Vorrichtung zur Erfassung sämtlicher Schaltpositionen bei einem

Schaltgetriebe

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung sämtlicher Schaltpositionen bei einem Schaltgetriebe. Hierzu umfasst das Schaltgetriebe einen Schaltdom, der ein bewegliches Stellelement aufnimmt. Über das Stellelement sind die einzelnen Schaltpositionen bei dem Schaltgetriebe einstellbar.

Hintergrund der Erfindung

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 036 696 A1 offenbart eine Sen- soranordnung. Die Sensoranordnung dient zur Bestimmung von Stellungen wenigstens eines Getriebebauteils. Die Sensoranordnung besitzt wenigstens eine Sensorik und einen Abtastbolzen der gut beweglich in einem Gehäuse gelagert ist. Der Abtastbolzen wirkt mit einer Rampe bzw. einer Ablaufbahn zusammen. Eine Sensorik ermittelt die Stellung des Abtastbolzens und ermittelt daraus die Schaltposition.

Die deutsche Patentschrift DE 195 81 769 C1 offenbart eine Rampenkontur für eine Arretiereinrichtung. Die Arretiereinrichtung dient zur Lagefixierung eines beweglichen Schaltungs- oder Stellelements. Insbesondere findet diese Arre- tiereinrichtung für eine Schaltung eines Getriebes Anwendung. Es ist mindestens ein Arretierbolzen verschiebbar geführt, der an einer Stirnseite eine Rastkugel aufweist. Der Arretierbolzen ist durch eine Druckfeder vorgespannt. Durch diese Druckfeder ist der Arretierbolzen gegen eine Abtastkurve vorge- spannt und die Rastkugel gleitet somit auf dieser Abtastkurve. Die Rannpenkontur ist dabei derart ausgebildet, dass der Anlagepunkt mit einem Wendepunkt der symmetrisch geschalteten Rampenkontur übereinstimmt.

Die deutsche Patentschrift DE 41 21 410 C1 offenbart eine Vorrichtung zur Erkennung des Schaltzustandes eines Getriebes. Das Getriebe ist als Elektro- getriebe für ein Kraftfahrzeug ausgebildet, bei welchem ein unmittelbar im Getriebe beim Schalten bewegtes Teil, nämlich die Schaltwelle, als Indikator für den Schaltzustand benutzt wird. Dazu ist an der Schaltwelle ein Finger befes- tigt, welcher mittels einer Lochmaske die Felder von Permanentmagneten be- einflusst, welche auf gegenüberliegende Reedschalter wirken. Die Permanentmagneten, die Reedschalter, deren Trägerplatten sowie die Lochmaske ist zu einem Sensoraggregat vereinigt und können so zusammen an einer Öffnung der Wand des Getriebes angebracht werden.

Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 200 106 19 LJ 1 offenbart eine Schaltvorrichtung für ein Fahrzeug-Wechselgetriebe. Das Fahrzeug-Wechselgetriebe umfasst einen nach Maßgabe von Wähl- und Schaltbewegungen zwangsgeführten Handschalthebel und jeweils eine, den Wähl- bzw. den Schaltbewe- gungen zugeordnete elektrische Betätigungseinrichtung. Ferner ist eine Steuerung vorgesehen, die mit dem Handschalthebel und den beiden Betätigungseinrichtungen in Wirkverbindung steht, wobei die beiden Betätigungseinrichtungen als voneinander getrennte Baueinheiten ausgebildet sind. Die Schaltstellungen des Handschalthebels sind elektrisch kodiert. Die beiden Betäti- gungseinrichtungen sind mittels der Steuerung nach Maßgabe der Schaltstellungen des Handschalthebels ansteuerbar.

Die deutsche Patentanmeldung DE 199 080 36 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der rotatorischen und der translatorischen Be- wegung einer Welle. Die Welle ist dabei mit mindestens einem Permanentmagneten versehen. In der Nähe der Welle ist ein linearer induktiver berührungsloser Wegsensor angeordnet, der vom Permanentmagneten angesteuert wird. Die Welle kann dabei in axialer Richtung mehrere lineare Abschnitte aus- gebildet haben, wobei jedem linearen Abschnitt ein Permanentmagnet zugeordnet ist. Der Permanentmagnet ist dabei auf der Außenseite der Welle befestigt. Ferner sind die Permanentmagneten radial zueinander versetzt angeordnet.

Bisher wurde in der Regel ein Rückfahr-Lichtschalter verwendet, um den Rückwärtsgang anzuzeigen. Die Anzeige der Neutralstellung eines Getriebes wird üblicherweise über einen Magneten und einen Hallsensor gemacht. Der Nachteil bei dieser Anordnung ist, dass man zwei Kreise benötigt, um zwei verschiedene Stellungen des Getriebes eines Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Ferner ist mit dieser Anordnung keine Gangerfassung möglich. Ebenso erlaubt diese Anordnung nicht, eine Erfassung der Zwischenstellungen in den einzelnen Schaltgassen zu ermitteln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, neben den aktuellen Forderungen, wie der Erfassung des Rückwärtsgangs und der Neutralstellung, auch die Zwischenstufen und die Endpositionen eines Schaltgetriebes zu erfassen.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Im Besonderen ist die Vorrichtung der gegenwärtigen Erfindung mit mindestens einem Code versehen, der auf einem vordefinierten Target angeordnet ist. Dieses Target ist einem beweglichen Stellelement zugeordnet. Ferner ist mindestens ein Adressbussensor zur Bestimmung der Po- sition des beweglichen Stellelements vorgesehen, die Position des beweglichen Stellelements wird anhand des mindestens einen mit einem Code versehenen Targets bestimmt.

Der Adressbussensor kann auch zur Adressaktivierung des mindestens einen Targets verwendet werden. In einer Ausführungsform der Erfindung dient der Adressbussensor zum Auslesen des Codes des Targets. Zusätzlich zum Adressbussensor ist ein Adressaktivierungssensor im Schaltdom angeordnet. Das mindestens eine Target kann als Inkrementalobjekt ausgebildet sein, so dass eine Relativposition des beweglichen Stellelements über eine Auswerteelektronik erfolgt. Diese Auswerteelektronik zählt die Überläufe des Inkremen- talobjekts, welche durch den Adressbussensor vorgenommen werden.

Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Weg bzw. ein Winkel, den das bewegliche Stellelement zurücklegt, aus der Zählung einer ersten Schwelle und einer zweiten Schwelle ermittelt. Die ersten Schwellen sind dabei senkrecht zu den zweiten Schwellen ausgerichtet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das mindestens eine Target eine codierte Oberfläche haben (z.B. codiertes Magnetband / codierter Magnetlack). Eine Bestimmung einer Absolutposition des beweglichen Stellelements erfolgt dabei direkt über das codierte Target.

Das bewegliche Stellelement ist in Richtung der Achse des Stellelements und um die Achse des Stellelements bewegbar. Mit der gegenwärtigen Erfindung ist es somit möglich, sowohl die Schaltstellung des Rückwärtsgangs als auch die Neutralstellungen in einem Schaltgetriebe zu erfassen. Hinzu kommt, dass es mit der gegenwärtigen Erfindung möglich ist, die Zwischenstufen beim Schalten eines Schaltgetriebes und auch die Endpositionen zu erfassen, in die der Betätigungshebel eines Schaltgetriebes gelegt wird. Die Erfassung von Schalt- und/oder Wählpositionen erfolgt auf der Basis von codierten Targets. Gemäß einer Ausführungsform gestaltet sich das Target als Inkrementalobjekt. Hier zählt man die Überlaufung von Schwellen, aus denen sich der Weg oder Winkel ergibt, den das Stellelement bei der Schaltung des Getriebes zurückgelegt hat. Falls das Target als Adressbus und Steuerbus ausgestaltet ist, ist es somit auch möglich, nach einem Stromausfall die Positionen ohne Zusatzaufwand genau zu ermitteln.

Im Folgenden sollen die Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Einstellen verschiedener Gänge bei einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs.

Figur 2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Vorrichtung zum Einstellen der verschiedenen Gänge bei dem Getriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei der Schaltdom vergrößert dargestellt ist und einige Teile des Gehäuses weggelassen wurden.

Figur 3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer weiteren

Ausführungsform des Schaltdoms, wobei hier ebenfalls Teile des Gehäuses zwecks der besseren Übersicht weggelassen worden sind.

Figur 4 zeigt eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Bereichs der Vorrichtung, bei der die Sensoren zur Ermittlung der Schaltstellung angeordnet sind.

Figur 5 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Anordnung der Sensoren in Bezug auf die Targets, die zur Ermittlung der Schaltstellung des Getriebes herangezogen werden.

Figur 6 zeigt eine weitere vergrößerte perspektivische Darstellung der

Anordnung der Sensoren in Bezug auf die Targets, die zur Ermitt- lung der Schaltstellung des Getriebes herangezogen werden.

Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung, wie bei einem 6-Gang-

Getriebe mit Rückwärtsgang die einzelnen Schwellen eingeteilt werden, um eine Ermittlung der einzelnen Schaltpositionen des Getriebes zu erreichen.

Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung der Positionserfassung bei einem 6-Gang-Getriebe mittels 11 Schaltern bzw. Tastern. Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung der Positionserfassung bei einem 6-Gang-Getriebe mittels 21 Schaltern bzw. Tastern.

Figur 10 zeigt ein Schaltschema eines 6-Gang-Getriebes.

Figur 11 zeigt schematisch die Erfassung der Schaltpositionen eines

6-Gang-Getriebes mittels einer Adresscodierung an 21 Positionen des 6-Gang-Getriebes.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber in den einzelnen Figuren nur Bezugszeichen dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgestattet sein kann. Sie stellen aber keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Erfassung sämtlicher Schaltpositionen bei einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges. Die Schaltzustände des Getriebes des Kraftfahrzeugs werden mittels eines beweglichen Stellelements 2 eingestellt. Das bewegliche Stellelement 2 ist hier eine Welle, welche als Zentralübertrager der einzelnen Schaltbewegungen fungiert. Die Vorrichtung 1 besitzt einen Schaltdom, der das Stellelement aufnimmt und zumindest teilweise von einem Gehäuse 4 umgeben ist. In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform sind zwei Arretierungen im Gehäuse 4 ver- baut. Die Anordnung der Arretierungen 6 im Gehäuse 4 stellt lediglich eine von mehreren Ausführungsformen dar und soll somit nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Diese zwei Arretierungen 6 dienen für ein definiertes Schaltgefühl beim Gangwechsel. Ferner sind am Stellelement 2 Konturen 15 ausgebildet, auf denen die Arretierungen 6 wälzen und auch in einer bestimmten Position festgelegt werden. Die verschiedenen Ausführungsformen für die Erfassung der Schaltzustände des beweglichen Schaltungsoder Stellelements 2 werden detaillierter in den nachstehenden Figuren beschrieben. Wie anhand der Aufgabe der Erfindung erläutert, gilt es neben den üblichen Schaltpositionen wie Rückwärtsgang R und Neutralposition N auch die Zwischenpositionen und die Endpositionen eines Schaltgetriebes zuverlässig zu erfassen. Der Schaltdom ist mit einem Betätigungshebel 12 versehen, über den die verschiedenen Positionen bzw. Stellungen des Stellelements 2 eingestellt werden können.

Figur 2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Vorrichtung 1 zum Einstellen bzw. zum Erkennen der Schaltpositionen eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs. Im Schaltdom 3 ist mindestens ein Adressbussensor 20 ange- ordnet. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist gegenüber dem Adressbussensor 20 ein Adressaktivierungssensor 22 vorgesehen. Ebenso ist im Schaltdom eine Arretierung 6 vorgesehen, die wie bereits erwähnt für ein definiertes Schaltgefühl beim Gangwechsel sorgt.

Figur 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Schaltdoms 3, wobei der besseren Übersicht halber das Gehäuse 4 entfernt worden ist. Gegenüber dem Adressbussensor 20 ist der Adressaktivierungssensor 22 angeordnet. Die Arretierung 6 wirkt mit einer Kontur 15 zusammen, um für den Gangwechsel ein definiertes Schaltgefühl zur Verfügung zu stellen. Die einzelnen Schaltpositionen des Getriebes werden zumindest über den Adressbussensor 20 in Verbindung mit mindestens einem codierten Target 24, 26 ermittelt. Der Adressaktivierungssensor wirkt ebenfalls mit dem Target 24, 26 zusammen, um die für das Auslesen der einzelnen Schaltpositionen eines Getriebes erforderliche Codierung des Targets 24, 26 zu ermöglichen.

Figur 4 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Anordnung von Arretierung 6 und Adressbussensor 20 im Schaltdom 3 der Vorrichtung 1. Der Adressbussensor 20 ist hier derart ausgebildet, dass er zugleich der Adressbussensor als auch der Adressaktivierungssensor ist.

Figur 5 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform der Anordnung von Arretierung 6 und Adressbussensor 20. Wie bereits mehrfach erwähnt, wirkt die Arretierung 6 mit einer Kontur 15 zu- sammen, um für die Betätigung der einzelnen Gänge des Getriebes ein gewisses Schaltgefühl zur Verfügung zu stellen. Der Adressbussensor 20, welcher gleichzeitig auch als Adressaktivierungssensor fungiert, wirkt mit einem codierten Target 24 zusammen, um daraus die verschiedenen Schaltpositionen zu ermitteln.

Figur 6 zeigt eine vergrößerte Darstellung der in Figur 2 und 3 dargestellten Ausführungsform der Anordnung von Adressbussensor 20 und Adressaktivierungssensor 22. Wie bereits in Figur 2 beschrieben, sind der Adressbussensor 20 und der Adressaktivierungssensor 22 gegenüberliegend angeordnet. Der Adressbussensor 20 wirkt mit mindestens einem codierten Target 24 zusammen, um daraus die eingestellten Positionen eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Ferner wirkt der Adressaktivierungssensor 22 ebenfalls mit einem weiteren Target 26 zusammen, um eine spezielle Codierung auf dem Target 26 einzustellen.

Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung der Verteilung von ersten Aktivierungsschwellen 34 und zweiten Aktivierungsschwellen 36 für die Detektion der einzelnen Schaltpositionen bei einem 6-Gang-Getriebe 30. Unter dem Begriff der „Schalpositionen" sind der Rückwärtsgang R, alle Endpositionen 40 für die Vorwärtsgänge, sämtliche Neutralpositionen N und auch Zwischenpositionen Z bei der Schaltung eines Getriebes zu verstehen. Das 6-Gang-Getriebe 30 weist mehrere Schaltgassen 32 auf, die zu den einzelnen Endpositionen 40 der einzelnen Gänge führen. Eine der Schaltgassen 32 führt zum Rückwärtsgang R und zwischen den einzelnen Schaltgassen 32 ist jeweils eine Neutralposition N vorgesehen. Um eine Detektion der einzelnen Schaltpositionen zu erreichen, werden mehrere erste Aktivierungsschwellen 34 eingefügt, welche senkrecht zu den einzelnen Schaltgassen 32 verlaufen. Zur Detektion der Wählposition werden ebenfalls mehrere zweite Aktivierungsschwellen 36 eingefügt, welche parallel zu den einzelnen Schaltgassen 32 verlaufen. Die Positionsermittlung von Schaltposition und Wählposition wird mittels einer Auswerteelektronik 41 durchgeführt, so dass zur Detektion der Absolutposition bei der Schaltung 30 letztendlich ein Gitter aus senkrecht zueinander verlaufenden ersten Aktivie- rungsschwellen 34 und zweiten Aktivierungsschwellen 36 resultiert. Die Positi- onsermittlung erfolgt durch Zählen von Überläufen, die der Adressbussensor 20 registriert. Die Ermittlung der Relativposition erfolgt mittels eines Inkremen- talzählers, der z. B. als Magnetband ausgebildet sein kann. Die Detektion der Absolutposition kann mit einer codierten Oberfläche z.B. Magnetband oder Magnetlack erfolgen. Die Positionsermittlung ergibt sich dann direkt über codierte Targets 24, welche an den jeweiligen Positionen innerhalb der Schaltung 30 des Getriebes angeordnet sind.

Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform zur Positionserfassung bei einem 6-Gang-Getriebe 30. Hier sind auf dem 6-Gang- Getriebe 30 elf Schalter oder Taster 40 verteilt, über die die Positionserfassung im Schaltgetriebe 30 durchgeführt wird. So ist für den Rückwärtsgang R ein Schalter 40 vorgesehen. Ebenso umfasst das Getriebe 30 vier Neutralpositio- nen N, denen ebenfalls ein Schalter 40 zugeordnet ist. Ebenso besitzen alle Endpositionen, welche die Vorwärtsgänge 1 bis 6 darstellen, ebenfalls einen Schalter 40. Über diese Schalter ist es möglich, die Schaltstellung im Getriebe genau zu bestimmen.

Figur 9 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Bestimmung sämtlicher Schaltpositionen bei einem 6-Gang-Getriebe 30. Hier sind 21 Schalter 40 vorgesehen, in denen die Schaltpositionen innerhalb eines Getriebes erfasst werden können. Auch hier ist der Rückwärtsgang R mit einem Schalter 40 versehen. Ferner sind alle vier Neutralpositionen N des Getriebes mit einem Schalter 40 versehen. Ebenso ist jeder Endposition der Schaltung 30, sprich dem ersten Gang, dem zweiten Gang, dem dritten Gang, dem vierten Gang, dem fünften Gang und dem sechsten Gang, ebenfalls ein Schalter 40 zugeordnet. Ebenso ist zwischen jeder Endposition und der Neutralposition innerhalb einer Schaltgasse 32 jeweils ein Schalter 40 an einer Zwischenposition Z vorgesehen. So- mit ist es nicht nur möglich, die Endpositionen zu erfassen, sondern auch Zwischenpositionen Z bei der Schaltung eines Getriebes. Figur 10 zeigt eine schematische Darstellung eines 6-Gang-Getriebes 30. Das 6-Gang-Getriebe 30 umfasst dabei vier Neutralpositionen S und einen Rückwärtsgang R. Ebenso werden über Schaltgassen 32 die Gänge 1 bis 6 eingestellt.

Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die einzelnen Schaltpositionen innerhalb des Getriebes 30 eines Kraftfahrzeugs mittels einer Adresscodierung erfasst werden. Auch hier sind innerhalb der Schaltwege bzw. der Schaltgassen 21 Positionen mit einer entsprechenden Adressco- dierung 50 belegt. Jede Adresscodierung 50 umfasst dabei sechs Bit. In der in Figur 9 dargestellten Ausführungsform, bei der für die Positionserfassung 21 Schalter bzw. Taster verwendet werden, werden diese Schalter bzw. Taster des Adressaktivierungssensors 22 entsprechend aktiviert, so dass die in Figur 11 dargestellte Adresscodierung möglich ist.