DE4314952C2 - Vorrichtung zur Erfassung der Gangstellung eines Schaltgetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung der Gangstel­ lung eines Schaltgetriebes, dessen Getriebestufen mittels einer sowohl um ihre Achse drehbar als auch in Richtung ihrer Achse verschiebbar in einem Gehäuse des Schaltgetriebes gelagerten Schaltwelle schaltbar sind.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 91 09 855.6 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der die Gangstellung des Schaltgetriebes unter Verwendung von digitalen Schaltelementen erfasst wird. Die in dieser Druck­ schrift beschriebene, die Gangstellung berührungslos mit Hilfe von Magnetfel­ dern erfassende Vorrichtung weist einen starr mit einer Schaltwele des Schaltgetriebes verbundenen Finger auf, an dessen Ende ein auf einen Sensor einwirkender Permanentmagnet angebracht ist. Der sich von außen in das Getriebe in unmittelbarer Nähe des Permanentmagneten erstreckende Sensor umfasst den Schaltstellungen der Schaltwelle zugeordnete, magnetfeldemp­ findliche Reed-Schalter. Des unscharfen Ansprechverhaltens der Reed-Schal­ ter wegen muss der Sensor durch individuelles Verschließen von den ein­ zelnen Reed-Schaltern zugeordneten magnetischen Abschirmblechen in einem zeitaufwendigen Einstellvorgang justiert werden.

Digital arbeitende Vorrichtungen betreffen die Erfassung von Gangstellungen bzw. Positionen einer Getriebeschaltwelle sind ferner aus der DE-AS 26 46 393 und DE 39 29 937 A1 bekannt.

Aus der DE 38 36 145 A1 ist ferner eine Gangerfassungsvorrichtung bekannt, welche die Stellung einer zentralen Schaltwelle durch ein als analoger Sensor identifizierbares Flächenpotentiometer kontinuierlich erfasst. In Fig. 3 dieser Druckschrift ist ein mit der Schaltwelle fest verbundener, radial von dieser abstehender Finger gezeigt, dessen Spitze den Schleifer einer Widerstands­ bahn bildet.

Aus der US 5,035,113 ist ferner eine Kraftfahrzeug-Getriebeanordnung samt einer zugeordneten Schalthebelanordnung bekannt, bei der die Ist-Gangstel­ lungen der Getriebes vermittels digitaler Sensoren erfasst werden. Zur Erfas­ sung der jeweils einer Schaltgasse entsprechenden Stellungen des Schalt­ hebels sind weitere digitale Sensoren vorgesehen. Zur Erfassung einer Bewe­ gung des Schalthebels in einer einer Schaltgasse entsprechenden Richtung weist die Schalthebelanordnung eine von einzelnen digitalen Sensoren gebil­ dete, insgesamt als analoger Sensor identifizierbare Sensoranordnung auf.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die einerseits vergleichsweise kostengünstig bei der Herstellung ist und andererseits ohne aufwendige Justage auskommt und dabei mehr als rein digitale (binäre) Informationen gibt. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Anspruch 1 definierte Vorrichtung vorgeschlagen. Nach dem Erfindungsvorschlag erfolgt die Erfassung der Gassen einerseits und die Erfassung der Gänge andererseits vermittels einer unter Berücksichtigung der zu beachtenden Toleranzen und der benötigten Informationen optimal an die Erfassungsaufgabe angepassten Erfassungseinrichtung, nämlich die Erfassung der Gassen vermittels der digitalen Schaltelemente und die Erfassung der Gänge vermittels des wenigstens einen analogen Sensors. Die gezielte Kom­ bination aus digitalen Schaltelementen einerseits und dem analogen Sensor andererseits dergestalt, dass für die Erfassung der Gänge die digitalen Schalt­ elemente und für die Erfassung der Gänge der analoge Sensor vorgesehen ist, werden für die Erfassung der Gassen Schaltelemente verwendet, die auch bei großzügig ausgelegten Toleranzen ohne großen Aufwand den Anforderungen entsprechen. Andererseits wird für die Erfassung der Gänge wenigstens ein analoger Sensor verwendet, der beispielsweise nicht nur einen erreichten Schaltzustand, sondern auch schon eine Schaltabsicht erkennen kann und der, beispielsweise in Verbindung mit lernfähigen Auswerteschaltungen, leicht und exakt justiert werden kann. Es können insbesondere auch mehrere ana­ loge Sensoren zur Erfassung der Gänge verwendet werden. Eine solche Kombination von "Erfassungseinrichtungen" ist insbesondere im Hinblick auf die Verwendung von automatisierten Kupplungsbetätigungen von besonderem Vorteil, da hier die Erkennung der Gasse noch keine direkten Auswirkungen auf die Kupplungsbetätigung hat. Die Erkennung eines eingelegten Ganges ist jedoch gleichbedeutend mit dem Start eines Kupplungseinrückablaufes, so dass hier eine exakte Auswertung erforderlich oder zumindest zweckmäßig ist.

Die digitalen Schaltelemente können aus relativ preiswerten Bauteilen beste­ hen, und ihre Justierung kann bereits in einem Vormontagezustand durch­ geführt werden. Ein kostspieligerer analoger Sensor bzw. mehrere kostspieli­ gere analoge Sensoren (ggf. auch als analoge Schaltelemente bezeichenbar) werden dann nur noch zur Auswertung der Gangposition verwendet, wobei hier - vor allem in Verbindung mit automatisierter Kupplungsbetätigung - eine Erstjustierung und eventuell auch spätere Nachjustierung in Verbindung mit Auswerteschaltungen in einer Lernbetriebsart vorgenommen werden können.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Schaltwelle mit einem Ende eine Wand des Getriebegehäuses nach außen durchdringt und in ein Sensormodul hineinreicht, in welchem die digitalen Schaltelemente und der wenigstens eine analoge Sensor angeordnet sind. Durch die Verwendung eines Sensormoduls, welches von außen auf das Getriebegehäuse aufgebracht werden kann, ergeben sich sowohl eine ein­ fache Montage als auch eine bessere Zugänglichkeit für eventuelle Wartung, sowie günstigere Umweltbedingungen für die Schaltelemente.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass im Sensormodul ein analoger Sensor angeordnet ist. Durch die Anwendung eines einzigen analogen Sensors ist es möglich, die Gestehungskosten für die Gangerkennung niedrig zu halten.

Dabei ist das Betätigungselement des analogen Sensors vorzugsweise im Wesentlichen in der Schaltwellenachse angeordnet und steht mit dem Ende der Schaltwelle in Wirkverbindung. Somit ist es möglich, entweder die hin- und hergehenden Bewegungen der Schaltwelle durch den analogen Sensor zu erfassen, oder - bei einer anderen Ausführung - die Drehbewegung der Schalt­ welle.

Zur Erfassung der Drehbewegung der Schaltwelle ist der analoge Sensor in vorteilhafter Weise als Drehwinkelsensor ausgebildet und die digitalen Schalt­ elemente sind im Sensormodul in Richtung der Schaltwellenachse hinterein­ ander und im gleichen radialen Abstand von dieser angeordnet und von einem Geber an der Schaltwelle betätigbar. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft für ein Getriebe, bei welchem die Wahl der Gasse durch Verschieben der Schalt­ welle längs der Schaltwellenachse erfolgt und die Wahl der Gänge durch Verdrehen der Schaltwelle. 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, den analogen Sensor als Wegsensor auszubilden und die digitalen Schaltelemente im Sensormodul auf einem Radius um die Schaltwellenachse hintereinander anzuordnen und durch einen an der Schaltwelle angeordneten Geber zu betätigen. Bei dieser Anord­ nung erfolgt die Gassenwahl durch Verdrehen der Schaltwelle und die Gang­ wahl 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 Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt im Einzelnen:

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

Fig. 2 eine entsprechende Ansicht einer geänderten Bauform;

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer H-Schaltung.

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform. Die Schaltwelle 1 durchdringt das Getriebegehäuse 2 und ist auf der Außenseite des Getriebes von einem Sensormodul 4 umgeben. Die Schaltwelle 1 wird während der Schaltbewe­ gungen 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 digitalen Schaltelementen 7 bis 9 zusam­ menwirkt. Des Weiteren ist am Ende 19 der Schaltwelle 1 eine Keilwelle 15 angebracht, die einen am Sensormodul 4 angebrachten analogen, ggf. auch als Schalter bezeichenbaren Sensor 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 beispielsweise als Mikroschalter oder als Reed- Kontakte oder als Hall-Schalter ausgeführt sein. Sie dienen im vorliegenden Fall der Erfassung der einzelnen Gassen des Schaltgetriebes entsprechend der Stellung der Schaltwelle 1 auf der Schaltwellenachse 3. Der analoge Sensor 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 so genannten 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 werden durch die digitalen Schaltelemente 7-9 erfasst, wobei bei einer Anordnung mit drei Schaltele­ menten auch drei Gassen vorgesehen sein können (beispielsweise für Fünf­ ganggetriebe). Die Erfassung der einzelnen Gassen 17 bzw. 18 ist relativ unkritisch. Deswegen reicht es auch, über einen Ringnocken 6 an der Schalt­ welle 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 Signal abgibt. Die Signale sowohl der digitalen Schaltelemente einerseits als auch der analogen Schaltelemente bzw. des analogen Sensors andererseits werden in einer elektronischen Auswerteeinrichtung 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 Speicherprogrammiereinrichtung vorzusehen, die in einer Lernbetriebsart 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 Schaltwellenachse 3 entsprechend Pfeil D geschaltet werden. Das am Getrie­ begehäuse 2 angeordnete Sensormodul 4 weist im Gegensatz zu der Aus­ führung gemäß Fig. 1, bei welchem die digitalen Schaltelemente 7-9 in der Schaltwellenachse 3 hintereinander angeordnet waren, digitale Schaltele­ mente 10-12 auf, die umfangsmäßig im Gehäuse des Sensormoduls 4 angeordnet sind, und zwar in genau gleichem radialen Abstand von der Schaltwellenachse 3. Zum Betätigen der Schaltelemente 10-12 weist die Schaltwelle 1 einen Nocken 5 auf, der bei Verdrehen der Schaltwelle 1 ent­ sprechend Pfeil C die einzelnen Schaltelemente 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 Schiebestift 16 eines analogen Sensors oder Schaltelementes 14 in Form eines Wegsensors 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 Auswerteelek­ tronik exakt feststellen kann, ob ein Gang eingelegt ist oder nicht.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Erfassung der Gangstellung eines Schaltgetriebes, dessen Getriebestufen mittels einer sowohl um ihre Achse (3) dreh­ bar als auch in Richtung ihrer Achse (3) verschiebbar in einem Ge­ häuse (2) des Schaltgetriebes gelagerten Schaltwelle schaltbar sind unter Verwendung von digitalen Schaltelementen (7-12) und we­ nigstens einem analogen Sensor (13, 14) zur Erfassung der axialen Stellung und Drehstellung der Schaltwelle (1), wobei für die Erfas­ sung der Gassen (17, 18) digitale Schaltelemente (7-12) und für die Erfassung der Gänge der wenigstens eine analoge Sensor (13, 14) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (1) mit einem Ende (19) eine Wand des Getriebegehäu­ ses (2) nach außen durchdringt und in ein Sensormodul (4) hinein­ reicht, in welchem der wenigstens eine analoge Sensor (13, 14) und die digitalen Schaltelemente (7-10) angeordnet sind.

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

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (15, 16) des analogen Sensors (13, 14) im wesentlichen 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 der analoge Sensor als Drehwinkelsensor (13) ausgebildet ist und die digitalen Schaltelemente (7, 8, 9) im Sensormodul (4) in Richtung der Schaltwellenachse (3) hintereinander und im gleichen radialen Abstand von dieser angeordnet sind und von einem Geber (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 (15) über das Ende (19) der Schaltwelle (1) betätigbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der analoge Sensor als Wegsensor (14) ausgebildet ist und die digitalen Schaltelemente (10-12) im Sensormodul (4) auf einem Radius um die Schaltwellenachse (3) hintereinander angeordnet sind und durch einen an der Schaltwelle (1) angeordneten Geber (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) verlager­ baren Betätigungselement (16) des Wegsensors (14) einwirkt.