專利名稱:一種非接觸式換檔位置檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是涉及車輛的非接觸式換檔位置檢測裝置，更涉及用于具有 非直線型檔位槽的車輛的非接觸式換檔位置檢測裝置。
背景技術(shù)：
在汽車行業(yè)中，手動變速器(MT)機(jī)動車換檔時主要靠拉線式結(jié)構(gòu)， 換檔手柄直接通過拉線與換檔器連接，實現(xiàn)換檔；大多數(shù)自動變速器(AT) 機(jī)動車和無級自動變速器(CVT)機(jī)動車換檔時主要靠液壓機(jī)構(gòu)，由換檔桿 傳感器發(fā)出指令控制液壓缸的油壓，從而達(dá)到換檔的目的；而大多數(shù)機(jī)械自 動變速器(AMT)機(jī)動車探測當(dāng)前檔位時主要釆用接觸式結(jié)構(gòu)，且換檔時主 要靠電機(jī)控制。
當(dāng)前，還有一種非接觸式換檔位置檢測裝置，多用于AMT機(jī)動車。如 公開號為CN1554001A的專利申請公開了一種帶非接觸式換檔裝置的控制 裝置，該控制裝置的非接觸式換檔位置檢測裝置由產(chǎn)生的磁場根據(jù)駕駛者對 換檔桿的操作而改變的磁場裝置和根據(jù)該變位磁場而改變輸出的傳感器構(gòu) 成，磁傳感器的不同輸出電壓值對應(yīng)位置不同的檔位位置。但是，現(xiàn)有AMT 機(jī)動車有多個檔位，當(dāng)車輛具有非直線型檔位槽時，可能出現(xiàn)多個檔位在某 一方向(y軸)上坐標(biāo)軸位置相同或相近而另一正交方向(x軸)上坐標(biāo)軸 位置不同的情況，例如圖la所示排列的檔位位置，這種情況下如果應(yīng)用該 專利申請的實施方案，則其中D檔和M檔、N檔和+檔可能會出現(xiàn)檔位混淆 的問題，現(xiàn)有的非接觸式換檔位置檢測裝置并未考慮到上述的可能出現(xiàn)的檔 位混淆問題，在實際應(yīng)用上存在缺陷。

實用新型內(nèi)容

本實用新型針對上述現(xiàn)有的非接觸式換檔位置檢測裝置存在沒有考慮 到車輛具有非直線型檔位槽時的檔位混淆問題的不足，提供一種不會造成具
有非直線型檔位槽的車輛檔位混淆的非接觸式換檔位置檢測裝置。
本實用新型所提供的用于具有非直線型檔位槽的車輛的非接觸式換檔 位置檢測裝置包括非接觸式檢測單元和檢測信號處理單元，其中，所述非 接觸式檢測單元包括多個磁場發(fā)生單元和多個霍爾元件傳感器，所述多個磁
場發(fā)生單元分別位于檔位槽下方的x軸和y軸方向上，所述多個霍爾元件傳 感器置于所述磁場發(fā)生單元產(chǎn)生的磁場中，分別與x軸和y軸方向的磁場發(fā) 生單元相對應(yīng)；所述檢測信號處理單元包括具有多個輸入端的編碼譯碼單 元，所述編碼譯碼單元的輸入端分別與多個霍爾元件傳感器的輸出端相連 接。
本實用新型在公開號為CN1554001A的專利的工作原理基礎(chǔ)上做出了 改進(jìn)。本實用新型中，所述多個磁場發(fā)生單元分別位于檔位槽下方的x軸和 y軸方向上，所述多個霍爾元件傳感器置于所述磁場發(fā)生單元產(chǎn)生的磁場中， 分別與x軸和y軸方向的磁場發(fā)生單元相對應(yīng)。因此在換檔桿動作時，多個 霍爾元件傳感器分別得到換檔桿在x軸方向和y軸方向上的位置信息后輸出 有效的電平信號給編碼譯碼單元進(jìn)行編譯，這樣分別探測了換檔桿的x軸和 y軸兩個方向位置并唯一的確定了換檔桿的位置，從而將因在y軸方向上位 置相同或相近而容易混淆的檔位清楚的區(qū)分開，避免了檔位混淆問題的發(fā) 生。


圖la是AMT的換檔桿和檔位槽的位置示意圖；
圖lb是圖la中各部件的正下方的非接觸檢測單元的位置的三維方向示
意圖；
圖2是根據(jù)本實用新型的一種具體實施方式
的非接觸式換檔位置檢測裝 置框圖；
圖3是根據(jù)本實用新型的非接觸式換檔位置檢測裝置的非接觸檢測單元 中的的電平轉(zhuǎn)換單元的電路示意圖；
圖4是根據(jù)本實用新型的非接觸式換檔位置檢測裝置的工作原理圖；
圖5是根據(jù)本實用新型的非接觸式換檔位置檢測裝置的非接觸式檢測單 元和檢測信號處理單元中的編碼譯碼單元的電路圖。
圖6是根據(jù)本實用新型的非接觸式換檔位置檢測裝置的檢測信號處理單
元中的信號輸出單元的電路圖；具體實施方式
下面，參照附圖對本實用新型的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。 參見圖la、圖lb和圖2，本實用新型所提供的用于具有非直線型檔位 槽的車輛的非接觸式換檔位置檢測裝置包括非接觸式檢測單元和檢測信號 處理單元30，其特征是，所述非接觸式檢測單元包括多個磁場發(fā)生單元和多 個霍爾元件傳感器22，所述多個磁場發(fā)生單元分別位于檔位槽下方的x軸和 y軸方向上，所述多個霍爾元件傳感器22置于所述磁場發(fā)生單元產(chǎn)生的磁場 中，分別與x軸和y軸方向的磁場發(fā)生單元相對應(yīng)；所述檢測信號處理單元 30包括具有多個輸入端的編碼譯碼單元31，所述編碼譯碼單元31的輸入端 分別與多個霍爾元件傳感器22的輸出端相連接。
所述檔位槽可以由如圖la所示的多條連續(xù)的折線組成，或者由曲線組 成。檔位槽的多個檔位包括自動換檔模式下的駐車檔(P檔)、倒車檔(R檔)、 空檔(N檔)及前進(jìn)檔(D檔)以及的手動換檔模式(M檔)下的手動加檔 (+檔)和手動減檔(-檔)。其中，P檔、R檔、N檔、+檔、D檔和-檔沿y 軸方向順次排列；M檔在x軸方向上，M檔的x軸位置與+檔、-檔相同，M 檔的y軸位置與D檔相同。如圖lb所示，所述非接觸式檢測單元安裝在檔位槽下方。所述磁場發(fā) 生單元為兩塊永磁鐵，其中第一永磁鐵211固定在檔位槽下方的x軸方向上； 第二永磁鐵212安裝在換檔桿10的桿身上，沿y軸方向移動。兩塊永磁鐵 分別形成一個磁場。所述非接觸式檢測單元中的霍爾元件傳感器22輸出相應(yīng)的電壓信號。 其中一個霍爾元件傳感器22安裝在第一永磁鐵211的附近，例如安裝在操 縱桿機(jī)構(gòu)上，與固定在x軸方向上的第一永磁鐵211的磁場組合起來，用于 探測換檔桿10的x軸方向位置是否與M檔的x軸位置相同，并輸出相應(yīng)的 信號M—NET (如圖5所示)；其余的霍爾元件傳感器22依次沿y軸方向安 裝在檔位槽的各檔位的位置的附近，并與在y軸方向上移動的第二永磁鐵 212的磁場組合起來，用于探測換檔桿10的y軸方向位置，并分別輸出相應(yīng) 的信號P—NET、 R—NET、 N—NET、 J+—NET、 D—NET、 J-—NET (如圖5所示)。本實用新型所提供的非接觸式換檔位置檢測裝置中的霍爾元件傳感器 22和檢測信號處理單元30通常需要特定的工作電壓，如果電源不能提供該 特定電壓可以通過電平轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如圖2所示，非接觸式換檔位置 檢測裝置還包括電平轉(zhuǎn)換單元40，用于為霍爾元件傳感器22和檢測信號處 理單元30提供合適的工作電壓。圖3為電平轉(zhuǎn)換單元40的具體電路，其中 包括電源轉(zhuǎn)換裝置41，可以把外部輸入的12V電壓轉(zhuǎn)換成所述元件需要的 5V工作電壓。檢測信號處理單元30用于根據(jù)霍爾元件傳感器22輸出的信號確定檔位 信息。如圖4所示，檢測信號處理單元30包括編碼譯碼單元31。所述編碼 譯碼單元31用于根據(jù)霍爾元件傳感器22檢測到的有效信號，選通與該有效 信號對應(yīng)檔位的相應(yīng)通道，從而確定換檔桿實際位置所對應(yīng)的檔位。
圖5是根據(jù)本實用新型的非接觸式換檔位置檢測裝置的霍爾元件傳感器 22和編碼譯碼單元31的電路連接圖。編碼譯碼單元31包括多個支路，各個 支路的輸入端分別與霍爾元件傳感器22的輸出端相連接。其中，M檔和D 檔在y軸方向上位置相同，+檔和1^檔在7軸方向上位置相近，于是在M檔 和D檔這兩個檔位中的一個檔位(M檔)對應(yīng)的支路上，以及在+檔和N檔 這兩個檔位中的一個檔位(+檔)對應(yīng)的支路上，分別具有順次連接的邏輯 非和邏輯與電路；其余的各個檔位支路上，具有邏輯非電路；M檔支路和D 檔支路各自的邏輯非電路的輸出信號共同作為M檔支路上的邏輯與電路的 輸入，+檔支路和M檔支路各自的邏輯非電路的輸出信號共同作為+檔支路 上的邏輯與電路的輸入。所述邏輯非電路中包括邏輯非元件，所述邏輯非元 件可以采用型號為74LS04芯片組；所述邏輯與電路中包括邏輯與元件，所 述邏輯與元件可以采用型號為74F08D芯片組。所述邏輯非元件也可使用三 極管元件替代，起到相同的將低電平轉(zhuǎn)換為高電平的作用。 下面結(jié)合圖2和圖5說明編碼譯碼單元31的工作過程。 當(dāng)換檔桿被調(diào)到P檔、R檔、-檔中任一檔位時，都不會產(chǎn)生混淆，此時 與換檔桿10對應(yīng)的霍爾元件傳感器22輸出有效的低電平信號，對應(yīng)的邏輯 非電路將該信號轉(zhuǎn)換為高電平信號，這樣獲得了確定的檔位信息。當(dāng)換檔桿被調(diào)到D檔或M檔時，y軸方向上的霍爾元件傳感器22輸出 有效的電平信號，在本實用新型的具體實施方式
中(如圖5)的霍爾元件傳 感器22的輸出端電平信號為低電平有效，即D—net=0，經(jīng)過邏輯非電路得到 D—out=l ，此高電平信號代表D檔或M檔有效，但并不能具體確定D檔和 M檔哪個有效；同時x軸方向的霍爾元件傳感器22用于探測換檔桿在x軸 方向上位置是否與M檔或+檔、-檔的x軸位置相同，如果相同，輸出有效的 低電平信號M—net=0，否則輸出高電平信號M—net=l，經(jīng)過邏輯非電路得到 M out=l，此高電平信號代表換檔桿在x軸方向上位置與M檔或+檔、-檔的 x軸位置相同。M檔支路上的邏輯與門電路只有在D—out和M—out同時為1 時其輸出A—MNET才為1，此時可以確定汽車處于手動換檔模式的M檔， 否則處于自動換檔模式的D檔。該方法有效防止了可能出現(xiàn)手動換檔模式M 檔和自動換檔模式的前進(jìn)檔D檔同時有效的情況。
圖5中類似的邏輯與門電路用來解決+檔和N檔可能混淆的問題，該邏 輯與門電路的兩個輸入端分別為+檔支路的輸出信號J+一outl和所述M檔的 信號M—out。只有當(dāng)J+—outl和M_out同時為1時，該邏輯與門電路的輸出 J+—out=l，此時判斷換檔桿10的位置為+檔，即保證了只有在切換到手動換 檔模式M檔時+檔才有效；否則為自動檔N檔。
如圖4所示，為了向外界提供檢測信號，檢測信號處理單元30還包括 信號輸出單元32，用于將編碼譯碼單元31輸出的檔位信息信號并行輸出或 模擬信號輸出。所述信號輸出單元32可以是增強驅(qū)動能力的并行輸出電路 或者模擬信號輸出電路。由于模擬信號輸出電路的輸出接口簡單，可以作為 優(yōu)選的輸出方式，如圖6所示。
圖6中，所述信號輸出單元32將編碼譯碼單元31輸出的各個檔位信息 信號分別通過一個三極管，從集電極輸出最終的有效信號，從而完成了換檔 桿檔位位置檢測并輸出相應(yīng)的信號。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能得知，為了圖5和圖6中霍爾元件、邏輯非和邏 輯與元件，以及三極管元件能正常工作，在它們的電路上需要串接某些特定 阻值的電阻。
本實用新型采用在x軸和y軸兩個方向上放置霍爾元件傳感器22的方 式，并使用邏輯電路對兩個方向上霍爾元件傳感器22輸出信號進(jìn)行邏輯判 斷，實現(xiàn)在任一時刻唯一檔位有效的要求，提高了適用于自動檔轎車的換檔 桿IO位置檢測電路的可靠性和實用性，同時增強了換檔控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。9
權(quán)利要求
1. 一種用于具有非直線型檔位槽的車輛的非接觸式換檔位置檢測裝置， 該裝置包括非接觸式檢測單元和檢測信號處理單元(30)，其特征在于，所述非接觸式檢測單元包括多個磁場發(fā)生單元和多個霍爾元件傳感器(22)， 所述多個磁場發(fā)生單元分別位于檔位槽下方的x軸和y軸方向上，所述多個 霍爾元件傳感器(22)置于所述磁場發(fā)生單元產(chǎn)生的磁場中，分別與x軸和 y軸方向的磁場發(fā)生單元相對應(yīng)；所述檢測信號處理單元(30)包括具有多 個輸入端的編碼譯碼單元(31)，所述編碼譯碼單元(31)的輸入端分別與 多個霍爾元件傳感器(22)的輸出端相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求
1的非接觸式換檔位置檢測裝置，其特征在于，所述磁 場發(fā)生單元為兩塊永磁鐵，其中第一永磁鐵(211)固定在檔位槽下方的x 軸方向上，第二永磁鐵(212)安裝在換檔桿(10)的桿身上，沿y軸方向 移動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求
2的非接觸式換檔位置檢測裝置，其特征在于，其中 一個霍爾元件傳感器(22)安裝在第一永磁鐵(211)的附近，與固定在x 軸方向上的第一永磁鐵(211)的磁場組合；其余的霍爾元件傳感器(22) 依次沿y軸方向安裝在與檔位槽的各檔位相對應(yīng)的位置上，與y軸方向上移 動的第二永磁鐵(212)的磁場組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求
1的非接觸式換檔位置檢測裝置，其特征在于，該裝置 還包括電平轉(zhuǎn)換單元(40)，所述電平轉(zhuǎn)換單元(40)的電壓輸出端與霍爾 元件傳感器(22)和檢測信號處理單元(30)的電源輸入端相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求
1的非接觸式換檔位置檢測裝置，其特征在于，所述 編碼譯碼單元(31)包括分別與各個霍爾元件傳感器(22)連接的多個支路， 在y軸方向上位置相同或相近的兩個檔位中的一個檔位對應(yīng)的支路上，順次 連接霍爾元件傳感器(22)的輸出端、邏輯非電路和邏輯與電路；在其余檔 位對應(yīng)的支路上，順次連接霍爾元件傳感器的輸出端和邏輯非電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求
1的非接觸式換檔位置檢測裝置，其特征在于，所述檢 測信號處理單元(30)還包括信號輸出單元(32),信號輸出單元(32)的 輸入端與所述編碼譯碼單元(31)的輸出端相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求
6的非接觸式換檔位置檢測裝置，其特征在于，所述信 號輸出單元(32)為并行輸出電路或模擬信號輸出電路。
專利摘要
本實用新型提供了一種用于具有非直線型檔位槽的車輛的非接觸式換檔位置檢測裝置，該裝置包括非接觸式檢測單元和檢測信號處理單元，其中，所述非接觸式檢測單元包括置于檔位槽下方x軸和y軸方向上的多個磁場發(fā)生單元和多個霍爾元件傳感器，多個霍爾元件傳感器輸出換檔桿在x軸和y軸方向上的位置信號；所述檢測信號處理單元包括編碼譯碼單元和信號輸出單元，用于輸出換檔桿檔位位置信息。本實用新型實現(xiàn)了在任一時刻唯一檔位有效的要求，提高了換檔桿位置檢測電路的可靠性和實用性。
文檔編號F16H61/00GKCN201021714SQ200620139443
公開日2008年2月13日 申請日期2006年12月30日
發(fā)明者穆大紅, 瓊 靳 申請人:比亞迪股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan