非接觸式空擋位置傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非接觸式空擋位置傳感器，包括：傳感器殼體，安裝于換擋機構(gòu)的外殼上；磁鐵，為矩形磁鐵或弧形磁鐵，提供磁感應(yīng)強度信號源并安裝于換擋機構(gòu)的換擋軸上；印刷電路板，固定在傳感器殼體內(nèi)部，設(shè)置有三軸霍爾芯片及信號調(diào)理電路。磁鐵能繞著換擋軸轉(zhuǎn)動，三軸霍爾芯片檢測磁感應(yīng)強度。本實用新型通過檢測兩個方向的磁感應(yīng)強度變化來測量角度的變化從而實現(xiàn)通過測角度來檢測空擋位置，不僅能提高傳感器的輸出信號的精度，而且整個傳感器的結(jié)構(gòu)更加簡單可靠。
【專利說明】非接觸式空擋位置傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種機動車變速器，特別是涉及一種非接觸式空擋位置傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]汽車空擋位置傳感器用于發(fā)動機啟停系統(tǒng)，用于檢測空擋位置。啟停技術(shù)的目的是最大程度減少發(fā)動機怠速時燃油的損耗，避免燃油的浪費，對節(jié)能減排有著重要意義。其工作原理是:車輛遇到紅燈或塞車時，駕駛員制動使車輛停下來后，將檔位換入空擋并完全釋放離合踏板。空擋位置傳感器檢測到空擋位置，給電子控制單元(ECU)發(fā)出空擋信號，ECU會根據(jù)此信號將發(fā)動機熄火，從而節(jié)省了怠速運轉(zhuǎn)而浪費的燃油。
[0003]目前市場上的空擋位置傳感器采用的方案主要有舍弗勒的通過測位移來檢測空擋位置的方案，其原理是基于霍爾(hall)效應(yīng)，實際上是一種檢測位移的傳感器，較復(fù)雜且精度不是很高。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種非接觸式空擋位置傳感器，能提高傳感器的輸出信號的精度以及能使結(jié)構(gòu)更加簡單可靠。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種的非接觸式空擋位置傳感器包括:
[0006]傳感器殼體，安裝于換擋機構(gòu)的外殼上，所述傳感器殼體為非接觸式空擋位置傳感器的定子部分。
[0007]磁鐵，為矩形磁鐵或弧形磁鐵，提供磁感應(yīng)強度信號源并安裝于所述換擋機構(gòu)的換擋軸上，所述磁鐵能繞所述換擋軸旋轉(zhuǎn)，所述磁鐵為所述非接觸式空擋位置傳感器的轉(zhuǎn)子部分。
[0008]印刷電路板，固定在所述傳感器殼體內(nèi)部，所述印刷電路板上設(shè)置有三軸霍爾芯片及信號調(diào)理電路；所述三軸霍爾芯片檢測所述磁鐵的磁感應(yīng)強度。
[0009]所述矩形磁鐵為一長方體結(jié)構(gòu)，所述矩形磁鐵的長度大于寬度、寬度大于厚度；所述換擋軸為空擋位置時，所述矩形磁鐵的長和寬組成的第一個面朝向所述三軸霍爾芯片的敏感元。
[0010]所述弧形磁鐵為立體結(jié)構(gòu)為一長方體的寬彎曲成弧形所組成的結(jié)構(gòu)，所述弧形磁鐵的長度大于寬度、寬度大于厚度；所述換擋軸為空擋位置時，所述弧形磁鐵的長和弧形寬組成的第一個面朝向所述三軸霍爾芯片的敏感元、且所述三軸霍爾芯片的敏感元位于所述第一面的弧形彎曲的外側(cè)。
[0011]進一步改進是，所述矩形磁鐵的充磁方向和所述矩形磁鐵的第一面垂直，且所述換擋軸為空擋位置時所述矩形磁鐵的充磁方向為從所述矩形磁鐵的第一面指向所述三軸霍爾芯片的敏感元的方向、或者所述矩形磁鐵的充磁方向為從所述三軸霍爾芯片的敏感元指向所述矩形磁鐵的第一面的方向。
[0012]進一步改進是，所述弧形磁鐵的充磁方向為沿著所述弧形磁鐵的弧形寬的半徑方向，且所述弧形磁鐵的充磁方向為從弧形寬的圓心指向弧形寬的彎曲的外側(cè)、或者所述弧形磁鐵的充磁方向為從弧形寬的彎曲的外側(cè)指向弧形寬的圓心。
[0013]進一步改進是，所述弧形磁鐵的充磁方向和所述弧形磁鐵的第一個面的弧形寬的中點的切面垂直，且所述換擋軸為空擋位置時所述弧形磁鐵的充磁方向為從所述弧形磁鐵的第一面指向所述三軸霍爾芯片的敏感元的方向、或者所述弧形磁鐵的充磁方向為從所述三軸霍爾芯片的敏感元指向所述弧形磁鐵的第一面的方向。
[0014]進一步改進是，所述換擋軸為空擋位置時所述三軸霍爾芯片的敏感元和所述三軸霍爾芯片的敏感元在所述矩形磁鐵的第一個面上的垂直投影位置之間的距離為5毫米?15毫米；所述換擋軸為空擋位置時所述三軸霍爾芯片的敏感元和所述三軸霍爾芯片的敏感元在所述弧形磁鐵的第一個面上的垂直投影位置之間的距離為5毫米?15毫米。
[0015]進一步改進是，所述換擋軸為空擋位置時所述三軸霍爾芯片的敏感元在所述矩形磁鐵的第一個面上的垂直投影位置位于所述矩形磁鐵的第一面的中心；所述換擋軸為空擋位置時所述三軸霍爾芯片的敏感元在所述弧形磁鐵的第一個面上的垂直投影位置位于所述弧形磁鐵的第一面的中心。
[0016]進一步改進是，所述矩形磁鐵的長度大于等于空擋區(qū)域的長度；所述弧形磁鐵的長度大于等于空擋區(qū)域的長度。
[0017]進一步改進是，在所述傳感器殼體上設(shè)置有安裝孔，供所述傳感器殼體安裝于換擋機構(gòu)的外殼上；在所述磁鐵上設(shè)置有安裝孔，供所述磁鐵安裝于換擋機構(gòu)的換擋軸上。
[0018]本實用新型的磁路原理是基于三軸hall技術(shù)，三軸霍爾芯片能檢測磁鐵的磁感應(yīng)強度，磁鐵繞換擋軸轉(zhuǎn)動時，三軸霍爾芯片能檢測不同方向的磁鐵的磁感應(yīng)強度，本實用新型通過檢測兩個方向的磁感應(yīng)強度變化來測量角度的變化從而實現(xiàn)通過測角度來檢測空擋位置，不僅能提高傳感器的輸出信號的精度，而且整個傳感器的結(jié)構(gòu)更加簡單可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0020]圖1是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實用新型實施例一的磁鐵第一種充磁方向示意圖；
[0022]圖3是本實用新型實施例一的磁鐵第二種充磁方向示意圖；
[0023]圖4是本實用新型實施例一的磁鐵和三軸霍爾芯片的敏感元相對位置示意圖一；
[0024]圖5是本實用新型實施例一的磁鐵和三軸霍爾芯片的敏感元相對位置示意圖二 ；
[0025]圖6是換擋機構(gòu)的空擋區(qū)域示意圖；
[0026]圖7是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8A是本實用新型實施例二的磁鐵第一種充磁方向側(cè)視圖；
[0028]圖8B是本實用新型實施例二的磁鐵第一種充磁方向俯視圖；
[0029]圖9A是本實用新型實施例二的磁鐵第二種充磁方向側(cè)視圖；
[0030]圖9B是本實用新型實施例二的磁鐵第二種充磁方向俯視圖；
[0031]圖1OA是本實用新型實施例二的磁鐵第三種充磁方向側(cè)視圖；
[0032]圖1OB是本實用新型實施例二的磁鐵第三種充磁方向俯視圖；
[0033]圖1lA是本實用新型實施例二的磁鐵第四種充磁方向側(cè)視圖；
[0034]圖1lB是本實用新型實施例二的磁鐵第四種充磁方向俯視圖。

【具體實施方式】
[0035]如圖1所示，是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；本實用新型實施例一非接觸式空擋位置傳感器包括:
[0036]傳感器殼體101,安裝于換擋機構(gòu)的外殼上,所述傳感器殼體101為非接觸式空擋位置傳感器的定子部分。在所述傳感器殼體101上設(shè)置有安裝孔102，供所述傳感器殼體101安裝于換擋機構(gòu)的外殼上。
[0037]磁鐵，為矩形磁鐵103a，提供磁感應(yīng)強度信號源并安裝于所述換擋機構(gòu)的換擋軸上，所述磁鐵能繞所述換擋軸轉(zhuǎn)動，所述磁鐵為所述非接觸式空擋位置傳感器的轉(zhuǎn)子部分。在所述磁鐵上設(shè)置有安裝孔104，供所述磁鐵安裝于換擋機構(gòu)的換擋軸上；且本實用新型實施例一中所述磁鐵是通過螺釘將磁鐵安裝在換檔機構(gòu)的換擋軸上。
[0038]印刷電路板105，固定在所述殼體內(nèi)部，所述印刷電路板105上設(shè)置有三軸霍爾芯片106及信號調(diào)理電路；所述三軸霍爾芯片106檢測所述磁鐵的磁感應(yīng)強度。在所述三軸霍爾芯片106中設(shè)置由探測磁場強度的敏感元106a。
[0039]本實用新型實施例一中傳感器殼體101的作用作為印刷電路板105的載體，傳感器殼體101安裝在換檔機構(gòu)的外殼上，確保芯片的中心的位置度，使磁路得以形成，同時還有密封防水的作用，保護印刷電路板；印刷電路板105是作為所述三軸霍爾芯片106的載體，其作用是給所述三軸霍爾芯片106供電并給所述三軸霍爾芯片106提供濾波、退藕作用，減少外界干擾源對所述三軸霍爾芯片106的干擾并同時將所述三軸霍爾芯片106的信號輸出。所述三軸霍爾芯片106的作用是檢測磁感應(yīng)強度信號，并將檢測到的磁感應(yīng)強度信號進行處理得到與角度相關(guān)的電壓信號，并輸出；所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a的作用為感應(yīng)敏感元106a處的磁感應(yīng)強度。所述磁鐵用于提供磁感應(yīng)強度信號的信號源，為所述三軸霍爾芯片106提供磁感應(yīng)強度信號。
[0040]如圖2所示，是本實用新型實施例一的磁鐵第一種充磁方向示意圖；所述矩形磁鐵103a為一長方體結(jié)構(gòu)，所述矩形磁鐵103a的長度大于寬度、寬度大于厚度；所述換擋軸為空擋位置時，所述矩形磁鐵103a的長和寬組成的第一個面朝向所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a，所述矩形磁鐵103a的充磁方向和所述矩形磁鐵103a的第一面垂直，且所述矩形磁鐵103a的充磁方向為從所述矩形磁鐵103a的第一面指向所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a的方向。
[0041]圖3是本實用新型實施例一的磁鐵第二種充磁方向不意圖；和第一種充磁方向的區(qū)別為第二種充磁方向為從所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a指向所述矩形磁鐵103a的第一面的方向，充磁后的所述矩形磁鐵103a的S極朝向所述敏感元106a、N極背向所述敏感元106a。
[0042]如圖4所示,是本實用新型實施例一的磁鐵和三軸霍爾芯片的敏感元相對位置示意圖一；如圖5所示，是本實用新型實施例一的磁鐵和三軸霍爾芯片的敏感元相對位置示意圖二 ；所述換擋軸為空擋位置時，所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a在所述矩形磁鐵103a的第一個面上形成垂直投影106b，所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a和所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a在所述矩形磁鐵103a的第一個面上的垂直投影106b位置之間的距離為5毫米?15毫米。所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a在所述矩形磁鐵103a的第一個面上的垂直投影106b位置位于所述矩形磁鐵103a的第一面的中心。
[0043]如圖6所示，是換擋機構(gòu)的空擋區(qū)域示意圖；1、2、3、4、5和6對應(yīng)于6個檔位，R對應(yīng)于倒檔。虛線框201所示區(qū)域?qū)?yīng)于空擋區(qū)域，空擋區(qū)域的長度和寬度分別用dl和d2表示，檔位到空擋中心距離用d3表示，R和3檔之間的間距用d4表示，I和3檔之間的間距用d5表示，5和3檔之間的間距用d6表示。
[0044]本實用新型實施例一的所述矩形磁鐵103a的長度K大于等于空擋區(qū)域201的長度dl。
[0045]本實用新型實施例一中磁鐵及印刷電路板105構(gòu)成了核心磁路。其磁路部分采用的是三軸hall技術(shù)測角度的方案，通過測量磁鐵相對于芯片轉(zhuǎn)動時兩個方向的磁感應(yīng)強度并將兩路信號進行信號處理，得到磁鐵轉(zhuǎn)動的角度信號。當換擋機構(gòu)進行換檔時，磁鐵相對于三軸霍爾芯片106的運動形式有如下兩種:一，換檔機構(gòu)的換檔軸帶著磁鐵進行轉(zhuǎn)動，磁鐵相對于三軸霍爾芯片106的轉(zhuǎn)動；二，換檔機構(gòu)帶著磁鐵進行的軸向運動即圖矩形磁鐵103a沿著長度方向移動。本實用新型實施例一中印刷電路板105上的三軸霍爾芯片106是通過檢測轉(zhuǎn)動過程中兩個方向的磁感應(yīng)強度的變化來判斷換檔機構(gòu)轉(zhuǎn)動的角度，所以需要準確測量第一種情況下的角度變化；而第二種情況即沿長度方向的軸向運動是引入的誤差，因此要盡量減小由第二種情況導致的誤差，因此要在進行磁路設(shè)計的時候考慮這方面的因素，本實用新型實施例一中是通過將所述矩形磁鐵103a的長度K大于等于空擋區(qū)域201的長度dl來減少第二種情況導致的誤差。另外，三軸霍爾芯片106的敏感元106a和磁鐵之間要選擇合適的距離，距離太小會導致磁路方案的線性度降低，影響傳感器的測量精度，距離太大會導致測量到的磁感應(yīng)強度值過小，從而使芯片產(chǎn)生較大的增益信號，導致信噪比降低，影響測量的準確度；本實用新型實施例一中將敏感元106和磁鐵之間的距離即敏感元106a和垂直投影106b位置之間的距離設(shè)置為5毫米?15毫米以達到最佳效果。
[0046]圖7是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；本實用新型實施例二和實施例一的區(qū)別之處是:
[0047]本實用新型的磁鐵為弧形磁鐵103b，所述弧形磁鐵103b為立體結(jié)構(gòu)為一長方體的寬彎曲成弧形所組成的結(jié)構(gòu)，所述弧形磁鐵103b的長度大于寬度、寬度大于厚度，其中寬度也即為弧形寬的長度。所述換擋軸為空擋位置時，所述弧形磁鐵103b的長和弧形寬組成的第一個面朝向所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a、且所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a位于所述第一面的弧形彎曲的外側(cè)，也即敏感元106a和弧形寬的圓心不在同一側(cè)。
[0048]如圖8A所示，是本實用新型實施例二的磁鐵第一種充磁方向側(cè)視圖；如圖8B所示，是本實用新型實施例二的磁鐵第一種充磁方向俯視圖；所述弧形磁鐵103b的充磁方向為沿著所述弧形磁鐵103b的弧形寬的半徑方向，且所述弧形磁鐵103b的充磁方向為從弧形寬的圓心指向弧形寬的彎曲的外側(cè)；
[0049]如圖9A所示，是本實用新型實施例二的磁鐵第二種充磁方向側(cè)視圖；如圖9B所示，是本實用新型實施例二的磁鐵第二種充磁方向俯視圖；和第一種充磁方向的區(qū)別之處為，本實用新型實施例二的所述弧形磁鐵103b的第二種充磁方向為從弧形寬的彎曲的外側(cè)指向弧形寬的圓心。
[0050]如圖1OA所示，是本實用新型實施例二的磁鐵第三種充磁方向側(cè)視圖；如圖1OB所示，是本實用新型實施例二的磁鐵第三種充磁方向俯視圖；所述弧形磁鐵103b的充磁方向和所述弧形磁鐵103b的第一個面的弧形寬的中點的切面垂直，且所述換擋軸為空擋位置時所述弧形磁鐵103b的充磁方向為從所述弧形磁鐵103b的第一面指向所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a的方向。
[0051]如圖1lA所示，是本實用新型實施例二的磁鐵第四種充磁方向側(cè)視圖；如圖1lB所示，是本實用新型實施例二的磁鐵第四種充磁方向俯視圖；和第三種充磁方向的區(qū)別之處為，本實用新型實施例二的所述弧形磁鐵103b的第四種充磁方向在所述換擋軸為空擋位置時為從所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a指向所述弧形磁鐵103b的第一面的方向。
[0052]和圖4和圖5所示相對位置相似，本實用新型實施例二的所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a在所述弧形磁鐵103b的第一個面上形成垂直投影106b，所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a和所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a在所述弧形磁鐵103b的第一個面上的垂直投影106b位置之間的距離為5毫米?15毫米。所述三軸霍爾芯片106的敏感元106a在所述弧形磁鐵103b的第一個面上的垂直投影106b位置位于所述弧形磁鐵103b的第一面的中心。所述弧形磁鐵103b的長度K大于等于空擋區(qū)域的長度。
[0053]本實用新型實施例二的其它結(jié)構(gòu)和實施例一的相同。
[0054]以上通過具體實施例對本實用新型進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本實用新型的限制。在不脫離本實用新型原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式空擋位置傳感器，其特征在于，包括: 傳感器殼體，安裝于換擋機構(gòu)的外殼上，所述傳感器殼體為非接觸式空擋位置傳感器的定子部分； 磁鐵，為矩形磁鐵或弧形磁鐵，提供磁感應(yīng)強度信號源并安裝于所述換擋機構(gòu)的換擋軸上，所述磁鐵能繞所述換擋軸旋轉(zhuǎn)，所述磁鐵為所述非接觸式空擋位置傳感器的轉(zhuǎn)子部分； 印刷電路板，固定在所述傳感器殼體內(nèi)部，所述印刷電路板上設(shè)置有三軸霍爾芯片及信號調(diào)理電路；所述三軸霍爾芯片檢測所述磁鐵的磁感應(yīng)強度； 所述矩形磁鐵為一長方體結(jié)構(gòu)，所述矩形磁鐵的長度大于寬度、寬度大于厚度；所述換擋軸為空擋位置時，所述矩形磁鐵的長和寬組成的第一個面朝向所述三軸霍爾芯片的敏感元; 所述弧形磁鐵為立體結(jié)構(gòu)為一長方體的寬彎曲成弧形所組成的結(jié)構(gòu)，所述弧形磁鐵的長度大于寬度、寬度大于厚度；所述換擋軸為空擋位置時，所述弧形磁鐵的長和弧形寬組成的第一個面朝向所述三軸霍爾芯片的敏感元、且所述三軸霍爾芯片的敏感元位于所述第一面的弧形彎曲的外側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的非接觸式空擋位置傳感器，其特征在于:所述矩形磁鐵的充磁方向和所述矩形磁鐵的第一面垂直，且所述換擋軸為空擋位置時所述矩形磁鐵的充磁方向為從所述矩形磁鐵的第一面指向所述三軸霍爾芯片的敏感元的方向、或者所述矩形磁鐵的充磁方向為從所述三軸霍爾芯片的敏感元指向所述矩形磁鐵的第一面的方向。
3.如權(quán)利要求1所述的非接觸式空擋位置傳感器，其特征在于:所述弧形磁鐵的充磁方向為沿著所述弧形磁鐵的弧形寬的半徑方向，且所述弧形磁鐵的充磁方向為從弧形寬的圓心指向弧形寬的彎曲的外側(cè)、或者所述弧形磁鐵的充磁方向為從弧形寬的彎曲的外側(cè)指向弧形寬的圓心。
4.如權(quán)利要求1所述的非接觸式空擋位置傳感器，其特征在于:所述弧形磁鐵的充磁方向和所述弧形磁鐵的第一個面的弧形寬的中點的切面垂直，且所述換擋軸為空擋位置時所述弧形磁鐵的充磁方向為從所述弧形磁鐵的第一面指向所述三軸霍爾芯片的敏感元的方向、或者所述弧形磁鐵的充磁方向為從所述三軸霍爾芯片的敏感元指向所述弧形磁鐵的第一面的方向。
5.如權(quán)利要求1所述的非接觸式空擋位置傳感器，其特征在于:所述換擋軸為空擋位置時所述三軸霍爾芯片的敏感元和所述三軸霍爾芯片的敏感元在所述矩形磁鐵的第一個面上的垂直投影位置之間的距離為5毫米?15毫米；所述換擋軸為空擋位置時所述三軸霍爾芯片的敏感元和所述三軸霍爾芯片的敏感元在所述弧形磁鐵的第一個面上的垂直投影位置之間的距離為5毫米?15毫米。
6.如權(quán)利要求1所述的非接觸式空擋位置傳感器，其特征在于:所述換擋軸為空擋位置時所述三軸霍爾芯片的敏感元在所述矩形磁鐵的第一個面上的垂直投影位置位于所述矩形磁鐵的第一面的中心；所述換擋軸為空擋位置時所述三軸霍爾芯片的敏感元在所述弧形磁鐵的第一個面上的垂直投影位置位于所述弧形磁鐵的第一面的中心。
7.如權(quán)利要求1所述的非接觸式空擋位置傳感器，其特征在于:所述矩形磁鐵的長度大于等于空擋區(qū)域的長度；所述弧形磁鐵的長度大于等于空擋區(qū)域的長度。
8.如權(quán)利要求1所述的非接觸式空擋位置傳感器，其特征在于:在所述傳感器殼體上設(shè)置有安裝孔，供所述傳感器殼體安裝于換擋機構(gòu)的外殼上；在所述磁鐵上設(shè)置有安裝孔，供所述磁鐵安裝于換擋機構(gòu)的換擋軸上。
【文檔編號】F16H63/42GK204004360SQ201420410541
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】錢杰, 黃波, ?？〗? 鄧健 申請人:聯(lián)創(chuàng)汽車電子有限公司