一种挡位传感器的磁铁设计方法与流程

本发明涉及一种设计方法，尤其涉及一种应用在汽车上的挡位传感器中磁铁的设计方法。

背景技术：

现在汽车的应用越来越多，越来越广泛。汽车现在常说的有自动挡和手动挡之分，在操作上，手动挡汽车是在挡位上划分有在挡（一般是1-5挡）、倒挡和空挡，然后通过离合器踏板进行换挡。在变速箱内一般安装有挡位传感器，来确定挡位。挡位传感器一般是包括磁铁和芯片，以前的挡位传感器的设计方法一般都是磁铁的磁力线方向来确定是什么挡位，也就是芯片与磁铁的相对位置关系确定时，芯片所处的磁力线是什么方向，根据方向确定挡位。这种设计方法虽然简单，但是磁力线的方向的分布有时候并不是很明显，造成换挡的迟滞。

技术实现要素：

本发明提供了一种利用磁场强度区分挡位，能有效实现快速启动，挡位清晰，换挡迅速的一种挡位传感器的磁铁设计方法；解决了现有技术中存在的挡位传感器换挡速度慢，挡位不够清晰的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种挡位传感器的磁铁设计方法，第一步，根据客户需求设计挡位传感器的在挡、倒挡和空挡位置；第二步，建立直角坐标系，以磁场强度为Z轴，运动距离为Y轴，旋转角度为X轴，根据磁场强度区分在挡、倒挡和空挡的对应关系；第三步，模拟仿真磁场分布：根据磁铁运动的轨迹，模拟运动时的磁场强度，形成具有波峰与波谷的曲线图，波峰处对应为空挡，波谷处对应为倒挡，波峰波谷之间的平面为在挡，再根据运动距离，确定在挡的各个挡位；第四步，根据仿真模拟磁场分布图确定磁铁形状，磁铁包括两个，两个磁铁弧形分布；第五步，对磁铁进行模拟实验得到磁场分布图，再进行优化设计。利用磁场强度区分挡位，信号强，能实现快速启动，挡位区分清晰。空挡与倒挡一个为波峰一个为波谷，能实现快速启停，相比原有的根据磁力线方向确定挡位，更容易确定，挡位更明确。磁铁固定在转轴上，与转轴同步旋转，芯片固定在壳体上，固定不动，磁铁旋转时，芯片感受到的磁场强度在变化，根据磁铁旋转的角度和距离，来模拟磁场分布图，然后再根据磁场分布图设计磁铁的形状，满足利用磁场强度来区分挡位的目的。两个磁铁弧形分布，就是两个磁铁的外表面位于同一弧线上，安装磁铁的磁铁支架为弧形，这样，方便两个磁铁在磁铁支架内的安装。

作为优选，挡位传感器的1、3、5挡和倒挡位于同一侧，空挡位于中间，2和4挡位于空挡的另一侧，根据挡位传感器的挡位布置，仿真磁场分布图与挡位对应，在X轴方向，空挡对应于波峰处磁场强度最强，波峰的两侧为平面，磁场强度相同，在波峰的左侧，Y轴方向出现波谷，波谷对应倒挡位置。

作为优选，两个磁铁中其中一个长度大于另外一个磁铁，两个磁铁的一端平齐，在长度小的磁铁的一端根据磁场强度增加集磁片，提高倒挡的磁场强度，让波谷形状更为清晰。长度长的为第一磁铁，第一磁铁的横截面为矩形，长度短的为第二磁铁，第二磁铁的横截面为梯形，集磁片的横截面与第二磁铁相同。

因此，本发明的一种挡位传感器的磁铁设计方法具备下述优点：利用磁场强度来确定在挡、倒挡和空挡，响应速度快，能实现快速换挡启动，并且磁场强度更为直观，方便监测，精度高，利用集磁片增强倒挡磁场强度，让倒挡更清晰。

附图说明

图1是本发明的一种挡位传感器的磁铁设计方法的磁场强度模拟的三维图和对应的挡位分布图。

图2是图1中的空挡和在挡的磁场模拟二维图。

图3是图1内的空挡和倒挡的磁场模拟二维图。

图4是传感器的安装示意图。

图5是传感器的磁铁支架示意图。

图6是图5内的磁铁布置图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1a和1b所示，一种挡位传感器的磁铁设计方法，第一步，根据客户需求设计挡位传感器的在挡、倒挡和空挡位置，倒挡与1、3、5挡位于同一侧，空挡位于中间，2挡和4挡位于另一侧；第二步，建立直角坐标系，以磁场强度为Z轴，运动距离为Y轴，旋转角度为X轴，根据磁场强度区分在挡、倒挡和空挡的对应关系，如图2和3所示，其中1,3,5挡：-20±4°，位移-8~+8mm，输出占空比40%~60%；N挡：0±4°，位移-8~+16mm，输出占空比70%~95%；2，4挡：20±4°，位移0~+8mm，输出占空比40%~60%；倒挡R：19±4°，位移+15~+17mm，输出占空比5%~30%；第三步，模拟仿真磁场分布：根据磁铁运动的轨迹，模拟运动时的磁场强度，形成具有波峰与波谷的曲线图，波峰处对应为空挡，波谷处对应为倒挡，波峰波谷之间的平面为在挡，再根据运动距离，确定在挡的各个挡位；第四步，根据仿真模拟磁场分布图确定磁铁形状，如图4和5和6所示，磁铁位于磁铁支架2内，磁铁支架2固定在转轴3上，在变速箱壳体上固定有传感器的芯片和针脚结构1，传感器的芯片和针脚结构1与运动件的距离大于8mm，磁铁支架与运动区域无干涉，磁铁包括两个，两个磁铁弧形分布，两个磁铁中其中第一磁铁5的长度大于第二磁铁4的长度，两个磁铁的一端平齐，在第二磁铁4的另一端根据磁场强度增加集磁片6，第一磁铁5的横截面为矩形，第二磁铁4的横截面为梯形，集磁片6的横截面与第二磁铁相同，增加了集磁片6，提高倒挡的磁场强度，让波谷形状更为清晰；第五步，对磁铁进行模拟实验得到磁场分布图，再进行优化设计。