CN105805308B - 一种挡位传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用在汽车上的挡位传感器。一种挡位传感器，包括外壳，在外壳内安装有转子，在转子上固定有磁铁，在磁铁的一侧设有霍尔芯片，霍尔芯片安装在外壳内，转子旋转带动磁铁旋转，进而改变磁场强度，霍尔芯片通过磁场强度的改变输出不同的电压信号，电压信号通过霍尔芯片处理后输出脉冲，根据输出的脉冲的变化定义占空比，利用占空比定义PRND或PRNDS挡位。本发明提供了一种结构简单，在保证测量精度的前提下，元件数量少，通过调整角度定义占空比来确定输出挡位，可以适用不同的变速箱，输出稳定，成本低的一种挡位传感器；解决了现有技术中存在的挡位传感器结构和编码复杂，输出不稳定，测量精度低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种应用在汽车上的挡位传感器。
背景技术
电动型机械式自动变速箱(AMT)是以常规的手动变速箱为基础，附加一套电控装置，从而可以自动控制手动变速箱的离合器和换档杆，使离合器的分离与接合都是自动的。AMT变速箱结合了机械变速箱传动效率高和自动变速箱操作方便的优点，在各类汽车上都有广泛应用。自动变速器(AMT)能根据车速、油门、驾驶员命令等参数，确定最佳挡位，控制原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换挡手柄的摘挡与挂挡以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换挡过程的操纵自动化。挡位传感器是AMT变速系统中最重要的测控环节，挡位传感器的测量准确与否决定了AMT变速箱的可靠性、安全性和操控的平顺性。传统的挡位传感器大多采用电位计原理，通过金属电刷与电阻基片滑动接触来改变电阻值，从而改变输出电压信号。接触式档位传感器由于触点频繁滑动，部件容易产生磨损，容易发生接触不良或输出电阻值的偏差等现象，导致信号无法正常传输，使用寿命受到限制，同时由于汽车的振动，接触片可能产生瞬间脱开、接触不良，从而造成传感器失效、损坏，并且输出线性度也难以控制。当然也有采用编码形式定义占空比，但是此形式所需的磁条数量多，编码复杂，导致成本过高。
发明内容
本发明提供了一种结构简单，在保证测量精度的前提下，元件数量少，通过调整角度定义占空比来确定输出挡位，可以适用不同的变速箱，输出稳定，成本低的一种挡位传感器；解决了现有技术中存在的挡位传感器结构和编码复杂，输出不稳定，测量精度低的技术问题。
本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种挡位传感器，包括外壳，在外壳内安装有转子，在转子上固定有磁铁，在磁铁的一侧设有霍尔芯片，霍尔芯片安装在外壳内，转子旋转带动磁铁旋转，进而改变磁场强度，霍尔芯片通过磁场强度的改变输出不同的电压信号，电压信号通过霍尔芯片处理后输出脉冲，根据输出的脉冲的变化定义占空比，利用占空比定义PRND或PRNDS挡位。将磁铁固定在转子上，转子固定在外壳上，使得相互作用的磁铁和芯片都固定在外壳上，两者的相对位置相对稳定，在保证测量精度的同时，使得元件数量减少，结构更为稳定，成本更低。通过转子旋转带动磁铁旋转，利用角度的变化来定义占空比，定义简单，容易操作，可以适应于不同的变速箱。
作为优选，所述的霍尔芯片包括两组，其中一组霍尔芯片为单路输出，输出设置为PRND或PRNDS挡位；另外一组霍尔芯片为双路输出，其中一路输出检测P挡位，另外一路输出检测RND或RNDS挡位；两组芯片输出值在TCU内进行比较，输出一致则执行换挡操作，输出不一致则由传感器故障输出。设计两组霍尔芯片可以实现一个闭环检测，提高输出的安全性和可靠性。
作为优选，所述的磁铁为厚度均匀的弧形磁铁，磁铁固定在转子的弧形外表面上。作为更优选，磁铁的弧度为π/4～2π/3，采用壁厚均匀的磁铁，可以让固定的角度范围内磁场可以均匀变化，即固定角度线性分布，从而方便对占空比进行定义，提高传感器的适配性。磁铁的弧度设计考虑到转子转动角度和磁场均匀变化的情况。
作为优选，所述的转子上一体成型有两个卡接板，磁铁通过注塑模具成型直接和转子粘附在一起，卡接板位于磁铁的两侧，将磁铁固定在转子上。转子上的卡接板能有效将磁铁固定，防止变速箱中使用老化后脱落。
作为优选，在所述的转子的底部设有环形卡槽，在转子的底座上开设有缺口，在缺口处设有止挡，止挡位于卡槽内；在所述的外壳的底部设有环形挡板，挡板与外壳的底板间形成一个容纳槽，转子底座在容纳槽中旋转，在挡板上设有两个凸起，凸起与转子底座上的缺口对应。环形挡板位于转子卡槽内，将转子与外壳固定，通过缺口处的止挡限制转子转动的角度，提高输出的稳定性和可靠性。
因此，本发明的一种挡位传感器具备下述优点：结构简单，构件少，直接利用磁铁的旋转角度来定义占空比从而确定挡位，因此可以通过调整角度以及占空比定义，来适用于不同的变速箱，提高产品的适配性。磁铁和霍尔元件都固定外壳上，结构稳定，保证测量精度的同时，成本更低。
附图说明
图1是本发明的一种挡位传感器的立体图。
图2是图1的爆炸图。
图3是图1内的转子上安装有磁铁的放大示意图。
图4是图1内的外壳俯视图。
图5是霍尔芯片控制的结构框图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图1和2所示，一种挡位传感器，包括外壳1，在外壳1的一侧开设有圆形的空腔4，在空腔4内放置有转子2，在圆形空腔4的一侧设有芯片固定部3，在芯片固定部3内固定有霍尔芯片5。如图3所示，转子2包括上端部9、中间的主体部10和下方的固定部。上端部9为一个平面，上端部9的平面底部搭接在外壳空腔4的外沿。中部的主体部10为圆柱体，在主体部的外圆周表面一体成型有两个塑料卡接板8，两个塑料卡接板8之间卡接有一个环形磁铁6，磁铁6通过注塑模具成型直接和转子2粘附在一起。塑料卡接板8是为了防止在变速箱中使用老化后磁铁脱落。磁铁6为厚度均匀的弧形磁铁，磁铁6的弧度为π/2。转子旋转的角度在90。以内，保证霍尔芯片5始终与磁铁6对应。通过旋转转子2，来旋转磁铁6，进而改变磁场强度；霍尔芯片5通过磁场强度的改变进而输出不同的电压信号，电压信号通过霍尔芯片内部处理程序后输出脉冲，不同的磁场强度输出不同的脉冲，即占空比的差异；用占空比的多少来定义PRND挡位。占空比的定义如下表所示：
如图3所示，在外壳的空腔的底部一体成型有一个环形挡板14，挡板14与外壳的底板16之间形成一个容纳槽，在挡板14上一体成型有两个凸起15。转子下方的固定部上开设有一个环形卡槽12，环形卡槽12的下方为转子的底座11，在底座11上开设有两个缺口8，两个缺口8位于同一直径上，两个缺口8与挡板上的凸起15对应。转子的底座通过缺口卡入到外壳底部的容纳槽内，外壳底部的环形挡板位于转子下方的环形卡槽内，这样，转子就可以与外壳固定连接，并在外壳内旋转了。为了保证转子的旋转角度，在转子的底座上一体成型有与底座垂直的止挡13，可以有效防止转子过旋转。
如图5所示，霍尔芯片包括两组，其中第一组霍尔芯片为双路输出，其中一路输出检测P挡位，另外一路输出检测RND或RNDS挡位；第二组霍尔芯片为单路输出，输出设置为PRND或PRNDS挡位；两组芯片输出值在TCU内进行比较，输出一致则执行换挡操作，输出不一致则由传感器故障输出。第一组芯片的功能是一路检测P/非P，主要因为P挡为关键安全挡位，单独一路输出P挡，另一路检测RND/RNDS，第二组芯片的功能是检测PRND/PRNDS，反馈在挡情况，对整个进行闭环检测。
Claims (2)
1.一种挡位传感器，包括外壳，其特征在于：在外壳内安装有转子，在转子上固定有磁铁，在磁铁的一侧设有霍尔芯片，霍尔芯片安装在外壳内，转子旋转带动磁铁旋转，进而改变磁场强度，霍尔芯片通过磁场强度的改变输出不同的电压信号，电压信号通过霍尔芯片处理后输出脉冲，根据输出的脉冲的变化定义占空比，利用占空比定义PRND或PRNDS挡位；所述的霍尔芯片包括两组，其中一组霍尔芯片为单路输出，输出设置为PRND或PRNDS挡位；另外一组霍尔芯片为双路输出，其中一路输出检测P挡位，另外一路输出检测RND或RNDS挡位；两组芯片输出值在TCU内进行比较，输出一致则执行换挡操作，输出不一致则由传感器故障输出；所述的磁铁为厚度均匀的弧形磁铁，磁铁的弧度为π/4～2π/3，磁铁固定在转子的弧形外表面上；所述的转子上一体成型有两个卡接板，磁铁通过注塑模具成型直接和转子粘附在一起，卡接板位于磁铁的两侧，将磁铁固定在转子上,占空比的定义如下表所示：
2.根据权利要求1所述的一种挡位传感器，其特征在于：在所述的转子的底部设有环形卡槽，在转子的底座上开设有缺口，在缺口处设有止挡，止挡位于卡槽内；在所述的外壳的底部设有环形挡板，挡板与外壳的底板间形成一个容纳槽，转子底座在容纳槽中旋转，在挡板上设有两个凸起，凸起与转子底座上的缺口对应。
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