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Die nachstehende Spezifikation beschreibt das Wesen der vorliegenden Erfindung sowie die Art und Weise ihrer Ausführung und stellt diese fest:
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Gebiet der Erfindung:
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Die Erfindung betrifft Getriebesysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Baugruppe zur Erkennung einer Schaltposition.
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Hintergrund der Erfindung:
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Schaltgassen sind definiert, um die Position der Gänge in Fahrzeugen anzugeben. Eine neutrale Schaltgasse ist eine Schaltgasse, in der der Schalthebel in Neutralstellung frei beweglich ist. Die übrigen Schaltgassen liegen typischerweise rechtwinklig zur neutralen Schaltgasse. In einer typischen 6-Gang-Ausgestaltung (5 + Rückwärtsgang) sind die Schaltgassen als Schaltgasse des ersten Gangs und des zweiten Gangs (Schaltgasse 1), Schaltgasse des dritten Gangs und des vierten Gangs (Schaltgasse 2) und Schaltgasse des fünften Gangs und des Rückwärtsgangs (Schaltgasse 3) definiert. In jeder dieser Schaltgassen liegen die beiden Gänge des Gangpaares gegenüber der neutralen Schaltgasse.
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Für Fahrzeuge mit elektronisch betätigter Kupplung muss die Gangwechselabsicht exakt und zuverlässig erkannt werden, so dass die Kupplung im richtigen Moment ausgerückt wird. Zur Erkennung der Schalthebelposition und der Änderung der Position sind derzeit verschiedene Arten von Sensorbaugruppen bekannt.
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JP2014052794 offenbart eine Vorrichtung zur Erkennung einer Schalthebelposition in einem Handschaltgetriebesystem. Die Vorrichtung besitzt zwei Sensoren, um den Magnetfluss zu erkennen, und die Schalthebelposition wird anhand des Verhältnisses der beiden Sensorausgänge bestimmt.
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Kurze Beschreibung der Erfindung:
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Eine Baugruppe zum Bestimmen der Position eines Schalthebels in einem Fahrzeug wird offenbart. Die Baugruppe umfasst einen nahe der Basis des Schalthebels angebrachten Magneten; einen kontaktlosen Magnetsensor, der nahe dem Magneten an der Basis des Schalthebels angeordnet ist; und eine Steuereinheit, die den Ausgang des dreidimensionalen kontaktlosen Magnetsensors als Eingang an einer ihrer Schnittstellen empfängt und die Schalthebelposition bestimmt.
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Die Baugruppe zum Bestimmen der Schaltposition gemäß diesem Verfahren erfordert nur einen Sensor zum Erfassen der Position des Schalthebels. Ein einzelner kontaktloser Magnetsensor kann die gewählte Schaltgasse erkennen und feststellen, ob der Schalthebel in einer geraden Schaltposition oder einer ungeraden Schaltposition steht. Die Vorrichtung ist einfach in der Konstruktion und kann die Position des Schalthebels exakt erkennen.
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Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen:
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Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden beigefügten Zeichnungen beschrieben:
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zeigt eine Baugruppe zum Bestimmen der Position des Schalthebels aus einer ersten Sicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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zeigt eine Baugruppe zum Bestimmen der Position des Schalthebels aus einer zweiten Sicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung:
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Eine Baugruppe (100) zum Bestimmen der Position eines Schalthebels (101) in einem Fahrzeug umfasst einen Magneten (102), der nahe der Basis des Schalthebels (101) angebracht und dafür ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Schalthebel zu bewegen; einen kontaktlosen Magnetsensor (103), der nahe dem Magneten (102) an der Basis des Schalthebels (101) angeordnet ist; und eine Steuereinheit (104), die den Ausgang des kontaktlosen Magnetsensors (103) empfängt und die Position des Schalthebels (101) bestimmt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Magnetsensor (103) ein dreidimensionaler Hall-Effekt-Sensor (103). Es ist vorgesehen, dass der Schalthebel (101) an der Basis drehbar angebracht ist und dass die relative Verstellung zwischen dem Magneten (102) am Schalthebel (101) und dem Hall-Effekt-Sensor (103) eine gewählte Gassenposition des Schalthebels (101) anzeigt. Ferner ist der Schalthebel (101) um ein Kugelgelenk drehbar, und die relative Drehung zwischen dem Magneten (102) am Schalthebel (101) und dem Hall-Effekt-Sensor (103) zeigt eine Schaltposition des Schalthebels (101) in der gewählten Gasse an.
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In einer anderen Ausführungsform kann der kontaktlose Magnetsensor (103) ein wirbelstrombasierter Sensor (103) sein.
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zeigt eine Baugruppe (100) zum Bestimmen der Position des Schalthebels aus einer ersten Sicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bewegung des Schalthebels (101) bei Wahl der Schaltgasse ist dargestellt, und die verschiedenen Positionen des Schalthebels (101) und des Magneten (102) bezogen auf den Hall-Effekt-Sensor (103) werden durch die mit gestrichelten Linien dargestellten Schalthebel (101) angezeigt. Wie in gezeigt, kippt der Magnet (102) am Schalthebel (101) bezogen auf den Hall-Effekt-Sensor (103).
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zeigt eine Baugruppe (100) zum Bestimmen der Position des Schalthebels aus einer zweiten Sicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bewegung des Schalthebels (101) bei Wahl des Gangs in einer bestimmten Schaltgasse ist dargestellt, und die verschiedenen Positionen des Schalthebels (101) und des Magneten (102) bezogen auf den Hall-Effekt-Sensor (103) werden durch die mit gestrichelten Linien dargestellten Schalthebel (101) angezeigt. Wie in gezeigt, dreht sich der Magnet (102) am Schalthebel (101) bezogen auf den Hall-Effekt-Sensor (103) um seine Achse.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU) (104) in einem Fahrzeug bereitgestellt wird, um eine elektronisch betätigte Kupplung zu steuern. Die ECU ist dafür ausgelegt, einen Eingang von einem dreidimensionalen Hall-Effekt-Sensor (103) zu empfangen, der nahe einem Magneten (102) an der Basis des Schalthebels im Fahrzeug angeordnet ist. Die ECU verarbeitet das Signal vom Hall-Effekt-Sensor (103) und bestimmt die Position des Schalthebels.
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In Fahrzeugen mit manueller Kupplung betätigt der Fahrer die Kupplung in dem Moment, wo er die Schaltposition ändern will. In Fahrzeugen mit elektronisch betätigter Kupplung jedoch fungiert eine Steuerung als Betätiger, wenn die Absicht zum Wechseln des Gangs erkannt wird. Es ist entscheidend, dass die Kupplung im richtigen Moment geöffnet wird, sobald der Gangwechsel erfolgt, denn falls die Kupplung nicht ausgerückt ist, wenn der Gangwechsel erfolgt, merkt der Fahrer einen Widerstand, was auch zu einer Beschädigung des gesamten Getriebesystems führen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Baugruppe (100) zur Erkennung der Position eines Schalthebels in einem Fahrzeug offenbart. Die Baugruppe (100) umfasst einen Permanentmagneten (102), der nahe der Basis des Schalthebels angebracht ist. Ein dreidimensionaler Hall-Effekt-Sensor (103) ist nahe dem Magneten (102) an der Basis des Schalthebels angeordnet. Der Ausgang des Hall-Effekt-Sensors (103) wird an eine elektronische Steuereinheit (104) bereitgestellt. Der Schalthebel (101) ist an der Basis durch ein Kugelgelenk drehbar derart angeordnet, dass er in zwei Richtungen bezogen auf den dreidimensionalen Hall-Effekt-Sensor (103) bewegt werden kann. Wenn der Fahrer den Gang wechseln will und den Schalthebel (101) bewegt, zeigt die relative Bewegung zwischen dem Permanentmagneten (102) am Schalthebel (101) und dem dreidimensionalen Hall-Effekt-Sensor (103) die vom Fahrer gewählte Schaltposition an. Wenn der Schalthebel in die neutrale Schaltgasse bewegt wird, um eine der Schaltgassen zu wählen, vollzieht der Permanentmagnet (102) in Bezug auf den Hall-Effekt-Sensor (103) eine Kippbewegung und wird verstellt. Basierend auf der Polarität des Permanentmagneten kann der Hall-Effekt-Sensor (103) die Richtung erkennen, in die der Schalthebel kippt. Basierend auf der Schwenkrichtung wird die vom Fahrer gewählte Schaltgasse bestimmt. Falls beispielsweise das obere Ende des Schalthebels vom Fahrer nach rechts vom Hall-Effekt-Sensor (103) geschwenkt wird, um die rechte Schaltgasse zu wählen, bewegt sich das untere Ende des Schalthebels (101) und somit der Permanentmagnet (102) zur linken Seite des Hall-Effekt-Sensors (103). Die Polarität des Permanentmagneten (102) näher am Hall-Effekt-Sensor (103) wird vom Sensor (103) erkannt, und der Ausgang des Sensors (103) wird als Eingang an die elektronische Steuereinheit (104) bereitgestellt. In gleicher Weise bewegt sich, wenn das obere Ende des Schalthebels vom Fahrer nach links vom Hall-Effekt-Sensor (103) gekippt wird, um die linke Schaltgasse zu wählen, das untere Ende des Schalthebels und somit der Permanentmagnet (102) zur rechten Seite des Hall-Effekt-Sensors (103). Die Polarität des Permanentmagneten (102) näher am Hall-Effekt-Sensor (103) wird vom Sensor (103) erkannt, und der Ausgang des Sensors (103) wird als Eingang an die elektronische Steuereinheit (104) bereitgestellt. Wenn der Schalthebel in einer senkrechten Position steht, ohne nach rechts oder links vom Hall-Effekt-Sensor (103) geschwenkt zu sein, um die Schaltgasse zu wählen, stehen beide Pole des Permanentmagneten (102) in gleichem Abstand zum Hall-Effekt-Sensor (103). Die elektronische Steuereinheit (104) bestimmt die vom Fahrer gewählte Schaltgasse anhand des Ausgangs des Hall-Effekt-Sensors (103).
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung muss der Fahrer, sobald der Fahrer die Schaltgasse gewählt hat, um den Gang zu wählen, den Schalthebel in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bewegen. Beispielsweise befinden sich, bezogen auf den Hall-Effekt-Sensor (103), die geraden Gänge (2., 4. Gang) in einer Position, wenn der Schalthebel nach hinten bewegt wird, und die ungeraden Gänge (1., 3., 5. Gang) befinden sich in einer Position, wenn der Schalthebel nach vorn bewegt wird. Wenn der Schalthebel (101) bezogen auf den Sensor (103) nach vorn bewegt wird, dreht sich der Permanentmagnet (102) im Uhrzeigersinn um die eigene Achse, bleibt jedoch immer gleich weit vom Hall-Effekt-Sensor (103) entfernt. In gleicher Weise dreht sich, wenn der Schalthebel (101) bezogen auf den Sensor (103) nach hinten bewegt wird, der Permanentmagnet (102) gegen den Uhrzeigersinn um die eigene Achse, bleibt jedoch immer gleich weit vom Hall-Effekt-Sensor (103) entfernt. Basierend auf der Drehrichtung des Permanentmagneten (102) bezogen auf den Hall-Effekt-Sensor (103) wird von der elektronischen Steuereinheit (104) die Position des Schalthebels (101) bestimmt.
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Es ist einzusehen, dass die in der vorstehenden Beschreibung erläuterten Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Zahlreiche derartige Ausführungsformen und sonstige Modifikationen und Änderungen der in der Beschreibung erläuterten Ausführungsform sind vorgesehen. Die Bewegung des Schalthebels nach links, rechts, vorn oder hinten wie erwähnt dient lediglich der Erläuterung, und jegliche Bewegung in einer anderen Richtung als vorstehend kann möglich sein, um die Position des Schalthebels zu erkennen. In einer Ausführungsform kann ein beliebiger anderer Magnetsensor (103) als ein Hall-Effekt-Sensor (103), etwa ein wirbelstrombasierter Sensor, nahe der Basis des Schalthebels angeordnet werden, um die Änderung der Position des Permanentmagneten (102), der an der Basis des Schalthebels angebracht ist, zu erkennen. Der Schutzbereich der Erfindung wird ausschließlich durch den Umfang der Schutzansprüche eingeschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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