DE102008058163A1

DE102008058163A1 - Vorrichtung zur Erfassung sämtlicher Schaltpositionen eines Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE102008058163A1
Application number: DE200810058163
Authority: DE
Inventors: Thomas Kleiber
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2010-05-27
Also published as: WO2010057760A1

Abstract

Es ist eine Vorrichtung (1) zur Erfassung sämtlicher Schaltpositionen bei einem Schaltgetriebe offenbart. Ein Schaltdom (3) besitzt ein bewegliches Stellelement (2), über das die einzelnen Schaltpositionen (10) bei dem Schaltgetriebe einstellbar sind. Dem beweglichen Stellelement (2) ist mindestens ein Target (20) zugeordnet, wobei mindestens zwei Hallelemente (22) zur Bestimmung der Position des mindestens einen Targets (20) vorgesehen sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung sämtlicher Schaltpositionen bei einem Schaltgetriebe. Im Besonderen umfasst die Vorrichtung einen Schaltdom, der ein bewegliches Stellelement umfasst. Über das Stellelement werden die einzelnen Schaltpositionen bei dem Schaltgetriebe eingestellt.
Hintergrund der Erfindung
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 036 696 A1 offenbart eine Sensoranordnung. Die Sensoranordnung dient zur Bestimmung von Stellungen wenigstens eines Getriebebauteils. Die Sensoranordnung besitzt wenigstens eine Sensorik und einen Abtastbolzen, der hubbeweglich in einem Gehäuse gelagert ist. Dabei ist das auf dem Gehäuse tragende Ende des Abtastbolzens gegen wenigstens eine dem Getriebebauteil zugeordnete Ablaufbahn bzw. Rampe elastisch vorspannbar. Die Sensorik trägt mindestens einen Impulsgeber, der berührungslos die Stellung des Abtastbolzens und somit auch berührungslos die Schaltposition ermittelt.
Die deutsche Patentschrift DE 195 81 769 C1 offenbart eine Rampenkontur für eine Arretiereinrichtung. Die Arretiereinrichtung dient zur Lagefixierung eines beweglichen Schaltungs- oder Stellelements. Insbesondere finden diese Arretiereinrichtungen für eine Schaltung eines Getriebes Anwendung. Im Getriebegehäuse ist ein Arretierbolzen verschiebbar geführt, der an einer Stirnseite eine Rastkugel aufweist. Der Arretierbolzen ist durch eine Druckfeder vorgespannt. Durch diese mit der Druckfeder erfolgte Vorspannung des Arretierbolzens folgt somit die Rastkugel einer auf dem Schaltungs- bzw. Stellelement vorgesehen Kurve. Die Rastkugel liegt dabei an zwei Anlagepunkten an der kurvenförmig ausgebildeten Rampenkontur an. Die Rampenkontur ist dabei derart ausgebildet, dass der Anlagepunkt mit einem Wendepunkt der symmetrisch gestalteten Rampenkontur übereinstimmt.
Das deutsche Patent DE 40 38 998 C1 offenbart nur einem Startsicherheitsschalter, um somit eine unkontrollierte Betätigung des Betätigungshebels aus seiner Neutral-Stellung heraus zu verhindern. Die zugehörige Getriebeschaltstange besitzt eine fahnenförmige Blende, die bei Fehlstellung des Betätigungshebels den Messstrahl eines Sensorfeldes unterbricht oder reflektiert und beim gleichzeitigen Vorliegen einer weiteren Bedingung für den Stillstand des Kraftfahrzeugs das Ausrücken einer zum Schaltgetriebe führenden Trennkupplung bewirkt oder eine Anlasssperre auslöst. An Blenden benachbarter Schaltstangen lässt sich durch unterschiedlich große oder geformte Durchtrittsöffnungen im Lichtschrankenprinzip oder durch Reflexionsabtastung feststellen, welcher der Betätigungshebel bei stillstehendem Fahrzeug in Fehlstellung eingelegt ist. Das Sensorfeld kann optisches Licht oder IR-Strahlung und durch optische Halbleitersensoren, Photodioden oder LED-Leuchtdioden messbar sein; es kann ein Magnetfeld und durch galvanomagnetische Bauelemente, analoge oder digitale Hallsensoren oder magnetoresistive Sensoren messbar sein.
Die deutsche Patentanmeldung DE 197 48 115 A1 offenbart ein Gangwechselgetriebe, das mittels eines Schaltgliedes betätigt wird. Um die Erfassung der Schaltposition in Bezug auf die Steuerung des Getriebes zu erzielen, sind mindestens zwei Magnete vorgesehen, die auf dem Umfang des Schaltgliedes angeordnet sind. Die Magnete sind jeweils voneinander beabstandet und bedecken den Umfang des Schaltgliedes segmentförmig. Hallsensoren grenzen an das Schaltglied an, wobei die Hallsensoren jeweils voneinander beabstandet und zur Erfassung der magnetischen Feldstärken der Magnete ausgerichtet sind.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2005 011 744 A1 offenbart eine Haltevorrichtung für ein Sensorsystem, insbesondere für ein Hall-Sensorsystem, zur Erfassung der Bewegungen einer Schaltschiene oder einer Schaltgabel des Getriebes eines Kraftfahrzeuges. Hierzu sind mindestens ein Polblech, mindestens ein Polmagnet und mindestens eine Polkappe zur Abdeckung und/oder zum Schutz des Polmagneten vorgesehen. Die Montage und der Arbeitsaufwand sind dadurch vereinfacht, dass die Polkappe derart gehäuseförmig ausgebildet ist, dass der Polmagnet und das Polblech in dem Gehäuse der Polkappe angeordnet und fixiert sind.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2006 010 616 A1 offenbart eine elekromagnetische Schalteinrichtung für Getriebe mit einem Schaltelement, das in einer Axialrichtung verschieblich angeordnet ist. Das Schaltelement kann mindestens eine erste und eine zweite Verschiebestellung einnehmen. Ein Permanentmagnet, der in Axialrichtung magnetisiert ist, ist mit dem Schaltelement verbunden. Ein erster und ein zweiter Elektromagnet sind in Axialrichtung voneinander beabstandet und ortsfest in Bezug auf das Getriebe angeordnet. Ein Hallsensor ist zur Sensierung der Verschiebestellung des Schaltelements vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der neben der herkömmlichen Erfassung der Neutralposition und des Rückwärtsgangs eines Schaltgetriebes die Zwischenpositionen und die Endpositionen des Schaltgetriebes eindeutig erfassbar sind.
Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Die Vorrichtung zur Erfassung sämtlicher Schaltpositionen, wie z. B. der Neutralposition, des Rückwärtsgangs, der Zwischenpositionen und der Endpositionen bei einem Schaltgetriebe umfasst einen Schaltdom mit einem beweglichen Stellelement. Über das Stellelement können die einzelnen Schaltpositionen bei dem Schaltgetriebe eingestellt werden. Dem beweglichen Stellelement ist mindestens ein Target zugeordnet. Ferner sind mindestens zwei Hallelemente zur Bestimmung der Position des mindestens einen Targets vorgesehen.
Die beiden Hallelemente bestehen jeweils aus mindestens einem Hallsensor. Gemäß einer ersten Ausführungsform sind die Hallsensoren als einfache Hallsensoren ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform bestehen die beiden Hallelemente jeweils aus zwei einfachen Hallsensoren. Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Hallsensoren der beiden Hallelemente als 2D-Hallsensoren ausgebildet sind. Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Hallsensoren der beiden Hallelemente als 3D-Hallsensoren ausgebildet sind.
Die beiden Hallelemente sind derart in Bezug auf das Target angeordnet, dass von jedem Hallelement eine gedachte Gerade ausgeht und das Target schneidet, so dass die Winkelstellung des Targets bzw. des Stellelements bestimmt werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Hallelemente derart in Bezug auf zwei Targets angeordnet, dass eine von jedem Hallelement ausgehende, gedachte Gerade jedes Target schneidet, so dass die Winkelstellung der Targets bzw. des Stellelements bestimmt werden kann.
Zwischen dem Target und dem Stellelement kann eine Relativbewegung ausgeführt werden. Dies ist zum einen dadurch möglich, dass das mindestens eine Target am beweglichen Stellelement angebracht ist. Die Hallelemente sind in diesem Fall ortsfest. Damit wirkt das bewegliche Target mit den ortsfesten Hallelementen zusammen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das mindes tens eine Target ortsfest. In diesem Fall sind die Hallelemente am beweglichen Stellelement vorgesehen und wirken somit mit dem Target zusammen.
Das Target und die mindestens zwei Hallelemente sind derart in Bezug auf das Stellelement angeordnet, dass mit dieser Anordnung die Neutralposition, der Rückwärtsgang, mehrere Zwischenpositionen und die entsprechenden Endpositionen des Schaltgetriebes erfassbar sind.
Das Stellelement ist in Richtung der Achse des Stellelements und um die Achse des Stellelements bewegbar ausgebildet.
Im Folgenden sollen die Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem typischen Schaltdom, mit dem die einzelnen Gänge eines Getriebes geschaltet werden.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht mit dem Schaltdom und der Anordnung der Hallelemente im Schaltdom.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schaltdoms, wobei einige Teile weggelassen sind, um somit den Aufbau der Erfindung zu verdeutlichen.
4 zeigt eine Draufsicht in Richtung der Achse des Stellelements.
5 zeigt eine schematische Darstellung der Zuordnung des Targets zum Stellelement und der Hallelemente zum Target.
6 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform zur Bestimmung der Absolutposition mittels zweier Hallelemente und eines Targets.
7 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer weiteren Ausführungsform zur Bestimmung der Absolutposition mittels zweier Hallelemente und zweier Targets.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber in den einzelnen Figuren nur Bezugszeichen dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestaltet sein kann. Sie stellen aber keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur Erkennung von Schaltzuständen eines beweglichen Stellelements 2. Das bewegliche Stellelement 2 ist hier eine Welle, welche als Zentralübertrager der einzelnen Schaltbewegungen fungiert. Die Vorrichtung 1 besitzt einen Schaltdom 3 der das Stellelement 2 aufnimmt und zumindest teilweise von einem Gehäuse 4 umgeben ist. In der in 1 gezeigten Ausführungsform sind zwei Arretierungen 6 im Gehäuse 4 verbaut. Diese zwei Arretierungen 6 dienen für ein definiertes Schaltgefühl beim Gangwechsel. Ferner sind am Stellelement 2 Konturen 15 ausgebildet, auf denen die Arretierungen 6 wälzen und auch in einer bestimmten Position festgelegt werden. Die verschiedenen Ausführungsformen für die Erfassung der Schaltzustände des beweglichen Schaltungs- oder Stellelements 2 werden detaillierter in den nachstehenden Figuren beschrieben. Wie anhand der Aufgabe zur Erfindung erläutert, gilt es neben den üblichen Schaltpositionen wie Rückwärtsgang und Neutralposition auch die Zwischenpositionen und die Endpositionen eines Schaltgetriebes zuverlässig zu erfassen. Der Schaltdom 3 ist mit einem Betätigungshebel 12 versehen, über den die verschiedenen Positionen bzw. Stellungen des Stellelements 2 eingestellt werden können.
2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht mit dem Schaltdom 3 und der Anordnung der Hallelemente 22 im Schaltdom 3. Im Vergleich zu 1 ist das Gehäuse 4 teilweise weggelassen, um einen besseren Einblick in die Anordnung der Hallelemente 22 zu gewinnen. Die beiden Hallelemente 22 sind dabei radial in Bezug auf das Stellelement 2 angeordnet und entsprechend voneinander radial beabstandet. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Hallelemente 22 ortsfest in Bezug auf das bewegliche Stellelement 2.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schaltdoms 3, wobei einige Teile weggelassen sind, um somit den Aufbau der Erfindung besser zu verdeutlichen. Hier erkennt man, dass ein Target 20 am beweglichen Stellelement 2 angebracht ist. Die Hallelemente 22 sind ortsfest angeordnet und radial in Bezug auf das Target 20 verteilt. Zusätzlich sind die Arretierungen 6 vorgesehen, mit denen mechanisch bestimmte Positionen des Stellelements 2 festgelegt werden können.
4 zeigt eine Draufsicht in Richtung der Achse A des Stellelements 2. Hier ist deutlich zu erkennen, dass die beiden Arretierungen 6 für die mechanische Einstellung der Position des Stellelements 2 gegenüberliegend angebracht sind. Die Hallelemente 22 sind radial um das Target 20 verteilt.
5 zeigt eine schematische Darstellung der Zuordnung des Targets 22 zum Stellelement 2 und ebenso der beiden Hallelemente 22 zum Target 20. Das Target 20 und die mindestens zwei Hallelemente 22 sind derart in Bezug auf das Stellelement 2 angeordnet, dass damit die mehreren Neutralpositionen N, der Rückwärtsgang R, die Zwischenpositionen Z und die Endpositionen 10 des Schaltgetriebes erfassbar sind. Die Schaltwege 14 des Getriebes sind ebenfalls in 5 gezeigt. An den Enden der Schaltwege 14 befinden sich die Endpositionen 10 bzw. der Rückwärtsgang R. Wie bereits oben erwähnt, erfolgt die Erfassung der Schalt- oder Wählposition auf der Basis von mindestens zweier Hallelemente 22. Die Hallelemente können dabei als 2D- oder 3D-Hallsensoren ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Hallelemente 22 einfache Hallsensoren sind und dass die beiden Hallelemente 22 jeweils zwei einfache dieser Hallsensoren umfassen, so dass eine Winkelmessung möglich ist. Das Target 20 ist ein Magnet.
6 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform zur Bestimmung der Absolutposition mittels zweier Hallelemente 22 und eines Targets 20. Die beiden Hallelemente 22 sind derart in Bezug auf das Target 20 angeordnet, dass von jedem Hallelement 22 eine Gerade 18 ausgeht und das Target 20 schneidet, so dass die Winkelstellung des Targets 20 bzw. des Stellelements 2 bestimmt werden kann. Die beiden Geraden 18 schließen mit jeweils der gedachten Horizontalen H einen Winkel α bzw. β ein. Die Position der Targets 20 errechnet sich aus einer Funktion f (α/β).
7 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer weiteren Ausführungsform zur Bestimmung der Absolutposition mittels zweier Hallelemente 22 und zweier Targets 20₁ und 20₂ . Die beiden Hallelemente 22 sind derart in Bezug auf zwei Targets 20₁ und 20₂ . angeordnet, dass von jedem Hallelement 22 eine Gerade 18 ausgeht und jedes Target 20₁ und 20₂ schneidet, so dass die Winkelstellung der Targets 20₁ und 20₂ bzw. des Stellelements 2 bestimmbar ist. Auch hier schließen die beiden Geraden 18 mit jeweils der gedachten Horizontalen H einen Winkel α bzw. β ein. Die Position der beiden Targets 20 errechnet sich jeweils aus einer Funktion f (α/β).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006036696 A1 [0002]
- DE 19581769 C1 [0003]
- DE 4038998 C1 [0004]
- DE 19748115 A1 [0005]
- DE 102005011744 A1 [0006]
- DE 102006010616 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung (1) zur Erfassung sämtlicher Schaltpositionen bei einem Schaltgetriebe mit einem Schaltdom (3), der ein bewegliches Stellelement (2) aufweist, über das die einzelnen Schaltpositionen (10) bei dem Schaltgetriebe einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem beweglichen Stellelement (2) mindestens ein Target (20) zugeordnet ist und dass mindestens zwei Hallelemente (22) zur Bestimmung der Position des beweglichen Stellelements (2) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hallelemente (20) jeweils aus mindestens einem Hallsensor (25) bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hallsensoren (25) einfache Hallsensoren sind und das die beiden Hallelemente (20) jeweils zwei einfache Hallsensoren umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hallsensoren (25) der beiden Hallelemente als 2D-Hallsensoren ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hallsensoren (25) der beiden Hallelemente (22) als 3D-Hallsensoren ausgebildet sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hallelemente (20) aus den Kombinationen der oben genannten Hallsensoren bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hallelemente (22) derart in Bezug auf das Target angeordnet sind, dass von jedem Hallelement (22) eine Gerade ausgeht und das Target schneidet, so dass die Winkelstellung des Targets bzw. des Stellelements (2) in Bezug auf jedes Hallelement (22) bestimmbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hallelemente (22) derart in Bezug auf zwei Targets (20) angeordnet sind, dass von jedem Hallelement (22) eine Gerade ausgeht und jedes Target (20) schneidet, so dass die Winkelstellung der Targets (20) bzw. des Stellelements (2) in Bezug auf jedes Hallelement (22) bestimmbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Target (20) am beweglichen Stellelement (2) angebracht ist und mit den ortsfesten Hallelementen (22) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Target (20) ortsfest ist und dass am beweglichen Stellelement (2) die Hallelemente (22) vorgesehen sind, und dadurch mit dem Target (20) zusammenwirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Target (20) und die mindestens zwei Hallelemente (22) derart in Bezug auf das Stellelement (2) angeordnet sind, damit die Neutralposition (N), der Rückwärtsgang (R), Zwischenpositionen (Z) und Endpositionen (10) des Schaltgetriebes erfassbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (2) in Richtung der Achse (A) des Stellelements (2) und um die Achse (A) des Stellelements (2) bewegbar ist.