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Title:
DEVICE FOR DETECTING SHIFTING STATES OF A MOVING SHIFTING AND CONTROL ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/057758
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (1) for detecting shifting states of a moving shifting and control element (2). The shifting and control element (2) is at least partially enclosed by a shift tower (4) and comprises at least one sensor (6) and at least one element (10) to be detected on the shifting and control element (2). A measurement gap (h) is formed between the at least one sensor (6) and the shifting and control element (2). At least one ramp (12) that protrudes into the measurement gap (h) is provided so that several shifting states of the shifting and control element (2) can be mechanically detected.

Inventors:
KLEIBER, Thomas (Lilienstraße 30, Herzogenaurach, 91074, DE)
Application Number:
EP2009/064343
Publication Date:
May 27, 2010
Filing Date:
October 30, 2009
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG (Industriestraße 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
KLEIBER, Thomas (Lilienstraße 30, Herzogenaurach, 91074, DE)
International Classes:
F16H59/70
Domestic Patent References:
WO1997016736A2
Foreign References:
US6736024B1
US5510781A
DE19581769C1
DE102006036696A1
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (1 ) zur Erkennung von Schaltzuständen eines beweglichen Schaltungs- und Stellelements (2), das in einem Schaltdom (4) aufgenommen ist, mit mindestens einem Sensor (6) und mindestens einem zu detektierenden Element (10) auf dem Schaltungs- und Stellelement (2), wobei zwischen dem mindestens einen Sensor (6) und dem Schaltungsund Stellelement (2) ein Messspalt (h) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Rampe (12) vorgesehen ist, die in den Messspalt (h) ragt, so dass mehrere Schaltzustände des Schaltungs- und Stellelements (2) berührungslos erfassbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rampe (12) eine Kontur (14) derart ausgestaltet hat, dass eine rotatorische und/oder translatorische Bewegung des Schaltungs- und Stellelements (2) den Messspalt (h) zwischen Schaltungs- und Stellelement (2) und dem mindestens einen Sensor (6) ändert.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rampe (12) Teil des Schaltungs- und Stellelements (2) ist, wobei der mindestens eine Sensor (6) dem feststehenden Schaltdom (4) zugeordnet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rampe (12) Teil des feststehenden Schaltdoms

(4) ist, wobei der mindestens eine Sensor (6) dem beweglichen Schaltungs- und Stellelement (2) zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rampe (12) in mindestens zwei Teilrampen (12a, 12b) aufgeteilt ist, wobei jede für sich eine entsprechende Kontur (14) ausgebildet hat.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (14) der Rampen (12) bzw. der Teilrampen (12a, 12b) über beliebige Funktionen beschreibbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontu- ren (14) zumindest ein oberes Niveau (N1) und ein unteres Niveau (N2) aufweisen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen (14) der Rampen (12) ebenfalls nicht stetig differenzierbare Stellen (20) besitzen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sensoren (6) gegenüberliegend an der Vorrichtung (1 ) angeordnet sind, wobei ein Sensor (6) ein Schaltsensor und der andere Sensor (6) ein Gassensensor ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich- net, dass das bewegliche Schaltungs- und Stellelement (2) das Schal- tungs- und Stellelement (2) eines Getriebes eines Fahrzeugs ist.

Description:
Bezeichnung der Erfindung

Vorrichtung zur Erkennung von Schaltzuständen eines beweglichen

Schaltungs- und Stellelements

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von Schaltzuständen eines beweglichen Schaltungs- und Stellelements. Das Schaltungs- und Stellelement ist zumindest teilweise in einem Schaltdom aufgenommen. Zur Detek- tierung der Schaltzustände sind mindestens ein Sensor und mindestens ein zu detektierendes Element auf dem Schaltungs- und Stellelement vorgesehen. Zwischen dem mindestens einen Sensor und dem Schaltungs- und Stellelement ist ein Messspalt ausgebildet.

Hintergrund der Erfindung

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2006 036 696 A1 offenbart eine Sensoranordnung. Die Sensoranordnung dient zur Bestimmung von Stellungen wenigstens eines Getriebebauteils. Die Sensoranordnung besitzt wenigstens eine Sensorik und einen Abtastbolzen, der hubbeweglich in einem Gehäuse gelagert ist. Dabei ist das auf dem Gehäuse tragende Ende des Abtastbolzens gegen wenigstens eine dem Getriebebauteil zugeordnete Ablaufbahn bzw. Rampe elastisch vorspannbar. Die Sensorik trägt mindestens einen Impulsgeber, der berührungslos die Stellung des Abtastbolzens und somit auch berüh- rungslos die Schaltposition ermittelt.

Die deutsche Patentschrift DE 195 81 769 C1 offenbart eine Rampenkontur für eine Arretiereinrichtung. Die Arretiereinrichtung dient zur Lagefixierung eines beweglichen Schaltungs- und Stellelements. Insbesondere finden diese Arretiereinrichtungen für eine Schaltung eines Getriebes Anwendung. Im Getriebegehäuse ist ein Arretierbolzen verschiebbar geführt, der an einer Stirnseite eine Rastkugel aufweist. Der Arretierbolzen ist durch eine Druckfeder vorge- spannt. Durch diese mit der Druckfeder erfolgte Vorspannung des Arretierbolzens folgt somit die Rastkugel einer auf dem Schaltungs- bzw. Steüelement vorgesehen Kurve. Die Rastkugel liegt dabei an zwei Anlagepunkten an der kurvenförmig ausgebildeten Rampenkontur an. Die Rampenkontur ist dabei derart ausgebildet, dass der Anlagepunkt mit einem Wendepunkt der symmet- risch gestalteten Rampenkontur übereinstimmt.

Die Problematik bei bisherigen Vorrichtungen zur Erkennung von Schaltzuständen eines beweglichen Schaltungs- und Stellelements ist darin begründet, dass diese Vorrichtungen keine ausreichend hohe Lebensdauer hatten. Bei den Vorrichtungen des Standes der Technik geschieht die Positionserkennung der Schaltzustände dadurch, dass man sie bei einem Rückwärtsgang, der das Rückwärtsfahren einschaltet, mechanische Taster bzw. mechanische Schalter verwendet. Ebenso werden für die Neutralerkennung Magnete auf den Schaltschienen und Magnetfeldsensoren verwendet. Die Nachteile darin sind, dass bei der Verwendung von mechanischen Tastern höhere Schaltströme benötigt werden, was wiederum zu einer geringeren Lebensdauer führt. Ein Nachteil der Verwendung von Magneten und Magnetfeldsensoren ist, dass die Magnete Späne anziehen, die durch den Abrieb im Getriebe verursacht werden und somit die Messung bzw. das Feld zwischen den Magneten und den Magnetsenso- ren verfälschen. Dies kann ebenfalls zu einer falschen bzw. ungenauen Anzeige der eingestellten Schaltzustände führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Detektionsverfahren für den Rückwärtsgang und die Neutralgassen zu schaffen, die eine hohe Betriebsfes- tigkeit besitzen und auch unsensibel gegenüber Verschmutzung sind. Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Erkennung von Schaltzuständen eines beweglichen Schaltungs- und Stellelements, welches die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass mindestens eine Rampe vorgesehen ist, die in den Messspalt ragt, so dass mehrere Schaltzustände des Schaltungs- und Stellelements kontaktlos erfassbar sind. Bevorzugte Lösungen sind z.B. ein magnetisch vorgespannter Hallsensor oder Wirbelstromsensoren.

Die mindestens eine Rampe hat eine Kontur derart ausgestaltet, dass eine rotatorische und/oder translatorische Bewegung des Schaltungs- und Stellelements den Messspalt zwischen Schaltungs- und Stellelement und Sensor ändert.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die mindestens eine Rampe Teil des Schaltungs- und Stellelements sein, wobei der mindestens eine Sensor dem feststehenden Schaltdom zugeordnet ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Rampe Teil des feststehenden Schaltdoms, wobei dann der mindestens eine Sensor dem beweglichen Schaltungs- und Stellelement zugeordnet ist.

Die Rampe kann in mehrere Teilrampen aufgeteilt sein. Jede Teilrampe für sich hat eine entsprechende Kontur ausgebildet. Die Kontur der Rampen bzw. der Teilrampen ist über beliebige Funktionen beschreibbar. Die Konturen besitzen zumindest ein oberes Niveau und ein unteres Niveau.

Die Konturen der Rampen besitzen ebenfalls nicht stetig differenzierbare Stel- len. Das bewegliche Schaltungs- und Stellelement ist das Schaltungs- und Stellelement eines Getriebes eines Fahrzeugs. Im Folgenden sollen die Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.

Figur 1 a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Erken- nung von Schaltzuständen eines beweglichen Schaltungs- und

Stellelements.

Figur 1 b zeigt eine Detailansicht des in Figur 1 a mit dem linken gestrichelten Kreis gekennzeichneten Bereichs der Vorrichtung aus Figur 1 a.

Figur 1c zeigt eine Detailansicht des in Figur 1 a mit dem rechten gestrichelten Kreis gekennzeichneten Bereichs der Vorrichtung aus Figur 1 a.

Figur 2 zeigt schematisch eine Quersichtansicht des Schaltungs- und

Stellelements, bei der die Zuordnung des Sensors zu dem Schaltungs- und Stellelement erkennbar ist.

Figur 3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf das Schaltungs- und Stellelement mit der Zuordnung des Sensors zu den einzelnen Schaltgassen.

Figur 4 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Schaltungs- und Stellelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Figur 5 zeigt schematisch die Draufsicht auf das Schaltungs- und Stellelement, bei der die Zuordnung zu den einzelnen Schaltgassen erkennbar ist. Figur 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Schaltungs- und

Stellelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf das Schaltungs- und Stellelement, bei der die Zuordnung des Sensors zu den einzelnen Schaltgassen erkennbar ist.

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 ausgestaltet sein kann. Sie stellen aber keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar.

Figur 1a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur Erkennung von Schaltzuständen eines beweglichen Schaltungs- und Stellelements 2. Das bewegliche Schaltungs- und Stellelement 2 ist hier eine Welle, welche als Zentralübertrager der einzelnen Schaltbewegungen fungiert. In der in Figur 1 ge- zeigten Ausführungsform ist mindestens ein Sensor 6 in oder am Schaltdom 4 befestigt. Ferner ist mindestens eine Arretierung 7 vorgesehen, mit der bestimmte Schaltstellungen arretiert werden können. Ebenso kann man mit der Arretierung 7 einen gewissen Schaltwiderstand einstellen, um für einen Benutzer ein bestimmtes Schaltgefühl zu erzielen. Über den mindestens einen Sen- sor 6 am Schaltdom 4 werden die Schaltzustände des entlang einer Achse A beweglichen Schaltungs- und Stellelements 2 erfasst. Die verschiedenen Ausführungsformen für die Erfassung der Schaltzustände des beweglichen Schaltungs- und Stellelements 2 werden detaillierter in den nachstehenden Figuren beschrieben.

Figur 1b zeigt eine Detailansicht des in Figur 1 a mit dem linken gestrichelten Kreis K L gekennzeichneten Bereichs der Vorrichtung aus Figur 1 a. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Sensoren 6 vorgesehen. Der in Figur 1 b gezeigte und mit dem Kreis K L gekennzeichnete Sensor 6, ist ein Schaltsensor. Das Das Schaltungs- und Stellelement 2 ist mit einer Rampe 12 versehen, über die der Sensor 6 die verschiedenen Schaltstellungen ermittelt.

Figur 1c zeigt eine Detailansicht des in Figur 1 a mit dem rechten gestrichelten Kreis K R gekennzeichneten Bereichs der Vorrichtung aus Figur 1 a. Der andere der beiden Sensoren 6 ist ein Gassensensor. Das Schaltungs- und Stellelement 2 hat mehrere Schaltgassen 8 ausgebildet, denen ebenfalls eine Rampe 12 zugeordnet ist. Über die Rampe 12 kann im Zusammenspiel mit dem Sensor 6 die Position innerhalb der einzelnen Schaltgassen 12 einer Schaltung bestimmt werden.

Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht des Querschnitts des Schaltungs- und Stellelements 2, das von seinem Umfang 2A teilweise mit einer Rampe 12 ver- sehen ist. Das Schaltungs- und Stellelement 2 ist um die Achse A schwenkbar, so dass mindestens ein der Rampe 12 zugeordneter Sensor 6 die Position in Bezug auf die Rampe 12 verändert. Diese Positionsänderung kann mit dem Sensor 6 erfasst werden. Durch die Schwenkbewegung des Schaltungs- und Stellelements 2 um die Achse A ändert sich somit der Messspalt D zwischen dem Sensor 6 und dem Schaltungs- und Stellelement 2.

Figur 3 zeigt schematisch die Draufsicht auf das Schaltungs- und Stellelement 2 gemäß der Erfindung. Das Schaltungs- und Stellelement 2 ist entlang des Doppelpfeils P in axialer Richtung des Schaltungs- und Stellelements 2 beweg- lieh. Die Rampe 12 besitzt in axialer Richtung des Schaltungs- und Stellelements 2 eine gewisse Ausdehnung Z, entlang derer die verschiedenen Schaltgassen detektiert werden können. Durch die Verschiebung des Schaltungsund Stellelements in axialer Richtung P wird folglich auch der Sensor 6 entlang der Rampe 12 in axialer Richtung des Schaltungs- und Stellelements 2 ver- schoben. Aus der Änderung des Messspaltes h kann man somit die Position bzw. die Stellung des Schaltungs- und Stellelements 2 ermitteln. Mit der hier dargestellten Vorrichtung ist es möglich, eindeutig den Rückwärtsgang R bzw. die Schaitgassen 8 der Neutralstellung für den ersten und zweiten Gang, den dritten oder vierten Gang bzw. den fünften oder sechsten Gang zu bestimmen.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ausgestaltung des Schaltungs- und Stellelements 2 mit einer für die Detektierung der Schaltposition des Schal- tungs- und Stellelements 2 erforderlichen Rampe 12. In der hier dargestellten

Ausführungsform umschließt die Rampe 12 den gesamten Umfang 2A des

Schaltungs- und Stellelements 2. Wie bei der Beschreibung zu Figur 2 wird auch hier der Rampe 12 mindestens ein Sensor 6 zugeordnet, der die Stellung des Schaltungs- und Stellelements ermittelt.

In Figur 5 ist eine Draufsicht auf das Schaltungs- und Stellelement 2 gemäß der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform dargestellt. Die Rampe besitzt in axialer Bewegungsrichtung des Schaltungs- und Stellelements 2 eine dreieck- förmige Struktur, wobei diese einer Stelle entlang der axialen Richtung des Schaltungs- und Stellelements 2 den maximalen Messspalt h besitzt. Entlang der Bewegungsrichtung des Doppelpfeils P des Schaltungs- und Stellelements 2 in axialer Richtung können somit alle Schaltpositionen mit dem Sensor 6 er- fasst werden. Sowohl während der Drehung des Schaltungs- und Stellelements um die Achse A als auch während der Verschiebung des Schaltungs- und Stellelements entlang des Doppelpfeils P können somit alle eingelegten Gänge bzw. Schaltgassen 8 eindeutig durch den Sensor 6 bestimmt werden. Die Rampe 12 erstreckt sich dabei ebenfalls um den Bereich Z in axialer Richtung.

Figur 6 beschreibt eine weitere Ausführungsform der Ausgestaltung des Schaltungs- und Stellelements 2, um eindeutig die Schaltpositionen des Schaltungsund Stellelements 2 zu ermitteln. Auch bei dieser Ausführungsform ist der gesamte Umfang 2A des Schaltungs- und Stellelements 2 mit einer Rampe 12 versehen. Der Rampe 12 ist ebenfalls mindestens ein Sensor 6 zugeordnet, der sowohl die Drehung des Schaltungs- und Stellelements um die Achse A als auch die Verschiebung des Schaltungs- und Stellelements 2 entlang des Doppelpfeils P ermöglicht. Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf das Schaltungs- und Stellelement 2, welches in axialer Richtung entlang des Doppelpfeils P verschiebbar ausgestaltet ist. Wie in der hier gezeigten Ausführungsform besitzt die Rampe 12 eine V- förmige Kontur 12A. Bei der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform ist die Stel- lung des Sensors 6 im Tal 12B der Kontur der Rampe 12 dargestellt. Mit der hier vorgeschlagenen Ausführungsform ist es ebenfalls möglich, die einzelnen Positionen bzw. eingelegten Gänge oder Schaltgassen 8 eindeutig zu ermitteln.

Aus den Figuren 2, 4, 5, 6 kann durch die Drehbewegung des Schaltungs- und Stellelements 2 der einzelne Gang gewählt werden. Durch die axiale Bewegung in Richtung des Doppelpfeils P, wie dies in den Figuren 3, 5 und 7 dargestellt ist, wird das Schaltungs- und Stellelement 2 in den einzelnen Schaltgassen für die verschiedenen Gänge positioniert. Die Sensoren 6 bzw. die Ram- pen 12, mit denen die Positionen bzw. Stellungen des Schaltungs- und Stellelements 2 bestimmt werden, können im Schaltdom der Vorrichtung 1 angeordnet sein. Mit der gegenwärtigen Erfindung bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung der Rampen 12 und der Sensoren 6 ist es möglich, eine vollständige Positionserkennung im gesamten Wähl- und/oder Schaltbereich des Schal- tungs- und Stellelements 2 zu erzielen. Der Vorteil der gegenwärtigen Erfindung ist, dass Sensoren 6 mit einem kleinen Messbereich verwendet werden können. Diese Sensoren 6 sind z. B. Wirbelstromsensoren oder vorgespannte Hallsensoren.