CN101779062A - 变速箱位置传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车变速箱位置传感器，包括探测器(3)，该探测器被设计为与连接到变速箱传动比致动元件的移动对象(5)相互作用，以提供代表变速箱的空档位置的至少一个模拟信号，其特征在于，该位置传感器还包括用于处理信号的单元(9)，该单元包括模拟-数字转换器，该转换器被设计为把模拟信号转换为数字输出信号(17)，以仅在一方面当对象(5)处于空档位置中且另一方面当传感器(1)处于正常工作状态中时提供对应于空档位置的周期性预定信息。

Description

变速箱位置传感器

技术领域

本发明涉及机动车变速箱位置传感器。

背景技术

自动或自动化的变速箱位置传感器是已知的。这些传感器在变速箱设计时提供并被并入到变速箱中，通常位于致动器处，该致动器使得其可以执行齿轮变速。对于这些传感器，各种技术被使用。例如，基于电位计的位置传感器已知用于确定致动器的位置和用于由此推断变速箱的位置，也就是说，变速比是否被使用和如果是的话是哪一个。

例如霍尔效应磁技术或感应技术这样的其它技术最近已发现应用于自动或自动化变速箱的位置传感器中。例如，WO2005/064281描述了一种整合的位置传感器，其利用霍尔效应来检测变速箱的传动轴的位置，特别是通过磁体在多个区域中编码。但是，该传感器是复杂且非常昂贵的。

近来，在汽车领域，称为“STOP&START”的系统出现在安装有自动化或自动变速箱的车辆中。当车辆停止预定时间段时，例如在红灯时，这些系统管理发动机的停止，且在驾驶员再次施压在加速踏板上时自动起动发动机。

该系统可以节省可观量的燃料且由此具有可观的成就，特别是在城市中。

必须知道的是，出于安全原因，在重新起动发动机前必须确定发动机停止时的变速箱的位置。

特别地，变速箱必须处于其空档位置(neutral position)，也就是说没有传动比被使用，以防止车辆在起动时被向前推，这容易导致事故。

为了检测是否没有齿轮被啮合，利用变速箱位置传感器来传递代表空档位置的输出信号。

则必要的是确保该位置传感器正常地工作，也就是说没有发生故障且传递的信号可靠以指示空挡位置。

已知用于改善位置传感器的测量的安全性的装置。这些装置防止在输出信号和地之间短路时或在传感器馈电开路时的被传递信号的错误判读。

为此，这些装置将传感器设置为包括电阻器电路，使得可以提供既不为零也不等于传感器馈电的值的输出电压。该输出信号则具有不同于低的短路水平且不同于高的开路水平的中间值。

但是，这些装置不能识别可能发生在传感器的电路上的所有故障。

特别地，这些装置不允许电路的电缆上或连接器上存在的不恰当阻抗的识别。该阻抗可例如在异常电阻出现在连接器(接触电阻)处或出现在馈电电缆中时出现。输出信号则具有不正确的中间模拟值，其不对应齿轮的真实位置。

发明内容

为了解决这些问题，本发明的目的是提出一种变速箱位置传感器，其可校验每个时刻传递的输出信号的完好性，而不管可能发生的故障的类型。

因此，本发明的主题是一种机动车变速箱位置传感器，包括探测器，该探测器能与连接到用于致动变速箱传动比的元件的移动对象相互作用，以提供代表变速箱的空挡位置的至少一个模拟信号，其特征在于，其还包括具有模拟-数字转换器的信号处理单元，该模拟-数字转换器能把模拟信号转换为数字输出信号，以仅在一方面当该对象处于空档位置时且另一方面当该传感器处于正常工作状态时提供对应于空档位置的预定项周期性信息。

本发明的另一主题是一种变速箱，其包括如上限定的位置传感器。

本发明还提出一种用于检测机动车变速箱的空档位置的方法，该变速箱包括如上限定的位置传感器，其特征在于，模拟信号被转换为数字输出信号，以仅在一方面当该对象处于空档位置时且另一方面当该传感器正常工作时提供对应于空档位置的预定项周期性信息。

附图说明

阅读本发明的说明书和所附附图可明白其它优点和特征，在附图中：

图1是根据本发明的位置传感器的示意图；

图2、3和4是描述图1的传感器的输出信号的图表。

在这些附图中，相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的位置传感器1的示意图，该传感器能被安装在机动车手动或自动变速箱壳体(未示出)上。

变速箱包括用于根据变速杆经由连接系统施加的指令而致动各种传动比的元件(参见例如EP 0 273 874中描述的变速箱)。

致动元件例如可以是致动杆、爪式离合器或变速箱的凸轮。

位置传感器1包括探测器3，其能与对象5相互作用。

对象5连接到用于致动变速箱的传动比的元件，以与其一起移动且代表啮合的齿轮或空档。

因此，在工作中，探测器3和对象5相互作用以提供代表变速箱的空档位置或啮合的齿轮的至少一个模拟信号。

探测器3例如是磁效应、光效应或感应效应探测器。

优选的是霍尔效应探测器3，其能测量磁场，用于确定对象5在空间中的位置和用于由此推断变速箱的空档位置或啮合齿轮。

霍尔效应探测器3有利地包括布置在集成电路上的霍尔单元和通量集中器(flux concentrator)，用于测量磁场(例如参见文献US6545462和US7038448)。

对象5被设计为被磁化，也就是说具有非零磁导率。

对于金属对象5，存在靠近霍尔效应探测器3的磁体7，使得探测器3被形成在磁体7和对象5之间的磁力线8横穿，如图1所示。

因此，在工作中，当对象5基本上面对探测器3时，后者测量磁场的变化且检测空档或传动比位置。

如果传感器1包括光学效应探测器3，对象5被设计为与探测器3光学地相互作用。

光学探测器3可由此在基本上面对对象5时检测光学信号中的变化。

模拟信号例如是电流或电压。

根据本发明，传感器1还包括信号处理单元9，该单元包括模拟-数字转换器，其能把模拟信号转换为数字输出信号17，以仅在一方面当对象5处于空档位置中时且另一方面当传感器1处于正常工作状态时提供对应于空档位置的预定项周期性信息。

这提供了对应于空档位置或啮合齿轮位置的数字输出信号17，大致为槽的形式，在时间周期T内包括顶部幅度V1、底部幅度V2和至少两个相继的跃迁19和20，如图2所示。

例如，第一跃迁19为正的，也就是说信号的幅度从值V1到较低的值V2，斜率优选为零，第二跃迁20为负的，在V2和V1之间。

零斜率使得可以防止变速箱传动比的不确定位置。

在后一种情况下，还可以令处理单元9任意地把数字信号17的跃迁值归于等于幅度V1或等于较低幅度V2的值。

因此，为了校验传感器1的输出信号的完好性，校验数字信号17中的两个相继跃迁19、20的存在是足够的。

在信号17的第一跃迁19后，且在数字信号17的周期T内，如果没有检测到信号17的第二跃迁20，则传感器1故障。

相反，第二跃迁20的检测一方面告知使用者齿轮被啮合或不啮合，另一方面告知使用者该项信息是完全可靠的。

因此，获得了这样的位置传感器1，其相对于用于输出信息的模拟编码的传统传感器(例如以不同电压水平编码)具有改善的可靠性。

为此，位置传感器1有利地在处理单元9的输出端处具有数字总线(未示出)，例如LIN或CAN，允许数字输出信号17的传输。

替代地，模拟-数字转换器是脉宽调制(PWM)转换器。

因此有利地，可以对与空档位置对应的第一数字输出信号17和与啮合齿轮位置对应的第二数字输出信号17不同地编码。

例如，第一数字输出信号17包括占周期T百分之八十的数量级的时间段的高幅度V1和占周期T其余部分的低幅度V2。

相反，第二数字信号可包括仅占周期T百分之二十的高幅度V1和占周期T其余部分的低幅度V2。

组件22包括探测器3和可选的磁体7，组件23包括处理单元9和传感器1的主电源15，该组件22与组件23分开(图1)。

处理单元9还能对数字输出信号17中的至少一项附加的周期性信息。

因此，传感器1可同时地传递，一方面是例如空档位置这样的齿轮位置信号，另一方面是与其工作状态对应的诊断信号。

有利地，处理单元9还包括诊断器件，其能将数字输出信号17的幅度与预定的阈值比较。

例如，处理单元9测量数字输出信号17的高幅度V1和低幅度V2，且将它们与预定值比较，以揭示不恰当接触电阻的存在或传感器1的电路电缆上存在的电阻。

处理单元9可由此包括多个水平的工作阈值。

根据一个示例性实施例，四个阈值A、B、C和D被预定且储存在处理单元9中。

图3和4示出了两种状态，其中传感器1正常工作，也就是说其没有故障且传输的信号可靠地指示啮合齿轮的位置或空档的位置，但是在这些状态中可出现缺陷。

因此，对于传感器1的没有故障的正常操作(图2)，输出信号17的高幅度V1必须高于第一阈值A，且低幅度V2必须低于第四阈值D。

当信号17的幅度V1低于阈值A但是高于第二阈值B时，或者当幅度V2高于阈值D但是低于第三阈值C时，传感器1正常工作但是可能有必要进行维护。

在图3中，信号17的幅度V1低于阈值A，这意味着关于啮合齿轮的位置或空档的位置的该项信息仍为正确的，但是传感器1需要维护。

在图4中，信号17的幅度V2高于阈值D，这意味着关于齿轮的位置或空档的位置的该项信息仍是正确的，但是传感器1需要维护。

还可以假定，在信号17的高幅度V1低于阈值B时，或当低幅度V2高于阈值C时，处理单元9停止该项周期性信息的传输。

为此，设置处理单元9使其能根据诊断器件的比较结果停止该项周期性信息的传输，例如通过断开传感器1的主电源15处的探测器3的电力供应。

因此，当幅度V1和V2位于预定阈值B和C之外时，传感器1不再传输输出信号17，这使得可以确保被传输信息的准确性。

当该附加信息被编码在数字输出信号17中时，使用者由此被告知且可计划执行维护。

因此，输出信号17包括与齿轮的位置或空档的位置对应的信息，以及报告传感器1对执行维护的或多或少长期的需求的附加信息。

因此可认识到，这种位置传感器1还包括信号处理单元9，该处理单元包括模拟-数字转换器，该转换器能仅在一方面当对象5处于空档位置时且另一方面当传感器1处于正常工作状态时提供对应于空档位置的预定项周期性信息，使得传感器1安全、可靠，耐用且具有较低的生产成本并比其它方案(例如机电方案，对于该方案电接触容易在振动或接触腐蚀的情况下被意外中断)具有更安全的诊断水平。

Claims (12)

1.一种机动车变速箱位置传感器，包括探测器(3)，该探测器能与连接到用于致动变速箱传动比的元件的移动对象(5)相互作用，以提供代表变速箱的空档位置的至少一个模拟信号，其特征在于，该位置传感器还包括信号处理单元(9)，该信号处理单元包括模拟-数字转换器，该模拟-数字转换器能把模拟信号转换为数字输出信号(17)，以仅在一方面当对象(5)处于空档位置中时且另一方面当传感器(1)处于正常工作状态中时提供对应于空档位置的预定项周期性信息。

2.如权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，处理单元(9)还能在数字输出信号(17)中对至少一项附加周期性信息编码。

3.如权利要求1或2所述的位置传感器，其特征在于，处理单元(9)还包括诊断器件，该诊断器件能够把数字输出信号(17)的幅度与预定阈值(A、B、C、D)比较。

4.如权利要求3所述的位置传感器，其特征在于，处理单元(9)能根据诊断器件的比较结果停止所述项周期性信息的传输。

5.如前述权利要求任一项所述的位置传感器，其特征在于，该位置传感器在处理单元(9)的输出端处包括数字总线，例如LIN或CAN，允许数字输出信号(17)的传输。

6.如权利要求1至4中的任一项所述的位置传感器，其特征在于，模拟-数字转换器为脉宽调制(PWM)转换器。

7.如前述权利要求任一项所述的位置传感器，其特征在于，模拟信号是电流或电压。

8.如前述权利要求任一项所述的位置传感器，其特征在于，探测器(3)是磁效应、光学效应或感应效应探测器。

9.如前述权利要求任一项所述的位置传感器，其特征在于，探测器为霍尔效应探测器。

10.一种变速箱，包括如前述权利要求任一项所述的位置传感器(1)。

11.一种用于检测机动车变速箱的空档位置的方法，该变速箱包括如权利要求1至9中的任一项所述的位置传感器(1)，其特征在于，模拟信号被转换为数字输出信号(17)，以仅在一方面当对象(5)处于空档位置中时且另一方面当传感器(1)正常工作时提供对应于空档位置的预定项周期性信息。

12.如权利要求11所述的检测方法，其特征在于，至少一项附加的周期性信息被编码在数字输出信号(17)中。

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