CN201021714Y - 一种非接触式换档位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于具有非直线型档位槽的车辆的非接触式换档位置检测装置，该装置包括非接触式检测单元和检测信号处理单元，其中，所述非接触式检测单元包括置于档位槽下方x轴和y轴方向上的多个磁场发生单元和多个霍尔元件传感器，多个霍尔元件传感器输出换档杆在x轴和y轴方向上的位置信号；所述检测信号处理单元包括编码译码单元和信号输出单元，用于输出换档杆档位位置信息。本实用新型实现了在任一时刻唯一档位有效的要求，提高了换档杆位置检测电路的可靠性和实用性。

Description

一种非接触式换档位置检测装置

技术领域

本实用新型是涉及车辆的非接触式换档位置检测装置，更涉及用于具有非直线型档位槽的车辆的非接触式换档位置检测装置。

背景技术

在汽车行业中，手动变速器(MT)机动车换档时主要靠拉线式结构，换档手柄直接通过拉线与换档器连接，实现换档；大多数自动变速器(AT)机动车和无级自动变速器(CVT)机动车换档时主要靠液压机构，由换档杆传感器发出指令控制液压缸的油压，从而达到换档的目的；而大多数机械自动变速器(AMT)机动车探测当前档位时主要采用接触式结构，且换档时主要靠电机控制。

当前，还有一种非接触式换档位置检测装置，多用于AMT机动车。如公开号为CN1554001A的专利申请公开了一种带非接触式换档装置的控制装置，该控制装置的非接触式换档位置检测装置由产生的磁场根据驾驶者对换档杆的操作而改变的磁场装置和根据该变位磁场而改变输出的传感器构成，磁传感器的不同输出电压值对应位置不同的档位位置。但是，现有AMT机动车有多个档位，当车辆具有非直线型档位槽时，可能出现多个档位在某一方向(y轴)上坐标轴位置相同或相近而另一正交方向(x轴)上坐标轴位置不同的情况，例如图1a所示排列的档位位置，这种情况下如果应用该专利申请的实施方案，则其中D档和M档、N档和+档可能会出现档位混淆的问题，现有的非接触式换档位置检测装置并未考虑到上述的可能出现的档位混淆问题，在实际应用上存在缺陷。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有的非接触式换档位置检测装置存在没有考虑到车辆具有非直线型档位槽时的档位混淆问题的不足，提供一种不会造成具有非直线型档位槽的车辆档位混淆的非接触式换档位置检测装置。

本实用新型所提供的用于具有非直线型档位槽的车辆的非接触式换档位置检测装置包括：非接触式检测单元和检测信号处理单元，其中，所述非接触式检测单元包括多个磁场发生单元和多个霍尔元件传感器，所述多个磁场发生单元分别位于档位槽下方的x轴和y轴方向上，所述多个霍尔元件传感器置于所述磁场发生单元产生的磁场中，分别与x轴和y轴方向的磁场发生单元相对应；所述检测信号处理单元包括具有多个输入端的编码译码单元，所述编码译码单元的输入端分别与多个霍尔元件传感器的输出端相连接。

本实用新型在公开号为CN1554001A的专利的工作原理基础上做出了改进。本实用新型中，所述多个磁场发生单元分别位于档位槽下方的x轴和y轴方向上，所述多个霍尔元件传感器置于所述磁场发生单元产生的磁场中，分别与x轴和y轴方向的磁场发生单元相对应。因此在换档杆动作时，多个霍尔元件传感器分别得到换档杆在x轴方向和y轴方向上的位置信息后输出有效的电平信号给编码译码单元进行编译，这样分别探测了换档杆的x轴和y轴两个方向位置并唯一的确定了换档杆的位置，从而将因在y轴方向上位置相同或相近而容易混淆的档位清楚的区分开，避免了档位混淆问题的发生。

附图说明

图1a是AMT的换档杆和档位槽的位置示意图；

图1b是图1a中各部件的正下方的非接触检测单元的位置的三维方向示意图；

图2是根据本实用新型的一种具体实施方式的非接触式换档位置检测装置框图；

图3是根据本实用新型的非接触式换档位置检测装置的非接触检测单元中的的电平转换单元的电路示意图；

图4是根据本实用新型的非接触式换档位置检测装置的工作原理图；

图5是根据本实用新型的非接触式换档位置检测装置的非接触式检测单元和检测信号处理单元中的编码译码单元的电路图。

图6是根据本实用新型的非接触式换档位置检测装置的检测信号处理单元中的信号输出单元的电路图；

具体实施方式

下面，参照附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

参见图1a、图1b和图2，本实用新型所提供的用于具有非直线型档位槽的车辆的非接触式换档位置检测装置包括：非接触式检测单元和检测信号处理单元30，其特征是，所述非接触式检测单元包括多个磁场发生单元和多个霍尔元件传感器22，所述多个磁场发生单元分别位于档位槽下方的x轴和y轴方向上，所述多个霍尔元件传感器22置于所述磁场发生单元产生的磁场中，分别与x轴和y轴方向的磁场发生单元相对应；所述检测信号处理单元30包括具有多个输入端的编码译码单元31，所述编码译码单元31的输入端分别与多个霍尔元件传感器22的输出端相连接。

所述档位槽可以由如图1a所示的多条连续的折线组成，或者由曲线组成。档位槽的多个档位包括自动换档模式下的驻车档(P档)、倒车档(R档)、空档(N档)及前进档(D档)以及的手动换档模式(M档)下的手动加档(+档)和手动减档(-档)。其中，P档、R档、N档、+档、D档和-档沿y轴方向顺次排列；M档在x轴方向上，M档的x轴位置与+档、-档相同，M档的y轴位置与D档相同。

如图1b所示，所述非接触式检测单元安装在档位槽下方。所述磁场发生单元为两块永磁铁，其中第一永磁铁211固定在档位槽下方的x轴方向上；第二永磁铁212安装在换档杆10的杆身上，沿y轴方向移动。两块永磁铁分别形成一个磁场。

所述非接触式检测单元中的霍尔元件传感器22输出相应的电压信号。其中一个霍尔元件传感器22安装在第一永磁铁211的附近，例如安装在操纵杆机构上，与固定在x轴方向上的第一永磁铁211的磁场组合起来，用于探测换档杆10的x轴方向位置是否与M档的x轴位置相同，并输出相应的信号M_NET(如图5所示)；其余的霍尔元件传感器22依次沿y轴方向安装在档位槽的各档位的位置的附近，并与在y轴方向上移动的第二永磁铁212的磁场组合起来，用于探测换档杆10的y轴方向位置，并分别输出相应的信号P_NET、R_NET、N_NET、J+_NET、D_NET、J-_NET(如图5所示)。

本实用新型所提供的非接触式换档位置检测装置中的霍尔元件传感器22和检测信号处理单元30通常需要特定的工作电压，如果电源不能提供该特定电压可以通过电平转换单元进行转换，如图2所示，非接触式换档位置检测装置还包括电平转换单元40，用于为霍尔元件传感器22和检测信号处理单元30提供合适的工作电压。图3为电平转换单元40的具体电路，其中包括电源转换装置41，可以把外部输入的12V电压转换成所述元件需要的5V工作电压。

检测信号处理单元30用于根据霍尔元件传感器22输出的信号确定档位信息。如图4所示，检测信号处理单元30包括编码译码单元31。所述编码译码单元31用于根据霍尔元件传感器22检测到的有效信号，选通与该有效信号对应档位的相应通道，从而确定换档杆实际位置所对应的档位。

图5是根据本实用新型的非接触式换档位置检测装置的霍尔元件传感器22和编码译码单元31的电路连接图。编码译码单元31包括多个支路，各个支路的输入端分别与霍尔元件传感器22的输出端相连接。其中，M档和D档在y轴方向上位置相同，+档和N档在y轴方向上位置相近，于是在M档和D档这两个档位中的一个档位(M档)对应的支路上，以及在+档和N档这两个档位中的一个档位(+档)对应的支路上，分别具有顺次连接的逻辑非和逻辑与电路；其余的各个档位支路上，具有逻辑非电路；M档支路和D档支路各自的逻辑非电路的输出信号共同作为M档支路上的逻辑与电路的输入，+档支路和M档支路各自的逻辑非电路的输出信号共同作为+档支路上的逻辑与电路的输入。所述逻辑非电路中包括逻辑非元件，所述逻辑非元件可以采用型号为74LS04芯片组；所述逻辑与电路中包括逻辑与元件，所述逻辑与元件可以采用型号为74F08D芯片组。所述逻辑非元件也可使用三极管元件替代，起到相同的将低电平转换为高电平的作用。

下面结合图2和图5说明编码译码单元31的工作过程。

当换档杆被调到P档、R档、-档中任一档位时，都不会产生混淆，此时与换档杆10对应的霍尔元件传感器22输出有效的低电平信号，对应的逻辑非电路将该信号转换为高电平信号，这样获得了确定的档位信息。

当换档杆被调到D档或M档时，y轴方向上的霍尔元件传感器22输出有效的电平信号，在本实用新型的具体实施方式中(如图5)的霍尔元件传感器22的输出端电平信号为低电平有效，即D_net＝0，经过逻辑非电路得到D_out＝1，此高电平信号代表D档或M档有效，但并不能具体确定D档和M档哪个有效；同时x轴方向的霍尔元件传感器22用于探测换档杆在x轴方向上位置是否与M档或+档、-档的x轴位置相同，如果相同，输出有效的低电平信号M_net＝0，否则输出高电平信号M_net＝1，经过逻辑非电路得到M_out＝1，此高电平信号代表换档杆在x轴方向上位置与M档或+档、-档的x轴位置相同。M档支路上的逻辑与门电路只有在D_out和M_out同时为1时其输出A_MNET才为1，此时可以确定汽车处于手动换档模式的M档，否则处于自动换档模式的D档。该方法有效防止了可能出现手动换档模式M档和自动换档模式的前进档D档同时有效的情况。

图5中类似的逻辑与门电路用来解决+档和N档可能混淆的问题，该逻辑与门电路的两个输入端分别为+档支路的输出信号J+_out1和所述M档的信号M_out。只有当J+_out1和M_out同时为1时，该逻辑与门电路的输出J+_out＝1，此时判断换档杆10的位置为+档，即保证了只有在切换到手动换档模式M档时+档才有效；否则为自动档N档。

如图4所示，为了向外界提供检测信号，检测信号处理单元30还包括信号输出单元32，用于将编码译码单元31输出的档位信息信号并行输出或模拟信号输出。所述信号输出单元32可以是增强驱动能力的并行输出电路或者模拟信号输出电路。由于模拟信号输出电路的输出接口简单，可以作为优选的输出方式，如图6所示。

图6中，所述信号输出单元32将编码译码单元31输出的各个档位信息信号分别通过一个三极管，从集电极输出最终的有效信号，从而完成了换档杆档位位置检测并输出相应的信号。

本领域技术人员应该能得知，为了图5和图6中霍尔元件、逻辑非和逻辑与元件，以及三极管元件能正常工作，在它们的电路上需要串接某些特定阻值的电阻。

本实用新型采用在x轴和y轴两个方向上放置霍尔元件传感器22的方式，并使用逻辑电路对两个方向上霍尔元件传感器22输出信号进行逻辑判断，实现在任一时刻唯一档位有效的要求，提高了适用于自动档轿车的换档杆10位置检测电路的可靠性和实用性，同时增强了换档控制系统的稳定性。

Claims (7)

1.一种用于具有非直线型档位槽的车辆的非接触式换档位置检测装置，该装置包括：非接触式检测单元和检测信号处理单元(30)，其特征在于，所述非接触式检测单元包括多个磁场发生单元和多个霍尔元件传感器(22)，所述多个磁场发生单元分别位于档位槽下方的x轴和y轴方向上，所述多个霍尔元件传感器(22)置于所述磁场发生单元产生的磁场中，分别与x轴和y轴方向的磁场发生单元相对应；所述检测信号处理单元(30)包括具有多个输入端的编码译码单元(31)，所述编码译码单元(31)的输入端分别与多个霍尔元件传感器(22)的输出端相连接。

2.根据权利要求1的非接触式换档位置检测装置，其特征在于，所述磁场发生单元为两块永磁铁，其中第一永磁铁(211)固定在档位槽下方的x轴方向上，第二永磁铁(212)安装在换档杆(10)的杆身上，沿y轴方向移动。

3.根据权利要求2的非接触式换档位置检测装置，其特征在于，其中一个霍尔元件传感器(22)安装在第一永磁铁(211)的附近，与固定在x轴方向上的第一永磁铁(211)的磁场组合；其余的霍尔元件传感器(22)依次沿y轴方向安装在与档位槽的各档位相对应的位置上，与y轴方向上移动的第二永磁铁(212)的磁场组合。

4.根据权利要求1的非接触式换档位置检测装置，其特征在于，该装置还包括电平转换单元(40)，所述电平转换单元(40)的电压输出端与霍尔元件传感器(22)和检测信号处理单元(30)的电源输入端相连。

5.根据权利要求1的非接触式换档位置检测装置，其特征在于，所述编码译码单元(31)包括分别与各个霍尔元件传感器(22)连接的多个支路，在y轴方向上位置相同或相近的两个档位中的一个档位对应的支路上，顺次连接霍尔元件传感器(22)的输出端、逻辑非电路和逻辑与电路；在其余档位对应的支路上，顺次连接霍尔元件传感器的输出端和逻辑非电路。

6.根据权利要求1的非接触式换档位置检测装置，其特征在于，所述检测信号处理单元(30)还包括信号输出单元(32)，信号输出单元(32)的输入端与所述编码译码单元(31)的输出端相连接。

7.根据权利要求6的非接触式换档位置检测装置，其特征在于，所述信号输出单元(32)为并行输出电路或模拟信号输出电路。

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