用于读取车辆中的齿轮选择器中的齿轮杆的预定位置的布置的制作方法

在车辆齿轮箱(gearbox)中变得越来越普遍的技术是所谓的“线控换档(shift-by-wire)”技术，该技术是如下的系统：通过这种系统，在齿轮转换杆(gearshiftinglever)与传动装置(transmission)之间不存在机械联动(mechanicallinkage)的情况下，在汽车中通过电子控制来啮合/改变传动模式。电子传动装置控制的重要输入是所选择的驾驶模式，驾驶员利用分别来自齿轮选择器的齿轮杆控制所述所选择的驾驶模式。通过将齿轮杆移动到不同的预定位置(操作位置)，驾驶员选择所需的驾驶模式，例如，向前驾驶和向后驾驶(自动传动装置单元中的d和r)。在自动手动传动装置中，不同的齿轮杆位置可以与手动传动装置的各个单个齿轮相对应，例如，齿轮杆的第一齿轮至第六齿轮、倒档和空档位置。

线控换档系统必须提供高水平的可靠性以及在出现故障时指示故障的能力。这种类型的系统的主要危险是当车辆未达到停车状态或车辆正按照由故障信号处理和分析导致的错误方向移动的时候。

在ep2395264a2中，描述了一种用于根据权利要求1的前序部分读取齿轮杆的位置的布置。该文件通过引用并入本文。当齿轮杆被移动并且传感器部件信号输出改变时，传感器布置能够通过应用一组规则来假设和标识传感器部件之一中的故障，该传感器部件之一指示齿轮杆位置之一。通过传感器布置读取齿轮选择器中的齿轮杆的位置，该传感器布置将关于齿轮杆位置的信息发送到齿轮箱以根据驾驶员的要求改变齿轮。如果传感器部件中的一个损坏或故障，则传动装置控制单元能够假设齿轮杆的位置并且可以切换到减速但仍然起作用的(functional)齿轮箱模式中，使得可以安全地驾驶车辆回家或者安全地驾驶车辆去维修。用于齿轮杆的每个预定位置的所有传感器的预期传感器输出信号值分别按符号(as-signed)分配到表，使得通过比较表和传感器部件的当前信号输出，系统可以标识齿轮杆的当前位置。

us2005/0126322a1描述了一种配备有转换杆位置传感器布置的自动传动装置控制系统，该有转换杆位置传感器布置包括多个开关，以在齿轮转换杆的转换运动之后输出二进制信号。预先选择开关输出的组合模式，以便表示齿轮转换杆可手动移动到的位置。控制系统还用于执行“被视为d位置的液压传动控制”，以在转换杆位置传感器失效的情况下确保车辆的运行。当来自杆位置传感器的信号表示齿轮转换杆的位置而不是驾驶位置并且遇到预定状况时，齿轮变换控制器认为齿轮转换杆被放置在驾驶位置中并执行‘被视为d位置的液压传动控制’，以啮合自动传动装置中的前向齿轮中的一个。

为了即使在信号故障的情况下也维持传感器布置的功能并且为了防止车辆的减速(reduced)驾驶模式，安全措施在本领域中是已知的。文件de19653193a1描述了一种用于检测可在若干位置之间调节的选择杆的位置的电路布置。杆的位置由检测布置来检测并通过信号线作为位置信号传输到齿轮控制机构。位置信号是二进制编码的，并且包括表示杆位置的可能数量所需的位数。结果是二进制位模式。将当前二进制代码(二进制位模式)与包含针对杆位置中的每一个的二进制代码的表进行比较。在当前代码与所存储的代码匹配时，系统识别出杆的所选位置。电路布置通过附加输出信号线与齿轮控制机构连接，通过该附加输出信号线传输进一步的经编码的信号。该经编码的信号包含关于驾驶区域的冗余信息，并且由齿轮控制机构使用对经编码的信号的评估来识别和校正位置信号中的位误差。针对每个单个位置的存储的二进制位模式表还包含当传感器中的一个发生故障时可能出现的位模式，使得系统可以在正常模式下继续操作。由于预定义的分配表，系统的灵活性受到限制，并且表的大小被扩展。此外，该系统取决于附加输出信号线的功能，并且它不能排除在附加输出信号线故障的情况下发生对所选择的杆位置的错误指派。

本发明的目的是提供一种用于读取齿轮杆的预定位置的布置，该布置在结构上更简单并且在响应传感器布置中的故障方面更灵活。

该目的通过如权利要求1所限定的用于读取车辆中的齿轮选择器中的齿轮杆的预定位置的布置来实现。

根据本发明，确定单元被配置成使得当在传感器部件中的一个中检测到持续地导致故障输出信号的故障状况时，在具有预期传感器输出值的表中利用故障传感器部件的故障输出值更新针对所述故障传感器部件的所存储的传感器输出值。

通过更新表，这意味着所存储的值被故障传感器实际上递送的值覆写，系统能够使其自身适应传感器故障，使得维持齿轮箱的全部功能，由此提供高度的灵活性。不需要预测和预定不能使系统能够继续以正常模式运行的不同情况。因此，可以有效地修复传感器布置中的故障。

在本发明的意义上，更新针对故障传感器部件的所有存储值是可能的，意味着在具有针对所有预定位置的预期传感器输出值的表中利用所述故障传感器部件的故障输出值更新针对所述故障传感器部件的所存储的传感器输出值。仅更新需要被校正的那些存储值也是可能的，特别是当所涉及的第二传感器部件仅在齿轮杆的可能操作位置中的某些操作位置中被激活时。随后仅更新那些预定位置的对应传感器输出值。

在齿轮杆的每个位置中，传感器输出值被采样并形成经编码的信号或信号模式，该经编码的信号或信号模式由所有传感器部件的信号输出的组合构成。将经编码的信号与表中所存储的代码信号进行比较。对于每个齿轮杆位置，预定的代码信号被存储在表中。确定单元迭代通过内部表行(或列，取决于信息是如何被存储的)，直到找到匹配的经编码的信号。由此，确定单元可以标识被指派给该匹配的齿轮杆位置。

所存储的信号模式/齿轮杆的单个所选位置处的传感器输出值的组合优选地彼此不同。因此，经编码的信号对于每个杆位置可以是唯一的。

当传感器部件中的一个发生故障时，则无论第二传感器部件是否被第一传感器部件激活，它都会不断地递送相同的信号输出值/信息。该表由行和列组成，其中所述行中的每一行被指派给齿轮杆位置中的一个。可以将该表中的每一列指派给第二个传感器部件中的一个。当然，可以反过来布置该表，其中列表示单个齿轮杆位置，而单个行被指派给第二传感器部件中的一个。

传感器输出值可以由各种可能的传感器输出(诸如，模拟信号或数字信号)构成。例如，数字传感器可以被适配成传输“开”或“关”信号。模拟传感器可以提交一定范围内的传感器值。为了定义这些传感器的“开”和“关”状态，可以为两种状态定义相应的输出值范围。

第二传感器部件被布置成使得它们的激活遵循机械位置，这些机械位置分别是齿轮杆的机械运动模式。条件激活序列被存储在确定单元中，该条件激活序列具有如下信息：齿轮杆的特定操作位置(以及传感器布置的对应特定输出信号)直接遵照(follow)齿轮杆的另一特定操作位置(以及传感器布置的对应特定输出信号)换句话说，被激活的第二传感器部件的预定序列与第二传感器部件的机械定位相匹配，使得应以与它们的机械定位相匹配的顺序激活第二传感器部件。

传感器布置被配置成使得当齿轮杆被移动时，总是有第二传感器部件中的至少一个与第一传感器部件相互作用。

根据本发明进一步的实施例，在预定齿轮杆位置中的每一个中，第一传感器部件仅与彼此相邻布置的一个或多个第二传感器部件相互作用。在多个第二传感器部件的情况下，在每个预定齿轮杆位置中第二传感器部件的数量优选地是相同的。

根据本发明进一步的实施例，传感器布置被配置成使得同时激活最多两个第二传感器部件。当齿轮杆正远离或朝向预定齿轮杆位置中的一个移动时，这尤其适用。

在本发明的优选实施例中，传感器部件和/或确定单元被适配成标识传感器部件的故障状况。合适的传感器部件的具体示例是具有集成电路的磁传感器，该集成电路提供集成诊断以确保设备本身正确地操作并且还确保在相对于磁场的变化的适当时间处发生切换。可提及的传感器设备是美国allegromicrosystems公司(allegromicrosystems,llc，usa)的a1160单极霍尔效应开关，该a1160单极霍尔效应开关能够检测和标识传感器部件中的故障状况。另一种合适的传感器由德国弗赖堡(freiburg,germany)的micronasgmbh的霍尔开关hal1507(hallswitchhal1507)所表示。

根据本发明的优选实施例，位置确定单元被适配成基于第二传感器部件的信号输出生成多位二进制代码，其中所存储的传感器输出值是以所存储的二进制代码的形式的。二进制代码是用于信号化和标识传感器的状况的有效方法，因为传感器元件以“1”和“0”的形式产生二进制信息。由传感器布置产生的代码信号由二进制值组成。优选地，第二传感器部件被设计成在被激活时递送信息“1”。经编码的信号由第二传感器部件中的每一个的二进制值的组合构成。将该二进制代码的特定输出模式与反映预定齿轮杆位置中的每一个的所存储的二进制代码进行比较。

根据本发明进一步的实施例，传感器布置包括至少一个磁场传感器，特别是霍尔效应传感器。霍尔效应传感器通常用于汽车工业中，并且能够以数字波形脉冲的形式给出信息。

根据进一步的实施例，确定单元被配置为使得在两个或更多个第二传感器部件处于故障状况的情况下，仅当至少两个起作用的第二传感器部件位于两个故障的第二传感器部件之间时，确定单元才利用故障第二传感器部件的当前故障传感器输出值更新针对故障的第二传感器部件的所存储的传感器输出值。当两个起作用的第二传感器部件被放置在两个故障的第二传感器部件之间时，即使多个故障代码信号相等，系统也可以标识齿轮杆位置。

假设一个起作用的传感器部件被直接放置在两个故障的第二传感器部件之间，无论齿轮杆从具有起作用的第二传感器部件的位置(在下文为“起作用的位置”)移动的方向如何，齿轮杆始终是从起作用的位置移动到具有故障第二传感器部件的位置(在下文为“故障位置”)。在这种情况下，两个故障位置的信号输出可以相同，并且对杆位置进行有效确认是不可能的。另一方面，当在两个故障的第二传感器部件之间布置有至少两个起作用的第二传感器部件时，齿轮杆仅能够被移动到起作用的位置或故障位置。换句话说，即使在多个传感器故障的情况下，所提出的布置也提供了对齿轮杆位置的可靠检测。

根据本发明进一步的施例，确定单元被适配成当故障传感器部件再次正常地工作或已被起作用的传感器部件替换时一旦不再检测到故障状况，就将所存储的传感器输出值恢复回原始状态。该表的原始状态与如下状态相对应：其中在所有第二传感器部件都正常地工作的状况下，该表包含针对齿轮杆的预定位置的预期传感器输出值。可以通过使用传感器部件的集成诊断系统来实现这种功能，并且确定单元可以被配置为当所有传感器部件发信号通知其正常运转时重置该表。

本发明还涉及一种具有至少一个如本文所描述的传感器布置的齿轮选择器。

现在将参考附图中所示的示例性实施例来描述本发明，在所述附图中：

图1示意性地示出了齿轮杆的转换模式；

图2示意性地示出了对信号信息的处理，以控制齿轮箱中的齿轮转换；

图3示出了针对每个预定齿轮杆位置所存储的传感器信号输出值的表；

图4示出了图1的具有故障的第二传感器部件的转换模式；

图5示出了在响应于图4中的故障的第二传感器部件而更新了表之后的图3的表；

图6示出了图1的具有两个故障的第二传感器部件的转换模式；以及

图7示出了在响应于图6中的两个故障的传感器部件而更新了表之后的图3的表。

图1示意性地示出了与常规自动传动装置一起提供的齿轮杆的转换模式。可以沿着机械转换模式p、r、n、d和具有上下转换位置“+”和“–”的手动位置m在多个预定的操作位置或转换位置之间移动齿轮杆。为简单起见，在以下解释中将不再进一步考虑“+”和“–”位置。当然，本发明不限于具有p、r、n、d和m位置的齿轮转换器(gearshifter)，而是可以被实施到任何类型的位置检测系统中，以确定齿轮杆或具有相同目的的任何其他转换元件的位置。

沿着预定的转换模式p-r-n-d-m，布置有传感器布置1。传感器布置1包括第一传感器部件10，该第一传感器部件10被附连到齿轮杆(未示出)并且被配置成当齿轮杆被移动通过转换位置(预定操作位置)时与齿轮杆一起移动。沿着第一传感器部件10的路径分布的多个第二传感器部件s21-s25可以与齿轮杆一起移动。第二传感器部件s21-s25在数量和定位上适当地与齿轮杆可以采用的操作位置p、r、n、d、m相对应。

第一传感器部件10可以与第二传感器部件s21-s25相互作用，其中第一传感器部件10由磁体构成，并且第二传感器部件s21-s25中的每一个对磁性敏感。因此，当第一传感器部件10被移动通过各操作位置并且面对处于相应操作位置中的第二传感器部件s21-s25时，所述第二传感器部件s21-s25被第一传感器部件10搅动(agitate)。

当移动齿轮杆时，第二传感器部件的激活序列应该遵循机械模式p-r-n-d-m。沿着齿轮杆的移动路径布置第二传感器部件s21-s25，使得在每个操作位置中，第一传感器部件仅与在该位置中的相应第二传感器部件相互作用。在所示的示例中，齿轮杆处于“r”位置中。在该位置，第一传感器部件10与第二传感器部件s22相互作用，并且第二传感器部件s22被激活。同时，第一传感器部件10不与剩余的传感器部件s21和s23-s25相互作用。

如果将齿轮杆从“r”位置移动到“n”位置，则第一传感器部件10面对第三传感器部件s23，使得第一传感器部件10与第三传感器部件s23相互作用。在该位置中，第一传感器部件10不与剩余的第二传感器部件s21、s22、s24和s25中的任何一个相互作用。因此，在齿轮杆的预定转换位置p、r、n、d、m中的每一个中，第一传感器部件10恰好与第二传感器部件s21-s25中的一个相互作用。

第二传感器部件s21-s25被配置为输出二进制信号。当单个第二传感器部件s21-s25被第一传感器部件10激活时，它递送信息“1”，而当第二传感器部件未被第一传感器部件10激活时，则第二传感器部件递送信息“0”。第二传感器部件的组合输出信号针对齿轮杆的每个操作位置生成特定的多位二进制信号模式。

图1中的表示出了传感器布置1的当前信号输出。齿轮杆位置(gl位置)对应于倒档位置“r”。在表中示出了第二传感器部件s21-s25中的每一个的信号输出。结果是以0-1-0-0-0的形式的二进制代码，其中仅在“r”位置中的传感器部件s22以信息“1”指示激活状态。

图2示意性地示出了用于控制传动装置的信号处理，使得传动装置选择相应的齿轮。在齿轮杆11移动到操作位置中的一个时，被附连到齿轮杆11的第一传感器部件10与相应的第二传感器部件s21-s25相互作用，并且传感器布置生成二进制代码模式的形式的代码信号。该信号被传递到确定单元30，该确定单元30接收传感器布置1的信号输出，传感器布置1的该信号输出即分别是来自第二传感器部件s21-s25的信号输出。确定单元30通过将第二传感器部件s21-s25的当前输出值与表40中所存储的传感器输出值进行比较来确定齿轮杆11的操作位置。当确定单元确定了齿轮杆11的位置和相应的所选齿轮时，该信息随后被传输到传动装置控制单元50，并且传动装置控制单元50根据车辆驾驶员的要求切换齿轮箱60中的齿轮。

图3示意性地示出了在确定单元中对来自图1的传感器布置信号输出的处理。由位置确定单元30通过将当前信号输出(即分别是当前传感器输出值)与表40中所存储的传感器输出值进行比较来处理来自传感器布置1的二进制编码信号(信号输出)形式的信号输出。

对于每个预定的齿轮杆位置(p、r、n、d、m)，表40包含二进制代码形式的对应信号组合。在与齿轮杆位置(p、r、n、d、m)中的一个相关联的每一行的单个列(s21至s25)中，存储预期的第二传感器分量输出值。

确定单元30迭代通过表的各行并通过将第二传感器部件s21至s25的信号输出(二进制代码)的组合与所存储的组合进行比较来分析来自传感器布置1的信号输出。一旦确定单元30在表中找到与所接收的信号组合相匹配的信号组合，则确定单元30确定齿轮杆处于相应的预定位置中。如示例中所示的，所接收的信号输出与表40中的与齿轮杆位置“r”(用箭头指示)相关联的行相匹配。该信息被传输到传动装置控制单元，该传动装置控制单元进而控制齿轮箱变换为倒档。

图4示出了图1的布置，其中与齿轮杆的“r”位置相关联的第二传感器部件s22处于故障状况，这意味着无论第二传感器部件s22是否被第一传感器部件10激活，第二传感器部件s22总是输出相同的信号信息，即“0”。

图5示例性地示出了响应于如图4中所示的传感器布置中的故障而对系统的调整。当齿轮杆处于“r”位置中时，第二传感器部件s21至s25的信号输出如图中的该表中所指示的，其中所有的第二传感器部件s21至s25发信号指示二进制状况“0”。由于信号组合与表40(图3)中的任何的所存储的传感器输出值不匹配，因此确定单元首先不能够基于所递送的信息确定齿轮杆的位置。

第二传感器部件s21-s25各自包括集成诊断，该集成诊断向确定单元通知单个第二传感器部件是否正常地工作。当第二传感器部件中的一个不能正常地工作并且处于故障状况时，则该信息被传输到确定单元。确定单元随后如箭头和圆圈所指示的更新(重新编程)表40。利用分别故障的传感器部件s22的当前输出值更新与齿轮杆位置“r”相关联的第二列s22的单元。当然，更新故障传感器的列的所有单元是可能的。

由于所述更新，表中的解释失败不再存在。当确定单元现在比较传感器布置的输出信号时(图3)，它可以标识出齿轮杆位置“r”，因为当前传感器输出值同与齿轮杆位置“r”相关联的行中所存储的传感器输出值相匹配。这确保了传动装置控制单元可以如预期那样继续。

在图6中，两个第二传感器部件(s22和s25)处于故障状况。当驾驶员将齿轮杆设定到“r”位置时，第二传感器部件的信号输出与信号输出表中所示的位置“m”中的相同。如关于图4和图5描述的情况，确定单元30被告知两个传感器部件s22和s25的故障状况。

确定单元30现在检查在故障传感器(s22，s25)之间是否存在沿着齿轮杆布置中的运动路径布置的至少两个正常工作的(working)传感器(s23和s24)。如果该条件适用，则确定单元30如参考图5所描述的更新表40。

在图7中示出经更新的表。假设将齿轮杆从位置“p”移动到位置“r”，确定单元可以标识出位置“r”，因为前一个位置是“p”位置并且齿轮杆尚未通过“n”位置。这是因为如下事实：第二传感器部件被布置成使得它们的激活序列遵循机械位置，该机械位置即分别是当传感器布置正常地工作而没有传感器故障时的齿轮杆的运动模式。该确定存储了这种相干性，并且知道只能将齿轮杆从“p”位置移动到“r”位置。类似地，当从“r”位置开始时，只能将齿轮杆移动到“p”位置或“n”位置。

当将齿轮杆从“r”位置(故障位置)移动到“p”位置或“n”位置中的任何一个时，确定单元可以确定相应的位置，因为这些位置中的第二传感器部件正常地工作。

假设将齿轮杆从“d”位置(起作用的位置)移动到“m”位置(故障位置)，确定单元可以标识“m”位置，因为在相反方向上齿轮杆将被移动到“n”位置，“n”位置同样是具有正常工作的第二传感器部件的有效位置。如以上所指示的，确定单元已经存储了关于第二传感器部件的状况激活序列的信息。

由于在两个故障传感器之间存在至少两个正常工作的传感器的事实，并且由于确定单元知道沿着路径p-r-n-d-m的传感器布置的事实，因此始终确保即使表包含具有相同模式的信号输出值的两行，确定单元也可以标识出齿轮杆的正确位置。

附图标记

1传感器布置

10第一传感器部件

11齿轮杆

s21第二传感器部件

s22第二传感器部件

s23第二传感器部件

s24第二传感器部件

s25第二传感器部件

30确定单元

40表

50传动装置控制单元

60齿轮箱