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Dokumentenidentifikation DE102004060771B4 21.12.2006
Titel Vorrichtung zum Schalten von Übersetzungsänderungen
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Märkl, Johann, 85128 Nassenfels, DE
DE-Anmeldedatum 17.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004060771
Offenlegungstag 29.06.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.12.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.12.2006
IPC-Hauptklasse F16H 63/42(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten von Übersetzungsänderungen in Geschwindigkeits-Wechselgetrieben von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Steuerung von Übersetzungsänderungen in Geschwindigkeits-Wechselgetrieben von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei automatisierten Wechselgetrieben, ist es erforderlich, die Positionen der einzelnen Schaltelemente, z. B. einer Schaltwelle und/oder von Schaltstangen oder -schienen, zu sensieren und elektronisch zu verarbeiten.

Durch die DE 199 08 036 A1 ist es z. B. bekannt, an einer verdrehbaren und axial verschiebbaren Schaltwelle mehrere Magnete anzubauen, die mit zwei ortsfesten, elektrischen Spulen als Sensoren entsprechende Positionssignale der Schaltwelle generieren. Bei der Vorrichtung gemäß DE 197 48 115 C2 ist dazu an der Schaltwelle ein Ringelement angeordnet, das auf seinem äußeren Umfang magnetisiert ist und das mit radial an dessen Umfang angeordneten Hallsensoren zusammenwirkt. In beiden Fällen ist der Herstellungsaufwand durch den Anbau der Magnete erhöht und zusätzlicher Bauraum erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung wird daher darin gesehen, eine gattungsgemäße Vorrichtung so weiterzubilden, dass eine sichere und lagegenaue Positionserkennung eines Schaltelements bei einem insgesamt einfachen, raum- und gewichtssparenden Aufbau möglich wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist das Schaltelement stabförmig ausgebildet mit einem verjüngten Abschnitt in dem der zumindest eine Magnet unmittelbar über einen durchmagnetisierten Bereich gebildet ist.

Mit dieser Maßnahme werden einerseits einfach und kostengünstig sowie raumsparend und gewichtsgünstig magnetisierte Bereiche unmittelbar auf dem Schaltelement geschaffen und andererseits können dadurch die für eine sichere und lagegenaue Positionserkennung erforderlichen lokal ausgeprägt definierten Magnetfelder zur Verfügung gestellt werden.

Bei einer besonders bevorzugten konkreten Ausführungsform nach Anspruch 2 ist das Schaltelement eine axial verschiebbare Schaltschiene mit im wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt und der Querschnitt im magnetisierten Bereich des verjüngten Abschnitts ist im wesentlichen quadratisch ausgeführt. Dies ergibt besonders geeignete Magnetfeldstrukturen, wobei dennoch die kostengünstige und oft verwendete rechteckförmige Querschnittsform der Schaltschiene in den anderen Bereichen beibehalten werden kann.

Konkret kann dazu nach Anspruch 3 der verjüngte Abschnitt durch eine einseitige oder durch beidseitige Längsaussparungen am Schaltelement bzw. der Schaltschiene hergestellt sein. Alternativ dazu kann in einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 4 im Schaltelement bzw. der Schaltschiene eine langlochförmige Aussparung als Längsaussparung vorgesehen sein. Von den beiderseits der Aussparung gebildeten Schenkeln des Schaltelements weist wenigstens ein Schenkel wenigstens einen magnetisierten Bereich auf. Ein solcher Schenkel ist damit gegenüber dem Schaltschienenquerschnitt im Sinne der Erfindung verjüngt. Dennoch wird bei dieser Ausgestaltung die Stabilität der Schaltschiene insgesamt durch die Aussparung bzw. Verjüngung nur unwesentlich beeinflusst.

Nach Anspruch 5 kann ein ortsfester Sensor einem solchen Schenkel benachbart angeordnet sein. Platzsparend kann in einer alternativen Anordnung ein ortsfester Sensor auch in eine solche Langlochaussparung einragen, wodurch zudem besonders günstige magnetische Verhältnisse für eine sichere und lagegenaue Positionserkennung ausgenützt werden.

Je nach den Gegebenheiten und der Anzahl von sensierten Positionen können nach Anspruch 6 Kombinationen aus mehreren magnetisierten Bereichen und ein oder mehreren Sensoren vorgesehen sein.

Einfach und kostengünstig lassen sich nach Anspruch 7 bei einer Schaltschiene mit rechteckigem Querschnitt, d. h. einem Flachmaterial die Aussparungen stanztechnisch herstellen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:

1 eine teilweise ersichtliche Schaltschiene eines Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge in einer Seitenansicht, mit einer Verjüngung im magnetisierten Bereich;

2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II der 1 durch die Schaltschiene;

3 eine weitere Schaltschiene gemäß 1, jedoch mit einer langlochförmigen Aussparung im magnetisierten Bereich;

4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV der 3 durch die Schaltschiene;

5 eine weitere, alternative Schaltschiene gemäß 1 mit einer langlochförmigen Aussparung und zwei magnetisierten Bereichen; und

6 einen Querschnitt gemäß Linie VI-VI der 5 durch die Schaltschiene.

Die 1 und 2 zeigen ein nur teilweise dargestelltes Schaltelement bzw. eine Schaltschiene 10, die in einer nicht näher gezeigten Lagerung 12 in einer Gehäusewand 14 eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge axial verschiebbar gelagert ist. Die Schaltschiene 10 ist an ihrem einen Ende mit einem z.B. elektromagnetisch wirkenden Aktuator 16 verbunden und kann somit aus einer Mittelstellung in zwei Positionen auf der Zeichnung nach links oder rechts verschoben werden, wobei in nicht gezeigter Weise über eine mit der Schaltschiene 10 verbundene Schaltgabel und Synchronkupplung Übersetzungsänderungen bzw. Gänge schaltbar sind. Im Wechselgetriebe können mehrere Schaltschienen 10 der gezeigten Art gelagert und mittels Aktuatoren 16 betätigt sein.

Die Ansteuerung des Aktuators 16 erfolgt in bekannter Weise über eine elektronische Getriebesteuerung, die auch mit einem oder mehreren, ortsfest angeordneten Sensoren 18 zur Positionserkennung der Schaltschiene 10 verbunden ist. Die Sensoren 18 sind Hallsensoren oder kleine Spulen bekannter Bauart, die im Zusammenwirken mit ein oder mehreren Magnetfeldern an der Schaltschiene 10 Positionssignale generieren, die im nicht dargestellten, elektronischen Getriebesteuergerät entsprechend ausgewertet werden.

Die Schaltschiene 10 ist im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet und im Bereich des Positionssensors 18 mit einem verjüngten Abschnitt 10a derart versehen, dass dieser Abschnitt 10a einen etwa quadratischen Querschnitt aufweist (vgl. 2).

Im Bereich des Sensors 18, der wie ersichtlich in den Umfangsbereich der Schaltschiene 10 bis dicht an den verjüngten Abschnitt 10a einragt, ist ein magnetisierter Bereich 10b (kreuzschraffiert dargestellt) ausgebildet, der ein einem Dauermagneten ähnliches Magnetfeld zur Ansteuerung des Sensors 18 erzeugt. So kann der Hallsensor 18 in der in der 1 gezeigten Position der Schaltschiene 10 ein Positionssignal für eine Neutralstellung oder eine Gangstellung der Schaltschiene 10 abgeben. Es können auch mehrere Sensoren 18 nebeneinander vorgesehen sein, die bei entsprechender Verschiebung der Schaltschiene 10 unterschiedliche Positionssignale abgeben. Umgekehrt können ggf. auch mehrere, zueinander beabstandete, magnetisierte Bereiche 10b vorgesehen sein.

Die 3 und 4 zeigen eine alternative Schaltschiene 10', die nur soweit beschrieben ist, als sie sich wesentlich von der Schaltschiene 10 gemäß den 1 und 2 unterscheidet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Anstelle eines verjüngten Abschnittes 10a ist die Schaltschiene 10' mit einer außerhalb der Mittelachse der Schaltschiene 10' liegenden, langlochförmigen Aussparung 10c versehen. An dem die Aussparung 10c begrenzenden, unteren Schenkel 10d der Schaltschiene 10', der im Querschnitt (vgl. 4) wiederum etwa quadratisch gewählt ist, ist der magnetisierte Bereich 10b ausgeführt, der wie vorbeschrieben mit dem Sensor 18 zusammenwirkt. Die Anordnung des Sensors 18 liegt hier wie ersichtlich außerhalb des Umfangsbereiches der Schaltschiene 10'.

Die 5 und 6 zeigen eine weitere, alternative Schaftschiene 10'', die wiederum nur soweit beschrieben ist, als sie sich wesentlich von der Schaltschiene 10 gemäß den 1 und 2 unterscheidet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Schaltschiene 10'' weist eine symmetrisch in der Mittelachse der Schaltschiene 10'' liegende, langlochförmige Aussparung 10c auf, in die in abweichender Anordnung der ortsfeste Sensor 18 seitlich einragt (vgl. 6).

Die gleich stark und im Querschnitt etwa quadratisch ausgeführten, die Aus sparung 10c begrenzenden Schenkel 10d und 10e sind mit je einem magnetisierten Bereich 10b versehen, die axial zueinander versetzt liegen und die beide mit dem Sensor 18 zusammenwirken und bei jeweiliger Überdeckung mit dem Sensor 18 ein Positionssignal generieren.

Die beschriebenen Schaltschienen 10 aus Stahl können im Stanzverfahren hergestellt sein, wobei auch der verjüngte Abschnitt 10a oder die Aussparungen 10c entsprechend mit eingestanzt werden.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Anstelle einer Schaltschiene 10 als Schaltelement kann auch eine axial verschiebbare Schaltstange und/oder eine rotatorisch und translatorisch bewegbare Schaltwelle (z. B. zur Gangvorwahl und Gangschaltung) als Schaltelement eines Wechselgetriebes verwendet sein.


Anspruch[de]
Vorrichtung zum Schalten von Übersetzungsänderungen in einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit zumindest einem axial verschiebbaren und/oder verdrehbaren Schaltelement und mit einer elektrischen Positionserkennung des Schaltelementes, wobei am Schaltelement zumindest ein Magnet angeordnet ist, der in Verbindung mit einem ortsfesten Sensor Positionssignale generiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) stabförmig ausgebildet ist mit einem verjüngten Abschnitt (10a, 10d, 10e), in dem der zumindest eine Magnet unmittelbar über einen durchmagnetisierten Bereich (10b) gebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement als eine axial verschiebbare Schaltschiene (10) mit im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt ausgeführt ist und der Querschnitt im magnetisierten Bereich (10b) des verjüngten Abschnitts (10a, 10d, 10e) im wesentlichen quadratisch ausgeführt ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verjüngte Abschnitt (10a) durch eine einseitige oder durch beidseitige Aussparungen am Schaltelement (10) hergestellt sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schaltelement (10'; 10'') eine langlochförmige Aussparung (10c) vorgesehen ist, und dass von den beiderseits der Aussparung (10c) gebildeten Schenkeln (10d, 10e) des Schaltelementes (10') wenigstens ein Schenkel (10d, 10e) wenigstens einen magnetisierten Bereich aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein ortsfester Sensor (18) einem Schenkel (10d, 10e) benachbart angeordnet ist und/oder dass wenigstens ein ortsfester Sensor (18) in die Aussparung (10c) einragt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schaltelement (10) mehrere magnetisierte Bereiche (10b) und/oder mehrere Sensoren (18) vorgesehen sind. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Schaltschiene (10) vor gesehenen Aussparungen (10a, 10c) stanztechnisch hergestellt sind.






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