WO2008017520A1 - Sensor arrangement - Google Patents

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WO2008017520A1
WO2008017520A1 PCT/EP2007/053315 EP2007053315W WO2008017520A1 WO 2008017520 A1 WO2008017520 A1 WO 2008017520A1 EP 2007053315 W EP2007053315 W EP 2007053315W WO 2008017520 A1 WO2008017520 A1 WO 2008017520A1
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WO
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sensor
housing
pulse generator
carrier
sensor arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/053315
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German (de)
French (fr)
Inventor
Arnold Trissler
Stanislav Massini
Original Assignee
Schaeffler Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Kg filed Critical Schaeffler Kg
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/68—Inputs being a function of gearing status
    • F16H59/70—Inputs being a function of gearing status dependent on the ratio established
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/38—Detents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement for determining positions of at least one transmission component, the sensor arrangement is mounted with at least one sensor and at least one sensing pin of the hubbeweglichen in a first housing, wherein a protruding from the housing end of the Abtastbolzens liftable against at least one of the transmission component associated runway is resiliently biased and wherein the sensor has at least one encoder on a carrier and at least one stationary with the pulse generator in non-contact operative connection sensor.
  • EP 13 50 991 B1 shows such sensor arrangement can be detected with the switching positions of a trained as a shift drum transmission component.
  • the proximity sensor system is described as Hall sensor system not described in detail.
  • the object of the invention is to produce a sensor arrangement which can be produced in a robust and cost-effective manner by simple means.
  • Pulse transmitters are understood to mean all signal transmitters which emit permanent or temporary signals of constant or alternating sequence which are suitable for being detected by one or more sensors arranged without contact with the pulse generator or signal source and emit, for example, light signals, sound waves or magnetic pulses.
  • Examples of permanent pulse generators are permanent magnets, for example with alternating or opposite polarization.
  • Non-contact is the non-contact detection of the signals emitted by the signal generator by one or more sensors, thus without contact to the signal transmitter / pulse to understand, the sensors of the / the pulse generator (s), for example, by a gas or liquid gap separated from this this lie. In this case, contact between the carrier of the pulse generator and the sensor is not excluded as long as the sensor does not touch the signal generator.
  • the sensing pin is resiliently biased against the runway.
  • the process path is described by position data of selector and switch positions and by position data of the contour of the process path between the selector and switch positions.
  • the contour of the runway has gradients, gradients, depressions, peaks, plateaus, etc., which can be described by the position data.
  • Specific positions of the transmission component, the neutral positions, select and switch positions play are assigned characteristic position data. Concrete positions are, for example, the neutral positions "normal” and possibly further neutral positions for mapping reference values as well as the concrete positions of the forward gears or the reverse gear.
  • the characteristic position data are interconnected according to a particular scheme by a chain of interlaced positional data defining the path for the scanning device on the path of travel from one position to the other.
  • the scheme is through a two- or three-dimensional structure of pits and elevations on the surface predetermined the runway.
  • the various depressions and elevations on the surface of the drainage paths are connected in ascending or sloping ramp-like manner to one another to form a ramp contour, which are lined up in a row of any number of positional data arranged next to one another and seamlessly interconnected.
  • the position data are thus in the simple form one-dimensional or two-dimensional coordinates or distances that reflect differences in height of the surface to defined reference planes or reference lines of the process path to which the sensing pin reacts with corresponding longitudinal strokes.
  • the sensor of the scanning device is set to at least one reference value.
  • This reference value is a "zero position" in which the pulser (s) on the sensing pin are in a defined position with respect to the proximity sensor (s) This position provides a reference value for the measurement of the position data Neutral position or a position between two adjacent gears, which is assigned a reference position of the encoder to the sensor.
  • the scanning bolt moves away from this reference position along the scanning path, the scanning bolt will move away from it due to the height differences from the reference value by certain strokes or eventually approach it again by certain strokes.
  • the coupled with the sensing bolt ⁇ ) pulse will thus assume the reference position deviating positions to the / the proximity sensor (s).
  • Each of the positions of the transmission component is thus associated with a particular stroke of the Abtastbolzens.
  • the respective stroke of the Abtastbolzens is assigned a position of one or more pulse to the proximity sensor.
  • they are equally dense or closer to the proximity sensor (s) or further away from it, as compared to the reference position, based on the reference position which the encoders have assumed. It is also conceivable that everyone characteristic position another sensor or another pulse generator is the same in the same or different execution assigned to the previous.
  • each of the selector or switch position of the transmission component is thus associated with a certain longitudinal stroke of the Abtastbolzens.
  • the signal corresponding to the stroke is converted by the sensor and evaluation electronics into information about the position of the transmission component.
  • the signal is forwarded, for example, to the on-board electronics for controlling operating and driving conditions or displayed in a display as a selector or gear position.
  • Each dialing or switching position is assigned a certain height level of the ramp contour of the process path.
  • each of the positions is assigned a different height, so that each of the different selection or switching position is assigned a different stroke of the Abtastbolzens and thus the signal from another position of the encoder to the sensor.
  • each selection or switching position is assigned a defined sequence of position data which the scanning element always travels on the path of travel when changing from one gear to the next in a predetermined path.
  • the height level of the ramp contour and thus the stroke for several select or shift positions of a transmission may even be the same.
  • the actual position of the transmission component is then assigned not only to the stroke but to a defined set of reproducible position data which must be traversed in a repeatable and defined sequence by the scanning device when changing to the respective position and which is recorded accordingly by the sensors and be evaluated.
  • Recesses on the surface of the process path are also formed as detent recesses, in which the sensing pin of the scanning unit engages with the tip and, for example, locks the transmission component in the switching positions.
  • This Detent positions is also associated with a corresponding stroke or a defined measurement quantity of position data.
  • Position data are different diameters or radial strokes of circumferentially extending raceways which are scanned radially and which thus result in radially directed longitudinal strokes of the scanning pin.
  • the change in diameter or radial depths is assigned in this case a change in the swivel angle of the transmission component.
  • the runway runs in a circumferential direction on a circumferential line.
  • the change in the position data is detected by changing the diameter or the radial distance to the axis of rotation or to the pivot axis of the transmission component in this one plane.
  • the sensing pin is radially movable in the direction of the rotation or pivot axis and alternatively directed perpendicular to the longitudinal axis of a longitudinally movable transmission component.
  • the relative axial position of the Abtastbolzen to the runway is fixed.
  • Positional data are, simultaneously or alternatively to the aforementioned variant, the depths and heights of axial depressions and elevations in different planes of an axial or longitudinally scanned process path and thus uneven in the axial direction.
  • the sensing pin is axially movable in this case and thus aligned with the rotational, pivot or longitudinal axis.
  • the relative radial distance of the Abtastbolzenens to the rotation, pivot axis and longitudinal axis is constant. Changes in the position data are signaled by changing the axial stroke of the Abtastbolzens.
  • Position data, different axial distances or axial depths of the travel path are scanned in the axial direction by the scanning device and result in different longitudinal strokes of the scanning pin.
  • the sensing pin can be used simultaneously in scanning a mastbahn or independently for measuring displacements of the transmission component in its longitudinal directions. Positional data are alternative, or simultaneously to the aforementioned variants, the diameters or radial distances of any desired quantities of axially adjacent circumferential lines, which are scanned one after the other in axial sequence.
  • the process path in this case runs in the longitudinal direction - that is perpendicular to the radial direction.
  • either the sensing pin in an axially fixed position to the axially movable transmission component or the sensing pin is axially movable to axially fixed or axially movable transmission component.
  • the sensing pin is aligned radially to the rotation or pivot axis or perpendicular to the longitudinal axis and the stroke of the bolt is thus radial.
  • Positional data are also all possible combinations of the previous embodiments of the invention.
  • Conceivable is the use of sensing pins to run the axis of rotation or pivot axis inclined strokes.
  • the scanning devices are not relatively axially or radially fixed with sensing pins, but that they are arranged independently of the hub in the axial and or radial direction and scan a drain path along a pivoting or rotating and or axially movable transmission component.
  • the runways are preferably introduced with non-cutting shaping process, in particular by cold forming in sheets or in the transmission component or in components that are synchronously coupled to the transmission component. It is also conceivable the formation of locking and or backdrop contours by machining processes.
  • the sensor unit has, in addition to the process path, the sensor system and at least the scanning device.
  • the scanning device consists of at least one sensing pin.
  • the drain bolt is mounted longitudinally movable in a housing. At least one spring is supported in the same longitudinal direction in or in another housing and, at least during operation of the scanning device, biases direction the bolt against the process track.
  • the sensing pin for example, hollow inside and performs a part of the spring formed in this case as a compression spring.
  • the drain bolt is made of solid material and is partially surrounded by a spiral spring, for example.
  • the tip of the Abtastbolzenens is rounded for contact with the civilbahn or provided with a ball.
  • the ball which is rotatably received in a dome around its own center, is optionally ball-bearing in the dome.
  • Non-contact sensors are all pulse generator sensor arrangements in which the communication of the pulse generator with the corresponding sensor via liquid or gas column, in the preferred embodiment via air gaps, ie without direct contact between these two elements is possible. Examples are optical measuring devices or measuring devices with magnetic fields.
  • the sensor has at least one carrier for pulse generator and at least one sensor.
  • the carrier can be activated by the scanning bolt at least when the position data is to be detected and is preferably a rod.
  • the carrier is preferably mounted coaxially with the sensing pin in the same longitudinal direction in a housing.
  • the housing is the same housing in which the sensing pin is longitudinally movable, or is, as an embodiment of the invention provides a separate housing made of plastic. Between the sensing pin is either permanently or temporarily contact in the longitudinal direction. Alternatively, a transmission device for permanent or as needed connection is arranged between sensing pin and carrier.
  • the carrier is either attached to the sensing bolt or guided on this or is due to the action of a spring on this.
  • Another embodiment of the invention provides a sensor system in which magnetic means are used.
  • the acquisition or evaluation of the information is preferably carried out with one or more Hall elements.
  • the carrier is carrier of the / the pulse or the so-called targets from which the pulses for the sensors emanate.
  • Magnetic agents are permanent magnets or temporary exciters such as coils.
  • a sensor or more are subjected to a magnetic field of one or more magnetic pulse generator.
  • the magnetic field of certain strength is caused by one or more magnets attached to the carrier.
  • the carrier carries the magnets at predetermined locations.
  • the predetermined locations correspond to the switching or dialing positions to be signaled at a certain stroke of the sensing pin.
  • the magnetic field strength of the magnets acting on the sensor increases in a direction when the intended stroke is executed.
  • One or more sensors are subjected to a magnetic field that is weakened by one or more ferromagnetic pulse generator.
  • One or more ferromagnetic transmitters are fixed to the carrier
  • the carrier is at least partially itself of ferromagnetic material and has at locations corresponding to characteristic strokes, structure elevations and / or depressions such as protrusions or depressions
  • one or more magnets are fixed with a fixed one
  • the locations where the ferromagnetic material is attached to the carrier or the locations of the ferromagnetic carrier which are interrupted by the aforementioned structure elevations and / or depressions correspond to switching or
  • One or more magnets are arranged in the sensor with a fixed fixed distance to one or more sensors so that the field strength is detected by the sensors.
  • the magnet (s) are at the same time also arranged at a fixed distance from the carrier but not at the carrier such that the pulse generators on the carrier during stroke movements of the scanning element cut the respective magnetic field or are moved into its influence.
  • the pulse generators are structure elevations and / or depressions (slots or elevations) on the surface of the non-ferromagnetic carrier. The position of the structure elevations and / or depressions is determined by characteristic selection or switching positions.
  • the magnetic field changes caused by the slots or bumps are detected by the sensor.
  • Magnets arranged like a scale, magnetization patterns, etc. of equal or opposite polarization according to a predetermined pattern such as:
  • Magnets are permanent magnets or electromagnets.
  • the carrier is made of ferromagnetic or non-ferromagnetic metals or non-metals.
  • the use of plastic for the carrier and also for the housing of the sensor is provided.
  • the plastic of the carrier and also of the housing can be at least partially interspersed with magnetizable particles that are magnetized according to a wide variety of patterns.
  • the housing of the sensor is optionally snapped onto the housing of the scanning, pressed or pressed or screwed with this.
  • the housing of the sensor system can be disassembled but also poured and optionally also includes further evaluation electronics, power supply, connecting lines and plug-in elements.
  • the housing may also have screw-in thread or other fastening means for attachment to the transmission and be provided with sealing elements.
  • the scanning device is, as an embodiment of the invention provides, at the same time a locking device for releasably locking transmission components in predetermined switching positions.
  • the sensing pin which may be the locking pin at the same time, is either slidable or roller-mounted in its housing.
  • One or more springs are coil springs and / or cup springs per scan / lock.
  • the invention provides a device for multi-range measurement of switching and dial positions, which can be produced in a simple, robust and cost-effective manner.
  • FIG. 1 shows a scanning device 1 with sensor 2 as a unit 3 in an overall view.
  • the assembly 3 is shown in a full section.
  • FIG. 2 a shows a further structural unit 19 in full section, the structure of which, with the exception of a differently designed sensor 20 of the structural unit 19, corresponds to FIG. speaks.
  • the scanning device 1 has a sensing pin 4 made of metal.
  • the sensing pin 4 is formed of a shaft 5 and a cap 6.
  • the tip 7 of the Abtastbolzen 4 is a ball 8, which is roller-mounted by means of further balls 9 in the cap 6.
  • the sensing pin 4 is mounted by means of a roller bearing 11 in a housing 10 (first housing) made of metal in the directions of the double arrow liftable and guided.
  • the shaft 5 is provided with a blind hole 29 in which a spring 12 is received in the form of a coil spring.
  • the spring 12 is biased in the directions of the double arrow and thereby opposite to the sensing pin 4 supported on the housing 10.
  • the housing 10 has an external thread 10 a and a hexagon 10 b for a screw fastening of the assembly 3 in a hole, not shown, with an internal thread. It is also conceivable that the housing is a simple sleeve made of sheet metal, which sits with a press fit in a corresponding hole of a transmission housing.
  • the sensor system 2 has at least one sensor 13 and further electronic components of an electronic evaluation unit 14 which are not further described.
  • the sensor 13 and the transmitter 14 are mounted in a housing 15 (second housing) or potted in this.
  • the housing 15 is made of either plastic or metal.
  • the sensor 2 also has an interface to the vehicle in the form of plug contacts 16.
  • the sensor 20, however, has a sensor 21 which is integrated in a shaft 22 of the housing 15.
  • the housing 15 with sensor 2 or 20 is placed on the housing 10 of the scanner 1 and held by means of a snap, adhesive or plug connection, not further described.
  • the housing 15 and 10 are sealed by a seal 17 against each other.
  • the sensor 13 is directed to one or more magnetic pulse generator 18, for example to a magnet (50), which are fixed at one end 23 of a carrier 24 made of plastic.
  • the magnet (50), for example, is a permanent magnet.
  • a pulse generator 25 is annular and is seated at the end 26 of a carrier 27 made of metal in the assembly 19.
  • a sensor 21 is annular and surrounds contactlessly the pulse generator 25 is directed to this and connected to an evaluation electronics 28 not described in detail.
  • the shaft 5 of the Abtastbolzens 4 is, as already mentioned, provided with a blind hole 29.
  • the blind hole 29 is a receptacle for the respective carrier 24 or 27.
  • the carrier 24 and 27 each have a mushroom-shaped end 30, against which the spring 12 is biased so that each of the carriers 24 and 27 and thus the respective pulse generator 18th or 25 is positioned exactly to the sensing pin 4.
  • both assemblies 3 and 19 have the same scanning device 1 and the same housing 15 for the sensors 13 and 20, respectively.
  • This modular principle makes it possible to economically produce larger quantities of identical parts due to the reduced number of parts, reduces tooling and production costs as well as warehousing and transport.
  • the components are interchangeable. For example, the sensor system of a structural unit mounted on a gearbox can be replaced in the event of a repair without the need to disassemble the scanning device.
  • a plurality of essentially identical sensor arrangements are used in a transmission, the sensors of which differ from each other. requirements of different installation sites of the gearbox is adjusted.
  • a simple contactless designed according to the invention proximity switch for indicating the reverse position or the circuit of the remindière- be mounted on a scanning unit at one point in the transmission.
  • a complex sensing device according to the invention for detecting switching positions may be mounted on another scanning unit of the same construction or on a scanning unit of otherwise identical construction but with a different spring. It is conceivable that the latter sensor is integrated in the same type of sensor housing, which is also provided for receiving the reverse switch, or in another type.
  • Figures 3 and 4 show the application of a sensor arrangement 31, the scanning device 32 is biased in different stroke positions of the Abtastbolzen 35 against a ramp contour 33 of a pivotable transmission component 34.
  • the reference position is the diameter D or the radius R of the run-off path 36 to the pivot axis 37 of the transmission component 34, against which the sensing pin 35 abuts.
  • the carrier 38 of the pulse generator 39 is an extension of the Abtastbolzen 35.
  • At least one sensor 41 is integrated.
  • the transmission member 34 is pivoted in the arrow direction, the sensing pin 35 rises on the ramp contour 33.
  • the pulse generator 39 approaches the sensor 41 until the tip 42 of the scanning pin 35 is on the peak 43 of the ramp contour 33.
  • the scanning bolt 35 has traveled from R to the peak 43 along the stroke H.
  • the pulse generator 39 is the sensor
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of an arrangement according to a).
  • a sensor 45 is acted upon by a magnetic field of a pulse generator 46.
  • the pulse generator 46 is fixed to a carrier 47.
  • the carrier 47 is fixed to a sensing pin, not shown, and thus follows its strokes.
  • the magnetic field of certain strength is caused by one or more magnets forming the pulse generator 46.
  • the carrier 47 carries the pulse generator 46 at a predetermined point, which corresponds to a switching or dialing positions to be signaled at a certain stroke of the scanning pin.
  • the force acting on the sensor magnetic field strength of the magnets increases directionally in a direction when the pulse generator 46 is supplied to the sensor 45.
  • the sensor 45 either reacts only when the intensity has reached a value which corresponds to the maximum field strength or more and switches off when this position is left, or the sensor 45 detects the magnetic field even at initiation the stroke and thus a magnetic field with field strength that increases or decreases until the pulse generator 46 and the sensor 45 are aligned in a predetermined position to each other and the sensor is exposed to the maximum field strength.
  • FIG. 6 shows an embodiment of the invention with a pulse generator 46 of an arrangement, as described in g.) In the chapter "Summary of the invention.”
  • the pulse generator 46 has axially and spirally around the carrier 47 laid and successive magnetic fields of a magnet 50, which are guided by the sensor 45 in a contact-free manner
  • FIG. 7 shows a pulse generator 46 with ring-like magnetic fields of alternating polarization of a magnet 50, which have the same axial dimensions and which are guided past the sensor 45 in a contact-free manner.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment with which an arrangement according to b.) But also according to c.) Can be realized.
  • Embodiment with arrangement according to b.) - The sensor 45 is acted upon by a magnetic field of a magnet 50, which is weakened by the ferromagnetic pulse generator 46.
  • the pulse generator 46 is fixed to the carrier 47, or the carrier 47 is itself at least partially made of ferromagnetic material and has, at locations corresponding to characteristic strokes, structural depressions 49.
  • the magnet 50 is not fixed to the carrier 47 but is arranged at a fixed, fixed distance from the sensor 45 in the vicinity of the movable carrier.
  • the locations at which the ferromagnetic material is fixed to the carrier 47 or the locations of the ferromagnetic carrier 47 interrupted by the aforesaid structural recesses 49 correspond to switching or selecting positions.
  • the movements of the ferromagnetic material and the structure elevations / depressions during strokes into the field lines of the magnet 50 cause defined weakening of the relevant magnetic field and are detected by the sensor 45.
  • One or more magnets 50 are arranged in the sensor with a fixed fixed distance to the sensor 45 so that the field strength is detected by the sensor 45.
  • the magnet 50 is at the same time arranged at a fixed distance to the carrier 47 but not on the carrier 47.
  • Pulse generators 46 are structural recesses 49 (slots or protrusions) on the surface of the non-ferromagnetic carrier 47, which cut the magnetic field during strokes or are moved into its influence.
  • the position of the structural depressions 49 is determined by characteristic selection or switching positions. The changes in the magnetic field caused by the structure depressions 49 are detected by the sensor 45.
  • FIG. 9 shows, for example, a sensor system for exemplary embodiments with arrangements according to FIG. 2 b) and 2 c.) With two of the sensors. Ren 45 and two of the magnets 50 which each structure elevations 48 different axial length of the pulse generator 46 on the support 47 are opposite.
  • Rolling bearings 37 pivot axis
  • Evaluation electronics 40 Housing second housing 41 Sensor

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a sensor arrangement (31) for determining positions of at least one transmission component part (34), which sensor arrangement (31) with at least one sensor system (2, 20) and with at least one sampling pin (4, 35), which is mounted in a first housing (10) in such a way that it is capable of performing a lifting movement, wherein one end of the sampling pin (4, 35) which protrudes out of the housing (10) can be elastically prestressed in a manner in which it is capable of performing a lifting movement against at least one run-off web (36) associated with the transmission component part (34), and wherein the sensor system (2, 20) has at least one pulse emitter (18, 25, 39, 46) on a carrier (24, 27, 38, 47) and at least one sensor (13, 21, 41, 45), which is operatively and contactlessly connected to the pulse emitter (18, 25, 39, 46).

Description

Bezeichnung der Erfindung Name of the invention
Sensoranordnungsensor arrangement
Beschreibungdescription
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Bestimmung von Stellungen wenigstens eines Getriebebauteils, die Sensoranordnung mit wenigstens einer Sensorik und mit zumindest einem Abtastbolzen der hubbeweglichen in einem ersten Gehäuse gelagert ist, wobei ein aus dem Gehäuse ragendes Ende des Abtastbolzens hubbeweglich gegen wenigstens eine dem Getriebebauteil zugeordnete Ablaufbahn elastisch vorspannbar ist und wobei die Sensorik wenigstens einen Impulsgeber an einem Träger und zumindest einen mit dem Impulsgeber in berührungsloser Wirkverbindung stehenden Sensor aufweist.The invention relates to a sensor arrangement for determining positions of at least one transmission component, the sensor arrangement is mounted with at least one sensor and at least one sensing pin of the hubbeweglichen in a first housing, wherein a protruding from the housing end of the Abtastbolzens liftable against at least one of the transmission component associated runway is resiliently biased and wherein the sensor has at least one encoder on a carrier and at least one stationary with the pulse generator in non-contact operative connection sensor.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
EP 13 50 991 B1 zeigt derartige Sensoranordnung mit der Schaltstellungen eines als Schaltwalze ausgebildeten Getriebebauteils erfasst werden. Die Nä- herungssensorik ist als nicht näher beschriebene Hallsensorik beschrieben.EP 13 50 991 B1 shows such sensor arrangement can be detected with the switching positions of a trained as a shift drum transmission component. The proximity sensor system is described as Hall sensor system not described in detail.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sensoranordnung die sich mit einfachen Mitteln robust und kostengünstig herstellen lässt.The object of the invention is to produce a sensor arrangement which can be produced in a robust and cost-effective manner by simple means.
Diese Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Unter Impulsgeber sind alle Signalgeber zu verstehen, die permanent oder temporär Signale konstanter oder wechselnder Folge abgeben, die geeignet sind durch einen oder mehrere berührungslos zum Impulsgeber bzw. zur Signalquelle angeordneten Sensoren erfasst zu werden und die zum Beispiel Lichtsignale, Schallwellen oder magnetische Impulse abgeben. Beispiele für permanente Impulsgeber sind Dauermagneten, z.B. mit einander abwechselnder oder entgegen gerichteter Polarisation. Unter berührungslos ist das kontaktlose Erfassen der vom Signalgeber abgehenden Signale durch einen oder mehrere Sensoren, die somit berührungslos zum Signalgeber/Impulsgeber zu ver- stehen, wobei die Sensoren von den/dem Impulsgeber(n) z.B. durch einen Gasoder Flüssigkeitsspalt von diesem getrennt diesem gegenüber liegen. Dabei ist Kontakt zwischen dem Träger des Impulsgebers und dem Sensor solange nicht ausgeschlossen, solange sich nicht der Sensor mit dem Signalgeber berührt.This object is achieved by the subject matter of claim 1. Pulse transmitters are understood to mean all signal transmitters which emit permanent or temporary signals of constant or alternating sequence which are suitable for being detected by one or more sensors arranged without contact with the pulse generator or signal source and emit, for example, light signals, sound waves or magnetic pulses. Examples of permanent pulse generators are permanent magnets, for example with alternating or opposite polarization. Non-contact is the non-contact detection of the signals emitted by the signal generator by one or more sensors, thus without contact to the signal transmitter / pulse to understand, the sensors of the / the pulse generator (s), for example, by a gas or liquid gap separated from this this lie. In this case, contact between the carrier of the pulse generator and the sensor is not excluded as long as the sensor does not touch the signal generator.
Der Abtastbolzen ist federnd gegen die Ablaufbahn vorgespannt. Die Ablaufbahn ist durch Positionsdaten von Wähl- und Schaltstellungen und durch Positionsdaten der Kontur der Ablaufbahn zwischen den Wähl- und Schaltstellungen beschrieben. Die Kontur der Ablaufbahn weist Gefälle, Steigungen, Vertiefungen, Peaks, Plateaus usw. auf, die sich durch die Positionsdaten beschreiben lassen. Konkreten Stellungen des Getriebebauteils, die Neutralstellungen, Wähl- und Schaltstellungen wiedergeben sind charakteristische Positionsdaten zugeordnet. Konkrete Stellungen sind zum Beispiel die Neutralstellungen „normal" und eventuell weitere Neutralstellungen zur Abbildung von Referenzwerten sowie die konkreten Stellungen der Vorwärtsgänge oder des Rückwärtsgangs. Einzelne konkrete Schaltstellungen weisen in der Regel jeweils die gleichen wiederholbaren charakteristischen Positionsdaten, alternativ auch wechselnde Positionsdaten, auf.The sensing pin is resiliently biased against the runway. The process path is described by position data of selector and switch positions and by position data of the contour of the process path between the selector and switch positions. The contour of the runway has gradients, gradients, depressions, peaks, plateaus, etc., which can be described by the position data. Specific positions of the transmission component, the neutral positions, select and switch positions play are assigned characteristic position data. Concrete positions are, for example, the neutral positions "normal" and possibly further neutral positions for mapping reference values as well as the concrete positions of the forward gears or the reverse gear.
Die charakteristischen Positionsdaten sind nach einem bestimmten Schema durch eine Kette dazwischen aneinander gereihter Positionsdaten miteinander verbunden, die den Weg für die Abtasteinrichtung auf der Ablaufbahn von einer der Stellungen zur anderen definieren. Das Schema ist durch eine zwei- oder dreidimensionale Struktur aus Vertiefungen und Erhöhungen an der Oberfläche der Ablaufbahn vorgegeben. Die verschiedenen Vertiefungen und Erhöhungen an der Oberfläche der Ablaufbahnen sind rampenartig aufsteigend oder abfallend miteinander zu einer Rampenkontur verbunden, die zu der Kette von beliebig vielen nebeneinander angeordneten und übergangslos miteinander ver- bundenen Positionsdaten aneinander gereiht sind. Die Positionsdaten sind somit in der einfachen Form ein- bzw. zweidimensionale Koordinaten oder Strecken, die Höhenunterschiede der Oberfläche zu definierten Bezugsebenen oder Bezugslinien der Ablaufbahn wiedergeben, auf die der Abtastbolzen mit entsprechenden Längshüben reagiert.The characteristic position data are interconnected according to a particular scheme by a chain of interlaced positional data defining the path for the scanning device on the path of travel from one position to the other. The scheme is through a two- or three-dimensional structure of pits and elevations on the surface predetermined the runway. The various depressions and elevations on the surface of the drainage paths are connected in ascending or sloping ramp-like manner to one another to form a ramp contour, which are lined up in a row of any number of positional data arranged next to one another and seamlessly interconnected. The position data are thus in the simple form one-dimensional or two-dimensional coordinates or distances that reflect differences in height of the surface to defined reference planes or reference lines of the process path to which the sensing pin reacts with corresponding longitudinal strokes.
Die Sensorik der Abtasteinrichtung ist auf mindestens einen Referenzwert eingestellt. Dieser Referenzwert ist eine „Nullstellung", in der/die Impulsgeber an dem Abtastbolzen in einer definierten Stellung zum/zu den Näherungssen- sor(en) seht/stehen. Diese Stellung liefert einen Referenzwert für die Messung der Positionsdaten. Die Referenzstellung ist beispielsweise die Neutralstellung oder eine Stellung zwischen zwei benachbarten Gängen, der eine Referenzlage des Impulsgebers zum Sensor zugeordnet ist.The sensor of the scanning device is set to at least one reference value. This reference value is a "zero position" in which the pulser (s) on the sensing pin are in a defined position with respect to the proximity sensor (s) This position provides a reference value for the measurement of the position data Neutral position or a position between two adjacent gears, which is assigned a reference position of the encoder to the sensor.
Wenn der Abtastbolzen von dieser Referenzposition weg auf der Abtastbahn entlang fährt, wird der Abtastbolzen sich dieser aufgrund der Höhenunterschiede vom Referenzwert um bestimmte Hübe entfernen oder sich schließlich diesem um bestimmte Hübe wieder nähern. Die mit dem Abtastbolzen gekoppelte^) Impulsgeber werden somit von der Referenzlage abweichende Positionen zu dem/den Näherungssensor(en) einnehmen.If the scanning bolt moves away from this reference position along the scanning path, the scanning bolt will move away from it due to the height differences from the reference value by certain strokes or eventually approach it again by certain strokes. The coupled with the sensing bolt ^) pulse will thus assume the reference position deviating positions to the / the proximity sensor (s).
Jeder der Stellungen des Getriebebauteils ist somit ein bestimmter Hub des Abtastbolzens zugeordnet. Dem jeweiligen Hub des Abtastbolzens ist eine Lage eines oder mehrerer Impulsgeber zum Näherungssensor zugeordnet. Ausgehend von der Referenzlage, die die Impulsgeber bei Referenzstellung des Ab- tastbolzens eingenommen haben, sind diese je nach Stellung des Getriebebauteils im Vergleich zur Referenzlage gleich dicht bzw. dichter an dem/den Nähe- rungssensor(en) oder weiter weg von diesem. Denkbar ist auch, dass jeder charakteristischen Stellung ein anderer Sensor bzw. ein anderer Impulsgeber gleicher in gleicher oder anderer Ausführung zum vorherigen zugeordnet ist.Each of the positions of the transmission component is thus associated with a particular stroke of the Abtastbolzens. The respective stroke of the Abtastbolzens is assigned a position of one or more pulse to the proximity sensor. Depending on the position of the transmission component, depending on the position of the transmission component, they are equally dense or closer to the proximity sensor (s) or further away from it, as compared to the reference position, based on the reference position which the encoders have assumed. It is also conceivable that everyone characteristic position another sensor or another pulse generator is the same in the same or different execution assigned to the previous.
Den vorausgehenden Ausführungen folgend, ist somit jeder der Wähl- oder Schaltstellung des Getriebebauteils ein bestimmter Längshub des Abtastbolzens zugeordnet. Das dem Hub entsprechende Signal wird mit der Sensorik und Auswerteelektronik in eine Information über die Stellung des Getriebebauteils umgewandelt. Das Signal wird beispielsweise an die Bordelektronik zur Regelung von Betriebs- und Fahrzuständen weitergeleitet oder in einem Dis- play als Wähl- bzw. Gangstellung angezeigt.Following the previous explanations, each of the selector or switch position of the transmission component is thus associated with a certain longitudinal stroke of the Abtastbolzens. The signal corresponding to the stroke is converted by the sensor and evaluation electronics into information about the position of the transmission component. The signal is forwarded, for example, to the on-board electronics for controlling operating and driving conditions or displayed in a display as a selector or gear position.
Jeder Wähl- oder Schaltstellung ist ein bestimmtes Höhenniveau der Rampenkontur der Ablaufbahn zugeordnet. Im einfachen Fall ist jeder der Stellungen eine andere Höhe zugeordnet, so dass jeder der unterschiedlichen Wähl- oder Schaltstellung ein anderer Hub des Abtastbolzens und somit das Signal aus einer anderen Lage des Impulsgebers zum Sensor zugeordnet ist.Each dialing or switching position is assigned a certain height level of the ramp contour of the process path. In the simple case, each of the positions is assigned a different height, so that each of the different selection or switching position is assigned a different stroke of the Abtastbolzens and thus the signal from another position of the encoder to the sensor.
Alternativ oder gleichzeitig dazu ist jeder Wähl- oder Schaltstellung eine definierte Reihenfolge von Positionsdaten zugeordnet, die das Abtastelement beim Wechsel von einem zum anderen Gang auf vorbestimmten Weg immer auf der Ablaufbahn zurücklegt. In diesem Fall ist kann das Höhenniveau der Rampenkontur und damit der Hub für mehrere Wähl- oder Schaltstellungen eines Getriebes sogar gleich sein. Die tatsächliche Stellung des Getriebebauteils wird dann nicht nur dem Hub zugeordnet, sondern einer definierten Menge von re- produzierbaren Positionsdaten, die in wiederholbarer und definierter Reihenfolge von der Abtasteinrichtung beim Wechsel zu der jeweiligen Stellung zwangsläufig durchfahren werden müssen und die durch die Sensorik entsprechend aufgenommen und ausgewertet werden.Alternatively or at the same time, each selection or switching position is assigned a defined sequence of position data which the scanning element always travels on the path of travel when changing from one gear to the next in a predetermined path. In this case, the height level of the ramp contour and thus the stroke for several select or shift positions of a transmission may even be the same. The actual position of the transmission component is then assigned not only to the stroke but to a defined set of reproducible position data which must be traversed in a repeatable and defined sequence by the scanning device when changing to the respective position and which is recorded accordingly by the sensors and be evaluated.
Vertiefungen an der Oberfläche der Ablaufbahn sind auch als Rastvertiefungen ausgebildet, in die der Abtastbolzen der Abtasteinheit mit der Spitze einrastet und beispielsweise das Getriebebauteil in den Schaltstellungen arretiert. Diesen Raststellungen ist ebenfalls ein entsprechender Hub bzw. einer definierte Messmenge von Positionsdaten zugeordnet.Recesses on the surface of the process path are also formed as detent recesses, in which the sensing pin of the scanning unit engages with the tip and, for example, locks the transmission component in the switching positions. this Detent positions is also associated with a corresponding stroke or a defined measurement quantity of position data.
Positionsdaten sind unterschiedliche Durchmesser oder Radialhübe umfangsei- tig verlaufender Laufbahnen, die radial abgetastet werden und die somit in radial gerichteten Längshüben des Abtastbolzens resultieren. Außerdem geben bestimmte reproduzierbare Reihenfolgen, mit denen Positionsdaten abgetastet bzw. erfasst werden, die Dreh- bzw. Schwenkrichtung bzw. die Änderung der Dreh- und Schwenkrichtung wieder. Der Veränderung der Durchmesser oder Radialtiefen ist in diesem Fall einer Veränderung des Schwenkwinkels des Getriebebauteils zugeordnet. Die Ablaufbahn verläuft in Umfangshchtung auf einer Umfangslinie. Die Änderung der Positionsdaten wird durch Änderung der Durchmesser oder des radialen Abstands zur Rotationsachse oder zur Schwenkachse des Getriebebauteils in dieser einen Ebene erfasst. Der Abtast- bolzen ist radial in Richtung der Rotations- bzw. Schwenkachse hubbeweglich und alternativ senkrecht zur Längsachse eines längsbeweglichen Getriebebauteils gerichtet. Die relative axiale Position des Abtastbolzens zur Ablaufbahn ist fix.Position data are different diameters or radial strokes of circumferentially extending raceways which are scanned radially and which thus result in radially directed longitudinal strokes of the scanning pin. In addition, certain reproducible sequences with which position data are sampled or detected, the rotation or pivoting direction or the change of the rotation and pivoting direction again. The change in diameter or radial depths is assigned in this case a change in the swivel angle of the transmission component. The runway runs in a circumferential direction on a circumferential line. The change in the position data is detected by changing the diameter or the radial distance to the axis of rotation or to the pivot axis of the transmission component in this one plane. The sensing pin is radially movable in the direction of the rotation or pivot axis and alternatively directed perpendicular to the longitudinal axis of a longitudinally movable transmission component. The relative axial position of the Abtastbolzen to the runway is fixed.
Positionsdaten sind, gleichzeitig oder alternativ zu vorgenannter Variante, die Tiefen und Höhen von axialen Vertiefungen und Erhöhungen in unterschiedlichen Ebenen einer axial oder in Längsrichtung abgetasteten und somit in axiale Richtung unebenen Ablaufbahn. Der Abtastbolzen ist in diesem Fall axial und somit mit der Rotations-, Schwenk bzw. Längsachse gleich ausgerichtet hub- beweglich. Der relative radiale Abstand des Abtastbolzens zur Rotations-, Schwenkachse bzw. Längsachse ist konstant. Änderungen der Positionsdaten werden durch Änderung des axialen Hubs des Abtastbolzens signalisiert. Positionsdaten, unterschiedliche axiale Abstände oder Axialtiefen der Ablaufbahn, werden in axialer Richtung von der Abtasteinrichtung abgetastet und resultieren in unterschiedlichen Längshüben des Abtastbolzens. Der Abtastbolzen kann gleichzeitig bei Abtastung einer Ablaufbahn oder unabhängig davon zur Messung von Verschiebungen des Getriebebauteils in seine Längsrichtungen eingesetzt werden. Positionsdaten sind alternativ, oder gleichzeitig zu vorgenannten Varianten, die Durchmesser oder Radialabstände beliebiger Mengen von axial zueinander benachbarten Umfangslinien, die in axialer Reihenfolge nacheinander abgetas- tet werden. Die Ablaufbahn verläuft in diesem Fall in Längsrichtung - also senkrecht zur Radialrichtung. Dabei ist entweder der Abtastbolzen in einer axial fixen Position zum axialbewegliche Getriebebauteil oder der Abtastbolzen ist axial beweglich zum axial fixen bzw. axial beweglichen Getriebebauteil. Der Abtastbolzen ist radial zur Rotations- bzw. Schwenkachse bzw. senkrecht zur Längs- achse ausgerichtet und der Hub des Bolzens ist somit radial.Positional data are, simultaneously or alternatively to the aforementioned variant, the depths and heights of axial depressions and elevations in different planes of an axial or longitudinally scanned process path and thus uneven in the axial direction. The sensing pin is axially movable in this case and thus aligned with the rotational, pivot or longitudinal axis. The relative radial distance of the Abtastbolzenens to the rotation, pivot axis and longitudinal axis is constant. Changes in the position data are signaled by changing the axial stroke of the Abtastbolzens. Position data, different axial distances or axial depths of the travel path are scanned in the axial direction by the scanning device and result in different longitudinal strokes of the scanning pin. The sensing pin can be used simultaneously in scanning a Ablaufbahn or independently for measuring displacements of the transmission component in its longitudinal directions. Positional data are alternative, or simultaneously to the aforementioned variants, the diameters or radial distances of any desired quantities of axially adjacent circumferential lines, which are scanned one after the other in axial sequence. The process path in this case runs in the longitudinal direction - that is perpendicular to the radial direction. In this case, either the sensing pin in an axially fixed position to the axially movable transmission component or the sensing pin is axially movable to axially fixed or axially movable transmission component. The sensing pin is aligned radially to the rotation or pivot axis or perpendicular to the longitudinal axis and the stroke of the bolt is thus radial.
Positionsdaten sind auch alle möglichen Kombinationen der vorhergehenden Ausgestaltungen der Erfindung. Denkbar ist der Einsatz von Abtastbolzen die zur Rotationsachse oder Schwenkachse geneigte Hübe ausführen. Denkbar ist auch, dass die Abtasteinrichtungen mit Abtastbolzen nicht relativ axial oder radial fixiert sind, sondern dass diese unabhängig vom Hub in axiale und oder radiale Richtung beweglich angeordnet sind und eine Ablaufbahn entlang eines schwenkenden oder rotierenden und oder axialbeweglichen Getriebebauteils abtasten. Denkbar ist auch der Einsatz von mehreren gleichgerichteten oder gleichbeweglichen bzw. in unterschiedliche Richtungen gerichteten oder unterschiedlich beweglichen Abtasteinrichtungen in einer Schaltvorrichtung.Positional data are also all possible combinations of the previous embodiments of the invention. Conceivable is the use of sensing pins to run the axis of rotation or pivot axis inclined strokes. It is also conceivable that the scanning devices are not relatively axially or radially fixed with sensing pins, but that they are arranged independently of the hub in the axial and or radial direction and scan a drain path along a pivoting or rotating and or axially movable transmission component. It is also conceivable to use a plurality of rectified or identically movable or in different directions or differently movable scanning devices in a switching device.
Die Ablaufbahnen sind vorzugsweise mit spanlosen Formgebungsverfahren, insbesondere durch Kaltumformen in Bleche oder in das Getriebebauteil bzw. in Bauteile, die mit dem Getriebebauteil synchronbeweglich gekoppelt sind, eingebracht. Denkbar ist auch die Ausbildung von Rast- und oder Kulissenkonturen durch spanabhebende Verfahren.The runways are preferably introduced with non-cutting shaping process, in particular by cold forming in sheets or in the transmission component or in components that are synchronously coupled to the transmission component. It is also conceivable the formation of locking and or backdrop contours by machining processes.
Die Sensoreinheit weist außer der Ablaufbahn die Sensorik und zumindest die Abtasteinrichtung auf. Die Abtasteinrichtung besteht mindestens aus einem Abtastbolzen. Der Ablaufbolzen ist längsbeweglich in einem Gehäuse gelagert. Wenigstens eine Feder ist in die gleiche Längsrichtung in dem oder in einem weiteren Gehäuse abgestützt und spannt zumindest bei Betrieb der Abtastein- richtung den Bolzen gegen die Ablaufbahn. Der Abtastbolzen ist beispielsweise innen hohl und führt einen Teil der in diesem Fall als Druckfeder ausgebildeten Feder. Alternativ ist der Ablaufbolzen aus Vollmaterial und wird außen zum Beispiel durch eine Spiralfeder teilweise umgriffen. Die Spitze des Abtastbolzens ist für den Kontakt mit der Ablaufbahn verrundet oder mit einer Kugel versehen. Die in einer Kalotte ums eigene Zentrum rotierbar aufgenommene Kugel ist wahlweise in der Kalotte kugelgelagert.The sensor unit has, in addition to the process path, the sensor system and at least the scanning device. The scanning device consists of at least one sensing pin. The drain bolt is mounted longitudinally movable in a housing. At least one spring is supported in the same longitudinal direction in or in another housing and, at least during operation of the scanning device, biases direction the bolt against the process track. The sensing pin, for example, hollow inside and performs a part of the spring formed in this case as a compression spring. Alternatively, the drain bolt is made of solid material and is partially surrounded by a spiral spring, for example. The tip of the Abtastbolzenens is rounded for contact with the Ablaufbahn or provided with a ball. The ball, which is rotatably received in a dome around its own center, is optionally ball-bearing in the dome.
Die relative Verschiebung, das heißt die Änderung des Hubs, wird mit einer geeigneten berührungslosen Sensorik gemessen. Unter berührungsloser Sen- sorik sind alle die Impulsgeber - Sensoranordnungen zu verstehen, in denen die Kommunikation des Impulsgebers mit dem entsprechenden Sensor über Flüssigkeits- oder Gasspalte, in der bevorzugten Ausführung über Luftspalte, also ohne direkte Berührung zwischen diesen beiden Elementen möglich ist. Beispiele sind optische Messeinrichtungen oder Messeinrichtungen mit Magnetfeldern.The relative displacement, that is the change of the stroke, is measured with a suitable non-contact sensor. Non-contact sensors are all pulse generator sensor arrangements in which the communication of the pulse generator with the corresponding sensor via liquid or gas column, in the preferred embodiment via air gaps, ie without direct contact between these two elements is possible. Examples are optical measuring devices or measuring devices with magnetic fields.
Die Sensorik weist mindestens einen Träger für Impulsgeber und zumindest einen Sensor auf. Der Träger ist zumindest dann durch den Abtastbolzen akti- vierbar, wenn die Positionsdaten erfasst werden sollen und ist vorzugsweise eine Stange. Der Träger ist vorzugsweise koaxial mit dem Abtastbolzen in die gleiche Längsrichtung in einem Gehäuse gelagert. Das Gehäuse ist das gleiche Gehäuse, in dem auch der Abtastbolzen längsbeweglich ist, oder ist, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht ein separates Gehäuse aus Kunststoff. Zwischen dem Abtastbolzen ist entweder permanent oder zeitweise in Längsrichtung Kontakt. Alternativ ist zwischen Abtastbolzen und Träger eine Übertragungseinrichtung für permanenten oder bedarfsweise Verbindung angeordnet. Der Träger ist entweder an dem Abtastbolzen befestigt oder an diesem geführt oder liegt durch Wirkung einer Feder an diesem an.The sensor has at least one carrier for pulse generator and at least one sensor. The carrier can be activated by the scanning bolt at least when the position data is to be detected and is preferably a rod. The carrier is preferably mounted coaxially with the sensing pin in the same longitudinal direction in a housing. The housing is the same housing in which the sensing pin is longitudinally movable, or is, as an embodiment of the invention provides a separate housing made of plastic. Between the sensing pin is either permanently or temporarily contact in the longitudinal direction. Alternatively, a transmission device for permanent or as needed connection is arranged between sensing pin and carrier. The carrier is either attached to the sensing bolt or guided on this or is due to the action of a spring on this.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Sensorik vor, in der magnetische Mittel eingesetzt sind. Die Erfassung bzw. Auswertung der Informationen ist in diesem Fall vorzugsweise mit einem oder mehrer Hall-Element Sen- soren vorgesehen. Der Träger ist Träger des/der Impulsgeber oder der so genannten Targets von denen die Impulse für die Sensorik ausgehen. Magnetische Mittel sind Dauermagnete oder temporäre Erreger wie Spulen.Another embodiment of the invention provides a sensor system in which magnetic means are used. In this case, the acquisition or evaluation of the information is preferably carried out with one or more Hall elements. provided for. The carrier is carrier of the / the pulse or the so-called targets from which the pulses for the sensors emanate. Magnetic agents are permanent magnets or temporary exciters such as coils.
Es sind alternativ folgende Anordnungen vorgesehen:The following arrangements are alternatively provided:
a.) Ein Sensor oder mehrerer werden mit einem Magnetfeld eines oder mehrerer magnetischer Impulsgeber beaufschlagt. Das Magnetfeld bestimmter Stärke wird von einem oder mehr Magneten hervorgerufen, der/die an dem Träger befestigt sind. Der Träger trägt die Magnete an vorbestimmten Stellen. Die vorbestimmten Stellen entsprechen den zu signalisierenden Schalt- oder Wählstellungen bei einem bestimmten Hub des Abtastbolzens. Die auf den Sensor wirkende Magnetfeldstärke der Magnete nimmt gerichtet in eine Richtung zu, wenn sich der vorgesehene Hub ausgeführt wird. Der jeweilige Sensora.) A sensor or more are subjected to a magnetic field of one or more magnetic pulse generator. The magnetic field of certain strength is caused by one or more magnets attached to the carrier. The carrier carries the magnets at predetermined locations. The predetermined locations correspond to the switching or dialing positions to be signaled at a certain stroke of the sensing pin. The magnetic field strength of the magnets acting on the sensor increases in a direction when the intended stroke is executed. The respective sensor
reagiert entweder erst, wenn die Feldstärke einen Wert erreicht hat, der der maximalen Feldstärke oder mehr entspricht, die das Magnetfeld aufweist wenn der Im- pulsgeber und der Sensor bei erreichen des vorgesehenen Hubs zueinander ausgerichtet sind und schaltet ab, wenn diese Stellung verlassen wird, oderreacts only when the field strength has reached a value which corresponds to the maximum field strength or more which the magnetic field has when the pulse transmitter and the sensor are aligned with one another when the intended stroke is reached, and switches off when this position is exited, or
erfasst das Magnetfeld auch schon bei Einleitung des Hubs und somit ein Magnetfeld mit Feldstärke, die solange zu oder abnimmt bis der Impulsgeber und der Sensor in vorbestimmter Stellung zueinander ausgerichtet sind.detects the magnetic field even at the initiation of the stroke and thus a magnetic field with field strength that increases or decreases until the pulse generator and the sensor are aligned in a predetermined position to each other.
b.) Ein oder mehrere Sensoren werden mit einem Magnetfeld beaufschlagt, dass durch einen oder mehrere ferromagnetische Impulsgeber geschwächt ist. Ein oder mehrere ferromagnetische Impulsgeber sind an dem Träger fest oderb.) One or more sensors are subjected to a magnetic field that is weakened by one or more ferromagnetic pulse generator. One or more ferromagnetic transmitters are fixed to the carrier
der Träger ist zumindest partiell selbst aus ferromagne- tischen Material und weist an Stellen, die charakteristischen Hüben entsprechen, Strukturerhebungen und/oder -Vertiefungen wie Vorsprünge oder Vertiefungen aufthe carrier is at least partially itself of ferromagnetic material and has at locations corresponding to characteristic strokes, structure elevations and / or depressions such as protrusions or depressions
ein oder mehrere Magnete sind mit einem festgelegten unveränderlichenone or more magnets are fixed with a fixed one
Abstand zu einem oder mehren Sensoren in einer Einheit in der Nähe des beweglichen Trägers angeordnet. Die Stellen, an denen das das ferromagnetische Material am Träger befestigt ist oder die Stellen des fer- romagnetischen Trägers die durch die vorgenannten Strukturerhebungen und/oder -Vertiefungen unterbrochen sind, entsprechen Schalt- oderDistance to one or more sensors arranged in a unit in the vicinity of the movable carrier. The locations where the ferromagnetic material is attached to the carrier or the locations of the ferromagnetic carrier which are interrupted by the aforementioned structure elevations and / or depressions correspond to switching or
Wählpositionen. Durch die Bewegungen des ferromagnetischen Materials und der Strukturerhebungen/Vertiefungen bei Hüben in die Feldlinien des Magneten werden definierte Schwächungen des betreffenden Magnetfeldes hervorgerufen und vom Sensor erfasst.Select positions. By the movements of the ferromagnetic material and the structure elevations / depressions at strokes in the field lines of the magnet defined weakenings of the relevant magnetic field are caused and detected by the sensor.
c.) Ein oder mehrere Magnete sind in der Sensorik mit einem festgelegten unveränderlichen Abstand zu einem oder mehreren Sensoren so angeordnet, dass die Feldstärke durch die Sensoren erfasst wird. Der oder die Magnete sind gleichzeitig auch mit einem festgelegten Abstand zu dem Träger aber nicht an dem Träger so angeordnet, dass die Impulsgeber am Träger bei Hubbewegungen des Abtastelements das jeweilige Magnetfeld schneiden oder in dessen Einfluss bewegt werden. Die Impulsgeber sind Strukturerhebungen und/oder -Vertiefungen (Schlitze o- der Erhebungen) an der Oberfläche des nicht ferromagnetischen Trä- gers. Die Lage der Strukturerhebungen und/oder -Vertiefungen ist durch charakteristische Wähl- oder Schaltstellungen bestimmt. Die durch die Schlitze oder Erhebungen hervorgerufenen Änderungen des Magnetfeldes werden vom Sensor erfasst. d.) Anordnung eines Magneten und eines oder mehr Sensoren pro Senso- rik;c.) One or more magnets are arranged in the sensor with a fixed fixed distance to one or more sensors so that the field strength is detected by the sensors. The magnet (s) are at the same time also arranged at a fixed distance from the carrier but not at the carrier such that the pulse generators on the carrier during stroke movements of the scanning element cut the respective magnetic field or are moved into its influence. The pulse generators are structure elevations and / or depressions (slots or elevations) on the surface of the non-ferromagnetic carrier. The position of the structure elevations and / or depressions is determined by characteristic selection or switching positions. The magnetic field changes caused by the slots or bumps are detected by the sensor. d.) Arrangement of a magnet and one or more sensors per sensor;
e.) Anordnung eines oder mehrerer Magnete und eines Sensors pro Senso- rik;e.) Arrangement of one or more magnets and one sensor per sensor;
f.) Anordnung von mindestens zwei Impulsgebern und wenigstens zweif.) Arrangement of at least two pulse generators and at least two
Sensoren in einer SensorikSensors in a sensor system
g.) Skalenartig aneinander gereihte Magnete, Magnetisierungsmuster usw. gleicher oder entgegengesetzter Polarisation nach einem vorbestimmten Muster wie:g.) Magnets arranged like a scale, magnetization patterns, etc. of equal or opposite polarization according to a predetermined pattern such as:
- axial spiralförmig um den Träger gelegte und aufeinander folgende Magnetfelder unterschiedlicher Polarisation- Axially spirally placed around the carrier and successive magnetic fields of different polarization
- ringartige Magnetfelder gleicher axialer Abmessung und Feldstärke sind mit abwechselnder Polarisation axial direkt zu einander benachbart oder zueinander beabstandet angeordnet- Ring-like magnetic fields of the same axial dimension and field strength are arranged with alternating polarization axially adjacent to each other or spaced from each other
- axial zueinander benachbarte Magnete abwechselnde Polarisation deren Länge sich voneinander unterscheidet - die Länge nimmt zum Beispiel von Feld zu Feld in eine axiale Richtung zu (linear oder progressiv) oder die benachbarten Magnetfelder in Gruppen von Feldern, die in periodischer Reihenfolge wiederkehren weisen unterschiedliche Abmessungen in axiale Richtung auf- axially adjacent magnets alternating polarization whose length is different from each other - the length increases, for example, from field to field in an axial direction (linear or progressive) or the adjacent magnetic fields in groups of fields that recur in periodic order have different dimensions axial direction
h.) achsparallele Anordnung von zwei Strängen von Magnetfeldern wech- selnder Polarität, von denen entweder die Stränge zueinander gleicheh.) axis-parallel arrangement of two strings of magnetic fields of alternating polarity, of which either the strings are equal to one another
Magnetisierungsmuster aufweisen oder von Strängen deren Magnetisierungsmuster sich voneinander unterscheiden. Strukturerhebungen und/oder -Vertiefungen wie Schlitze, insbesondere Durchgangsschlitze oder Löcher bzw. Erhebungen an dem Träger sind auch für fotoelektronische Sensorik vorgesehen.Have magnetization pattern or strands whose magnetization patterns differ from each other. Structure elevations and / or depressions such as slots, in particular through slots or holes or elevations on the carrier are also provided for photoelectronic sensors.
Magnete sind Permanentmagnete oder Elektromagnete. Der Träger ist je nach Anwendung aus ferromagnetischen oder nicht ferromagnetischen Metallen oder Nichtmetallen. Die Verwendung von Kunststoff für den Träger und auch für das Gehäuse der Sensorik ist vorgesehen. Der Kunststoff des Trägers und auch des Gehäuses kann dabei zumindest partiell mit magnetisierbaren Partikeln durchsetzt sein, die nach verschiedensten Mustern magnetisiert sind. Das Gehäuse der Sensorik ist wahlweise auf das Gehäuse der Abtasteinrichtung aufgeschnappt, auf- oder eingepresst oder mit diesem verschraubt. Das Gehäuse der Sensorik kann demontierbar aber auch ausgegossen sein und nimmt wahlweise auch weitere Auswerteelektronik, Energieversorgung, Verbindungsleitun- gen und Steckelemente auf. Das Gehäuse kann auch Einschraubgewinde oder andere Befestigungsmittel zur Befestigung am Getriebe aufweisen und mit Dichtelementen versehen sein.Magnets are permanent magnets or electromagnets. Depending on the application, the carrier is made of ferromagnetic or non-ferromagnetic metals or non-metals. The use of plastic for the carrier and also for the housing of the sensor is provided. The plastic of the carrier and also of the housing can be at least partially interspersed with magnetizable particles that are magnetized according to a wide variety of patterns. The housing of the sensor is optionally snapped onto the housing of the scanning, pressed or pressed or screwed with this. The housing of the sensor system can be disassembled but also poured and optionally also includes further evaluation electronics, power supply, connecting lines and plug-in elements. The housing may also have screw-in thread or other fastening means for attachment to the transmission and be provided with sealing elements.
Die Abtasteinrichtung ist, wie eine Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, gleich- zeitig eine Arretiereinrichtung zum lösbaren Arretieren von Getriebebauteilen in vorbestimmten Schaltstellungen. Der Abtastbolzen, der gleichzeitig der Arretierbolzen sein kann, ist wahlweise in seinem Gehäuse gleit- oder wälzgelagert. Eine oder mehrere Federn sind Schraubenfedern und/oder Tellerfedern pro Abtast/Arretiereinrichtung. Mit der Erfindung ist eine Einrichtung zu Mehrbe- reichsmessung von Schalt und Wählstellungen geschaffen, die sich einfach, robust und kostengünstig herstellen lässt.The scanning device is, as an embodiment of the invention provides, at the same time a locking device for releasably locking transmission components in predetermined switching positions. The sensing pin, which may be the locking pin at the same time, is either slidable or roller-mounted in its housing. One or more springs are coil springs and / or cup springs per scan / lock. The invention provides a device for multi-range measurement of switching and dial positions, which can be produced in a simple, robust and cost-effective manner.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Figur 1 zeigt eine Abtasteinrichtung 1 mit Sensorik 2 als Baueinheit 3 in einer Gesamtansicht. In Figur 2 ist die Baueinheit 3 in einem Vollschnitt abgebildet. In Figur 2a ist eine weitere Baueinheit 19 im Vollschnitt abgebildet, deren Aufbau mit Ausnahme einer anders ausgeführten Sensorik 20 der Baueinheit 19 ent- spricht. Die Abtasteinrichtung 1 weist einen Abtastbolzen 4 aus Metall auf. Der Abtastbolzen 4 ist aus einem Schaft 5 und aus einer Kalotte 6 gebildet. Die Spitze 7 des Abtastbolzens 4 ist eine Kugel 8, die mittels weiterer Kugeln 9 in der Kalotte 6 wälzgelagert ist.Figure 1 shows a scanning device 1 with sensor 2 as a unit 3 in an overall view. In Figure 2, the assembly 3 is shown in a full section. FIG. 2 a shows a further structural unit 19 in full section, the structure of which, with the exception of a differently designed sensor 20 of the structural unit 19, corresponds to FIG. speaks. The scanning device 1 has a sensing pin 4 made of metal. The sensing pin 4 is formed of a shaft 5 and a cap 6. The tip 7 of the Abtastbolzen 4 is a ball 8, which is roller-mounted by means of further balls 9 in the cap 6.
Der Abtastbolzen 4 ist mittels eines Wälzlagers 11 in einem Gehäuse 10 (erstes Gehäuse) aus Metall in die Richtungen des Doppelpfeils hubbeweglich gelagert und geführt. Der Schaft 5 ist mit einem Sackloch 29 versehen, in dem eine Feder 12 in Form einer Schraubenfeder aufgenommen ist. Die Feder 12 ist in die Richtungen des Doppelpfeils vorgespannt und dabei zum Abtastbolzen 4 entgegengesetzt an dem Gehäuse 10 abgestützt.The sensing pin 4 is mounted by means of a roller bearing 11 in a housing 10 (first housing) made of metal in the directions of the double arrow liftable and guided. The shaft 5 is provided with a blind hole 29 in which a spring 12 is received in the form of a coil spring. The spring 12 is biased in the directions of the double arrow and thereby opposite to the sensing pin 4 supported on the housing 10.
Das Gehäuse 10 weist ein Außengewinde 10a und einen Sechskant 10b für eine Schraubbefestigung der Baueinheit 3 in einem nicht dargestellten Loch mit Innengewinde auf. Es ist auch denkbar, dass das Gehäuse eine einfache Hülse aus Blech ist, die mit einem Presssitz in einem entsprechenden Loch eines Getriebegehäuses sitzt.The housing 10 has an external thread 10 a and a hexagon 10 b for a screw fastening of the assembly 3 in a hole, not shown, with an internal thread. It is also conceivable that the housing is a simple sleeve made of sheet metal, which sits with a press fit in a corresponding hole of a transmission housing.
Die Sensorik 2 weist mindestens einen Sensor 13 und weitere nicht weiter be- schhebene elektronische Bauelemente einer Auswerteelektronik 14 auf. Der Sensor 13 und die Auswerteelektronik 14 sind in ein Gehäuse 15 (zweites Gehäuse) montiert oder in diesem vergossen. Das Gehäuse 15 ist entweder aus Kunststoff oder aus Metall. Die Sensorik 2 weist weiterhin eine Schnittstelle (Interface) zum Fahrzeug in Form von Steckkontakten 16 auf. Die Sensorik 20 weist dagegen einen Sensor 21 auf, der in einen Schaft 22 des Gehäuses 15 integriert ist.The sensor system 2 has at least one sensor 13 and further electronic components of an electronic evaluation unit 14 which are not further described. The sensor 13 and the transmitter 14 are mounted in a housing 15 (second housing) or potted in this. The housing 15 is made of either plastic or metal. The sensor 2 also has an interface to the vehicle in the form of plug contacts 16. The sensor 20, however, has a sensor 21 which is integrated in a shaft 22 of the housing 15.
Das Gehäuse 15 mit Sensorik 2 oder 20 ist auf das Gehäuse 10 der Abtasteinrichtung 1 aufgesetzt und mittels einer nicht weiter beschriebenen Schnapp-, Kleb- oder Steckverbindung gehalten. Die Gehäuse 15 und 10 sind mittels einer Dichtung 17 gegeneinander abgedichtet. Der Sensor 13 ist auf einen oder mehrere magnetische Impulsgeber 18, beispielsweise auf einen Magnet (50), gerichtet, die an einem Ende 23 eines Trägers 24 aus Kunststoff fest sind. Der Magnet (50), ist beispielsweise ein Dauermagnet.The housing 15 with sensor 2 or 20 is placed on the housing 10 of the scanner 1 and held by means of a snap, adhesive or plug connection, not further described. The housing 15 and 10 are sealed by a seal 17 against each other. The sensor 13 is directed to one or more magnetic pulse generator 18, for example to a magnet (50), which are fixed at one end 23 of a carrier 24 made of plastic. The magnet (50), for example, is a permanent magnet.
Ein Impulsgeber 25 ist ringförmig ausgebildet und sitzt an dem Ende 26 eines Trägers 27 aus Metall in der Baueinheit 19. Ein Sensor 21 ist ringförmig ausgebildet und umgreift berührungslos den Impulsgeber 25, ist auf diesen gerichtet und mit einer nicht näher beschriebenen Auswerteelektronik 28 verbunden.A pulse generator 25 is annular and is seated at the end 26 of a carrier 27 made of metal in the assembly 19. A sensor 21 is annular and surrounds contactlessly the pulse generator 25 is directed to this and connected to an evaluation electronics 28 not described in detail.
Der Schaft 5 des Abtastbolzens 4 ist, wie schon erwähnt, mit einem Sackloch 29 versehen. Das Sackloch 29 ist eine Aufnahme für den jeweiligen Träger 24 oder 27. Die Träger 24 und 27 weisen jeweils einen pilzkopfartig ausgebildetes Ende 30 auf, gegen das die Feder 12 vorgespannt ist, so dass jeder der Träger 24 und 27 und damit der jeweilige Impulsgeber 18 bzw. 25 genau zum Abtastbolzen 4 positioniert ist.The shaft 5 of the Abtastbolzens 4 is, as already mentioned, provided with a blind hole 29. The blind hole 29 is a receptacle for the respective carrier 24 or 27. The carrier 24 and 27 each have a mushroom-shaped end 30, against which the spring 12 is biased so that each of the carriers 24 and 27 and thus the respective pulse generator 18th or 25 is positioned exactly to the sensing pin 4.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung hervorgeht, weisen beide Baueinheiten 3 und 19 die gleiche Abtasteinrichtung 1 und das gleiche Gehäuse 15 für die Sensorik 13 bzw. 20 auf. Dieses Baukastenprinzip macht es möglich, aufgrund der reduzierten Teileanzahl größere Stückzahlen der Gleichteile wirtschaftlich zu fertigen, reduziert die Werkzeug- und Herstellkosten sowie Lagerhaltung und Transport. Die Bauteile sind austauschbar. So lässt sich beispielsweise die Sensorik einer auf ein Getriebe aufgesetzten Baueinheit im Repara- turfall austauschen, ohne dass die Abtasteinrichtung demontiert werden muss.As can be seen from the foregoing description, both assemblies 3 and 19 have the same scanning device 1 and the same housing 15 for the sensors 13 and 20, respectively. This modular principle makes it possible to economically produce larger quantities of identical parts due to the reduced number of parts, reduces tooling and production costs as well as warehousing and transport. The components are interchangeable. For example, the sensor system of a structural unit mounted on a gearbox can be replaced in the event of a repair without the need to disassemble the scanning device.
Es ist auch denkbar, die Abtastcharakteristik der Abtasteinrichtung 1 , wie den Hub bzw. die Vorspannung des Abtastbolzens 4, mit einfachen Mitteln anwendungsspezifisch anzupassen. Dazu kann lediglich die Feder 12 gegen eine an- dere Feder mit veränderter Federkennlinie ausgetauscht werden.It is also conceivable to adapt the scanning characteristic of the scanning device 1, such as the stroke or the bias of the Abtastbolzens 4, with simple means application specific. For this purpose, only the spring 12 can be exchanged for another spring with a modified spring characteristic.
Denkbar ist auch, dass in einem Getriebe mehrere im wesentlichen gleiche Sensoranordnungen eingesetzt werden, deren Sensorik an voneinander abwei- chende Anforderungen unterschiedlicher Einbaustellen des Getriebes ange- passt ist. So kann auf eine Abtasteinheit an der einen Stelle im Getriebe ein einfacher kontaktloser nach der Erfindung gestalteter Näherungsschalter zur Anzeige der Rückwärtsgangposition oder zur Schaltung des Rückfahrschein- werfers montiert sein. An anderer Stelle kann auf eine weitere Abtasteinheit gleichen Aufbaus oder auf eine Abtasteinheit ansonsten gleichen Aufbaus jedoch mit anderer Feder eine komplexe nach der Erfindung ausgebildete Senso- rik zu Feststellung von Schaltpositionen montiert sein. Es ist denkbar, dass die zuletzt genannte Sensorik in den selben Typ des Sensorgehäuses, der auch für die Aufnahme des Rückwärtsgangschalters vorgesehen ist, oder in einen anderen Typ integriert ist.It is also conceivable that a plurality of essentially identical sensor arrangements are used in a transmission, the sensors of which differ from each other. requirements of different installation sites of the gearbox is adjusted. Thus, a simple contactless designed according to the invention proximity switch for indicating the reverse position or the circuit of the Rückfahrschein- be mounted on a scanning unit at one point in the transmission. Elsewhere, a complex sensing device according to the invention for detecting switching positions may be mounted on another scanning unit of the same construction or on a scanning unit of otherwise identical construction but with a different spring. It is conceivable that the latter sensor is integrated in the same type of sensor housing, which is also provided for receiving the reverse switch, or in another type.
Die Figuren 3 und 4 zeigen die Anwendung einer Sensoranordnung 31 , deren Abtasteinrichtung 32 in unterschiedlichen Hubstellungen des Abtastbolzens 35 gegen eine Rampenkontur 33 eines schwenkbaren Getriebebauteils 34 vorgespannt ist. Mit den Figuren 3a bzw. 4a sind mit einfacher schematischer Darstellung die unterschiedlichen Hübe dargestellt, die der Abtastbolzen 35 im Vergleich zu einer Referenzposition ausführt. Die Referenzposition ist der Durchmesser D bzw. der Radius R der Ablaufbahn 36 zur Schwenkachse 37 des Getriebebauteils 34, an der der Abtastbolzen 35 anliegt. Der Träger 38 des Impulsgebers 39 ist eine Verlängerung des Abtastbolzens 35. In das GehäuseFigures 3 and 4 show the application of a sensor arrangement 31, the scanning device 32 is biased in different stroke positions of the Abtastbolzen 35 against a ramp contour 33 of a pivotable transmission component 34. With the figures 3a and 4a are shown with a simple schematic representation of the different strokes, which performs the sensing pin 35 in comparison to a reference position. The reference position is the diameter D or the radius R of the run-off path 36 to the pivot axis 37 of the transmission component 34, against which the sensing pin 35 abuts. The carrier 38 of the pulse generator 39 is an extension of the Abtastbolzen 35. In the housing
40 ist wenigstens ein Sensor 41 integriert.40, at least one sensor 41 is integrated.
In der Ausgangsstellung nach Figur 3, 3a ist der Bolzen mit dem Hub H = O gegen die Ablaufbahn 36 vorgespannt. Wenn das Getriebebauteil 34 in Pfeilrichtung geschwenkt wird, steigt der Abtastbolzen 35 an der Rampenkontur 33 auf. Dabei nähert sich der Impulsgeber 39 dem Sensor 41 solange bis die Spitze 42 des Abtastbolzens 35 auf dem Peak 43 der Rampenkontur 33 steht. In den Darstellungen nach Figur 4 und 4a hat der Abtastbolzen 35 von R bis zum Peak 43 längs den Hub H zurückgelegt. Der Impulsgeber 39 steht dem SensorIn the initial position according to FIG. 3, 3 a, the bolt with the stroke H = O is prestressed against the discharge path 36. When the transmission member 34 is pivoted in the arrow direction, the sensing pin 35 rises on the ramp contour 33. In this case, the pulse generator 39 approaches the sensor 41 until the tip 42 of the scanning pin 35 is on the peak 43 of the ramp contour 33. In the illustrations according to FIGS. 4 and 4a, the scanning bolt 35 has traveled from R to the peak 43 along the stroke H. The pulse generator 39 is the sensor
41 an einem Luftspalt gegenüber und im Magnetfeld 44 des Impulsgebers 39. Die Figuren 5 bis 9 beschreiben Ausführungsbeispiele der Anordnungen a.) bis h.) des vorhergehenden Kapitels „Zusammenfassung der Erfindung".41 at an air gap and in the magnetic field 44 of the pulse generator 39th Figures 5 to 9 describe embodiments of the arrangements a.) To h.) Of the preceding chapter "Summary of the invention".
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach a.). Ein Sensor 45 wird mit einem Magnetfeld eines Impulsgebers 46 beaufschlagt. Der Impulsgebers 46 ist an einem Träger 47 fest. Der Träger 47 ist an einem nicht dargestellten Abtastbolzen fest und folgt somit dessen Hubbewegungen. Das Magnetfeld bestimmter Stärke wird von einem oder mehr Magneten hervorgerufen, der/die an den Impulsgeber 46 bilden. Der Träger 47 trägt den Impulsgeber 46 an ei- ner vorbestimmten Stelle, die einer zu signalisierenden Schalt- oder Wählstellungen bei einem bestimmten Hub des Abtastbolzens entspricht. Die auf den Sensor wirkende Magnetfeldstärke der Magnete nimmt gerichtet in eine Richtung zu, wenn der Impulsgeber 46 auf den Sensor 45 zugeführt wird. Je nach Ausführung der Sensorik reagiert der Sensor 45 entweder erst, wenn die FeId- stärke einen Wert erreicht hat, der der maximalen Feldstärke oder mehr entspricht und schaltet ab, wenn diese Stellung verlassen wird, oder der Sensor 45 erfasst das Magnetfeld auch schon bei Einleitung des Hubs und somit ein Magnetfeld mit Feldstärke, die solange zu oder abnimmt bis der Impulsgeber 46 und der Sensor 45 in vorbestimmter Stellung zueinander ausgerichtet sind und der Sensor der maximalen Feldstärke ausgesetzt ist.FIG. 5 shows an exemplary embodiment of an arrangement according to a). A sensor 45 is acted upon by a magnetic field of a pulse generator 46. The pulse generator 46 is fixed to a carrier 47. The carrier 47 is fixed to a sensing pin, not shown, and thus follows its strokes. The magnetic field of certain strength is caused by one or more magnets forming the pulse generator 46. The carrier 47 carries the pulse generator 46 at a predetermined point, which corresponds to a switching or dialing positions to be signaled at a certain stroke of the scanning pin. The force acting on the sensor magnetic field strength of the magnets increases directionally in a direction when the pulse generator 46 is supplied to the sensor 45. Depending on the design of the sensors, the sensor 45 either reacts only when the intensity has reached a value which corresponds to the maximum field strength or more and switches off when this position is left, or the sensor 45 detects the magnetic field even at initiation the stroke and thus a magnetic field with field strength that increases or decreases until the pulse generator 46 and the sensor 45 are aligned in a predetermined position to each other and the sensor is exposed to the maximum field strength.
Figur 6 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung mit einem Impulsgeber 46 einer Anordnung, wie diese unter g.) im Kapitel „Zusammenfassung der Erfindung" beschrieben ist. Der Impulsgeber 46 weist in diesem Fall axial spiralförmig um den Träger 47 gelegte und aufeinander folgende Magnetfelder eines Magneten 50 auf, die hubabhängig berührungslos an dem Sensor 45 vorbeigeführt werden. Figur 7 dagegen zeigt dagegen einen Impulsgeber 46, mit ringartigen Magnetfeldern wechselnder Polarisation eines Magnets 50, die gleiche axiale Abmessungen aufweisen und die hubabhängig berührungslos an dem Sensor 45 vorbeigeführt werden.6 shows an embodiment of the invention with a pulse generator 46 of an arrangement, as described in g.) In the chapter "Summary of the invention." In this case, the pulse generator 46 has axially and spirally around the carrier 47 laid and successive magnetic fields of a magnet 50, which are guided by the sensor 45 in a contact-free manner, while FIG. 7 shows a pulse generator 46 with ring-like magnetic fields of alternating polarization of a magnet 50, which have the same axial dimensions and which are guided past the sensor 45 in a contact-free manner.
Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, mit dem eine Anordnung nach b.) aber auch nach c.) realisiert sein kann. Ausführungsbeispiel mit Anordnung nach b.) - Der Sensor 45 wird mit einem Magnetfeld eines Magneten 50 beaufschlagt, das durch den ferromagnetisch ausgebildeten Impulsgeber 46 geschwächt ist. Der Impulsgeber 46 ist an dem Träger 47 fest oder der Träger 47 ist zumindest partiell selbst aus ferromagneti- schen Material und weist an Stellen, die charakteristischen Hüben entsprechen, Strukturvertiefungen 49 auf. Der Magnet 50 ist nicht an dem Träger 47 befestigt sondern mit einem festgelegten unveränderlichen Abstand zu dem Sensor 45 in der Nähe des beweglichen Trägers angeordnet. Die Stellen, an denen das das ferromagnetische Material am Träger 47 befestigt ist oder die Stellen des fer- romagnetischen Trägers 47 die durch die vorgenannten Strukturvertiefungen 49 unterbrochen sind, entsprechen Schalt- oder Wählpositionen. Durch die Bewegungen des ferromagnetischen Materials und der Strukturerhebungen/Vertiefungen bei Hüben in die Feldlinien des Magneten 50 werden definier- te Schwächungen des betreffenden Magnetfeldes hervorgerufen und vom Sensor 45 erfasst.FIG. 8 shows an exemplary embodiment with which an arrangement according to b.) But also according to c.) Can be realized. Embodiment with arrangement according to b.) - The sensor 45 is acted upon by a magnetic field of a magnet 50, which is weakened by the ferromagnetic pulse generator 46. The pulse generator 46 is fixed to the carrier 47, or the carrier 47 is itself at least partially made of ferromagnetic material and has, at locations corresponding to characteristic strokes, structural depressions 49. The magnet 50 is not fixed to the carrier 47 but is arranged at a fixed, fixed distance from the sensor 45 in the vicinity of the movable carrier. The locations at which the ferromagnetic material is fixed to the carrier 47 or the locations of the ferromagnetic carrier 47 interrupted by the aforesaid structural recesses 49 correspond to switching or selecting positions. The movements of the ferromagnetic material and the structure elevations / depressions during strokes into the field lines of the magnet 50 cause defined weakening of the relevant magnetic field and are detected by the sensor 45.
Ausführungsbeispiel mit Anordnung nach c.) - Ein oder mehrere Magnete 50 sind in der Sensorik mit einem festgelegten unveränderlichen Abstand zu dem Sensor 45 so angeordnet, dass die Feldstärke durch den Sensor 45 erfasst wird. Der Magnet 50 ist gleichzeitig auch mit einem festgelegten Abstand zu dem Träger 47 aber nicht an dem Träger 47 angeordnet. Impulsgeber 46 sind Strukturvertiefungen 49 (Schlitze oder Erhebungen) an der Oberfläche des nicht ferromagnetischen Trägers 47, die bei Hubbewegungen das Magnetfeld schneiden oder in dessen Einfluss bewegt werden. Die Lage der Strukturvertiefungen 49 ist durch charakteristische Wähl- oder Schaltstellungen bestimmt. Die durch die Strukturvertiefungen 49 hervorgerufenen Änderungen des Magnetfeldes werden vom Sensor 45 erfasst.Embodiment with arrangement according to c.) - One or more magnets 50 are arranged in the sensor with a fixed fixed distance to the sensor 45 so that the field strength is detected by the sensor 45. The magnet 50 is at the same time arranged at a fixed distance to the carrier 47 but not on the carrier 47. Pulse generators 46 are structural recesses 49 (slots or protrusions) on the surface of the non-ferromagnetic carrier 47, which cut the magnetic field during strokes or are moved into its influence. The position of the structural depressions 49 is determined by characteristic selection or switching positions. The changes in the magnetic field caused by the structure depressions 49 are detected by the sensor 45.
Denkbar sind auch nach dem Beispiel der vorhergehend beschriebenen Anordnungen Anordnungen mit zwei oder mehrere der Sensoren und/oder mit zwei oder mehreren der Impulsgeber. Figur 9 zeigt zum Beispiel eine Sensorik für Ausführungsbeispiele mit Anordnungen nach 2b.) und 2c.) mit zwei der Senso- ren 45 und zwei der Magnete 50 die jeweils Strukturerhebungen 48 unterschiedlicher axialer Länge des Impulsgebers 46 an dem Träger 47 gegenüberliegen. Arrangements with two or more of the sensors and / or with two or more of the pulse generators are also conceivable according to the example of the previously described arrangements. FIG. 9 shows, for example, a sensor system for exemplary embodiments with arrangements according to FIG. 2 b) and 2 c.) With two of the sensors. Ren 45 and two of the magnets 50 which each structure elevations 48 different axial length of the pulse generator 46 on the support 47 are opposite.
Bezugszeichenreference numeral
Abtasteinrichtung 25 ImpulsgeberScanning device 25 pulse generator
Sensorik 26 EndeSensor 26 End
Baueinheit 27 TrägerUnit 27 carrier
Abtastbolzen 28 AuswerteelektronikScanning pin 28 evaluation electronics
Schaft 29 SacklochShank 29 blind hole
Kalotte 30 EndeDome 30 end
Spitze 31 SensoranordnungTip 31 sensor assembly
Kugel 32 AbtasteinrichtungBall 32 scanner
Kugel 33 Rampenkontur erstes Gehäuse 34 Getriebebauteila Außengewinde 35 Abtastbolzenb Sechskant 36 AblaufbahnBall 33 Ramp contour first housing 34 Transmission component external thread 35 Scanning bolt hexagon 36 Travel path
Wälzlager 37 SchwenkachseRolling bearings 37 pivot axis
Feder 38 TrägerSpring 38 carrier
Sensor 39 ImpulsgeberSensor 39 Pulse generator
Auswerteelektronik 40 Gehäuse zweites Gehäuse 41 SensorEvaluation electronics 40 Housing second housing 41 Sensor
Steckkontakte 42 SpitzePlug contacts 42 tip
Dichtung 43 PeakSeal 43 peak
Impulsgeber 44 MagnetfeldPulse generator 44 magnetic field
Baueinheit 45 SensorUnit 45 Sensor
Sensorik 46 ImpulsgeberSensor 46 Pulse generator
Sensor 47 TrägerSensor 47 carrier
Schaft 48 StrukturerhebungenShank 48 structure surveys
Ende 49 StrukturvertiefungenEnd 49 structural recesses
Träger 50 Magnet Carrier 50 magnet

Claims

Patentansprüche claims
1. Sensoranordnung (31 ) zur Bestimmung von Stellungen wenigstens eines Getriebebauteils (34), die Sensoranordnung (31 ) mit wenigstens einer Sensorik (2, 20) und mit zumindest einem Abtastbolzen (4, 35) der hubbeweglichen in einem ersten Gehäuse (10) gelagert ist, wobei ein aus dem Gehäuse (10) ragendes Ende des Abtastbolzens (4, 35) hubbeweglich gegen wenigstens eine dem Getriebebauteil (34) zuge- ordnete Ablaufbahn (36) elastisch vorspannbar ist und wobei die Sensorik (2, 20) wenigstens einen Impulsgeber (18, 25. 39, 46) an einem Träger (24, 27, 38, 47) und zumindest einen mit dem Impulsgeber (18, 25, 39, 46) in berührungsloser Wirkverbindung stehenden Sensor (13, 21 , 41 , 45) aufweist, wobei der Träger (24, 27, 38, 47) zumindest zeitweise mit dem Abtastbolzen (4, 35) hubbeweglich ist und zumindest der Sensor (13, 21 , 41 , 45) in einem zweiten Gehäuse (15) aufgenommen und dabei das zweite Gehäuse (15) an dem ersten Gehäuse (10) befestigt ist und wobei der Träger (24, 27, 38, 47) aus dem ersten Gehäuse (10) in das zweite Gehäuse (15) ragt.1. Sensor arrangement (31) for determining positions of at least one transmission component (34), the sensor arrangement (31) with at least one sensor (2, 20) and with at least one sensing pin (4, 35) of the lifting movable in a first housing (10). is stored, wherein one of the housing (10) projecting end of the Abtastbolzens (4, 35) liftable against at least one of the transmission member (34) associated Ablaufbahn (36) is elastically biased and the sensor (2, 20) at least one Pulse generator (18, 25, 39, 46) on a carrier (24, 27, 38, 47) and at least one with the pulse generator (18, 25, 39, 46) in non-contact operative connection sensor (13, 21, 41, 45 ), wherein the carrier (24, 27, 38, 47) at least temporarily with the sensing pin (4, 35) is liftable and at least the sensor (13, 21, 41, 45) received in a second housing (15) and thereby the second housing (15) is attached to the first housing (10), and wherein the support (24, 27, 38, 47) projects from the first housing (10) into the second housing (15).
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1 , in der das zweite Gehäuse (15) zumindest partiell aus einem Kunststoff ist.2. Sensor arrangement according to claim 1, in which the second housing (15) is at least partially made of a plastic.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 , in der der Impulsgeber wenigs- tens ein Magnet (50) an dem Träger (24, 47) ist.3. Sensor arrangement according to claim 1, in which the pulse generator is at least one magnet (50) on the carrier (24, 47).
4. Sensoranordnung nach Anspruch 1 , in der der Impulsgeber (46) zumindest abschnittsweise aus ferromagnetischen Material ist.4. Sensor arrangement according to claim 1, in which the pulse generator (46) is at least partially made of ferromagnetic material.
5. Sensoranordnung nach Anspruch 1 , in der der Impulsgeber (46) wenigstens ein von dem Träger abstehende Strukturerhebung (48) ist.5. Sensor arrangement according to claim 1, in which the pulse generator (46) is at least one protruding from the support structure elevation (48).
6. Sensoranordnung nach Anspruch 1 , in der der Impulsgeber (46) we- nigstens eine Strukturvertiefung (49) in einer Oberfläche ist.6. Sensor arrangement according to claim 1, in which the pulse generator (46) at least one structural depression (49) is in a surface.
7. Sensoranordnung nach Anspruch 1 , in der in das zweite Gehäuse (15) zumindest ein Magnet (50) mit wenigstens einem vom Sensor (45) erfassbaren und vom Impulsgeber (46) beeinflussbaren Magnetfeld integriert ist. 7. Sensor arrangement according to claim 1, in which in the second housing (15) at least one magnet (50) with at least one detectable by the sensor (45) and by the pulse generator (46) influenceable magnetic field is integrated.
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