本發(fā)明涉及車輛技術領域，具體而言，涉及一種用于變速器的擋位傳感器、具有該擋位傳感器的用于變速器的換擋機構、具有該用于變速器的換擋機構的變速器以及具有該變速器的車輛。

背景技術：

變速器中的擋位傳感器是在汽車智能啟停、一鍵啟動、怠速提升、倒車燈點亮及換擋提示系統(tǒng)中的一個關鍵零部件，相關技術中，擋位傳感器輸出開關量信號，且信號不準確，不能告知駕駛員及時進行換擋，降低了整車操作的可靠性，且使車輛油耗高，存在改進空間。

技術實現要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種輸出線性信號且信號輸出準確的用于變速器的擋位傳感器。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：

一種用于變速器的擋位傳感器包括：線性霍爾傳感器；感應體，所述感應體包括多段磁通密度不同的磁鐵，且所述感應體適于固定在所述變速器的換擋元件上，所述感應體在隨所述換擋元件相對所述線性霍爾傳感器在多個位置之間移動時，可使通過所述線性霍爾傳感器的磁通量發(fā)生變化，所述線性霍爾傳感器根據通過該線性霍爾傳感器的磁通量的變化輸出與相應位置對應的電壓信號。

進一步地，多段所述磁鐵燒結且擠壓成一體。

進一步地，所述線性霍爾傳感器根據通過該線性霍爾傳感器的磁通量的變化輸出與所述位置對應的相應占空比的脈沖寬度調制信號，所述脈沖寬度調制信號通過電路轉化為所述電壓信號。

相對于現有技術，本發(fā)明所述的用于變速器的具有以下優(yōu)勢：

通過將感應體設置為多段不同磁通密度的磁鐵，使感應體在隨換擋元件移動時通過線性霍爾傳感器的磁通量發(fā)生變化，從而使線性霍爾傳感器根據磁通量的變化情況輸出相應的線 性變化的電壓信號，進而通過不同的電壓信號表示不同的擋位狀態(tài)，擋位傳感器的信號輸出準確，可以實時表示變速器的擋位狀態(tài)，提升變速器以及車輛的使用安全性。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種換擋動作更精確且可靠性高的用于變速器的換擋機構。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：

一種用于變速器的換擋機構包括：固定元件；換擋元件，所述換擋元件可相對所述固定元件在多個位置之間移動以使所述變速器處于不同的擋位狀態(tài)；

擋位傳感器，所述擋位傳感器為第一方面所述的用于變速器的擋位傳感器，所述感應體固定在所述換擋元件上，所述線性霍爾傳感器固定在所述固定元件上。

進一步地，所述換擋元件為換擋軸，所述換擋軸可沿所述換擋軸的軸向在多個選擋位置之間移動，且所述換擋軸可從任意一個所述選擋位置繞所述換擋軸的軸線轉動至與其對應的在擋位置，其中至少一個所述選擋位置對應兩個所述在擋位置，且兩個所述在擋位置分別位于所述換擋軸軸線的兩側；多段磁鐵與多個選擋位置一一對應且每段磁鐵的磁感線的走向均為正弦曲線。

進一步地，所述換擋元件可在所述多個位置之間移動，所述多段磁通密度不同的磁鐵與所述多個位置一一對應。

本發(fā)明的又一目的在于提出一種可實時監(jiān)控擋位信息的變速器。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：

一種變速器包括：變速器殼體；根據第二方面所述的用于變速器的換擋機構，所述固定元件固定在所述變速器殼體上。

進一步地，所述固定元件與所述變速器殼體一體形成，所述線性霍爾傳感器固定在所述變速器殼體的外表面上。

本發(fā)明的再一目的在于提出一種整車可靠性高，油耗低的車輛。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現的：

一種車輛包括第三方面所述的變速器。

進一步地，所述車輛還包括：倒擋車燈；倒擋開關，所述倒擋開關與所述倒擋車燈相連且設置成可在所述線性霍爾傳感器輸出與所述倒擋在擋位置對應的電壓信號時打開所述倒擋車燈，所述倒擋開關設置在所述變速器外。

附圖說明

構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所述的擋位傳感器與變速器殼體的裝配結構以及磁鐵整體布局示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述的擋位傳感器的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所述的擋位傳感器的俯視圖；

圖4為本發(fā)明實施例所述的擋位傳感器的信號輸出示意圖；

圖5為本發(fā)明一個實施例的變速器的擋位排布示意圖；

圖6為本發(fā)明另一個實施例的變速器的擋位排布示意圖。

附圖標記說明：

1000-變速器，1001-變速器殼體，100-擋位傳感器，1-線性霍爾傳感器，11-霍爾芯片，121-上殼體，1211-固定螺栓孔，122-下殼體，13-內部襯套，14-電路板，15-環(huán)氧樹脂膠，16-接插件，161-電源端陣腳，162-接地端陣腳，163-信號輸出端陣腳，2-感應體，21-磁鐵，3-換擋元件，4-固定螺栓，5-定位銷。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

下面參照圖1-圖6描述根據本發(fā)明實施例的用于變速器1000的換擋機構。如圖1-圖6所示，根據本發(fā)明的用于變速器1000的換擋機構包括固定元件(例如，變速器殼體1001)、換擋元件3和擋位傳感器100。其中，換擋元件3可相對固定元件在多個位置之間移動以使變速器1000處于不同的擋位狀態(tài)。

這里需要理解的是，根據變速器1000的具體的機械結構的不同，換擋元件3進入某一位置時都需要一定的時間過程，也就是說，該“位置”不是一個點而是一個活動區(qū)域，具體而言，換擋元件3進入1擋在擋位置時，是指換擋元件3進入1擋區(qū)域。

首先參照圖1-圖4描述根據本發(fā)明實施例的用于變速器1000的擋位傳感器100。如圖1-圖3所示，擋位傳感器100包括線性霍爾傳感器1和感應體2。

感應體2包括多段磁通密度不同的磁鐵21，也就是說，多段磁鐵21中的任意一段的磁通密度與其余段的磁鐵21的磁通密度不同。其中，感應體2適于固定在變速器1000的換擋元件3上，且感應體2在隨換擋元件3相對線性霍爾傳感器1在多個位置之間移動時可使通過線性霍爾傳感器1的磁通量發(fā)生變化，線性霍爾傳感器1根據通過線性霍爾傳感器1(具體地，霍爾芯片11)的磁通量的變化輸出與相應位置對應的電壓信號。

其中，擋位傳感器100的感應體2固定在換擋元件3上，線性霍爾元件固定在固定元件 上。

參照圖1所示，換擋元件3可以為變速器1000的換擋軸或者自動變速器1000的操縱手桿，以換擋元件3為換擋軸為例，換擋軸在多個位置之間移動時可以實現變速器1000的不同擋位狀態(tài)，例如空擋、倒擋、在擋等狀態(tài)。具體而言，換擋軸從一個位置移動另一個位置的過程，是變速器1000的不同擋位狀態(tài)切換的過程，在感應體2移動過程中，通過線性霍爾傳感器1的磁通量隨之變化，且線性霍爾傳感器1可輸出相應的線性變化的電壓信號。

由此，根據本發(fā)明實施例的用于變速器1000的擋位傳感器100，通過將感應體2設置為多段不同磁通密度的磁鐵21，使感應體2在隨換擋元件3移動時通過線性霍爾傳感器1的磁通量發(fā)生變化，從而使線性霍爾傳感器1根據磁通量的變化情況輸出相應的線性變化的電壓信號，進而通過不同的電壓信號表示不同的擋位狀態(tài)，擋位傳感器100的信號輸出準確，可以實時表示變速器1000的擋位狀態(tài)，提升變速器1000以及車輛的使用安全性。

當然擋位傳感器100可以在正確的時間內提供給車輛的ECU正確的空擋信號、在擋信號和倒擋信號，ECU結合車速信號和離合踏板信號，實現整車的智能啟停、一鍵啟動和怠速提升等功能。

根據本發(fā)明實施例的用于變速器1000的換擋機構，通過設置上述擋位傳感器100，使換擋動作更精確且可靠性高。

可選地，多段磁鐵21可以燒結并且擠壓成一體，由此更加節(jié)省布置空間，從而可以減小變速器1000的體積。具體而言，制作磁鐵21時，可以對磁鐵21進行高溫燒結、擠壓和成形等處理工藝，使每段磁鐵21的磁通密度發(fā)生變化。

在本發(fā)明的一個具體的實施例中，線性霍爾傳感器1可以根據通過該線性霍爾傳感器1的磁通量的變化輸出與所述位置對應的相應占空比的脈沖寬度調制信號(PWM)，脈沖寬度調制信號可以通過電路轉化為電壓信號。

也就是說，不同的位置對應不同占空比的脈沖寬度調制信號，對于本領域技術人員而言，將脈沖寬度調制信號轉化為電壓信號的電路均為已知，在此不再詳細敘述。

具體而言，換擋元件3從一個位置移動另一個位置的過程，是變速器1000的不同擋位狀態(tài)切換的過程，在感應體2移動過程中，通過線性霍爾傳感器1的磁通量隨之變化，且輸出相應的占空比范圍內的脈沖寬度調制信號。

可以理解的是，根據變速器1000的機械結構，例如變速器1000的擋位數量以及擋位排布，來設置磁鐵21的段數、磁鐵21的大小以及磁鐵21與線性霍爾傳感器1之間的距離。其中，磁鐵21的段數與感應體2隨換擋元件3移動的位置的個數不一定一一對應。例如，在本發(fā)明的一個具體實施例中，將用于變速器1000的擋位傳感器100用于如圖5所示的擋位排布的變速器1000中，則磁鐵21為四段，而感應體2可在十一個位置(7個在擋位置和 4個選擋位置)之間移動。在本發(fā)明的另一個具體實施例中，將用于變速器1000的擋位傳感器100用于如圖6所示的擋位排布的變速器1000中，則磁鐵21為四段，而感應體2可在四個位置之間移動。

也就是說，根據本發(fā)明實施例的用于變速器1000的擋位傳感器100可以用于自動變速器1000也可以用于手動變速器1000。根據本發(fā)明實施例的用于變速器1000的換擋機構可以用于自動變速器1000也可以用于手動變速器1000。

在本發(fā)明的用于變速器1000的換擋機構的一個具體的實施例中，換擋元件3為換擋軸，多段磁通密度不同的磁鐵21沿換擋軸的軸向間隔設置。換擋軸可沿換擋軸的軸向在多個選擋位置之間移動，且換擋軸可從任意一個選擋位置繞換擋軸的軸線轉動至與其對應的在擋位置，其中至少一個選擋位置對應兩個在擋位置，且兩個在擋位置分別位于換擋軸軸線的兩側，進一步地，多段磁鐵21與多個選擋位置一一對應且每段磁鐵21的磁感線的走向均為正弦曲線。

下面以該用于變速器1000的換擋機構的具體的實施例的一個具體應用為例來描述，例如，該實施例的用于變速器1000的換擋機構可以滿足擋位排布如圖5所示的變速器1000的換擋需求。具體而言，根據變速器1000的選擋行程及換擋角度設計磁鐵21的磁通密度排布，進而保證變速器1000換擋至一二擋、三四擋、五六擋和倒擋時，每段對應的區(qū)間都會對應一段磁鐵21，即一二擋共用第一段磁鐵21，三四擋共用第二段磁鐵21，五六擋共用第三段磁鐵21，倒擋用第四段磁鐵21，且每段磁鐵21的磁通密度不同，換擋軸掛入一擋時的轉動方向與換擋軸掛入二擋時的轉動方向相反，換擋軸掛入三擋時的轉動方向與換擋軸掛入四擋時的轉動方向相反，換擋軸掛入五擋時的轉動方向與換擋軸掛入六擋時的轉動方向相反，由此使每段磁鐵21的磁感線的走向都按正弦曲線進行走向，則擋位傳感器100可以輸出與空擋、一擋、二擋、三擋、四擋、五擋、六擋和倒擋區(qū)域對應的不同占空比范圍的脈沖寬度調制信號，從而實時輸出擋位信息。

下面參照圖4結合圖5描述不同擋位區(qū)域信號的輸出過程：

空擋區(qū)域(例如圖4中的Q1區(qū)域)信號的輸出過程如下：

根據變速器1000機械結構及設計的空擋區(qū)域范圍設置感應體2的磁鐵21的大小和到線性霍爾傳感器1之間的距離，例如在本發(fā)明的一個具體的實施例中，感應體2的磁鐵21與線性霍爾傳感器1之間的距離為3毫米-4毫米，感應體2安裝在換擋軸上，隨著換擋軸進行左右移動，根據制作的每段磁鐵21在空擋區(qū)域內磁鐵21強度的變化，通過線性霍爾傳感器1中的霍爾芯片11的磁通量發(fā)生變化，在空擋區(qū)域(空擋區(qū)域包括，一二擋選擋區(qū)域、三四擋選定區(qū)域、五六擋選擋區(qū)域和倒擋選擋區(qū)域)范圍內，霍爾芯片11根據通過的磁通量的變化情況及周圍的電路輸出第一預設占空比的脈沖寬度調制信號，第一預設占空比為 5％-20％，

一擋區(qū)域(例如圖4中的Q2區(qū)域)信號的輸出過程如下：

與空擋區(qū)域信號的輸出原理相同，感應體2隨著換擋軸移動至一二擋選擋區(qū)域，在往一擋掛擋過程中，根據設置好的第一段磁鐵21的大小及磁感線的正弦走向，霍爾芯片11根據通過的磁通量的變化情況及周圍的電路輸出第二預設占空比的脈沖寬度調制信號，第二預設占空比為20％-30％。

二擋區(qū)域(例如圖4中的Q3區(qū)域)信號的輸出過程如下：

與一擋和空擋區(qū)域信號的輸出原理相同，感應體2隨著換擋軸移動至一二擋選擋區(qū)域，在往二擋掛擋過程中，根據設置好第一段磁鐵21的大小及磁感線的正弦走向，霍爾芯片11根據通過的磁通量的變化情況及周圍的電路輸出第二預設占空比的脈沖寬度調制信號，第二預設占空比為30％-40％。

三擋區(qū)域(例如圖4中的Q4區(qū)域)信號的輸出過程如下：

輸出原理與上述擋位相同，感應體2隨著換擋軸移動至三四擋選擋區(qū)域，在往三擋掛擋過程中，根據設置好的第二段磁鐵21的大小及磁感線的正弦走向，霍爾芯片11根據通過的磁通量的變化情況及周圍的電路輸出第三預設占空比的脈沖寬度調制信號，第三預設占空比為40％-50％。

四擋區(qū)域(例如圖4中的Q5區(qū)域)信號的輸出：

輸出原理與上述擋位相同，感應體2隨著換擋軸移動至三四擋選擋區(qū)域，在往四擋掛擋過程中，根據設置好的第二段磁鐵21大小及磁感線的正弦走向，霍爾芯片11根據通過的磁通量的變化情況及周圍的電路輸出第四預設占空比的脈沖寬度調制信號，第四預設占空比為50％-60％。

五擋區(qū)域(例如圖4中的Q6區(qū)域)信號的輸出：

輸出原理與上述擋位相同，感應體2隨著換擋軸移動至五六擋選擋區(qū)域，在往五擋掛擋過程中，根據設置好的第三段磁鐵21的大小及磁感線的正弦走向，霍爾芯片11根據通過的磁通量的變化情況及周圍的電路輸出第五預設占空比的脈沖寬度調制信號，第五預設占空比為60％-70％。

六擋區(qū)域(例如圖4中的Q7區(qū)域)信號的輸出：

輸出原理與上述擋位相同，感應體2隨著換擋軸移動至五六擋選擋區(qū)域，在往六擋掛擋過程中，根據設置好的第三段磁鐵21的大小及磁感線的正弦走向，霍爾芯片11根據通過的磁通量的變化情況及周圍的電路輸出第六預設占空比的脈沖寬度調制信號，第六預設占空比為70％-80％。

倒擋區(qū)域信(例如圖4中的Q8區(qū)域)號的輸出：

輸出原理與上述擋位相同，感應體2隨著換擋軸移動至倒擋選擋區(qū)域，在往倒擋掛擋過程中，根據設置好的第四段磁鐵21的大小及磁感線的正弦走向，霍爾芯片11根據通過的磁通量的變化情況及周圍的電路輸出第七占空比的脈沖寬度調制信號，第七預設占空比為80％-95％。

可以理解的是，第一預設占空比、第二預設占空比、第三預設占空比、第四預設占空比、第五預設占空比、第六預設占空比以及第七預設占空比均可以根據變速器1000的結構及線性霍爾傳感器1的具體要求來確定或更改。

當線性霍爾傳感器1輸出占空比為>95％和<5％的脈沖寬度調制信號時，表示進入診斷區(qū)域(例如圖4中的Q9區(qū)域)，即感應體2不在上述擋位區(qū)域內，從而可以為變速器1000和/或車輛的控制系統(tǒng)提供診斷信號，保證整車系統(tǒng)能夠穩(wěn)定正常運行。

通過上述描述可知，擋位傳感器100輸出的信號可以識別空擋擋位(即如圖5所示的具體實施例中的三擋和四擋的中間位置)、選擋區(qū)域(即如圖5所示的具體實施例中的一擋和二擋的中間位置、五擋和六擋的中間位置、R擋對應的選擋位置)、在擋區(qū)域(一擋區(qū)域、二擋區(qū)域、三擋區(qū)域、四擋區(qū)域、五擋區(qū)域、六擋區(qū)域和倒擋區(qū)域)，以及從選擋區(qū)域到對應的在擋區(qū)域中間的任一位置，從選擋區(qū)域到對應的在擋區(qū)域都需經過選擋區(qū)域、預同步進入在擋區(qū)域。

在本發(fā)明的用于變速器1000的換擋機構的另一個具體的實施例中，換擋元件3可在多個位置之間移動，多段磁通密度不同的磁鐵21與多個位置一一對應，即磁鐵21的段數與位置的個數相等且一一對應。例如，該實施例的用于變速器1000的換擋機構可以滿足擋位排布如圖6所示的變速器1000的換擋需求。具體而言，根據變速器1000的選擋行程及換擋角度設計磁鐵21的磁通密度排布，進而保證變速器1000換擋至P擋、R擋、D擋和N擋時，每段對應的區(qū)間都會對應的一段磁鐵21，即P擋用第一段磁鐵21，R擋用第二段磁鐵21，D擋用第三段磁鐵21，N擋用第四段磁鐵21，且每段磁鐵21的磁通密度不同。各擋區(qū)域信號的輸出方式參考上一實施例，在此不再詳細敘述。

本發(fā)明還提出一種變速器1000，該變速器1000包括變速器殼體1001和換擋機構，其中固定元件固定在變速器殼體1001上，也就是說，線性霍爾傳感器1固定在變速器殼體1001上。

根據本發(fā)明實施例的變速器1000，通過設置上述換擋機構，可實時監(jiān)控擋位信息，從而為變速器1000以及車輛的穩(wěn)定運行提供保障。

如圖1-圖3所示，固定元件與變速器殼體1001可以一體形成，線性霍爾傳感器1可以固定在變速器殼體1001的外表面上，由此避免線性霍爾傳感器1安裝處出現漏油的風險，安裝方便，進一步提升變速器1000的可靠性。

具體他，如圖1所示，變速器殼體1001的外表面上設有凹槽，線性霍爾傳感器1安裝在凹槽內且通過固定螺栓4固定在變速器1000的殼體上，感應體2通過定位銷5固定在換擋軸上。

更為具體地，線性霍爾傳感器1包括上殼體121、下殼體122、電路板124、接插件16、內部襯套13和霍爾芯片11。上殼體121上設有固定螺栓過孔1211，固定螺栓4穿過固定螺栓過孔1211將線性霍爾傳感器1固定在變速器殼體1001上。上殼體121和下殼體122共同限定出容納空間，電路板14、內部襯套13和霍爾芯片11設置在容納空間內，其中內部襯套13安裝在上殼體121上，電路板14安裝在內部襯套13上，霍爾芯片11安裝在電路板14上，容納空間通過環(huán)氧樹脂膠15填充，從而將下殼體122、內部襯套13、電路板14和其他元件組成一體，并起到防水防塵的作用。

電路板14上設有電容、電阻、電感、二極管、三極管等元器件，從而實現信號的轉換與輸出，接插件16設在上殼體121上用于與整車線束進行連接并將線性霍爾傳感器1信號傳遞給控制器，具體而言，接插件16具有電源端陣腳161、-接地端陣腳162和信號輸出端陣腳163。通過霍爾芯片11的磁通量不同輸出不同的信號。

當然，線性霍爾傳感器1的結構并不限于此。

下面描述根據本發(fā)明實施例的車輛，該車輛通過設置上述變速器1000，具有整車可靠性高，油耗低等優(yōu)點。

在本發(fā)明的車輛的一個具體實施例中，車輛還包括：倒擋車燈和倒擋開關。倒擋開關與倒擋車燈相連且設置成可在線性霍爾傳感器1輸出與倒擋在擋位置對應的電壓信號時打開倒擋車燈。由此，倒擋開關可以通過電控控制，無需設置在變速器1000外，不受變速器1000內高溫油壓的影響，精度高且降低變速器1000的總重量。

也就是說，線性霍爾傳感器1可以將與倒擋在擋位置對應的電壓信號傳遞給車輛的ECU，ECU可以控制倒車燈的點亮，告訴行人車已掛入倒擋，從而進一步提升車輛的安全性能。

在本發(fā)明的一個具體的實施例中，擋位傳感器100可以為車輛的ECU提供全面的擋位信息，即擋位傳感器100將所有的擋位信息輸出給ECU，ECU將所有的擋位信息傳遞給儀表盤并在儀表盤上顯示所有的擋位信息，同時ECU可以根據車速和發(fā)動機轉速計算出來的擋位信息與擋位傳感器100輸出的擋位信息做比較，告訴駕駛員及時進行換擋，提高整車性能，降低整車油耗。

綜上所述，根據本發(fā)明實施例的用于變速器1000的擋位傳感器100，通過設置多段不同磁通密度的磁鐵21，同時使每段磁鐵21按照正弦曲線進行走向，給霍爾芯片11提供不同的磁場，線性信號準確，同時輸出信號可以為控制系統(tǒng)提供診斷信號，保證整車系統(tǒng)能夠穩(wěn)定正常運行，且可應用于自動變速器1000，優(yōu)選地用于手動變速器1000。

根據本發(fā)明實施例的車輛，將空擋開關、倒擋開關以及擋位傳感器100集成于一體，降低了開發(fā)成本，線性霍爾傳感器1固定在變速器殼體1001的外表上，不會出現漏油風險，且安裝方便，同時擋位傳感器100輸出的全部擋位信息均可以顯示在儀表盤上，且ECU可以根據車速和發(fā)動機轉速計算出來的擋位信息與擋位傳感器100輸出的擋位信息做比較，告訴駕駛員及時進行換擋，提高整車性能，降低整車油耗。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。