DE4208888B4

DE4208888B4 - Anordnung zur Erfassung der Gangstellung eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE4208888B4
Application number: DE19924208888
Authority: DE
Inventors: Horst Oppitz; Franz Dipl.-Ing. Nagler (Fh); Peter Frey
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2012-03-20
Also published as: FR2688853B1; FR2688853A1; DE4208888A1

Abstract

Anordnung zur Erfassung der Gangstellung eines mehrstufigen, manuell oder mit Hilfe von Stellaktuatoren automatisiert schaltbaren Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes, dessen von einem gemeinsamen Getriebegehäuse (1) umschlossene Getriebestufen (7–11) durch Verschieben von Schaltorganen (21) umschaltbar sind, die an zueinander parallelen, in ihrer Längsrichtung beweglich in dem Getriebegehäuse (1) geführten, der Verschiebebewegung der Schaltorgane (21) zumindest in Teilwegen folgenden Schaltstangen (23) gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Schaltstangen (23) einen Dauermagnet (27) tragen und dass am Getriebegehäuse (1) den Schaltstangen (23) zugeordnete Magnetfeldsensoren (29) angebracht sind, die zur Erfassung von Schaltstellungen der Schaltstangen (23) auf die Dauermagnete (27) ansprechen, wobei die momentanen verscheibstellungen der Schaltstangen (23) die jeweiligen Gangstellungen der zugeordneten Getriebestufen (7–11) repräsentieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung der Gangstellung eines mehrstufigen, manuell oder mit Hilfe von Stellaktuatoren automatisiert schaltbaren Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes, dessen von einem gemeinsamen Getriebegehäuse umschlossene Getriebestufen durch Verschieben von Schaltorganen umschaltbar sind, die an zueinander parallelen, in ihrer Längsrichtung beweglich in dem Getriebegehäuse geführten, der Verschiebebewegung der Schaltorgane zumindest in Teilwegen folgenden Schaltstangen gehalten sind.

Für eine Vielzahl Anwendungsfälle, insbesondere bei automatischen Kupplungsbetätigungseinrichtungen, ist die Kenntnis des momentan an dem Schaltgetriebe eingestellten Gangs notwendig. Bisher an dem Schaltgetriebe angebrachte Steuerschalter haben sich vielfach als zu empfindlich für den Betrieb im Kraftfahrzeug herausgestellt oder setzen umfangreiche konstruktive Änderungen des Schaltgetriebes voraus. Auch die Montage herkömmlicher Steuerschalter hat sich vielfach als zeit- und kostenaufwendig erwiesen.

Aus der FR 25 81 002 A1 sind bereits Anordnungen zur Erfassung von Schaltwellenstellungen bekannt, bei denen eine Verschiebestellung einer Schaltwelle mittels Magnetfeldsensoren erfasst wird. Die Schaltwelle ist hierbei in üblicher üblicher Weise schwenkbar und axial verschiebbar angeordnet und weist ein drehfest mit der Schaltwelle verbundenes Eingriffsteil in Form eines Fingers auf, welcher durch Drehen der Schaltwelle in Eingriffsnuten von Schaltorganen verschwenkbar ist Durch axiales Verschieben der Schaltwelle wird dann das angewählte Schaltorgan und die das Schaltorgan tragende Schaltstange verschoben. Zur kontaktlosen Detektion der axialen Position der Schaltwelle sind mit dem Getriebegehäuse verbundene Sensoren vorgesehen.

Nachteilig hierbei ist jedoch, dass zur eindeutigen Gangfeststellung noch das Sensieren der Verschwenkwinkelposition der Schaltwelle notwendig ist, um auf die geschaltete Schaltstange, bzw. den geschalteten Gang schließen zu können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Erfassen der Gangstellung eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes zu schaffen, die sich mit geringerem Aufwand als bisher realisieren läßt und im Betrieb unempfindlich ist.

Die Aufgabe wird mit einer Anordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die Schaltorgane herkömmlicher manuell oder mit Hilfe von Stellaktuatoren ggf. automatisiert schaltbarer Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe, also beispielsweise deren Schaltgabeln in der Regel an zueinander parallelen, in ihrer Längsrichtung beweglich in dem Getriebegehäuse des Schaltgetriebes geführten Schaltstangen gehalten sind, die zumindest einen Teilweg des Schaltorgans, meistens jedoch den gesamten Schaltweg des Schaltorgans, mitmachen. Im Rahmen der Erfindung tragen zumindest einige der Schaltstangen einen Dauermagnet, während am Getriebegehäuse den Schaltstangen zugeordnete Magnetfeldsensoren angebracht sind, die in vorbestimmten Positionen der Schaltstangen auf deren Dauermagnete ansprechen. Die Magnetfeldsensoren, bei welchen es sich zweckmäßigerweise um Hallschalter handelt, erfassen die Position der Magnete und damit der Schaltstangen berührungslos, was der Betriebssicherheit zugute kommt. Da die Schaltwege der Schaltstangen und auch der gegenseitige Abstand der Schaltstangen vergleichsweise groß ist, ergeben sich nur geringe Toleranzprobleme bei der Justierung der Schaltschwellen der Magnetfeldsensoren.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Dauermagnete im Bereich der Enden der Schaltstangen angeordnet, und die Magnetfeldsensoren sind zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die als Baueinheit am Getriebegehäuse befestigbar ist. Die Magnetfeldsensoren können auf diese Weise zu einem Modul zusammengefaßt werden, der sich platzsparend und einfach am Getriebegehäuse montieren läßt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Schalt stangen axiale Verlängerungen aufweisen, die durch zumindest eine Öffnung des Getriebegehäuses austreten, die Dauermagnete tragen und in ein von außen auf das Getriebegehäuse aufgesetztes, die Öffnung überdeckendes Gehäuse der Baueinheit hineinreichen. Insbesondere in der letztgenannten Ausgestaltung läßt sich der Modul mit verhältnismäßig geringen konstruktiven Änderungen des Schaltgetriebes an dessen Getriebegehäuse anbauen. Auch läßt sich der Modul bei anderen Schalterelementen, wie zum Beispiel Schaltern mit mechanisch durch Steuerorgane wie zum Beispiel Nocken oder dergleichen der Schaltstangen betätigbaren Kontakten einsetzen.

Die besonders funktionssichere Erkennung der Schaltstellung erlaubt eine Ausführungsform, bei welcher jeder Schaltstange zwei Magnetfeldsensoren zugeordnet sind, von denen jeder eine der beiden Endstellungen der Schaltstange erfaßt, in die die Schaltstange aus der Neutralstellung des Schaltgetriebes heraus auslenkbar ist.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigt:
1 eine schematische Teildarstellung eines mehrstufigen, manuell schaltbaren Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes mit einer Anordnung zur Erfassung der Gangstellung und
2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Gangerfassungsmoduls.
1 zeigt schematisch ein herkömmliches Mehrgang-Synchrongetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einer drehbar in einem Getriebegehäuse 1 gelagerten, von der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angetriebenen Hauptwelle 3 sowie wenigstens einer zur Hauptwelle 3 achsparallelen, in dem Getriebegehäuse 1 frei drehbar gelagerten Vorgelegewelle 5. Die Hauptwelle 3 trägt frei drehbar jeweils Paare axial nebeneinander angeordneter Zahnräder 7, 9, von denen jedoch lediglich ein Zahnradpaar dargestellt ist, die jeweils mit untereinander drehfest verbundenen Zahnrädern 11, 13 der Vorgelegewelle 5 kämmen. Axial zwischen den mit nicht näher dargestellten Kupplungsklauen oder dergleichen ausgerüsteten Zahnrädern 7, 9 sitzt ein drehfest, jedoch axial verschiebbar mit der. Hauptwelle 3 verbundenes Klauenrad 15, über das die Hauptwelle 3 wechselweise mit einem der Zahnräder 7, 9 kuppelbar ist. Das Zahnrad 9 ist mit einem weiteren, ebenfalls drehbar auf der Hauptwelle 3 sitzenden Abtriebszahnrad 17 verbunden, welches in nicht näher dargestellter Weise zur Ausgangswelle 19 des Getriebes führt. Während bei Kupplung des Klauenrings 15 mit dem Zahnrad 9 die Hauptwelle 3 direkt mit dem Zahnrad 17 gekuppelt ist und die Vorgelegewelle 5 frei mitläuft, so erfolgt bei Kupplung des Klauenrings 15 mit dem Zahnrad 7 die Drehmomentübertragung von der Hauptwelle 3 über die Zahnräder 7, 11, 13 und 9 auf das Zahnrad 17 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis dieser Zahnradkette. Die Schaltbewegung des Klauenrads 15 wird durch eine Schaltgabel 21 gesteuert, die an einer zur Hauptwelle 3 achsparallelen Schaltstange 23 relativ zur Hauptwelle 3 und damit zum Getriebegehäuse 1 verschiebbar geführt ist und bei ihrer Verschiebebewegung den Klauenring 15 mitnimmt. Die Schaltgabel 21 wird in üblicherweise von einem beispielsweise am Getriebegehäuse 1 gelagerten Schalthebel 25 manuell verstellt. Es versteht sich, daß weiteren Getriebestufen ebenfalls an Schaltstangen gehaltene Schaltgabeln zugeordnet sind, die ebenfalls mittels des Ganghebels 25 bewegt werden. Nicht dargestellt, jedoch vorhanden, sind übliche Synchronisierungskupplungen zwischen den Klauenringen und den mit den Klauenringen zu kuppelnden Zahnrädern, um Drehzahlunterschiede der Zahnräder vor dem Eingriff der Klauen ausgleichen zu können. Schaltgetriebe der vorstehend erläuterten Art sind bekannt und bilden nicht Gegenstand der Erfindung.
Die Erfindung geht von einem Schaltgetriebe aus, dessen Schaltstangen 23 der Schaltbewegung der jeweils zugeordneten Schaltgabel 21 folgen. Die Schaltstangen sind in ihrer Längsrichtung verschiebbar in dem Getriebegehäuse 1 geführt, und ihre momentane Schaltstellung repräsentiert die durch die Schaltgabel 21 jeweils eingestellte Gangstellung der zugeordneten Getriebestufe. Zur Erfassung der Schaltstellung jeder Schaltstange 23 und damit des eingestellten Gangs trägt jede Schaltstange 23 im Bereich eines ihrer Enden einen Dauermagnet 27, dem zwei Magnetfeldsensoren in Form von zwei Hallschaltern 29 zugeordnet sind, die bei Auslenkung der Schaltstange 23 in deren Endstellungen, in welchen das Klauenrad 15 mit einem der beiden Zahnräder 7, 9 gekuppelt ist, auf das Magnetfeld des Dauermagnets 27 ansprechen. In der Neutralstellung des Schaltgetriebes, in der das Klauenrad 15 mit keinem der Zahnräder 7, 9 gekuppelt ist, sprechen die Hallschalter 29 nicht an. Die Kombination der von den Hallschaltern 29 der einzelnen Schaltstangen 23 erzeugten Signale liefert eine Information über den an dem Schaltgetriebe momentan eingestellten Gang.
2 zeigt Einzelheiten eines konstruktiv besonders einfachen und gegebenenfalls auch an bereits vorhandene Getriebekonstruktionen anbaubaren Gangerkennungsmoduls. In die Stirnenden der achsparallel nebeneinander liegenden Schaltstangen 23 sind Magnetträgerstifte 31 gleichachsig eingepreßt, die an ihrem Ende jeweils den Dauermagnet 27 tragen Die Magnetträgerstifte 31 treten durch Öffnungen 33 des Getriebegehäuses 1 aus und in ein Modulgehäuse 35 ein, das die Öffnungen 33 abgedichtet überdeckt und an dem Getriebegehäuse 1 von außen aufgesetzt, beispielsweise aufgeschraubt, ist. Das Modulgehäuse 35 vereinigt sämtliche Hallschalter 29 zu einer Baueinheit. Bei dem Modulgehäuse 35 handelt es sich zweckmäßigerweise um ein Druckgußteil.
Gestrichelt ist in 2 eine nichterfinderische Variante der Modulbauweise eingezeichnet, bei welcher die Trägerstifte 31 anstelle der Magnete 27 ein Schaltorgan 27' zum Beispiel in Form einer Nocke oder dergleichen trägt, dass in den Endstellungen der Schaltange 23 mechanische Schalter 29' betätigt, die statt der Hallschalter 29 in dem Modulgehäuse 35 vorgesehen sind.
Es versteht sich, daß das Getriebe gegebenenfalls auch mit Hilfe von Stellaktuatoren, die sowohl automatisch als auch manuell gesteuert sein können, geschaltet werden kann.

Claims

Anordnung zur Erfassung der Gangstellung eines mehrstufigen, manuell oder mit Hilfe von Stellaktuatoren automatisiert schaltbaren Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes, dessen von einem gemeinsamen Getriebegehäuse (1) umschlossene Getriebestufen (7–11) durch Verschieben von Schaltorganen (21) umschaltbar sind, die an zueinander parallelen, in ihrer Längsrichtung beweglich in dem Getriebegehäuse (1) geführten, der Verschiebebewegung der Schaltorgane (21) zumindest in Teilwegen folgenden Schaltstangen (23) gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Schaltstangen (23) einen Dauermagnet (27) tragen und dass am Getriebegehäuse (1) den Schaltstangen (23) zugeordnete Magnetfeldsensoren (29) angebracht sind, die zur Erfassung von Schaltstellungen der Schaltstangen (23) auf die Dauermagnete (27) ansprechen, wobei die momentanen verscheibstellungen der Schaltstangen (23) die jeweiligen Gangstellungen der zugeordneten Getriebestufen (7–11) repräsentieren.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (27) im Bereich der Enden der Schaltstangen (23) angeordnet und die Magnetfeldsensoren (29) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, die als Baueinheit am Getriebegehäuse (1) befestigbar ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstangen (23) axiale Verlängerungen (31) aufweisen, die durch zumindest eine Öffnung (33) des Getriebegehäuses (1) austreten, die Dauermagnete (27) tragen und in ein von außen auf das Getriebegehäuse (1) aufgesetztes, die Öffnung (33) überdeckendes Gehäuse (35) der Baueinheit hineinreichen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltstange (23) zwei Magnetfeldsensoren (29) zugeordnet sind, von denen jeder eine von zwei Endstellungen der Schaltstange (23) erfaßt, in die die Schaltstange (23) aus der Neutralstellung des Schaltgetriebes heraus auslenkbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsensoren als Hallschalter (29) ausgebildet sind.