Getriebesensor

Die Erfindung betrifft einen Getriebesensor zur Erfassung mindestens zweier Schaltstellungen eines Kraftfahrzeuggetriebes, mit einem Taster, der dazu ausgebildet ist, ein Schaltgebirge auf einer Schaltwelle des Getriebes abzutasten und eine axiale Bewegung eines Stößels zu steuern, und mit einer durch den Stößel betätigten elektromechanischen Sensoreinrichtung zur Erfassung mindestens dreier Axialpositionen des Stößels, wobei mindestens zwei dieser Axialpositionen jeweils einer der zu erfassenden Schaltstellungen zugeordnet sind.

Aus EP2304274EP 2 304 274 B1B1 ist ein Getriebesensor dieser Art bekannt, bei dem die Sensoreinrichtung durch eine induktive Wegmesseinrichtung gebildet wird, mit der die Stößelbewegungen quantitativ gemessen werden können, so dass sich die Getriebepositionen anhand der unterschiedlichen Stößelwege unterscheiden lassen. Diese Sensoreinrichtung erfordert jedoch eine genaue Kalibrierung, insbesondere bei kleinbauenden Sensoren, bei denen auch das Schaltgebirge nur ein relativ flaches Relief hat.

Aus DE4307596DE 43 07 596 A1A1 ist ein Getriebesensor bekannt, der nur eine einzige Getriebeposition von allen übrigen Getriebepositionen unterscheiden kann, beispielsweise den Rückwärtsgang, und der somit als Rückfahrlichtschalter eingesetzt werden kann. Der Taster bildet zugleich eine Rasteinrichtung, mit der die Schaltwelle mechanisch in den verschiedenen Getriebepositionen arretiert wird. Die Sensoreinrichtung wird hier durch eine Kontaktbrücke gebildet, durch die ein elektrischer Kontakt geschlossen wird, wenn sich der Taster in einer dem Rückwärtsgang entsprechenden axialen Position befindet.

Da die Kontaktbrücke einem gewissen Verschleiß unterliegt, wäre die Verwendung eines berührungslos arbeitenden Magnetschalters vorteilhaft. Wenn jedoch mehr als nur eine Getriebeposition erfasst werden soll, müssten entsprechend mehrere Magnetschalter vorgesehen sein, und damit erhöht sich das Risiko, dass es durch Wechselwirkungen zwischen den mehreren Magnetschaltern und den zugehörigen Auslösemagneten zu fehlerhaften Detektionsergebnissen kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten und robusten Getriebesensor zu schaffen, der auch bei kleinen Hubwegen des Stößels eine zuverlässige Erkennung mindestens zweier Getriebepositionen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sensoreinrichtung eine mit dem Stößel bewegliche Kontaktbrücke zum Schließen eines elektrischen Kontakts in einer ersten axialen Position des Stößels sowie einen mit dem Stößel beweglichen Magneten zur berührungslosen Betätigung eines Magnetschalters in einer zweiten Position des Stößels aufweist.

Durch die Kombination eines berührungslos arbeitenden Magnetschalters mit einem mechanischen, mit einer Kontaktbrücke arbeitenden Schalter werden störende Interferenzen zwischen verschiedenen Magnetschaltern und Magneten vermieden, und zugleich wird die Möglichkeit geschaffen, mindestens eine der beiden Getriebepositionen verschleißarm zu erfassen. Der Magnetschalter braucht dabei den Stößelweg nur mit geringer Auflösung zu erfassen, da für die Entscheidung, in welcher der beiden zu erfassenden Positionen der Taster sich befindet, auch das Signal des mechanischen Schalters herangezogen werden kann. Insgesamt wird so mit einfachen Mitteln eine genaue Erfassung der Getriebepositionen ermöglicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Kontaktbrücke so angeordnet, dass sie einen elektrischen Kontakt schließt, wenn sich der Stößel in einer seiner Endlagen befindet. In dem Fall braucht sich die Kontaktbrücke nicht über die Kontaktposition hinaus zu bewegen, so dass der mechanische Verschleiß minimiert wird.

Es ist zweckmäßig, mit dem mechanischen Schalter eine verhältnismäßig selten auftretende Getriebeposition zu erfassen, beispielsweise den Rückwärtsgang, während häufiger auftretende Getriebepositionen, beispielsweise die Neutralposition, mit Hilfe des berührungslosen Schalters erfasst werden, der einem geringeren Verschleiß unterliegt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

• 1 einen axialen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Getriebesensor;
• 2 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung von Kontaktplatten in dem Getriebesensor;
• 3 und 4 einen Teilschnitt durch den Getriebesensor sowie ein zugehöriges Schaltbild für eine erste Getriebeposition; und
• 5 und 6 einen Teilschnitt des Getriebesensors und ein zugehöriges Schaltbild für eine zweite Getriebeposition.

Der in 1 gezeigte Getriebesensor wird durch eine Kombination aus einem Taster 10 und einer elektromechanischen Sensoreinrichtung 12gebildet. Der Taster 10, von dem hier nur die wesentlichen Komponenten schematisch dargestellt sind, weist ein Gehäuse 14 in der Form einer Hohlschraube auf, die in eine entsprechende Gewindebohrung eines nicht gezeigten Getriebegehäuses eingeschraubt werden kann. Ein Rastglied 16 ist mittels eines Kugellagers 18 axialbeweglich in der Hohlschraube geführt und trägt an einem aus der Hohlschraube herausragenden Ende eine Rastkugel 20, die ein Schaltgebirge einer nicht gezeigten Schaltwelle des Getriebes abfährt. Die Rastkugel 20 ist dabei in bekannter (und deshalb hier nicht gezeigter) Weise mittels kleinerer Lagerkugeln reibungsarm in einer Lagerpfanne 22 des Rastgliedes 16 gelagert.

In das Gehäuse 14 ist eine Führungsbuchse 24 eingepasst, die eine äußere Lauffläche für das Kugellager 18 bildet und an deren Boden sich eine nicht gezeigte Feder abstützt, die das Rastglied 16 elastisch in Richtung auf das Schaltgebirge vorspannt. Wie an sich bekannt ist, kann das Schaltgebirge für jede Getriebeposition eine Rastvertiefung aufweisen, in welche die Rastkugel 20 einrastet, wenn sich die Schaltwelle in der betreffenden Position befindet. Auf diese Weise kann die Schaltwelle mit Hilfe des Rastgliedes 16 mechanisch in der jeweiligen Getriebeposition arretiert werden. Die Rastvertiefungen liegen dabei jeweils auf einem Plateau, das sich bei zumindest zwei Getriebepositionen, nämlich bei der Rückwärts-Position und der Neutralstellung, in der Höhe von den Plateaus für die übrigen Getriebepositionen unterscheidet. Im gezeigten Beispiel wird angenommen, dass das Plateau für die Rückwärts-Position die größte Höhe hat, so dass das Rastglied 16 in dieser Position am weitesten in das Gehäuse 14 eingefahren ist. Das Plateau für die Neutralstellung hat die zweithöchste Position, während die Plateaus für alle übrigen Getriebepositionen eine geringere Höhe haben, so dass das Rastglied 16 in diesen Positionen entsprechend weiter aus dem Gehäuse 14 ausgefahren ist.

An dem Rastglied 16 stützt sich ein Stößel 26 ab, der über eine öldichte Durchführung 28 durch den Boden der Führungsbuchse 24 hindurchgeführt ist und in ein Sensorgehäuse 30 der Sensoreinrichtung 12 eintritt. Das Sensorgehäuse 30 ist mit dem Gehäuse 14 vercrimpt und nimmt an seinem dem Stößel 26 entgegengesetzten Ende einen Kontaktträger 32 aus Kunststoff auf, in dem eine in 1 sichtbare Kontaktplatte 34 sowie weitere, in 2 gezeigte Kontaktplatten 36, 38 gehalten sind. An seiner Unterseite bildet der Kontaktträger 32 zwei einander gegenüberliegende axiale Vorsprünge 36 (in der Schnittdarstellung in 1 ist nur einer dieser Vorsprünge zu sehen), zwischen denen ein Schlitten 38 axialbeweglich geführt ist. Der Schlitten 38 stützt sich mit seinem in 1 unteren Ende auf dem oberen Ende des Stößels 26 ab und ist durch eine Feder 40 gegen den Stößel vorgespannt. Im Inneren des Schlittens 38 ist ein Magnet 42 (Permanentmagnet) angeordnet, der dazu dient, einen weiter oben in dem Kontaktträger 32 angeordneten Magnetschalter (Reed-Schalter) 44 auszulösen, wenn sich der Stößel 26 entgegen der Kraft der Feder 40 hinreichend weit axial nach oben bewegt.

An einer Außenseite bildet der Schlitten 38 einen Lagerbock 46, auf den eine federnde Kontaktbrücke 48 aufgeclipst ist.

Wie 2 zeigt, bilden die drei Kontaktplatten 34, 36 und 38 jeweils einen zugehörigen Kontaktstift 34a, 36a und bzw. 38a. Die Kontaktstifte sind derart parallel in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, dass sie durch einen dazu passenden Stecker kontaktiert und mit einer elektronischen Auswerteschaltung verbunden werden können. Bei der Kontaktplatte 34 liegt der Kontaktstift 34a in einer zum Hauptteil dieser Kontaktplatte versetzten Ebene. Die Kontaktplatte 38 hat einen Lappen 38b, der mit der Kontaktplatte 34 in einer gemeinsamen Ebene liegt, jedoch durch einen Schlitz von dieser getrennt ist. Wenn die Schaltwelle die Rückwärts-Position einnimmt und dementsprechend der Stößel 26 in seine obere Endlage verschoben ist, wie in 3 gezeigt ist, so liegt die Kontaktbrücke 48 mit einer Aufwölbung 50 an dem Lappen 38b und der Kontaktplatte 34 an und schließt somit die Kontaktplatten 34 und 38 kurz, wie auch in dem zugehörigen Schaltbild in 4 zu erkennen ist.

In dieser Stellung nimmt der Magnet 42 eine Position ein, in der er sich auf Höhe des Magnetschalters 44 befindet und diesen schließt, wie ebenfalls in 4 gezeigt ist. Der Magnetschalter 44 verbindet dann die Kontaktplatten 36 und 38, wie auch aus 2 hervorgeht. Wenn man über die Kontaktstifte 34a und 36a eine Spannung an die Kontaktplatten 34 und 36 anlegt, während die Kontaktplatte 38 auf Masse liegt, so ist die Neutralposition des Getriebes daran zu erkennen, dass sowohl über die Kontaktplatte 34 als auch über die Kontaktplatte 36 ein Strom mit einer gewissen Mindeststromstärke fließt.

5 und 6 zeigen den Zustand, in dem sich das Getriebe in der Neutralstellung befindet und dementsprechend der Stößel 26 und der Schlitten 38 eine Axialposition einnehmen, die zwischen der Position nach 1 und der Position nach 3 liegt. Die Kontaktplatten 34 und 38 sind dann nicht mehr durch die Kontaktbrücke 48 verbunden, aber der Magnetschalter 44 liegt immer noch im Einflussbereich des Magneten 42 und ist deshalb geschlossen, wie auch in 6 gezeigt ist. Die Neutralposition des Getriebes ist somit daran zu erkennen, dass nur ein Strom über die Kontaktplatte 36 fließt aber kein Strom über die Kontaktplatte 34.

In allen anderen Getriebepositionen nimmt der Schlitten 38 die in 1 gezeigte Position ein, und sowohl der Magnetschalter 44 als auch der durch die Kontaktbrücke 48 gebildete Schalter sind offen.

Im gezeigten Beispiel ist parallel zu dem Magnetschalter 44 ein Widerstand 52 geschaltet, über den auch dann noch ein geringer Strom fließt, wenn sich das Getriebe weder im Rückwärtsgang noch in der Neutralposition befindet. Wenn auch dieser geringe Stromfluss ausbleibt, deutet dies auf einen Kabelbruch in der Leitung hin, die die Auswerteschaltung mit der Sensoreinrichtung 12 verbindet.

Wie in 1 zu erkennen ist, weist der Kontaktträger 32 an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen seines Umfangs federnde Rastzungen 54 auf, die in eine von mehreren Rastnuten 56 in der inneren Umfangswand des Sensorgehäuses 30 eingreifen. Durch eingesteckte Sicherungsstifte 58 sind die Rastzungen in der jeweils gewählten Rastposition fixiert. Wenn die Sicherungsstifte 58 gelöst werden und die Rastzungen 54 mit einer anderen der Rastnuten 56 in Eingriff gebracht werden, ändert sich die Höhe des Kontaktträgers 32 relativ zum Gehäuse 14 und damit auch relativ zu der Position des Schlittens 38 in den verschiedenen Getriebestellungen. Diese Einstellmöglichkeit erlaubt es, den Getriebesensor für die jeweilige Bauform des Getriebes zu kalibrieren.

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• EP 2304274 B1
• DE 4307596 A1