WO2010046218A1 - Sensorschalteinheit - Google Patents

Sensorschalteinheit Download PDF

Info

Publication number
WO2010046218A1
WO2010046218A1 PCT/EP2009/062737 EP2009062737W WO2010046218A1 WO 2010046218 A1 WO2010046218 A1 WO 2010046218A1 EP 2009062737 W EP2009062737 W EP 2009062737W WO 2010046218 A1 WO2010046218 A1 WO 2010046218A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
latching
contour
latching contour
locking
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/062737
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stanislav Massini
Thomas Nehmeyer
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg filed Critical Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2010046218A1 publication Critical patent/WO2010046218A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/06—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for holding members in one or a limited number of definite positions only
    • G05G5/065—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for holding members in one or a limited number of definite positions only using a spring-loaded ball
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/68—Inputs being a function of gearing status
    • F16H59/70—Inputs being a function of gearing status dependent on the ratio established
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/38—Detents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/24—Providing feel, e.g. to enable selection
    • F16H2061/243—Cams or detent arrays for guiding and providing feel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H2063/3076—Selector shaft assembly, e.g. supporting, assembly or manufacturing of selector or shift shafts; Special details thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/24—Providing feel, e.g. to enable selection

Definitions

  • the invention relates to a sensor switching unit with a shift lock, a transmission component and a sensor for determining gear positions, wherein the transmission member having a detent contour with detent stages and the detent stages are associated with a gear, the neutral position or an intermediate position, and the Wegarret ist a biased relative to the transmission component , with the locking contour latchable locking element and a latching contour for such a sensor switching unit.
  • such sensor switching units serve, on the one hand, to determine shift positions and, on the other hand, to detect these shift positions in order to make them available, for example, to the control logic of the transmission or to inform the driver as information about the engaged gear. demonstrate.
  • the reversing lights of a vehicle can be controlled via such sensor switching units.
  • a Wegemess- and Kontrollinrich- device for motor vehicle transmission is presented with a switching shaft, wherein a shift shaft is slidably disposed in the axial direction and rotatable about its axis to select lanes and to shift gears.
  • a measuring element is arranged with a measuring surface, wherein the measuring surface is angled and not aligned perpendicular to the longitudinal extension of the Wegwel- Ie.
  • an adjustable sensing element which cooperates with a measuring device by the measuring device determines the switching position of the switching shaft based on the position of the sensing element.
  • a sensor arrangement for determining a shift drum position wherein a probe scans a contoured peripheral surface of a sensor shaft fixedly connected to a switching shaft and determined by non-contact measurement of the position of the switch, the switching position by means of a Hall element.
  • a disadvantage of the presented sensor switching units is that the sensor unit must be connected in a complex manner with the shift lock.
  • the assembly requires on the one hand a lot of space, on the other hand, the sensor must be arranged for reliable detection in spatial proximity to the movable locking element. Due to the required positioning of the sensor to the shift lock creates a tolerance chain that affects the measurement and requires complex calibrations.
  • the invention is therefore based on the object to provide a sensor switching unit, which has a simple, space-saving design and is easy to install.
  • the sensor switching unit accordingly has a shift lock with a latching element, at least one sensor, a signal evaluation unit and a transmission component, wherein a latching contour with latching steps for latching the latching element is arranged on or on the transmission component.
  • the sensor is not arranged on the shift lock, but spaced therefrom.
  • the position of the sensor is always predefined to the detent stages arranged on the detent element. Tolerance problems are significantly reduced due to the spatially fixed and spatially close arrangement and a possible integral production of latching level and sensor.
  • the object is achieved by a latching contour with an integrated sensor.
  • the signal recognition functionally separated from the shift lock resulting in several advantages: First, the flexibility increases because due to the no longer necessary integration of a sensor in the shift lock the space required by this space becomes smaller.
  • standardized detents can be installed which can be optimally tuned to the switching feeling to be communicated by them, without having to be taken to the concerns of the sensor.
  • minimum stroke for safe detection according to the invention is not required.
  • the shape of the surface of the latching contour can therefore also be aligned solely with the force profile to be generated. As a result, the switching power curve is better tuned bar.
  • the invention further enables a larger choice of material for the shift detents. Due to the physical separation of the sensor from the gear lock tion, this may for example have metallic components that would affect the use of a magnet the sensor in its function. Likewise, the entire shift lock can for example be made of plastic, without that metallic components must be connected to the plastic.
  • the sensor is electrically connected to the signal evaluation unit.
  • the signal evaluation unit is designed, for example, as a simple current, voltage or resistance measuring device. Depending on the application, it may be designed as an analog measuring device or as a digitally operating measuring device, which is not important for the basic function of the invention. Due to the better tolerance chain, substantially more intermediate values than in the case of a sensor switching unit according to the prior art can be reliably distinguished from one another in both cases. This allows the detection of intermediate positions and possibly the saving of a second sensor.
  • the signal evaluation unit for detecting the gear can be arranged almost anywhere within or outside the transmission housing.
  • the latching contour has one or more latching steps, which are preferably designed to be complementary to the latching element.
  • the locking contour is formed such that always at least a safe response of the sensor is ensured when the locking element is locked.
  • the latching steps do not necessarily have to correspond to a switched gear position. Furthermore, the areas to be detected by the sensors do not have to coincide with the latching steps. For example, to detect the dialing position within the neutral lane, for example, an in Selection direction constant height profile conceivable having one or more sensors for reliable detection of the position in the selection gate.
  • the sensor into the latching contour. It is particularly advantageous to arrange the sensor on or on the latching element. If the transmission component with the latching contour is moved relative to the shift lock, then the latching element moves off the surface of the latching contour and is detected by the sensor.
  • the locking component bearing transmission component may be formed as a shift rod or as a shift shaft.
  • the locking contour and the sensor are mounted directly on the transmission component, wherein it is particularly advantageous if the sensor is arranged on or on the locking contour, as this possible mounting errors are excluded and a calibration of the sensor can be omitted.
  • the sensor is arranged on the latching contour such that it can be brought into direct contact with the latching element. This ensures that the mechanical locking and the signal generation by the sensor are always synchronized.
  • the latching contour can also be arranged on a latching sleeve or form part of it. In this case, the latching contour is formed either in one piece with the Rastierhülse or form-force or substance connected to this conclusive.
  • the arrangement of the locking contour is not limited to the transmission components detent sleeve and selector shaft.
  • the catch contour made of plastic or another non-conductive material is formed separately from the transmission component; Also, a one-piece design of locking contour and transmission component is conceivable.
  • the sensor is a metallic contact, for example vapor-deposited or printed on the plastic surface.
  • the latching contour may have a two-dimensional structure.
  • a sensor By means of a sensor are then often without special measures and without resorting to the switching history only either dialing or switching movements detected bar. Due to the increased tolerance insensitivity of the sensor switching unit, this may be sufficient for many applications. It is more advantageous - if a sensor is to recognize a plurality of detent positions - the use of a three-dimensional detent contour, a resting mountain, each switching position can be assigned a certain level.
  • the locking contour has in a variant on a base body on which a plurality of sensors are arranged.
  • each sensor is individually connected to the signal evaluation unit. The invention thus enables reliable detection of both latching positions and intermediate positions, since each sensor provides its own signal.
  • each individual sensor generating a characteristic analog or digital signal.
  • the latching contour has at least one latching step, which is associated with a change of the selection gate or the shift gate in the transmission.
  • a latching step is provided for each gear to be switched as well as for the neutral position.
  • the latching steps are generally designed as latching recesses which are complementary to the shape of the latching element in order to keep it safe even when jolting.
  • the shift lock generally has a liftable locking element, for example in the form of a rolling bearing locking ball.
  • a liftable locking element for example in the form of a rolling bearing locking ball.
  • the shift lock is provided, for example, with a sleeve-shaped, cylindrical, metallic housing, at the one end of which a roller-type Gere locking ball is arranged as a locking element.
  • the latching element is biased by a spring relative to the latching contour, so that generated in a switching operation, a lifting movement of the latching element and a secure latching is possible.
  • the spring is usually designed as a compression spring and is supported with its one free end at the bottom of the housing of Wegarret réelle and the other directly or indirectly to the locking element. Often the locking element is guided over a shaft-like carrier within the housing.
  • the shift lock is usually rigidly connected to the transmission housing, but it can also be mounted on other transmission components, as long as a relative movement to the locking contour is possible.
  • a sensor is understood to be a component which can quantitatively record specific physical or chemical properties (eg heat radiation, temperature, pressure, brightness or acceleration) qualitatively or as a measured variable. These quantities are detected by means of physical or chemical effects and converted into further processable quantities, preferably into electrical signals
  • Suitable sensors are, for example, eddy current sensors, optical sensors, Hall sensors or mechanical sensors.
  • the senor is designed as a mechanical probe that closes an electrical circuit.
  • the button is actuated as soon as the locking element is locked in a detent position. If the locking element is moved further, so that it has no mechanical contact with the button, the circuit is opened.
  • An equivalent solution is that the circuit is opened when locking and is closed when leaving the locking recess.
  • vibration and heat sensitive sensors such as magnets are not required.
  • these are expensive and, on the other hand, must be calibrated, since the magnetic field strength of the magnets to be installed in mass production is typically very high due to the manufacturing process.
  • Another advantage of this embodiment of the invention is that the spring force of the shift lock is always carried by the locking contour. Therefore, the button is actuated only by the amount by which he stood out in the unloaded state of the locking contour. The switching power curve is not affected or almost not affected.
  • exactly one sensor per catch contour is arranged. Preferably, it detects the neutral position. If, due to the nature of the sensor, it is possible for it to generate further signals, except when actuated / not actuated, several gear positions can be detected with this sensor. Because the profile of the catch contour is known, further gear positions can be determined by the signal evaluation unit, in particular in the case of analog sensors.
  • At least two sensors are arranged on the latching contour. These can certainly capture their assigned gear position, even if the height profile of the locking contour for all gears should have the same level.
  • a sensor lock of the prior art in which both a translational movement of a switching shaft and a rotary are translated into a stroke of the locking element, this is not possible because the sensor can detect only a change in both cases.
  • the switched gear can clearly be detected easily even with a symmetrical profile of the locking contour without further aids.
  • Figure 1 shows a part of a first sensor switching unit according to the invention with a shift lock and a locking contour in a vehicle transmission, wherein in the figure is a partial section through the shift lock or the catch contour and its seat are shown on the transmission part,
  • FIG. 2 shows an oblique view of a latching contour of a second sensor switching unit according to the invention with a push-button as sensor
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of a sensor switching unit according to the invention in neutral position
  • Figure 4 shows a longitudinal section of a sensor switching unit according to the invention in the switched position.
  • 1 denotes a shift lock, which is pressed into a bore 2 of the transmission housing 3.
  • the shift lock 1 consists of a locking pin 4, a sleeve 5, a rolling bearing 6 and a compression spring 7.
  • a detent ball is arranged as a detent element 9, which is supported on support balls 10.
  • the rolling bearing 6 supports the locking pin 4 along its longitudinal central axis 4a displaceable in the sleeve 5.
  • the bearing rolling elements 6a are guided and held in the rolling bearing 6 by a cage 6b.
  • the compression spring 7 is biased between the spring seat 4b of the locking bolt 4 and another spring seat 5a of the sleeve 5 is mounted and is guided by the spring guide 4c.
  • a transmission component is mounted in the form of a switching shaft 15, on the circumference of a locking contour 11 is introduced.
  • the locking contour 11 has latching steps, which are formed as a dome-shaped recesses 12, 13 substantially complementary to the detent ball 9 and are separated from each other by ramp profiles 14.
  • the locking pin 4 securely locked with its detent ball 9 in the locking contour 11, the detent ball 9 is pressed on the support balls 10 and the guide member 8 by the bias of the compression spring 7 into the recess 12.
  • Figures 3 to 4 show schematically sensor switching units 18 with a shift lock 1 and a locking contour 11 on a shift rod 15.
  • the locking contour 11 is formed in each case as a hollow sheet metal part and has in its central recess 12 a sensor in the form of a switch 16. The sensor is optionally supplemented by a sensitive signal processing unit in the interior 22 of the latching contour protected from external influences.
  • the senor is designed as a pressure-sensitive switching contact, so that when latching in the recess 12 (FIG. 3) the switch 16 generates a signal which is relayed via a conductive cable 17 and evaluated by an external signal processing unit.
  • the cable 17 is arranged here outside of the shift rod 15; it can also run within a hollow shift rod 15.
  • the switch 16 is designed as a mechanical switching contact.
  • the locking element 9 actuates the switch 16, which executes a lifting movement.
  • an electrical switching contact within the latching contour 11 is closed.
  • the switch 16 has a cylindrical or conical shape which is complementary to the receptacle 19, in which the switch 16 is arranged. In the position in which the switch 16 is not actuated, it thereby seals the receptacle 19 well, so that the interior 22 of the latching contour 11 remains free from contamination. Upon actuation of the switch 16 by the locking element, this seals the receptacle 19 from the outside in addition.
  • an optical beam path of a light source is interrupted by the lifting movement of the switch 16.
  • the light beam 20 may be guided over an optical fiber or in a hollow body 21, which is here placed on the shift rod 15, but may also be formed by a hollow shift rod itself, run.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Control Devices For Change-Speed Gearing (AREA)

Abstract

Sensorschalteinheit (18) mit einer Schaltarretierung (1 ), einem Getriebebauteil (15) und einem Sensor (16) zur Bestimmung von Gangstellungen, die einem geschalteten Gang, der Neutralstellung oder einer Zwischenstellung entsprechen, wobei das Getriebebauteil (15) eine Rastkontur (11 ) mit Raststufen und die Schaltarretierung (1 ) ein gegenüber dem Getriebebauteil (15) vorgespanntes, mit der Rastkontur (11 ) verrastbares Rastelement (9) aufweist, und der Sensor (16) auf dem Getriebebauteil (15) derart angeordnet ist, dass zumindest eine Gangstellung detektierbar ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Sensorschalteinheit
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Sensorschalteinheit mit einer Schaltarretierung, einem Getriebebauteil und einem Sensor zur Bestimmung von Gangstellungen, wobei das Getriebebauteil eine Rastkontur mit Raststufen aufweist und die Raststufen einem geschalteten Gang, der Neutralstellung oder einer Zwischenstellung zugeordnet sind, und die Schaltarretierung ein gegenüber dem Getriebebauteil vorgespanntes, mit der Rastkontur verrastbares Rastelement aufweist sowie eine Rastkontur für eine derartige Sensorschalteinheit.
Hintergrund der Erfindung
In Fahrzeugwechselgetrieben dienen derartige Sensorschalteinheiten zum einen der Festlegung von Schaltstellungen, zum anderen der Erfassung dieser Schalt- Stellungen, um diese beispielsweise der Steuerungslogik des Getriebes zur Verfügung zu stellen oder dem Fahrer als Information den eingelegten Gang anzu- zeigen. Außerdem können über derartige Sensorschalteinheiten die Rückfahrleuchten eines Fahrzeugs angesteuert werden.
In der EP 1 063 450 A1 ist beispielsweise eine Wegemess- und Kontrolleinrich- tung für Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Schaltwelle vorgestellt, wobei eine Schaltwelle in Achsrichtung verschiebbar und um ihre Achse drehbar angeordnet ist, um Gassen zu wählen und Gänge zu schalten. An einem freien Ende der Schaltwelle ist ein Messelement mit einer Messfläche angeordnet, wobei die Messfläche gewinkelt und nicht senkrecht zu der Längserstreckung der Schaltwel- Ie ausgerichtet ist. Auf der Messefläche liegt ein verstellbares Abtastelement an, das mit einer Messeinrichtung zusammenwirkt, indem die Messeinrichtung anhand der Position des Abtastelements die Schaltstellung der Schaltwelle bestimmt.
Aus der EP 1 350 991 B1 ist eine Sensoranordnung zur Bestimmung einer Schaltwalzenstellung bekannt, wobei ein Taster eine konturierte Umfangsfläche einer mit einer Schaltwelle fest verbundenen Sensorscheibe abtastet und durch berührungslose Messung der Position des Tasters die Schaltstellung mittels eines Hall-Elements bestimmt.
In der Druckschrift EP 1 152 174 A2 ist eine Sensorschalteinheit gezeigt, wobei das Auslesen der Tasterposition über einen berührungslosen Näherungssensor erfolgt.
Nachteilig an den vorgestellten Sensorschalteinheiten ist, dass die Sensoreinheit auf aufwändige Weise mit der Schaltarretierung verbunden werden muss. Die Baugruppe benötigt dadurch einerseits viel Bauraum, andererseits muss der Sensor zur sicheren Detektierung in räumlicher Nähe zu dem beweglichen Rastelement angeordnet sein. Aufgrund der erforderlichen Positionierung des Sensors zu der Schaltarretierung entsteht eine Toleranzkette, die Einfluss auf die Messung nimmt und aufwendige Kalibrierungen erfordert. Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensorschalteinheit bereitzustellen, die einen einfachen, raumsparenden Aufbau aufweist und einfach zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Sensorschalteinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Sensorschalteinheit weist demnach eine Schaltarretierung mit einem Rastelement, zumindest einen Sensor, eine Signalauswertungseinheit und ein Getriebebauteil auf, wobei an oder auf dem Getriebebauteil eine Rastkontur mit Raststufen zur Verrastung des Rastelements angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist der Sensor nicht an der Schaltarretierung angeordnet, sondern von dieser beabstandet. Dadurch ist die Position des Sensors stets vordefiniert zu den auf dem Rastelement angeordneten Raststufen. Toleranzprobleme sind aufgrund der raumfesten und räumlich nahen Anordnung und einer möglichen integralen Fertigung von Raststufe und Sensor erheblich reduziert. Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Rastkontur mit einem integrierten Sensor gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Signalerkennung funktionell von der Schaltarretierung getrennt, wodurch sich mehrere Vorteile ergeben: Zum einen steigt die Flexibilität, da aufgrund der nicht mehr notwendigen Integration einer Sensorik in die Schaltarretierung der durch diese benötigte Bauraum kleiner wird. Zum anderen können standardisierte Arretierungen verbaut werden, die optimal auf das durch diese zu vermittelnde Schaltgefühl abstimmbar sind, ohne dass auf die Belange der Senso- rik genommen zu werden braucht. So ist zum Beispiel für Schaltarretierungen mit einem hubbeweglichen Rastelement ein für Näherungssensoren erforderlicher Mindesthub zur sicheren Detektion erfindungsgemäß nicht erforderlich. Die Gestalt der Oberfläche der Rastkontur kann daher ebenfalls allein auf den zu erzeugenden Kraftverlauf ausgerichtet sein. Dadurch ist der Schaltkraftverlauf besser abstimm bar.
Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine größere Werkstoffauswahl für die Schaltarretierungen. Durch die räumliche Trennung des Sensors von der Schaltarretie- rung kann dieses beispielsweise metallische Bauteile aufweisen, die bei Verwendung eines Magneten den Sensor in seiner Funktion beieinträchtigen würden. Ebenfalls kann die gesamte Schaltarretierung beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein, ohne dass metallische Komponenten mit dem Kunststoff verbunden werden müssen.
Ferner ist es nicht erforderlich, die Schaltarretierung mit einem Steckkontakt für Stromkabel zu versehen, was dessen Kosten sowohl in der Herstellung als auch in der Montage weiter reduziert.
Der Sensor ist elektrisch leitend mit der Signalauswertungseinheit verbunden. Die Signalauswertungseinheit ist beispielsweise als ein einfaches Strom-, Spannungsoder Widerstandsmessgerät ausgebildet. Je nach Anwendungsfall kann es als analoges Messgerät oder als ein digital arbeitendes Messgerät ausgebildet sein., was für die grundsätzliche Funktion der Erfindung nicht von Bedeutung ist. Aufgrund der besseren Toleranzkette können in beiden Fällen wesentlich mehr Zwischenwerte als bei einer Sensorschalteinheit nach dem Stand der Technik sicher voneinander unterschieden werden. Dies erlaubt die Erkennung von Zwischenstellungen und ggf. die Einsparung eines zweiten Sensors. Die Signalauswer- tungseinheit zur Detektion des Ganges kann nahezu beliebig innerhalb oder außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sein.
Die Rastkontur weist in Ausgestaltungen der Erfindung eine oder mehrere Raststufen auf, die vorzugsweise komplementär zur zum Rastelement ausgebildet sind. Alternativ dazu ist die Rastkontur derart ausgebildet, dass stets zumindest ein sicheres Ansprechen des Sensors gewährleistet ist, wenn das Rastelement verrastet ist.
Die Raststufen müssen nicht notwendigerweise mit einer geschalteten Gangstel- lung korrespondieren. Ferner müssen die durch die Sensoren zu detektierenden Bereiche nicht mit den Raststufen übereinstimmen. Um beispielsweise die Wählstellung innerhalb der Neutralgasse zu detektieren, wäre beispielsweise ein in Wählrichtung konstantes Höhenprofil denkbar, das einen oder mehrere Sensoren zur sicheren Detektion der Stellung in der Wählgasse aufweist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Sensor in die Rastkon- tur zu integrieren. Besonders vorteilhaft ist es, den Sensor an oder auf dem Rastelement anzuordnen. Wird das Getriebebauteil mit der Rastkontur relativ zur Schaltarretierung bewegt, so fährt das Rastelement die Oberfläche der Rastkontur ab und wird durch den Sensor detektiert.
Das die Rastkontur tragende Getriebebauteil kann als Schaltstange oder als Schaltwelle ausgebildet sein. Die Rastkontur und der Sensor sind direkt auf das Getriebebauteil montiert, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn der Sensor auf oder an der Rastkontur angeordnet ist, da dadurch mögliche Montagefehler ausgeschlossen werden und eine Kalibrierung des Sensors entfallen kann.
Idealerweise ist der Sensor auf der Rastkontur derart angeordnet, dass er in direkten Kontakt mit dem Rastelement bringbar ist. Damit ist sichergestellt, dass die mechanische Verrastung und die Signalerzeugung durch den Sensor stets synchronisiert sind. Die Rastkontur kann auch auf einer Rasthülse angeordnet sein oder einen Teil dieser bilden. Dabei ist die Rastkontur entweder einteilig mit der Rastierhülse ausgebildet oder form- kraft- oder Stoff schlüssig mit dieser verbunden. Die Anordnung der Rastkontur ist nicht auf die Getriebebauteile Rasthülse und Schaltwelle beschränkt.
In einer Variante der Erfindung ist die Rastkontur aus Kunststoff oder einem anderen nichtleitenden Material separat von dem Getriebebauteil ausgebildet; auch eine einteilige Ausbildung von Rastkontur und Getriebebauteil ist denkbar. Der Sensor ist ein metallischer Kontakt, der beispielsweise auf die Kunststoffoberfläche aufgedampft oder aufgedruckt ist.
Die Rastkontur kann eine zweidimensionale Struktur aufweisen. Mittels eines Sensors sind dann häufig ohne spezielle Maßnahmen und ohne auf die Schalthistorie zurückzugreifen lediglich entweder Wähl- oder Schaltbewegungen detektier- bar. Aufgrund der gesteigerten Toleranzunempfindlichkeit der Sensorschalteinheit kann dies für viele Anwendungsfälle ausreichend sein. Vorteilhafter ist - sofern ein Sensor mehrere Raststellungen erkennen soll - die Verwendung einer dreidimensionalen Rastkontur, eines Rastgebirges, wobei jeder einzelnen Schaltstel- lung ein bestimmtes Niveau zugeordnet sein kann.
Die Rastkontur weist in einer Variante einen Grundkörper auf, auf dem mehrere Sensoren angeordnet sind. In der einfachsten Ausführungsform ist dazu jeder Sensor einzeln mit der Signalauswertungseinheit verbunden. Die Erfindung er- möglicht somit die sichere Detektierung sowohl von Rastpositionen als auch von Zwischenstellungen, da jeder Sensor ein eigenes Signal liefert.
Alternativ wird eine gemeinsame Signalleitung verwendet, wobei jeder einzelne Sensor ein charakteristisches analoges oder digitales Signal erzeugt.
Die Rastkontur weist mindestens eine Raststufe auf, die einem Wechsel der Wählgasse oder der Schaltgasse im Getriebe zugeordnet ist. Üblicherweise ist für jeden zu schaltenden Gang wie auch für die Neutralstellung jeweils eine Raststufe vorgesehen. Die Raststufen sind in der Regel als Rastausnehmungen ausgebildet, die komplementär zur Form des Rastelements sind, um dieses bei Erschütterungen auch sicher zu halten.
Die Schaltarretierung weist in der Regel ein hubbewegliches Rastelement beispielsweise in Form einer wälzgelagerten Rastkugel auf. Alternativ dazu ist es möglich, insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben, bei denen auf einen haptisch ansprechenden Schaltkraftverlauf verzichtet werden kann, Rastelemente mit deckelartigen Dachschrägen einzusetzen. Bei diesen kann aufgrund der größeren Kontaktfläche zur Rastkontur ein Stromfluss auch beim Verkippen der Bauelemente zueinander aufgrund von Fehlbedienungen sicher elektrisch detektiert werden.
Die Schaltarretierung ist beispielsweise mit einem hülsenförmigen, zylindrischen, metallischen Gehäuse versehen, an dessen einem offenen Ende eine wälzgela- gerte Rastkugel als Rastelement angeordnet ist. Das Rastelement ist durch eine Feder gegenüber der Rastkontur vorgespannt, so dass bei einem Schaltvorgang eine Hubbewegung des Rastelements erzeugt und ein sicheres Verrasten ermöglicht wird. Die Feder ist üblicherweise als eine Druckfeder ausgebildet und stützt sich mit ihrem einen freien Ende am Boden des Gehäuses der Schaltarretierung ab und zum anderen direkt oder indirekt an dem Rastelement. Häufig ist das Rastelement über einen schaftartigen Träger innerhalb des Gehäuses geführt. Die Schaltarretierung ist üblicherweise starr mit dem Getriebegehäuse verbunden, es kann allerdings auch an andere Getriebebauteile montiert werden, solange eine Relativbewegung zur Rastkontur möglich ist.
Als Sensor wird ein Bauteil verstanden, das bestimmte physikalische oder chemische Eigenschaften (z. B.: Wärmestrahlung, Temperatur, Druck, Helligkeit oder Beschleunigung) qualitativ oder als Messgröße quantitativ erfassen kann. Diese Größen werden mittels physikalischer oder chemischer Effekte erfasst und in wei- terverarbeitbare Größen, bevorzugt in elektrische Signale, umgewandelt
Als Sensoren geeignet sind beispielsweise Wirbelstromsensoren, optische Sensoren, Hall-Sensoren oder mechanische Sensoren.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor als ein mechanischer Taster ausgebildet, der einen elektrischen Stromkreis schließt. Der Taster wird betätigt, sobald das Rastelement in einer Raststellung verrastet. Wird das Rastelement weiter bewegt, so dass es keinen mechanischen Kontakt mehr zu dem Taster hat, so wird der Stromkreis geöffnet. Eine gleichwertige Lösung ist es, dass der Stromkreis beim Verrasten jeweils geöffnet wird und beim Verlassen der Rast- ausnehmung geschlossen wird.
Bei einer derartigen Sensorschalteinheit sind erschütterungs- und wärmeempfind- liehe Sensoren wie Magnete nicht erforderlich. Diese sind zum einen teuer und müssen andererseits kalibriert werden, da die Magnetfeldstärke der in Massenproduktion zu verbauenden Magnete fertigungsbedingt typischerweise stark streut. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung ist, dass die Federkraft der Schaltarretierung stets von der Rastkontur getragen wird. Daher wird der Taster nur um den Betrag betätigt, um welchen er im unbelasteten Zustand aus der Rastkontur hervorstand. Der Schaltkraftverlauf wird dadurch nicht oder fast nicht beeinflusst.
In einer Variante der Erfindung ist genau ein Sensor je Rastkontur angeordnet. Vorzugsweise detektiert er die Neutralstellung. Sofern es durch die Art des Sensors möglich ist, dass dieser außer betätigt/nicht betätigt weitere Signale erzeu- gen kann, können mit diesem Sensor mehrere Gangstellungen erkannt werden. Dadurch dass das Profil der Rastkontur bekannt ist, lassen sich durch die Signalauswerteeinheit insbesondere bei analog arbeitenden Sensoren weitere Gangstellungen ermitteln.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei Sensoren auf der Rastkontur angeordnet. Diese können sicher die ihnen zugeordnete Gangstellung erfassen, auch wenn das Höhenprofil der Rastkontur für alle Gänge das gleiche Niveau aufweisen sollte. Bei einer Sensorarretierung des Standes der Technik, bei der sowohl eine translatorische Bewegung einer Schaltwelle als auch eine rotatorische in einen Hub des Rastelements übersetzt werden, ist dies nicht möglich, da der Sensor in beiden Fällen nur eine Hubänderung detektieren kann. Erfindungsgemäß kann der geschalteten Gang hingegen auch bei einem symmetrischen Profil der Rastkontur ohne weitere Hilfsmitteln eindeutig auf einfache Weise erkannt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Teil einer ersten erfindungsgemäßen Sensorschalteinheit mit einer Schaltarretierung und einer Rastkontur in einem Fahrzeuggetriebe, wobei in der Figur ein Teilschnitt durch die Schaltarretierung bzw. die Rastkontur und deren Sitz auf dem Getriebeteil dargestellt ist,
Figur 2 eine Schrägaufsicht auf eine Rastkontur einer zweiten erfindungs- gemäßen Sensorschalteinheit mit einem Taster als Sensor,
Figur 3 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Sensorschalteinheit in Neutralstellung und
Figur 4 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Sensorschalteinheit in geschalteter Stellung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist mit 1 eine Schaltarretierung bezeichnet, die in eine Bohrung 2 des Getriebegehäuses 3 eingepresst ist. Die Schaltarretierung 1 besteht aus einem Rastbolzen 4, einer Hülse 5, einer Wälzlagerung 6 und einer Druckfeder 7. In einem Führungsteil 8 des Rastbolzens 4 ist eine Rastkugel als Rastelement 9 angeordnet, die sich an Stützkugeln 10 abstützt. Die Wälzlagerung 6 lagert den Rastbolzen 4 entlang seiner Längsmittelachse 4a verschiebbar in der Hülse 5. Die tragenden Wälzkörper 6a werden in der Wälzlagerung 6 durch einen Käfig 6b geführt und gehalten. Die Druckfeder 7 ist vorgespannt zwischen dem Federsitz 4b des Rastbolzens 4 und einem weiteren Federsitz 5a der Hülse 5 montiert und wird durch die Federführung 4c geführt. Im Getriebegehäuse 3 ist ein Getriebebauteil in Form einer Schaltwelle 15 gelagert, an dessen Umfang eine Rastkontur 11 eingebracht ist. Die Rastkontur 11 weist Raststufen auf, die als kalottenförmige Ausnehmungen 12, 13 im Wesentlichen komplementär zur Rastkugel 9 ausgebildet sind und voneinander durch Rampenprofile 14 getrennt sind. Damit der Rastbolzen 4 mit seiner Rastkugel 9 in die Rastkontur 11 sicher verrastet, wird die Rast- kugel 9 über die Stützkugeln 10 und das Führungsteil 8 durch die Vorspannung der Druckfeder 7 in die Ausnehmung 12 gepresst. Die Figuren 3 bis 4 zeigen schematisch Sensorschalteinheiten 18 mit einer Schaltarretierung 1 und einer Rastkontur 11 auf einer Schaltstange 15. Die Rastkontur 11 ist jeweils als ein hohles Blechteil ausgebildet und weist in ihrer zentralen Ausnehmung 12 einen Sensor in Form eines Schalters 16 auf. Der Sensor ist, optional ergänzt um eine empfindliche Signalverarbeitungseinheit im Innenraum 22 der Rastkontur geschützt vor äußeren Einflüssen angeordnet.
In der Variante gemäß Figur 3 ist der Sensor als ein druckempfindlicher Schaltkontakt ausgebildet, so dass beim Verrasten in der Ausnehmung 12 (Figur 3) der Schalter 16 ein Signal generiert, das über ein leitfähiges Kabel 17 weitergeleitet und von einer externen Signalverarbeitungseinheit ausgewertet wird. Das Kabel 17 ist hier außerhalb der Schaltstange 15 angeordnet; es kann ebenfalls innerhalb einer hohlen Schaltstange 15 verlaufen.
In der Sensorschalteinheit 18 gemäß Figur 4 ist der Schalter 16 als ein mechanischer Schaltkontakt ausgebildet. Beim Überfahren der Rastkontur 11 betätigt das Rastelement 9 den Schalter 16, der eine Hubbewegung ausführt. Durch die Hubbewegung wird in der Ausführung der Figur 4 ein elektrischer Schaltkontakt innerhalb der Rastkontur 11 geschlossen. Der Schalter 16 besitzt eine zylindrische oder kegelförmige Gestalt, die komplementär zu der Aufnahme 19 ist, in der der Schalter 16 angeordnet ist. In der Stellung, in der der Schalter 16 nicht betätigt wird, dichtet er dadurch die Aufnahme 19 gut ab, so dass der Innenraum 22 der Rastkontur 11 frei von Verunreinigungen bleibt. Bei Betätigung des Schalters 16 durch das Rastelement dichtet dieses die Aufnahme 19 von außen zusätzlich ab.
In der Ausführung der Rastkontur 11 gemäß Figur 2 wird durch die Hubbewegung des Schalters 16 ein optischer Strahlengang einer Lichtquelle unterbrochen. Der Lichtstrahl 20 kann dazu über einen Lichtleiter geführt sein oder in einem Hohlkörper 21 , der hier auf die Schaltstange 15 aufgesetzt ist, aber auch durch eine hohle Schaltstange selbst gebildet sein kann, verlaufen. Bezugszahlen
1 Schaltarretierung
2 Bohrung
3 Getriebegehäuse
4 Rastbolzen
4a Längsmittelachse
4b Federsitz
4c Federführung
5 Hülse
5a Federsitz
6 Wälzlagerung
6a tragende Wälzkörper
6b Käfig
7 Druckfeder
8 Führungsteil
8a Bördelung
9 Rastelement
10 Stützkugel
11 Rastkontur
12 Ausnehmung
13 Ausnehmung
14 Rampenprofil
15 Schaltwelle
16 Schalter
17 Kabel
18 Sensorschalteinheit
19 Rundaufnahme
20 Lichtstrahl
21 Hohlkörper
22 Innenraum

Claims

Patentansprüche
1. Sensorschalteinheit (18) mit einer Schaltarretierung (1), einem Getriebebauteil (15) und einem Sensor (16) zur Bestimmung von Gangstellungen, die einem geschalteten Gang, der Neutralstellung oder einer Zwi- schenstellung entsprechen, wobei das Getriebebauteil (15) eine Rastkontur (11 ) mit Raststufen und die Schaltarretierung (1) ein gegenüber dem Getriebebauteil (15) vorgespanntes, mit der Rastkontur (11 ) ver- rastbares Rastelement (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) auf dem Getriebebauteil (15) derart angeordnet ist, dass zumindest eine Gangstellung detektierbar ist.
2. Sensorschalteinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) zur Detektierung der Verrastung der Schaltarretierung (1 ) an oder auf der Rastkontur (11 ) angeordnet ist.
3. Rastkontur (11) für eine Sensorschalteinheit (18) nach Anspruch 2.
4. Rastkontur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) als ein mechanischer Taster ausgebildet ist.
5. Rastkontur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (11 ) eine zentrale Durchgangsausnehmung (19) aufweist, in der der mechanischer Taster angeordnet ist.
6. Rastkontur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkontur (11) aus Blech ausgebildet ist und ein dreidimensional geformtes Rastgebirge aufweist.
7. Rastkontur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rast- kontur (11) rückseitig zum Getriebebauteil (15) hin einen Kabelabgang
(17) für den Sensor (16) aufweist.
8. Rastkontur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) als ein berührungslos arbeitender Sensor, insbesondere als ein optischer Sensor, ein Wirbelstromsensor oder ein Hallsensor, ausgebildet ist.
PCT/EP2009/062737 2008-10-24 2009-10-01 Sensorschalteinheit WO2010046218A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008053197A DE102008053197A1 (de) 2008-10-24 2008-10-24 Sensorschalteinheit
DE102008053197.9 2008-10-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010046218A1 true WO2010046218A1 (de) 2010-04-29

Family

ID=41403964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/062737 WO2010046218A1 (de) 2008-10-24 2009-10-01 Sensorschalteinheit

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008053197A1 (de)
WO (1) WO2010046218A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110145597A (zh) * 2019-06-05 2019-08-20 苏州东风精冲工程有限公司 适于拨叉空挡定位块与拨叉连接的结构及拔叉
CN112469929A (zh) * 2018-07-23 2021-03-09 雷诺股份公司 用于检测变速箱内部控制装置的位置的装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011053249B4 (de) * 2011-09-02 2016-12-01 Koki Technik Transmission Systems Gmbh Rastiervorrichtung für eine Schalteinrichtung
CN106439001B (zh) * 2016-08-31 2018-10-12 合肥邦立电子股份有限公司 一种便捷型车用空档位置传感器检测装置
CN106246908A (zh) * 2016-08-31 2016-12-21 合肥邦立电子股份有限公司 一种车用空档位置传感器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4208888A1 (de) * 1992-03-19 1993-09-23 Fichtel & Sachs Ag Anordnung zur erfassung der gangstellung eines kraftfahrzeug-schaltgetriebes
DE19507621A1 (de) * 1994-03-18 1995-09-21 Volkswagen Ag Schalthebelbetätigungssensor
EP1350991A1 (de) * 2002-03-26 2003-10-08 GETRAG FORD Transmissions GmbH Sensoranordnung zur Bestimmung der Schaltwalzenstellung
JP2004176894A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Aisin Ai Co Ltd 歯車式変速機の自動変速操作装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2898045B2 (ja) * 1990-03-01 1999-05-31 マツダ株式会社 車両用自動変速機の操作装置
DE4039842C1 (en) * 1990-12-13 1992-01-16 Bayerische Motoren Werke Ag, 8000 Muenchen, De Position signal generator for gear lever of motor vehicle - has potentiometer returning position confirmation voltage to electronic control unit
DE19929038A1 (de) 1999-06-25 2000-12-28 Hydraulik Ring Gmbh Wegmeß- und Kontrolleinrichtung für Kraftfahrzeuge
GB2361967A (en) 2000-05-05 2001-11-07 Eaton Corp Transmission shift neutral detent and sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4208888A1 (de) * 1992-03-19 1993-09-23 Fichtel & Sachs Ag Anordnung zur erfassung der gangstellung eines kraftfahrzeug-schaltgetriebes
DE19507621A1 (de) * 1994-03-18 1995-09-21 Volkswagen Ag Schalthebelbetätigungssensor
EP1350991A1 (de) * 2002-03-26 2003-10-08 GETRAG FORD Transmissions GmbH Sensoranordnung zur Bestimmung der Schaltwalzenstellung
JP2004176894A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Aisin Ai Co Ltd 歯車式変速機の自動変速操作装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112469929A (zh) * 2018-07-23 2021-03-09 雷诺股份公司 用于检测变速箱内部控制装置的位置的装置
CN110145597A (zh) * 2019-06-05 2019-08-20 苏州东风精冲工程有限公司 适于拨叉空挡定位块与拨叉连接的结构及拔叉

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008053197A1 (de) 2010-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2304274B1 (de) Verfahren zum kalibrieren eines positionssensors in einem kraftfahrzeuggetriebe
EP2171315B1 (de) Elektromechanische gebereinrichtung
WO2005021296A1 (de) Kugelgelenk mit schwenkwinkelsensor
DE102011079863A1 (de) Bedienvorrichtung
WO2010046218A1 (de) Sensorschalteinheit
EP2210018B1 (de) Sensor für die schaltstellung einer schaltwelle und entsprechendes ermittlungsverfahren
WO2013153048A1 (de) Bedieneinheit für eine fahrzeugkomponente
EP2134989A1 (de) Tasteranordnung zur erfassung der schaltstellung eines getriebes sowie getriebe mit der tasteranordnung
EP1903418B1 (de) Vorrichtung zur Umwandlung mechanischer Bewegungen in elektrische Signale
EP2379915B1 (de) Vorrichtung zur lageerkennung eines beweglichen schaltelements
DE102008053194A1 (de) Schalteinheit
EP1732781B1 (de) Verbindungselement zur positionierung einer magnetfeldsensorik
DE102014208025B4 (de) Vorrichtung zur Einstellung eines Betriebsparameters einer elektrischen Einrichtung
EP2467625B1 (de) Anordnung zur lagerung einer schaltschiene
WO2011018283A1 (de) Sensorschalteinheit, aretierung für eine sensorschalteinheit und verfahren zur verminderung von temperaturabhängigen relativen positionsänderungen eines sensors und eines signalgebers
WO2009077326A1 (de) Schalteinheit und verfahren zu ihrer herstellung
DE102009032558A1 (de) Schalteinheit eines Kraftfahrzeugschaltgetriebes
DE102018121891A1 (de) Getriebesensor
EP2656364B1 (de) Schaltvorrichtung mit schaltzustandserkennung
DE102008053196A1 (de) Sensorschalteinheit
DE102007007464A1 (de) Bedienelement für ein Kraftfahrzeug
DE19932726C2 (de) Vorrichtung zum Abfühlen der Relativposition zweier Teile
WO2014056556A1 (de) Verfahren zum betreiben einer bedienvorrichtung für ein kraftfahrzeug
DE102009059906A1 (de) Schaltanordnung zur Erfassung eines Schaltwegs in einem Kraftfahrzeuggetriebe
WO2010066527A1 (de) Sensorschalteinheit

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09783628

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09783628

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1