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CN103912682A - 一种手动换挡机构及挡位识别装置 - Google Patents

一种手动换挡机构及挡位识别装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种手动换挡机构及挡位识别装置，涉及手动挡型汽车技术领域，为解决发动机的使用寿命短的问题。所述手动换挡机构包括：换挡手柄，两端分别与换挡手柄和换挡摇臂连接的换挡软轴，两端分别与选挡手柄和选挡摇臂连接的选挡软轴，位于变速器壳体外的挡位识别装置；其中，挡位识别装置包括：固定在变速器壳体上的拉锁支架，拉锁支架具有换挡软轴孔和选挡软轴孔，检测换挡软轴相对拉锁支架位置的第一传感器，检测选挡软轴相对拉锁支架位置的第二传感器，分别与第一传感器和第二传感器信号连接的信息处理器。本发明提供的手动换挡机构及挡位识别装置用于手动挡型汽车中。

Description

一种手动换挡机构及挡位识别装置
技术领域
本发明涉及手动挡型汽车技术领域，尤其涉及一种手动换挡机构及挡位识别装置。
背景技术
目前，在现有的手动挡型汽车中，所用的手动换挡机构多为手动拉锁式，该手动拉锁式换挡机构包括：换挡手柄，两端分别与换挡手柄和变速器的换挡摇臂连接的换挡软轴，两端分别与换挡手柄和变速器的选挡摇臂连接的选挡软轴；当进行换挡操作时，换挡手柄通过换挡软轴和选挡软轴拉动换挡摇臂和选挡摇臂，从而实现变速器的变速。
不过，常因驾驶人员对换挡时机的选择不同，或操作不当等原因，出现低挡大油门导致发动机转速过高的情况，严重影响发动机的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种手动换挡结构及挡位识别装置，用于延长发动机的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种手动换挡机构，包括：换挡手柄，两端分别与换挡手柄和换挡摇臂连接的换挡软轴，两端分别与选挡手柄和选挡摇臂连接的选挡软轴，以及位于变速器壳体外的挡位识别装置，其中，所述挡位识别装置包括：
固定安装在所述变速器壳体上的拉锁支架，所述拉锁支架具有换挡软轴孔和选挡软轴孔，所述换挡软轴穿设于所述换挡软轴孔中，所述选挡软轴穿设于所述选挡软轴孔中；
检测所述换挡软轴相对所述拉锁支架位置的第一传感器；
检测所述选挡软轴相对所述拉锁支架位置的第二传感器；
以及分别与所述第一传感器和第二传感器信号连接的信息处理器，所述信息处理器根据所述第一传感器所检测的位置信息和所述第二传感器所检测的位置信息生成相应的挡位信号输出。
优选地，所述拉锁支架还具有第一定位板和第二定位板，其中，
所述第一定位板上设有第一定位孔，且所述第一定位孔的中心线与所述换挡软轴的中心线垂直，所述第一传感器固定安装在所述第一定位孔中；
所述第二定位板上设有第二定位孔，且所述第二定位孔的中心线与所述选挡软轴的中心线垂直，所述第二传感器固定安装在所述第二定位孔中。
优选地，所述第一传感器和第二传感器分别为霍尔式位移传感器，且所述两个霍尔式位移传感器对同一位置信息的放大程度不同。
较佳地，所述换挡软轴与所述第一传感器相对的区域分为三段感应区，且在每段感应区内的换挡软轴表面设有一层与设置在另外两段感应区内的换挡软轴表面不同的霍尔敏感材料层；所述选挡软轴与所述第二传感器相对的区域分为三段感应区，且在每段感应区内的选挡软轴表面设有一层与设置在另外两段感应区内的选挡软轴表面不同的霍尔敏感材料层。
本发明同时还提供了一种应用在手动换挡机构中的挡位识别装置，包括：
固定安装在变速器壳体上的拉锁支架，所述拉锁支架具有供换挡软轴穿过的换挡软轴孔和供选挡软轴穿过的选挡软轴孔；
检测所述换挡软轴相对所述拉锁支架位置的第一传感器；
检测所述选挡软轴相对所述拉锁支架位置的第二传感器；
以及分别与所述第一传感器和第二传感器信号连接的信息处理器，所述信息处理器根据所述第一传感器所检测的位置信息和所述第二传感器所检测的位置信息生成相应的挡位信号输出。
优选地，所述拉锁支架还具有第一定位板和第二定位板，其中，
所述第一定位板上设有第一定位孔，且所述第一定位孔的中心线与所述换挡软轴的中心线垂直，所述第一传感器固定安装在所述第一定位孔中；
所述第二定位板上设有第二定位孔，且所述第二定位孔的中心线与所述选挡软轴的中心线垂直，所述第二传感器固定安装在所述第二定位孔中。
优选地，所述第一传感器和第二传感器分别为霍尔式位移传感器，且所述两个霍尔式位移传感器对同一位置信息的放大程度不同。
较佳地，所述换挡软轴与所述第一传感器相对的区域分为三段感应区，且在每段感应区内的换挡软轴表面设有一层与设置在另外两段感应区内的换挡软轴表面不同的霍尔敏感材料层；所述选挡软轴与所述第二传感器相对的区域分为三段感应区，且在每段感应区内的选挡软轴表面设有一层与设置在另外两段感应区内的选挡软轴表面不同的霍尔敏感材料层。
在本发明提供的手动换挡机构中，在变速器壳体外增设了一个挡位识别装置，该挡位识别装置包括拉锁支架、第一传感器、第二传感器和信息处理器，信息处理器根据第一传感器所检测的换挡软轴相对拉锁支架位置、根据第二传感器所检测的选挡软轴相对拉锁支架位置，经过比较、运算和处理后生成相应的挡位信号输出给电控系统，由电控系统向各执行元件发出对应的控制指令（如喷油时间、喷油量），以便精确地控制发动机的工作过程，从而可以避免因驾驶人员对换挡时机的选择不同或操作不当等原因，出现低挡大油门导致发动机转速过高的情况，进而延长发动机的使用寿命。此外，通过挡位识别装置还可以减少油耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的手动换挡机构中的挡位识别装置的结构示意图；
图2为图1中换挡软轴的结构示意图；
图3为图1中换挡软轴和选挡软轴处于空挡位置时的示意图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明实施例提供的挡位识别装置及手动换挡机构，下面结合说明书附图进行详细描述。
请参阅图1、图2和图3，本发明实施例提供的手动换挡机构包括：换挡手柄，一端与换挡手柄连接、另一端与换挡摇臂连接的换挡软轴20，一端与换挡手柄连接、另一端与选挡摇臂连接的选挡软轴30，以及位于变速器壳体外的挡位识别装置，其中，所述挡位识别装置包括：
固定安装在变速器壳体上的拉锁支架10，拉锁支架10具有供换挡软轴20穿过的换挡软轴孔11和供选挡软轴30穿过的选挡软轴孔12；
检测换挡软轴20相对拉锁支架10位置的第一传感器40；
检测选挡软轴30相对拉锁支架10位置的第二传感器50；
以及分别与第一传感器40和第二传感器50信号连接的信息处理器（图中未画出），所述信息处理器根据第一传感器40所检测的位置信息和第二传感器50所检测的位置信息生成相应的挡位信号输出。
在上述手动换挡机构中，信息处理器根据第一传感器40所检测的换挡软轴20相对拉锁支架10位置、根据第二传感器50所检测的选挡软轴30相对拉锁支架10位置，经过比较、运算和处理后生成相应的挡位信号输出给电控系统，由电控系统向各执行元件发出对应的控制指令（如喷油时间、喷油量），以便精确地控制发动机的工作过程，从而可以避免因驾驶人员对换挡时机的选择不同或操作不当等原因，出现低挡大油门导致发动机转速过高的情况，进而延长发动机的使用寿命。此外，通过挡位识别装置还可以减少油耗。
具体实施时，上述拉锁支架10用于限制换挡软轴20和选挡软轴30的位置，以保证换挡软轴20和选挡软轴30在拉锁支架10处可以沿直线移动，从而可以提高第一传感器40检测换挡软轴20相对拉锁支架10位置的准确性，以及第二传感器50检测选挡软轴30相对拉锁支架10位置的准确性。拉锁支架10可以通过冲压、拉伸或折弯等工艺形成，也可以通过焊接的方式形成如图1所示的结构；优选地，拉锁支架10包括板状主体，通过折弯工艺形成在板状主体边缘的换挡软轴支撑板和选挡转轴支撑板；其中，换挡软轴支撑板上设有一个换挡软轴孔11，换挡软轴20穿插在换挡软轴孔11中，选挡软轴支撑板上设有一个选挡软轴孔12，选挡软轴30穿插在选挡转轴孔12中，板状主体上设有多个螺纹孔，利用这些螺纹孔和螺栓可将拉锁支架10固定在变速器壳体上。
上述第一传感器40和第二传感器50可以固定安装在拉锁支架10上，也可以直接固定在变速器壳体上。继续参阅图1，在一种优选实施方式中，拉锁支架10还具有第一定位板13和第二定位板14，其中，第一定位板13上设有第一定位孔，且第一定位孔的中心线与换挡软轴20的中心线垂直，第一传感器40固定安装在第一定位孔中；第二定位板14上设有第二定位孔，且第二定位孔的中心线与选挡软轴30的中心线垂直，第二传感器50固定安装在第二定位孔中。将第一传感器40垂直于换挡软轴20的中心线设计、第二传感器50垂直于选挡软轴30的中心线设计，可以提高检测换挡软轴20相对拉锁支架10位置的准确性和选挡软轴30相对拉锁支架10位置的准确性；此外，还便于实现挡位识别装置的模块化设计，可以提高后续需要维护时的便利性。需要说明的是，上述第一定位板13和第二定位板14可以通过焊接的方式焊接在拉锁支架10上，也可以通过折弯方式形成。
上述第一传感器40和第二传感器50具体可以为位置传感器或霍尔式位移传感器，为了进一步使挡位识别装置具有较高的可靠性和较长的使用寿命，优选地，第一传感器40和第二传感器50分别为霍尔式位移传感器，且两个霍尔式位移传感器对同一位置信息的放大程度不同；如此设计，一方面利用霍尔式位移传感器惯性小、频响高、寿命长和可靠性高的特点，提高挡位识别装置的可靠性和延长挡位识别装置的使用寿命；另一方面，通过两个对同一位置信息的放大程度不同的霍尔式位移传感器，即在换挡软轴20相对拉锁支架10位置和选挡软轴30相对拉锁支架10位置相同的情况下，两个霍尔式位移传感器反馈给信息处理器的位置信息不同，以避免信息处理器在两个位移传感器所反馈的位置信息相同时出现混乱，从而可以提高挡位识别装置的可靠性。
请参阅图2，在上述实施方式的基础上，为了提高两个霍尔式位移传感器分别检测的换挡软轴20相对拉锁支架10位置的准确性和选挡软轴30相对拉锁支架10位置的准确性，优选地，换挡软轴20与第一传感器40相对的区域分为三段感应区，且在每段感应区内的换挡软轴20表面设有一层与设置在另外两段感应区内的换挡软轴20表面不同的霍尔敏感材料层；选挡软轴30与第二传感器50相对的设定区域分为三段感应区，且在每段感应区内的选挡软轴30表面设有一层与设置在另外两段感应区内的选挡软轴30表面不同的霍尔敏感材料层。通过霍尔式位移传感器对不同的霍尔敏感材料层的响应不同，来准确地获得换挡软轴20相对拉锁支架10位置和选挡软轴30相对拉锁支架10位置，从而提高判断挡位信号的准确性。需要说明的是，上述霍尔敏感材料层通常是由磁敏材料制成的，如镍-铁合金。
请参阅图3，在换挡软轴20与第一传感器40（霍尔式位移传感器）相对的区域分为三段感应区：位置a、位置b和位置c，选挡软轴30与第二传感器50（霍尔式位移传感器）相对的区域也分为三段感应区：位置I、位置II和位置III，且第一传感器40（霍尔式位移传感器）和第二传感器50（霍尔式位移传感器）对相同位置信息的放大程度不同。上述手动换挡机构中，换挡软轴20和选挡软轴30处于不同位置时所对应的挡位信号如表1所示：
请参阅表1，当第一传感器40与换挡软轴20上的位置b相对、第二传感器50与位置Ⅱ相对时，信息处理器对两个霍尔式位移传感器所检测的位置信息进行综合分析后，输出空挡信号。
当第一传感器40与换挡软轴20上的位置a相对、第二传感器50与位置Ⅲ相对时，信息处理器对两个霍尔式位移传感器所检测的位置信息进行综合分析后，输出一挡信号。
当第一传感器40与换挡软轴20上的位置c相对、第二传感器50与位置Ⅲ相对时，信息处理器对两个霍尔式位移传感器所检测的位置信息进行综合分析后，输出二挡信号。
当第一传感器40与换挡软轴20上的位置a相对、第二传感器50与位置Ⅱ相对时，信息处理器对两个霍尔式位移传感器所检测的位置信息进行综合分析后，输出三挡信号。
当第一传感器40与换挡软轴20上的位置c相对、第二传感器50与位置Ⅱ相对时，信息处理器对两个霍尔式位移传感器所检测的位置信息进行综合分析后，输出四挡信号。
当第一传感器40与换挡软轴20上的位置a相对、第二传感器50与位置Ⅰ相对时，信息处理器对两个霍尔式位移传感器所检测的位置信息进行综合分析后，输出五挡信号。
当第一传感器40与换挡软轴20上的位置c相对、第二传感器50与位置Ⅰ相对时，信息处理器对两个霍尔式位移传感器所检测的位置信息进行综合分析后，输出倒挡信号。
继续参阅图2，本发明实施例同时还提供了一种挡位识别装置，包括：
固定安装在变速器壳体上的拉锁支架10，拉锁支架10具有供换挡软轴20穿过的换挡软轴孔和供选挡软轴30穿过的选挡软轴孔；
检测换挡软轴20相对拉锁支架10位置的第一传感器40；
检测选挡软轴30相对拉锁支架10位置的第二传感器50；
以及分别与第一传感器40和第二传感器50信号连接的信息处理器，所述信息处理器根据第一传感器40所检测的位置信息和第二传感器50所检测的位置信息生成相应的挡位信号输出。
因本实施例提供的挡位识别装置与上述实施例提供的手动换挡机构中的挡位识别装置相同，因此不再赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种手动换挡机构，其特征在于，包括：换挡手柄，两端分别与换挡手柄和换挡摇臂连接的换挡软轴，两端分别与选挡手柄和选挡摇臂连接的选挡软轴，以及位于变速器壳体外的挡位识别装置，其中，所述挡位识别装置包括：
固定安装在所述变速器壳体上的拉锁支架，所述拉锁支架具有换挡软轴孔和选挡软轴孔，所述换挡软轴穿设于所述换挡软轴孔中，所述选挡软轴穿设于所述选挡软轴孔中；
检测所述换挡软轴相对所述拉锁支架位置的第一传感器；
检测所述选挡软轴相对所述拉锁支架位置的第二传感器；
以及分别与所述第一传感器和第二传感器信号连接的信息处理器，所述信息处理器根据所述第一传感器所检测的位置信息和所述第二传感器所检测的位置信息生成相应的挡位信号输出。
2.根据权利要求1所述的手动换挡机构，其特征在于，所述拉锁支架还具有第一定位板和第二定位板，其中，
所述第一定位板上设有第一定位孔，且所述第一定位孔的中心线与所述换挡软轴的中心线垂直，所述第一传感器固定安装在所述第一定位孔中；
所述第二定位板上设有第二定位孔，且所述第二定位孔的中心线与所述选挡软轴的中心线垂直，所述第二传感器固定安装在所述第二定位孔中。
3.根据权利要求1或2所述的手动换挡机构，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器分别为霍尔式位移传感器，且所述两个霍尔式位移传感器对同一位置信息的放大程度不同。
4.根据权利要求3所述的手动换挡机构，其特征在于，所述换挡软轴与所述第一传感器相对的区域分为三段感应区，且在每段感应区内的换挡软轴表面设有一层与设置在另外两段感应区内的换挡软轴表面不同的霍尔敏感材料层；所述选挡软轴与所述第二传感器相对的区域分为三段感应区，且在每段感应区内的选挡软轴表面设有一层与设置在另外两段感应区内的选挡软轴表面不同的霍尔敏感材料层。
5.一种挡位识别装置，应用在手动换挡机构中，其特征在于，包括：
固定安装在变速器壳体上的拉锁支架，所述拉锁支架具有供换挡软轴穿过的换挡软轴孔和供选挡软轴穿过的选挡软轴孔；
检测所述换挡软轴相对所述拉锁支架位置的第一传感器；
检测所述选挡软轴相对所述拉锁支架位置的第二传感器；
以及分别与所述第一传感器和第二传感器信号连接的信息处理器，所述信息处理器根据所述第一传感器所检测的位置信息和所述第二传感器所检测的位置信息生成相应的挡位信号输出。
6.根据权利要求5所述的挡位识别装置，其特征在于，所述拉锁支架还具有第一定位板和第二定位板，其中，
所述第一定位板上设有第一定位孔，且所述第一定位孔的中心线与所述换挡软轴的中心线垂直，所述第一传感器固定安装在所述第一定位孔中；
所述第二定位板上设有第二定位孔，且所述第二定位孔的中心线与所述选挡软轴的中心线垂直，所述第二传感器固定安装在所述第二定位孔中。
7.根据权利要求5或6所述的挡位识别装置，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器分别为霍尔式位移传感器，且所述两个霍尔式位移传感器对同一位置信息的放大程度不同。
8.根据权利要求7所述的挡位识别装置，其特征在于，所述换挡软轴与所述第一传感器相对的区域分为三段感应区，且在每段感应区内的换挡软轴表面设有一层与设置在另外两段感应区内的换挡软轴表面不同的霍尔敏感材料层；所述选挡软轴与所述第二传感器相对的区域分为三段感应区，且在每段感应区内的选挡软轴表面设有一层与设置在另外两段感应区内的选挡软轴表面不同的霍尔敏感材料层。
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