DE68916550T2

DE68916550T2 - Fühler für den stand des getriebes.

Info

Publication number: DE68916550T2
Application number: DE68916550T
Authority: DE
Inventors: David Parsons; Alastair Young
Original assignee: Automotive Products PLC
Current assignee: LuK Leamington Ltd
Priority date: 1988-10-12
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: DE68916550D1; WO1990004122A2; GB8823961D0; GB9106064D0; GB2242488A; GB2242488B; KR900702276A; EP0438489A1; EP0438489B1; WO1990004122A3

Description

Diese Erfindung betrifft einen Zahnradpositionsmeßfühler und ebenfalls ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug, bei dem das Getriebe mit einem derartigen Meßfühler versehen ist.
Ein Kraftfahrzeuggetriebe kann in einer Ausführung vorliegen, die aufweist: ein Schaltgetriebe, das eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen zeigt, die einander ausschließend so in Eingriff kommen können, daß jederzeit nur eines der Verhältnisse eingekuppelt werden kann, und ein bewegliches Element, das in eine erste und zweite entgegengesetzte Richtung und ebenfalls in eine dritte und vierte entgegengesetzte Richtung, die quer zur ersten und zweiten Richtung verlaufen, bewegt werden kann, so daß das Element in irgendeine gewünschte Position einer Vielzahl von vorgegebenen Positionen bewegt werden kann, die der Einkupplung eines betreffenden der Übersetzungsverhältnisse entspricht, wobei die Bewegung des Elementes in eine vorgegebene Position die Einkupplung des entsprechenden Übersetzungsverhältnisses bewirkt.
Bei einem bekannten Getriebe der vorangegangenen Ausführung kann das bewegliche Element eine Welle sein, die in den entgegengesetzten Richtungen längs ihrer Achse übersetzbar ist, und die in den entgegengesetzten Richtungen um jene Achse herum drehbar ist, wobei eine derartige Bewegung der Welle einen Schlagarm bewegt, der die Schaltgabeln betätigt, wodurch eine Einkupplung und Auskupplung der Übersetzungsverhältnisse bewirkt wird. Die Bewegung der Welle kann durch elektrische Schalter gemessen werden, wie in der DE-A-3218143 gezeigt wird.
Bei einem weiteren bekannten Getriebe der vorangegangenen Ausführung kann das bewegliche Element ein Teil, beispielsweise das untere Ende, eines Schalthebels sein, der manuell vom Fahrer des Kraftfahrzeugs bewegt werden kann, der sein oberes Ende ergreift, wobei das bewegliche Element einen Schlagarm bildet, oder auf einen Schlagarm einwirkt, um die Schaltgabeln zu betätigen, wodurch eine Einkupplung und Auskupplung der Übersetzungsverhältnisse bewirkt wird. Die GB-A-2075621 offenbart einen Meßfühler, der außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist, und der die Bewegung einer Verlängerung der Getriebeschaltwelle mißt.
Die vorliegende Erfindung liefert einen Zahnradpositionsmeßfühler, der außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet werden kann, und der von der Getriebeschaltwelle getrennt ist.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Zahnradpositionsmeßfühler vorgelegt, der außerhalb eines Getriebegehäuses angeordnet wird, um anzuzeigen, welches Zahnrad oder welche Zahnradgruppe in einem Schaltgetriebe eingekuppelt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler aufweist: eine Meßfühlerwelle, separat von einer Getriebeschaltwelle, aber mit dieser koppelbar, wobei die Meßfühlerwelle axial beweglich und drehbar relativ zu ihrer Längsachse ist; eine erste Meßvorrichtung für das Messen der axialen Übersetzungen der Meßfühlerwelle; und eine zweite Meßvorrichtung für das Messen der Rotationsübersetzungen der Meßfühlerwelle, wobei die Meßfühlerwelle einen Arm aufweist, der sich radial von der Achse aus erstreckt, und wobei das radiale äußere Ende des Armes in einem Kardangelenk für eine Verbindung mit einer Getriebeschaltwelle endet, um eine Bewegung der Meßfühlerwelle mit der Schaltwelle zu ermöglichen.
Die Signale von der ersten und der zweiten Meßvorrichtung können benutzt werden, um die verschiedenen Positionen anzuzeigen, in denen die zweite Meßvorrichtung angeordnet werden kann, um die Position eines Elementes zu messen, das durch die Welle gedreht wird. In einem derartigen Fall kann das Element, das durch die Welle drehbar ist, antriebsmäßig mit der Welle durch die Vorrichtung verbunden werden, wodurch eine axiale Bewegung zwischen der Welle und dem sich drehenden Element gestattet wird. Eine derartige Antriebsanordnung kann eine nichtkreisförmige oder teilweise kreisförmige Welle aufweisen, die in einer nichtkreisförmigen oder teilweise kreisförmigen Bohrung im sich drehenden Element angeordnet ist, oder sie kann einen Stift und einen Schlitz aufweisen, die die relative axiale Bewegung gestatten, die aber auch eine Übertragung der Drehbewegung gestatten.
Wo die erste Meßvorrichtung die Position eines Elementes mißt, das durch die axiale Bewegung der Welle gedreht wird. Das Element, das durch die Welle gedreht wird, kann beispielsweise in der Form eines länglichen Rohres oder eines kürzeren Rohres, sagen wir, in der Form einer Buchse, vorliegen, und die Welle kann für eine axiale Bewegung im Rohr angeordnet werden.
Die vorangehend erwähnte zweite Meßvorrichtung kann angrenzend an ein Ende des Rohres angeordnet werden, und sie kann durch eine geeignete Vorrichtung durch das eine Ende des Rohres angetrieben werden. Wo die Meßvorrichtung ein Potentiometer ist, kann das Rohr angeordnet werden, um einen Schaltarm des Potentiometers zu betätigen.
Wo die vorangehend erwähnte Antriebsanordnung mit Stift und Schlitz vorhanden ist, kann sich der Stift verschiebbar in einem sich axial erstreckenden Schlitz, der im sich drehenden Element gebildet wird, befinden, und der Stift kann einen Kopfabschnitt einschließen, der genau zwischen die gegenüberliegenden Ränder des Schlitzes paßt.
Die Welle kann ein Umfangsprofil aufweisen, das während der Drehbewegung der Welle verhindert, daß es zu einer Störung zwischen der Welle und dem Element kommt, das durch die axiale Bewegung der Welle gedreht wird.
Ein derartiges drehbares Element kann einen Arm aufweisen, der sich von der Welle eines Potentiometers aus erstreckt, und das Profil verhindert, daß die Welle während der Drehbewegung der Welle durchgebogen wird. Das Profil kann durch eine Schlitzanordnung in der Welle bewirkt werden, wobei der Schlitz entweder einen flachen Boden oder ein etwas anderes Profil zeigt, das im Abstand von dem Element bleibt, das durch die axiale Bewegung der Welle gedreht wird.
Der Meßfühler umfaßt ein Kardangelenkteil, das in der Lage ist, die Bewegung in mindestens zwei Richtungen quer zueinander (vorzugsweise unter rechten Winkeln zueinander) als Reaktion auf die Antriebsbewegung, die beim Gelenkteil angewandt wird, zu übertragen, wobei das Gelenkteil vorzugsweise so angeordnet wird, daß es die Bewegung von einer Getriebeschaltwelle aufnimmt, die mit dem Getriebe verbunden ist, um das Verhältnis oder eines der vorherbestimmten Gruppe von Verhältnissen auszuwählen, und wobei das Gelenkteil eine Abtriebsbewegung bewirkt, die dazu führt, daß die Bewegung der Zahnradmeßfühlerwelle erfolgt.
Das Gelenkteil kann ein Kugelelement aufweisen, das mit der Zahnradmeßfühlerwelle verbunden ist, und das Kugelelement kann verschiebbar in einer genau umgebenden zylindrischen Buchse, die mit der Getriebeschaltwelle verbunden ist, angeordnet werden.
Der Meßfühler kann an einem Montageteil angeordnet werden, das relativ zum Getriebegehäuse stationär bleibt, oder er kann am Getriebegehäuse selbst angeordnet werden. Im letzteren Fall kann der Meßfühler ein Gehäuse besitzen, das am Getriebegehäuse montiert ist, oder ein Teil des Getriebegehäuses kann so konstruiert sein, daß es den Meßfühler aufnimmt. Wo der Meßfühler am Getriebegehäuse montiert ist, wird die Installation in einem Fahrzeug vereinfacht.
Die erste und die zweite Meßvorrichtung können Potentiometer aufweisen.
Alternativ kann die Meßvorrichtung Schalter einschließen, oder sie kann Geräte umfassen, die auf den Einfluß eines Magnetfeldes ansprechen. Im letzteren Fall kann eine Reihe von Magneten das Magnetfeld liefern, und das Ansprechen des Gerätes oder der Geräte wird in Übereinstimmung mit der relativen Bewegung zwischen dem Gerät oder den Geräten und der Reihe, die durch die Bewegung der Welle bewirkt wird, erfolgen. Die Reihe kann durch ein Element getragen werden, das an der Welle so befestigt ist, daß es sowohl im Sinne einer Drehbewegung als auch/oder einer Translationsbewegung beweglich ist. Das Gerät oder die Geräte sind vorzugsweise stationär, beispielsweise an einem Teil des Gehäuses für den Meßfühler, und die Magnetreihe ist entsprechend der Bewegung der Welle beweglich.
Die Erfindung wird jetzt weiter mittels des Beispiels und mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin sind:
Fig. 1 eine zeichnerische Darstellung einer Ausführung der Erfindung in Verbindung mit einem Kraftfahrzeuggetriebe, die eine Ausführung eines Zahnradpositionsmeßfühlers in Übereinstimmung mit der Erfindung umfaßt, wie sie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt wird,
Fig. 2 die Ganganordnung, die bei einem manuell betätigten Schalthebel in Fig. 1 für die Einkupplung eines gewünschten Übersetzungsverhältnisses befolgt werden muß,
Fig. 3 eine zeichnerische Darstellung, die eine Ausführung des Zahnradpositionsmeßfühlers in Übereinstimmung mit der Erfindung im Querschnitt zeigt,
Fig. 4 eine teilweise Schnittdarstellung auf der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine teilweise Schnittdarstellung auf der Linie V-V in Fig. 3,
Fig. 6 eine Ganganordnung, der eine Welle im Getriebegehäuse in Fig. 1 und eine Welle im Zahnradpositionsmeßfühler in Fig. 3 folgt, wenn der manuelle Schalthebel in Fig. 1 entsprechend der Anordnung in Fig. 2 bewegt wird,
Fig. 7 eine zeichnerische Darstellung im Querschnitt, die eine zweite Ausführung eines Zahnradpositionsmeßfühlers zeigt, der entsprechend der Erfindung für einen Einsatz im Getriebe aus Fig. 1 anstelle des Meßfühlers in Fig. 3 konstruiert wurde,
Fig. 8 eine teilweise Schnittdarstellung auf der Linie VIII-VIII in Fig. 7,
Fig. 9 eine Ganganordnung (der eine Welle im Getriebegehäuse in Fig. 1 und eine Welle im Zahnradpositionsmeßfühler in Fig. 7 folgt, wenn der manuelle Schalthebel in Fig. 1 entsprechend der Anordnung in Fig. 2 bewegt wird) in Verbindung mit einer zeichnerischen Darstellung der Hall-Effekt- Transistoren und der Magneten der Meßvorrichtung in Fig. 7,
Fig. 10 eine Tabelle, die zeigt, welcher Meßfühler im Zahnradpositionsmeßfühler in Fig. 7 die Signale liefert, um anzuzeigen, welche Zahnräder eingekuppelt sind,
Fig. 11 eine dritte Ausführung eines Zahnradpositionsmeßfühlers, teilweise im Querschnitt, für eine Verwendung im Getriebe in Fig. 1 anstelle der Meßfühler in Fig. 3 und 7,
Fig. 12 eine teilweise Schnittdarstellung auf der Linie XII-XII in Fig. 11 und
Fig. 13 eine teilweise Schnittdarstellung auf der Linie XIII-XIII in Fig. 11.
Mit Bezugnahme auf Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen wird ein Verbrennungsmotor bei 10 und ein halbautomatisches Getriebe bei 12 für ein Kraftfahrzeug (nicht gezeigt) gezeigt. Das Getriebe weist eine Kupplung 14, beispielsweise eine Membranfederkupplung, und ein Schaltgetriebe 16 auf, das eine Abtriebswelle 18 für das Zustandebringen einer Umdrehung bei einem oder mehreren Straßenrädern (nicht gezeigt) und eine Rotationsantriebswelle (nicht gezeigt) besitzt, an der in der bekannten Weise eine Kupplungstreibscheibe montiert ist. Das Getriebe 16 weist eine Vielzahl von einander ausschließenden wählbaren Übersetzungsverhältnissen (an sich bekannt) auf, von denen ein jedes gewünschte Verhältnis durch eine geeignete vorgegebene manuelle Bewegung eines Schalthebels 20, um das gegenwärtig eingekuppelte Verhältnis auszukuppeln und danach irgendein gewünschtes Übersetzungsverhältnis auszuwählen oder einzukuppeln, wählbar ist (im Verlauf der Betätigung der Gangschaltung durch den Fahrer). Eine Kupplungssteuerung für das automatische Einkuppeln und Auskuppeln der Kupplung weist einen elektronischen Regler 22 und einen Flüssigkeitsstromregler 24 auf. Der elektronische Regler weist eine Computereinrichtung auf. Die Kupplung wird ausgekuppelt und wieder gekuppelt, indem ein Ausrückhebel oder eine Ausrückgabel 26 benutzt wird, die bei 28 drehbar gelagert ist und in der bekannten Weise mit der Kupplung in Wechselwirkung steht. Eine hydrostatische Druckkolben- und Zylinderbaugruppe oder ein Stellantrieb 30 wirkt auf den Hebel 26 so, daß die Geschwindigkeit und der Grad der Einkupplung oder Auskupplung der Kupplung zu irgendeinem Zeitpunkt durch die Menge der Flüssigkeit im Stellantrieb 30 gesteuert werden. Die Menge der Flüssigkeit, bei der es sich um eine Hydraulikflüssigkeit handeln kann, und die im Stellantrieb 30 wirkt, wird durch ein Flüssigkeitsdruckzuführungs/ Steuersystem 32, das den Flüssigkeitsstromregler 24 mit dem Stellantrieb bildet, gesteuert. Der Schalthebel 20 umfaßt eine Welle 34, die mit einem bekannten Schalthebeldrehzapfen 36 versehen ist, der gestattet, daß der Schalthebel eine Universalbewegung in gewissem Grad durchführen kann. Die Welle 34 ist durch irgendeine Vorrichtung 38, die an sich für die Übertragungsbewegung des Schalthebels 20 auf eine Schaltwelle 40 bekannt ist, verbunden, wodurch die Einkupplung und Auskupplung irgendeines gewünschten Übersetzungsverhältnisses bewirkt wird, wenn der Schalthebel 20 entsprechend der Ganganordnung bewegt wird, die in Fig. 2 gezeigt wird. Zusätzlich zur Welle 34 weist der Schalthebel 20 ebenfalls ein Rohr 42 (im Schnitt gezeigt) auf, das von einem Bedienungsknopf 44 bedeckt wird. Das Rohr 42 ist mittels eines Drehzapfens 46 auf der Welle 34 montiert. Der Bedienungsknopf 44 ist so gedacht, daß die Anwendung der manuellen Kraft direkt durch die Hand des Fahrers erfolgen kann, um das Getriebe zu schalten. Wenn keine manuelle Kraft angewandt wird, nimmt das Rohr 42 eine mittige oder Anfangsposition mit Bezugnahme auf die Welle 34 unter der Wirkung der Federvorrichtung 48, die zwischen der Welle und dem Rohr wirkt, ein. Andererseits, wenn eine ausreichende manuelle Kraft auf den Bedienungsknopf 44 angewandt wird, neigt sich das Rohr 42 anfangs etwas relativ zum Hebel 34 um den Drehzapfen 46, bevor der Hebel 34 durch eine weitere manuelle Kraft auf das Rohr bewegt wird, um die Schaltwelle 40 zu bewegen. Dieses anfängliche Neigen des Rohres 42 wird dafür gehalten, daß der fahrer den Wunsch hat, das Getriebe zu schalten, und die Kippmeßfühlervorrichtung 50 (die einen Magneten 51 und das Hall-Effekt- Transistorbauelement 53 aufweist) liefert ein Kippsignal zum Kanal 52, wenn ein Kippen aufgetreten ist. Als Reaktion darauf liefert der elektronische Regler 22 ein Ausgangssignal für das Auskuppeln der Kupplung zum Kanal 54, wodurch bewirkt wird, daß der Kupplungsregler 24 automatisch die Kupplung 14 auskuppelt. Danach wird die Einkupplung eines gewünschten Übersetzungsverhältnisses durch einen Zahnradpositionsmeßfühler 56 überwacht, der ein Signal zum Kanal 58 liefert, das den Abschluß der Einkupplung anzeigt. Als Reaktion darauf liefert der Regler 22 ein Ausgangssignal für das erneute Einkuppeln der Kupplung zum Kanal 54, wodurch bewirkt wird, daß der Regler 24 automatisch die Kupplung 14 wieder einkuppelt.
Bei einer Modifizierung kann der Flüssigkeitsstromregler 24 durch eine andere steuerbare, kräfteerzeugende Anordnung ersetzt werden, die auf den Ausrückhebel 26 wirkt. Beispielsweise kann der Ausrückhebel 26 durch ein elektronisches Regelsystem bewegt werden, das einen Elektromotor aufweist, der in Übereinstimmung mit den Signalen vom elektronischen Regler 22 betrieben wird.
Wie in der Ganganordnung 59 in Fig. 2 gezeigt wird, weist das Getriebe 16 in Fig. 1 fünf Vorwärtsgänge, die die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Übersetzung darstellen, und ein Rückwärtsgang auf, wobei jedes davon gewünschte Verhältnis durch die Bewegung des Schalthebels 20 (Fig. 1) in die Position 1, 2, 3, 4, 5 oder bzw. R in der Ganganordnung eingekuppelt werden kann. Wenn sich das Getriebe in der Leerlaufstellung befindet, nimmt der Schalthebel 20 (Fig. 1) die Position N in Fig. 2 ein. Bei der Ganganordnung 59 kann der Bedienungsknopf 44 am Schalthebel manuell (mit dem oberen Teil der Welle 34) in den entgegengesetzten Richtungen D und E zwischen den gegenüberliegenden Enden 60 oder 62 der Anordnung bewegt werden, und er kann in den entgegengesetzten Richtungen F und G (quer zu den Richtungen D und E) zwischen den gegenüberliegenden Seiten 64 und 66 der Ganganordnung bewegt werden.
Mit Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 ist die Schaltwelle 40 verschiebbar und drehbar in einer festen Buchse 68 im Getriebe 16 (Fig. 1) angeordnet. Die Welle 40 kann in der bekannten Weise mit einem Schlagarm (nicht gezeigt) versehen werden, der auf die Schaltgabeln (nicht gezeigt) wirkt, die in der bekannten Weise im Getriebe 16 funktionieren, um die Einkupplung eines jeden gewünschten Übersetzungsverhältnisses zu bewirken. Ein Ende der Welle ist bei 70 vergrößert und besitzt einen Ring 72, der in einen Laufzapfen 74 übergeht. Ein kanalartiger Arm 76 mit einem umgekehrten U-förmigen Querschnitt ist am Laufzapfen 74 angeschweißt. Ein Kugelkopf 78 am Hebel 80 paßt genau in den umgekehrten Kanal innerhalb des Armes 76. Die Verbindungsvorrichtung 38 (Fig. 1) ist eine mechanische Verbindung, die in die zwei Verbindungssystem 38A und 38B unterteilt ist. Das Verbindungssystem 38A wirkt auf den Hebel 80, so daß die Schaltwelle 40 längs ihrer Achse 82 in den entgegengesetzten Richtungen d und e übersetzt wird, wenn der Bedienungsknopf 44 des Schalthebels (Fig. 1) in den Richtungen D und bzw. E (Fig. 2) bewegt wird. Das Verbindungssystem 38B wirkt auf den Arm 76, um die Schaltwelle 40 um ihre Achse 82 in den entgegengesetzten Richtungen f und g zu bewegen, wenn der Bedienungsknopf 44 des Schalthebels in den Richtungen F und bzw. G (Fig. 2) bewegt wird. Wenn der Schalthebel 20 entsprechend der Ganganordnung 59 (Fig. 2) bewegt wird, bewegt sich daher der Schaltarm 40 in Übereinstimmung mit der Ganganordnung 83 in Fig. 6, um die Einkupplung der gewünschten Übersetzung des ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften oder Rückwärtsganges zu bewirken, wenn die Schaltwelle 40 in eine Stellung bewegt wird, die 1, 2, 3, 4, 5 oder R in Fig. 6 entspricht.
Der Zahnradpositionsmeßfühler 56 umfaßt ein Gehäuse 84, das eine Welle 86 (die das bewegliche Bauteil ist) enthält und trägt, die in den entgegengesetzten Richtungen längs ihrer Achse übersetzbar ist, und die in den entgegengesetzten Richtungen um jene Achse herum drehbar ist. Das Gehäuse 84 ist fest an einer Montageplatte 88 gesichert, die stationär relativ zur Schaltwelle 40 montiert ist. Ein Ende der Meßfühlerwelle 86, das sich über das Gehäuse 84 hinaus erstreckt, ist mit einem Ende eines Stützarmes 90 fest verbunden, wobei dieser einen Kugelkopf 92 aufweist, der verschiebbar, aber eng angeordnet in einer Buchse 94, die eine zylindrische Form aufweist, vorhanden ist, die mittels der Nieten 96 an einem Ende eines Armes 98 fest gesichert ist, der an seinem anderen Ende mit dem Laufzapfen 74 fest verbunden ist. Der Arm 98 kann ungehindert den Bewegungen der Welle 40 folgen. Die Kugel 92 und die Buchse 94 bilden eine Art eines Kardangelenkes. Es ist nicht nur die Translationsbewegung in den Richtungen d und e, die von der Schaltwelle 40 (über den Arm 98) auf die Meßfühlerwelle 86 durch das Gelenk 92, 94 übertragen wird, sondern das Gelenk überträgt ebenfalls die Drehbewegungen in den gleichen Richtungen f und g, wie sie von der Schaltwelle ausgeführt werden, auf die Meßfühlerwelle. Aber bei der Ausführung dieser Drehbewegungen bewegen sich die Stützwelle 90 und der Kugelkopf 92 ebenfalls längs der Achse der zylindrischen Buchse 94, die unter rechtem Winkel zur Bewegung der Kugel 92 in den Richtungen d und e verläuft.
Die Meßfühlerwelle 86 besitzt einen Endabschnitt 100, der axial in einem Rohr verschiebbar ist, das einen Ring 102 aufweist, der drehbar fest mit dem Wellenabschnitt 100 verbunden ist, so daß der Ring durch die Drehung der Welle 86 gedreht wird. Beispielsweise kann der Wellenabschnitt 100 einen rechteckigen oder einen anderen vieleckigen Querschnitt aufweisen, der mittels des Ringes 102 mit einem gleichermaßen geformten Loch in Eingriff kommt. Der Wellenabschnitt 100 ist innerhalb eines mittleren Durchganges 104 in einem rotierenden Potentiometer 106 frei beweglich, das ein Gehäuse aufweist, das stationär mittels der Schrauben 108 an einem Ende des Gehäuses 84 gesichert ist. Die Drehbewegung wird auf den Schaltarmkontakt des Potentiometers (nicht gezeigt) von der Meßfühlerwelle 86 aus mittels eines Mitnehmerantriebs 110 zwischen dem Ring 102 und dem Potentiometer 106 angewandt.
Eine Kerbe 112 wird in einer Seite der Meßfühlerwelle 86 gebildet. Diese Kerbe besitzt im Abstand angeordnete parallele Seiten 114, die mit dem Umfang einer Rolle 116 im Rollkontakt in Eingriff kommen, wobei diese drehbar an einem Ende eines Armes 118 montiert ist, der auf einer Welle des oberen Armes 120 eines Potentiometers (nicht gezeigt) montiert ist, und es erfolgt eine Drehantriebsbewegung für einen Schaltarmkontakt (jetzt gezeigt) eines rotierenden Potentiometers 122, das an der Seite des Gehäuse 84 angebracht ist. Während die Welle 86 translatorisch bewegt wird, wird daher die Drehbewegung auf das Potentiometer 122 übertragen. In der Kerbe 112 wird die Welle 86 durch einen Wellenabschnitt 124 gebildet, der ein Umfangsprofil mit einem keilförmigen Querschnitt (siehe Fig. 5) aufweist, dessen Spitze zur Rolle 116 hin zeigt. Daher drückt der Wellenabschnitt 124 nicht die Rolle 116 von der Welle 86 während der begrenzten Drehbewegungen der letzteren weg, und es besteht keine Tendenz, daß der Arm 118 zurückgebogen wird.
In Fig. 5 werden ein elektrisches Kabel und eine Steckverbindung bei 128 und bzw. 130 gezeigt.
Bei 132 und 143 werden Gummiabdichtkappen gezeigt, wobei die Welle 86 in der Kappe 132 drehbar ist.
Weil die Meßfühlerwelle 86 die Translationsbewegungen in den Richtungen d und e der Schaltwelle 40 wiederholt, verkörpert das elektrische Ausgangssignal (Spannung oder Stromstärke) vom Potentiometer 122 zu einem Zeitpunkt die Position der Welle 40 längs der Richtung d oder e in der Anordnung 83 in Fig. 6. Die Meßfühlerwelle 86 wiederholt ebenfalls die Winkelbewegungen der Schaltwelle 40 in den Richtungen f und g in der Anordnung 83 (Fig.6). Daher verkörpert das elektrische Ausgangssignal vom Potentiometer 106 zu einem Zeitpunkt die Position der Schaltwelle 40 längs der Richtung f oder g.
Wenn wir mit Bezugnahme auf Fig. 2 annehmen, daß das Potentiometer 122 ein elektrisches Signal x und das Potentiometer 106 ein elektrisches Signal y liefert, dann zeigt das Auftreten eines Signals y2x, daß das Getriebe 16 in der Leerlaufstellung ist. Die Einkupplung irgendeines Übersetzungsverhältnisses wird durch das Auftreten eines x-Signals von vorgegebenem Wert und eines y-Signals von vorgegebenem Wert nachgewiesen. Beispielsweise, wenn das vierte Zahnrad eingekuppelt wird, liefern die Potentiometer das Signal x2, y1. Daher "weiß" der Regler 22 zu jedem Zeitpunkt, welches spezielle Übersetzungsverhältnis eingekuppelt ist. Aus Fig. 2 können die verbleibenden Kombinationen der x- und y-Werte für die übrigen Geschwindigkeiten erhalten werden.
Das kann bei einem halbautomatischen Getriebe ein Vorteil sein, wie vorangehend mit Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde, weil der elektronische Regler 22 so programmiert werden kann, daß die Kupplung nach einer bestimmten speziellen Art und Weise wieder eingekuppelt wird, wobei bei dieser Wiedereinkupplung ein spezielles Zahnrad eingekuppelt wird und möglicherweise in Übereinstimmung mit einem bestimmten anderen Parameter, beispielsweise der Drehzahl des Motors. Außerdem kann der Regler 22 so eingerichtet werden, daß die Kraftstoffzuführungsvorrichtung (nicht gezeigt) gesteuert wird, um automatisch die Menge des Kraftstoffs zu regulieren, die dem Motor 10 während der Gangschaltung zugeführt wird. Dementsprechend kann nicht nur der Regler 22 programmiert werden, um die Kraftstoffzuführung zum Motor entsprechend dem zu verändern, ob die Gangschaltung eine Hochschaltung oder eine Herunterschaltung ist, sondern er kann auch die Kraftstoffzuführung entsprechend dem verändern, welches Übersetzungsverhältnis ausgekuppelt wurde, und welches eingekuppelt wird.
In Fig. 2 muß der Wert y2 nicht ein Einzelwert sein. Statt dessen kann y2 einen Bereich von y-Werten verkörpern, so daß der Regler 22 "begreift", daß das Getriebe 16 in der Leerlaufstellung ist, wenn das Potentiometer 106 ein Signal ausgibt, das einen Wert im Bereich y2 aufweist. Ebenfalls können y1 und y3 jeweils einen entsprechenden Bereich von y-Werten verkörpern, und x1, x2 und x3 können jeweils einen entsprechenden Bereich von x-Werten verkörpern. Beispielsweise versteht der Regler 22, daß das vierte Zahnrad eingekuppelt wird, wenn er ein Signal im Bereich x2 vom Potentiometer 122 (Fig. 3 und 5) und gleichzeitig ein Signal im Bereich y1 vom Potentiometer 106 (Fig. 3 und 5) empfängt.
Anstelle der Verwendung von Potentiometern können geeignete Schalter oder andere Geräte für die Dreh- und Translationsbewegung verwendet werden. Bei derartigen Schaltern oder Geräten kann es sich um Kontakt- oder berührungslose Ausführungen handeln, wie beispielsweise jene, die nachfolgend mit Bezugnahme auf Fig. 7 bis 10 beschrieben werden.
Bei der Ausführung des Zahnradpositionsmeßfühlers, der mit Bezugnahme auf Fig. 7 bis 10 beschrieben wird, werden die gleichen Bezugszahlen für gleiche oder vergleichbare Teile wie in Fig. 3 bis 6 verwendet.
Mit Bezugnahme auf Fig. 7 bis 10 ist ein Zahnradpositionsmeßfühler 200 mit der Getriebeschaltwelle 40 durch den Arm 98 verbunden, der das Kugelgelenk 92, 94 antreibt, das den Stützarm 90 antreibt, der fest mit einer Meßfühlerwelle 202 verbunden ist. Die Welle 202 wird in einem Gehäuse 204 so gestützt, daß die Welle längs ihrer Achse 206 in den entgegengesetzten Richtungen d und e translatorisch bewegt werden kann, und daß sie sich ebenfalls um jene Achse herum in den entgegengesetzten Richtungen f und g drehen kann. Um sich mit ihr zu drehen, ist an der Welle 202 ein Magnetträger 208 aus einem nichtmagnetischen Material fest montiert, der einen äußeren peripheren Flansch 210 in der Form eines Bogens aufweist, der sich ein Stück um die Achse 206 herum erstreckt.
Der Flansch 210 trägt drei Reihen von Magneten 212, 214 und 216, die so angeordnet sind, wie in Fig. 9 gezeigt wird, wobei die Magnetreihe 212 ein geradliniger Streifen von Magneten ist, die sich parallel zur Achse 206 erstrecken (Fig. 7), und die die entgegengesetzten Endabschnitte 218 und 220 aufweisen. Das Gehäuse 204 ist mit einer Öffnung versehen, in der ein Deckel 222 aus einem nichtmagnetischen Material sicher befestigt ist. In den Deckel 222 sind drei magnetisch empfindliche Meßfühler oder Geräte A, B und C eingebettet, die so angeordnet sind, wie in Fig. 9 gezeigt wird, und sie grenzen an den Flansch 210 an. Die Meßfühler A, B und C sind hinsichtlich des Magnetfeldes eines Magneten nur dann empfindlich, wenn letzterer im wesentlichen direkt dem Meßfühler A, B oder C gegenüberliegt, so daß der Meßfühler, der auf diese Weise durch das Magnetfeld beeinflußt wird, ein Signal liefert, beispielsweise ein elektrisches Signal in der Leitung 58 in Fig. 1. In Fig. 7 bis 10 können die Meßfühler A, B und C jeweils ein Schalter oder ein Hall-Effekt-Transistor sein.
Wenn sich das Getriebe 16 in der Leerlaufstellung befindet, ist die Stellung der Schaltwelle 40 und daher der Meßfühlerwelle 202 so, daß die relative Position der Reihen der Magneten 212, 214 und 216 und der Reihe der Meßfühler A, B, C so ist, wie in Fig. 9 gezeigt wird. Daher liegt nur der Meßfühler B einer Magnetreihe gegenüber, nämlich der Mitte der Magnetreihe 212, und somit liefert nur der Meßfühler B ein Signal. Wenn der Meßfühler B ein Ausgangssignal liefert, dann ist das dementsprechend ein Hinweis darauf, daß sich das Getriebe in der Leerlaufstellung befindet. Sollte der Schalthebel 20 (Fig. 1) die Getriebeschaltwelle 40 bewegen, um das erste Zahnrad einzukuppeln, dann geschieht Folgendes: wenn das erste Zahnrad eingekuppelt ist, wird die Schaltwelle 40 und daher die Meßfühlerwelle 202 in den Richtungen d und f bewegt, wodurch der magnetische Endabschnitt 220 in eine Position gegenüber dem Meßfühler A gebracht wird, der ein entsprechendes Ausgangssignal liefert, wie in Fig. 10 gezeigt wird, wobei keiner der anderen Meßfühler B oder C magnetisch beeinflußt wird. Wenn das zweite Zahnrad eingekuppelt ist, wird die Magnetreihe 216 in die Position gegenüber dem Meßfühler A gebracht (wie in Fig. 10 gezeigt wird), der das entsprechende Ausgangssignal liefert, wobei wiederum keiner der Meßfühler B oder C magnetisch beeinflußt wird. Wenn das dritte Zahnrad eingekuppelt ist, liefern beide Meßfühler A und C Ausgangssignale (Fig. 10), weil die Magnetreihe 212 so bewegt wurde, daß der Endabschnitt 220 dem Meßfühler C gegenüberliegt, und daß die Mitte der Reihe 212 dem Meßfühler A gegenüberliegt. Wenn das vierte Zahnrad eingekuppelt wird, ist der einzige Meßfühler, der ein Ausgangssignal liefert, der Meßfühler C (siehe Fig. 10), weil die Magnetreihe 216 so bewegt wurde, daß sie jenem Meßfühler gegenüberliegt. Die Einkupplung des fünften Zahnrades bewegt die Meßfühlerwelle 202 so, daß die Magnetreihe 212 wiederum in die Position gegenüber den zwei Meßfühlern A und C bewegt wird (siehe Fig. 10), aber in diesem Fall liegt der mittlere Abschnitt der Reihe 212 dem Meßfühler C gegenüber, und die Endabschnitte 218 liegen dem Meßfühler A gegenüber. Wie in Fig. 10 gezeigt wird, bewirkt die Einkupplung des Rücklaufzahnrades nur, daß der Meßfühler A ein Ausgangssignal abgibt, wobei dieses dadurch bewirkt wird, daß die Magnetreihe 214 sich in eine Position bewegt hat, die dem Meßfühler A gegenüberliegt.
Daher kann der Zahnradpositionsmeßfühler 200 zwischen einer Einkupplung der niedrigen und der hohen Gänge unterscheiden, beispielsweise, wenn das einzige Ausgangssignal vom Meßfühler A ausgeht, was bedeutet, daß eines vom ersten, zweiten oder Rücklaufzahnrad eingekuppelt wurde. Wenn das Ausgangssignal vom Zahnradpositionsmeßfühler 200 kommt oder ein Ausgangssignal vom Meßfühler C einschließt, bedeutet das, daß ein höherer Gang eingekuppelt wurde, nämlich eines vom dritten, vierten oder fünften Zahnrad.
Bei der Ausführung des Zahnradpositionsmeßfühlers, der mit Bezugnahme auf Fig. 11 bis 13 beschrieben wird, werden für gleiche oder vergleichbare Teile die gleichen Bezugszahlen wie bei Fig. 3 bis 6 verwendet.
Mit Bezugnahme auf Fig. 11 bis 13 wird ein Zahnradpositionsmeßfühler 300 mit der Getriebeschaltwelle 40 (in Fig. 11 bis 13 nicht gezeigt) mittels eines Kugelgelenkes 92, 94 verbunden, wobei die Kugel 92 in einer Meßfühlerwelle 302 angeordnet ist. Die Welle 302 wird in einem Gehäuse 306 gestützt, das mit einer Bohrung 308 versehen ist, durch die sich die Welle 302 verschiebbar erstreckt. Eine Dichtung 310 ist zwischen der Welle 302 und dem Gehäuse 306, angrenzend an die Bohrung 308, als Abdichtung angeordnet. Die Welle 302 besitzt einen Abschnitt 312 mit stärkerem Durchmesser, der mit einer ersten und einer zweiten Quernut 314, 316 versehen ist. Die Welle 302 ist verschiebbar innerhalb eines Rohres 318 angeordnet, wobei ihr rechtes Ende drehbar in einer zylindrischen Senkbohrung 320 im Gehäuse 306 montiert ist, und wobei ihr linkes Ende in geeigneter Weise antreibbar mit einem Schaltarm (nicht gezeigt) eines rotierenden Potentiometers 106, das im Gehäuse montiert ist, verbunden ist. Das linke Ende der Welle 302 umfaßt einen Vorsprung, wie beispielsweise eine periphere Wulst 322, die verschiebbar mit dem Innenumfang des Rohres 318 in Eingriff kommt, um jenes Ende der Welle zu stützen.
Die Welle 302 besitzt einen radialen Stift 324, der sich durch eine Bohrung 326 erstreckt (Fig. 13). Der Stift besitzt einen Kopf 328, der verschiebbar in einem axialen Schlitz 330 im Rohr 318 angeordnet ist, und der mit den gegenüberliegenden Rändern 332 des Schlitzes in Eingriff ist. Der Stift 324 wird in der Bohrung 326 durch die Sicherungsscheibe 328 oder eine andere geeignete Sicherung, die in der Nut 316 angeordnet ist, gehalten.
Die Nut oder Kerbe 314 weist parallele Seiten 334 auf, die mit dem Umfang einer Rolle 116 in Rollkontakt kommen, wobei diese drehbar an einem Ende eines Armes 118 montiert ist, der mit der Welle 120 eines Schaltarmes des Potentiometers < nicht gezeigt) verbunden ist, und wobei dem Potentiometer 122, das im Gehäuse 306 montiert ist, eine Drehantriebsbewegung erteilt wird. Die Rolle 116 erstreckt sich durch einen sich axial erstreckenden, halbzylindrischen Schlitz 336 im Rohr 318, der eine ausreichende Länge aufweist, damit es zu keiner Störung mit der Rolle 116 während des vollständigen axialen Hubes der Welle 302 kommt. Der Schlitz 336 gibt ebenfalls die Rolle 116 und den Arm 118 während der Drehbewegung des Rohres 318 frei, wie nachfolgend beschrieben wird, und ein flaches Bodenprofil 313 des Schlitzes 316 in der Welle 302 verhindert, daß die Welle 302 den Arm 118 zurückbiegt.
Der Betrieb des Meßfühlers, der in Fig. 11 bis 13 gezeigt wird, gleicht dem, der mit Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben wird. Die axiale Bewegung der Welle 302 ist so eingerichtet, daß das Potentiometer 122 durch den Arm 118 betätigt wird. Die Drehbewegung der Welle 302 wird über den Stift 324 auf das Rohr 318 übertragen. Wie vorangehend erwähnt wurde, ist das linke Ende des Rohres antreibbar mit einem Schaltarm des Potentiometers 106 so verbunden, daß die Drehung des Rohres 318 das Potentiometer 106 antreibt. Die Signale, die von den Potentiometern 106, 122 erhalten werden, werden in der gleichen Weise genutzt wie jene in Fig. 3.
Beim Zahnradpositionsmeßfühler können die betriebsfähigen Teile direkt am Getriebe 16 montiert sein. In einem derartigen Fall kann das Gehäuse 84, 204 oder 306 am Getriebe montiert sein, oder das Gehäuse 84, 204, 306 kann durch einen Teil des Gehäuses des Getriebes definiert werden.
Wenn es gewünscht wird, kann der Meßfühler erfassen, wenn eine spezielle Gruppe oder ein Bereich von Verhältnissen ausgewählt wurde, wie beispielsweise mittels eines Schaltgetriebes, Schnellganggetriebes oder dergleichen.

Claims

1. Zahnradpositionsmeßfühler (56) für die Montage außerhalb des Getriebegehäuses (16), um anzuzeigen, welches Zahnrad oder welche Zahnradgruppe in einem Schaltgetriebe in Eingriff gebracht wurde, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (56) aufweist: eine Meßfühlerwelle (86,202,302), separat von einer Getriebeschaltwelle (40), aber mit dieser koppelbar, wobei die Meßfühlerwelle axial beweglich und relativ zu ihrer Längsachse drehbar ist; eine erste Meßvorrichtung (122,A) für das Messen der axialen Übersetzungen der Meßfühlerwelle; und eine zweite Meßvorrichtung (106,B) für das Messen der Rotationsübersetzungen der Meßfühlerwelle, wobei die Meßfühlerwelle einen Arm (90) aufweist, der sich radial von der Achse aus erstreckt, und wobei das radiale äußere Ende des Armes (90) in einem Kardangelenk (92) für eine Verbindung mit einer Getriebeschaltwelle (40) endet, um eine Bewegung der Meßfühlerwelle (86,202,302) mit der Schaltwelle zu ermöglichen.

2. Zahnradpositionsmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßvorrichtung (106,B) die Position eines drehbaren Elementes (102,208,318) mißt, das durch die Drehbewegung der Meßfühlerwelle (86,202,302) gedreht werden kann.

3. Zahnradpositionsmeßfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Element (102,318) steuerbar mit der Meßfühlerwelle (86,302) durch ein Mittel (324) verbunden ist, wodurch die relative axiale Bewegung zwischen der Meßfühlerwelle (86,302) und dem drehbaren Element (102,318) gestattet wird.

4. Zahnradpositionsmeßfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Element (102,318) ein Rohr ist, und daß die Meßfühlerwelle (86,202,302) für eine axiale Bewegung innerhalb des Rohres angeordnet ist.

5. Zahnradpositionsmeßfühler nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung von der Meßfühlerwelle (302) einen radialen Stift (324) aufweist, der axial in einem axialen Schlitz (330), der in der Meßfühlerwelle (332) gebildet wird, verschiebbar ist.

6. Zahnradpositionsmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kardangelenk einen Kugelkopf (92) am radialen äußeren Ende des Armes (90) aufweist, der mit einer Buchse (94) koppelbar ist, die mit der Schaltwelle (40) beweglich ist.

7. Zahnradpositionsmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (86) ein Umfangsprofil (124,313) aufweist, das während der Drehbewegung der Welle eine Störung zwischen der Welle (86,202) und einem Element (118), das durch die axiale Bewegung der Welle gedreht wird, verhindert.

8. Zahnradpositionsmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Meßvorrichtungen (122,A; 106,B) Potentiometer sind.

9. Zahnradpositionsmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtungen (A,B) ein oder mehrere Geräte (A,B,C) umfassen, die auf ein magnetisches Einflußfeld ansprechen.

10. Zahnradpositionsmeßfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von Magneten (212,214,216) das Magnetfeld bewirkt, und daß das Ansprechen des Gerätes oder der Geräte (A,B,C) in Übereinstimmung mit der relativen Bewegung zwischen dem Gerät oder den Geräten und der Reihe erfolgt, wodurch die Bewegung des beweglichen Bauteils (202) hervorgerufen wird.