CN104279322A - 汽车手动变速器空挡开关 - Google Patents

汽车手动变速器空挡开关 Download PDF

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朴重彦
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Suzhou Huachang Electromechanical Co., Ltd.
TAITONG KABUSHIKI KAISHA
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TAITONG KK
Suzhou Taitong Electromechanical Science & Technology Co Ltd
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    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/40—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
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Abstract

本发明揭示了一种汽车手动变速器空挡开关，由集成设于变速器壳体中相隔的操纵爪和无触点传感单元构成，其中操纵爪随变速杆动作在变速器壳体内旋转且距旋转中心不同半径的外圆周面上设有至少包含空挡感知面的若干个档位感知面，无触点传感单元为面向若干个档位感知面以预设电磁场的磁通密度感知空挡位置、倒挡位置和齿轮啮合状态的隔离式传感器。应用本发明手动变速器空挡开关，通过无触点传感单元和改良的操纵爪实现了非接触式地准确判断空挡位置，并且提升了该空挡开关的产品耐久性和测定准确度。

Description

汽车手动变速器空挡开关
技术领域
本发明涉及汽车手动变速器空挡开关的结构改良。更具体地说，本发明涉及一种摆脱直接接触、以无触点接触方式提高产品的耐久性和可靠性的汽车手动变速器空挡开关。
背景技术
一般情况下，作为改变和控制汽车行驶速度的变速器，区分为自动变速器和手动变速器两种。自动变速器是自动改变汽车行驶速度的一种变速器，手动变速器是驾驶者通过操纵杆来改变速度挡的一种变速器。
尤其是手动变速器中，随着最近发动机自动停止与瞬间再启动的ISG系统（Idle Stop & Go）在变速器上得到应用，用以感知变速档位是否处于空挡位置的空挡开关，其重要性在不断地增大。
然而，采用现有技术的汽车手动变速器的空挡开关，在变速器外壳内配置有用以感知变速档位是否处于空挡位置的档位转换杆；变速器外壳内变速档位处于空挡位置时，与档位转换杆成接触状态的变速器杆，形成并提供了变速档位空挡位置信息；档位转换杆与变速器杆之间易产生异常摩擦，将有可能导致发生错判。
另外，空挡开关电气信号的发生是凭借档位转换杆与变速器杆接触时、以预设距离的移动而使配置在变速器外壳内的信号发生部所发出信号的。为了防止变速器外壳内盛装的油渗入开关内，在档位转换杆与信号发生部之间嵌装有密封材料。但是，密封材料因其与档位转换杆之间的持续摩擦，会使配合变松垮或出现孔洞，因而存在耐久性短的问题。
发明内容
鉴于现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种汽车手动变速器空挡开关，以期提供一种无接触式判断空挡位置的开关装置。
本发明的上述目的，其得以实现的技术解决方案是：汽车手动变速器空挡开关，其特征在于由集成设于变速器壳体中相隔的操纵爪和无触点传感单元构成，其中所述操纵爪随变速杆动作在变速器壳体内旋转且距旋转中心不同半径的外圆周面上设有至少包含空挡感知面的若干个档位感知面，所述无触点传感单元为面向若干个档位感知面以预设电磁场的磁通密度感知空挡位置、倒挡位置和齿轮啮合状态的隔离式传感器。
进一步地，所述变速器壳体设有自外向内凹陷的凹槽，所述无触点传感单元插装于凹槽之中。
更进一步地，所述变速器壳体还设有发动机电控单元一体集成于其中的插接头外壳，且所述插接头外壳与所述凹槽的外缘相接。
进一步地，所述操纵爪设有空挡感知面、倒挡感知面和齿轮啮合感知面，其中空挡感知面相对无触点传感单元的距离最近，倒挡感知面相对无触点传感单元的距离最远，而齿轮啮合感知面相对无触点传感单元的距离介于两者之间。
更进一步地，所述无触点传感单元由产生磁场的磁铁和对磁场磁通密度进行测定的霍尔传感器组成。
再进一步地，所述霍尔传感器的输入端接入发动机电控单元的预加载电压且具有对应空挡位置、倒挡位置和齿轮啮合状态磁通密度变化输出的多段值输出电压。
再进一步地，所述磁通密度为测自于霍尔传感器中央部位的单位面积磁通量。
再进一步地，所述霍尔传感器设于磁铁与若干个档位感知面之间。
更进一步地，所述无触点传感单元设有用于保持输入电压稳定的若干个电容器。
应用本发明手动变速器空挡开关的技术方案，其相对现有技术的优点体现为：该开关通过无触点传感单元和改良的操纵爪实现了非接触式地准确判断空挡位置，并且提升了该空挡开关的产品耐久性和测定准确度。
附图说明
图1是本发明空挡开关实施例的外观结构示意图。
图2是图1所示实施例中操纵爪和无触点传感单元的剖面结构示意图。
图3是图1所示实施例的电路示意图。
图4至图6是图1所示实施例在操纵爪不同旋转位置的磁场及感应示意图。
图7是本发明空挡开关输出电压的曲线示意图。
具体实施方式
以下便结合优选实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案的优点和特征更易于理解、掌握。然而，本发明并不局限于以下展示的实施实例，而是可以以各种不同的形态具体展现出来。本实施实例只是为了将本发明更加完整地展示出来，以供本发明所属的技术领域内具备一般知识者完整地理解本发明的范畴，而按照本发明申请项的范围所做的定义而已。整篇详细说明中提及的参照符号，均指同一构成要素。
本发明汽车手动变速器1的空档开关的一较佳实施例，如图1和图2所示，它由集成设于变速器壳体10中相隔的操纵爪100和无触点传感单元200构成，其中操纵爪100随变速杆动作在变速器壳体10内旋转且距旋转中心C不同半径的外圆周面上设有至少包含空挡感知面120的若干个档位感知面，该无触点传感单元200为面向若干个档位感知面以预设电磁场的磁通密度感知空挡位置、倒挡位置和齿轮啮合状态的隔离式传感器。
该变速器壳体10上配置设有自外向内凹陷的凹槽15，而无触点传感单元200从外侧插装于凹槽15之中。另外，无触点传感单元200，除后面将提及的插接头外壳210外，其它各组件可一体集成设于内壳体220的内侧，且该内壳体220插装于凹槽15上。变速器壳体10的内部与无触点传感单元200凭借凹槽15处于完全隔开状态，因而从根本上杜绝了为防止漏油而使用密封材料的情况。
无触点传感单元200还可包括插接头外壳210，该插接头外壳210可以成凸出状裸露配置相接在凹槽15的外缘，且发动机电控单元（ECU）一体集成设于插接头外壳210之中并通过导线实现电气连接。
为使发动机电控单元（ECU）的输入电压，能够从插接头外壳210传递到无触点传感单元的霍尔传感器250，并使通过霍尔传感器250的输出电压传递到插接头外壳210，该无触点传感单元200可配置输入端子230和输出端子230。
一方面，操纵爪100上形成的若干个档位感知面，如图1和图2所示：它可以包括：与无触点传感单元200保持最近间隔距离的空档感知面120；和与无触点传感单元200保持最远间隔距离的倒档感知面130；和处于空档感知面120和倒档感知面130之间间隔的齿轮啮合感知面110。多个档位感知面实质性地形成于操纵爪100上除换档凸耳外的外圆周面上，其一段圆弧面距离旋转中心C以不同半径形成的外圆周面上。
另一方面，无触点传感单元200包括生成磁场的磁铁260和对磁铁260生成的磁场特定部分的磁通密度进行测定的霍尔传感器250。这里磁通密度为测自于霍尔传感器中央部位的单位面积磁通量。
如图3所示，它接收由ECU加载的既定输入电压。更详细的情况是，霍尔传感器250接收的加载电压为5伏，凭借多个电容器240，将接收的来自发动机电控单元ECU加载的输入电压加以均衡、稳定后，根据磁场磁通密度的变化，由霍尔传感器250以凭借电阻作用而相应降低的输出电压值为基础，将霍尔传感器250实际测得的那部分磁通密度换算成输出电压值，从而判断出空档位置。
也就是说，凭借霍尔传感器250测得的输出电压值为最大时，判定为操纵爪100旋转至空档位置；当测得输出电压为最小时，判定为操纵爪100旋转至倒档位置；当测得输出电压为最大值与最小值之间时，判定为操纵爪100旋转至齿轮啮合位置。
例如如图2和图3所示，空档感知面120拥有朝向磁铁260而凸出的面，从而使之与无触点传感单元200的磁铁260保持最近的间隔距离。另外，倒档感知面130在操纵爪100的外圆周面上形成有凹陷的面，从而使之无触点传感单元200的磁铁260保持最远的间隔距离。再有，齿轮啮合感知面110为操纵爪100的外圆周面之一部分，与磁铁260的间隔距离保持在空档感知面120与倒档感知面130之间的间隔距离。
霍尔传感器250配置在磁铁260与多个档位感知面之间，凭借磁铁260的磁力而形成的磁场的磁通密度在霍尔传感器250的中央部位上得以测定。
磁通密度，以电阻形式作用于加载到霍尔传感器250的输入电压。当霍尔传感器250与多个档位感知面的间隔距离近时（空档感知120属此种情形），磁通密度高，电阻值增加，因而输出电压随之减小；相反，当霍尔传感器250与多个档位感知面的间隔距离远时（倒档感知面130属此种情形，）磁通密度低，电阻值减小，因而输出电压随之增大。正是利用了这种比例关系，通过霍尔传感器250便可对操纵爪100的旋转状态做出准确的判断。
另外，磁通密度的测定，最理想的效果是从霍尔传感器250的中央部位上测得。这是因为磁通密度集中在霍尔传感器250的中央部位上，在中央部位测定的结果更能精确地反映磁通密度。
现将按如上所述构成的本发明之汽车手动变速器1的空档开关动作过程，参照所附图纸尤其是图4和图5，简要说明如下：
首先，如图4所示，当驾驶者将变速杆置于空档位置时，操纵爪100的空档感知面120与磁铁260和霍尔传感器250的中央部同处在一条直线上。此时，从发动机电控单元ECU加载的输入电压值为5伏时，由于空档感知面120与霍尔传感器250之间的间隔距离最小，因而对应于电阻值的磁通密度高，所测得的输出电压值接近于0伏。
同样，如图5和图6所示，当驾驶者将变速杆置于倒档以及齿轮啮合位置时，由霍尔传感器250分别与倒档感知面130和齿轮啮合感知面110的间隔距离所确定的磁通密度，决定了所测得的不同输出电压值当为齿轮啮合感知面110时，大约为2.5伏；当为倒档感知面130时，大约为5伏。根据测定的输出电压值，可判定操纵爪100的旋转角度，如图7所示。从而准确地执行其感知功能。
应用本发明手动变速器空挡开关的技术方案，其相对现有技术的优点体现为：该开关通过无触点传感单元和改良的操纵爪实现了非接触式地准确判断空挡位置，并且提升了该空挡开关的产品耐久性和测定准确度。
除优选实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.汽车手动变速器空挡开关，其特征在于由集成设于变速器壳体中相隔的操纵爪和无触点传感单元构成，其中所述操纵爪随变速杆动作在变速器壳体内旋转且距旋转中心不同半径的外圆周面上设有至少包含空挡感知面的若干个档位感知面，所述无触点传感单元为面向若干个档位感知面以预设电磁场的磁通密度感知空挡位置、倒挡位置和齿轮啮合状态的隔离式传感器。
2.根据权利要求1所述汽车手动变速器空挡开关，其特征在于：所述变速器壳体设有自外向内凹陷的凹槽，所述无触点传感单元插装于凹槽之中。
3.根据权利要求2所述汽车手动变速器空挡开关，其特征在于：所述变速器壳体还设有发动机电控单元一体集成于其中的插接头外壳，且所述插接头外壳与所述凹槽的外缘相接。
4.根据权利要求1所述汽车手动变速器空挡开关，其特征在于：所述操纵爪设有空挡感知面、倒挡感知面和齿轮啮合感知面，其中空挡感知面相对无触点传感单元的距离最近，倒挡感知面相对无触点传感单元的距离最远，而齿轮啮合感知面相对无触点传感单元的距离介于两者之间。
5.根据权利要求1或4所述汽车手动变速器空挡开关，其特征在于：所述无触点传感单元由产生磁场的磁铁和对磁场磁通密度进行测定的霍尔传感器组成。
6.根据权利要求5所述汽车手动变速器空挡开关，其特征在于：所述霍尔传感器的输入端接入发动机电控单元的预加载电压且具有对应空挡位置、倒挡位置和齿轮啮合状态磁通密度变化输出的多段值输出电压。
7.根据权利要求5所述汽车手动变速器空挡开关，其特征在于：所述磁通密度为测自于霍尔传感器中央部位的单位面积磁通量。
8.根据权利要求5所述汽车手动变速器空挡开关，其特征在于：所述霍尔传感器设于磁铁与若干个档位感知面之间。
9.根据权利要求1或4所述汽车手动变速器空挡开关，其特征在于：所述无触点传感单元设有用于保持输入电压稳定的若干个电容器。
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