CN105715789B - 车辆变速器的切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有两个切换元件半部(2)的切换装置(1)。可以在两个切换元件半部(2)之间建立形锁合或解除形锁合。切换元件半部(2)的当前操作状态可经过传感器装置(3)确定。一个传感轮廓体(6)的表面区域(7，8)相对于测量装置(5)设计成凸出的或凹入的，在传感轮廓体(6)的表面区域(7，8)和永久磁铁(4)之间的垂直距离分别从对接区域(9)出发朝向表面区域(7，8)的端部区域(10，11)减小或增大。

Description

车辆变速器的切换装置

技术领域

本发明涉及一种车辆变速器的切换装置。

背景技术

由实践已知的那些车辆变速器的切换装置通常都配有两个可形锁合地彼此不可相对旋转地相连的切换元件半部。在这两个切换元件半部之间的形锁合则总是通过两个切换元件半部在一个第一操作状态(在该状态建立形锁合)和一个第二操作状态(在该状态解除形锁合)之间的一种平移的相对运动而建立或解除。两个切换元件半部的分别存在的操作状态则通常是经过一种传感器装置加以测定的，该传感器装置具有：一个永久磁铁；一个测量装置，用于传感该永久磁铁的磁场；以及一个根据切换元件半部的操作状态影响永久磁铁磁场的铁磁性传感结构。

在此已知传感不同磁场的元件，例如基于霍尔效应的元件或磁阻元件。磁场传感器通常具有实现磁场传感的元件或其它电子部件，某些磁场传感器具有的永久磁铁处在一种所谓的反向偏压的布置。

这些磁场传感器提供电信号，而这些电信号则再给出一个被传感的磁场的状态。按照某些实施形式，磁场传感器共同作用于永久铁磁性的物体，经过这些磁场传感器确定磁场波动，这种磁场波动是由于通过磁场传感器的磁铁的磁场所移动的物体造成的。在此经过磁场传感器所监控的磁场已知地根据被移动的铁磁性物体的一种形状或一种构形进行改变。

根据另一些实施形式，磁场传感器都是没有磁铁加以设计的，磁场传感器提供关于与磁铁连接的被监控的物体的信息。

依靠现有的性能，磁场传感器常用于铁磁性齿轮的转速，该转速决定着齿轮在齿的范围内或者由齿所限制的一个齿轮的范围内的运动。磁场传感器通常都配有所谓的磁场传感器元件，这些元件都与一个差分装置中的一个差分放大器相连。

常规的磁场传感器(如齿轮齿传感器)不利地提供这样一个输出信号，该输出信号根据在该磁场传感器和齿轮或轴沿着轴的轴线沿轴向、径向或直径方向的一个位置之间的相对位置形成的。在车辆变速器使用的范围内然而希望：磁场传感器提供这样一种输出信号，该输出信号产生在一个磁场传感器和一个目标物体之间的沿轴向的相对位置。上述要求应与下述事实无关地加以实现，即不管目标物体是否设计成可围绕平移的调整方向进行旋转。

发明内容

本发明的任务在于提供一种车辆变速器的切换装置，其包括两个能形锁合地彼此不可相对旋转地连接的切换元件半部，其在切换装置的总体操作范围上的当前的操作状态可以很容易地获知。

根据本发明，上述任务是利用一种车辆变速器的切换装置加以解决的，包括两个能形锁合地彼此不可相对旋转地连接的切换元件半部，该形锁合能分别通过这两个切换元件半部之间的在切换元件半部的第一操作状态和切换元件半部的第二操作状态之间的平移的相对运动建立或解除，在该第一操作状态建立形锁合，在该第二操作状态解除形锁合，各切换元件半部的相应当前的操作状态能够经由传感器装置确定，该传感器装置具有永久磁铁和用于传感永久磁铁的磁场的测量装置并且与铁磁性的传感轮廓体共同作用，该传感轮廓体根据切换元件半部的操作状态影响该永久磁铁的磁场，传感轮廓体包含两个表面区域，这些表面区域在一个对接区域中彼此邻接、在切换元件半部之间的相对运动过程中在一个与之相对应的范围内被平移地引导通过永久磁铁的磁场并且设计成从对接区域出发朝着沿切换元件半部的轴向方向背离对接区域的端部区域至少局部地单调升高或单调下降，其特征在于：传感轮廓体的表面区域相对于测量装置设计成凸出的或凹入的，并且在传感轮廓体的表面区域和永久磁铁之间的垂直距离分别从对接区域出发朝向表面区域的端部区域减小或增大，传感轮廓体的表面区域形成槽或形成凸起，限定该槽或该凸起的并且在对接区域内相互邻接的侧面各自具有弧形的横截面，其中，测量装置包含至少两个磁场传感器元件以用于传感永久磁铁的磁场，利用这些磁场传感器元件能产生表征永久磁体的磁场的当前操作状态的电信号，电信号的大小分别取决于在测量装置和传感轮廓体之间的相对轴向位置，该相对轴向位置又与切换元件半部的操作状态相对应。

在此存在下述可能性：仅一个切换元件半部相对于另一个切换元件半部可平移地移动或者沿轴向可移动；与此同时，切换装置的另一个切换元件半部则是沿轴向固定的。此外还可以作如下设定：两个切换元件半部能彼此相向或彼此远离运动，以便在两个切换元件半部之间、特别在爪齿区域内建立形锁合或解除形锁合。

与上述情况无关的是，切换元件半部的现有操作状态可以经过传感器装置或磁场传感器确定，该传感器装置具有永久磁铁和用于传感该永久磁铁的磁场的测量装置，并且该传感器装置与铁磁性的传感轮廓体共同作用，该传感轮廓体根据切换元件半部的操作状态影响该永久磁铁的磁场。传感轮廓体包含两个表面区域，这些表面区域在一个对接区域中彼此邻接、在切换元件半部之间的相对运动过程中在一个与之相对应的范围内被平移地引导通过永久磁铁的磁场并且设计成从对接区域出发朝着沿切换元件半部的轴向方向背离对接区域的端部区域至少局部地单调升高或单调下降。

根据本发明，传感轮廓体的两个表面区域是相对于测量装置设计成凸出的或凹入的。此外，在传感轮廓体的表面区域和永久磁铁之间的垂直距离分别从对接区域出发朝向表面区域的端部区域减小或增大。

由于铁磁性的传感轮廓体的表面区域的倒圆的V形，其优选关于切换元件半部的对称轴线对称地设计，可以通过优选设计成呈所谓的反向偏压布置的线性的差分磁场传感器的磁场传感器测量两个切换元件半部中的一个或者两个切换元件半部的实际/当前轴向位置。在下述条件下，这一情况才也是可能的：两个切换元件半部中至少有一个以较低的转速或较高的转速围绕其对称轴线旋转。此外，表面区域的曲率是如此加以优化的，使得达到该***的一种相对于切换元件半部运动的特殊磁性线性化。

如果传感轮廓体的表面区域形成槽或形成凸起，其中，限定该槽或该凸起的并且在对接区域内相互邻接的侧面各自具有弧形的横截面，则切换装置便可利用小的构造空间需要以成本合算的方式有利地制造出来。

根据本发明提出的切换装置的一种耐磨损的设计，测量装置具有至少两个磁场传感器元件，以用于传感永久磁铁的磁场，利用这些磁场传感器元件，利用这些磁场传感器元件能产生表征永久磁体的磁场的当前操作状态的电信号，电信号的大小分别取决于测量装置和传感轮廓体之间的相对轴向位置，该相对轴向位置又与切换元件半部的操作状态相对应。

根据本发明提出的切换装置的一种可简便操作的实施形式，磁场传感器元件彼此之间和相对于切换元件半部之间的相对运动方向的布置选择成，使得磁场传感器元件之间的连接线平行于该相对运动方向。

按本发明提出的切换装置的一种结构，磁场传感器元件彼此之间和相对于切换元件半部之间的相对运动方向的布置选择成可以适配于车辆变速器内现有装配空间，其条件是磁场传感器元件之间的连接线处于一个平面中，该平面平行于该相对运动方向并且与测量装置和传感轮廓体之间的垂线形成一个直角，处于该平面中的连接线与该相对运动方向形成一个居于大约+/-75°、优选+/-20°的角度范围内的角度。

对于所述至少两个磁场传感器元件产生非期望的直流偏差(这些直流偏差可能是大小相等或不相等的并且该至少两个磁场传感器元件具有不同的灵敏度)的情况，将在磁场传感器元件区域内产生的信号作为输入信号输送给差分放大器，在此差分放大器的范围内可根据这两个信号之差构成一个差分信号，其大小则取决于测量装置和传感轮廓体之间的相对轴向位置。因此有可能在校准周期内在差分放大器范围中实施规定的适配。在差分放大器的区域内可以设定一个输入区域和一个过程灵敏度校准点，借以能够在这一范围内适配两个磁场传感器元件的信号，使得该信号对应于那些基本上具有相同灵敏度的磁场传感器元件的信号。

为此有可能如此设计差分放大器，使得它能产生一个放大的输出信号，该信号可被输送给一个开关电路，在该开关电路的范围内可实施一种偏移电压的粗调。在此该开关电路可如此设计，使得在其范围内可产生偏移调节信号，而且使两个以彼此不同特性设计的磁场传感器元件能如此发生作用，似乎它们能以同一偏移电压或者用一个等于零的偏移电压进行运行。

根据本发明提出的切换装置的另一个可更加方便地操作的实施形式，传感轮廓体的表面区域的曲率是分别如此设计的，使得传感器装置的分别取决于在测量装置和传感轮廓体之间的相对轴向位置的输出信号具有至少近似于线性的走向。

此外，按本发明提出的切换装置的另一种结构设计，差分放大器是与线性化模块相连的，利用该线性化模块便可产生出取决于在测量装置和传感轮廓体之间的相对轴向位置的线性信号(其具有一个至少近似地呈直线性的走向)，以便能方便地确定切换装置的当前操作状态。

此外还可配置一个与线性化模块相连的箝位模块，利用该箝位模块便可产生出与线性信号的被限制的大小范围相适应的箝位信号，借以限制磁场传感器元件区域内的偏移电压。

磁场传感器元件区域内的偏移电压也可通过下述措施加以限制，即配置与差分放大器相连的箝位模块，利用该箝位模块可产生与差分信号的被限制的大小范围相对应的箝位信号。

如果传感轮廓体设置在与切换元件半部中的一个切换元件半部相连的切换杆的区域内，则传感器装置可以很省力地在车辆变速器内的区域内设置安置，该区域具有用于安置传感器装置所需的安装空间或者提供这该安装空间。

根据本发明提出的切换装置的另一个设计结构，切换杆经由在活塞元件的区域内沿径向方向贯穿切换杆的栓元件与切换元件以结构简单和成本合算的方式连接。

为了能够很省力地安装本发明提出的切换装置并且能够在结构上简单地避免由于对齐误差造成的拘束，根据本发明提出的切换装置的另一个设计结构，活塞元件的容纳栓元件的区域设计有从居中区域出发沿径向朝外扩大的直径。

根据本发明提出的切换装置的另一个实施形式，至少在一个切换元件半部的区域内或者在一个与该切换元件半部有效连接的部件的区域内施加的用于对形锁合操作的操作力是可液压地产生的，待由液压流体加载的区域经由在传感器装置的区域内设置的密封装置容易地密封。

在此许多电子元件(这些电子元件都可用于传感磁场)都归于磁场传感器元件这一概念。磁场传感器元件可以作为所谓的霍耳元件、磁阻元件或者也可以是磁致晶体管。在此，可以采用不同类型的霍耳元件，如平面的霍耳元件、垂直的霍耳元件和圆形的垂直的霍耳元件(CVH)。此外还知道有不同种类的磁阻元件，如用铟-锑(In-Sb)制造的半导体磁阻元件、巨型磁阻元件(GMR-效应)例如所谓的自旋阀门、各向异性的磁阻元件(AMR-效应)、隧道式磁阻元件(TMR-效应)及磁性隧道式接触点(MTJ-效应)。

磁场传感器元件可以具有单一的元件或者替代地具有两个或多个磁场传感器元件，这些元件能够以不同的构形如半电桥或全电桥例如惠斯登电桥设置。

根据布置类型和其它应用需要，磁场传感器元件可以作为IV-连接半导体例如由硅(Si)或锗制造，或者作为III-V-连接半导体由镓-砷(GaAs)或铟-混合物如铟-锑(InSb)制成。

此外，也已知：前述的磁场传感器元件中的一些磁场传感器元件都倾向于沿着一轴线具有最大的灵敏度，该轴线平行于一个承载着这些磁场传感器元件的基体。

另一些磁场传感器元件实施形式具有带有最大灵敏度的轴，这些轴与一个基体表面成直角，在该基体上设置了磁场传感器元件。特别是平面的霍耳元件具有垂直于基体的灵敏度轴；而含金属的或金属的磁阻元件如GMR、TMR、AMR和垂直的霍耳元件具有平行于基体表面延伸的灵敏度轴。

此外磁场传感器此处指的是具有磁场传感器元件的并可与其它开关电路结合使用的电路。磁场传感器特别是以下列形式使用：以用于确定磁场方向的角度传感器的形式；以电流传感器的形式用于测定通过导电的导线所产生的磁场；以电磁开关的形式，其传感铁磁性物体的位置和附近情况；以旋转指示器的形式用于监控铁磁性的旋转的构件例如环形磁体的磁性组件或铁磁性目标物体如齿轮，在这些目标物体上，磁场传感器结合所谓的反向偏压的磁体或其它磁体一起使用；以及那些用于传感磁场的磁场密度的磁场传感器。

此外，这里的处理器的概念指的是电子电路，这些电子电路实施各功能、操作或一系列操作。功能、操作或一系列操作要么固定地储存在一个电的开关电路中(硬编码)，要么以指令形式存储在一个存储单元中(软编码)。在此，一个处理器便在采用数字值或模拟信号的条件下执行功能、操作或一系列操作。

根据另一些设计发展，处理器可以集成到所谓的ASIC-电路(特定用途集成电路)中，ASIC-电路可以是模拟式或数字式设计的。此外，还有一种可能性，就是处理器作为具有配备的程序存储器的一个微处理器的组成部分，或者作为一个固有的电子开关电路的组成部分，该电子开关电路亦可按模拟式或数字式设计。此外，模块这个名称也可用来说明处理器。

原则上存在这样的可能性，就是一个处理器包含内处理器或内模块，这些内处理器或内模块是执行该处理器的功能、操作或一系列操作的部件。同样地，一个模块可以具有内处理器或内模块，后者也执行该模块的功能、操作或一系列操作的部分。

通过对“槽”这个概念的使用，借以表明那些例如设置在一个目标物体中的凹槽、沟槽或沟道。这种槽在目标物体的外表面或内表面上形成凹痕或凹穴。该槽可以在圆周方向上完全地包围该目标物体，或者可以是完全地被目标物体包围。根据其它的实施形式，还有这种可能性，就是该槽仅仅在目标物体的表面的一个区域上延伸。

该槽的一个横截面基本上是呈V-形的，具有弯曲的侧面，其中，一个对接区域优选设计得逐渐变尖的并且形成一个尖的顶点或一个角点。

根据相应现有的用途，还有下述可能性，就是将对接区域设计成倒圆的或削平的。

肋条在当前指的是凸起的区域，该凸起区域例如设置在目标物体的一个外表面或一个内表面的区域内。该肋条又可以像槽那样全圆周地围绕着该目标物体，或者全圆周地被该目标物体围绕，并且也可以仅仅在目标物体的外圆周上或在目标物体内部局部延伸。该肋条的横截面可以设计成V形的并且具有弯曲的侧面，对接区域也可以设计成尖角的，或者设计成倒圆的或削平的。

无论是在权利要求书中提出的特征，还是在本发明的切换装置的下述实施例中提出的特征，既可单独使用，也可任意相互结合，都适合于进一步设计本发明的目标。

本发明提出的切换装置的其它优点和有利的实施形式由下面参照附图原理性地描述的实施例得出，为了简明起见，凡对于结构相同和功能相同的部件都用同一的附图标记。

附图说明

图1本发明提出的切换装置的第一个实施形式的局部纵剖面视图；

图2图1所示切换装置的一个示意三维局部视图，该图示出一个传感器装置，其配有一个测量装置和一个与测量装置配合作用的传感轮廓体；

图3本发明提出的切换装置的第二个实施形式的一个示意三维局部视图；

图4本发明提出的切换装置的第三个实施形式的一个截面视图。

具体实施方式

图1表示一个车辆变速器的一个切换装置1的第一个实施形式的一个局部剖面视图，该切换装置包括两个能形锁合地彼此不可相对旋转地连接的切换元件半部2，图1仅示出两个切换元件半部2中的一个。在此处作为爪式切换元件设计的切换装置1的两个切换元件半部2之间的形锁合通过两个切换元件半部2之间的在切换元件半部2的第一操作状态(在该第一操作状态建立形锁合)和切换元件半部2的第二操作状态(在该第二操作状态解除形锁合)之间的平移的相对运动建立或解除。

两个切换元件半部2的各自存在的操作状态可经过一个传感器装置3加以测定，该传感器装置具有：一个永久磁铁4；一个测量装置5，用于传感永久磁铁4的磁场；及一个可根据切换元件半部2的操作状态而影响永久磁铁磁场的铁磁性传感轮廓体6。

车辆变速器的切换装置1的包含传感器装置3的区域部分地在图2中以一个示意的三维局部视图示出。无论如图1所示，还是如图2所示，都可看出：传感轮廓体6都包含两个表面区域7、8，这两个表面区域在一个对接区域内彼此邻接、在两个切换元件半部2之间的相对运动过程中则在一个与之相对应的范围内被平移地引导通过永久磁体4的磁场并且设计成从对接区域9出发朝着沿切换元件半部2的轴向方向背离对接区域9的端部区域10、11单调地上升。

传感轮廓体6的两个表面区域7和8相对于测量装置5设计成凸出的，因此在传感轮廓体6的表面区域7、8和永久磁铁4之间的垂直距离从对接区域9出发分别朝向表面区域7、8的端部区域10、11变小。按图1中所示的切换装置1的实施例，传感轮廓体6设置在一个与切换元件半部2相连的切换杆12的区域内；传感轮廓体6的槽此时便全圆周地在可旋转的切换杆12的整个圆周上延伸。与此不同，在沿轴向待被传感的、不可相对旋转地设计的部件的情况下则存在这样一种可能性，即传感轮廓体仅在这样的部件的圆周的一个局部区域上延伸。

切换杆12是经过一个在切换杆12的一个活塞元件13的区域中沿着径向贯穿的栓元件14而与切换元件半部2相连接，并且传感器装置3在此则是靠近于由铁磁性材料制成的切换杆12或其传感轮廓体6设置的。在切换杆12或其传感轮廓体6和传感器装置3的测量装置5之间在当前设置一个气隙。气隙的大小与经过传感器装置3被传感的磁场的场强相关。

活塞元件13在此在一个端面15的区域内和在另一个端面16的区域内均是可以利用一个液压的操作压力被加载，从而可沿着其对称轴线(此处称为X轴)既可在切换装置1的关闭方向也可在其打开方向上进行轴向调整。为了补偿径向容差和为了便于切换装置1或设有改切换装置的车辆变速器的组装，活塞杆12在活塞元件13的区域内是可相对于栓元件14倾斜的。为此，一个容纳栓元件14的区域17具有从居中区域18出发沿径向朝外扩大的直径。为了补偿因此在活塞杆12和切换元件半部2之间产生的轴向间隙，在一个被端面15限定的油室19中如此选择液压的力平衡，使得切换杆12总是以居中部位18的朝向油室19的右侧贴靠在栓元件14上。为了对油室19的密封，在传感器装置3的区域内设置密封装置29。

在此，切换元件半部2设计成可旋转的并且可以经过切换杆12沿轴向相对于一个部件20移动，借以能够在所要求的范围内与车辆变速器28的爪式切换元件的另一个未详细示出的切换元件半部2建立形锁合。在活塞杆12和包绕该活塞杆12的部件20之间设置滑动支承单元21；除了另外的滑动支承单元22和23之外，切换杆12经由该滑动支承单元沿径向被支承。滑动支承单元21的滑移层既可设置在形成一个外壳的部件20中，也可经过一个加设在切换杆12上的滑移层设置。切换杆12的一个削平部位24用于安装时的旋转对准，与此同时，栓元件14则同时设置作为切换杆12的扭转止动器。

一个与部件20相连的供油衬套25被压紧在该部件20上，经过压紧便可实现径向的力吸收。此外，供油衬套可经过一个固紧螺栓26相对于车辆变速器28的一个内腔27从里面拧接，经过固紧螺栓26吸收了供油衬套25的区域内的所作用的倾覆力矩。

替代地，供油衬套25仅经过固紧螺栓26而与部件20相连，其条件是供油衬套25由于其重量和成本之故由另一种材料如用铝或铝合金制成的，而部件20则始终是用钢制成；固紧螺栓26通常是针对内腔27既可从外部又可从内部加以固紧。

在切换杆12沿着X轴进行轴向调整时，传感轮廓体6在传感器装置3旁被导引。传感轮廓体6的两个表面区域7和8是针对测量装置5设计成凸形的，并形成一个槽，其与对接区域9相交界的侧面因此各自具有一个在图1中详示出的弧形的横截面。

测量装置5现包含两个作为霍耳元件设计的磁场传感器元件30、31，利用这两个元件使得永久磁铁4的磁场是可被传感的，并且这两个元件安置在切换杆12或传感轮廓体6和永久磁铁5之间。经过磁场传感器元件30、31，便可产生出表征永久磁铁5的磁场的实际操作状况的电信号，其大小则取决于测量装置5或其磁场传感器元件30、31和传感轮廓体6之间的相对轴向位置，该相对轴向位置与切换装置1的切换元件半部2的操作状态相对应。

磁场传感器元件30、31彼此之间和相对于X轴(其对应于切换元件半部2之间的相对运动的方向)的布置是如此选择的，使得磁场传感器元件30、31之间的连接线32平行于X轴延伸。根据切换装置的另一些实施例，磁场传感器元件30和31彼此之间和相对于X轴或相对于切换元件半部2之间的相对运动的方向的布置选择成，使得磁场传感器元件30、31之间的连接线32处于一个由X轴和Y轴所形成的X-Y平面中，该平面平行于X轴或平行于该相对运动方向，并从一条在测量装置5和传感轮廓体6之间的垂线33形成一个直角。处于X-Y平面中的连接线32又与该相对运动方向或与X轴优选分别形成一个在大约+/-70°、优选+/-20°角度范围内的角度。

除了上面详细述及的磁场传感器元件30和31相对于X轴成角度的布置之外，还有一种可能性，就是将连接线相对于X-Y平面倾斜地布置在一个通过X轴和Z轴所形成的X-Z平面中，在磁场传感器元件30和31之间的连接线与X-Y平面之间的角度可以在+/-30°的角度范围内偏转。

传感器装置3的一个输出信号在此代表着铁磁性切换杆12相对于测量装置5沿着X轴的当前轴向位置。根据本发明提出的切换装置的另一些实施例也可作如下设定：传感器装置3构成为能相对于沿轴向位置固定地设计的传感轮廓体6进行移动。在其它应用中也可作如下设定：无论传感轮廓体6还是传感器装置3都设计成可以沿轴向沿着X轴移动。此外，还有一种可能性，就是切换元件半部2或切换杆12都是不可相对旋转设计的，并且经过传感器装置3可确定切换元件半部2及与之相连的切换杆12的轴向位置。

下面将参照图1和图2所示对传感器装置3的功能作详细说明。

两个磁场传感器元件30和31传感永久磁铁4的磁场，该磁场的大小和取向或角度则根据切换杆12或其传感轮廓体6的轴向位置而变化。这一点表明：在传感轮廓体6相对于测量装置5或其磁场传感器元件30和31的相对位置改变时，传感器装置3的输出信号便改变。

传感器装置3的输出信号在此是一种直流信号，该信号可用不同方式加以编码。在此存在下述可能性：传感器装置3的输出信号是一种所谓的脉冲宽度调制(PWM)信号。在传感器装置3和铁磁性切换杆12之间的相对位置沿着X轴改变时，测量装置5的直流信号也同时改变。该信号不是完全的直流信号，当传感器装置3或磁场传感器和切换杆12的传感轮廓体6之间的相对位置改变时，该信号即会改变。

两个磁场传感器元件30和31现使用在一种所谓的差分装置中，在此差分装置上形成两个磁场传感器元件30和31的电信号之间的差值。根据本发明提出的切换装置的另一些实施形式，存在下述可能性：传感器装置3只配备一个磁场传感器元件或者配置两个以上的磁场传感器元件，按只配备一个磁场传感器元件的传感器装置3的实施例不能在一个差分装置中运行。差分装置的优点还包含避免传统上的操作噪声。

此外，两个磁场传感器元件30和31可安置在一个于图2中所详示的基体34上，该基体被安置在切换杆12或其传感轮廓体6和永久磁铁4之间。两个磁场传感器元件30和31是一个在图中未详示的电子开关电路的组成部分，在此电子开关电路中在磁场传感器元件30和31的区域内所产生的电信号将按下面详细叙述的方式加以进一步处理。在两个磁场传感器元件30和31的区域内会出现非所希望的直流偏移，这些直流偏移可彼此相同或者彼此相异。此外还有一种可能性，就是磁场传感器元件30和31具有非期望的不同灵敏度。因此，两个磁场传感器元件30和31的信号被输送到一个差分放大器。利用该差分放大器便可在电开关电路的校准时期内执行一定的调谐。因此，例如在差分放大器的区域内可设定一个输入区域并可执行过程灵敏度调节，以便能够如此校正两个磁场传感器元件30和31的信号，使得这些信号与在以相同灵敏度设计的磁场传感器元件的区域内产生的电信号相对应。

差分放大器是如此设计的，使得它能产生一个放大的信号，该信号被继续导引到一个用于偏移电压粗略调节所配置的开关电路。该开关电路于是又产生一个相适配的偏移信号，借以如此适配两个磁场传感器元件30和31的输出信号，使得好像这些传感器元件产生相同的偏移电压或者在运行中不产生偏移电压。此外，还配置了一个模拟数字转换器(AD)，例如一个12比特A/D转换器，该转换器可接收经校正的偏移信号，并将之转换成数字信号。

该数字信号再被输送给一个信号处理器，该信号处理器具有一个带宽和温度平衡模块。该带宽和温度平衡模块将校正了的偏移信号过滤，并同时实施温度平衡。此外还有一种可能性，就是信号处理器包含一个灵敏度和适配模块，借以能够实现高灵敏性和偏移的适配。再者，按照另一些实施例，信号处理器也可配置一个线性化模块，该线性化模块可以与适配模块相协调。在线性化模块的区域内产生一个线性化的输出信号，该输出信号针对两个磁场传感器元件30和31与切换杆12的传感轮廓体6之间的相对位置是呈线性的。此外，信号处理器也可具有一个箝位模块，该箝位模块获得作为输入信号的已线性化的输出信号，并产生一个箝位的输出信号。该箝位的输出信号表示已线性化的输出信号的被限制的版本，这种限制是与各个值域和下文中将详述的条件相关地实现的。

按另一些实施形式，磁场传感器或传感器装置3设计成没有线性化模块，箝位模块是直接与上游配置的开关电路相连的。

箝位信号被输送给一个输出格式化模块并加以构形，借以产生一个与箝位信号的值成比例的输出信号。根据某些实施形式，输出信号是一个具有一种占空因素的脉冲宽度调制的(PWM)信号，占空因素是与箝位信号的值成比例的。此外，脉冲宽度调制的输出信号的占空因素的某些范围还可用于其它目的。例如，0和10％之间的占空因素及90至100％之间的占空因素用于指示基体34的电开关电路的干扰状态。此外还可以作如下设定：箝位模块将箝位信号的值限制在一个产生10至90％范围内的占空因素的值上。此外也可使用其它占空因素范围。

根据其两个磁场传感器元件30和31均为霍耳元件的切换装置1的实施形式，开关电路可以配有其它开关电路，霍耳元件可经过后者定时控制，或者在后者的区域内产生一种自旋流。

除了产生脉冲宽度调制的输出信号之外，输出信号也可具有其它形式例如SENT形式或者I₂C形式。

传感器装置3的输出信号的线性度是可以利用许多开关电路和其它因素进行影响的。因此，例如传感器装置3的输出信号的线性度可经过信号处理器的线性化模块实现改变。此外，传感器装置3的输出信号的线性也可以通过传感轮廓体6的表面区域7和8的形状和对接区域9的形状实现适配，其中，传感器装置3的输出信号的线性化按切换装置的另一些实施形式仅通过传送结构6的形状便可控制，所以线性化模块是不需要的。

图3表示本发明提出的切换装置的另一个实施形式，其中，传感轮廓体6不是相对于传感器装置3形成一个槽，而是形成一个凸起，而且传感轮廓体6的表面区域7和8则是相对于测量装置5设计成凹入的。由此导致如下结果：传感轮廓体6的表面区域7和8与永久磁铁4之间的垂直距离从对接区域9出发分别朝表面区域7、8的端部10及11的方向增大。

关于根据图3所示的切换装置1的其它功能，可参看上文中对图1和图2所作的说明。

图4表示本发明提出的切换装置1的第三个实施形式，其中，传感轮廓体6直接设置在切换元件半部2的区域内。切换元件半部2在这里设计成不可相对旋转的并且根据可在切换元件半部2的端面38的区域内施加的液压压力沿轴向移动。根据切换元件半部2的相应现有的轴向位置，切换元件半部2的一个爪齿39便啮合到在图4中未详细示出的切换装置1的另一切换元件半部的对应齿部中。为了能够再次解除切换元件半部2和另一个切换元件半部之间的啮合状态，切换元件半部2在另一个端面的区域内可被加载液压压力，并可调节到在图4中所示的终端位置，在此终端位置上该切换元件半部2和另一个切换元件半部之间的形锁合被解除了。

图4所示的切换装置1除了传感轮廓体6直接在切换元件半部2的区域中设置之外，都基本上相当于图1和图2所示的切换装置1，因此关于图4所示切换装置1的其它功能状况可参看对图1和图2所作的说明。

附图标记清单

1 切换装置

2 切换元件半部

3 传感器装置

4 永久磁铁

5 测量装置

6 传感轮廓体

7，8 传感轮廓体的表面区域

9 传感轮廓体的对接区域

10，11 端部区域

12 切换杆

13 活塞元件

14 栓元件

15 端面

16 另一端面

17 容纳区域

18 居中区域

19 油室

20 构件

21 滑动支承单元

22，23 滑动支承部

24 削平部位

25 供油衬套

26 固紧螺栓

27 内腔

28 车辆变速器

29 密封装置

30，31 磁场传感器元件

32 连接线

33 垂线

34 基体

38 端面

39 爪齿

Claims (14)

1.一种车辆变速器(28)的切换装置(1)，包括两个能形锁合地彼此不可相对旋转地连接的切换元件半部(2)，该形锁合能分别通过这两个切换元件半部(2)之间的在切换元件半部(2)的第一操作状态和切换元件半部(2)的第二操作状态之间的平移的相对运动建立或解除，在该第一操作状态建立形锁合，在该第二操作状态解除形锁合，各切换元件半部(2)的相应当前的操作状态能够经由传感器装置(3)确定，该传感器装置具有永久磁铁(4)和用于传感永久磁铁(4)的磁场的测量装置(5)并且与铁磁性的传感轮廓体(6)共同作用，该传感轮廓体根据切换元件半部(2)的操作状态影响该永久磁铁(4)的磁场，传感轮廓体(6)包含两个表面区域(7，8)，这些表面区域在一个对接区域(9)中彼此邻接、在切换元件半部(2)之间的相对运动过程中在一个与之相对应的范围内被平移地引导通过永久磁铁(4)的磁场并且设计成从对接区域(9)出发朝着沿切换元件半部(2)的轴向方向背离对接区域(9)的端部区域(10，11)至少局部地单调升高或单调下降，其特征在于：传感轮廓体(6)的表面区域(7，8)相对于测量装置(5)设计成凸出的或凹入的，并且在传感轮廓体(6)的表面区域(7，8)和永久磁铁(4)之间的垂直距离分别从对接区域(9)出发朝向表面区域(7，8)的端部区域(10，11)减小或增大，传感轮廓体(6)的表面区域(7，8)形成槽或形成凸起，限定该槽或该凸起的并且在对接区域内相互邻接的侧面各自具有弧形的横截面，其中，测量装置(5)包含至少两个磁场传感器元件(30，31)以用于传感永久磁铁(4)的磁场，利用这些磁场传感器元件能产生表征永久磁体(4)的磁场的当前操作状态的电信号，电信号的大小分别取决于在测量装置(5)和传感轮廓体(6)之间的相对轴向位置，该相对轴向位置又与切换元件半部(2)的操作状态相对应。

2.按权利要求1所述的切换装置，其特征在于：传感轮廓体(6)关于切换元件半部的对称轴线对称地设计。

3.按权利要求1所述的切换装置，其特征在于：磁场传感器元件(30，31)彼此之间和相对于在切换元件半部(2)之间的相对运动方向的布置选择成，使得磁场传感器元件(30，31)之间的连接线(32)平行于该相对运动方向。

4.按权利要求1所述的切换装置，其特征在于：磁场传感器元件(30，31)彼此之间和相对于在切换元件半部(2)之间的相对运动方向的布置选择成，使得磁场传感器元件(30，31)之间的连接线(32)处于一个平面、即X-Y平面中，该平面平行于该相对运动方向并且与在测量装置(5)和传感轮廓体(6)之间的垂线(33)形成一个直角，处于该X-Y平面中的连接线(32)与该相对运动方向形成一个居于+/-75°的角度范围内的角度。

5.按权利要求1至4中任一项所述的切换装置，其特征在于：磁场传感器元件(30，31)的至少两个信号形成差分放大器的输入信号，在该差分放大器的范围内根据从这两个信号获得的差值能够形成差分信号，该差分信号的大小取决于在测量装置(5)和传感轮廓体(6)之间的相对轴向位置。

6.按权利要求1至4中任一项所述的切换装置，其特征在于：传感轮廓体(6)的表面区域(7，8)的曲率是分别如此设计的，使得传感器装置(3)的取决于在测量装置(5)和传感轮廓体(6)之间的相对轴向位置的输出信号具有线性的走向。

7.按权利要求5所述的切换装置，其特征在于：设置与差分放大器相连的线性化模块，利用该线性化模块能够产生取决于在测量装置(5)和传感轮廓体(6)之间的相对轴向位置的、具有线性走向的线性信号。

8.按权利要求7所述的切换装置，其特征在于：设置与线性化模块相连的箝位模块，利用该箝位模块能够产生与线性信号的被限制的大小范围相对应的箝位信号。

9.按权利要求5所述的切换装置，其特征在于：设置与差分放大器相连的箝位模块，利用该箝位模块能够产生与差分信号的被限制的大小范围相对应的箝位信号。

10.按权利要求1至4中任一项所述的切换装置，其特征在于：传感轮廓体(6)设置在与其中一个切换元件半部(2)连接的切换杆(12)的区域内。

11.按权利要求10所述的切换装置，其特征在于：切换杆(12)经由在活塞元件(13)的区域内沿径向方向贯穿切换杆(12)的栓元件(14)与该切换元件半部(2)连接。

12.按权利要求11所述的切换装置，其特征在于：活塞元件(13)的容纳栓元件(14)的区域(17)设计有从居中区域出发沿径向朝外扩大的直径。

13.按权利要求1至4中任一项所述的切换装置，其特征在于：至少在一个切换元件半部(2)的区域内或者在一个与该切换元件半部有效连接的部件的区域内待被施加的用于对形锁合进行操作的操作力是能液压地产生的，待由液压流体加载的区域经由在传感器装置(3)的区域内设置的密封装置(29)密封。

14.按权利要求4所述的切换装置，其特征在于：处于该X-Y平面中的连接线(32)与该相对运动方向形成一个居于+/-20°的角度范围内的角度。

Images