NL1003299C2

NL1003299C2 - Control device for selecting and switching the gear of a mechanical gearbox.

Info

Publication number: NL1003299C2
Application number: NL1003299A
Authority: NL
Inventors: Jan Hendrik Kievits; Roelof Jan Wind
Original assignee: Applied Power Inc
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-12-10
Also published as: NL1003299A1; AU2714697A; WO1997046815A1

Description

Korte aanduiding: Bedieningsinrichting voor het kiezen en inschakelen van de versnelling van een mechanische versnellingsbak.Short designation: Control device for selecting and switching the gear of a mechanical gearbox.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een bedieningsinrichting voor het kiezen en inschakelen van de versnelling van een mechanische versnellingsbak voor een motorvoertuig volgens de aanhef van conclusie 1.The present invention relates to an operating device for selecting and engaging the gear of a mechanical gearbox for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.

5 Een dergelijke inrichting is bijvoorbeeld bekend uit GB 2 214 248. Bij deze bekende inrichting zijn voor het waarnemen van de positie van het bedieningselement twee potentiometers voorzien, die respectievelijk een signaal afgeven dat representatief is voor de verplaatsing van het bedieningselement 10 in de richting van de eerste aslijn en voor de draaiing van het bedieningselement om de eerste aslijn. De door de potentiometers afgegeven signalen worden teruggekoppeld naar de regelmiddelen om de kleppen van de hydraulische actuators van de bekende inrichting te regelen.Such a device is known, for example, from GB 2 214 248. In this known device, two potentiometers are provided for detecting the position of the operating element, which respectively emit a signal representative of the movement of the operating element 10 in the direction of the first axis and for the rotation of the control element about the first axis. The signals output by the potentiometers are fed back to the control means for controlling the valves of the hydraulic actuators of the known device.

15 De met twee potentiometers gerealiseerde waarnemingsmiddelen van de bekende inrichting hebben als nadeel dat deze relatief veel ruimte vergen, storingsgevoelig zijn, en een mechanische koppeling tussen het bedieningselement en de potentiometers vereisen, welke koppeling onvermijdelijk 20 onderhevig is aan mechanische slijtage en daardoor op den duur de nauwkeurigheid van de waarneming nadelig zal beïnvloeden.The disadvantage of the known means of the known device realized with two potentiometers is that they require a relatively large amount of space, are susceptible to malfunction, and require a mechanical coupling between the operating element and the potentiometers, which coupling is inevitably subject to mechanical wear and therefore eventually will adversely affect the accuracy of the observation.

De onderhavige uitvinding beoogt bovengenoemde nadelen op te heffen.The present invention aims to overcome the above drawbacks.

De onderhavige uitvinding verschaft een inrichting volgens 25 de aanhef van conclusie 1, die is gekenmerkt doordat de waarnemingsmiddelen vast aan het bedieningselement aangebrachte magneten omvatten, die een eerste magneetveld met zich in hoofdzaak in de richting van de eerste aslijn uitstrekkende veldlijnen en een tweede magneetveld met zich in hoofdzaak haaks 30 op de veldlijnen van het eerste magneetveld uitstrekkende veldlijnen verschaffen, en doordat de waarnemingsmiddelen verder een eerste Hall-sensor en een tweede Hall-sensor omvatten, die vast zijn aangebracht aan het stationiare deel van de inrichting - 2 - en respectievelijk zijn opgesteld voor het waarnemen van het eerste en het tweede magneetveld.The present invention provides a device according to the preamble of claim 1, characterized in that the detection means comprise magnets fixed to the operating element, which have a first magnetic field with field lines extending substantially in the direction of the first axis and a second magnetic field with provide field lines extending substantially perpendicular to the field lines of the first magnetic field, and in that the detection means further comprise a first Hall sensor and a second Hall sensor, which are fixedly mounted on the stationary part of the device - 2 - and respectively are arranged to detect the first and second magnetic fields.

De onderhavige uitvinding voorziet derhalve in het gebruik van het op zich bekende Hall-effect voor het bepalen van de 5 positie van het bedieningselement van de inrichting. Het gebruik van het Hall-effect maakt het mogelijk dat er een spleet aanwezig is tussen de Hall-sensoren enerzijds en de magneten anderzijds, zodat er geen mechanische slijtage van de waarnemingsmiddelen op kan treden tijdens de levensduur van de inrichting en de 10 nauwkeurigheid van de waarnemingsmiddelen gedurende de levensduur gewaarborgd blijft. De volgens de uitvinding voorziene waarnemingsmiddelen blijken bij uitstek geschikt om te functioneren in de moeilijke omstandigheden die heersen in de buurt van een versnellingsbak van een motorvoertuig. In het 15 bijzonder voorziet de uitvinding er in dat de magneten en de Hall-sensoren zijn aangebracht aan een gedeelte van de inrichting dat zich in het inwendige van de versnellingsbak bevindt. Door de opstelling van de waarnemingsmiddelen in het inwendige van de versnellingsbak kan het buiten de versnellingsbak uitstekende 20 gedeelte van de inrichting klein worden uitgevoerd hetgeen zeer voordelig is voor de toepassing van dergelijke inrichtingen in personenvoertuigen, waar zeer weinig ruimte beschikbaar is.The present invention therefore provides for the use of the Hall effect known per se for determining the position of the operating element of the device. The use of the Hall effect allows a gap to be present between the Hall sensors on the one hand and the magnets on the other, so that no mechanical wear of the sensing means can occur during the life of the device and the accuracy of the means of observation are guaranteed throughout the life. The observation means provided according to the invention appear to be ideally suited to function in the difficult conditions prevailing in the vicinity of a gearbox of a motor vehicle. In particular, the invention provides that the magnets and the Hall sensors are mounted on a portion of the device located inside the gearbox. Due to the arrangement of the detection means in the interior of the gearbox, the part of the device protruding outside the gearbox can be made small, which is very advantageous for the use of such devices in passenger vehicles, where very little space is available.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding zijn de magneten opgenomen in een 25 gemeenschappelijke aan het bedieningselement monteerbare magnetendrager en zijn de Hall-sensoren opgenomen in een gemeenschappelijke aan het stationair deel van de inrichting monteerbare Hall-sensorendrager. Deze uitvoering is zeer compact.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the magnets are included in a common magnet carrier mountable on the operating element and the Hall sensors are included in a common Hall sensor carrier mountable on the stationary part of the device. This version is very compact.

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan 3 0 de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. Daarbij toont: fig. 1 schematisch in doorsnede een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding, en fig. 2 het principeschema van de waarnemingmiddelen van 35 de inrichting in fig. 1.The invention will be explained in more detail below with reference to an illustrative embodiment shown in the drawing. In these drawings: Fig. 1 schematically shows in cross-section an exemplary embodiment of the device according to the invention, and Fig. 2 shows the principle diagram of the observation means of the device in Fig. 1.

In figuur 1 is zeer schematisch een uitvoeringsvoorbeeld 10 05 2 9 9 - 3 - van de inrichting volgens de uitvinding weergeven en is aangeduid met het verwijzingscijfer 10. De inrichting 10 is bestemd om rechtstreeks op een op zich bekende mechanische versnellingsbak (niet getoond) voor een motorvoertuig te worden aangebracht 5 en dient voor het kiezen en inschakelen van de gewenste versnelling van de versnellingsbak.Figure 1 shows very schematically an embodiment 10 05 2 9 9 - 3 - of the device according to the invention and is indicated by the reference numeral 10. The device 10 is intended to be mounted directly on a mechanical gearbox (not shown) known per se. a motor vehicle must be fitted 5 and is used to select and engage the desired gearbox gear.

De inrichting 10 is wat zijn opbouw betreft grotendeels gelijk aan de in GB 2 214 248 reden waarom hier wordt volstaan met een summiere beschrijving van de overeenkomstige delen. 10 De inrichting 10 omvat een stationair deel 11, dat is bestemd om vast aan het huis van de versnellingsbak te worden aangebracht, en een as 12, die in het kader van de conclusies is aangeduid met de term beweegbaar bedieningselement. De as 12 draagt een vinger 13, die in een gebruikelijk H-patroon, 15 bij 14, beweegbaar is en aandrij fmatige koppelbaar is met een schakelmechanisme in de versnellingsbak.In terms of its structure, the device 10 is largely the same as the reason given in GB 2 214 248, therefore a brief description of the corresponding parts suffices here. The device 10 comprises a stationary part 11, which is intended to be fixedly attached to the housing of the gearbox, and a shaft 12, which in the context of the claims is indicated by the term movable operating element. The shaft 12 carries a finger 13, which is movable in a conventional H-pattern, 15 by 14, and can be coupled driveably with a shifting mechanism in the gearbox.

De as 12 is in de richting van zijn langsas verplaatsbaar, welke verplaatsing overeenkomt met een verplaatsing over neutrale lijn N van het H-patroon van de versnellingsbak, en kan in die 20 richting drie standen innemen. In elk van die drie standen is de as 12 om de langsas daarvan in twee tegengestelde richtingen over een bepaalde hoek draaibaar, welke draaiing van de as 12 overeenkomt met het inschakelen van een gewenste versnelling van de versnellingsbak.The shaft 12 is displaceable in the direction of its longitudinal axis, which displacement corresponds to a displacement over neutral line N of the H-pattern of the gearbox, and can assume three positions in that direction. In each of those three positions, the shaft 12 is rotatable about its longitudinal axis in two opposite directions by a given angle, which rotation of the shaft 12 corresponds to the desired gearbox being engaged.

2 5 Voor het bewerkstelligen van de bovengenoemde bewegingen van de as 12 omvat de inrichting 10 hydraulische actuatormiddelen. De hydraulische actuatormiddelen omvatten een eerste dubbelwerkend zuiger-cilindersamenstel 15 in het verlengde van de as 12 en een tweede dubbelwerkend zuiger-30 cilindersamenstel 16 in een richting loodrecht op de as 12. Voor het regelen van de werking van de zuiger-cilindersamenstellen zijn niet getoonde hydraulische klepmiddelen aanwezig, die bij voorkeur elektromagnetisch bediend zijn, en een schematisch aangeduide elektronische regelinrichting 18 35 voor het bewerkstelligen van de gewenste verplaatsing van de as 12 in de richting van zijn langsas en de gewenste draaiing van de as 12 om zijn langsas.In order to effect the above-mentioned movements of the shaft 12, the device 10 comprises hydraulic actuator means. The hydraulic actuator means comprises a first double-acting piston-cylinder assembly 15 in line with the shaft 12 and a second double-acting piston-cylinder assembly 16 in a direction perpendicular to the shaft 12. For controlling the operation of the piston-cylinder assemblies, not shown hydraulic valve means are present, which are preferably electromagnetically actuated, and a schematically indicated electronic control device 18 35 for effecting the desired displacement of the shaft 12 in the direction of its longitudinal axis and the desired rotation of the shaft 12 about its longitudinal axis.

1003299 - 4 -1003299 - 4 -

De inrichting omvat verder waarnemingsmiddelen 20 voor het waarnemen van de werkelijke positie van de as 12 ten opzichte van het stationaire deel 11 van de inrichting 10 en voor het verschaffen van overeenkomstige terugkoppelsignalen voor de 5 regelinrichting 18.The device further comprises sensing means 20 for sensing the actual position of the shaft 12 relative to the stationary part 11 of the device 10 and for providing corresponding feedback signals for the control device 18.

De waarnemingsmiddelen, die nader in detail zijn getoond in figuur 2, omvatten een vast aan de as 12 aangebrachte ringvormige magnetendrager 21 en een vast aan het stationiare deel 11 van de inrichting 10 aangebrachte busvormige Hall-10 sensorendrager 22. De magnetendrager 21 draagt, zoals met name in figuur 2 is te zien, een eerste permanente magneet 23 en een tweede permanente magneet 24, die respectievelijk een eerste magneetveld met zich in hoofdzaak in de richting van langas van de as 12 uitstrekkende veldlijnen en een tweede magneetveld 15 met zich in hoofdzaak haaks op de veldlijnen van het eerste magneetveld uitstrekkende veldlijnen verschaffen. De Hall-sensorendrager 22 draagt een eerste Hall-sensor 25 en een tweede Hall-sensor 26, die respectievelijk zijn opgesteld voor het waarnemen van het door de twee magneten 23 en 24 verschafde 20 eerste en het tweede magneetveld.The detection means, shown in greater detail in Figure 2, comprise an annular magnet carrier 21 fixedly mounted on the shaft 12 and a sleeve-shaped Hall-10 sensor carrier 22 fixedly mounted on the stationary part 11 of the device 10. The magnet carrier 21 carries, notably in Figure 2, a first permanent magnet 23 and a second permanent magnet 24, which respectively have a first magnetic field with field lines extending substantially in the direction of the longitudinal axis of the shaft 12 and a second magnetic field 15 with substantially provide field lines extending perpendicular to the field lines of the first magnetic field. The Hall sensor carrier 22 carries a first Hall sensor 25 and a second Hall sensor 26, which are respectively arranged to detect the first and second magnetic fields provided by the two magnets 23 and 24.

Tussen de magnetendrager 21 en de Hall-sensorendrager 22 is een ringvormige spleet aanwezig, zodat geen mechanisch contact en dus ook geen slijtage kan plaatsvinden tijdens de levensduur van de inrichting 10. De waarnemingsmiddelen 20 25 omvatten verder nog een elektronische schakeling 27 voor de Hall-sensoren 25 en 26, die een eerste uitgangssignaal levert dat representatief is voor de positie van de as 12 in zijn lengterichting gezien, en een tweede uitgangssignaal dat representatief is voor de positie van de as 12 in de richting 30 van de draaiing om zijn langsas.There is an annular gap between the magnet carrier 21 and the Hall sensor carrier 22, so that no mechanical contact and thus no wear can take place during the life of the device 10. The detection means 20 furthermore comprise an electronic circuit 27 for the Hall sensor. sensors 25 and 26 providing a first output representative of the position of the axis 12 viewed in its longitudinal direction and a second output representative of the position of the axis 12 in the direction of rotation about its longitudinal axis.

De hierboven beschreven waarnemingsmiddelen 20 zijn compact, nauwkeurig, eenvoudig te monteren. Een verder belangrijk voordeel is dat zij bestand zijn tegen de moeilijke omstandigheden die heersen nabij of zelfs in een versnellingsbak. 3 5 Een niet getoonde voorkeursuitvoeringsvorm voorziet er in dat de magnetendrager 21 en de Hall-sensorendrager 22 zijn aangebracht aan deel van de as 11 dat in het inwendige van de 1003299 - 5 - versnellingsbak komt te liggen, deze plaats is in figuur 1 aangeduid bij 30. De beschreven waarnemingsmiddelen 20 zijn dan bij voorkeur ondergebracht in een door afdichtingen gesloten ruimte, zodat geen versnellingsbakolie in de spleet tussen de 5 magnetendrager 21 en de Hall-sensorendrager 22 komt. Versnellingsbakolie bevat namelijk metaaldeeltjes, die het magneetveld van de waarnemingsmiddelen zouden kunnen verstoren. De gesloten ruimte kan echter wel met een andere vloeistof (olie) zijn gevuld.The observation means 20 described above are compact, accurate, and easy to assemble. A further important advantage is that they can withstand the difficult conditions prevailing near or even in a gearbox. A preferred embodiment, not shown, provides that the magnet carrier 21 and the Hall sensor carrier 22 are mounted on part of the shaft 11 which lies in the interior of the 1003299 - 5 gearbox, this location is indicated in figure 1 at 30. The described sensing means 20 are then preferably housed in a space closed by seals, so that no gearbox oil enters the gap between the magnet carrier 21 and the Hall sensor carrier 22. This is because gear oil contains metal particles, which could disturb the magnetic field of the sensing means. However, the closed space can be filled with another liquid (oil).

10 De opstelling van de waarnemingsmiddelen in de versnellingsbak vergt minder ruimte voor de inrichting 10 buiten de contouren van de versnellingsbak, hetgeen met name van belang is bij het toepassen van een dergelijke inrichting in personenvoertuigen.The arrangement of the detection means in the gearbox requires less space for the device 10 outside the contours of the gearbox, which is of particular importance when using such a device in passenger vehicles.

15 100729915 1007299

Claims

1. Device (10) for selecting and engaging the desired gear of a mechanical gearbox for a motor vehicle, which device comprises a stationary part (11) intended to be fixedly attached to the housing of the gearbox, and a movable operating element (12), which operating element can be coupled drive-wise to a gearbox switching mechanism, the operating element (12) being displaceable along a first axis, which displacement corresponds to a displacement along the neutral line (N) of the gearbox, and is rotatable about the first axis, which rotation corresponds to engaging a desired gear, the device also comprising actuator means (15, 16) and control means (18) for controlling the actuator means for effecting the desired displacement of the operating element (12) along the first axis and the desired rotation of the control element about the first axis, and which device further comprises sensing means (21, 22) for sensing the actual position of the operating element relative to the stationary part of the device and providing corresponding feedback signals for the control means, characterized in that the sensing means magnets (23, 24) fixedly mounted on the actuating element (12), comprising a first magnetic field with field lines extending substantially in the direction of the first axis line and a second magnetic field with substantially perpendicular to the field lines of the first magnetic field provide extending field lines, and that the sensing means further comprises a first Hall sensor (25) and a second Hall sensor (26) fixedly mounted on the stationary portion (11) of the device (10) and disposed respectively for detecting the first and second magnetic fields.

2. Device as claimed in claim 1, wherein the magnets and the Hall sensors are arranged on a part of the; :, - 9 c 9 V i; u, * / - 7 - device located inside the gearbox.

Device as claimed in claim 1 or 2, wherein the magnets 5 (23, 24) are included in a common carrier (21) which can be mounted on the operating element (12).

Device according to one or more of the preceding claims, wherein the Hall sensors (25, 26) are included in a common carrier (22) which can be mounted on the stationary part (11) of the device (10). 1.e 3 2 9 9