CN204004360U - 非接触式空挡位置传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种非接触式空挡位置传感器，包括：传感器壳体，安装于换挡机构的外壳上；磁铁，为矩形磁铁或弧形磁铁，提供磁感应强度信号源并安装于换挡机构的换挡轴上；印刷电路板，固定在传感器壳体内部，设置有三轴霍尔芯片及信号调理电路。磁铁能绕着换挡轴转动，三轴霍尔芯片检测磁感应强度。本实用新型通过检测两个方向的磁感应强度变化来测量角度的变化从而实现通过测角度来检测空挡位置，不仅能提高传感器的输出信号的精度，而且整个传感器的结构更加简单可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机动车变速器，特别是涉及一种非接触式空挡位置传感器。
背景技术
汽车空挡位置传感器用于发动机启停系统，用于检测空挡位置。启停技术的目的是最大程度减少发动机怠速时燃油的损耗，避免燃油的浪费，对节能减排有着重要意义。其工作原理是：车辆遇到红灯或塞车时，驾驶员制动使车辆停下来后，将档位换入空挡并完全释放离合踏板。空挡位置传感器检测到空挡位置，给电子控制单元(ECU)发出空挡信号，ECU会根据此信号将发动机熄火，从而节省了怠速运转而浪费的燃油。
目前市场上的空挡位置传感器采用的方案主要有舍弗勒的通过测位移来检测空挡位置的方案，其原理是基于霍尔(hall)效应，实际上是一种检测位移的传感器，较复杂且精度不是很高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种非接触式空挡位置传感器，能提高传感器的输出信号的精度以及能使结构更加简单可靠。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种的非接触式空挡位置传感器包括：
传感器壳体，安装于换挡机构的外壳上，所述传感器壳体为非接触式空挡位置传感器的定子部分。
磁铁，为矩形磁铁或弧形磁铁，提供磁感应强度信号源并安装于所述换挡机构的换挡轴上，所述磁铁能绕所述换挡轴旋转，所述磁铁为所述非接触式空挡位置传感器的转子部分。
印刷电路板，固定在所述传感器壳体内部，所述印刷电路板上设置有三轴霍尔芯片及信号调理电路；所述三轴霍尔芯片检测所述磁铁的磁感应强度。
所述矩形磁铁为一长方体结构，所述矩形磁铁的长度大于宽度、宽度大于厚度；所述换挡轴为空挡位置时，所述矩形磁铁的长和宽组成的第一个面朝向所述三轴霍尔芯片的敏感元。
所述弧形磁铁为立体结构为一长方体的宽弯曲成弧形所组成的结构，所述弧形磁 铁的长度大于宽度、宽度大于厚度；所述换挡轴为空挡位置时，所述弧形磁铁的长和弧形宽组成的第一个面朝向所述三轴霍尔芯片的敏感元、且所述三轴霍尔芯片的敏感元位于所述第一面的弧形弯曲的外侧。
进一步改进是，所述矩形磁铁的充磁方向和所述矩形磁铁的第一面垂直，且所述换挡轴为空挡位置时所述矩形磁铁的充磁方向为从所述矩形磁铁的第一面指向所述三轴霍尔芯片的敏感元的方向、或者所述矩形磁铁的充磁方向为从所述三轴霍尔芯片的敏感元指向所述矩形磁铁的第一面的方向。
进一步改进是，所述弧形磁铁的充磁方向为沿着所述弧形磁铁的弧形宽的半径方向，且所述弧形磁铁的充磁方向为从弧形宽的圆心指向弧形宽的弯曲的外侧、或者所述弧形磁铁的充磁方向为从弧形宽的弯曲的外侧指向弧形宽的圆心。
进一步改进是，所述弧形磁铁的充磁方向和所述弧形磁铁的第一个面的弧形宽的中点的切面垂直，且所述换挡轴为空挡位置时所述弧形磁铁的充磁方向为从所述弧形磁铁的第一面指向所述三轴霍尔芯片的敏感元的方向、或者所述弧形磁铁的充磁方向为从所述三轴霍尔芯片的敏感元指向所述弧形磁铁的第一面的方向。
进一步改进是，所述换挡轴为空挡位置时所述三轴霍尔芯片的敏感元和所述三轴霍尔芯片的敏感元在所述矩形磁铁的第一个面上的垂直投影位置之间的距离为5毫米～15毫米；所述换挡轴为空挡位置时所述三轴霍尔芯片的敏感元和所述三轴霍尔芯片的敏感元在所述弧形磁铁的第一个面上的垂直投影位置之间的距离为5毫米～15毫米。
进一步改进是，所述换挡轴为空挡位置时所述三轴霍尔芯片的敏感元在所述矩形磁铁的第一个面上的垂直投影位置位于所述矩形磁铁的第一面的中心；所述换挡轴为空挡位置时所述三轴霍尔芯片的敏感元在所述弧形磁铁的第一个面上的垂直投影位置位于所述弧形磁铁的第一面的中心。
进一步改进是，所述矩形磁铁的长度大于等于空挡区域的长度；所述弧形磁铁的长度大于等于空挡区域的长度。
进一步改进是，在所述传感器壳体上设置有安装孔，供所述传感器壳体安装于换挡机构的外壳上；在所述磁铁上设置有安装孔，供所述磁铁安装于换挡机构的换挡轴上。
本实用新型的磁路原理是基于三轴hall技术，三轴霍尔芯片能检测磁铁的磁感 应强度，磁铁绕换挡轴转动时，三轴霍尔芯片能检测不同方向的磁铁的磁感应强度，本实用新型通过检测两个方向的磁感应强度变化来测量角度的变化从而实现通过测角度来检测空挡位置，不仅能提高传感器的输出信号的精度，而且整个传感器的结构更加简单可靠。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1是本实用新型实施例一的结构示意图；
图2是本实用新型实施例一的磁铁第一种充磁方向示意图；
图3是本实用新型实施例一的磁铁第二种充磁方向示意图；
图4是本实用新型实施例一的磁铁和三轴霍尔芯片的敏感元相对位置示意图一；
图5是本实用新型实施例一的磁铁和三轴霍尔芯片的敏感元相对位置示意图二；
图6是换挡机构的空挡区域示意图；
图7是本实用新型实施例二的结构示意图；
图8A是本实用新型实施例二的磁铁第一种充磁方向侧视图；
图8B是本实用新型实施例二的磁铁第一种充磁方向俯视图；
图9A是本实用新型实施例二的磁铁第二种充磁方向侧视图；
图9B是本实用新型实施例二的磁铁第二种充磁方向俯视图；
图10A是本实用新型实施例二的磁铁第三种充磁方向侧视图；
图10B是本实用新型实施例二的磁铁第三种充磁方向俯视图；
图11A是本实用新型实施例二的磁铁第四种充磁方向侧视图；
图11B是本实用新型实施例二的磁铁第四种充磁方向俯视图。
具体实施方式
如图1所示，是本实用新型实施例一的结构示意图；本实用新型实施例一非接触式空挡位置传感器包括：
传感器壳体101，安装于换挡机构的外壳上，所述传感器壳体101为非接触式空挡位置传感器的定子部分。在所述传感器壳体101上设置有安装孔102，供所述传感器壳体101安装于换挡机构的外壳上。
磁铁，为矩形磁铁103a，提供磁感应强度信号源并安装于所述换挡机构的换挡轴上，所述磁铁能绕所述换挡轴转动，所述磁铁为所述非接触式空挡位置传感器的转子 部分。在所述磁铁上设置有安装孔104，供所述磁铁安装于换挡机构的换挡轴上；且本实用新型实施例一中所述磁铁是通过螺钉将磁铁安装在换档机构的换挡轴上。
印刷电路板105，固定在所述壳体内部，所述印刷电路板105上设置有三轴霍尔芯片106及信号调理电路；所述三轴霍尔芯片106检测所述磁铁的磁感应强度。在所述三轴霍尔芯片106中设置由探测磁场强度的敏感元106a。
本实用新型实施例一中传感器壳体101的作用作为印刷电路板105的载体，传感器壳体101安装在换档机构的外壳上，确保芯片的中心的位置度，使磁路得以形成，同时还有密封防水的作用，保护印刷电路板；印刷电路板105是作为所述三轴霍尔芯片106的载体，其作用是给所述三轴霍尔芯片106供电并给所述三轴霍尔芯片106提供滤波、退藕作用，减少外界干扰源对所述三轴霍尔芯片106的干扰并同时将所述三轴霍尔芯片106的信号输出。所述三轴霍尔芯片106的作用是检测磁感应强度信号，并将检测到的磁感应强度信号进行处理得到与角度相关的电压信号，并输出；所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a的作用为感应敏感元106a处的磁感应强度。所述磁铁用于提供磁感应强度信号的信号源，为所述三轴霍尔芯片106提供磁感应强度信号。
如图2所示，是本实用新型实施例一的磁铁第一种充磁方向示意图；所述矩形磁铁103a为一长方体结构，所述矩形磁铁103a的长度大于宽度、宽度大于厚度；所述换挡轴为空挡位置时，所述矩形磁铁103a的长和宽组成的第一个面朝向所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a，所述矩形磁铁103a的充磁方向和所述矩形磁铁103a的第一面垂直，且所述矩形磁铁103a的充磁方向为从所述矩形磁铁103a的第一面指向所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a的方向。
图3是本实用新型实施例一的磁铁第二种充磁方向示意图；和第一种充磁方向的区别为第二种充磁方向为从所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a指向所述矩形磁铁103a的第一面的方向，充磁后的所述矩形磁铁103a的S极朝向所述敏感元106a、N极背向所述敏感元106a。
如图4所示，是本实用新型实施例一的磁铁和三轴霍尔芯片的敏感元相对位置示意图一；如图5所示，是本实用新型实施例一的磁铁和三轴霍尔芯片的敏感元相对位置示意图二；所述换挡轴为空挡位置时，所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a在所述矩形磁铁103a的第一个面上形成垂直投影106b，所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a和所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a在所述矩形磁铁103a的第一个面上的垂 直投影106b位置之间的距离为5毫米～15毫米。所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a在所述矩形磁铁103a的第一个面上的垂直投影106b位置位于所述矩形磁铁103a的第一面的中心。
如图6所示，是换挡机构的空挡区域示意图；1、2、3、4、5和6对应于6个档位，R对应于倒档。虚线框201所示区域对应于空挡区域，空挡区域的长度和宽度分别用d1和d2表示，档位到空挡中心距离用d3表示，R和3档之间的间距用d4表示，1和3档之间的间距用d5表示，5和3档之间的间距用d6表示。
本实用新型实施例一的所述矩形磁铁103a的长度K大于等于空挡区域201的长度d1。
本实用新型实施例一中磁铁及印刷电路板105构成了核心磁路。其磁路部分采用的是三轴hall技术测角度的方案，通过测量磁铁相对于芯片转动时两个方向的磁感应强度并将两路信号进行信号处理，得到磁铁转动的角度信号。当换挡机构进行换档时，磁铁相对于三轴霍尔芯片106的运动形式有如下两种：一，换档机构的换档轴带着磁铁进行转动，磁铁相对于三轴霍尔芯片106的转动；二，换档机构带着磁铁进行的轴向运动即图矩形磁铁103a沿着长度方向移动。本实用新型实施例一中印刷电路板105上的三轴霍尔芯片106是通过检测转动过程中两个方向的磁感应强度的变化来判断换档机构转动的角度，所以需要准确测量第一种情况下的角度变化；而第二种情况即沿长度方向的轴向运动是引入的误差，因此要尽量减小由第二种情况导致的误差，因此要在进行磁路设计的时候考虑这方面的因素，本实用新型实施例一中是通过将所述矩形磁铁103a的长度K大于等于空挡区域201的长度d1来减少第二种情况导致的误差。另外，三轴霍尔芯片106的敏感元106a和磁铁之间要选择合适的距离，距离太小会导致磁路方案的线性度降低，影响传感器的测量精度，距离太大会导致测量到的磁感应强度值过小，从而使芯片产生较大的增益信号，导致信噪比降低，影响测量的准确度；本实用新型实施例一中将敏感元106和磁铁之间的距离即敏感元106a和垂直投影106b位置之间的距离设置为5毫米～15毫米以达到最佳效果。
图7是本实用新型实施例二的结构示意图；本实用新型实施例二和实施例一的区别之处是：
本实用新型的磁铁为弧形磁铁103b，所述弧形磁铁103b为立体结构为一长方体的宽弯曲成弧形所组成的结构，所述弧形磁铁103b的长度大于宽度、宽度大于厚度， 其中宽度也即为弧形宽的长度。所述换挡轴为空挡位置时，所述弧形磁铁103b的长和弧形宽组成的第一个面朝向所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a、且所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a位于所述第一面的弧形弯曲的外侧，也即敏感元106a和弧形宽的圆心不在同一侧。
如图8A所示，是本实用新型实施例二的磁铁第一种充磁方向侧视图；如图8B所示，是本实用新型实施例二的磁铁第一种充磁方向俯视图；所述弧形磁铁103b的充磁方向为沿着所述弧形磁铁103b的弧形宽的半径方向，且所述弧形磁铁103b的充磁方向为从弧形宽的圆心指向弧形宽的弯曲的外侧；
如图9A所示，是本实用新型实施例二的磁铁第二种充磁方向侧视图；如图9B所示，是本实用新型实施例二的磁铁第二种充磁方向俯视图；和第一种充磁方向的区别之处为，本实用新型实施例二的所述弧形磁铁103b的第二种充磁方向为从弧形宽的弯曲的外侧指向弧形宽的圆心。
如图10A所示，是本实用新型实施例二的磁铁第三种充磁方向侧视图；如图10B所示，是本实用新型实施例二的磁铁第三种充磁方向俯视图；所述弧形磁铁103b的充磁方向和所述弧形磁铁103b的第一个面的弧形宽的中点的切面垂直，且所述换挡轴为空挡位置时所述弧形磁铁103b的充磁方向为从所述弧形磁铁103b的第一面指向所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a的方向。
如图11A所示，是本实用新型实施例二的磁铁第四种充磁方向侧视图；如图11B所示，是本实用新型实施例二的磁铁第四种充磁方向俯视图；和第三种充磁方向的区别之处为，本实用新型实施例二的所述弧形磁铁103b的第四种充磁方向在所述换挡轴为空挡位置时为从所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a指向所述弧形磁铁103b的第一面的方向。
和图4和图5所示相对位置相似，本实用新型实施例二的所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a在所述弧形磁铁103b的第一个面上形成垂直投影106b，所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a和所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a在所述弧形磁铁103b的第一个面上的垂直投影106b位置之间的距离为5毫米～15毫米。所述三轴霍尔芯片106的敏感元106a在所述弧形磁铁103b的第一个面上的垂直投影106b位置位于所述弧形磁铁103b的第一面的中心。所述弧形磁铁103b的长度K大于等于空挡区域的长度。
本实用新型实施例二的其它结构和实施例一的相同。
以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种非接触式空挡位置传感器，其特征在于，包括：
传感器壳体，安装于换挡机构的外壳上，所述传感器壳体为非接触式空挡位置传感器的定子部分；
磁铁，为矩形磁铁或弧形磁铁，提供磁感应强度信号源并安装于所述换挡机构的换挡轴上，所述磁铁能绕所述换挡轴旋转，所述磁铁为所述非接触式空挡位置传感器的转子部分；
印刷电路板，固定在所述传感器壳体内部，所述印刷电路板上设置有三轴霍尔芯片及信号调理电路；所述三轴霍尔芯片检测所述磁铁的磁感应强度；
所述矩形磁铁为一长方体结构，所述矩形磁铁的长度大于宽度、宽度大于厚度；所述换挡轴为空挡位置时，所述矩形磁铁的长和宽组成的第一个面朝向所述三轴霍尔芯片的敏感元；
所述弧形磁铁为立体结构为一长方体的宽弯曲成弧形所组成的结构，所述弧形磁铁的长度大于宽度、宽度大于厚度；所述换挡轴为空挡位置时，所述弧形磁铁的长和弧形宽组成的第一个面朝向所述三轴霍尔芯片的敏感元、且所述三轴霍尔芯片的敏感元位于所述第一面的弧形弯曲的外侧。
2.如权利要求1所述的非接触式空挡位置传感器，其特征在于：所述矩形磁铁的充磁方向和所述矩形磁铁的第一面垂直，且所述换挡轴为空挡位置时所述矩形磁铁的充磁方向为从所述矩形磁铁的第一面指向所述三轴霍尔芯片的敏感元的方向、或者所述矩形磁铁的充磁方向为从所述三轴霍尔芯片的敏感元指向所述矩形磁铁的第一面的方向。
3.如权利要求1所述的非接触式空挡位置传感器，其特征在于：所述弧形磁铁的充磁方向为沿着所述弧形磁铁的弧形宽的半径方向，且所述弧形磁铁的充磁方向为从弧形宽的圆心指向弧形宽的弯曲的外侧、或者所述弧形磁铁的充磁方向为从弧形宽的弯曲的外侧指向弧形宽的圆心。
4.如权利要求1所述的非接触式空挡位置传感器，其特征在于：所述弧形磁铁的充磁方向和所述弧形磁铁的第一个面的弧形宽的中点的切面垂直，且所述换挡轴为空挡位置时所述弧形磁铁的充磁方向为从所述弧形磁铁的第一面指向所述三轴霍尔芯片的敏感元的方向、或者所述弧形磁铁的充磁方向为从所述三轴霍尔芯片的敏感元 指向所述弧形磁铁的第一面的方向。
5.如权利要求1所述的非接触式空挡位置传感器，其特征在于：所述换挡轴为空挡位置时所述三轴霍尔芯片的敏感元和所述三轴霍尔芯片的敏感元在所述矩形磁铁的第一个面上的垂直投影位置之间的距离为5毫米～15毫米；所述换挡轴为空挡位置时所述三轴霍尔芯片的敏感元和所述三轴霍尔芯片的敏感元在所述弧形磁铁的第一个面上的垂直投影位置之间的距离为5毫米～15毫米。
6.如权利要求1所述的非接触式空挡位置传感器，其特征在于：所述换挡轴为空挡位置时所述三轴霍尔芯片的敏感元在所述矩形磁铁的第一个面上的垂直投影位置位于所述矩形磁铁的第一面的中心；所述换挡轴为空挡位置时所述三轴霍尔芯片的敏感元在所述弧形磁铁的第一个面上的垂直投影位置位于所述弧形磁铁的第一面的中心。
7.如权利要求1所述的非接触式空挡位置传感器，其特征在于：所述矩形磁铁的长度大于等于空挡区域的长度；所述弧形磁铁的长度大于等于空挡区域的长度。
8.如权利要求1所述的非接触式空挡位置传感器，其特征在于：在所述传感器壳体上设置有安装孔，供所述传感器壳体安装于换挡机构的外壳上；在所述磁铁上设置有安装孔，供所述磁铁安装于换挡机构的换挡轴上。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201420410541.7U CN204004360U (zh) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 非接触式空挡位置传感器 |
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| CN201420410541.7U CN204004360U (zh) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 非接触式空挡位置传感器 |
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| CN204004360U true CN204004360U (zh) | 2014-12-10 |
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| CN (1) | CN204004360U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107289126A (zh) * | 2016-03-31 | 2017-10-24 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 手动变速箱及其启停换挡塔 |
| CN107607036A (zh) * | 2016-07-12 | 2018-01-19 | 吕方达 | 摆动机构 |
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2014
- 2014-07-24 CN CN201420410541.7U patent/CN204004360U/zh not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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