DE102015104888B4 - Arrangement of a magnetic element with position sensor for position detection on a rotatable machine element - Google Patents

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Abstract

Anordnung eines Magnetelements (22)a) mit einem Grundkörper (32), an welchem mindestens eine Außenoberfläche (34) ausgebildet ist, die eine mindestens eindimensionale Krümmung aufweist,b) wobei ein Pol des Magnetelements (22) in Bezug auf diese Außenoberfläche (34) zentral angeordnet ist und der Gegenpol zumindest teilweise diesen Pol umgebend angeordnet ist undc) wobei der Gegenpol des Magnetelements (22) aus mehreren Gegenpolen besteht, die als Dreieck, Viereck oder Vieleck um den zentralen Pol herum angeordnet sind und/oder der Gegenpol den Pol vollständig umschließt, an einem entlang einer Drehachse (18) verschiebbaren und/oder an einem um eine Drehachse (18) rotierbaren Maschinenelement, das ein Element eines Kraftfahrzeuggetriebes ist, wobei beabstandet zu dem Maschinenelement mindestens ein Lagesensor (24) relativbeweglich zu dem Magnetelement (22) angeordnet ist und wobei der mindestens eine Lagesensor (24) dazu ausgebildet ist, mindestens zwei Richtungen des von dem Magnetelement (22) erzeugten Magnetfeldes zu erfassen.Arrangement of a magnetic element (22) a) having a base body (32) on which at least one outer surface (34) is formed, which has an at least one-dimensional curvature, b) one pole of the magnetic element (22) with respect to this outer surface (34 ) is arranged centrally and the opposite pole at least partially surrounding this pole is arranged and c) wherein the opposite pole of the magnetic element (22) consists of several opposite poles, which are arranged as a triangle, quadrangle or polygon around the central pole around and / or the opposite pole of the pole completely encloses, on a along an axis of rotation (18) displaceable and / or on a rotation axis (18) rotatable machine element which is an element of a motor vehicle transmission, wherein spaced from the machine element at least one position sensor (24) movable relative to the magnetic element (22 ) and wherein the at least one position sensor (24) is adapted to at least two directions of the Ma Gnetelement (22) generated magnetic field.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Magnetelements an einem um eine Drehachse rotierbaren Maschinenelement zusammen mit einem Lagesensor zur Positionserkennung solcher Maschinenelemente. Die Anordnung betrifft als Maschinenelemente Elemente aus Kraftfahrzeuggetrieben, wie beispielsweise sogenannte Schaltwellenmodule. Schaltwellenmodule weisen in den meisten Fällen eine Schaltwelle und eine die Schaltwelle zumindest teilweise umgebende Schaltwalze auf, wobei die Schaltwelle und die Schaltwalze relativ zueinander in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung beweglich angeordnet sind.The invention relates to an arrangement of a magnetic element on a machine element rotatable about an axis of rotation together with a position sensor for detecting the position of such machine elements. The arrangement relates as machine elements elements of motor vehicle transmissions, such as so-called shift shaft modules. Shift shaft modules have in most cases a switching shaft and a switching shaft at least partially surrounding shift drum, wherein the shift shaft and the shift drum are arranged to be movable relative to each other in the axial direction and / or in the circumferential direction.

Aus DE 10 2010 042 258 A1 ist ein elektrisch betriebener Lagesensor zum Erfassen einer Zustandsgröße in einem Kraftfahrzeug bekannt. Dabei wird auf die Verwendung von Hall-Sensoren Bezug genommen, mittels welchen eine dreidimensionale Position unter anderem zu Ableitung einer Schaltgangposition gemessen werden soll. Ein konkretes Ausführungsbeispiel zur Anordnung des Lagesensor und/oder eines Magnetelements ist in DE 10 2010 042 258 A1 nicht beschrieben.Out DE 10 2010 042 258 A1 is an electrically operated position sensor for detecting a state variable in a motor vehicle known. Reference is made to the use of Hall sensors, by means of which a three-dimensional position is to be measured inter alia to derive a switching gear position. A concrete embodiment for the arrangement of the position sensor and / or a magnetic element is in DE 10 2010 042 258 A1 not described.

Aus DE 10 2011 119 862 A1 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Schalthebelstellung in einem Kraftfahrzeug mit Hilfe eines Magnetelements und eines Lagesensors bekannt, bei welcher der Lagesensor die Richtung und Stärke des von dem Magnetelement erzeugten Magnetfeldes redundant erkennt und er zusammen mit einer Auswerteeinheit monolithisch auf einem integrierten Schaltkreis untergebracht ist. Als Magnetelement wird hier ein zylindrischer Stab eingesetzt.Out DE 10 2011 119 862 A1 a device for detecting the shift lever position in a motor vehicle by means of a magnetic element and a position sensor is known in which the position sensor detects the direction and strength of the magnetic field generated by the magnetic element redundant and it is housed together with an evaluation monolithically on an integrated circuit. As a magnetic element here is a cylindrical rod is used.

Aus DE 197 49 330 A1 ist eine Vorrichtung zum Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels bekannt, gemäß welcher die Schaltstellungen mit mehreren Hall-Sensoren und einem konventionellen Magnetelement erfasst werden.Out DE 197 49 330 A1 a device for detecting switching positions of a mechanically actuable switching means is known, according to which the switching positions are detected with a plurality of Hall sensors and a conventional magnetic element.

Aus DE 197 26 691 A1 ist ein Drehwinkelsensor mit einem asymmetrisch angeordneten Permanentmagneten bekannt, so dass mittels einer HallSonde ein sich über den Drehwinkel ändernder Magnetfluß über einen Winkelbereich von 250° festgestellt werden kann. Der Permanentmagnet ist dabei so ausgebildet, dass ein erster Magnetisierungsbereich einen zweiten Magnetisierungsbereich in Umfangsrichtung umgibt.Out DE 197 26 691 A1 is a rotation angle sensor with an asymmetrically arranged permanent magnet known, so that by means of a Hall probe over the angle of rotation changing magnetic flux over an angular range of 250 ° can be determined. The permanent magnet is designed such that a first magnetization region surrounds a second magnetization region in the circumferential direction.

Aus CN 102 537 341 A ist ein Neutralstellungssensor bekannt, mit dem die rotatorische Bewegung einer Schaltwelle erfasst werden kann. Dazu wird die Position eines Magnetelements mit einer Gegenpol-Pol-Gegenpol-Anordnung von einem Hallsensor erfasst.Out CN 102 537 341 A a neutral position sensor is known with which the rotational movement of a switching shaft can be detected. For this purpose, the position of a magnetic element with a counter-pole-pole opposite pole arrangement is detected by a Hall sensor.

Aus DE 10 2005 022 128 A1 ist eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung über einen Winkelbereich von 360° bekannt, wobei ein Pol und ein Gegenpol in der Ebene senkrecht zur Drehachse angeordnet sind und der magnetische Fluss mittels zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Magneterfassungselementen bestimmt wird.Out DE 10 2005 022 128 A1 a rotation angle detecting device over an angular range of 360 ° is known, wherein a pole and a counter pole are arranged in the plane perpendicular to the axis of rotation and the magnetic flux is determined by means of two perpendicular magnetic detection elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung eines Magnetelements an einem entlang einer Drehachse verschiebbaren und/oder an einem um eine Drehachse rotierbaren Maschinenelement eines Kraftfahrzeuggetriebes zur Verfügung zu stellen, die platzsparend, einfach und kostengünstig herstellbar und montierbar ist und eine zuverlässige Positionserkennung des Maschinenelements ermöglicht.The invention has for its object to provide an arrangement of a magnetic element on a displaceable along a rotational axis and / or on a rotatable about a rotational axis machine element of a motor vehicle transmission, which is space-saving, easy and inexpensive to manufacture and assemble and reliable position detection of the machine element allows.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere praktische Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with an arrangement having the features of claim 1. Further practical embodiments are described in the subclaims.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung weist das Magnetelement einen Grundkörper auf, an welchem mindestens eine Außenoberfläche ausgebildet ist, die eine mindestens eindimensionale Krümmung aufweist, wobei ein Pol des Magnetelements in Bezug auf diese Außenoberfläche zentral angeordnet ist und der Gegenpol zumindest teilweise diesen Pol umgebend angeordnet ist. Der Gegenpol besteht aus mehreren Gegenpolen, die als Dreieck, Viereck oder Vieleck um den zentralen Pol herum angeordnet sind und/oder der Gegenpol umschließt den Pol vollständig. Bei einem solchen Magnetelement verlaufen die Magnetfeldlinien teilweise oder vollständig sternförmig in Richtung des zentral angeordneten Pols bzw. von diesem Pol nach außen. Von dem Erfindungsgedanken umfasst sind sowohl eindimensionale Krümmungen, wie beispielsweise bei einem Zylindermantel, als auch zwei oder mehrdimensionale Krümmungen, wie beispielsweise bei einer „hügelartigen“, „wellenartigen“ oder beliebig unregelmäßig ausgebildeten Oberflächen. Für einige Anwendungszwecke besonders geeignet sind solche Ausbildungen der Oberfläche, bei welchen sich das Drehelement aufgrund der Form und Krümmung des Magnetelements so zu einer Drehachse anordnen lässt, dass ein um diese Rotationsachse rotierbares und/oder entlang der Drehachse axial verschiebliches Maschinenelement zu einem in einem definierten Abstand angeordneten Lagesensor stets den gleichen Abstand beibehält, wobei sich das Magnetfeld relativ zu dem Lagesensor verändert. Dies gilt insbesondere für Magnetelemente, die in Verbindung mit Maschinenelementen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden sollen, beispielsweise in Verbindung mit Schaltwalzen. Ein erfindungsgemäßes Magnetelement kann einfach und kostengünstig hergestellt und - insbesondere wenn es wie vorstehend erläutert ausgebildet ist - an einem um eine Drehachse rotierbares Maschinenelement befestigt werden. Insbesondere bei einer an die Schaltwalze eines Schaltwellenmoduls angepassten Form des Magnetelements ergibt sich mit einem solchen Magnetelement eine insgesamt einfache und platzsparende, erfindungsgemäße Anordnung. Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung eines wie vorstehend beschriebenen Magnetelements an einem entlang einer Drehachse verschiebbaren und/oder an einem um eine Drehachse rotierbaren Maschinenelement, das Element eines Kraftfahrzeuggetriebes ist, ist beabstandet zu dem Maschinenelement mindestens ein Lagesensor relativbeweglich zu dem Magnetelement angeordnet. Ferner ist der mindestens eine Lagesensor dazu ausgebildet, mindestens zwei Richtungen des von dem Magnetelement erzeugten Magnetfeldes zu erfassen. Eine zweidimensionale Erfassung der Richtung des Magnetfeldes ist ausreichend, wenn die durch die erfassbaren Richtungen eindeutig identifizierbaren Lagen des Maschinenelements für die mit der Lageerkennung erforderlichen Funktionen ausreichend sind. Mit einer dreidimensionalen Erfassung des Magnetfeldes lässt sich die Lage des Maschinenelements innerhalb einer ausreichend großen Stärke des Magnetfeldes eindeutig ermitteln.In an arrangement according to the invention, the magnetic element has a base body, on which at least one outer surface is formed, which has an at least one-dimensional curvature, one pole of the magnetic element is arranged centrally with respect to this outer surface and the opposite pole is at least partially surrounding this pole. The opposite pole consists of several opposite poles, which are arranged as a triangle, square or polygon around the central pole around and / or the opposite pole completely encloses the pole. In such a magnetic element, the magnetic field lines extend partially or completely star-shaped in the direction of the centrally disposed pole or from this pole to the outside. The inventive concept includes both one-dimensional curvatures, such as in the case of a cylinder jacket, and two or more-dimensional curvatures, such as in the case of a "hill-like", "wave-like" or any irregularly shaped surfaces. Such embodiments of the surface are particularly suitable for some applications, in which the rotating element can be arranged to form a rotation axis due to the shape and curvature of the magnetic element such that a machine element rotatable about this rotation axis and / or axially displaceable along the rotation axis becomes one in a defined one Distance sensor arranged always maintains the same distance, wherein the magnetic field changes relative to the position sensor. This applies in particular to magnetic elements that are to be used in conjunction with machine elements in motor vehicles, for example in conjunction with Shift drums. A magnetic element according to the invention can be produced easily and inexpensively and, in particular if it is designed as explained above, can be fastened to a machine element that is rotatable about a rotation axis. In particular, in a matched to the shift drum of a switching shaft module shape of the magnetic element results with such a magnetic element a total of simple and space-saving, inventive arrangement. In an arrangement according to the invention of a magnetic element as described above on a rotating along a rotation axis and / or rotatable about a rotation machine element that is element of a motor vehicle transmission, spaced from the machine element at least one position sensor is arranged to be movable relative to the magnetic element. Furthermore, the at least one position sensor is designed to detect at least two directions of the magnetic field generated by the magnetic element. A two-dimensional detection of the direction of the magnetic field is sufficient if the positions of the machine element which can be unambiguously identified by the detectable directions are sufficient for the functions required with the position detection. With a three-dimensional detection of the magnetic field, the position of the machine element within a sufficiently large strength of the magnetic field can be determined clearly.

Eine erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhaft für Elemente eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere für Schaltwellenmodule von Kraftfahrzeuggetrieben. Denn dann kann das Magnetelement auf der Außenseite einer Schaltwalze oder Schaltwelle eines Schaltwellenmoduls angeordnet sein.An arrangement according to the invention is advantageous for elements of a motor vehicle transmission, in particular for shift shaft modules of motor vehicle transmissions. Because then the magnetic element can be arranged on the outside of a shift drum or switching shaft of a switching shaft module.

Es ist vorteilhaft, wenn das Magnetelement so gestaltet ist, dass es im mit der Schaltwalze (oder Schaltwelle) verbundenen Zustand eine zylindermantelförmige Außenoberfläche aufweist, die so zu einem Lagesensor positionierbar ist, dass trotz axialer Relativbewegung zwischen Magnetelement und Sensor und/oder rotatorischer Bewegung zwischen Magnetelement und Sensor um die Drehachse der Abstand zwischen Lagesensor und Magnetelement stets gleich groß bleibt. Dazu müssen die Größe und Anordnung des Magnetelements so gewählt sein, dass sich das Magnetelement und der Lagesensor in allen möglichen Relativpositionen zwischen Schaltwalze (oder Schaltwelle) und Lagesensor stets „in Überlappung“ befinden, d.h. dass das Magnetelement nicht aus dem Erfassungsbereich des Lagesensors „auswandern“ kann.It is advantageous if the magnetic element is designed in such a way that, in the state connected to the shift drum (or shift shaft), it has a cylinder jacket-shaped outer surface which can be positioned relative to a position sensor such that, despite axial relative movement between magnetic element and sensor and / or rotational movement between Magnetic element and sensor around the axis of rotation of the distance between the position sensor and magnetic element always remains the same size. For this purpose, the size and arrangement of the magnetic element must be chosen so that the magnetic element and the position sensor in all possible relative positions between shift drum (or shift shaft) and position sensor are always "in overlap", i. that the magnetic element can not "move out" of the detection range of the position sensor.

Wenn ein Gegenpol den zentralen Pol des Magnetelements vollständig umschließt, so dass die Außenoberfläche außenseitig ausschließlich als Gegenpol polarisiert ist und sich aufgrund der vollständig von dem Gegenpol umgebenen Anordnung des zentralen Pols eine weitestgehend regelmäßige, sternförmige Ausbildung des Magnetfeldes ergibt, kann mit einem solchen Magnetelement eine besonders hohe Genauigkeit erzielt werden.If a counter pole completely surrounds the central pole of the magnetic element, so that the outer surface is polarized on the outside exclusively as a counter pole and a largely regular, star-shaped formation of the magnetic field results due to the completely surrounded by the opposite pole arrangement of the central pole, can with such a magnetic element particularly high accuracy can be achieved.

In einer praktischen Ausführungsform eines Magnetelements einer erfindungsgemäßen Anordnung ist der Grundkörper aus einem Kunststoffmaterial mit zugesetzten Magnetpartikeln gebildet. Dabei können als Magnetpartikel insbesondere Ferrite, SmCo- und NdFeB-Pulver sowie AINiCo-Legierungen eingesetzt werden. Diese werden dann insbesondere über thermoplastische Binder oder Duroplaste in einen Kunststoffwerkstoff eingebunden. Die Magnetelemente können in diesem Fall einfach und kostengünstig als Kunststoffspritzelemente hergestellt werden. Vorzugsweise werden diese Elemente nach der spritztechnischen Herstellung so magnetisiert, dass sich eine wunschgemäße Polanordnung ergibt.In a practical embodiment of a magnetic element of an arrangement according to the invention, the base body is formed from a plastic material with added magnetic particles. In particular, ferrites, SmCo and NdFeB powders and AlNiCo alloys can be used as magnetic particles. These are then incorporated in particular via thermoplastic binders or thermosets in a plastic material. The magnetic elements can be easily and inexpensively manufactured in this case as plastic injection elements. Preferably, these elements are magnetized after the injection-technical production so that results in a desired Polanordnung.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines Magnetelements einer erfindungsgemäßen Anordnung ist bzw. sind die Außenoberfläche des Grundkörpers und/oder der gesamte Grundkörper als Ausschnitt eines Zylindermantels geformt. Mit einer Ausbildung des gesamten Grundkörpers als Zylindermantelausschnitt ist insbesondere gemeint, dass zu einer Außenoberfläche in Form eines Zylindermantelausschnitts eine korrespondierende Innenoberfläche existiert, die ebenfalls die Form eines Zylindermantelausschnitts und einen gleichbleibenden Abstand zu der Außenoberfläche aufweist. Ein solches Magnetelement lässt sich besonders einfach und kostengünstig auf einer Schaltwalze montieren, insbesondere wenn die Innenoberfläche auf die Außenoberfläche einer zylindrisch ausgebildeten Schaltwalze abgestimmt ist. Die Montage kann auf geeignete Art und Weise erfolgen, insbesondere durch Verschrauben, Vernieten, Verkleben, Einpressen in eine in der Schaltwalze ausgebildete Vertiefung bzw. Ausnehmung, eine Kombination der vorstehenden Montagearten etc.In a further practical embodiment of a magnetic element of an arrangement according to the invention, the outer surface of the base body and / or the entire base body is or are formed as a cutout of a cylinder jacket. With a design of the entire base body as a cylinder jacket cutout, it is particularly meant that to an outer surface in the form of a cylinder jacket cutout a corresponding inner surface exists, which also has the shape of a cylinder jacket cutout and a constant distance to the outer surface. Such a magnetic element can be mounted in a particularly easy and cost-effective manner on a shift drum, in particular if the inner surface is matched to the outer surface of a cylindrically shaped shift drum. The assembly can be done in a suitable manner, in particular by screwing, riveting, gluing, pressing into a formed in the shift drum recess or recess, a combination of the above types of mounting, etc.

Wenn in der Schaltwalze eine Ausnehmung für das Magnetelement ausgebildet ist, können die Ausnehmung sowie die Dicke des Magnetelements auch so aufeinander abgestimmt werden, dass die Außenoberfläche des Magnetelements im in die Ausnehmung eingesetzten Zustand flächenbündig zu der Außenoberfläche der an das Magnetelement angrenzenden Bereiche der Schaltwalze positioniert ist. In diesem Fall ergibt sich eine besonders kompakte Bauform, da das Magnetelement gegenüber der Schaltwalze nicht in radialer Richtung hervorragt.If a recess for the magnetic element is formed in the shift drum, the recess and the thickness of the magnetic element can also be matched to one another such that the outer surface of the magnetic element is positioned flush with the outer surface of the areas of the shift drum adjacent to the magnetic element in the state inserted into the recess is. In this case, a particularly compact design, since the magnetic element does not protrude in the radial direction relative to the shift drum.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in besonders vorteilhafter Weise auch dann realisiert werden, wenn zwischen dem Magnetelement und dem mindestens einen Lagesensor ein Gehäuse angeordnet ist. So kann beispielsweise bei Realisierung der Erfindung in einem Schaltwellenmodul der Lagesensor außerhalb eines Schaltdomgehäuses angeordnet sein, um innerhalb des Schaltdomgehäuses auftretenden Schmutzeinwirkungen auf den Sensor konstruktionsbedingt zu vermeiden.The arrangement according to the invention can also be realized in a particularly advantageous manner if a housing is arranged between the magnetic element and the at least one position sensor. For example, in the case of realization the invention may be arranged in a switching shaft module of the position sensor outside a Schaltdomgehäuses to avoid occurring within the Schaltdomgehäuses dirt on the sensor due to the design.

In einer weiteren praktischen erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, mittels welcher aufgrund von mit Hilfe des mindestens einen Lagesensors erfasster Magnetfeldänderungen Relativbewegungen des Maschinenelements ermittelt werden. Diesbezüglich wird wiederum insbesondere auf die Anwendung der Anordnung in Verbindung von Schaltwellenmodulen von Kraftfahrzeuggetrieben verwiesen. In solchen Schaltwellenmodulen sind Relativbewegungen zwischen einer Schaltwelle und einer Schaltwalze häufig durch sogenannte Kulissenelemente vorgegeben. Die Erfassung von Relativbewegungen des Maschinenelements, welche sich durch Veränderungen des Magnetfeldes in der erfindungsgemäßen Anordnung nachverfolgen lassen, können in diesem Fall insbesondere dazu genutzt werden, die Schaltabsicht eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges frühzeitig zu ermitteln und entsprechende Maßnahmen einzuleiten. Diesbezüglich wird insbesondere auf die Betätigung der Kupplung eines Kraftfahrzeuggetriebes und/oder eine (Vor-)Synchronisierung von Zahnrädern eines Kraftfahrzeuggetriebes verwiesen.In a further practical arrangement according to the invention, an evaluation unit is provided by means of which relative movements of the machine element are determined on the basis of magnetic field changes detected with the aid of the at least one position sensor. In this regard, in turn, reference is made in particular to the application of the arrangement in connection of switching shaft modules of motor vehicle transmissions. In such switching shaft modules relative movements between a switching shaft and a shift drum are often specified by so-called link elements. The detection of relative movements of the machine element, which can be tracked by changes in the magnetic field in the arrangement according to the invention, can be used in this case, in particular to determine the intention to switch a driver of a motor vehicle early and initiate appropriate action. In this regard, reference is made in particular to the operation of the clutch of a motor vehicle transmission and / or a (pre-) synchronization of gears of a motor vehicle transmission.

Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

  • 1 ein Schaltwellenmodul mit einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer perspektivischen Darstellung,
  • 2 einen Teil der Schaltwalze mit einem Magnetelement des in 1 dargestellten Schaltwellenmoduls in einer perspektivischen Ansicht und
  • 3 einen Ausschnitt der Schaltwalze aus den 1 und 2 mit montiertem Magnetelement und Lagesensor sowie einigen beispielhaften Magnetfeldlinien in einer Seitenansicht.
Further practical embodiments of the invention are described below in conjunction with the drawings. Show it:
  • 1 a switching shaft module with an inventive arrangement in a perspective view,
  • 2 a part of the shift drum with a magnetic element of in 1 shown switching shaft module in a perspective view and
  • 3 a section of the shift drum from the 1 and 2 with mounted magnetic element and position sensor and some exemplary magnetic field lines in a side view.

1 zeigt ein Schaltwellenmodul 10 eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einer um eine Drehachse 18 gelagerten Schaltwelle 12 und einer die Schaltwelle 12 - in axialer Richtung betrachtet - zumindest teilweise umgebenden Schaltwalze 14. In der gezeigten Ausführungsform ist die Schaltwelle 12 gegenüber der Schaltwalze 14 sowohl in axialer Richtung entlang der Drehachse 18 als auch in Umfangsrichtung relativbeweglich, d.h. in axialer Richtung verschiebbar und in Umfangsrichtung verdrehbar (jeweils nur in begrenztem Maße). Die Schaltwelle 12 ist fest mit Schaltfingern 16 verbunden. In der Schaltwalze 14 sind Ausnehmungen ausgebildet, durch welche die Schaltfinger 16 in radialer Richtung gegenüber der Schaltwalze 14 hervorragen. 1 shows a switching shaft module 10 a motor vehicle transmission with a about an axis of rotation 18 mounted shift shaft 12 and one the shift shaft 12 - Viewed in the axial direction - at least partially surrounding shift drum 14 , In the embodiment shown, the shift shaft 12 opposite the shift drum 14 both in the axial direction along the axis of rotation 18 as well as in the circumferential direction relatively movable, ie displaceable in the axial direction and rotatable in the circumferential direction (in each case only to a limited extent). The shift shaft 12 is fixed with shift fingers 16 connected. In the shift drum 14 are recesses formed by which the shift finger 16 in the radial direction relative to the shift drum 14 protrude.

In 1 ist auch ein sogenanntes Schaltdomgehäuse 20 dargestellt, das den hinteren Teil von Schaltwelle 12 und Schaltwalze 14 umgibt. Die Schaltwalze 14 ist fest mit einem Magnetelement 22 verbunden. An der Außenseite des Schaltdomgehäuses 20 ist ein Lagesensor 24 angeordnet, wobei der Aufbau des Magnetelements 22 und der Aufbau des Lagesensors 24 in den 2 und 3 im Detail erkennbar ist.In 1 is also a so-called Schaltdomgehäuse 20 shown, which is the rear part of selector shaft 12 and shift drum 14 surrounds. The shift drum 14 is fixed with a magnetic element 22 connected. On the outside of the Schaltdomgehäuses 20 is a position sensor 24 arranged, wherein the structure of the magnetic element 22 and the structure of the position sensor 24 in the 2 and 3 can be seen in detail.

In 2 ist ein Teil der Schaltwalze 14 mit dem daran montierten Magnetelement 22 in einer schematischen Darstellung wiedergegeben. Es ist gut erkennbar, dass die Schaltwalze 14 eine hohlzylindrische Grundform aufweist, so dass sowohl dessen Außenoberfläche 26 als auch dessen Innenoberfläche 28 die Form eines Zylindermantels aufweist. Wie sowohl in 2 als auch in 3 gut erkennbar ist, ist die zur Schaltwalze 14 orientierte Unteroberfläche 30 des Magnetelements 22 in seiner Form an die Außenoberfläche 26 der Schaltwalze 14 angepasst, so dass diese flächig aneinander anliegen.In 2 is part of the shift drum 14 with the magnetic element mounted thereon 22 reproduced in a schematic representation. It's easy to see that the shift drum 14 has a hollow cylindrical basic shape, so that both its outer surface 26 as well as its inner surface 28 has the shape of a cylinder jacket. Like both in 2 as well as in 3 is clearly visible, is the shift drum 14 oriented sub-surface 30 of the magnetic element 22 in its shape to the outer surface 26 the shift drum 14 adjusted so that they lie flat against each other.

Das Magnetelement 22 umfasst einen Grundkörper 32, der einem viereckigen Ausschnitt eines Zylindermantels entspricht. Eine der Innenoberfläche 30 gegenüberliegende Außenoberfläche 34 weist somit - wie die Außenoberfläche 34 - eine regelmäßige Krümmung und einen konstanten Abstand zur Drehachse 18 auf.The magnetic element 22 includes a main body 32 , which corresponds to a square cutout of a cylinder jacket. One of the inner surface 30 opposite outer surface 34 thus shows - like the outer surface 34 - A regular curvature and a constant distance to the axis of rotation 18 on.

Der als Nordpol dienende, zentral angeordnete Pol ist in den 2 und 3 mit N gekennzeichnet, der als Gegenpol dienende Südpol, welcher den Nordpol in der gezeigten Ausführungsform vollständig umgibt, ist mit S gekennzeichnet. Die Trennung zwischen Nordpol und Südpol ist mit den gestrichelten Linien 36 dargestellt.The serving as the North Pole, centrally arranged pole is in the 2 and 3 denoted by N, which serves as a counter-pole south pole, which completely surrounds the north pole in the embodiment shown, is marked with S. The separation between North Pole and South Pole is with the dashed lines 36 shown.

Aufgrund der Gestaltung des Magnetelements 22 selbst ergeben sich die in 2 mit Pfeilen dargestellten sternförmig verlaufenden Magnetfeldlinien innerhalb des Magnetelements 22. Der Verlauf der Magnetfeldlinien außerhalb des Magnetelements 22 ist in 3 dargestellt, auf welche nachfolgend Bezug genommen wird.Due to the design of the magnetic element 22 itself arise in the 2 indicated by arrows star-shaped magnetic field lines within the magnetic element 22 , The course of the magnetic field lines outside the magnetic element 22 is in 3 shown, to which reference is made below.

In 3 ist zusätzlich zu der Schaltwalze 14 und dem Magnetelement 22 auch der Lagesensor 24 mit dem Sensorelement 38 und dem das Sensorelement 38 umgebenden Sensorgehäuse 40 dargestellt, wobei zur Vereinfachung das Schaltdomgehäuse 20 in 3 nicht dargestellt wurde. Das Sensorelement 38 ist über gestrichelt dargestellte Leitungen 42 mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden. Mit der Auswerteeinheit lässt sich aufgrund des Verlaufs der Magnetfeldlinien 44 die Position des mit der Schaltwalze 14 verbundenen Magnetelements 22 und damit die Position der Schaltwalze 14 ermitteln. Darüber hinaus ermöglicht es die Auswerteeinheit auch die Veränderung des Magnetfeldes zu analysieren und daraus die aktuelle Bewegung der Schaltwalze und resultierende Schaltabsichten abzuleiten. Die Analyse der aktuellen Schaltposition und/oder der Schaltabsichten erfolgt vorzugsweise dadurch, dass in einer Datenbank gespeicherte Magnetfeldausrichtungen bzw. Magnetfeldveränderungen (mit geeigneten Toleranzwerten) mit gemessenen Magnetfeldausrichtungen bzw. Magnetfeldveränderungen verglichen und erkannt werden.In 3 is in addition to the shift drum 14 and the magnetic element 22 also the position sensor 24 with the sensor element 38 and the sensor element 38 surrounding sensor housing 40 illustrated, with the Schaltdomgehäuse for simplicity 20 in 3 not shown. The sensor element 38 is shown by dashed lines 42 connected to an evaluation unit, not shown. With the evaluation unit can be due to the course of the magnetic field lines 44 the position of the with the shift drum 14 connected magnetic element 22 and thus the position of the shift drum 14 determine. In addition, the evaluation unit also makes it possible to analyze the change in the magnetic field and to derive therefrom the current movement of the shift drum and the resulting shift intentions. The analysis of the current switching position and / or the switching intentions is preferably carried out by comparing and recognizing magnetic field orientations or magnetic field changes (with suitable tolerance values) stored in a database with measured magnetic field orientations or magnetic field changes.

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims may be essential both individually and in any desired combinations for the realization of the invention in its various embodiments. The invention may be varied within the scope of the claims and in consideration of the knowledge of the person skilled in the art.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
SchaltwellenmodulShift shaft module
1212
Schaltwelleshift shaft
1414
Schaltwalzeshift drum
1616
Schaltfingershift finger
1818
Drehachseaxis of rotation
2020
Schaltdomgehäusegearshift tower
2222
Magnetelementmagnetic element
2424
Lagesensorposition sensor
2626
Außenoberfläche (der Schaltwalze)Outer surface (the shift drum)
2828
Innenoberflächeinner surface
3030
Unteroberflächeundersurface
3232
Grundkörperbody
3434
Außenoberfläche (des Magnetelements)Outer surface (of the magnetic element)
3636
gestrichelte Liniendashed lines
3838
Sensorelementsensor element
4040
Sensorgehäusesensor housing
4242
gestrichelt dargestellte Leitungendashed lines shown
4444
Magnetfeldlinienmagnetic field lines

Claims (7)

Anordnung eines Magnetelements (22) a) mit einem Grundkörper (32), an welchem mindestens eine Außenoberfläche (34) ausgebildet ist, die eine mindestens eindimensionale Krümmung aufweist, b) wobei ein Pol des Magnetelements (22) in Bezug auf diese Außenoberfläche (34) zentral angeordnet ist und der Gegenpol zumindest teilweise diesen Pol umgebend angeordnet ist und c) wobei der Gegenpol des Magnetelements (22) aus mehreren Gegenpolen besteht, die als Dreieck, Viereck oder Vieleck um den zentralen Pol herum angeordnet sind und/oder der Gegenpol den Pol vollständig umschließt, an einem entlang einer Drehachse (18) verschiebbaren und/oder an einem um eine Drehachse (18) rotierbaren Maschinenelement, das ein Element eines Kraftfahrzeuggetriebes ist, wobei beabstandet zu dem Maschinenelement mindestens ein Lagesensor (24) relativbeweglich zu dem Magnetelement (22) angeordnet ist und wobei der mindestens eine Lagesensor (24) dazu ausgebildet ist, mindestens zwei Richtungen des von dem Magnetelement (22) erzeugten Magnetfeldes zu erfassen.Arrangement of a magnetic element (22) a) with a base body (32), on which at least one outer surface (34) is formed, which has an at least one-dimensional curvature, b) wherein one pole of the magnetic element (22) with respect to this outer surface (34) is arranged centrally and the opposite pole at least partially surrounding this pole is arranged and c) wherein the opposite pole of the magnetic element (22) consists of a plurality of opposite poles, which are arranged around the central pole as a triangle, quadrangle or polygon and / or the opposite pole completely encloses the pole, displaceable along one axis of rotation (18) and / or or at a about an axis of rotation (18) rotatable machine element which is an element of a motor vehicle transmission, spaced from the machine element at least one position sensor (24) is arranged movable relative to the magnetic element (22) and wherein the at least one position sensor (24) formed thereto is to detect at least two directions of the magnetic field generated by the magnetic element (22). Anordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement eine Schaltwalze (14) oder Schaltwelle (12) eines Schaltwellenmoduls (10) ist und das Magnetelement (22) auf der Außenseite (26) der Schaltwalze (14) oder Schaltwelle (12) angeordnet ist.Arrangement according to the preceding claim, characterized in that the machine element is a shift drum (14) or shift shaft (12) of a shift shaft module (10) and the magnetic element (22) on the outer side (26) of the shift drum (14) or shift shaft (12). is arranged. Anordnung nach einem oder mehreren der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Magnetelement (22) und dem mindestens einen Lagesensor (24) ein Gehäuse angeordnet ist.Arrangement according to one or more of the two preceding claims, characterized in that a housing is arranged between the magnetic element (22) and the at least one position sensor (24). Anordnung nach einem oder mehreren der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, mittels welcher aufgrund von mit Hilfe des mindestens einen Lagesensors (24) erfasster Magnetfeldänderungen Relativbewegungen des Maschinenelements ermittelt werden.Arrangement according to one or more of the three preceding claims, characterized in that an evaluation unit is provided, by means of which relative movements of the machine element are determined on the basis of detected by means of the at least one position sensor (24) magnetic field changes. Anordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement ein Element eines Kraftfahrzeuggetriebes ist und die Auswerteeinheit zur Ermittlung der Schaltabsicht ausgebildet ist.Arrangement according to the preceding claim, characterized in that the machine element is an element of a motor vehicle transmission and the evaluation unit is designed to determine the switching intention. Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) des Magnetelements (22) aus einem Kunststoffmaterial mit zugesetzten Magnetpartikeln gebildet ist.Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the base body (32) of the magnetic element (22) is formed from a plastic material with added magnetic particles. Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche des Grundkörpers (32) des Magnetelements (22) und/oder der gesamte Grundkörper (32) des Magnetelements (22) als Ausschnitt(e) eines Zylindermantels geformt ist bzw. sind.Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outer surface of the base body (32) of the magnetic element (22) and / or the entire base body (32) of the magnetic element (22) as Section (s) of a cylinder shell is or are formed.
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