CN104565348B - 切换元件以及用于确定其轴向位置和转速的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变速器的切换元件，其可围绕中轴线旋转并且可沿轴向方向移动，其具有一个在圆周侧环绕构件的并且用于与传感装置共同作用的发送轮廓(5)，发送轮廓具有至少一个用于确定切换元件沿轴向方向的位置的第一区域(7)，第一区域的表面(11)沿轴向方向设有相对于中轴线变化的径向延伸尺寸，发送轮廓具有多个第二区域(8)以用于确定切换元件的转速，第二区域的表面(20)沿切换元件轴向方向的径向延伸尺寸的走向不同于第一区域的表面沿切换元件轴向方向的径向延伸尺寸的走向，发送轮廓沿切换元件圆周方向交替构造有第一区域和第二区域。本发明还涉及包括这种切换元件和传感装置的系统以及用于确定切换元件的轴向位置和转速的方法。

Description

切换元件以及用于确定其轴向位置和转速的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种构件，该构件是变速器的切换元件，所述构件可围绕中轴线旋转并且可沿轴向方向移动并且包括在圆周侧环绕构件的并且用于与传感装置共同作用的发送轮廓。本发明还涉及一种包括这种构件和传感装置的系统，以及一种用于确定可旋转支承的并且可沿轴向方向移动的构件的轴向位置和转速的方法。
背景技术
由实践已知变速器的构造为空心轴的爪齿，该爪齿可通过轴向移动运动在第一端部位置和第二端部位置之间移动，在第一端部位置中爪齿相对于变速器的轴可旋转地设置，在第二端部位置中爪齿与变速器的轴无相对旋转地连接。当电子变速器控制装置例如基于增大的转速确定换挡愿望时、即确定爪齿在第一端部位置和第二端部位置之间的转移运动时，为了实施爪齿的移动运动需要识别爪齿沿轴向方向的当前位置和轴与爪齿之间的当前转速差。
为了确定爪齿沿轴向方向的位置，已知爪齿设有在圆周侧环绕爪齿的发送轮廓并且设置与发送轮廓共同作用的传感器。发送轮廓的表面在此设有V形环绕的横截面。为了确定爪齿的轴向位置，传感器具有两个沿构件轴向方向彼此间隔开的测量装置、尤其是所谓的霍尔元件以及一个相对于爪齿设置在背离测量装置一侧上的永久磁铁。借助测量装置可分别确定表示传感器的具有相应测量装置的区域和发送轮廓的表面之间的距离的测量信号。由两个测量信号的差构成的传感器信号通过一个消除干扰因素的滤波装置转换为有效信号，由该有效信号可确定爪齿的当前轴向位置。
在已知的变速器中，爪齿的当前转速例如通过设置在变速器的另一构件上的转速传感器来确定。通过已知的固定的传动比关系可由转速传感器测得的转速确定爪齿的转速。如不能这样确定爪齿的转速时——例如由于存在不明的传动比，则需直接在爪齿区域中确定爪齿的转速。相应地，在爪齿区域中设置另一发送轮廓，该另一发送轮廓与另一传感装置共同作用。通过设置所述另一发送轮廓不利地增大了爪齿沿爪齿轴向方向的结构空间需求。
发明内容
因此本发明任务在于，提供一种可旋转的并且可轴向移动的构件、一种包括这种构件和传感装置的系统以及一种用于借助传感装置确定可旋转的并且可轴向移动的构件的轴向位置和转速的方法，其中，为了确定构件的轴向位置和转速，沿构件轴向方向只需较小的结构空间。
根据本发明，所述任务借助本发明的构件、本发明的系统和本发明的方法来解决。
根据本发明的可围绕中轴线旋转并且可沿轴向方向移动的构件、即变速器的切换元件具有在圆周侧环绕该构件的并且用于与传感装置共同作用的发送轮廓，所述发送轮廓具有至少一个用于确定构件沿轴向方向的位置的第一区域，该第一区域的表面沿构件轴向方向设有相对于中轴线变化的径向延伸尺寸。
根据本发明，所述发送轮廓具有多个第二区域以用于确定构件的转速，第二区域的表面沿构件轴向方向的径向延伸尺寸的走向不同于第一区域的表面沿构件轴向方向的径向延伸尺寸的走向，并且发送轮廓沿构件的圆周方向交替构造有分别相互邻接的第一区域和第二区域，所述第二区域的表面沿构件轴向方向具有相对于构件中轴线基本上恒定的径向延伸尺寸，所述发送轮廓的各第二区域构造成基本上结构相同的。
有利的是，为了确定根据本发明的构件的轴向位置和构件的转速沿轴向方向只需小的结构空间，因为通过传感装置与一个唯一的共同的发送轮廓的共同作用不仅可确定构件的轴向位置也可确定构件的转速。为了确定构件的转速尤其是利用了下述效果：通过沿构件轴向方向彼此不同的走向，可以以简单的方式由传感装置在构件旋转时检测从发送轮廓的第一区域到沿构件圆周方向直接邻接该第一区域的第二区域的过渡，并且通过相应分析第一和第二区域之间的相应过渡或者说气隙突变，可以以简单的方式获取转速信息。通过与发送轮廓的第一区域的共同作用，可以以简单的方式由传感装置确定构件的轴向位置，在此利用第一区域表面的沿轴向方向变化的径向延伸尺寸走向。
发送轮廓优选设置在构件的背离中轴线的一侧上，但在构造为空心轴的构件中也可设置在构件的朝向中轴线的一侧上。
在根据本发明的构件的一种有利的实施方式中，所述第一区域的表面沿构件轴向方向分别构造有两个相互邻接的区段，第一区域表面的径向延伸尺寸在第一区段中沿构件轴向方向看具有单调上升的走向并且第一区域表面的径向延伸尺寸在第二区段中沿构件轴向方向看具有单调下降的走向，或者反过来。
尤其是当发送轮廓在第一区域中相对于一个垂直于构件中轴线设置的并且经过两个区段相互邻接的区域的平面基本上镜像对称地构造时，可以以特别简单的方式由传感装置确定构件的轴向位置。第一区域的表面在此尤其是具有V形横截面，在两个区段相互邻接的区域中，第一区域表面的径向延伸尺寸可具有最大值或最小值。
为了确定构件的轴向位置，可以有利的是，第一区段和第二区段在与彼此连接的区域背离的区域中在构件的较小轴向延伸尺寸上具有距中轴线基本上恒定的径向延伸尺寸并且由此分别形成发送轮廓的一个肩部区域。
为了确定构件的转速，结合第一区域的具有V形横截面的表面尤为有利的是，所述第二区域的表面沿构件轴向方向具有相对于构件中轴线基本上恒定的径向延伸尺寸并且优选在相应第二区域的范围中沿构件圆周方向构造成弯曲或基本上平面的。在发送轮廓的这种实施方式中，不仅构件的轴向位置而且构件的转速可以以简单的方式由传感装置确定。
在根据本发明构件的一种有利实施方式中，所述第二区域的表面至少近似在发送轮廓沿构件轴向方向的整个延伸尺寸上相对于中轴线具有这样的径向延伸尺寸，其等于第一区域的表面在相对于构件中轴线的最小或最大径向延伸尺寸的范围中的径向延伸尺寸。借助发送轮廓的这种实施方式可极为可靠地确定构件的转速和构件的轴向位置。
可以以下述方式简单地制造发送轮廓：首先为发送轮廓构造完全环绕的第一区域并且根据第一区域的造型将第二区域构造为第一区域中的凹槽或将第二区域构造为嵌入第一区域中的元件。
当发送轮廓的尤其是所有第二区域构造成结构基本上相同的并且相邻第二区域之间的距离沿构件圆周方向分别基本上恒定时，可以特别简单地确定构件的转速。
还提出一种系统，其包括可旋转支承的并且可沿轴向方向移动的根据本发明的构件和传感装置，借助所述传感装置可确定发送轮廓的表面和传感装置之间的距离，所述传感装置具有至少一个传感器，该传感器构造有永久磁铁和两个测量装置用以确定发送轮廓的表面和传感器之间的距离，这两个测量装置沿构件轴向方向彼此间隔开地设置，借助每个测量装置可确定传感器的具有相应测量装置的区域和构件的发送轮廓之间的距离。
借助根据本发明的系统可以以特别简单的方式既确定构件的轴向位置又确定构件的转速，为此传感装置仅与一个唯一的环绕的发送轮廓共同作用，从而为了确定构件的轴向位置和构件的转速仅需沿构件轴向方向较小的结构空间。基于发送轮廓的沿构件圆周方向交替设置的并且分别相互邻接的第一区域和第二区域以及相应区域的表面相对于构件中轴线的沿构件轴向方向相互不同的径向延伸尺寸的走向，在构件旋转时传感装置和发送轮廓之间的距离发生变化，在此可以以简单的方式通过距离变化序列确定构件的转速。此外，可以以简单的方式通过表面在第一区域中沿构件轴向方向变化的径向延伸尺寸确定构件的轴向位置，因此通过传感装置与构件的共同作用不仅可确定构件的轴向位置而且也可确定构件的转速。
在根据本发明的系统的一种有利的实施方式中，所述传感装置具有至少一个传感器，该传感器为了确定发送轮廓的表面和传感器之间的距离构造有永久磁铁和至少一个测量装置。通过所述至少一个尤其是构造为霍尔元件的测量装置，可用传感器检测永久磁铁的磁力线通过构件的发送轮廓的相应与传感器共同作用的第一或第二区域引起的偏离，在此设置分析装置，借助该分析装置可由通过测量装置生成的测量信号确定构件的轴向位置。分析装置尤其是传感装置的一部分，但也可例如是电子变速器控制器的一部分。
在本发明的一种有利的实施方式中，传感器具有两个测量装置，它们沿构件轴向方向彼此间隔开地设置，借助每个测量装置可确定传感器的具有相应测量装置的区域和构件的发送轮廓之间的距离。在传感器的这种实施方式中，当分析装置构造用于由通过测量装置生成的测量信号的差或平均值构成传感器信号并且用于分析该传感器信号时，可准确且可靠地确定构件的轴向位置和构件的转速。
一种可低成本制造的系统如此实现：所述传感装置具有一个唯一的与发送轮廓共同作用的传感器，该传感器用于确定构件沿轴向方向的位置并且用于确定构件的转速。但作为替换方案也可规定，所述传感装置具有一个与发送轮廓共同作用的用于确定构件沿轴向方向的位置的传感器和一个与发送轮廓共同作用的用于确定构件的转速的传感器，并且这两个传感器尤其是沿构件圆周方向彼此间隔开地设置。
在本发明的一种有利的实施方式中，所述传感装置具有至少一个滤波装置，该滤波装置构造用于将传送给滤波装置的传感器信号转换为用于确定构件的轴向位置的第一有效信号和/或用于确定构件的转速的第二有效信号。通过滤波装置可从传感器信号中削弱或者说消除干扰，所述干扰例如通过构件的负荷变化和/或通过构件区域中的机械公差和振动引起。尤其是这样构造滤波装置，使得能够过滤掉这样的传感器信号部分，其通过传感器与第一区域或第二区域的共同作用生成并且构成对于第二有效信号或第一有效信号的干扰因素。
滤波装置不仅可构造成模拟的也可构造成数字的并且尤其是构造用于实施高通滤波、低通滤波、带通滤波和/或带阻滤波。此外，滤波装置可用于被动滤波或主动滤波，在此滤波装置为确定构件的轴向位置尤其是构造用于实施被动低通滤波和/或主动跟踪的带阻滤波并且为确定构件的转速尤其是构造用于实施被动高通滤波和/或主动跟踪的带通滤波。
在该系统的一种特别节省结构空间的实施方式中，传感装置具有至少一个微控制器，该微控制器尤其是构造有所述至少一个数字滤波装置和所述至少一个测量装置。
还提出一种用于优选借助根据本发明的系统确定可旋转支承的并且可沿轴向方向移动的构件、即变速器的切换元件的轴向位置和转速的方法，其中，由传感装置与一个在圆周侧环绕构件的发送轮廓的共同作用生成第一传感器信号，该第一传感器信号通过滤波装置转换为第一有效信号，借助该第一有效信号可确定构件的轴向位置。根据本发明在此规定，由传感装置与发送轮廓的共同作用生成第二传感器信号，该第二传感器信号通过另一滤波装置转换为第二有效信号，借助该第二有效信号可确定构件的转速。
借助本发明方法，除了可确定构件的轴向位置外，还能以简单方式确定构件的转速，为此构件只需一个唯一的共同的发送轮廓。因此，为了确定构件的轴向位置并且为了确定构件的转速，沿轴向方向只需很少的构件结构空间。第一传感器信号和第二传感器信号在此可以是相同的，可由共同的传感器信号通过第一滤波确定第一有效信号并且通过第二滤波确定第二有效信号。作为替换方案，也可使用两个彼此不同的传感器信号来确定构件的轴向位置以及确定构件的转速。
在根据本发明的方法的一种有利的实施方式中，通过传感装置的第一传感器与发送轮廓的共同作用生成第一传感器信号并且通过传感装置的第二传感器与发送轮廓的共同作用生成第二传感器信号。在此相应传感器可特定用于相应功能。
作为替换方案，可通过传感装置的一个唯一的传感器与发送轮廓的共同作用生成第一传感器信号和第二传感器信号，在此与使用两个传感器相比可节省成本和结构空间。
传感器具有沿构件轴向方向间隔开设置的两个测量装置，借助这两个测量装置分别确定表示传感器的具有相应测量装置的区域和发送轮廓之间的距离的测量信号，由这两个测量装置的测量信号的差构成第一传感器信号和/或第二传感器信号用以确定构件的轴向位置和/或转速，由此能以简单方式特别准确地确定构件的转速和尤其是构件的轴向位置。构件的转速尤其是可通过构件旋转期间出现的、周期的、可由传感器检测的、在传感器和发送轮廓之间的距离突变来确定。
当传感器具有沿构件轴向方向间隔开设置的两个测量装置，借助这两个测量装置分别确定表示传感器和发送轮廓之间的距离的测量信号，由这两个测量装置的测量信号的平均值构成第二传感器信号用于确定构件的转速时，有利的是尤其是可与外部干扰和构件的轴向位置无关地确定构件的转速。
在根据本发明的方法的一种有利的实施方式中规定，为了将第一传感器信号转换为第一有效信号，借助被动低通滤波或主动跟踪的带阻滤波实施对第一传感器信号的滤波。由此可以以简单的方式从第一传感器信号中消除干扰因素并且可以以简单的方式特别准确和可靠地确定构件的轴向位置，所述干扰因素例如通过发送轮廓的用于确定转速的区域引起或在具有该构件的变速器运行期间产生。
在根据本发明的方法的一种有利的实施方式中，为了将第二传感器信号转换为第二有效信号，借助高通滤波或主动跟踪的带通滤波实施对第二传感器信号的滤波，由此可以以简单的方式极准确地确定构件的转速。从而可以以简单的方式从第二传感器信号中过滤掉第二传感器信号的干扰并且由此可确定第二有效信号，所述干扰例如通过发送轮廓的用于确定构件轴向位置的区域或通过外部干扰因素引起。
无论权利要求书中给出的特征还是下述本发明构件、本发明系统和本发明方法的实施例中给出的特征都适宜单独地或以任意组合来扩展本发明的技术方案。在本发明的技术方案的进一步扩展方面，相应的特征组合不构成对本发明的限制，而基本上仅具有示例性的特点。
根据本发明的构件、根据本发明的系统和根据本发明的方法的其它特征和有利的实施方式由权利要求书和下面参考附图在原理上被描述的实施例给出，并且在不同实施例的说明中为清楚起见为结构和功能上相同的构件使用相同附图标记。
附图说明
附图如下：
图1为根据本发明的系统的高度简化三维图，其包括构造为空心轴的切换元件和具有传感器的传感装置，该切换元件构造有沿圆周方向环绕的发送轮廓，该传感装置用于确定切换元件的轴向位置和转速；
图2为根据图1的切换元件的发送轮廓局部的沿切换元件和传感器纵向的高度简化剖面图，在此详细示出传感器与发送轮廓的第一区域的共同作用；
图3为根据图1的切换元件的发送轮廓的沿切换元件纵向的高度简化剖面图，在此详细示出传感器与发送轮廓的第二区域的共同作用；
图4为由传感器在切换元件旋转和沿轴向方向移动期间确定的传感器信号曲线的简化图；
图5为通过低通滤波从图4的传感器信号得到的第一有效信号的简化图；
图6为通过高通滤波从图4的传感器信号得到的第二有效信号的简化图；
图7为由传感器在切换元件旋转和沿轴向方向移动期间确定的另一传感器信号曲线的简化图；
图8为通过高通滤波从图7的所述另一传感器信号所得到的另一有效信号的简化图。
具体实施方式
图1示出系统1的高度简化图，其包括沿圆周方向n可旋转的并且沿轴向方向y可移动的构件和具有传感器3的传感装置4。构件在此构造为空心轴并且构成变速器的切换元件2，该切换元件可沿轴向方向y在第一端部位置和第二端部位置之间移动，在第一端部位置中例如构成爪齿的切换元件2相对于变速器的未详细示出的轴可旋转地支承且在第二端部位置中切换元件2与变速器轴无相对旋转地连接。
当电子变速器控制器21例如基于增大的转速预规定换挡愿望并且切换元件2应在第一端部位置和第二端部位置之间移动时，除了要知道传送扭矩外尤其是还需要知道切换元件2和轴之间的转速差，以便能够成功进行切换过程。此外，为了能够确定切换元件2在要求的移动运动之后是否到达所希望的端部位置或存在故障，还需要确定切换元件2的当前轴向位置。
为了能够确定切换元件2的转速以及切换元件2的轴向位置，传感器3与沿圆周方向完全环绕切换元件2的发送轮廓5共同作用，借助传感器3可确定传感器3与发送轮廓5的表面6之间的距离。
发送轮廓5为此沿圆周方向n交替具有第一区域7和第二区域8，在当前所有第一区域7在结构上构造相同并且沿切换元件2的圆周方向n具有基本上相同的延伸尺寸。所有第二区域8在结构上也构造相同并且沿切换元件2的圆周方向n具有基本上相同的延伸尺寸。
如图2在纵向剖面图中可见，第一区域7沿切换元件2的轴向方向y看分别构造有两个相互邻接的区段9、10。第一区域7的背离切换元件2中轴线14的表面11的径向延伸尺寸在第一区段9中沿切换元件2的轴向方向y看具有单调下降的走向。与此相反，第一区域7表面11的径向延伸尺寸的走向在第二区段10中单调上升。区段9、10在其相互邻接的区域中分别具有沿圆周方向弯曲的表面12、13，并且所述表面12、13相对于一个垂直于切换元件2中轴线14设置的并且经过区段9、10交点15的平面16基本上镜像对称地构造并且分别相对于平面16具有在此约45°的角度17。在彼此背离的端部区域上，第一区段9和第二区段10分别具有肩部区域18、19，所述肩部区域相对于中轴线14具有基本上恒定的径向延伸尺寸或者说与切换元件2的中轴线14隔开恒定的径向距离。
在图3中可见发送轮廓5的第二区域8的纵向剖面图。第二区域8的朝向传感器3的、背离切换元件2中轴线14的表面20在此在发送轮廓5的整个轴向延伸尺寸上相对于切换元件2的中轴线14具有这样的径向延伸尺寸，该径向延伸尺寸基本上等于第一区域7在相应肩部区域18、19中相对于切换元件2中轴线14的径向延伸尺寸。第二区域8的表面20在此沿切换元件2圆周方向n弯曲并且基本上同心于切换元件2的中轴线14设置。
传感器3在当前位置固定地支承在变速器的区域中，并且借助传感器3可确定传感器3和发送轮廓5的表面6之间的距离。传感器3为此在当前具有两个沿切换元件2轴向方向y彼此间隔开设置的测量装置22、23和一个背后偏压的永久磁铁24，所述永久磁铁设置在测量装置22、23的背离切换元件2的一侧上。通过尤其是构造为所谓的霍尔元件的测量装置22、23与传感器3的分析装置25的共同作用，可确定传感器3的具有相应测量装置22或23的区域、尤其是传感器3在相应测量装置22或23区域中的表面和发送轮廓5的朝向传感器3的表面6之间的距离。测量装置22、23为此测量永久磁铁24的磁力线通过发送轮廓5的当前与传感器3共同作用的区域7或8引起的偏离并且相应发出电测量信号。
基于由测量装置22、23确定的并且包含距离信息的测量信号，在当前在分析装置25的区域中生成传感器信号27，该传感器信号由通过测量装置22、23确定的并且必要时放大的测量信号之间的差构成。在图4中示出在切换元件2以恒定速度在其第一端部位置和其第二端部位置之间进行移动运动且同时切换元件2沿圆周方向n以恒定速度进行旋转期间传感器信号27的示例性曲线。在此，为清楚起见，理想化传感器信号27的曲线，也就是说没有外部干扰因素，其例如通过变速器区域中的负荷变化、切换元件2区域中的机械公差或切换元件2的振动引起。
在切换元件2的第一端部位置中，传感器3在所示示例中首先与发送轮廓5的第一区域7共同作用。第一测量装置22在此沿轴向方向y设置在第一区段9的肩部区域18中并且第二测量装置23设置在平面16区域中并且因此设置在第一区域7相对于中轴线14的最小径向延伸尺寸的区域中。通过第一测量装置22确定的距离值因此最小并且通过第二测量装置23确定的距离值最大。由通过第一测量装置22确定的距离值与通过第二测量装置23确定的距离值的差构成的传感器信号27的差值s因此按照定义在时刻t0具有负的最大值s_t0。基于切换元件2向其第二端部位置的移动运动，第一测量装置22逐渐与第一区段9的单调下降的区域共同作用并且第二测量装置23逐渐与第二区段10的单调上升的区域共同作用，因此由通过第一测量装置22确定的距离值与通过第二测量装置23确定的距离值的差产生的差值基本上以恒定斜率上升直到时刻t1的差值s_t1。
通过切换元件2围绕中轴线14旋转，发送轮廓5在时刻t2相对于传感器3具有这样的位置，在该位置中测量装置22、23现在测量与发送轮廓5的第二区域8表面20的距离。由于通过第一测量装置22测得的距离和通过第二测量装置23测得的距离在此基本上相同，所以差值s_t2等于零。直到时刻t3差值s_t3基本上保持恒定，因为测量装置22、23直到时刻t3与第二区域8共同作用。从时刻t4起，测量装置22、23和邻接第二区域8的第一区域7共同作用。时刻t4的差值s_t4相对于时刻t1的差值s_t1变大，因为切换元件2在时刻t1和t4之间进一步向其第二端部位置的方向运动并且借助测量装置22、23可确定的距离值以与在时刻t0至t1的时间段中相似方式变化。
从时刻t4起，差值s_t4继续增大直到时刻t5的差值s_t5，在时刻t5第一测量装置22和第二测量装置23沿轴向方向y与平面16距离相等、即差值等于零。从时刻t5起，由第一测量装置22测得的距离值进一步增大直到时刻t6，相反由第二测量装置23测得的距离值变小，因此差值继续增大直到时刻t6的差值s_t6。
在时刻t7，发送轮廓5的第二区域8沿圆周方向n占据与测量装置22、23共同作用的位置，因此时刻t7的差值s_t7和时刻t8的差值s_t8以上面已描述的方式恒定为零。当该第二区域8沿圆周方向n继续转动直到测量装置22、23再次与发送轮廓5的邻接该第二区域8的第一区域7共同作用并且测量相应测量装置22、23与第一区域7的表面11之间的距离之后，从时刻t9起差值s_t9进一步增大，直到切换元件2完全移动到第二端部位置中。
当切换元件2位于其第二端部位置中时，第一测量装置22沿轴向方向y设置在平面16的区域中并且第二测量装置23设置在第二区段10的肩部区域19中。由第一测量装置22测得的距离值与由第二测量装置23测得的距离值的差值s_t10在时刻t10最大并且在当前等于差值s_t0的绝对值。
为了能够从图4所示的传感器信号27曲线中推导出切换元件2的轴向位置，传感器3的分析装置25具有在此构造为数字滤波器的滤波装置28，该滤波装置在当前与测量装置22、23一样与传感器3的微处理器或者说微控制器29集成构造。由测量装置22、23测得的测量信号或者说原始信号以电信号的方式通过插针传送给微控制器29并且随后由分析装置25借助滤波装置28分析处理。
通过分析装置25的滤波装置28在当前对传感器信号27——其由借助测量装置22、23确定的测量信号的差值s构成——进行被动低通滤波处理，由此得出图5所示的有效信号30，借助该有效信号可在任何时刻t确定切换元件2的轴向位置。
除了被动低通滤波的实施方式外也可规定，通过滤波装置28可实施主动跟踪的带阻滤波。这在传感器信号27剧烈地受到例如通过外部负荷引起的干扰影响并且借助被动低通滤波不能实现质量足够好的有效信号30时尤为有利。
分析装置25或者说信号处理单元和信号准备单元除了滤波装置28外在当前还具有另一滤波装置31，该另一滤波装置也与微控制器29集成构造并且用于确定切换元件2的转速。为此利用在测量装置22、23与发送轮廓5的第一区域7和第二区域8交替地共同作用时可通过测量装置22、23确定的距离值的短期的、突变的和周期的变化。
在当前传感器信号27也传送给所述另一滤波装置31，并且所述另一滤波装置31构造用于由传感器信号27生成图6中所示的第二有效信号32。第二有效信号32在此通过被动高通滤波由传感器信号27获得并且再现在一个时间过程中出现的传感器信号27脉冲p。由于传感器信号27在时刻t1和t2、t3和t4、t6和t7以及t8和t9之间的大的斜率，尤其是通过传感器信号27的导数产生的第二有效信号32在相应时刻t1和t2、t3和t4、t6和t7以及t8和t9之间具有脉冲值p1或p2的峰值。切换元件2的转速由分析装置25以下述方式来确定，即，确定从一个峰值到下下个峰值、例如从时刻t1和t2之间的峰值到时刻t6和t7之间的峰值的时间间隔T的倒数。
但从传感器信号27确定转速的缺点在于：传感器信号27在所示示例中在时刻t2和t8之间仅具有小差值s，因此第二有效信号32在时刻t3和t4以及t6和t7之间的峰值也相对小。外部干扰因素尤其是可在该时间范围内对第二有效信号32产生较大影响，以致在该时间范围内切换元件2的转速确定较易出错。为了解决该问题，代替被动高通滤波可实施主动跟踪的带通滤波，通过主动跟踪的带通滤波可在传感器信号27转换为第二有效信号32时极好地过滤掉外部干扰因素。
一种不易出错的转速确定可如此实现，即基于测量装置22、23的测量信号代替传感器信号27生成另一传感器信号33，该另一传感器信号通过由测量装置22、23确定的测量信号的算术平均值得出。在图7中示出所述另一传感器信号33的示例性曲线，在此所述另一传感器信号33与传感器信号27基于测量装置22、23的相同的测量信号。
由图7可见，所述另一传感器信号33不仅在由时刻t0和t1、t4和t6、t9和t10形成的时间间隔中——在其中测量装置22、23在传感器3的具有测量装置22、23的区域和发送轮廓5的第一区域7的表面11之间确定距离——具有恒定的第一平均值m1，而且也在由时刻t2和t3、t7和t8形成的时间间隔中——在其中测量装置22、23在传感器3的具有测量装置22、23的区域和发送轮廓5的第二区域8的表面20之间确定距离——具有第二恒定平均值m2。
在传感器3与发送轮廓5的第一区域7的共同作用时平均值m1在当前是恒定的，因为通过第一区段9和第二区段10关于平面16的镜像对称的构造，在切换元件2的轴向移动中，与切换元件2的轴向位置无关，可由第一测量装置22确定的距离值与可由第二测量装置23确定的距离值以相同程度增大或减小。相反，在测量装置22、23与发送轮廓5的第二区域8共同作用时，由测量装置22、23确定的距离值基本上相同并且在所示示例中分别小于在传感器3与发送轮廓5的第一区域7共同作用时的距离值，因此在时刻t2和t3以及t7和t8之间得出平均值的恒定曲线。
通过借助所述另一滤波装置31过滤所述另一传感器信号33，在当前借助高通滤波由所述另一传感器信号33生成在图8中可见的另一有效信号34。在时刻t1和t2、t3和t4、t6和t7以及t8和t9之间的平均值的差——其分别表示传感器3的共同作用从第一区域7向第二区域8的过渡或反过来——在切换元件2在第一端部位置和第二端部位置之间的整个移动运动中在当前是恒定的。该恒定的差在当前由发送轮廓5第一区域7的相对于中轴线14的最大径向延伸尺寸r2和相对于中轴线14的最小径向延伸尺寸r1的差的一半决定。基于该大的差值，所述另一有效信号34在时刻t1和t2、t3和t4、t6和t7以及t8和t9之间具有值为p3和p4的峰值，并且止p3和p4的绝对值在当前基本上相同。由此，切换元件2的转速即使在较大的外部干扰因素下总体上也可不易出错地并且以与有效信号32相似的方式由所述另一有效信号34确定。
切换元件2的转速确定及轴向位置的确定借助所示传感器3彼此并行地进行，并且分别所确定的切换元件2的转速和轴向位置被传送给电子变速器控制器21。变速器控制器21随后可借助传送来的信息检验在切换元件2被触发在第一端部位置和第二端部位置之间进行移动运动之后切换元件2是否完全进入第二端部位置中以及该移动运动是否成功或需要校正。
除了所显示的具有两个滤波装置28、31的一个分析装置25的实施方式外，在本发明的一种替换实施方式中也可设置两个分析装置，这两个分析装置分别具有一个滤波装置，可向每个分析装置传送测量装置的测量信号。此外，分析装置25除了设置在传感器3区域外也可设置在电子变速器控制器21的区域中。因此，测量信号必须在长的距离上被传送、可能受到附加干扰并且必要时必须被放大。除了确定传感器3和切换元件2的发送轮廓5之间的距离值外，传感器3也可构造用于检测切换元件2的发送轮廓5区域中的温度。
附图标记列表
1 系统
2 切换元件
3 传感器
4 传感装置
5 切换元件的发送轮廓
6 发送轮廓的表面
7 发送轮廓的第一区域
8 发送轮廓的第二区域
9 第一区段
10 第二区段
11 发送轮廓的第一区域的表面
12 表面
13 表面
14 切换元件的中轴线
15 区段的交点
16 平面
17 角度
18 第一区段的肩部区域
19 第二区段的肩部区域
20 发送轮廓的第二区域的表面
21 电子变速器控制器
22 第一测量装置
23 第二测量装置
24 永久磁铁
25 分析装置
27 传感器信号
28 滤波装置
29 微控制器
30 第一有效信号
31 另一滤波装置
32 第二有效信号
33 另一传感器信号
34 有效信号
m1、m2 平均值
n 切换元件的圆周方向
p、p1～p4 脉冲
r1、r2 第一区域的径向延伸尺寸
s、s_t0～s_t10 差值
t、t0～t10 时刻
T 时间间隔
y 切换元件的轴向方向

Claims (15)

1.变速器的切换元件(2)，所述切换元件可围绕中轴线(14)旋转并且可沿轴向方向(y)移动，所述切换元件具有一个在圆周侧环绕该切换元件(2)的并且用于与传感装置(4)共同作用的发送轮廓(5)，所述发送轮廓具有至少一个用于确定切换元件(2)沿轴向方向(y)的位置的第一区域(7)，所述第一区域(7)的表面(11)沿轴向方向(y)设有相对于中轴线(14)变化的径向延伸尺寸，其特征在于，所述发送轮廓(5)具有多个第二区域(8)以用于确定切换元件(2)的转速，第二区域(8)的表面(20)沿切换元件(2)轴向方向(y)的径向延伸尺寸的走向不同于第一区域(7)的表面(11)沿切换元件(2)轴向方向(y)的径向延伸尺寸的走向，并且发送轮廓(5)沿切换元件(2)圆周方向(n)交替构造有分别相互邻接的第一区域(7)和第二区域(8)，所述第二区域(8)的表面(20)沿切换元件(2)轴向方向(y)具有相对于切换元件(2)中轴线(14)基本上恒定的径向延伸尺寸，所述发送轮廓(5)的各第二区域(8)构造成基本上结构相同的。
2.根据权利要求1所述的切换元件，其特征在于，
所述第一区域(7)的表面(11)沿切换元件(2)轴向方向(y)分别构造有两个相互邻接的区段(9、10)，第一区域(7)表面(11)的径向延伸尺寸在第一区段(9)中沿切换元件(2)轴向方向(y)看具有单调上升的曲线并且第一区域(7)表面(11)的径向延伸尺寸在第二区段(10)中沿切换元件(2)轴向方向(y)看具有单调下降的曲线；或者
所述第一区域(7)的表面(11)沿切换元件(2)轴向方向(y)分别构造有两个相互邻接的区段(9、10)，第一区域(7)表面(11)的径向延伸尺寸在第一区段(9)中沿切换元件(2)轴向方向(y)看具有单调下降的曲线并且第一区域(7)表面(11)的径向延伸尺寸在第二区段(10)中沿切换元件(2)轴向方向(y)看具有单调上升的曲线。
3.根据权利要求1或2所述的切换元件，其特征在于，所述第二区域(8)的表面(20)至少近似在发送轮廓(5)沿切换元件(2)轴向方向(y)的整个延伸尺寸上相对于中轴线(14)具有这样的径向延伸尺寸，即所述第二区域的表面的该径向延伸尺寸等于第一区域(7)的表面(11)在相对于中轴线(14)的最小或最大径向延伸尺寸的范围中的径向延伸尺寸。
4.根据权利要求1或2所述的切换元件，其特征在于，相邻的第二区域(8)之间的沿切换元件(2)圆周方向(n)的距离分别基本上恒定。
5.根据权利要求3所述的切换元件，其特征在于，相邻的第二区域(8)之间的沿切换元件(2)圆周方向(n)的距离分别基本上恒定。
6.包括可旋转支承的并且可沿轴向方向移动的根据权利要求1至5之一所述的切换元件(2)并且包括传感装置(4)的系统(1)，借助所述传感装置可确定发送轮廓(5)的表面(6)和传感装置(4)之间的距离，所述传感装置(4)具有至少一个传感器(3)，该传感器构造有永久磁铁(24)和两个测量装置(22、23)用以确定发送轮廓(5)的表面(6)和传感器(3)之间的距离，这两个测量装置(22、23)沿切换元件(2)轴向方向(y)彼此间隔开地设置，借助每个测量装置(22、23)可确定传感器(3)的具有相应测量装置(22、23)的区域和切换元件(2)的发送轮廓(5)之间的距离。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述传感装置(4)具有一个唯一的与发送轮廓(5)共同作用的传感器(3)，该传感器用于确定切换元件(2)沿轴向方向(y)的位置并且用于确定切换元件(2)的转速；或者所述传感装置具有一个与发送轮廓(5)共同作用的用于确定切换元件(2)沿轴向方向(y)的位置的传感器和一个与发送轮廓(5)共同作用的用于确定切换元件(2)的转速的传感器。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述传感装置(4)具有至少一个滤波装置(28、31)，该滤波装置构造成用于将传送给滤波装置(28、31)的传感器信号(27、33)转换为用于确定切换元件(2)的轴向位置的第一有效信号(30)和/或转换为用于确定切换元件(2)的转速的第二有效信号(32、34)。
9.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述传感装置(4)具有至少一个微控制器(29)。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述传感装置(4)具有至少一个微控制器(29)。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述微控制器构造有所述至少一个滤波装置(28、31)和所述测量装置(22、23) 。
12.用于借助根据权利要求6至11之一所述的系统(1)确定可旋转支承的并且可沿轴向方向移动的切换元件(2)的轴向位置和转速的方法，其中，由传感装置(4)与一个唯一的在圆周侧环绕切换元件(2)的发送轮廓(5)的共同作用生成第一传感器信号(27)，该第一传感器信号通过滤波装置(28)转换为第一有效信号(30)，借助该第一有效信号可确定切换元件(2)的轴向位置，其特征在于，由传感装置(4)与发送轮廓(5)的共同作用生成第二传感器信号(33)，该第二传感器信号通过另一滤波装置(31)转换为第二有效信号(32、34)，借助该第二有效信号可确定切换元件(2)的转速。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过传感装置的第一传感器与发送轮廓(5)的共同作用生成第一传感器信号(27)并且通过传感装置的第二传感器与发送轮廓(5)的共同作用生成第二传感器信号，或通过传感装置(4)的唯一的传感器(3)与发送轮廓(5)的共同作用生成第一传感器信号(27)和第二传感器信号(33)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一和第二传感器(3)分别具有沿切换元件(2)轴向方向(y)间隔开设置的两个测量装置(22、23)，借助这两个测量装置分别确定表示相应传感器(3)的具有相应测量装置(22、23)的区域和发送轮廓(5)之间的距离的测量信号，由第一传感器的这两个测量装置(22、23)的测量信号的差构成第一传感器信号(27)用以确定切换元件(2)的轴向位置，以及由第二传感器的这两个测量装置(22、23)的测量信号的差构成第二传感器信号(33)用以确定切换元件(2)的转速；或者
所述唯一的传感器(3)具有沿切换元件(2)轴向方向(y)间隔开设置的两个测量装置(22、23)，借助这两个测量装置分别确定表示传感器(3)的具有相应测量装置(22、23)的区域和发送轮廓(5)之间的距离的测量信号，由这两个测量装置(22、23)的测量信号的差构成第一传感器信号(27)用以确定切换元件(2)的轴向位置以及构成第二传感器信号(33)用以确定切换元件(2)的转速。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二传感器或所述唯一的传感器(3)具有沿切换元件(2)轴向方向(y)间隔开设置的两个测量装置(22、23)，借助这两个测量装置分别确定表示传感器(3)的具有相应测量装置(22、23)的区域和发送轮廓(5)之间的距离的测量信号，由这两个测量装置(22、23)的测量信号的平均值构成第二传感器信号(33)用于确定切换元件(2)的转速。
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