专利名称：校准汽车变速器中的位置传感器的方法
技术领域：
本发明涉及一种校准汽车变速器中的位置传感器的方法。
背景技术：
DE 43 07 596 C2揭示了一种用于变速器的制动装置，其包括以可移动的方式支 撑在罩壳中并以弹性方式偏置到其从罩壳中突出的位置的压力部件，及由所述压力部件致 动的电信号产生器。所述制动装置用以使变速器的选择器轴止动在相应选定的位置中。所 述压力部件以弹性方式偏置而抵靠在形成于选择器轴上的选择器凸纹上，并且能够啮合在 选择器凸纹中分别与预定档位相关联的不同凹部中。罩壳中集成有开关作为信号产生器， 所述开关用作倒车灯开关，且每当在倒车档下压力部件啮合在制动凹部中时，所述开关闭
I=I ODE 195 09 878 Cl揭示了类似的制动装置，其另外还包括容差补偿机构，准许自 动补偿选择器凸纹的形状及制动装置的罩壳的安装位置的容差。DE 10 2005 034 864中已经说明，如果信号产生器是用于测量压力部件相对于罩 壳的位置的位移传感器，那么原则上可用定量的方式来测量选择器凸纹中与压力部件相应 啮合的凹部的不同深度，以便基于所述制动凹部的不同深度来检测变速器的实际档位。这 样不但能检测特定的档位(例如倒车档位置)，而且能通过用定量方式评估信号产生器的 信号来区分变速器的多个不同档位。这样的位置传感器能够检测变速器的不同档位，例如 除了检测倒车档位置外，还能检测变速器的空档位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于对这种位置传感器进行简单且准确的校准的方法。根据本发明，为了实现这个目的，在已将位置传感器的罩壳安装到变速器外壳中 之后，使用所述位移传感器针对变速器的至少一个档位执行至少一次校准测量，且对于待 检测每一档位，基于此校准测量的结果来定义位移传感器的对应测量结果的容差范围。在根据这种方法校准的传感器中，关于实际上已设定到变速器的哪个档位的确定 是特定评估电子器件的任务，所述评估电子器件不一定形成传感器的一部分。传感器只把 位移测量的结果传递给此评估电子器件，且当此结果在校准期间已定义的容差范围内时， 评估电子器件确定变速器处在与此容差范围相关联的位置。因为只有在已将位置传感器的 罩壳安装到变速器外壳中之后才执行校准测量，所以校准可消除所有可能会影响位移测量 结果的容差。所附权利要求书中指示了本发明的有用的细节。根据本发明的有利的进一步的开发，在变速器使用时段期间，连续执行重新校准， 或者至少不时地执行重新校准。当老化或磨损效应导致对不同换档变速器测量的压力部件 的位移发生时间漂移时，可通过比较已在时间上连续获得的测量结果来检测此时间漂移， 且可相应地重新调整容差范围。当结果证明变速器的两个不同档位的容差范围彼此接近或者大约两相重叠时，可发出警告信号，从而可起始对变速器中所涉及的组件部分的修理。根据本发明的方法对于带有自动启动/停止功能的车辆特别有用，在这种车辆 中，还必须检测变速器是处于驾驶位置还是处于空档位置。同样，本发明还准许检测其它档 位，例如第一速度下的位置、第二速度下的位置等，这样可向驾驶员提供关于相应选定的齿 轮位置的反馈。此外，位置传感器当然还可像以前一样用作倒车灯开关。因为所述校准方法准许实际上消除所有容差，所以可将选择器凸纹在不同齿轮位 置时的水平差选择成非常小。这样做的优点是，对于不同的齿轮位置，使压力部件偏置而抵 靠着选择器凸纹的力几乎相等，这样无论已选择了哪个位置，驾驶员均会感觉到基本上相 同的制动力。
现在将配合图式说明实施例的实例，其中图1是制动装置的轴向截面，其还形成汽车变速器的位置传感器；图2是配合以横截面展示的选择器轴的制动装置的部分视图；图3是用于解释对制动装置中的位移传感器的信号进行评估的图；图4是根据另一实施例的具有位置传感器的变速器的横截面；及图5是根据本发明的方法的流程图。
具体实施例方式图1所示的制动装置包括罩壳10，其是采用所谓的止动螺钉的形式，止动螺钉有 外部螺纹12，止动螺钉可通过外部螺纹12拧到换档变速器的外壳中，此处未图示外壳。在 罩壳10的突出到变速器外壳中的末端处布置有压力部件14，压力部件14是采用制动球的 形式，借助于轴承球16用低摩擦力支撑在轴承杯18中，并借助于固持环20固定。轴承杯 18形成圆柱形套筒22的支撑于滚珠轴承M中的末端，且可在罩壳10中在限定范围内轴 向移动。滚珠轴承M的球的外圈由杯26形成，杯沈被按压到罩壳中，且由深冲压并经过 硬化的金属薄片制成，其下部末端由锥形环观固定，杯的顶部末端除了中心开口外都被封 闭，并形成弹簧30的反轴承。弹簧30在套筒22中轴向延伸，且其下部末端支撑在轴承杯 18上。弹簧30环绕以同轴方式形成于套筒22内部的内管32，并在其上部末端上承载磁体 34 (永久磁体)，磁体34从杯沈的开口向上突出。塑料盖36(图中只展示了其一部分)插入于罩壳10的顶部末端中，并容纳磁性位 移传感器38 (例如霍尔传感器)，使得磁性位移传感器38与磁体34的顶部末端对置，两者 之间存在间距。位移传感器38的电触点40向上传到杯36的外部。位移传感器38感测磁体34的磁场，并能够以高精确度(例如仅若干μ m的精确 度)来测量磁体34与传感器38之间的距离。因此，可在触点40处拾取具有多个值的(例 如)模拟电信号，所述信号精确地指示磁体34的轴向位置。在图1中，已用虚线指示了磁 体34的若干可能的位置。可任选地在模拟电子电路中评估位移传感器38的模拟信号，或 者可首先将所述信号数字化，然后进一步在数字电子电路中予以评估。因此，在所展示的实例中，位移传感器38是无触点式传感器，其优点在于避免了 磨损及污染问题。此外，可借助于非磁性材料的薄分隔壁或薄膜42将制动装置的机械部分与位移传感器分隔开，借此安全地囊封制动装置的机械部分，且同时保护位移传感器38免 受污染。可取代霍尔传感器而使用其它无触点式传感器(例如电感式传感器或电容式传 感器)作为位移传感器38。在此些情况下，磁体34可由导电本体取代。图2展示车辆换档变速器的罩壳10的下部部分及与选择器轴44配合的压力部件 14。选择器轴44承载选择器凸纹46，选择器凸纹46有三个形成于不同圆周区域中且此处 标记为I、II及III的凹部，选择器凸纹的突起48将所述凹部彼此分隔。依据变速器的档 位，压力部件14啮合于一个凹部中，在所展示的实例中是啮合于凹部II中。虽然图中未展示，但可配置凹部I、II、III(以及其它未展示的可能的凹部)，使得 压力部件14不但在选择器轴44的旋转方向上提供制动，而且在其轴向方向上提供制动。凹部I、II、III的深度各不相同。图2中，相应凹部的底部的半径以虚线展示。因 此，变速器的每一档位对应于一个不同深度的凹部，且相应地对应于压力部件14的另一轴 向位置，且因此对应于图1中的磁体34与位移传感器38之间的一个不同距离。在所展示 的实例中，凹部I可对应于倒车档，凹部II可对应于变速器的空档位置，且凹部III可对应 于变速器的其它位置。任选地，可借助于相应更多的凹部在不同前进齿轮位置之间进行区 分，所述凹部可布置于选择器轴的圆周方向上或否则布置于其轴向方向上。图3示意性图解说明位移传感器38的指示磁体34位置的信号可如何用电子的方 式来评估，以便辨识换档变速器的相应条件。图3中，用连续的线展示了处于对应于凹部I 的最下部位置的磁体34。用虚线展示了对应于其它凹部的位置。这些位置中的每一者对 应于位移传感器38的信号的某个值。当位移传感器38实际测量到的值与应准确对应于凹 部I的位置的差异小于某个容差量(即在容差范围内，图1中指示为50)时，评估电子器件 辨识出压力部件14啮合于凹部I (倒车档)中。相应地，当测量到的值处于容差范围52或 54时，辨识出凹部II或III。然而，容差范围被某些“禁区”彼此分隔，在禁区中，所测量的 信号无法明确地与某一齿轮位置相关联。这准许安全且稳固地检测变速器的实际条件。如 果测量到的值不在范围50、52、讨之一内，那么确定信号不可评估，且如果此状态持续较长 时间，则可传递错误消息。容差范围50、52及M相对于彼此的位置是通过加工选择器凸纹46来确定的，且 因此对于给定的多种变速器以足够的准确度已知。这些范围的绝对位置还取决于罩壳10 在变速器外壳中的安装位置，且因此可能在不同变速器中存在某种程度的差异。然而，可通 过在罩壳已安装之后执行针对凹部I、II或III中的一者的至少一次测量且通过相应地校 准容差范围50、52、M的位置来补偿这些差异。虽然在上述实例中齿轮位置传感器还用作用于以机械方式使选择器轴止动的制 动装置，但也可将位置测量功能与制动功能的功能分开。举例来说，图4展示变速器外壳56 的横截面，其中支撑着选择器轴44，选择器轴44又承载选择器凸纹46。此处，变速器外壳 56将位置传感器58及制动装置60承载于两个位置，所述两个位置相对于选择器轴44彼此 在直径上对置。位置传感器58及制动装置60中的每一者具有一个抵靠着选择器凸纹46偏 置的压力部件14，且其可具有相同的构造，区别仅在于制动装置60不需要有位移传感器。在制动装置60的侧上，选择器凸纹46形成轴向导槽64，压力部件14啮合于轴向 导槽64中，使得选择器轴44止动于其角位置中，但其可在轴向方向上移动(例如，为了选择换档通道)。当选择器轴44在给定轴向位置中围绕其轴线旋转以便选择某一齿轮时，位 置传感器58的压力部件14测量选择器凸纹46的面朝位置传感器一侧上的不同平台66，所 述平台通过其高度而区分，且每一者与某一齿轮位置相关联。通过用位置传感器58中的位 移传感器38'测量相应平台的高度而辨识选定的齿轮位置。图4所示的构造(其中位置传感器58及制动装置60彼此对置)的优点在于，压 力部件14施加的弹力彼此抵消，从而获得选择器轴44的更好的平衡。在此实例中，位移传感器38'是电感式传感器，其信号直接在罩壳10中的评估电 子器件68中评估。评估电子器件还包含温度传感器70，其测量变速器及位置传感器58的 实际温度。测量到的温度一方面可用来补偿变速器及传感器的那些组成部分的热膨胀(将 有害于位移测量的结果)，另一方面还可用来补偿电感式位移传感器38'及可能的评估电 子器件68的其它组件的已知温度漂移。一般来说，这个概念准许使用只需要低温度稳定性 的位移传感器。当安装图4所示的变速器时，首先将选择器凸纹46安装于选择器轴44上，且随后 将选择器轴安装于变速器外壳56中，并用轴承(未图示)支撑在其中。随后，例如通过将 位置传感器58及制动装置60的罩壳拧进去或按压进去，将所述罩壳在其相应位置中安装 于变速器外壳56中。只有在安装线的末端，当至少已经安装了变速器的可能会影响位置传 感器16中的压力部件14的移动的所有组成部分时，才校准此位置传感器。以此方式，确保 校准消除所有相关容差，例如选择器轴44的轴承的容差、选择器凸纹46在选择器轴上的安 装位置的容差，及位置传感器58在变速器外壳56中的安装位置的容差。在图5中，已用流程图指示了不同的安装及校准步骤。步骤Sl到S3的顺序并不 是强制性的。重要的只在于，在执行校准测量的步骤S4之前执行安装步骤。在这些校准测 量中，优选借助于位移传感器38针对每一齿轮位置(即，针对每一平台66)测量压力部件 相对于罩壳10的位置。选择器轴方便地在不同齿轮位置之间反复移动，且执行若干测量， 使得测量结果不但能够确定对应容差范围的位置，还基于测量结果的变化来确定容差范围 的宽度(见图3)。在换档变速器使用期间，压力部件14及选择器凸纹46的对应轮廓可能会受到磨 损，从而使得与个别齿轮位置相关联的容差范围可能会偏移。对应的偏移也可能是因其它 效应引起，例如变速器外壳56的热膨胀等等。出于此原因，在此处提议的方法中，在已在步 骤S5中通过存储容差范围而完成校准之后，在变速器的操作时间期间提供连续重新校准。 在步骤S6中，实行位置测量，其中确定压力部件相对于罩壳的位置。随后，评估电子器件将 测量结果与所存储的容差范围进行比较，并向较高级别的控制器发信号通知检测到的齿轮 位置。此外，评估电子器件基于对同一齿轮位置的实际位置测量及一个或一个以上先前位 置测量而形成浮动平均值，并在步骤S7中基于此浮动平均值且任选地基于测量结果的测 量到的变化来重新计算此齿轮位置的容差范围。相同操作也适用于其它齿轮位置。在变速 器的操作时间期间，例如在每次换档操作之后或在特定数目的换档操作之后或在特定操作 时间之后，循环重复步骤S6及S7。
权利要求
1.一种校准汽车变速器中的位置传感器(58)的方法，所述汽车变速器具有变速器外 壳(56)，其中安装有用于所述位置传感器的罩壳(10)，所述罩壳包括以可移动的方式支撑 于所述罩壳(10)中的压力部件(14)，及由所述压力部件(14)致动以测量所述压力部件 (14)相对于所述罩壳(10)的位置的电位移传感器(38 ；38')，所述方法的特征在于，在已 将所述位置传感器(58)的所述罩壳(10)安装在所述变速器外壳(56)中之后，使用所述 位移传感器(38 ；38')来执行对至少一个齿轮位置的至少一次校准测量，且对于待检测的 每一齿轮位置，基于所述校准测量的结果来定义所述位移传感器的对应测量值的容差范围 (50，52，54)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对于待检测的每一齿轮位置执行至少一次校准测量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述变速器正在操作时基于实际位置测量 的结果来连续校正所述容差范围(50，52，54)。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中测量所述变速器外壳(56)的 温度，且针对所述变速器及/或所述传感器的组成部分的热膨胀校正所述位移测量的结^ ο
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中测量所述位移传感器(38') 的温度，且针对所述位移传感器的温度漂移校正所述位移测量的结果。
6.根据权利要求4及5所述的方法，其中测量所述位置传感器(58)的所述罩壳中集成 的评估电子器件(68)的温度，作为代表所述位置传感器(58)及所述变速器外壳(56)的温 度的温度。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中将电感式传感器用作位移传感器(38')。
全文摘要
本发明提供一种校准汽车变速器中的位置传感器的方法，所述汽车变速器具有变速器外壳，其中安装有用于所述位置传感器的罩壳(10)，所述罩壳包括以可移动的方式支撑于所述罩壳(10)中的压力部件(14)，及由所述压力部件(14)致动以测量所述压力部件(14)相对于所述罩壳(10)的位置的电位移传感器(38)，所述方法的特征在于，在已将所述位置传感器的所述罩壳(10)安装在所述变速器外壳中之后，使用所述位移传感器(38)来执行对至少一个齿轮位置的至少一次校准测量，且对于待检测的每一齿轮位置，基于所述校准测量的结果来定义所述位移传感器的对应测量值的容差范围。
文档编号F16H59/70GK102084157SQ200980126239
公开日2011年6月1日 申请日期2009年7月15日 优先权日2008年7月16日
发明者托马斯·乌尔里希, 沃尔夫冈·勒斯 申请人:罗兰克斯两合有限公司