CN104728395A - 用于机动车的检测转速的变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于机动车的检测转速的变速箱，例如形式为双离合变速箱，其具有多个分别带若干斜制齿部的齿轮和用于检测变速箱的转速的变速箱控制器。变速箱控制器在此具有用于探测磁场变化的传感器和用于磁化铁磁的材料的预磁化磁体。传感器和预磁化磁体被这样构造以及邻近齿轮中的一个用作转速检测齿轮的齿轮的斜制齿部布置，使得由预磁化磁体产生的磁场的变化能够基于转速检测齿轮的斜制齿部的运动经过的齿被传感器探测到。尤其当传感器被构造成差分霍尔传感器时，传感器的测量面可以被布置成，使在这些测量面之间的连接线不是垂直于旋转轴线，而是基本上垂直转速检测齿轮的齿的延伸方向布置。由此可以极大地提高检测精确度。

Description

用于机动车的检测转速的变速箱

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的变速箱，在该变速箱中可以以有利的方式由变速箱控制器来检测变速箱部件的转速。

背景技术

变速箱在机动车中通常用于将一个由驱动马达产生的扭矩以可变的传动比传递给最后与机动车的车轮连接的传动系。在变速箱中，在此设多个不同大小和不同齿数的齿轮，这些齿轮可以视有待调整的传动比的不同而布置成不同地相互啮合。

半自动或全自动的变速箱大多借助变速箱控制器被控制。此外，变速箱控制器在此还被设计用于至少检测变速箱的转速或变速箱的一个旋转的部件的转速。在这样检测到的一个或若干转速的基础上，变速箱控制器可以恰当地控制变速箱的功能，例如换挡过程。

为了能够检测转速，例如建议，在变速箱的旋转的部件上额外安装一个触发轮。这个触发轮被这样设计，使得它的转速可以借助合适的传感器被检测。一种用于用触发轮监控处在运行中的变速箱的至少一个齿轮的方法例如在DE 10 2010 026 085 A1中说明。

例如可以在变速箱中设一个多极触发轮，其被固定安装地处在变速箱的有待探测的部件上以及它的转速可以借助转速传感器-ASIC被感知。作为备选也可以提供一个由铁磁的材料制成的触发轮以及将该触发轮固定地安装在有待探测的部件上。然后可以借助能够探测磁场变化的传感器基于铁磁的触发轮的穿过磁场运动的区域探测在一个由附加的磁体产生的磁场中的变化。

发明内容

本发明的实施形式实现了一种变速箱，在该变速箱中可以检测转速，而无需在变速箱中集成为此额外所设的触发轮。此外，由此可以避免用于触发轮的成本以及因此免去用于物流和安装的相关耗费以及减小变速箱的结构空间。

按照本发明的第一个方面，说明了一种检测转速的变速箱，该变速箱具有多个齿轮和一个变速箱控制器。齿轮分别具有斜制齿部。变速箱控制器设置用于检测变速箱的转速。该变速箱的出众之处在于，变速箱控制器具有用于探测磁场变化的传感器和用于磁化铁磁的材料的预磁化磁体，其中，传感器和预磁化磁体被这样构造以及布置成邻近齿轮中的一个在此文中被称为转速检测齿轮的齿轮的斜制齿部，即，使由预磁化磁体产生的磁场的变化基于转速检测齿轮的斜制齿部的运动经过的齿而可以被传感器探测到。

此外，针对本发明的实施形式的想法也可以被视为以下面说明的思想和认识为基础。

已认识到的是，在设置在变速箱控制器内的传感装置的合适的设计方案中，可以取消变速箱内额外的触发轮以及取而代之的是，变速箱的转速或变速箱的与变速箱的一根轴连接的部件，例如斜制齿的齿轮的转速，可以直接在这个齿轮上被检测。为此应当在变速箱控制器的传感装置中存在一个用于探测磁场变化的传感器和一个预磁化磁体。预磁化磁体在此应当产生一个恰当的磁场，以便在传感器的区域中产生磁流。在变速箱内的齿轮通常用铁磁材料，如铁或铁合金来构造。设置在变速箱控制器内的预磁化磁体同样如传感器一样邻近有待监控的转速检测齿轮的斜制齿部布置。斜制齿部的在转速检测齿轮旋转期间运行穿过由预磁化磁体产生的磁场的齿分别暂时被磁化以及在此影响在传感器内的磁通量密度。在传感器中的磁通量密度在此取决于，齿隙是否邻近传感器，由此产生一个高磁阻，或者齿是否邻近传感器，由此产生一个低磁阻。预磁化磁体部分也被称为反馈偏压磁体。由预磁化磁体产生的磁场的变化然后基于转速检测齿轮的斜制齿部的从旁边经过的齿可以被传感器探测到，以及因此可以从传感器的信号中推断出转速检测齿轮的转速。

与传统的被用来在变速箱中检测转速的触发轮相反的是，转速检测齿轮在变速箱内参与在变速箱的输入轴和输出轴之间的扭矩传递。换句话说，转速检测齿轮是齿轮中的其中一个，在它的帮助下通过变速箱以可变的传动比将扭矩从发动机传递给传动系。

当传统所使用的触发轮专门为了它们的目标，也就是说专门为了适合能够检测触发轮的转速而可以被调适时，那么这一点在转速检测齿轮中通常是不可行的。取而代之的是，转速检测齿轮必须主要针对它们的主目标，亦即在变速箱内传递扭矩，进行设计。在此例如为了传递扭矩而优化这个转速检测齿轮的大小、布置以及斜制齿部的齿的间距。与此对应的是，可能需要采取一些附加的措施，以便也能使这个转速检测齿轮能够被用来探测当前的转速。

按照本发明的一种实施形式，设置在变速箱控制器内的传感器具有至少两个用来探测磁场变化的测量面。在此，通过两个测量面的测量信号的差分形成而产生了一个总测量信号。两个测量面在此被布置成，使在测量面的中心点之间的连接线基本上垂直于转速检测齿轮的齿的延伸方向布置。

“基本上垂直”在此可以例如指的是，连接线偏离齿的延伸方向的垂线少于20°，优选少于10°，这就是说，布置成与转速检测齿轮的齿的延伸方向成一个在70°和110°之间，优选在80°和100°之间的角。

传感器在此可以例如被构造成差分霍尔传感器。

基于这种实施形式的想法可以在于，专门在设计和布置用于检测转速的传感器时考虑到了设置用于在变速箱中传递扭矩的齿轮的斜的制齿。例如在双离合变速箱中，齿轮典型地构造有斜制齿部，这就是说，齿轮的齿不是平行于旋转轴线延伸，而是设置在齿轮的圆周上的齿倾斜于这条旋转轴线布置。特别是在这种斜制齿的齿轮中被认为是困难的是，借助由预磁化磁体产生的磁场的变化来探测转速。现在认识到，这种探测可以由此得到简化，即，传感器，不像在传统的触发轮扫描时那样普遍地垂直于转动的部件的旋转轴线布置，而是倾斜于这条旋转轴线布置。传感器尤其应当布置成转动经过了齿轮的斜制齿部的斜角的一个值，使得在其测量面的中心点之间的连接线基本上垂直于转速测量齿轮的倾斜放置的齿的延伸方向布置。以这种方式可以大幅改善对斜制齿部的或由这个斜制齿部引起的磁场变化的感知。

作为备选，传感器可以是一种GMR（巨磁阻）转速传感器以及预磁化磁体可以用铁素体构造。GMR转速传感器可以具有很高的灵敏度，这就是说，也可以探测极为微弱的磁场变化。与此相应的是，在预磁化磁体中可以取消基于昂贵的稀土材料的强力的永磁体以及取而代之的是使用基于铁素体的廉价的永磁体。

按照一种实施形式，传感器和/或预磁化磁体可以被布置在转速检测齿轮的圆周面的对面。换句话说，传感器和/或预磁化磁体被布置在相同的平面中以及在径向布置在转速检测齿轮外部，其中，转速检测齿轮在所述平面中旋转。传感器在此尤其可以极为靠近转速检测齿轮的齿布置以及因此可以良好地探测通过这些齿导致的由预磁化磁体产生的磁场的变化。在这种设计方案中可能尤为重要的是，如之前所述那样这样按照斜制齿部来布置传感器的不同的测量面，使得在这些测量面之间的一条连接线基本上垂直于齿的延伸方向延伸。在这种部分也被称为“底读（Bottom-Read）”的布置方案中，传感器和预磁化磁体可以例如被保持在变速箱控制器的电路板上以及整个电路板布置成靠近转速检测齿轮，因而例如不需要采取特殊的措施来将传感器和/或预磁化磁体与这种电路板间隔开，以便当电路板例如出于几何形状原因或空间原因无法本身靠近转速检测齿轮布置时能够将传感器和/或预磁化磁体带到靠近转速检测齿轮。

作为备选，传感器和/或预磁化磁体在一种被称为“侧读（Side-Read）”的变型方案中侧向于转速检测齿轮布置。换句话说，传感器和/或预磁化磁体在平面内与转速检测齿轮的旋转平面相间隔以及优选大致处在斜制齿部的齿的径向高度上。

传感器有利地布置成与转速检测齿轮间隔小于10 mm。通过使传感器布置成尽量靠近转速检测齿轮，尤其是尽量靠近这个齿轮的斜制齿部，可以尤为良好地感知在一个由预磁化磁体产生的磁场中，由齿轮或斜制齿部导致的变化。

按照一种实施形式，检测转速的变速箱可以被这样设计，即，用于检测转速的转速检测齿轮具有比所有使用在变速箱中的齿轮的平均齿数更少的齿。换句话说，变速箱的被用作转速检测齿轮的那个齿轮，应当具有比使用在变速箱中的齿轮的平均数更少的齿。对此的一个想法基于这样的思想，即，在用于传递扭矩的齿轮中，齿的数量典型地不能如传统在触发轮中那样被恰当地调适，以便能够尽量良好地执行转速检测。在传统的触发轮中，齿的数量典型地保持在很小，因而即使在触发轮的很高的转速下，所测量的参数的有待由传感器检测的变化也不会达到很高的频率。因此可以考虑这样的事实，即，传感器典型地越复杂和昂贵，那么用该传感器来检测的换挡频率就越高。因为现在，在此处说明的变速箱中不应当设任何单独的触发轮来检测转速，所以至少被认为有利的是，从在变速箱中的多个齿轮中选出至少一个作为转速检测齿轮，其低于平均水平地具有多个齿。

被选出作为转速检测齿轮的齿轮例如可以具有在20个和60个之间的齿。

变速箱控制器的，尤其是设在其内的传感器的之前所述的特殊的设计方案，尤其适合使用在双离合变速箱中。

要指出的是，按本发明的检测转速的变速箱的可能的特征和优势在此参考不同的实施形式进行说明。技术人员认识到，特征能够以恰当的方式被组合或被交换，以便达到本发明的其它的实施形式。

附图说明

接下来参考附图说明本发明的实施形式，其中，无论是说明书还是附图都不是对本发明的限制。其中：

图1示出了一种传统的检测转速的变速箱；

图2示出了按本发明的一种实施形式在“底读”（Bottom-Read）变型方案中的检测转速的变速箱；

图3示出了按本发明的一种实施形式在“侧读”（Side-Read）变型方案中的检测转速的变速箱；

图4说明了传感器关于被斜制齿的齿轮的布置；

图5示出了传感器关于被斜制齿的齿轮的一种有利的、考虑到了斜角的布置。

附图仅是示意性的且不是忠于真实尺寸。相同的附图标记在不同的附图中标注相同的或类似的特征。

具体实施方式

图1示出了一种传统的变速箱1，在该变速箱中可以借助在控制器11上的传感装置15求出部件的转速。变速箱具有多个齿轮3，每一个这样的齿轮在它们的圆周上都具有斜制齿部的齿5，这些齿被关于旋转轴线25成一个角α地倾斜布置（也参看图4）。被斜制齿的齿轮3布置在双离合变速箱的一根轴9上。

为了能够在图1所示的传统的变速箱1中检测转速，在轴9上设两个附加的触发轮7。在所示的示例中，触发轮7被构造成多极触发轮，在这些多极触发轮中，永磁化的极性沿着触发轮7的圆周周期性地变化。触发轮7在此牢牢地与轴9联接和/或与相邻的齿轮联接以及因此随着这些齿轮一起旋转。为了能够检测转速，设一个带有电路板13的控制器11，在电路板上布置着两个传感装置15。每一个传感装置15都具有一个传感器17，该传感器基于通过转动的触发轮7促成的变化的磁场而产生了相应的信号，这些信号可以由在控制器11上的评估电子器件（未示出）进行评估，以便由此求出转速。

如图1中可以清楚地看到的那样，两个触发轮7显著扩大了整个变速箱1的结构空间。此外，触发轮必须被制造、支承、安装等。

图2示出了按本发明的一种实施形式的变速箱1。在这个变速箱1中取消了附加的触发轮。取而代之的是，这样来构造变速箱控制器11，使得借助设置在其上的传感装置15可以直接通过齿轮3求出例如轴9的转速，齿轮参与本来就有待被变速箱1促成的扭矩传递。

在此，在图2所示的示例中，变速箱控制器11的各一个传感装置15被布置成邻近在此文中被称为转速检测齿轮6的两个齿轮3。传感装置15具有传感器17，该传感器被设计用于探测磁场变化。传感装置15此外还具有预磁化磁体19，其产生磁性的场以及因此能够暂时磁化相邻的转速检测齿轮6的铁磁的材料。传感器17在此被布置在在径向进一步外置的预磁化磁体19和转速检测齿轮6的圆周之间。换句话说，在这种“底读”变型方案中，传感装置15被布置在转速检测齿轮6的圆周面的对面。传感装置15在此不需要或仅最小程度突出于变速箱控制器11的电路板13，以便到达转速检测齿轮6的圆周面的附近。

在图3中示出了一种备选的实施形式，在该实施形式中，传感装置15在“侧读”变型方案中不是在径向被布置在转速检测齿轮6外，而是布置在这个转速检测齿轮6旁。传感器17在此又处在预磁化磁体19和转速检测齿轮6的端面之间以及被布置成尽可能接近转速检测齿轮6的斜制齿部的齿5。

在图4和5中示出了传感器17关于相邻的转速检测齿轮6的可能的布置。传感器17被构造成差分霍尔传感器以及具有两个测量面21、23，测量面分别可以探测磁场变化。在一个这样的差分霍尔传感器中，可以由此来获得一个总测量信号，即，将两个测量面21、23的测量信号相减。以这种方式可以例如忽略外在干扰因素，如从外部作用的磁场，因而它们的影响在差分形成时都被消除了。

在图4所示的示例中，传感器17被这样布置，使得在两个测量面21、23之间的连接线垂直于转速检测齿轮6的旋转轴线25。在这种布置中可能出现的问题如下，即，转速检测齿轮6的齿5在斜制齿部中不是平行于旋转轴线25延伸，而且布置成倾斜于这条旋转轴地成一个角α。由预磁化磁体19产生的磁场被这样倾斜布置的齿5以一种方式影响，这种方式可以仅以一定的不精确度被传感器17探测到。这一点可以如下来理解，即，齿5倾斜地穿过磁场以及因此它们对磁场的影响引起了在磁场中的变化，这些变化在传感器17的测量面21、23中可能导致在时间上失真的信号。

因此建议，如图5所示，将传感器17这样倾斜于旋转轴线25布置，使得在两个测量面21、23之间的一条连接线大致垂直于，也就是说例如与转速检测齿轮6的齿5的延伸方向成一个80°≤β≤100°的角地延伸。

此外，借助按本发明的检测转速的变速箱的若干实施形式可以达到下列优势：

- 因为用于预磁化磁体的成本明显小于用于多极触发轮的成本，所以总体上可以节省成本；

- 变速箱可以通过取消触发轮而原则上设计得更为细长或对客户而言提供了更多的结构空间；

- 取消了针对要设置的触发轮的安装、相关的物流等；

- 变速箱齿轮的齿数通常明显高于多极触发轮的最大可实现的极对数。由此可以每一转产生更多的传感器脉冲，这可以提高转速检测的精确度；

- 基于传感装置的传感器圆顶的可能更低的结构高度，可以例如降低在变速箱控制器中用于构造技术和连接技术的成本；

- 可以使用集成的传感装置，例如ASIC，其承载集成的预磁化磁体；

- 尤其在“底读”变型方案中能够实现一种很低的结构高度，且传感器圆顶必要时可以取消，这就是说传感装置，例如ASIC，可以被直接置放在布线平面上，例如直接置放在印制电路板上。

Claims (11)

1.检测转速的变速箱（1），具有：

- 多个分别带有若干斜制齿部的齿轮（3）；

- 用于检测变速箱（1）的转速的变速箱控制器（11）；

其特征在于，变速箱控制器（11）具有：

- 用于探测磁场变化的传感器（17）；以及

- 用于磁化铁磁的材料的预磁化磁体（19）；

其中，传感器（17）和预磁化磁体（19）被这样构造以及邻近齿轮（3）中的一个用作转速检测齿轮（6）的齿轮的斜制齿部布置，使得由预磁化磁体（19）产生的磁场的变化能够基于转速检测齿轮（6）的斜制齿部的运动经过的齿（5）被传感器（17）探测到。

2.按权利要求1所述的变速箱，其中，传感器（17）具有至少两个用于探测磁场变化的测量面（21、23）并且通过两个测量面（21、23）的测量信号的差分形成产生了一个总测量信号；其中两个测量面（21、23）被这样布置，使得在测量面（21、23）的中心点之间的连接线基本上垂直于转速检测齿轮（6）的齿（5）的延伸方向布置。

3.按权利要求2所述的变速箱，其中，两个测量面（21、23）被这样布置，使得在测量面的中心点之间的连接线被布置成与转速检测齿轮（6）的齿的延伸方向成一个在70°和110°之间优选在80°和100°之间的角。

4.按权利要求1至3任一项所述的变速箱，其中，传感器（17）是差分霍尔传感器。

5.按权利要求1至3任一项所述的变速箱，其中，传感器（17）是GMR转速传感器并且预磁化磁体用铁素体构造。

6.按权利要求1至5任一项所述的变速箱，其中，传感器（17）和/或预磁化磁体（19）被布置在转速检测齿轮（6）的圆周面的对面。

7.按权利要求1至6任一项所述的变速箱，其中，传感器（17）被布置成与转速检测齿轮（6）间隔小于1 cm。

8.按权利要求1至7任一项所述的变速箱，其中，转速检测齿轮（6）在变速箱中参与变速箱（1）的输入轴和输出轴之间的扭矩传递。

9.按权利要求1至8任一项所述的变速箱，其中，转速检测齿轮（6）具有比所有使用在变速箱（1）中的齿轮（3）的平均齿数更少的齿（5）。

10.按权利要求1至9任一项所述的变速箱，其中，转速检测齿轮（6）具有在20至60个之间的齿（5）。

11.按权利要求1至10任一项所述的变速箱，变速箱（1）是双离合变速箱。