CN107514459A - 直线型位置检测机构及线控换挡执行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直线型位置检测机构及线控换挡执行器。该直线型位置检测机构，包括机架，设置于所述机架上的丝杆副结构，以及设置于所述丝杆副结构上的丝杆运动位置检测结构；所述丝杆副结构包括设置于所述机架上并开设有滑轨槽的滑轨座，滑动设置于所述滑轨槽中的丝杆螺母，以及与所述丝杆螺母螺纹连接的传动丝杆；所述丝杆运动位置检测结构包括设置于所述丝杆螺母中的磁体，设置于所述滑轨座上的位置检测电路板，以及连接设置于所述位置检测电路板上的霍尔传感器，所述霍尔传感器位于所述磁体的磁场范围内。本发明提供的技术方案，可减小传感器数量，降低成本，减小结构的占用空间。

Description

直线型位置检测机构及线控换挡执行器

技术领域

本发明涉及汽车自动变速器换挡控制技术领域，特别涉及一种直线型位置检测机构及线控换挡执行器。

背景技术

随着乘用车技术的发展，顾客对乘用车的自动化、科技化要求越来越高，高科技的配置越来越普及，其中线控换挡技术的发展越来越快，不仅欧美车型搭载科技感十足的线控换挡执行器，而且国内品牌车型也越来越多地搭载线控换挡执行器。线控换挡执行器使用推拉或旋转运动改变变速箱挡位位置，为精确控制执行器的行程，实现P、R、N、D、S/L等挡位切换，执行器内部需设计直线型位置检测机构。

在传统技术中，若线控换挡执行器包含旋转部件，可采用旋转霍尔传感器识别角度信息，通过标定识别各挡位位置；也可在线控换挡执行器的壳体上分别设置各挡位的位置霍尔传感器，识别各个挡位位置，即每个挡位位置均布置一个霍尔传感器。但是，采用旋转霍尔传感器时，成本较高；而对多个档位分别进行检测时，需要设置多个位置霍尔传感器，也会提高成本，还会使电路板和检测机构的占用空间较大。

发明内容

基于此，为解决上述问题，本发明提供一种直线型位置检测机构及线控换挡执行器，可减小传感器数量，降低成本，减小结构的占用空间。

其技术方案如下：

一种直线型位置检测机构，包括机架，设置于所述机架上的丝杆副结构，以及设置于所述丝杆副结构上的丝杆运动位置检测结构；

所述丝杆副结构包括设置于所述机架上并开设有滑轨槽的滑轨座，滑动设置于所述滑轨槽中的丝杆螺母，以及与所述丝杆螺母螺纹连接的传动丝杆；

所述丝杆运动位置检测结构包括设置于所述丝杆螺母中的磁体，设置于所述滑轨座上的位置检测电路板，以及连接设置于所述位置检测电路板上的霍尔传感器，所述霍尔传感器位于所述磁体的磁场范围内。

下面对进一步技术方案进行说明：

进一步地，所述磁体包括嵌设于所述丝杆螺母中的第一磁块和第二磁块，所述第一磁块和第二磁块顺序设置于所述丝杆螺母的滑动方向上，且所述第一磁块的磁场范围边界和第二磁块的磁场范围边界至少邻接；

所述位置检测电路板和霍尔传感器嵌设于所述滑轨座上，所述霍尔传感器位于所述第一磁块和第二磁块的磁场范围内。

进一步地，所述丝杆螺母两端分别开设有位于同一直线上的磁块安装槽，所述第一磁块和第二磁块分别嵌设于两个所述磁块安装槽中；

在初始状态下，所述霍尔传感器位于所述第一磁块和第二磁块之间的中心位置处。

进一步地，所述丝杆螺母包括滑动设置于所述滑轨槽中的螺母主体，所述螺母主体与所述传动丝杆螺纹连接；

以及与所述螺母主体可拆卸连接、并滑动设置于所述滑轨槽中的滑动架，所述第一磁块和第二磁块均嵌设于所述滑动架中。

进一步地，所述滑动架设置为空心结构，包括位于所述滑轨槽底部的滑动底壁，所述第一磁块和第二磁块均嵌设于所述滑动底壁中。

进一步地，所述滑轨座包括滑轨底壁，所述滑轨底壁的底部开设有电路安装槽，所述检测电路板和霍尔传感器嵌设于所述电路安装槽中，且所述霍尔传感器与所述磁体通过所述滑轨底壁隔离。

进一步地，所述丝杆运动位置检测结构还包括设置于所述滑轨底壁外侧的支撑板，所述检测电路板设置于所述支撑板上，且所述支撑板封装所述检测电路板和霍尔传感器于所述电路安装槽中。

进一步地，所述支撑板两端与所述滑轨底壁之间均设置有密封垫，两个所述密封垫分别位于所述电路安装槽的两侧。

进一步地，所述支撑板的外侧面与所述滑轨底壁的外侧面平齐。

此外，本发明还提出一种线控换挡执行器，包括驱动机构，与所述驱动机构连接的如上所述的直线型位置检测机构，以及与所述直线型位置检测机构的丝杆螺母连接的推杆。

本发明具有如下突出的优点：通过所述丝杆运动位置检测结构能够检测识别所述丝杆副结构的丝杆螺母的直线运动位置，可以判断与所述丝杆螺母连接的推杆的直线运动位置，从而可以判断P、R、N、D、S/L等挡位位置；而且，还可以减小传感器数量，降低成本，减小检测机构占用空间，从而使整个机构占用空间更小更紧凑。

附图说明

图1是本发明实施例所述线控换挡执行器的立体结构示意图；

图2是本发明实施例所述线控换挡执行器的直线型位置检测机构的立体结构示意图；

图3是本发明实施例所述线控换挡执行器的直线型位置检测机构的局部剖视结构示意图；

图4是本发明实施例所述线控换挡执行器的直线型位置检测机构的原理结构示意简图；

图5是本发明实施例所述线控换挡执行器的直线型位置检测机构的原理曲形示意图。

附图标记说明：

100-机架，110-滑轨座，120-滑轨槽，200-驱动电机，300-传动带轮结构， 400-丝杆副结构，410-传动丝杆，420-螺母主体，430-滑动架，500-丝杆运动位置检测结构，510-磁体，520-位置检测电路板，530-霍尔传感器，540-支撑板，600-推杆。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

如图1至图2所示，本发明提出一种线控换挡执行器，包括机架100，设置于所述机架100上的驱动结构、与所述驱动机构连接的直线型位置检测机构，与所述直线型位置检测机构连接的推杆600。所述机架100可为所述驱动结构、直线型位置检测机构、推杆600等结构提供支撑和安装基础。而且，所述驱动结构可以驱动所述直线型位置检测机构运动，使所述直线型位置检测机构带动所述推杆运动，而所推杆与变速箱摇臂通过球窝结构连接，带动变速箱摇臂实现P、R、N、D、S挡位切换。同时，所述直线型位置检测机构还可以对所述线控换挡执行器的运动部件的位置信息进行检测识别，可以自动判断P、R、N、 D、S/L等挡位位置。

而且，所述驱动结构包括设置于所述机架100上的驱动电机200，以及与所述驱动电机200连接的传动带轮结构300，所述传动带轮结构300与所述直线型位置检测机构连接。而且，所述传动带轮结构300包括与所述驱动电机200的输出轴连接的驱动带轮，与所述直线型位置检测机构连接的从动带轮，以及连接所述驱动带轮和从动带轮的传动皮带。即通过所述驱动电机200可以驱动所述传动带轮结构300的驱动带轮运转，使得所述传动带轮结构300的从动带轮带动所述直线型位置检测机构运动，从而推动所述推杆600运动。

此外，如图2至图3所示，所述直线型位置检测机构包括所述机架100，设置于所述机架100上的丝杆副结构400，以及设置于所述丝杆副结构400上的丝杆运动位置检测结构500。通过所述驱动结构可以驱动所述丝杆副结构400运转，从而驱动与所述丝杆副结构400连接的推杆600运动。而且，设置于所述丝杆副结构400上的丝杆运动位置检测结构500，可以在所述丝杆副结构400运转时对其运动位置进行检测识别，可判断出与所述丝杆副结构400连接的推杆的运动位置，从而实现档位识别。

而且，所述丝杆副结构400包括一端与所述传动带轮结构300的从动带轮连接的传动丝杆410，与所述传动丝杆410另一端螺纹连接的丝杆螺母，以及设置于所述机架100的滑轨座110，所述滑轨座110上开设有滑轨槽120，所述丝杆螺母滑动设置于所述滑轨槽120中。通过所述传动带轮结构300的从动带轮可以驱动所述传动丝杆410转动，从而驱动与所述传动丝杆410螺纹连接的丝杆螺母420在所述滑轨槽120中来回移动。此外，所述丝杆螺母包括滑动设置于所述滑轨槽120中的螺母主体420，所述螺母主体420与所述传动丝杆410螺纹连接；还包括与所述螺母主体420可拆卸连接的滑动架430，所述滑动架430 滑动设置于所述滑轨槽120中。通过将所述丝杆螺母设置为螺母主体420连接滑动架430的分体结构，可以将所述螺母主体420体积设置得较小，以便减小所述丝杆螺母与传动丝杆410螺纹连接的长度，便于加工制作所述丝杆螺母；同时设置与所述螺母主体420连接的滑动架430，还能使整个结构滑动稳定可靠，还便于在所述滑动架430上设置其他结构。

而且，所述丝杆运动位置检测结构500包括设置于所述丝杆螺母中的磁体 510，设置于所述滑轨座110上的位置检测电路板520，以及连接设置于所述位置检测电路板520上的霍尔传感器530，所述霍尔传感器530位于所述磁体510 的磁场范围内。正常工作时，所述传动丝杆410带动丝杆螺母(所述螺母主体 420与滑动架430固连在一起)和磁体510，沿所述滑轨座110的滑轨槽120来回直线运动，所述滑轨座110上设置的霍尔传感器530根据在所述磁体510的磁场范围内感应的磁场大小，来判断所述磁体510和丝杆副结构的运动位置信息，即可判定所述丝杆螺母的位置信息，从而判断所述推杆600的位置信息。而且，根据预先对应设置的推杆位置信息与档位信息，就可以自动根据推杆位置信息判断档位信息(P、R、N、D、S/L等挡位)，即可以自动根据所述丝杆螺母的位置信息判断档位信息。此外，所述磁体510可设置于所述滑动架430上，充分利用所述滑动架430的空间，减小所述螺母主体420的体积。而且，还能将所述滑动架430和滑轨座110设置为塑料结构，不仅可以实现复杂的结构造型，还能减轻结构重量，更不会影响所述磁体510的磁场性能。

具体地，如图4所示，所述霍尔传感器530固定在所述位置检测电路板520 上，所述磁体510位于所述位置检测电路板520上方，所述磁体510沿所述滑轨槽120左右运动时，会导致所述霍尔传感器530的磁通量变化，从而引起所述霍尔传感器530的电流或电压的变化。而所述霍尔传感器530的输出电压与外加磁场强度呈线性关系，即其在磁感应强度范围内有较好的线性度，磁场越强时电压越高，磁场越弱时电压越低(磁场弱到一定程度时，即达到临界值时，电压不再变化)。而磁场的强度与所述磁体510的位置(即所述滑动架430的位置)对应相关，即所述磁体510与所述霍尔传感器530越接近时磁场越强，所述磁体510与所述霍尔传感器530越远离时磁场越弱：当二者之间的距离接近为0时，磁场达到最大值；当二者之间的距离远到一个临界值时，磁场达到最小值，并不再变化。具体地，所述霍尔传感器530的电压(或电流)的变化曲线如图5所示，以某两个时刻(所述霍尔传感器530的输出电压(或电流) 分别为U₁、U₂时)读取的曲线上的S₁和S₂两个数值为例，读取的S₁和S₂的差值△S₁＝S₂-S₁，若△S₁为正，则可以判断两个数值位于曲线的左侧(曲线上升段，即磁场增强段，即所述磁体510在靠近所述霍尔传感器530)；若△S₁为负，则可以判断两个数值位于曲线的右侧(曲线下降段，即磁场减弱段，即所述磁体 510在远离所述霍尔传感器530)。进而判断所述磁体510位于所述霍尔传感器 530的左侧或右侧，再根据S₁、S₂对应的坐标，可判断具体运动位置信息(即图中所示的运动位置L₁、L₂)，即可判定所述磁体510的具体位置，从而判断出所述滑动架430及推杆600的具体位置。

而且，所述磁体510包括嵌设于所述丝杆螺母的滑动架430中的第一磁块和第二磁块，所述第一磁块和第二磁块顺序设置于所述丝杆螺母的滑动方向上。且所述第一磁块的磁场范围边界和第二磁块的磁场范围边界至少邻接，所述霍尔传感器位于所述第一磁块和第二磁块的磁场范围内。由于单个磁体的磁场强度限制，当磁体距离所述霍尔传感器530超过一定距离时，其运动产生的电流或电压值低于最小值，系统将不能获取所述磁体的准确位置。为了保证能够在一定范围或行程中识别所述磁体的位置，可以通过增加磁体数量增大磁场强度。在本实施例中，采用了两个所述磁体510即第一磁块和第二磁块，以保证能够充分识别所述丝杆螺母的运动位置。此外，根据实际需要，可以设置更多数量的磁体。而且，为了避免在两个所述磁体之间出现无磁场变化的区域，可使得所述第一磁块的磁场范围边界和第二磁块的磁场范围边界至少邻接，即一个磁体的磁场最小的位置与相邻的另一个磁体的磁场最小的位置刚好对应，或者使得两个所述磁体的磁场范围出现部分重叠，这样可使得所述霍尔传感器530始终位于所述第一磁块和第二磁块的磁场范围内，自始至终都可以感应到所述磁体的磁场，从而能够精确地判断所述磁体及丝杆螺母的运动位置。

此外，所述丝杆螺母的滑动架430的两端分别开设有位于同一直线上的磁块安装槽，所述第一磁块和第二磁块分别嵌设于两个所述磁块安装槽中。将所述磁体510嵌设在所述丝杆螺母中，使其不外露于所述丝杆螺母，不会影响所述丝杆螺母在所述滑轨槽120中的滑动。而且，所述滑动架430可设置为空心结构，可以减轻其重量，便于在所述滑轨槽120中滑动。

此外，所述位置检测电路板520和霍尔传感器530嵌设于所述滑轨座110 上，所述霍尔传感器530位于所述第一磁块和第二磁块之间。通过将所述位置检测电路板520和霍尔传感器530嵌设在所述滑轨槽110中，也不会影响所述丝杆螺母在所述滑轨座110上滑动，同时还可以对所述位置检测电路板520和霍尔传感器530进行保护，还能使整个结构的外观更美观。此外，可将所述霍尔传感器530设置于所述第一磁块和第二磁块之间，便于所述霍尔传感器530 更好地感应所述第一磁块和第二磁块在所述滑轨槽中运动时的磁场变化。而且，更进一步地，可使得在初始状态下(即所述丝杆副结构没有开始运动的情况下)，所述霍尔传感器530位于所述第一磁块和第二磁块之间的中心位置处。所述第一磁块和第二磁块对称布置于所述霍尔传感器530的两侧，使得所述第一磁块和第二磁块在随着所述丝杆螺母滑动的过程中，所述霍尔传感器530的感应磁场是对称的，更便于识别所述丝杆螺母的运动位置。此外，也可以使所述霍尔传感器530位于两个所述磁体的外侧，但是仍然在所述磁体的磁场范围内。

而且，所述滑动架430包括位于所述滑轨槽120底部的滑动底壁，所述第一磁块和第二磁块均嵌设于所述滑动底壁中。通过将所述第一磁块和第二磁块均嵌设于所述滑动架430的底部的滑动底壁，不仅可以避免所述磁体与所述滑轨座110相互干涉，还能避免所述磁体对所述滑动架430的重心和滑动产生影响。此外，所述滑轨座110包括与所述滑动架430的底部(即所述滑动底壁) 对应的滑轨底壁，所述滑轨底壁底部开设有电路安装槽，所述检测电路板520 和霍尔传感器530嵌设于所述电路安装槽中，且所述霍尔传感器与所述磁体通过所述滑轨底壁隔离。因为所述滑轨座110的滑动底壁一般厚度较厚，便于开设所述电路安装槽以安装所述检测电路板520和霍尔传感器530，且所述电路安装槽不与所述滑轨槽120连通，便于将所述检测电路板520(以及霍尔传感器 530)与所述滑动架430隔离，避免所述滑动架430在滑动中对所述检测电路板 520和霍尔传感器530产生干涉和影响。而且，通过将所述磁体设置在所述滑动底壁中，而将所述检测电路板520和霍尔传感器530对应设置在所述滑轨底壁中，使所述磁体和霍尔传感器530的距离最为接近，磁场感应效果最佳。此外，也可以将所述磁体设置在所述滑动架430的侧边，而将所述霍尔传感器530设置在所述滑轨座110的侧壁上，也可对所述磁体的磁场进行感应。

此外，所述丝杆运动位置检测结构500还包括设置于所述滑轨底壁外侧的支撑板540，所述检测电路板530设置于所述支撑板540上，且所述支撑板540 封装所述检测电路板530和霍尔传感器520于所述电路安装槽中。通过在所述滑轨座110底部的所述电路安装槽外设置所述支撑板540，可以对所述检测电路板530和霍尔传感器520提供安装基础，使其稳定可靠。同时，利用所述支撑板540，还可以对所述电路安装槽、以及设置于其中的所述检测电路板530和霍尔传感器520进行密封保护。而且，所述支撑板540与所述滑轨底壁之间设置有密封垫，两个所述密封垫分别位于所述电路安装槽的两侧。通过设置密封垫在所述支撑板540与所述检测电路板530之间进行防水密封，安全可靠。此外，所述支撑板540的外侧面与所述滑轨底壁的外侧面平齐，可使所述支撑板540 外侧与滑轨座110底部平齐(无突出)，不仅美观大方，还便于对整个结构进行安装固定。

本发明提出的直线型位置检测机构及线控换挡执行器，通过所述丝杆运动位置检测结构能够检测识别所述丝杆副结构的丝杆螺母的直线运动位置，可以判断与所述丝杆螺母连接的推杆的直线运动位置，从而可以判断P、R、N、D、 S/L等挡位位置；而且，还可以减小传感器数量，降低成本，减小检测机构占用空间，从而使整个机构占用空间更小更紧凑。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种直线型位置检测机构，其特征在于，包括机架，设置于所述机架上的丝杆副结构，以及设置于所述丝杆副结构上的丝杆运动位置检测结构；

所述丝杆副结构包括设置于所述机架上并开设有滑轨槽的滑轨座，滑动设置于所述滑轨槽中的丝杆螺母，以及与所述丝杆螺母螺纹连接的传动丝杆；

所述丝杆运动位置检测结构包括设置于所述丝杆螺母中的磁体，设置于所述滑轨座上的位置检测电路板，以及连接设置于所述位置检测电路板上的霍尔传感器，所述霍尔传感器位于所述磁体的磁场范围内。

2.根据权利要求1所述的直线型位置检测机构，其特征在于，所述磁体包括嵌设于所述丝杆螺母中的第一磁块和第二磁块，所述第一磁块和第二磁块顺序设置于所述丝杆螺母的滑动方向上，且所述第一磁块的磁场范围边界和第二磁块的磁场范围边界至少邻接；

所述位置检测电路板和霍尔传感器嵌设于所述滑轨座上，所述霍尔传感器位于所述第一磁块和第二磁块的磁场范围内。

3.根据权利要求2所述的直线型位置检测机构，其特征在于，所述丝杆螺母两端分别开设有位于同一直线上的磁块安装槽，所述第一磁块和第二磁块分别嵌设于两个所述磁块安装槽中；

在初始状态下，所述霍尔传感器位于所述第一磁块和第二磁块之间的中心位置。

4.根据权利要求2所述的直线型位置检测机构，其特征在于，所述丝杆螺母包括滑动设置于所述滑轨槽中的螺母主体，所述螺母主体与所述传动丝杆螺纹连接；

以及与所述螺母主体可拆卸连接、并滑动设置于所述滑轨槽中的滑动架，所述第一磁块和第二磁块均嵌设于所述滑动架中。

5.根据权利要求4所述的直线型位置检测机构，其特征在于，所述滑动架设置为空心结构，包括位于所述滑轨槽底部的滑动底壁，所述第一磁块和第二磁块均嵌设于所述滑动底壁中。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的直线型位置检测机构，其特征在于，所述滑轨座包括滑轨底壁，所述滑轨底壁的底部开设有电路安装槽，所述检测电路板和霍尔传感器嵌设于所述电路安装槽中，且所述霍尔传感器与所述磁体通过所述滑轨底壁隔离。

7.根据权利要求6所述的直线型位置检测机构，其特征在于，所述丝杆运动位置检测结构还包括设置于所述滑轨底壁外侧的支撑板，所述检测电路板设置于所述支撑板上，且所述支撑板封装所述检测电路板和霍尔传感器于所述电路安装槽中。

8.根据权利要求7所述的直线型位置检测机构，其特征在于，所述支撑板两端与所述滑轨底壁之间均设置有密封垫，两个所述密封垫分别位于所述电路安装槽的两侧。

9.根据权利要求7所述的直线型位置检测机构，其特征在于，所述支撑板的外侧面与所述滑轨底壁的外侧面平齐。

10.一种线控换挡执行器，其特征在于，包括驱动机构，与所述驱动机构连接的如权利要求1-9任意一项所述的直线型位置检测机构，以及与所述直线型位置检测机构的丝杆螺母连接的推杆。