CN101614275A - 汽车变速器用的换档杆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于汽车特别是轿车的变速器的换档杆装置，其具有换档杆和传感装置，该换档杆设置在换档杆装置的壳体之中或之上，能够在预定档位之间调整以选择档或档级，该传感装置用于确定换档杆相对于壳体的当前位置，其中，所述传感装置具有磁场发生器，它与换档杆运动耦合并通过调整用于选择档或档级的换档杆能够沿着运动轨道调整。为了提高可靠性，所述传感装置具有多个磁场传感器，它们沿着磁场发生器的运动轨道分布，使得给换档杆的每个预定档位分配至少两个磁场传感器，在换档杆处于各自分配的档位时，所述至少两个磁场传感器被磁场发生器操作。

Description

汽车变速器用的换档杆装置

技术领域

本发明涉及一种用于汽车特别是轿车的变速器的换档杆装置。

背景技术

这种类型的换档杆装置具有换档杆，它设置在换档装置的壳体之中或之上，能够在预定档位之间调整以选择变速器的档或档级。换档杆装置还具有用于确定换档杆相对于壳体的当前位置的传感装置。这样，可以由换档杆装置或换档杆装置的控制装置产生与换档杆的当前档位相关的信号。借助这种信号，例如在汽车的驾驶舱中的相应指示装置上可以显示表示换档杆的当前档位的指示。此外，借助这种信号可以将在所选择的换档杆档位中表示出来的汽车司机换档愿望通知变速器控制装置，由此，变速器控制装置可以使变速器相应地运转。这种换档杆装置特别适合用于线控换档(Shift-By-System)系统，该系统不是以机械方式，而是通过相应的信号线或数据线将换档杆装置的换档命令传给变速器或其控制装置。

特别是在这种线控系统(X-By-Wire)应用，如线控换档、线控转向以及线控制动中，希望具有尽可能高的可靠性和故障安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述类型的换档杆装置提出改进的实施方式，这些实施方式的特征在于它们具有较高的故障安全性和相应较高的可靠性。

根据本发明，该技术问题是通过独立权利要求的主题实现的。优选的实施方式是从属权利要求的主题。

本发明总的构思是给传感装置配备一个磁场发生器和多个磁场传感器，由此实现了无接触进而无磨损地操作传感装置。在这里，磁场发生器与换档杆运动耦合并可以通过调整换档杆即在选择档或档级时沿着预定的运动轨道被调整。磁场传感器沿运动轨道分布，并且为换档杆的每个预定档位分配至少两个磁场传感器。因此，一旦换档杆处于预定的档位时，磁场发生器可以同时操作至少两个磁场传感器。因此，针对每个档位产生冗余信号，这提高了传感装置和换档杆装置的可靠性。此外，由于在相应的档位上的一个磁场传感器出现故障时，至少一个剩余的磁场传感器足以产生与换档杆的当前档位相关的唯一信号，所以冗余设置或配置还提高了换档杆装置的故障安全性。

根据一种有利实施方式，至少一个磁场传感器分配给两个相邻的档位，其中，传感装置的评价逻辑电路借助被操作的磁场传感器的相应组合来识别换档杆占据哪个档位。该结构基于这样的认识，即，为了形成有效的冗余可以双重地占用各个磁场传感器，换句话说，相应的磁场传感器在两个相邻的档位中被操作。通过组合分析，评价逻辑电路可以根据其它被操作的和未被操作的磁场传感器明确地识别出处于哪个档位。特别地，被双重占用的磁场传感器也可以是“第三”磁场传感器，从而为一个或另一个档位分配三个磁场传感器，一旦换档杆处于相应的档位时，这三个磁场传感器可以被磁场发生器同时操作。由此，可以形成提高故障安全性和可靠性的进一步冗余。

特别有利的一种实施方式是，换档杆装置用于操作自动变速器，为此具有包括用于通常自动档级的自动通道和用于通常手动档位的手动通道的换档滑槽。特别是，磁场装置这样与换档杆耦合，使得磁场发生器总是沿同一运动轨道调整，而不受换档杆是否被调整至或设置在自动通道还是在手动通道中的影响。通过这种结构方式，沿运动轨道设置的磁场传感器不仅可以用于检测自动档级也可以检测手动档位。通过磁场传感器和磁场发生器的这种可双重利用性，可以较低成本针对两种操作模式“自动”和“手动”实现换档杆装置的高可靠性。

由从属权利要求、附图和借助附图的相应附图描述可得出本发明的其它重要技术特征和优点。

当然，在不超出本发明的范围的条件下，上述的以及下面要描述的技术特征不仅能够以给定组合使用，而且也能够以其它组合或单独使用。

附图说明

本发明的优选的实施例在附图中给出并在下面对其进行详细描述，其中相同的附图标记表示相同或类似或功能相同的部件。其中，

图1示意性示出了换档杆装置的极度简化的电路图式原理图；

图2为换档杆装置的换档滑槽的示意俯视图；

图3为在自动操作的情况下图1中III细节的详图；

图4为如图3的视图，但为针对手动操作的情况。

具体实施方式

如图1所示，换档杆装置1包括换档杆3和壳体4，借助该换档杆装置可以操作没有另外示出的汽车特别是轿车的变速器2。换档杆3可调整地设置在壳体4之上或之中，其中，换档杆能够在多个预定的档位之间调整。在这里，换档杆3用于选择变速器2的档或档级，为此能够被调整至预定的档位。档或档级的选择是通过将换档杆3调整至各自分配的档位来实现。换档杆3可以具有手柄5。

换档杆装置1还装有传感装置6，借助它可以确定换档杆3相对于壳体4的当前位置或换档杆3的当前档位。为此，传感装置6具有磁场发生器7。该磁场发生器与换档杆3运动耦合，并且使得换档杆3的调整运动强制地导致与之相关的磁场发生器7的调整运动。此外，换档杆3与磁场发生器7彼此协调或相互耦合，使得磁场发生器7通过调整用于选择档或档级的换档杆3能够沿运动轨道8进行调整。例如，换档杆3在此绕摆动轴线9摆动，换档杆3关于该摆动轴线支承在壳体4上。磁场发生器7可以设置在换档杆3上或设置在由换档杆3驱动的部件上，并且使得运动轨道8关于摆动轴线9呈圆弧形地延伸。

另外，传感装置6具有多个磁场传感器S，在图1只示意性地示出了其中的两个。这些磁场传感器S检测磁场发生器7的接近并在磁场发生器7接近时产生相应的信号。换句话说，磁场发生器7通过移入沿着运动轨道8分配给磁场传感器S的位置无接触地操作相应的磁场传感器S，从而该磁场传感器产生相应的信号。

换档杆装置1适合具有换档杆控制装置10，它以适合的方式与传感装置6共同作用。特别是磁场传感器S在其操作时将相应的信号发送给换档杆控制装置10。

根据被操作的磁场传感器S，控制装置10确定换档杆3的当前档位，以将该当前档位例如按照双向箭头11传达给变速器2或未详细示出的变速器控制装置。附加或可替换的是，换档杆控制装置10按照双向箭头12将所确定的换档杆3的档位传达给指示装置13或所属的这里未示出的仪器控制装置。指示装置13可以适合地设置在配备有变速器2或换档杆装置1的汽车的驾驶舱中。指示装置13例如可集成在汽车的仪表板上。无论如何，指示装置13可以为汽车驾驶员描绘或显示换档杆3的当前档位。

特别地，换档杆装置1用于线控换档系统中。换档杆装置1优选与自动变速器2一起使用。相应地，换档杆装置1有利地被设计成用于操作自动变速器2。对此，在壳体4上设置如图2简易示出的换档滑槽14，换档杆3可调整地设置在换档滑槽中。在所示实施例中，换档滑槽14包括用于选择自动档级的自动通道15和用于选择手动档位的手动通道16。两个换档通道15、16通过横向通道17彼此相连。两个换档通道15、16沿单个方向定向，且有利地彼此平行设置。在这里纯粹作为例子，在自动通道15中可调节或可选择的自动档级是驻车档P、倒档R、空档N和前进档D。在这里纯粹作为例子，手动通道16的手动档位是中间位置M、加档位置+和减档位置-。自动档P、R、N和D的功能是公知的，在此不再解释。在此只简要说明一下手动档位的功能。在加档位置+中，变速器2被调节成接合高一级的档，而在减档位置-中，变速器被调节成接合低一级的档。加档位置+和减档位置-能够克服复位弹簧力而完成，由汽车司机必须压动换档杆3克服该复位弹簧力。该复位力在手动通道16内将换挡杆3驱使至表示稳定档位的中间位置M。

如图3和4所示，沿着运动轨道8分布地设置总共八个磁场传感器S。详细地，根据图3，给驻车档P分配第一磁场传感器S1和第二磁场传感器S2。给倒档R分配第三磁场传感器S3和第四磁场传感器S4。给空档N分配第四磁场传感器S4、第五磁场传感器S5和第六磁场传感器S6。给前进档D分配第六磁场传感器S6、第七磁场传感器S7和第八磁场传感器S8。这里的概念“分配”在此上下文中是指，在图3和4中仅通过其作用范围18表示的磁场发生器7在沿运动轨道8分配给换档杆3的相应档位的位置上操作分配给该档位的磁场传感器S。这意味着，磁场发生器7在驻车档P操作磁场传感器S1和S2。这可以通过这两个磁场传感器S1和S2处于磁场发生器7的作用范围18内看出。在倒档R，磁场传感器S3和S4处于作用范围18内。在空档N，磁场传感器S4、S5和S6处于作用范围18内，而在前进档D，磁场传感器S6、S7和S8处于作用范围18内。

在磁场传感器S沿运动轨道8的所选分布中，为自动通道15的每个档位分配至少两个磁场传感器S。由此产生与换档杆3的档位有关的信号的期望冗余。为驻车档P和倒档R分别分配正好两个磁场传感器，而为前进档D和空档N分别分配三个磁场传感器S。在此，特别有意义的是，各磁场传感器S可以同时分配给两个不同的档位。因此，第六磁场传感器S6一方面分配给前进档D，另一方面分配给空档N。同样地，第四磁场传感器S4一方面分配给空档N，另一方面分配给倒档R。通过多重利用磁场传感器S可以较低成本实现系统的冗余。为一个档位分配三个磁场传感器S提高了该档位的可靠性并还可以被用于附加功能。

如图2所示，横向通道17连接了两个换档通道15、16，该横向通道连接自动通道15的前进档D与手动通道15的中间位置M。特别有利的换档杆装置1或传感装置6的一种设计方案是，磁场发生器7这样与换档杆3运动耦合，使得磁场发生器7不仅在如图3所示的自动通道15中调整换档杆3时而且在如图4所示的手动通道16中调整换档杆3时与相同的磁场传感器S共同作用，即特别是沿相同的运动轨道8进行调整。由于传感装置6既能够用于自动通道15又能用于手动通道16，传感装置6可以较低成本实现。

通过将前进档D与中间位置M耦合，为前进档D和中间位置M分配相同的磁场传感器S，即第六、第七和第八磁场传感器S6、S7和S8。在图4中在中间位置M的左侧邻近示出了减档位置-或-1。第七和第八磁场传感器S7和S8分配给该减档位置。在中间位置M的右侧邻近示出了加档位置+或+1。第六和第七磁场传感器S7和S8分配给该加档位置。此外，在此还为加档位置+或+1分配另一磁场传感器S，即第五磁场传感器S5。

通过在这里实现的多重占用各传感器S以及通过分别为换档杆3的档位或者沿运动轨道8磁场发生器7与换档杆位置有关的位置分配多个传感器S，可以与图1作为换档杆控制装置10的组成部分示出的评价逻辑电路19相结合地实现用于确定换档杆3位置的有效冗余，同时需要较少的传感器S。

磁场传感器S例如可以是霍耳传感器。适合的是，磁场发生器7为永久磁铁。原则上，也可以想到的是电磁铁。

磁场发生器7具有可测的空间有限的作用范围18。磁场传感器S的分布以及运动轨道8即特别是运动轨道8距摆动轴线9的距离的设置，有利地根据作用范围18的空间尺寸来选择。这种协调优选是以如下方式实现，即在“磁场传感器被操作”和“磁场传感器未被操作”这两个状态之间总可以进行唯一分配或进行区别。

特别地，传感装置6可以具有至少一个另外的在这里未示出的传感器或开关，传感装置6借助该传感器或开关确定换档杆3是否位于自动通道15或手动通道16中。特别，仅仅检测通道15、16之间的交替就足够了。

Claims (14)

1、用于汽车特别是轿车的变速器(2)的换档杆装置，包括：

-换档杆(3)，该换档杆设置在所述换档杆装置(1)的壳体(4)之中或之上，能够在预定档位之间调整以选择档或档级，

-传感装置(6)，该传感装置用于确定所述换档杆(3)相对于所述壳体(4)的当前位置的传感装置(6)，

-其中，所述传感装置(6)具有磁场发生器(7)，该磁场发生器与所述换档杆(3)运动耦合并能够通过调整用于选择档或档级的换档杆(3)沿运动轨道(8)进行调整，

-其中，所述传感装置(6)具有多个磁场传感器(S)，它们沿所述磁场发生器(7)的运动轨道(8)分布，使得给所述换档杆(3)的每个预定档位分配至少两个磁场传感器(S)，在所述换档杆(3)处于各自分配的档位时，所述磁场传感器被所述磁场发生器(7)操作。

2、根据权利要求1所述的换档杆装置，其特征在于，至少一个所述磁场传感器(S)分配给两个相邻的档位，其中，评价逻辑电路(19)借助被操作的磁场传感器(S)的相应组合来识别所述换档杆(3)占据哪个档位。

3、根据权利要求1或2所述的换档杆装置，其特征在于，为至少一个所述档位分配多个磁场传感器(S)，在所述换档杆(3)处于相应的档位时，这些磁场传感器被磁场发生器(7)操作。

4、根据权利要求1-3之一所述的换档杆装置，其特征在于，所述换档杆装置(1)用于操作自动变速器(2)。

5、根据权利要求4所述的换档杆装置，其特征在于，所述换档杆装置(1)在其壳体(4)之上或之中具有换档滑槽(14)，所述换档杆(3)可调整地设置在该换档滑槽中，该换档滑槽(14)具有用于选择自动档级的自动通道(15)，这些自动档级特别是至少为驻车档(P)、倒档(R)、空档(N)和前进档(D)。

6、根据权利要求5所述的换档杆装置，其特征在于，所述换档滑槽(14)还具有用于选择手动档位的手动通道(16)，这些手动档位特别是至少为中间位置(M)、加档位置(+)和减档位置(-)。

7、根据权利要求5和6所述的换档杆装置，其特征在于，所述磁场发生器(7)与所述换档杆(3)运动耦合，使得所述磁场发生器(7)在所述自动通道(15)和所述手动通道中调整所述换档杆(3)时沿同一运动轨道(8)进行调整。

8、根据权利要求7所述的换档杆装置，其特征在于，所述换档滑槽(14)具有用于在自动通道(15)和手动通道(16)之间交替的横向通道(17)，该横向通道连接所述前进档(D)与所述中间位置(M)，使得分配给所述前进档(D)的磁场传感器(S)也分配给所述中间位置(M)。

9、根据权利要求6至8之一所述的换档杆装置，其特征在于，给所述中间位置(M)分配三个磁场传感器(S)，即中间磁场传感器(S7)、朝着减档位置(-)方向邻近的磁场传感器(8)以及朝着加档位置(+)方向邻近的磁场传感器(S6)，其中，在这三个磁场传感器(S6、S7、S8)中，所述磁场发生器(7)在所述减档位置(-)只操作中间的磁场传感器(S7)和朝着加档位置(+)方向邻近的磁场传感器(S8)，而在所述加档位置(+)只操作中间磁场传感器(S7)和朝着所述加档位置(+)方向邻近的磁场传感器(S6)。

10、根据权利要求9所述的换档杆装置，其特征在于，给所述加档位置(+)分配另一磁场传感器(S5)，使得为所述加档位置(+)分配三个磁场传感器(S5、S6、S7)。

11、根据权利要求5至10之一所述的换档杆装置，其特征在于，

-第一磁场传感器(S1)和第二磁场传感器(S2)分配给所述驻车档(P)，

-第三磁场传感器(S3)和第四磁场传感器(S4)分配给所述倒档(R)，

-所述第四磁场传感器(S4)、第五磁场传感器(S5)和第六磁场传感器(S6)分配给所述空档(N)，以及

-所述第六磁场传感器(S6)、第七磁场传感器(S7)和第八磁场传感器(S8)分配给所述前进档(D)。

12、根据权利要求9至11之一所述的换档杆装置，其特征在于，

-所述第六磁场传感器(S6)、所述第七磁场传感器(S7)和所述第八磁场传感器(S8)分配给所述中间位置(M)，

-所述第七磁场传感器(S7)和所述第八磁场传感器(S8)分配给所述减档位置(-)，

-所述第六磁场传感器(S6)和所述第七磁场传感器(S7)分配给所述加档位置(+)，可选地所述第五磁场传感器(S5)也附加地分配给所述加档位置(+)。

13、根据权利要求1至12之一所述的换档杆装置，其特征在于，

-所述磁场传感器(S)为霍耳传感器和/或

-所述磁场发生器(7)是电磁铁或永久磁铁，和/或

-所述磁场传感器(S)根据所述磁场发生器(7)的作用范围(18)的空间尺寸沿着所述运动轨道(8)设置。

14、根据权利要求1至13之一所述的换档杆装置，其特征在于，所述换档杆装置(1)作为线控换档系统的组成部分。

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