DE4314952A1

DE4314952A1 - Vorrichtung zur Erfassung der Gangstellung eines Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE4314952A1
Application number: DE19934314952
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl Ing Leimbach; Ingo Dipl Ing Franz; Thomas Dipl Ing Straser
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-05-06
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2013-05-07
Also published as: DE4314952C2; FR2704922A1; GB2277784B; FR2704922B1; GB2277784A; GB9408711D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung der Gangstellung eines Schaltgetriebes entsprechend dem Ober begriff des Hauptanspruches.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 91 09 855.6 bekannt. Die in dieser Druck schrift beschriebene, die Gangstellung berührungslos mit Hilfe von Magnetfeldern erfassende Vorrichtung weist einen starr mit einer Schaltwelle des Schaltgetriebes verbundenen Finger auf, an dessen Ende ein auf einen Sensor einwirkender Permanentma gnet angebracht ist. Der sich von außen in das Getriebe in unmittelbarer Nähe des Permanentmagneten erstreckende Sensor umfaßt den Schaltstellungen der Schaltwelle zugeordnete magnetfeldempfindliche Reed-Schalter. Des unscharfen An sprechverhaltens der Reed-Schalter wegen muß der Sensor durch individuelles Verschieben von den einzelnen Reed-Schaltern zugeordneten magnetischen Abschirmblechen in einem zeitauf wendigen Einstellvorgang justiert werden.

Aus der DE-A-38 36 145 ist ferner eine Gangerfassungsvorrich tung bekannt, welche die Stellung der zentralen Schaltwelle durch ein Flächenpotentiometer kontinuierlich erfaßt. In Fig. 3 dieser Druckschrift ist ein mit der Schaltwelle fest ver bundener, radial von dieser abstehender Finger gezeigt, dessen Spitze den Schleifer einer Widerstandsbahn bildet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung der Gangstellung eines Schaltgetriebes bereit zustellen, bei welcher mit Rücksicht auf die nötigen Toleranzen in den einzelnen Schaltstellungen entsprechend an gepaßte Schaltelemente Verwendung finden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch die gezielte Kombination von digitalen und analogen Schaltelementen dergestalt, daß für die Erfassung der Gassen digitale Schaltelemente und für die Er fassung der Gänge analoge Schaltelemente vorgesehen sind, ist es möglich, für die Erkennung der Gassen digitale Schaltele mente zu verwenden, die auch bei großzügig ausgelegten Toleranzen den Anforderungen entsprechen. Andererseits sollten vorteilhafterweise für die Erfassung der Gänge analoge Schaltelemente verwendet werden, die beispielsweise nicht nur einen erreichten Schaltzustand sondern auch schon eine Schaltabsicht erkennen können und die; beispielsweise in Ver bindung mit lernfähigen Auswerteschaltungen; leicht und exakt justiert werden können. Eine solche Kombination von Schalt elementen ist insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von automatisierten Kupplungsbetätigungen von besonderem Vorteil, da hier die Erkennung der Gasse noch keine direkten Auswir kungen auf die Kupplungsbetätigung hat. Die Erkennung eines eingelegten Ganges ist jedoch gleichbedeutend mit dem Start eines Kupplungseinrückablaufes, so daß hier die Auswertung der Schaltelemente erheblich exakter vorgenommen werden muß. Dabei können die digitalen Schaltelemente aus relativ preiswerten Bauteilen bestehen, und ihre Justierung kann bereits in einem Vormontagezustand durchgeführt werden. Teurere analoge Schaltelemente werden dann nur noch zur Auswertung der Gang position verwendet, wobei hier - vor allem in Verbindung mit automatisierter Kupplungsbetätigung - eine Erstjustierung und evtl. auch spätere Nachjustierungen in Verbindung mit Auswer teschaltungen in einer Lernbetriebsart vorgenommen werden können.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Schaltwelle mit einem Ende eine Wand des Getriebege häuses nach außen durchdringt und in Sensormodul hineinreicht, in welchem die analogen und digitalen Schaltelemente angeordnet sind. Durch die Verwendung eines Sensormoduls, welches von außen auf das Getriebegehäuse aufgebracht werden kann, ergibt sich sowohl eine einfache Montage als auch eine bessere Zugänglichkeit für eventuelle Wartung sowie günstigere Umweltbedingungen für die Schaltelemente.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß im Sensormodul ein ana loges Schaltelement angeordnet ist. Durch die Anwendung eines einzigen analogen Schaltelementes ist es möglich, die Geste hungskosten für die Gangerkennung niedrig zu halten.

Dabei ist das Betätigungselement des analogen Schaltelementes im wesentlichen in der Schaltwellenachse angeordnet und steht mit dem Ende der Schaltwelle in Wirkverbindung. Somit ist es möglich, sowohl die hin- und hergehenden Bewegungen der Schaltwelle durch das analoge Schaltelement zu erfassen als auch bei einer anderen Ausführung die Drehbewegung der Schaltwelle.

Zur Erfassung der Drehbewegung der Schaltwelle ist das analoge Schaltelement in vorteilhafter Weise als Drehwinkelsensor ausgebildet und die digitalen Schaltelemente sind im Sensor modul in Schaltwellenachse hintereinander und im gleichen ra dialen Abstand von dieser angeordnet und von einem Geber an der Schaltwelle betätigbar. Eine solche Anordnung ist vor teilhaft für ein Getriebe, bei welchem die Wahl der Gasse durch Verschieben der Schaltwelle längs der Schaltwellenachse erfolgt und die Wahl der Gänge durch Verdrehen der Schaltwel le. Dabei ist der Drehwinkelsensor in vorteilhafter Weise über eine drehfeste aber axial verschiebbare Verbindung wie z. B. Keilwellenverbindung über das Ende der Schaltwelle betätigbar.

Bei einer anderen Getriebebauweise ist es vorteilhaft, das analoge Schaltelement als Wegsensor auszubilden und die digi talen Schaltelemente im Sensormodul auf einem Radius um die Schaltwellenachse hintereinander anzuordnen und durch einen an der Schaltwelle angeordneten Geber zu betätigen. Bei dieser Anordnung erfolgt die Gassenwahl durch Verdrehen der Schaltwelle und die Gangwahl durch Verschieben der Schaltwelle längs der Schaltwellenachse. Dabei wirkt die Schaltwelle mit ihrem dem Sensormodul zugewandten Ende direkt auf das in Richtung der Schaltwellenachse verlagerbare Betätigungselement des Wegsensors ein.

Die Erfindung wird anschließend anhand zweier Ausführungsbei spiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Teilschnitt durch ein Getriebegehäuse mit angebautem Sensormodul und mit dem Ende der Schaltwelle;

Fig. 2 gleiche Ansicht einer geänderten Bauform;

Fig. 3 Prinzipdarstellung einer H-Schaltung.

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform. Die Schalt welle 1 durchdringt das Getriebegehäuse 2 und ist auf der Au ßenseite des Getriebes von einem Sensormodul 4 umgeben. Die Schaltwelle 1 wird während der Schaltbewegungen um ihre Schaltwellenachse 3 sowohl verdreht entsprechend dem Pfeil A als auch in Längsrichtung der Schaltwellenachse 3 entsprechend Pfeil B verschoben. Im Bereich des Endes 19 der Schaltwelle 1 ist ein Ringnocken 6 angebracht, der mit verschiedenen digi talen Schaltelementen 7 bis 9 zusammenwirkt. Desweiteren ist am Ende 19 der Schaltwelle 1 eine Keilwelle 15 angebracht, die einen am Sensormodul 4 angebrachten analogen Schalter 13 in Form eines Drehwinkelsensors durchdringt, wobei die Keilwelle 15 drehfest mit dem Drehwinkelsensor verbunden ist, diesem gegenüber aber axial verschiebbar bleibt. Die digitalen Schaltelemente 7 bis 9 können sowohl als Mikroschalter ausge führt sein, als Reed-Kontakte sowie auch als Hall-Schalter. Sie dienen im vorliegenden Fall der Erfassung der einzelnen Gassen des Schaltgetriebes entsprechend der Stellung der Schaltwelle 1 auf der Schaltwellenachse 3. Der analoge Schal ter 13 in Form eines Drehwinkelsensors erfaßt die Drehstellung der Schaltwelle 1, die sich beim Einlegen der einzelnen Gänge entsprechend Pfeil A ergibt. An dieser Stelle sei auf Fig. 3 verwiesen, die die Prinzipdarstellung einer sogenannten H- Schaltung wiedergibt. In einer H-Schaltung entsprechend Fig. 3 sind drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang verwirklicht, wozu zwei Gassen 17 und 18 benötigt werden. Diese Gassen wer den durch die digitalen Schaltelemente 7-9 erfaßt, wobei bei der Anordnung von drei Schaltelementen auch drei Gassen vor gesehen sind (beispielsweise für Fünfganggetriebe). Die Er fassung der einzelnen Gassen 17 bzw. 18 ist relativ unkri tisch, deswegen reicht es auch, über einen Ringnocken 6 an der Schaltwelle 1 die digitalen Schaltelemente 7-9 zu betätigen. Bei der Überwachung der Schaltzustände, d. h. bei der Erkennung, ob und welcher Gang eingelegt ist, tritt der Drehwinkelsensor 3 in Tätigkeit, der über eine Keilwelle 15 beim Verdrehen der Schaltwelle 1 entsprechend dem Pfeil A ein entsprechendes Si gnal abgibt. Die Signale sowohl der digitalen als auch der analogen Schaltelemente werden in einer elektronischen Aus werteeinrichtung zusammengefaßt und entsprechend aufbereitet.

Durch das auf das Getriebegehäuse 2 aufgesetzte Sensormodul 4 ist es zwar möglich, die Schaltelemente vorzujustieren, es ist jedoch sehr vorteilhaft, in der Auswerteelektronik eine Spei cherprogrammiereinrichtung vorzusehen, die in einer Lernbe triebsart die aktuelle Einbausituation berücksichtigt.

Fig. 2 zeigt eine weitere Alternative, bei welcher die Schaltwelle 1 zur Wahl der Gasse um ihre Schaltwellenachse 3 entsprechend Pfeil C verdreht wird, während die einzelnen Gänge durch Verschieben der Schaltwelle 1 längs der Schalt wellenachse 3 entsprechend Pfeil D geschaltet werden. Das am Getriebegehäuse 2 angeordnete Sensormodul 4 weist im Gegensatz zu der Ausführung gemäß Fig. 1, bei welchem die digitalen Schaltelemente 7-9 in der Schaltwellenachse 3 hintereinander angeordnet waren, digitale Schaltelemente 10-12 auf, die umfangsmäßig im Gehäuse des Sensormoduls 4 angeordnet sind und zwar in genau gleichem radialen Abstand von der Schaltwellen achse 3. Zum Betätigen der Schaltelemente 10-12 weist die Schaltwelle 1 einen Nocken 5 auf, der bei Verdrehen der Schaltwelle 1 entsprechend Pfeil C die einzelnen Schaltele mente 10-12 betätigt. Mit der Drehbewegung und mit diesen digitalen Schaltelementen 10-12 können die einzelnen Gassen eines Getriebes erkannt werden. Zum Erkennen der einzelnen Gänge steht das Ende 19 der Schaltwelle 1 mit einem Schiebe stift 16 eines analogen Schaltelementes 14 in Form eines Weg sensors in Verbindung. Der Wegsensor 14 ist am Sensormodul 4 derart angebracht, daß sein Schiebestift 16 in Flucht der Schaltwellenachse 3 angeordnet ist, so daß die Stellung der Schaltwelle 1 längs ihrer Schaltwellenachse 3 durch den Schiebestift 16 abgetastet werden kann, so daß der analoge Wegsensor 14 nach entsprechender Einjustierung durch einen Lernprozeß der Auswerteelektronik exakt feststellen kann, ob ein Gang eingelegt ist oder nicht.

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung der Gangstellung eines Schalt getriebes, dessen Getriebestufen mittels einer sowohl um ihre Achse drehbar als auch in Richtung ihrer Achse ver schiebbar in einem Gehäuse des Schaltgetriebes gelagerten Schaltwelle schaltbar sind unter Verwendung von digitalen Schaltelementen, gekennzeichnet durch die Kombination von digitalen und analogen Schaltelementen dergestalt, daß für die Erfassung der Gassen (17, 18) digitale Schalt elemente (7-9) und für die Erfassung der Gänge analoge Schaltelemente (13, 14) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (1) mit einem Ende (19) eine Wand des Getriebegehäuses (2) nach außen durchdringt und in ein Sensormodul (4) hineinreicht, in welchem die analogen und digitalen Schaltelemente (7-14) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Sensormodul (4) ein ana loges Schaltelement (13, 14) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (15, 16) des analogen Schaltelements (13, 14) im wesent lichen in der Schaltwellenachse (3) angeordnet ist und mit dem Ende (19) der Schaltwelle (1) in Wirkverbindung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Schaltelement als Drehwinkelsensor (13) ausgebildet ist und die digitalen Schaltelemente (7, 8, 9) im Sensormodul (4) in Schalt wellenachse (3) hintereinander und im gleichen radialen Abstand von dieser angeordnet sind und von einem Geber (Ringnocken 6) an der Schaltwelle (1) betätigbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkelsensor (13) über eine drehfeste aber axial verschiebbare Verbindung, wie z. B. Keilwellenverbindung (Keilwelle 15) über das Ende (19) der Schaltwelle (1) betätigbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Schaltelement als Wegsensor (14) ausgebildet ist und die digitalen Schalt elemente (10-12) im Sensormodul (4) auf einem Radius um die Schaltwellenachse (3) hintereinander angeordnet sind und durch einen an der Schaltwelle (1) angeordneten Geber (Nocken 5) betätigbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (1) mit ihrem dem Sensormodul (4) zugewandten Ende (19) direkt auf das in Richtung der Schaltwellenachse (3) verlagerbaren Be tätigungselement (16) des Wegsensors (14) einwirkt.