CN111720532A

CN111720532A - 用于车辆的换挡杆装置

Info

Publication number: CN111720532A
Application number: CN201910579706.0A
Authority: CN
Inventors: 宋昌炫; 洪钟浩; 金恩植; 尹钟植
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp; SL Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; SL Corp; Kia Corp
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: DE102019117907A1; BR102019019965A2; KR102659246B1; CN111720532B; KR20200112347A

Abstract

本发明公开一种用于车辆的换挡杆装置，其中永磁体(74)构造成在换挡操作期间在换挡旋转轴(40)的轴向中心处与换挡杆(20)一起旋转，并且具有霍尔传感器(78)的PCB(76)位于面向永磁体(74)的中心的位置。因此，可以准确地识别与离合器的操作有关的信号，从而进一步提高离合器的间歇控制的精度。

Description

用于车辆的换挡杆装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的换挡杆装置，更具体地，涉及一种在车辆中使用的换挡杆装置，该换挡杆装置配备有电子离合器装置。

背景技术

与传统的机械变速器系统不同，作为电子变速器系统的电子换挡(SBW)系统没有机械连接结构，例如变速器与换挡杆(变速杆、按钮或拨盘)之间的缆线。该电子换挡系统是用于电子地执行换挡控制的系统，使得当在操作换挡杆的时候产生的信号被发送到变速器控制单元(TCU)时，变速器致动器基于从TCU命令的电子信号，以针对每个换档范围向液压回路施加或阻止液压。

基于SBW的电子变速器系统与电子离合器装置一起使用。电子离合器装置是用于电子地执行离合器控制的装置，使得当操作换挡杆的时候产生的信号被发送到离合器控制器时，离合器致动器基于从离合器控制器命令的电子信号操作从而脱离或接合离合器。

因此，为了精确地控制配备有电子离合器装置的车辆中的离合器的间歇性，需要一种能够精确地检测换挡杆在换挡方向上的操作的传感器。

然而，由于传统的换挡杆具有这样的结构:其中换挡杆被安装成在一个球铰链的换挡方向和选择方向上旋转，因此在第一范围和第二范围内、在第三范围和第四范围内以及在第五范围和第六范围内的换挡方向上的旋转量彼此不同。因此，来自在第一范围和第二范围内、在第三范围和第四范围内以及在第五范围和第六范围内的传感器的输出值彼此不同，导致离合器的间歇控制的精度变差。

另外，用于检测换挡杆在换挡方向上的旋转的传统传感器是连接到换挡杆的接触式传感器。这种接触式传感器的缺点在于产生操作噪声，特别是操作感变差。

以上仅意在帮助理解本发明的背景，并不旨在意指本发明落入本领域技术人员公知的现有技术的范围内。

发明内容

因此，本发明已经考虑到相关技术中出现的上述问题，并且本发明旨在提出一种用于车辆的换挡杆装置，其在换挡操作期间不影响选择杆并且在选择操作期间不影响换挡杆，利用位于直线上的磁体与换挡旋转轴的位置变化检测换挡杆在换挡方向上的旋转，从而可以实现在第一范围和第二范围内、在第三范围和第四范围内以及在第五范围和第六范围内的所有感测输出值相同，并且准确地识别与离合器操作有关的信号，以进一步提高离合器间歇控制的精度。

另外，本发明旨在提出一种用于车辆的换挡杆装置，其能够使用非接触式传感器检测换挡杆在换挡方向上的旋转，从而可以提高换挡操作感并消除操作噪声的产生。

根据本发明的一个方面，一种用于车辆的换挡杆装置包括：换挡旋转轴，当换挡杆在换挡方向上操作时，所述换挡旋转轴与换挡杆一起旋转，同时用作换挡杆的旋转中心；以及传感器机构，其连接到换挡旋转轴，同时定位在沿换挡旋转轴的纵向方向延伸的直线上，以检测换挡杆在换挡方向上的旋转。

换挡旋转轴可以联接到换挡杆壳体，以便相对于换挡杆壳体能够轴向旋转，传感器机构可以是组装到换挡旋转轴的旋转元件和固定地联接到换挡杆壳体的固定元件的组件。

旋转元件可以包括旋转板和永磁体，旋转板以凸凹方式组装到换挡旋转轴的一端，永磁体联接到旋转板的一个表面；固定元件可以包括传感器壳体和PCB，所述传感器壳体固定地联接到换挡杆壳体，同时旋转板能够旋转地组装到传感器壳体，所述PCB固定地联接到传感器壳体以面向永磁体。

永磁体可以位于沿换挡旋转轴的轴向方向延伸的直线上；用于根据永磁体的位置变化检测磁通量变化的PCB的霍尔传感器可以位于永磁体的中心。

换挡旋转轴可以具有形成在其一端的凹形组装凹槽；旋转板可以具有从其一个表面向传感器壳体外部突出的凸形组装突出部；换挡旋转轴和旋转板可以通过将组装突出部联接到组装凹槽而彼此连接和组装。

组装凹槽可以具有在与换挡旋转轴的长度垂直的方向上延伸的直线形状，组装突出部可以具有与组装凹槽对应的直线形状；组装突出部和组装凹槽的组装可以使得换挡旋转轴的垂直公差能够被吸收。

在所述组装突出部插入所述组装凹槽的状态下，在所述组装突出部的端部与所述组装凹槽的内表面之间可以存在间隙，这使得换挡旋转轴的纵向公差被吸收。

所述组装凹槽的左右两个表面以及所述组装突出部的左右两个表面在所述组装凹槽和所述组装突出部彼此组装的状态下可以没有间隙地相互挤压。

换挡旋转轴可以由钢制成，用于确保强度和刚度；具有组装突出部的旋转板可以由塑料制成，以便不影响磁体的强度。

换挡杆装置进一步可以包括：可枢转构件，其联接到换挡杆，并安装在换挡杆壳体中，换挡旋转轴在左右方向上穿过可枢转构件；固定销，其通过可枢转构件在向前和向后方向上联接到换挡旋转轴；连接杆，其联接到可枢转构件，以便在与传感器机构相对的位置处定位在沿换挡旋转轴的纵向方向延伸的直线上；以及选择杆，其连接到连接杆并且绕选择轴能够旋转地安装，所述选择轴联接到换挡杆壳体。穿过可枢转构件的换挡旋转轴可以联接到换挡杆壳体，以便能够相对于换挡杆壳体轴向旋转；当换挡杆在换挡方向上操作时，可枢转构件和换挡旋转轴可以在换挡方向上一起旋转而选择杆不旋转；当换挡杆在选择方向上操作时，只有可枢转构件可以围绕固定销在选择方向上旋转而换挡旋转轴不旋转。

根据本发明的另一方面，一种用于车辆的换挡杆装置包括：换挡旋转轴，当换挡杆在换挡方向上操作时，所述换挡旋转轴与换挡杆一起旋转，同时用作换挡杆的旋转中心；永磁体，其与换挡旋转轴一起旋转，同时定位在沿换挡旋转轴的纵向延伸的直线上；以及PCB，其固定地安装同时面向永磁体，其中，所述PCB在换挡旋转轴旋转期间根据永磁体的位置变化检测磁通量的变化，以向离合器控制器输出信号；离合器控制器基于从PCB发送的输出信号控制离合器致动器的操作以接合和脱离离合器。

从以上描述显而易见的是，在根据本发明的用于车辆的换挡杆装置中，永磁体构造成在换挡操作期间在换挡旋转轴的轴向中心处与换挡杆一起旋转，并且具有霍尔传感器的PCB位于面向永磁体的中心的位置。因此，可以在第一范围和第二范围内、在第三范围和第四范围内以及在第五范围和第六范围内实现在换挡方向上的所有旋转量相同，使得所有感测输出值在第一范围和第二范围内、在第三范围和第四范围内以及在第五范围和第六范围内可以是相同的。结果，可以准确地识别与离合器操作有关的信号，由此进一步提高离合器的间歇控制的精度。

另外，本发明提供一种非接触式传感器，以使用永磁体和PCB检测换挡杆在换挡方向上的旋转，其优点在于，与接触式传感器相比可以显著提高换挡操作感，特别地，可以消除在接触式传感器中产生的操作噪声。

另外，由于换挡旋转轴和具有永磁体(永磁体联接至旋转板)的旋转板通过直线的组装凹槽和组装突出部彼此组装，因此可以在组装换挡旋转轴和传感器机构期间吸收换挡旋转轴的垂直和纵向公差。特别地，由于通过组装凹槽和组装突出部的组装使部件之间的间隙最小化，因此可以进一步提高动力传输效率并提高感测精度。

附图说明

通过下文结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及优点，在这些附图中：

图1为示出了根据本发明的用于车辆的换挡杆装置的立体图；

图2为示出了移除图1的换挡杆壳体的状态的视图；

图3为示出了图2的传感器机构和选择杆彼此分开的状态的视图；

图4为从图3的左侧观察时的立体图；

图5为示出了根据本发明的传感器机构的分解立体图；

图6为示出了根据本发明的换挡旋转轴和传感器机构的分解图；

图7为用于说明根据本发明的换挡旋转轴和传感器机构的联接结构的视图。

具体实施方式

将参照所附附图描述根据本发明的优选实施方案的用于车辆的换挡杆装置。

如图1至图7所示，根据本发明的用于车辆的换挡杆装置包括：换挡杆壳体10以及换挡杆20；所述换挡杆壳体10固定地安装在驾驶员座椅的侧面；所述换挡杆20在选择和换挡方向上操作，用于由驾驶员进行换挡。

换挡杆20联接到换挡杆壳体10，以便通过驾驶员的操作在相对于其的选择和换挡方向上可旋转。为了电子地执行换挡控制，在旋转换挡杆20的时候产生的换挡信号被发送到变速器控制单元(TCU)，并且变速器致动器基于从TCU命令的电子信号操作以在每个换挡范围内向液压回路施加或阻止液压。

把手21联接到换挡杆20的上部，并且可枢转构件30联接到换挡杆20的下部，用于换挡杆20的换挡旋转和选择旋转。可枢转构件30定位在换挡杆壳体10中。

换挡杆20和可枢转构件30彼此一体地联接，使得可枢转构件30随着换挡杆20的旋转而旋转，并且换挡旋转轴40通过换挡杆壳体10和可枢转构件30在左右方向(选择方向)上联接。

换挡旋转轴40联接到换挡杆壳体10以便可相对于换挡杆壳体10轴向旋转，并且固定销50通过可枢转构件30在向前和向后方向(换挡方向)联接到换挡旋转轴40。

可枢转构件30和固定销50可相对旋转，使得当可枢转构件30沿选择方向旋转时固定销50用作旋转中心，并且固定销50和换挡旋转轴40彼此一体地联接。

换挡旋转轴40具有销孔41，销孔41形成为与固定销50联接。

因此，当驾驶员握住把手21并在换挡方向上操作换挡杆20时，换挡杆20、可枢转构件30、固定销50和换挡旋转轴40在换挡方向上相对于换挡杆壳体10以一体的形式旋转。

可替选地，当驾驶员握住把手21并在选择方向上操作换挡杆20时，只有可枢转构件30在选择方向上绕固定销50旋转，在这种情况下，换挡旋转轴40不在换挡和选择方向上旋转。

可枢转构件30具有形成在其一侧的L形突出部31，其横向突出然后向下延伸。球形的连接杆61联接到突出部31，并且选择杆60连接到连接杆61的球头。选择杆60绕选择轴62可旋转地联接到换挡杆壳体10。

连接杆61沿着在换挡旋转轴40的纵向方向上延伸的直线L1突出，同时位于直线L1上，这使得当可枢转构件30在选择方向上旋转时，选择杆60能够更平顺地操作。

通过这种结构，本发明的实施方案提供了一种双铰链结构，其包括第一铰链结构和第二铰链结构；在第一铰链结构中，包括可枢转构件30的换挡旋转轴40在换挡杆20的换挡操作期间相对于换挡杆壳体10在换挡方向上旋转；在第二铰链结构中，在换挡杆20的选择操作期间，可枢转构件30在选择方向上绕固定销50旋转。

也就是说，提供一种双铰链结构，其中换挡旋转轴40在换挡操作期间是作为旋转中心的第一铰链，并且固定销50在选择操作期间是作为旋转中心的第二铰链。在这种双铰链结构中，当换挡杆20在换挡方向上操作时，选择杆60不旋转并且可枢转构件30和换挡旋转轴40在换挡方向上一起旋转，而当换挡杆20在选择方向上操作时，换挡旋转轴40不旋转并且仅可枢转构件30围绕固定销50在选择方向上旋转。

因此，本发明被配置成使得选择操作和换挡操作彼此独立地实现而不联动。通过这种结构，可以更精确地实现选择操作和换挡操作，从而更精确地执行离合器的间歇控制和换挡控制。

根据本发明的换挡杆装置包括换挡旋转轴40和传感器机构70；当换挡杆20在换挡方向上操作时，所述换挡旋转轴40与换挡杆20一起旋转，同时用作换挡杆20的旋转中心；所述传感器机构70连接到换挡旋转轴40，同时定位在沿换挡旋转轴40的纵向方向延伸的直线L1上，以检测换挡杆20在换挡方向上的旋转。

传感器机构70在与连接杆61相对的位置处位于直线L1上，并且通过导线W1电连接到诸如电池的电源。

换挡旋转轴40联接到换挡杆壳体10，以便在沿左右方向(选择方向)穿过可枢转构件30和换挡杆壳体10之后可相对于换挡杆壳体10轴向旋转。

传感器机构70是组装到换挡旋转轴40的旋转元件71和固定地联接到换挡杆壳体10的固定元件72的组件。

旋转元件71包括以凸凹方式组装到换挡旋转轴40的一端的旋转板73以及联接到旋转板73的一个表面的永磁体74。

固定元件72包括传感器壳体75以及印刷电路板(PCB)76；所述传感器壳体75固定地联接到换挡杆壳体10，同时旋转板73可旋转地组装到传感器壳体75；所述印刷电路板(PCB)76固定地联接到传感器壳体75，以便面对永磁体74。

传感器壳体75构造成使得制造两个部件以便于组装以及彼此组装。

换挡旋转轴40具有形成在其一端的凹形组装凹槽42，并且旋转板73具有从其一个表面向传感器壳体75外部突出的凸形组装突出部77。通过将组装突出部77联接到组装凹槽42，换挡旋转轴40和旋转板73彼此连接和组装。

当驾驶员握住把手21并使换挡杆20在换挡方向上旋转时，包括可枢转构件30的换挡旋转轴40相对于换挡杆壳体10在换挡方向上旋转，结果组装到换挡旋转轴40的旋转轴73和联接到旋转板73的永磁体74一起旋转。

离合器控制以电子方式执行，使得旋转永磁体74由于其N极(负极)和S极(正极)的位置变化而改变磁通量的方向，PCB76使用霍尔传感器78检测到磁通量的变化，然后将信号传输给离合器控制器81，并且离合器控制器81基于从PCB 76发送的输出信号控制离合器致动器82的操作以脱离和接合离合器90。

由于车辆的离合器90包括与相关技术相同的部件，例如连接到曲轴1的飞轮91、离合器板92、压力板93、离合器弹簧94、释放杆95、释放轴承96、释放叉97等，将省略其详细描述。

本发明的特征在于，永磁体74位于沿换挡旋转轴40的轴向方向延伸的直线L1上，用于根据永磁体74的位置变化检测磁通量变化的PCB76的霍尔传感器78位于永磁体74的中心。

当永磁体74位于换挡旋转轴40的轴向中心并且霍尔传感器78位于永磁体74的中心时，可以通过换挡操作在第一范围和第二范围内、在第三范围和第四范围内以及在第五范围和第六范围内在换挡方向上实现在永磁体74的旋转期间所有的旋转量相同，使得所有感测输出值在第一范围和第二范围内、在第三范围和第四范围内以及在第五范围和第六范围内可以是相同的。结果，可以准确地识别与离合器操作有关的信号，由此进一步提高离合器的间歇控制的精度。

另外，本发明提供一种非接触式传感器，用于利用永磁体74和PCB76检测换挡杆20在换挡方向上的旋转，其优点在于，与接触式传感器相比可以显著提高换挡操作感，特别地，可以消除接触式传感器中产生的操作噪声。

形成于换挡旋转轴40的组装凹槽42具有在垂直于换挡旋转轴40的长度的方向上延伸的直线形状，并且形成于旋转板73的组装突出部77具有与组装凹槽42对应的直线形状。因此，换挡旋转轴40和传感器机构70的优点在于，它们可以通过组装直线的组装突出部77和组装凹槽42来吸收换挡旋转轴40的垂直公差(参见图6中的箭头M1)。

另外，如图7所示，在组装突出部77插入组装凹槽42的状态下，在组装突出部77的端部与组装凹槽42的内表面42a之间存在间隙G1。因此，换挡旋转轴40和传感器机构70的优点在于它们可以吸收换挡旋转轴40的纵向公差(参见图7中的箭头M2)。

另外，如图7所示，组装凹槽42的左右两个表面42b和组装突出部77的左右两个表面77a在组装凹槽42和组装突出部77彼此组装的状态下没有间隙地相互挤压。因此，可以进一步提高动力传输效率。

根据本发明，换挡旋转轴40优选地由钢制成以确保强度和刚度，并且包括组装突出部77的旋转板73优选地由塑料制成，以便不影响永磁体74的强度。然而，本发明不限于此。

尽管已经将本发明描述为其中组装凹槽42形成于换挡旋转轴40并且组装突出部77形成于旋转板73的实施方案，但是组装突出部可以形成于换挡旋转轴40并且组装凹槽可以形成于旋转板73。

然而，考虑到换挡旋转轴40由钢制成以确保强度和刚度，在换挡旋转轴40上形成组装突出部可能影响磁体的强度，因为由钢制成的组装突出部位于靠近永磁体74的位置，在这种情况下，可能难以精确地控制离合器的间歇。因此，为了防止这种问题，更优选的是在本发明中在换挡旋转轴40中形成组装凹槽42和在旋转板73上形成组装突出部77。

另外，与在其上形成突出部相比，通过在由钢制成的换挡旋转轴40中形成凹槽，可以显著降低加工成本，并且显著减少加工时间。

如上所述，永磁体74构造成在换挡操作期间在换挡旋转轴40的轴向中心处与换挡杆20一起旋转，并且具有霍尔传感器78的PCB76位于在面向永磁体74的中心的位置处。因此，可以在第一范围和第二范围内、在第三范围和第四范围内以及在第五范围和第六范围内实现在换挡方向上的所有旋转量相同，使得所有感测输出值在第一范围和第二范围内、在第三范围和第四范围内以及在第五范围和第六范围内可以是相同的。结果，可以准确地识别与离合器操作有关的信号，由此进一步提高离合器的间歇控制的精度。

另外，本发明提供非接触式传感器，其使用永磁体74和PCB76来检测换挡杆20在换挡方向上的旋转，其优点在于，与接触式传感器相比，可以显著提高换挡操作感，特别地，可以消除接触式传感器中产生的操作噪声。

另外，由于换挡旋转轴40和旋转板73(旋转板73具有联接至其上的永磁体74)通过直线组装凹槽42和组装突出部77彼此组装，因此可以在组装换挡旋转轴40和传感器机构70期间吸收换挡旋转轴40的垂直和纵向公差。特别地，由于通过组装凹槽42和组装突出部77的组装使部件之间的间隙最小化，因此可以进一步提高动力传输效率并提高感测精度。

尽管出于说明的目的已公开了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员应当理解，各种修改、增加和删减是可能的，并不脱离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神。

Claims

1.一种用于车辆的换挡杆装置，包括：

换挡旋转轴，当换挡杆在换挡方向上操作时，所述换挡旋转轴与换挡杆一起旋转，同时所述换挡旋转轴用作换挡杆的旋转中心；以及

传感器机构，其连接到换挡旋转轴，同时定位在沿所述换挡旋转轴的纵向方向延伸的直线上，以检测换挡杆在换挡方向上的旋转。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的换挡杆装置，其中：

所述换挡旋转轴联接到换挡杆壳体，以便相对于换挡杆壳体能够轴向旋转，

所述传感器机构是组装到所述换挡旋转轴的旋转元件和固定地联接到所述换挡杆壳体的固定元件的组件。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的换挡杆装置，其中：

所述旋转元件包括旋转板和永磁体，所述旋转板以凸凹方式组装到所述换挡旋转轴的一端，所述永磁体联接到所述旋转板的一个表面；

所述固定元件包括传感器壳体和印刷电路板，所述传感器壳体固定地联接到所述换挡杆壳体，同时所述旋转板能够旋转地组装到所述传感器壳体，所述印刷电路板固定地联接到所述传感器壳体以面向永磁体。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的换挡杆装置，其中：

所述永磁体位于沿所述换挡旋转轴的轴向方向延伸的直线上；

用于根据永磁体的位置变化检测磁通量变化的印刷电路板的霍尔传感器位于永磁体的中心。

5.根据权利要求3所述的用于车辆的换挡杆装置，其中：

所述换挡旋转轴具有形成在其一端的凹形组装凹槽；

所述旋转板具有从其一个表面向传感器壳体外部突出的凸形组装突出部；

所述换挡旋转轴和所述旋转板通过将组装突出部联接到组装凹槽而彼此连接和组装。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的换挡杆装置，其中：

所述组装凹槽具有在与所述换挡旋转轴的长度垂直的方向上延伸的直线形状；

所述组装突出部具有与所述组装凹槽对应的直线形状；

所述组装突出部和所述组装凹槽的组装使得所述换挡旋转轴的垂直公差能够被吸收。

7.根据权利要求6所述的用于车辆的换挡杆装置，其中，在所述组装突出部插入所述组装凹槽的状态下，在所述组装突出部的端部与所述组装凹槽的内表面之间存在间隙，这使得所述换挡旋转轴的纵向公差被吸收。

8.根据权利要求6所述的用于车辆的换挡杆装置，其中，所述组装凹槽的左右两个表面以及所述组装突出部的左右两个表面在所述组装凹槽和所述组装突出部彼此组装的状态下没有间隙地相互挤压。

9.根据权利要求5所述的用于车辆的换挡杆装置，其中：

所述换挡旋转轴由钢制成，用于确保强度和刚度；

具有组装突出部的所述旋转板由塑料制成，以便不影响磁体的强度。

10.根据权利要求1所述的用于车辆的换挡杆装置，进一步包括：

可枢转构件，其联接到所述换挡杆，并安装在换挡杆壳体中，所述换挡旋转轴在左右方向上穿过所述可枢转构件；

固定销，其通过所述可枢转构件在向前和向后方向上联接到所述换挡旋转轴；

连接杆，其联接到所述可枢转构件，以便在与传感器机构相对的位置处定位在沿换挡旋转轴的纵向方向延伸的直线上；以及

选择杆，其连接到所述连接杆并且绕选择轴能够旋转地安装，所述选择轴联接到换挡杆壳体，其中：

穿过所述可枢转构件的换挡旋转轴联接到所述换挡杆壳体，以便能够相对于换挡杆壳体轴向旋转；

当换挡杆在换挡方向上操作时，所述可枢转构件和所述换挡旋转轴在换挡方向上一起旋转而选择杆不旋转；

当换挡杆在选择方向上操作时，只有所述可枢转构件绕所述固定销在选择方向上旋转而换挡旋转轴不旋转。

11.一种用于车辆的换挡杆装置，包括：

换挡旋转轴，当换挡杆在换挡方向上操作时，所述换挡旋转轴与换挡杆一起旋转，同时所述换挡旋转轴用作换挡杆的旋转中心；

永磁体，其与所述换挡旋转轴一起旋转，同时定位在沿换挡旋转轴的纵向延伸的直线上；以及

印刷电路板，其固定地安装同时面向永磁体，其中：

所述印刷电路板在所述换挡旋转轴旋转期间根据永磁体的位置变化检测磁通量的变化，以向离合器控制器输出信号；

离合器控制器基于从印刷电路板发送的输出信号控制离合器致动器的操作以接合和脱离离合器。