CN112065976A - 摆杆位置标定装置及其误差消除方法和线控换挡执行器 - Google Patents

Abstract

一种摆杆位置标定装置，包括机架、滑动机构、摆臂机构、检测机构和上位机；滑动机构包括滑块、滑杆和限位块，滑杆设置在机架上，滑块设置在滑杆上，限位块可拆装地设置在机架上，滑杆从限位块下方经过；摆臂机构包括摆臂和磁性件，摆臂的一端铰接于机架，摆臂的另一端滑动连接于滑块，磁性件连接在摆臂上；检测机构包括霍尔传感器，霍尔传感器具有EEPROM功能，霍尔传感器与磁性件对应设置；当滑块抵靠在限位块上时，霍尔传感器检测摆臂摆动的第一角度，上位机用以标定第一角度，并输出标定后的第二角度，霍尔传感器用以存储第二角度。本发明的摆杆位置标定装置能消除磁场偏角误差影响。本发明还涉及一种线控换挡执行器和摆杆位置误差消除方法。

Description

摆杆位置标定装置及其误差消除方法和线控换挡执行器

技术领域

本发明涉及变速器换挡控制技术领域，特别涉及一种摆杆位置标定装置及其误差消除方法和线控换挡执行器。

背景技术

汽车操纵、控制机构线控化是未来发展的一个方向，线控换挡执行器是一种机械电子一体化的机构装置，用于控制自动变速器进行P、R、N、D、S(或其它型式)挡位切换。而且，在控制过程中经常需要对变速器换挡摇杆的位置进行检测。

在传统技术中，采用霍尔传感器与磁石配合来检测换挡摇杆的位置，即检测换挡摇杆的旋转角度位置。但是，由于磁石切料时存在制造误差，导致磁石的磁场偏角较大(-12°＜α＜+12°)，所述磁场偏角会使得执行器输出挡位存在一定的位置误差。由于外界条件的约束，执行器在工作时，前后限位预留的余量较少(<2.5mm)。磁偏角产生的误差(-12°＜α＜+12°)所对应的行程输出偏差为(-4.8mm＜s＜+4.8mm)。行程偏差4.8mm比预留的余量2.5mm要大，存在前后干涉卡死的现象，最终表现在实车上为换挡不到位和电机堵转导致功能失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种摆杆位置标定装置，能消除了磁场偏角以及机械元件运动误差造成的影响。

一种摆杆位置标定装置，包括机架、滑动机构、摆臂机构、检测机构和上位机；

滑动机构包括滑块、滑杆和限位块，滑杆设置在机架上，滑块可滑动地设置在滑杆上，限位块可拆装地设置在机架上，滑杆从限位块下方经过；

摆臂机构包括摆臂和磁性件，摆臂的一端铰接于机架，摆臂的另一端滑动连接于滑块，磁性件连接在摆臂上；

检测机构包括霍尔传感器，霍尔传感器具有EEPROM功能，霍尔传感器与磁性件对应设置；

当滑块抵靠在限位块上时，霍尔传感器检测摆臂摆动的第一角度，上位机用以标定第一角度，并输出标定后的第二角度，霍尔传感器用以存储第二角度。

在本发明的实施例中，上述机架上设有滑槽，所述滑槽的长度方向平行于所述滑杆的长度方向，所述滑块靠近所述机架的一侧设有凸块，所述凸块设置于所述滑槽中。

在本发明的实施例中，上述机架上设有定位孔，所述定位孔的孔壁倾斜设置，所述限位块上设有定位块，所述定位块包括对称设置的第一斜面和第二斜面,所述定位块设置于所述定位孔中，所述第一斜面和所述第二斜面与所述定位孔的孔壁接触。

在本发明的实施例中，上述第一角度大于所述第二角度。

在本发明的实施例中，上述滑块的端面为平面，所述限位块的侧面为平面，当所述滑块抵靠在所述限位块上时，所述滑块的端面与所述限位块的侧面接触。

在本发明的实施例中，上述限位块的中部设有避让槽，所述滑杆从所述避让槽中经过。

在本发明的实施例中，上述摆臂上设有导槽，所述导槽沿着所述摆臂的长度方向设置，所述滑块上设有凸台，所述凸台设置于所述导槽中。

在本发明的实施例中，上述检测机构还包括电路板和支撑架，所述电路板连接于所述支撑架的一侧，所述霍尔传感器连接在所述电路板上。

本发明还提供一种线控换挡执行器，包括上述的摆杆位置标定装置。

本发明还提供一种摆杆位置误差消除方法，所述方法利用上述的摆杆位置标定装置，所述方法包括：

将所述限位块设置在所述机架上；

使所述滑块移动并抵靠在所述限位块上，利用所述霍尔传感器检测所述摆臂的第一角度；

利用所述上位机标定所述第一角度，并输出标定后的第二角度；

利用所述霍尔传感器存储所述第二角度。

本发明的摆杆位置标定装置能消除了磁场偏角以及机械元件运动误差造成的影响。

附图说明

图1是本发明的摆杆位置标定装置的示意图。

图2是本发明的摆杆位置标定装置的局部结构示意图。

图3是图2所示的摆杆位置标定装置另一方向的结构示意图。

图4是图2所示的摆杆位置标定装置的侧视结构示意图。

图5是本发明的摆杆位置标定装置的局部剖视示意图。

图6是本发明的限位块与机架的拆分结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明的摆杆位置标定装置的示意图，图2是本发明的摆杆位置标定装置的局部结构示意图，图3是图2所示的摆杆位置标定装置另一方向的结构示意图，图4是图2所示的摆杆位置标定装置的侧视结构示意图，图5是本发明的摆杆位置标定装置的局部剖视示意图，请参照图1至图5，摆杆位置标定装置10包括机架11、滑动机构12、摆臂机构13、检测机构14和上位机15。

滑动机构12包括滑块121、滑杆125和限位块126，滑杆125设置在机架11上，滑块121可滑动地设置在滑杆125上，限位块126可拆装地设置在机架11上，滑杆125从限位块126下方经过；

摆臂机构13包括摆臂131和磁性件133，摆臂131的一端铰接于机架11，摆臂131的另一端滑动连接于滑块121，磁性件133连接在摆臂131上；

检测机构14包括霍尔传感器141，霍尔传感器141具有EEPROM功能，霍尔传感器141与磁性件133对应设置；

当滑块121抵靠在限位块126上时，霍尔传感器141检测摆臂131摆动的第一角度，上位机15用以标定第一角度，并输出标定后的第二角度，霍尔传感器141用以存储第二角度。在本实施例中，第一角度大于第二角度，其中第一角度为摆臂131摆动的角度、磁性件133的磁偏角(-12°＜α＜+12°)及机械元件运动误差之和，第二角度为摆臂131摆动的角度。

进一步地，机架11上设有滑槽101，滑槽101的长度方向平行于滑杆125的长度方向，滑块121靠近机架11的一侧设有凸块124，且滑块121的两端均设有凸块124，凸块124设置于滑槽101中。具体地，滑槽101的两槽壁平行且相对设置，且滑槽101的两端为平面，凸块124的两侧面与滑槽101的两槽壁接触，保证滑块121能够沿着滑杆125的轴线方向移动，且不会绕着轴线转动。在本实施例中，滑槽101的长度为L，即滑块121移动的最远距离为L，如图5所示。

进一步地，机架11上设有第一支撑块112和第二支撑块113，第一支撑块112与第二支撑块113平行且相对设置，第一支撑块112和第二支撑块113分别设置于滑槽101的两端，第一支撑块112和第二支撑块113上设有过孔，滑杆125的两端从过孔中穿过第一支撑块112和第二支撑块113，第一支撑块112和第二支撑块113用于支撑滑杆125和滑块121。

进一步地，图6是本发明的限位块与机架的拆分结构示意图，如图6所示，机架11上设有定位孔102，定位孔102的孔壁倾斜设置，限位块126上设有定位块127，定位块127包括对称设置的第一斜面127a和第二斜面127b,定位块127设置于定位孔102中，第一斜面127a和第二斜面127b与定位孔102的孔壁接触。优选地，定位孔102的孔壁倾斜角度为10°(沿着竖直方向)，第一斜面127a和第二斜面127b的倾斜角度为10°(沿着竖直方向)，但并不以此为限。在本实施例中，定位块127和定位孔102呈V型，方便将定位块127安装在定位孔102内，保证限位块126的位置更精确。

进一步地，限位块126的中部设有避让槽103，滑杆125从避让槽103中经过。优选地，限位块126呈n型，但并不以此为限。

进一步地，滑块121的端面为平面，限位块126的侧面为平面，当滑块121抵靠在限位块126上时，滑块121的端面与限位块126的侧面接触。如图5所示，限位块126与滑块121接触的侧面与滑槽101两端的距离分别为L1和L3，且滑块121的长度为L2，其中，L1+L2+L3＝L。当滑块121与限位块126接时，变速器为N档位(空挡)；当滑块121从滑槽101的端部移动L1距离时，变速器从D档位(前进挡)换挡至N档位；当滑块121从与限位块126接触的位置移动L3距离时，变速器从N档位换挡至P档位(驻车档)。

进一步地，磁性件133例如为磁石，磁性件133与霍尔传感器141呈相互平行设置。在本实施例中，磁性件133为矩形或圆形，磁性件133的表面为平面，磁场的南北极分布在磁性件133的表面。

进一步地，摆臂131上设有导槽104，导槽104沿着摆臂131的长度方向设置，滑块121上设有凸台122，凸台122设置于导槽104中。当滑块121在滑杆125上直线滑动时，凸台122在导槽104中滑动，驱使摆臂131绕着铰接处摆动，此时磁性件133转动使磁场发生变化，霍尔传感器141检测到磁场的变化，从而识别出摆臂131及滑块121的位置变化。

进一步地，检测机构14还包括电路板142和支撑架143，电路板142连接于支撑架143的一侧，霍尔传感器141连接在电路板142上，电路板142集成有信号处理电路，可将磁场变化换算成位置变化。支撑架143上设有支撑座144，支撑座144上设有安装槽105，摆臂131的一侧设有转轴132，转轴132可转动地设置在安装槽105内。安装槽105呈U型，方便安装转轴132。

进一步地，滑块121上还设有铰接套123，铰接套123用于连接可调连杆(图未示)，以便滑块121推动可调连杆运动。在本实施例中，凸台122设置于铰接套123的一侧。

进一步地，机架11上还设有驱动电机(图未示)，驱动电机通过皮带、多个传动轮与丝杆驱使滑块121在滑杆125上移动。滑块121在滑杆125上做直线运动时，霍尔传感器141实时检测摆臂131的位置，并将检测的位置信息发生至控制系统(图未示)，控制系统根据位置信息对驱动电机进行控制，改变驱动电机的转速和转矩，从而实现对滑块121和摆臂131的移动位置进行实时检测，实现闭环控制，进而实现对执行器的运行状况的实时控制，可对执行器的运行位置进行实时监测和调整，实现对线控换挡执行器的精确控制，提高可靠性和安全等级。

本发明的摆杆位置标定装置10用于在执行器生产下线的过程中，将限位块126安装在机架11上，并移动滑块121至抵靠在限位块126上，通过上位机15将霍尔传感器141检测的第一角度进行标定校准，并处输出标定校准后的第二角度，使霍尔传感器141存储第二角度，当滑块121再次移动至与限位块126抵靠的位置时，霍尔传感器141直接输出第二角度，消除了磁场偏角以及机械元件运动误差造成的影响。

本发明还涉及一种摆杆位置误差消除方法，所述方法利用上述的摆杆位置标定装置10，所述方法包括：

将限位块126设置在机架11上。

使滑块121移动并抵靠在限位块126上，利用霍尔传感器141检测摆臂131的第一角度；

利用上位机15标定第一角度，并输出标定后的第二角度；

利用霍尔传感器141存储第二角度；

将限位块126从机架11上拆卸下来。

本发明还涉及一种线控换挡执行器，包括上述的摆杆位置标定装置10。

上述实施方式只是本发明的实施例，不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡依据本发明专利所申请的保护范围中所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种摆杆位置标定装置，其特征在于，包括机架、滑动机构、摆臂机构、检测机构和上位机；

所述滑动机构包括滑块、滑杆和限位块，所述滑杆设置在所述机架上，所述滑块可滑动地设置在所述滑杆上，所述限位块可拆装地设置在所述机架上，所述滑杆从所述限位块下方经过；

所述摆臂机构包括摆臂和磁性件，所述摆臂的一端铰接于所述机架，所述摆臂的另一端滑动连接于所述滑块，所述磁性件连接在所述摆臂上；

所述检测机构包括霍尔传感器，所述霍尔传感器具有EEPROM功能，所述霍尔传感器与所述磁性件对应设置；

当所述滑块抵靠在所述限位块上时，所述霍尔传感器检测所述摆臂摆动的第一角度，所述上位机用以标定所述第一角度，并输出标定后的第二角度，所述霍尔传感器用以存储所述第二角度。

2.如权利要求1所述的摆杆位置标定装置，其特征在于，所述机架上设有滑槽，所述滑槽的长度方向平行于所述滑杆的长度方向，所述滑块靠近所述机架的一侧设有凸块，所述凸块设置于所述滑槽中。

3.如权利要求1所述的摆杆位置标定装置，其特征在于，所述机架上设有定位孔，所述定位孔的孔壁倾斜设置，所述限位块上设有定位块，所述定位块包括对称设置的第一斜面和第二斜面,所述定位块设置于所述定位孔中，所述第一斜面和所述第二斜面与所述定位孔的孔壁接触。

4.如权利要求1所述的摆杆位置标定装置，其特征在于，所述第一角度大于所述第二角度。

5.如权利要求1所述的摆杆位置标定装置，其特征在于，所述滑块的端面为平面，所述限位块的侧面为平面，当所述滑块抵靠在所述限位块上时，所述滑块的端面与所述限位块的侧面接触。

6.如权利要求1至5任意一项所述的摆杆位置标定装置，其特征在于，所述限位块的中部设有避让槽，所述滑杆从所述避让槽中经过。

7.如权利要求1所述的摆杆位置标定装置，其特征在于，所述摆臂上设有导槽，所述导槽沿着所述摆臂的长度方向设置，所述滑块上设有凸台，所述凸台设置于所述导槽中。

8.如权利要求1所述的摆杆位置标定装置，其特征在于，所述检测机构还包括电路板和支撑架，所述电路板连接于所述支撑架的一侧，所述霍尔传感器连接在所述电路板上。

9.一种线控换挡执行器，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的摆杆位置标定装置。

10.一种摆杆位置误差消除方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1至8任意一项所述的摆杆位置标定装置，所述方法包括：

将所述限位块设置在所述机架上；

使所述滑块移动并抵靠在所述限位块上，利用所述霍尔传感器检测所述摆臂的第一角度；

利用所述上位机标定所述第一角度，并输出标定后的第二角度；

利用所述霍尔传感器存储所述第二角度。

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