专利名称：切换单元以及用于制造该切换单元的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于固定可运动的变速器部件尤其汽车变速器的换挡杆的位置 的传感器切换单元。
背景技术：
传感器切换单元用于确定至少一个变速器部件的位置。该传感器切换单元包括用 于锁定变速器切换位置的切换锁定装置，其中该切换锁定装置具有锁定壳体以及切换栓。 该切换栓可做往复直线运动地支承在锁定壳体中并且能够相对变速器部件预张紧。此外， 所述传感器切换单元具有传感机构以及壳体，该传感机构由作为第一传感机构元件的信号 发出器以及作为另外的传感机构元件的传感器组成，所述壳体具有用于切换锁定装置的容 纳部。在许多这类传感器切换单元中，切换栓在其端侧上具有得到引导的定位元件。该 定位元件优选构造成球状的并且啮合到调节元件的运行轨道中。也称为球体定位件的这种 切换锁定装置尤其应用在汽车变速器中，其中，切换锁定装置的定位元件啮合到换挡杆的 相应的空隙中或者换挡元件的定位空隙中。DE 4307596A1示出了一种具有这种切换锁定装置的切换单元。切换锁定装置朝一 根轴预张紧，其中切换锁定装置以其定位元件啮合到置入轴中的槽中。切换锁定装置操作 开关，从而例如接通倒车灯。然而如果这种切换锁定装置要实现档位识别，那么需要非常精 确地确定信号发出器的位置，从而校准定位元件的传感机构。为了进行大规模生产，需要提 供下述的切换锁定装置，该切换锁定装置与尽可能多的传感器很好地共同作用并且不会卡 在锁定壳体上。
发明内容
因此，本发明的任务是实现一种传感器切换单元，该传感器切换单元能够成本低 廉地批量生产。按本发明，该任务根据权利要求1进行解决。传感器切换单元的一个传感机构元 件布置在切换栓上或者布置在与切换栓有效连接的部件上，例如柄状的载体上。然而原则 上能够交换信号发出器和信号接收器的位置。配属于第一传感机构元件的第二传感机构元 件布置在壳体上，该第二传感机构元件在下面也就是作为信号接收器的传感器。通过将传 感机构元件在外圆周侧无棱边地集成到载体中，减少了载体翻倒的危险，使得切换锁定装 置可靠地进行工作。在此，在外圆周侧无棱边的集成理解为由载体和信号发出器形成的单元在其外圆 周上没有错开，从而不存在能够进行卷边的伸出的部件。沿纵剖面看，所述载体没有径向突 出的突起部。磁体的外形配合载体的形状。如此形状配合地或者一体地构造由载体和信号 发出器构成的结构单元，使得其从径向外部看在几何上显示成整体。所述切换锁定装置与壳体牢固地连接。如此构造该切换锁定装置，从而通过更换载体能够将切换锁定装置与具有不同传感器的不同的壳体类型相配合。由此，例如能够始 终在传感器信号发出器对偶的最佳的工作区域中进行工作。所述切换锁定装置与壳体分开制造并且能够与壳体形状配合地和/或力配合地 进行连接。同样将信号发出器和切换栓相互分开地进行制造并且能够将其相互连接。在本发明的变型方案中，给信号发出器分配了刚好一个容纳部位置。该容纳部位 置实现了磁体的牢固的配合。理想地例如借助于咬合的元件来固定磁体，使得振动不会导 致不希望的移位。作为其替代方案，所述载体能够具有连续的多个容纳部位置。在一种实施方式中， 切换栓或者与切换栓有效连接的载体具有外螺纹。所述磁体具有与外螺纹互补的内螺纹， 从而能够将磁体螺纹连接并且能够首先连续地沿轴向进行调节。优选将所述磁体和切换栓 构造成旋转对称的。在另一实施方式中，所述切换锁定装置具有封闭的锁定壳体，从而一方面不会丢 失单个部件，或者使单个部件失调。这简化了操作、运输以及装配。另一方面，由此很好地 保护切换锁定装置防止污物进入。至少一个传感机构元件用作信号发出器。该信号发出器发出持久性的的或者暂时 性的恒定或者变换序列的信号，所述信号适合于通过一个或者多个相对信号发出器或者说 信号源进行布置的作为第二传感机构元件的传感器进行检测。信号发出器例如给出光信 号、声波或者磁脉冲。持久的信号发出器的例子是永磁体，例如具有相互交替的或者反向的 极化。在本发明的一种实施方式中，无接触地实现从信号发出器到传感器的信号传递。这 理解为，由一个或者多个传感器无接触地检测由一个或者多个信号发出器发出的信号，其 中传感器与信号发出器之间例如通过气体间隙或者流体间隙与之分开。锁定栓弹性地相对变速器部件上的运行轨道预张紧。该运行轨道由选择_和切换 位置的位置数据以及由这些选择_和切换位置之间的运行轨道轮廓的位置数据进行描述。 运行轨道轮廓具有下坡、上坡、凹处、顶点、高处等，这些可以由位置数据来描述。特征性的 位置数据配属于变速器部件的具体位置，中性位置、选择_和切换位置。所述具体的位置例 如是中性位置“标准”以及可能是其它的用于说明参考值的中性位置以及前进档或者倒车 档的位置。各个具体的切换位置通常分别具有相同的可重复的特征性的位置数据，作为替 代方案也具有变换的位置数据。特征性的位置数据根据确定的线路图通过彼此紧接排列的位置数据的位于其之 间的链条相互连接，所述位置数据限定了运行轨道上从其中一个位置到另一位置的用于探 测装置的路径。所述线路图通过由运行轨道表面上的凹处和突起组成的两维或者三维的结 构预先给出。运行轨道表面上的不同的凹处和突起坡状上升或者下降地相互连接成斜坡轮 廓，所述凹处和突起相互排列成任意多个相互并排布置的并且无过渡地相互连接的位置数 据的链条。由此，所述位置数据以简单的形式一维或者两维的坐标或者线段，其将表面的高 度差反应到运行轨道的限定的基准面或者基准线上，切换栓以相应的纵向行程对表面的高 度差进行反映。如果切换栓远离所述参考位置在运行轨道上沿着运行轨道行驶，那么该切换栓由 于高度差以确定的行程远离参考值，或者最终以确定的行程再次靠近参考值。由此，与切换 栓联接的信号发出器占据了相对于传感器与参考方位不同的位置。
切换栓的确定的行程由此配属于变速器部件的每个所述位置。一个或者多个信号 发出器相对于传感器的位置配属于切换栓的相应的行程。从信号发出器在切换栓处于参考 位置中时占据的参考方位出发，信号发出器根据变速器部件的位置与参考方位一样近地或 者说比参考方位更近地靠近传感器或者进一步远离传感器。也可以考虑的是，给每个特征 性的位置配属其它与前面所述实施方式相同的或者不同的传感器或者说信号发出器。跟随前面的实施方式，由此为变速器部件的每个选择_或者切换位置配属了切换 栓的确定的纵向行程。相应于行程的信号用传感机构和分析电子元件转换成关于变速器部 件的位置的信息。所述信号例如进一步传递到车上电器中，用于调节运行状态和行驶状态 或者作为选择_或者说档位显示在显示器上。运行轨道表面上的凹处也构造成定位凹处，探测单元的切换栓以尖端嵌入该定位 凹处中，并且变速器部件例如锁定在切换位置中。相应的行程或者位置数据的限定的测量 量同样配属于所述定位位置。位置数据是在圆周侧分布的运行轨道的不同的直径或者径向行程，所述直径或者 径向行程沿径向被探测并且由此引起切换栓的径向指向的纵向行程。所述切换栓相对于运 行轨道的轴向位置是固定的。作为其替代方案，所述位置数据是沿轴向或者沿纵向探测的并且由此沿轴向不平 坦的运行轨道的不同的平面中的轴向凹处和突起的深度以及高度。在这种情况下，所述切 换栓是轴向的并且由此与旋转轴线、回转轴线或者说纵轴线相同定向地进行往复直线运 动。作为前面所述变型方案的替代方案或者与之同时地，所述位置数据是沿轴向顺序先后 探测的任意数量的相互轴向相邻的圆周线的直径或者径向间距。在这种情况下，所述运行 轨道沿纵向_也就是垂直于径向分布。所述切换栓沿纵向可运动地支承在锁定壳体中。至少一个弹簧沿着相同的纵向支 撑在所述锁定壳体中或者其它的锁定壳体中，并且至少在运行探测装置期间相对运行轨道 张紧所述栓。所述切换栓是内部空心的并且引导在这种情况下构造成压缩弹簧的弹簧的一 部分。所述切换栓的尖端为了与运行轨道接触而进行倒圆或者设有球体。在球帽中围绕自 身中心可旋转地得到容纳的球体可选地球体式支承在球帽中。所述传感器切换单元具有至少一个用于信号发出器的载体以及至少一个传感器。 如果要检测位置数据，该载体至少能够通过切换栓进行激活，并且该载体优选是构造成柄 的杆。该载体优选与切换栓同轴地沿着相同的纵向支承在锁定壳体中，在该锁定壳体中切 换栓也可以进行纵向运动。在切换栓和载体之间要么永久地要么暂时地沿纵向进行接触。 作为替代方案，在切换栓和载体之间布置有用于永久的或者按需要的连接的传递装置。所 述载体要么固定在切换栓上，要么在切换栓上进行引导或者通过弹簧的作用靠在切换栓 上。所述切换栓可选地滑动支承或者滚动支承在优选由板材制成的锁定壳体中。一个 或者多个弹簧是每个传感器切换单元的螺旋弹簧和/或盘形弹簧。用本发明实现了一种用 于多区域测量切换-和选择位置的装置，该装置能够简单地、坚固地并且成本低廉地进行 制造。所述切换栓在本发明的设计方案中轴向可移动地布置在切换锁定装置的内表面 上，并且压缩弹簧支撑在切换栓上以及锁定壳体上。切换锁定装置的切换力尤其通过用在切换栓和锁定壳体之间的压缩弹簧的力来确定。优选球状的定位元件嵌入调节元件的空隙 中并且在切换栓的端侧上引导。锁定壳体的底部具有空隙，通过该空隙引导柄状的载体。该 柄部分地布置在锁定壳体中并且在那里平行地在压缩弹簧内部分布并且在端侧支撑在切 换栓上。所述柄在壳体的外部具有用于传感器或者信号发出器的容纳部区段。为了在切换锁定装置的未装配的状态下防止丢失或者说为了在装配的状态下限 制定位栓的调节行程，所述切换锁定装置能够设有轴向的保护装置。所述载体由非铁磁性的金属或者非金属制成。使用合成材料用于载体以及用于传 感机构的壳体。在此，所述载体和壳体的合成材料能够至少部分地散布有可磁化的颗粒，所 述颗粒根据不同的模型进行磁化。作为其替代方案，整个载体由铁磁性的材料制成并且作 为磁体起作用。在本发明的改进方案中，所述传感机构元件在进行调整之后通过固定辅助件固定 在载体上。只要传感机构元件关于载体能够自由定位，就需要这么做，从而防止在运行中不 希望的移动。合适的固定辅助件例如是止动片。然而也可以代替机械的固定件使用固定方 法例如粘接。所述载体和信号发出器优选是压紧的。在本发明的构造中，所述切换栓在固定传感机构元件的端部上具有变细的端部。 由此，在磁体的场强保持相同时减少所述单元的宽度，这总的节省了结构空间。变细的端部 是圆柱形的，并且所述磁体具有中间的同样圆柱形的空隙，该磁体能够通过该空隙与变细 的端部进行连接。作为其替代方案，所述载体在端侧具有盲孔。在切换栓装在锁定壳体中之前，所述 磁体与其强度相应地定位在盲孔中。有利的是，所述切换栓由合成材料制成。在这种情况 下，所述磁体能够与切换栓进行压合。此外，该磁场能够轻易地穿过非金属的切换栓并且不 会偏转。在另一实施方式中，所述载体在其圆周上具有不同于圆形的横截面。由于压注技 术的原因，这种做法能够简化其制造或者说能够节省材料。本发明特别适合于实现档位识别。为此，将变速器部件中的定位凹处构造成不同 的，从而由作为信号发出器的磁体和空心传感器构成的灵敏对偶实现了精确的档位识别。 所述无接触的传感机构无摩擦地进行工作。原则上也可以考虑其它的信号发出器以及作为 信号探测器的传感器。于是，所述传感器能够是压力传感器、亮度传感器或者其它无接触工 作的或者接触连接进行工作的传感器。
下面根据附图对本发明进行详细解释。附图示出图1是按本发明的传感器切换单元，图2是按本发明的第一载体，图3是按本发明的第二载体，图4是按本发明的第三载体，图5是按本发明的第四载体，图6是按本发明的第五载体，
图7是按本发明的第六载体。
具体实施例方式在图1中描绘了传感器切换单元1的整个视图。该传感器切换单元1由切换锁定 装置25以及壳体19组成。该切换锁定装置具有由金属制成的具有球帽4的切换栓2以及 构造成柄的载体3。在切换栓2上在端侧指向外地布置了球体5，该球体借助于其它滚动球 体6滚动支承在球帽4中。所述球体5能够朝着运行轨道18预张紧。所述壳体19与锁定 壳体8通过衬套26压合。因此能够取消单独的密封件。所述切换栓2借助于滚动轴承7能够作往复直线运动地支承在由金属制成的锁定 壳体8中并且在该锁定壳体中进行引导。所述切换栓2设有盲孔状的孔9，该孔的横截面在 这里是圆形的，其中弹簧10以螺旋弹簧的形式容纳在孔9中。通过切换栓2中的孔9缩短 了结构单元并且由此实现了节省空间的布置。所述弹簧10是预张紧的，并且支撑在切换栓 2的孔底部39上以及支撑在锁定壳体8上。所述柄3在弹簧10内部引导，其中该弹簧10—方面支撑在切换栓2的孔9中并且 另一方面支撑在锁定壳体8的底部22上。该锁定壳体8的底部22具有圆形的空隙23，所 述载体3通过该空隙伸入容纳部24中，从而该载体穿过锁定壳体8滑动支承或者说引导。 所述载体3在端侧逐渐变细并且容纳环形的永磁体作为信号发出器16。所述容纳部24基本上构造成圆柱形的并且大致在其中间具有环形的凸肩31。该 凸肩31 —方面保持着衬套26，并且能够构造得比所需要的更长，从而预先给出最大的压入 深度。所述衬套26在远离切换锁定装置25的端部上设有弯曲的、环绕的壁32并且挤压包 封在壳体19中，其中代替壁32也可以采用多个凸缘。所述锁定壳体8分成三个区段11、12、13，其中第一和第三区段13、11构造成圆柱 形的。第二区段12构造成折叠段14。也可以考虑所述锁定壳体8是简单的圆柱形的板套。所述传感机构至少由作为第一传感机构元件27的信号发出器16以及作为第二传 感机构元件28的称为传感器17的信号接收器所组成。所述壳体19由合成材料或者由金属 制成。此外，传感机构具有与汽车连接的具有定位销21的插接接触部20形式的接口。所 述传感机构构造成无接触的传感机构。传感器17是霍尔传感器，并且信号发出器16是永 磁体。由此无接触地产生信号。壳体19和切换锁定装置25能够相互分开地进行制造以及 运输，而不会弄脏在功能上重要的部件。在图2到6中示出了按本发明的载体3。所述载体都具有基本上柄状的外轮廓，其 中柄端部29分别具有环绕的边缘15，该边缘径向加宽了所述载体3。借助于该边缘15，载 体3通过弹簧10朝孔底部39预张紧，并且该载体3能够支撑在孔9中而不会翻倒，其中该 载体3同时构造成质量优化的。此外，所述柄端部29不是构造成轴向平整的，而是朝旋转 轴线33具有圆锥顶34，由此增大了朝孔底部39的接触面，这引起了很小的表面压力。图2示出了整体构造成磁体的载体3。该载体由铁磁性的材料或者至少由可磁化 的材料组成并且由于其同质性能够简单地进行制造。按图3的载体3具有轴向的穿通空隙35，该穿通空隙在径向是圆形的。所述磁体 16在端侧插入管状的载体3中并且在该载体的第二柄端部30上通过粘接牢固地与该载体 连接。
在按图4的实施方式中，所述载体3由合成材料构成并且在第二柄端部30上具有 盲孔38。横截面T形的磁体16相对于盲孔38具有轻微的过盈，从而能够在安装时通过压 合可靠地固定该磁体。图5示出了由塑料制成的具有磁体16的载体3，该磁体在第二柄端部30上进行 挤压包封，从而磁体与载体3形成了一体的部件。在这种布置情况下，磁体16相对于载体 3固定在其位置中并且通过部件磨擦也不能改变其位置。由塑料制成的载体3对于磁场线 来说是可穿透的，从而不影响灵敏性。图6示出了一种载体3，该载体的柄端部30变细地构成，从而其具有末端的销36。 信号发出器16是不一定圆形的具有与销37互补的空隙的柱体37形式的磁体或者说以孔 板的形式在外侧布置在载体3上。具有与载体3相同的直径的磁体16以如下方式连接到 该载体上，即，不会出现突起。图7示出了一种具有磁体16的载体3，其中该磁体16构造成空心圆柱形的。所述 载体3是在其承载磁体16的端部上变细的弹性体推杆40。磁体16连接到弹性体推杆40 上，其中(例如通过超声波)熔化事先超过弹性体推杆40的长度突出的端部41并且由此
固定磁体16。
附图标记列表
1传感器切换单元
2切换栓
3柄
4球帽
5球体
6滚动球体
7滚动轴承
8锁定壳体
9孔
10弹簧
11第一区段
12第二区段
13第三区段
14折叠段
15边缘
16信号发出器
17传感器
18运行轨道
19壳体
20插接接触部
21定位销
22底部
23空隙
8
24容纳部25切换锁定装置26衬套27第一传感机构元件28第二传感机构元件29第一柄端部30第二柄端部31凸肩32壁33旋转轴线34圆锥顶35穿通空隙36销37柱体38盲孔39孔底部40弹性体推杆41端部
权利要求
传感器切换单元(1)，用于确定至少一个变速器部件的位置，所述传感器切换单元包括-切换锁定装置(25)，用于锁定变速器切换位置，其中所述切换锁定装置(25)具有锁定壳体(8)、切换栓(2)以及与所述切换栓处于有效连接的载体(3)，所述切换栓能进行往复直线运动地支承在所述锁定壳体(8)中并且所述切换栓能够相对所述变速器部件预张紧；-传感机构(15)，所述传感机构具有作为第一传感机构元件(27)的信号发出器(16)以及作为第二传感机构元件(28)的传感器(17)；-以及壳体(19)，所述壳体具有用于所述切换锁定装置(25)的容纳部(24)；其特征在于，-所述载体(3)和所述信号发出器(16)以如下方式相互连接，即，所述载体沿纵剖面看在外侧没有凸肩。
2.按权利要求1所述的传感器切换单元，其特征在于，所述信号发出器(16)构造成磁体。
3.按权利要求1所述的传感器切换单元，其特征在于，整个所述载体由铁磁性的材料 构成。
4.按权利要求1所述的传感器切换单元，其特征在于，所述信号发出器(16)布置在所 述载体⑶的端侧的盲孔(38)中。
5.按权利要求1所述的传感器布置，其特征在于，所述载体构造成具有轴向分布的穿 通空隙(35)的管。
6.按权利要求1所述的传感器布置，其特征在于，所述信号发出器(16)与所述载体 (3)螺纹连接。
7.按权利要求1所述的传感器布置，其特征在于，所述信号发出器(16)压合到所述载 体(3)中。
8.按权利要求1所述的传感器布置，其特征在于，所述信号发出器(16)与所述载体 ⑶粘接。
9.按权利要求1所述的传感器布置，其特征在于，所述信号发出器(16)用合成材料进 行包封。
10.按权利要求1所述的传感器布置，其特征在于，所述传感机构构造成无接触的传感 机构。
11.按权利要求1所述的传感器布置，其特征在于，所述载体(3)具有非圆形的横截面。
12.按权利要求1所述的传感器布置，其特征在于，所述载体由弹性体材料构成。
13.切换锁定装置(25)的载体(3)，用于按上述权利要求中任一项所述的传感器切换 单元⑴。全文摘要
本发明涉及一种用于确定至少一个变速器部件的位置的传感器切换单元(1)，其由用于锁定变速器切换位置的切换锁定装置(25)、传感机构(15)以及壳体(19)所组成，其中该切换锁定装置(25)具有锁定壳体(8)和切换栓(2)，切换栓(2)可进行往复直线运动地支承在锁定壳体(8)中并且切换栓能够相对变速器部件预张紧，传感机构(15)具有信号发出器(16)以及传感器(17)，壳体(19)具有用于切换锁定装置(25)的容纳部(24)，其中，载体(3)和信号发出器(16)以如下方式相互连接，即，沿纵剖面看载体在外侧没有凸肩。
文档编号G05G5/06GK101889252SQ200880119160
公开日2010年11月17日 申请日期2008年12月2日 优先权日2007年12月19日
发明者斯坦尼斯拉夫·马西尼, 格哈德·奥伯尔佩尔廷格, 阿诺尔德·特里斯勒 申请人:谢夫勒科技有限两合公司