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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe mit einem Getriebegehäuse
und mit einem Trägerteil für zumindest einen Sensor
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein
modernes Fahrzeuggetriebe umfasst in der Regel mehrere, mit einer
zentralen oder lokalen elektronischen Steuereinrichtung verbundenen
Sensoren zum Erfassen von Drehzahlen und Positionen von Getriebeteilen,
wie z. B. Zahnrädern und Wellen. Mehrere Sensoren werden
in Getrieben oft gemeinsam auf einem Trägerteil angeordnet,
wobei das Trägerteil am Getriebegehäuse befestigt
ist. Häufig sind auf einem solchen Trägerteil
auch die wesentlichen Komponenten einer integrierten Getriebesteuerung angeordnet.
Durch die Anordnung mehrerer Sensoren und der wesentlichen Teile
einer Getriebesteuerung auf einem Trägerteil im Getriebe
werden ein einfacherer Aufbau, sowie eine einfachere Montage und Wartung
des Fahrzeuggetriebes erreicht.
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Um
verschiedene Kundenanforderungen abzudecken, bieten Fahrzeughersteller
ihre Fahrzeuge mit möglichst großer Variantenvielfalt
an. Dadurch werden auch verschiedene Varianten von Fahrzeuggetrieben
mit unterschiedlichen Übersetzungsstufen erforderlich.
Verschiedene Getriebevarianten werden dazu häufig auf der
Basis eines Grundgetriebes hergestellt, wobei beispielsweise das
gleiche Rohteil eines Getriebegehäuses für verschiedene
Getriebevarianten verwendet wird, und wobei das Getriebegehäuse
für jede Getriebevariante unterschiedlich bearbeitet wird.
So wird der Herstellungsaufwand für die Bereitstellung
mehrerer Getriebevarianten begrenzt.
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Durch
den Einbau verschiedener Übersetzungsstufen in das gleiche
Getriebegehäuse verändert sich die Lage der von
den Sensoren zu erfassenden Bauteile im Bezug auf das Getriebegehäuse
und die am Getriebegehäuse befestigten Trägerteile
für die Sensoren, weil sich die Abmaße und/oder
die Einbauposition der zu erfassenden Bauteile bei den jeweiligen Übersetzungsstufen
unterscheiden. Um jedoch eine sichere Funktion der Sensoren zu gewährleisten,
muss der als Schaltabstand bezeichnete Abstand zwischen dem Sensor
und dem zu erfassenden Bauteil immer gleich groß sein oder
zumindest in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegen.
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Es
sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, um den erforderlichen
Schaltabstand zwischen den Sensoren und den zu erfassenden Bauteilen
auch bei verschiedenen Getriebevarianten und Übersetzungsstufen
gleich groß zu halten. Zum einen können verschieden
lange Sensoren verwendet werden, die an der gleichen Stelle des
Trägerteiles befestigt werden. Zum anderen können
gleiche Sensoren verwendet werden, die dann auf verschiedenen Trägerteilen
angeordnet werden, wobei für jede Getriebevariante ein
anderes Trägerteil vorgesehen werden muss. Diese Variantenvielfalt,
egal ob bei den Sensoren oder bei den Trägerteilen, führt
jedoch zu einem hohen Aufwand beim Einkauf, bei der Herstellung,
in der Logistik sowie bei der Montage der Teile und stellt zugleich
eine Fehlerquelle bei der Montage der Teile im Getriebe dar.
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Mit
dem Ziel, die Variantenanzahl der für verschiedene Getriebetypen
verwendeten Drehzahlsensoren zu verringern, wird in der
DE 10 2004 028 818 A1 ein
Drehzahlsensor mit Kontaktelementen vorgeschlagen, dessen Gehäuse
mit einer Außenseite versehen ist, die entlang einer Längsachse
des Gehäuses ein gleich bleibendes Querschnittsprofil aufweist. Das
gleich bleibende Querschnittsprofil der Außenseite des
Sensorgehäuses erlaubt einen Einbau des Drehzahlsensors
in verschiedenen Positionen in einer dazu passenden Fassung, welche
auf einem Trägerkörper angeordnet ist. Auf diese
Weise kann die Einbautiefe des Drehzahlsensors variiert werden und es
sind weniger Varianten an Drehzahlsensoren notwendig für
verschiedene Getriebetypen. Die axiale Lage des Drehzahlsensors – und
damit der Schaltabstand – wird bei der Montage mit Hilfe
der Kontaktelemente des Drehzahlsen sors festgelegt. Die Kontaktelemente
werden dazu verkürzt und abgewinkelt. Dies bedeutet einen
hohen Aufwand und ein erhöhtes Fehlerrisiko bei der Montage.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe
mit zumindest einem Sensor auf einem Trägerteil zu schaffen,
bei dem die Teile- und Variantenvielfalt reduziert und eine einfache,
fehlerfreie Montage gewährleistet ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Fahrzeuggetriebe und durch ein Verfahren
mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen
abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Fahrzeuggetriebe umfasst ein
Getriebegehäuse und ein in dem Getriebegehäuse
angeordnetes Trägerteil für zumindest einen Sensor.
Das Trägerteil weist eine Ausnehmung zur Aufnahme des Sensors
auf, die verschiedene Einbaupositionen des Sensors ermöglicht.
Das Getriebegehäuse weist eine bearbeitete Fläche
auf, gegen die sich der Sensor im montierten Zustand abstützt,
sodass die endgültige Einbauposition des Sensors in dem
Getriebegehäuse durch die bearbeitete Fläche im
Getriebegehäuse vorgegeben ist. Die Lage der bearbeiteten
Fläche im Getriebegehäuse kann bei jeder Getriebevariante
separat festgelegt werden, abhängig von der Lage der zu
dieser Getriebevariante gehörenden Bauteile, die von dem
Sensor erfasst werden sollen. Dadurch kann der Schaltabstand zwischen
dem Sensor und dem zu erfassenden Bauteil im Getriebe bei jeder
Getriebevariante etwa gleich groß gehalten werden, ohne
dass sich die Teileanzahl oder die Variantenanzahl erhöht.
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Da
das Getriebegehäuse für jede Getriebevariante
ohnehin in einer unterschiedlichen Weise bearbeitet wird, entsteht
durch die Zuordnung einer bearbeiteten Fläche und deren
Lage im Getriebegehäuse zu jeder Getriebeva riante keine
größere Anzahl an Varianten. Bei der Bearbeitung
des Getriebegehäuses wird auch die zu dieser Getriebevariante gehörige
bearbeitete Fläche für den Sensor erzeugt und
damit die endgültige Einbauposition des Sensors vorgegeben.
Beim Zusammenbau des Fahrzeuggetriebes ergibt sich dann die endgültige
Einbauposition des auf dem Trägerteil angeordneten Sensors, der
sich auf der bearbeiteten Fläche gegen das Getriebegehäuse
abstützt. Fixiert wird der Sensor in der endgültigen
Einbauposition beispielsweise durch Klemmen, Einclipsen oder Festschrauben
des Sensors am Trägerteil oder am Getriebegehäuse.
Dazu können z. B. federnde Elemente wie Kunststoffclips verwendet
werden, die den Sensor gegen die bearbeitete Fläche an
dem Getriebegehäuse drücken und dort festhalten.
Montagefehler im Bezug auf die endgültige Einbauposition
des Sensors sind dadurch minimiert.
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Auf
diese Weise können mit gleichen Drehzahlsensoren und mit
gleichen Trägerteilen verschiedene Positionen des Sensors
im Bezug auf die zu erfassenden Bauteile des Getriebes erreicht
werden, ohne dass zusätzliche Einstellarbeiten bei der
Montage notwendig ist. Dadurch wird die Variantenvielfalt bei den
Einbauteilen verringert, was die Beschaffung, Lagerhaltung und Austauschbarkeit
vereinfacht und zu geringeren Herstellkosten des Getriebes führt
und gleichzeitig eine einfache und fehlerfreie Montage gewährleistet.
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Die
bearbeitete Fläche, auf der sich der Sensor abstützt
kann auch eine für andere Zwecke genutzte, bearbeitende
Fläche sein, wodurch ein separater Bearbeitungsschritt
bei der Bearbeitung des Getriebegehäuses eingespart wird.
So kann sich der Sensor beispielsweise auf der bearbeiteten Fläche im
Getriebegehäuse abstützen, die auch als Auflagefläche
für das Trägerteil dient.
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Bevorzugt
liegt der Sensor direkt an der bearbeiteten Fläche an.
Bei einer solchen Ausführung gibt es nur eine Kontaktfläche
zwischen dem Getriebegehäuse und dem Sensor. Dadurch können
die endgültige Einbauposition und der Schaltabstand des
Sensors in dem Getriebegehäuse in einem sehr engen Toleranzbereich
gehalten werden, wodurch die Zuverlässigkeit der gesamten
Getriebesteuerung steigt. Es besteht keine so genannte Toleranzkette aufgrund
mehrerer Kontaktflächen an Trägerteilen, über
die der Sensor mit dem Getriebegehäuse verbunden ist.
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Eine
andere bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass
zwischen dem Sensor und der bearbeiteten Fläche des Getriebegehäuses
zumindest ein Distanzelement angeordnet ist, sodass die endgültige
Einbauposition des im Fahrzeuggetriebe montierten Sensors durch
die Abmessungen des Distanzelementes und durch die bearbeitete Fläche des
Getriebegehäuses vorgegeben ist. Bei dieser Ausführung
müssen zwar für verschiedene Getriebevarianten
verschiedene Distanzelemente vorgehalten und gehandhabt werden.
Dies ist jedoch deutlich einfacher und kostengünstiger
als eine Variantenvielfalt bei den Drehzahlsensoren oder den Trägerteilen, weil
als Distanzelemente einfache Normteile wie z. B. Distanzscheiben
oder Distanzbuchsen verwendet werden können, die auch in
verschiedenen Ausführungen günstig zu beschaffen
sind.
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Vorzugsweise
ist der Sensor mittels eines flexiblen Leiterelementes elektrisch
bzw. signalübertragend mit einer lokal oder zentral angeordneten Getriebe-
oder Fahrzeugsteuerung verbunden. Die flexiblen Leiterelemente können
beispielsweise als Flexfolie oder als flexibles Stanzgitter ausgebildet sein.
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Bevorzugt
handelt es sich bei dem Sensor um einen Drehzahlsensor. Dieser kann
beispielsweise in einem Fahrzeuggetriebe die Drehzahl von Ein- oder
Ausgangswellen erfassen. Die Erfindung umfasst jedoch auch Positions-
und Lagesensoren, die beispielsweise verschiedene Schaltstellungen
von Schaltelementen in einem Fahrzeuggetriebe erfassen.
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Die
gestellte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung
eines Fahrzeuggetriebes mit zumindest einem Sensor gelöst,
welches folgende Verfahrensschritte beinhaltet:
- a)
Bereitstellung eines unbearbeiteten Getriebegehäuses,
- b) Bearbeitung des Getriebegehäuses mit der Erzeugung
einer bearbeiteten Fläche, die als Stützfläche
für den Sensor dient,
- c) Bereitstellung eines Trägerteils mit einer Ausnehmung
zur Aufnahme des Sensors,
- d) Einsetzen des Sensors in die Ausnehmung des Trägerteils
und
- e) Einbau des Trägerteils mit dem Sensor in das Getriebegehäuse
mit Fixierung des Sensors in seiner endgültigen Einbauposition
an der bearbeiteten Fläche des Getriebegehäuses.
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Eine
bevorzugte Ausführung des erfinderischen Verfahrens ist
dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt d) oder e) ein
Distanzelement zwischen Sensor und der bearbeiteten Fläche
eingebaut wird.
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Als
Distanzelement findet vorteilhaft ein einfaches Normteil, wie z.
B. eine Distanzscheibe oder eine Distanzbuchse Verwendung, welche
bei der Montage des Sensors zur Verfügung gestellt wird. Auf
diese Weise muss bei der Montage kein Teil mehr bearbeitet werden.
Eine größere Anzahl an verschiedenen Distanzelementen
zur Einstellung verschiedener Abstände zwischen dem Sensor
und dem zu erfassenden Teil, lässt sich deutlich kostengünstiger handhaben
als eine große Anzahl verschiedener Sensoren oder Trägerteile.
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In
einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt wird der Sensor nach
dem Verfahrensschritt e) über ein flexibles Leiterelement
elektrisch kontaktiert. Als flexibles Leiterelement eignet sich
beispielsweise eine Flexfolie oder ein flexibles Stanzgitter, welche mit
den Anschlüssen des Sensors beispielsweise durch Löten,
Schweißen oder Klemmen leitend verbunden werden.
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Die
erfindungsgemäße Art der Anordnung des Sensors
im Fahrzeuggetriebe erlaubt einen Einbau und erforderlichenfalls
einen Austausch des Sensors zusammen mit dem Trägerteil,
wobei die endgültige Einbauposition nicht von dem Trägerteil bestimmt
wird sondern vom Getriebegehäuse. Somit kann das Trägerteil
einheitlich gehandhabt werden, z. B. in Form einer Trägerplatte
mit allen wesentlichen Komponenten der Getriebesteuerung, im Sinne einer
modularen Bauweise des Fahrzeuggetriebes. Dabei werden für
verschiedene Getriebevarianten nur eine Sensorausführung
und nur eine Trägerteilausführung verwendet.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste Ausführung der Erfindung mit direktem Kontakt zwischen
dem Sensor und dem Getriebegehäuse in schematischer Darstellung,
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2 eine
zweite Ausführung der Erfindung mit direktem Kontakt zwischen
dem Sensor und dem Getriebegehäuse in schematischer Darstellung
und
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3 eine
Ausführung der Erfindung mit einem Distanzelement zwischen
dem Sensor und dem Getriebegehäuse in schematischer Darstellung.
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Die
Ausführung gemäß 1 zeigt
von einer ersten Getriebevariante einen Ausschnitt des Getriebegehäuses 1,
an dem ein Trägerelement 2 anliegt. In dem Trägerelement 2 ist
eine Ausnehmung 4 vorgesehen, in der sich der Sensor 3 zumindest
teilweise befindet. Die Ausnehmung 4 und der Sensor 3 haben
jedoch solche Abmessungen, dass der Sensor 3 im nicht zusammenge bauten
Zustand verschiedene Positionen im Bezug auf das Trägerelement 2 einnehmen
kann. Die Darstellung zeigt den komplett zusammengebauten Zustand,
in dem der Sensor 3 mit einer Auflagefläche direkt
an einer bearbeiteten Fläche 5 des Getriebegehäuses 1 anliegt.
Bei der Ausführung gemäß 1 ist
die bearbeitete Fläche 5 auf der sich der Senosor 3 abstützt
dieselbe Fläche, an der das Trägerelement 2 an
dem Getriebegehäuse 1 anliegt. Der Sensor 3 wird
von einem federnden Element 7 in diese endgültige
Einbauposition gedrückt und dort gehalten.
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Ein
Teil des Sensors 3 ragt teilweise durch eine Ausnehmung 10 in
dem Getriebegehäuse 1 in den Innenraum des Getriebes
hinein. Der Sensor 3 weist an seinem in den Getriebeinnenraum
hineinragenden Ende einen Sensorchip 11 auf. An dem Ende des
Sensors 3, welches dem Sensorchip 11 gegenüberliegt
ist ein flexibles Leiterelement 8 leitend mit dem Sensor
verbunden. Die Verbindung zwischen dem flexiblen Leiterelement 8 und
dem Sensor 3 kann beispielsweise gelötet, geschweißt
oder kraft- bzw. formschlüssig geklemmt ausgeführt
werden. Die Flexibilität des Leiterelementes 8 gewährleistet einen
einfachen und sicheren Anschluss des Sensors 3 an eine
nicht dargestellte Getriebesteuerung über den gesamten
Bereich, in dem der Sensor 3 in dem Trägerelement 2 positioniert
werden kann. Über das flexible Leiterelement 8 werden
Signale zu einer nicht dargestellten lokalen Getriebesteuerung oder einer
zentralen Fahrzeugsteuerung ausgetauscht.
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In
dem Getriebegehäuse 1 sind die Bauteile der Übersetzungsstufen
angeordnet. Die 1 zeigt davon nur ein Bauteil 6,
welches in diesem Beispiel ein Zahnrad ist und zum Zwecke der Drehzahlerfassung
von dem Sensor 3 erfasst wird. Ein funktionsfähiger
Schaltabstand ist im wesentlichen von der Art des Sensors abhängig
und wird vom Sensorhersteller meist als ein Toleranzbereich vorgegeben.
Der Drehzahlsensor 3 muss deshalb bei jeder Getriebevariante
so angeordnet sein, dass der Abstand von dem Sensorende an dem der
Sensorchip 11 angeordnet ist bis zur nächstliegenden
Oberfläche des zu erfas senden Bauteils 6 einem
vorgegebenen Schaltabstand X entspricht, um eine korrekte Drehzahlerfassung
zu gewährleisten.
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Erfindungsgemäß wird
dieser Schaltabstand durch die bearbeitete Fläche 5 des
Getriebegehäuses 1 bestimmt, auf der sich der
Sensor 3 abstützt. Insbesondere beim Vergleich
von 1 und 2 wird dies deutlich. Die 2 zeigt
die gleichen Teile wie 1, jedoch in einer zweiten Getriebevariante. Gleiche
Teile sind in 2 mit den gleichen Bezugszeichen
versehen wie in 1.
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Bei
der in 2 dargestellten zweiten Getriebevariante weist
das zu erfassende Bauteil 6' kleinere Abmessungen auf wie
das Bauteil 6 bei der ersten Getriebevariante aus 1.
Bei der zweiten Getriebevariante wird die Drehzahl von einem Zahnrad 6' mit
kleinerem Durchmesser erfasst. Da das Zahnrad 6' in 2 auf
derselben Achse im Getriebegehäuse 1 gelagert
ist wie das größere Zahnrad 6 aus 1,
ist der Abstand Y' in 2 von der Zahnradoberfläche
zu dem Getriebegehäuse 1 größer
als der entsprechende Abstand Y in 1. Um nun
den erforderlichen Schaltabstand X bei beiden Getriebevarianten
gleich groß zu halten, ist die bearbeitete Fläche 5 am
Getriebegehäuse 1 mit der entsprechend unterschiedlichen
Tiefe in das Getriebegehäuse eingearbeitet. Der Schaltabstand
X ist dadurch bei der ersten Getriebevariante gleich groß wie
bei der zweiten Getriebevariante.
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In 1 ist
die bearbeitete Fläche 5 auf der der Sensor 3 sich
abstützt in einer Ebene mit der Fläche, auf der
das Trägerteil 2 aufliegt. Dagegen bildet die
bearbeitete Fläche 5 bei der zweiten Getriebevariante
gemäß 2 eine Vertiefung in dem Getriebegehäuse 1 und
das Trägerteil 2 liegt an einer anderen Fläche
des Getriebegehäuses an.
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Die
Ausnehmung 4 ist so tief, dass sie die notwendigen Positionen
des Sensors in der Ausnehmung 4 für alle bestehenden
Getriebevarianten abge deckt werden können, d. h. dass der
Schaltabstand X bei allen Getriebevarianten mit den unterschiedlichen
jeweiligen Durchmessern und Positionen der zu erfassenden Bauteile 6 gleich
groß bleibt. Dazu ist auch das federnde Element 7 so
ausgelegt, dass es den Sensor 3 in der Ausnehmung 4 bei
allen bestehenden Getriebevarianten zuverlässig und ganz
an die bearbeitete Fläche 5 des Getriebegehäuses 1 andrückt.
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3 zeigt
eine dritte Getriebevariante, bei der der Abstand Y'' zwischen dem
zu erfassenden Bauteil 6'' und dem Getriebegehäuse 1 kleiner
ist als der entsprechende Abstand Y bzw. Y'' bei den 1 und 2.
Trotzdem ist auch hier der Schaltabstand X gleich groß wie
in 1 und 2. Auch in 3 sind
gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen wie in 1.
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Im
Unterschied zu der Anordnung aus 1 weist
die Anordnung in 3 ein zusätzliches
Distanzelement 9 auf. Der Sensor 3 stützt
sich über das Distanzelement 9 an der bearbeiteten
Fläche 5 des Getriebegehäuses ab. Das
Distanzelement 9 ist zwischen der Auflagefläche
des Sensors 3 und der bearbeiteten Fläche 5 des
Getriebegehäuses 1 angeordnet und bestimmt die
Einbauposition des Sensors 3 und damit auch den Schaltabstand
X. In dieser Ausführungsform ist das Distanzelement 9 ein
Distanzring, durch dessen zentrale Bohrung das Sensorende mit dem
Sensorchip 11 in den Getriebeinnenraum hineinragt.
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- 1
- Getriebegehäuse
- 2
- Trägerteil
- 3
- Sensor
- 4
- Ausnehmung
- 5
- Bearbeitete
Fläche
- 6
- Bauteil
- 7
- Federndes
Element
- 8
- Leiterelement
- X
- Schaltabstand
- Y
- Abstand
- Y'
- Abstand
- Y''
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004028818
A1 [0006]