構(gòu)件、用于確定構(gòu)件的軸向位置和轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種構(gòu)件、尤其是變速器的切換元件，所述構(gòu)件可圍繞中軸線旋轉(zhuǎn)并且可沿軸向方向移動并且包括在圓周側(cè)環(huán)繞構(gòu)件的并且用于與傳感裝置共同作用的發(fā)送輪廓。本發(fā)明還涉及一種包括這種構(gòu)件和傳感裝置的系統(tǒng)，以及一種用于確定可旋轉(zhuǎn)支承的并且可沿軸向方向移動的構(gòu)件的軸向位置和轉(zhuǎn)速的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由實踐已知變速器的構(gòu)造為空心軸的爪齒，該爪齒可通過軸向移動運動在第一端部位置和第二端部位置之間移動，在第一端部位置中爪齒相對于變速器的軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，在第二端部位置中爪齒與變速器的軸無相對旋轉(zhuǎn)地連接。當(dāng)電子變速器控制裝置例如基于增大的轉(zhuǎn)速確定換擋愿望時、即確定爪齒在第一端部位置和第二端部位置之間的轉(zhuǎn)移運動時，為了實施爪齒的移動運動需要識別爪齒沿軸向方向的當(dāng)前位置和軸與爪齒之間的當(dāng)前轉(zhuǎn)速差。
[0003]為了確定爪齒沿軸向方向的位置，已知爪齒設(shè)有在圓周側(cè)環(huán)繞爪齒的發(fā)送輪廓并且設(shè)置與發(fā)送輪廓共同作用的傳感器。發(fā)送輪廓的表面在此設(shè)有V形環(huán)繞的橫截面。為了確定爪齒的軸向位置，傳感器具有兩個沿構(gòu)件軸向方向彼此間隔開的測量裝置、尤其是所謂的霍爾元件以及一個相對于爪齒設(shè)置在背離測量裝置一側(cè)上的永久磁鐵。借助測量裝置可分別確定表示傳感器的具有相應(yīng)測量裝置的區(qū)域和發(fā)送輪廓的表面之間的距離的測量信號。由兩個測量信號的差構(gòu)成的傳感器信號通過一個消除干擾因素的濾波裝置轉(zhuǎn)換為有效信號，由該有效信號可確定爪齒的當(dāng)前軸向位置。
[0004]在已知的變速器中，爪齒的當(dāng)前轉(zhuǎn)速例如通過設(shè)置在變速器的另一構(gòu)件上的轉(zhuǎn)速傳感器來確定。通過已知的固定的傳動比關(guān)系可由轉(zhuǎn)速傳感器測得的轉(zhuǎn)速確定爪齒的轉(zhuǎn)速。如不能這樣確定爪齒的轉(zhuǎn)速時——例如由于存在不明的傳動比，則需直接在爪齒區(qū)域中確定爪齒的轉(zhuǎn)速。相應(yīng)地，在爪齒區(qū)域中設(shè)置另一發(fā)送輪廓，該另一發(fā)送輪廓與另一傳感裝置共同作用。通過設(shè)置所述另一發(fā)送輪廓不利地增大了爪齒沿爪齒軸向方向的結(jié)構(gòu)空間需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此本發(fā)明任務(wù)在于，提供一種可旋轉(zhuǎn)的并且可軸向移動的構(gòu)件、一種包括這種構(gòu)件和傳感裝置的系統(tǒng)以及一種用于借助傳感裝置確定可旋轉(zhuǎn)的并且可軸向移動的構(gòu)件的軸向位置和轉(zhuǎn)速的方法，其中，為了確定構(gòu)件的軸向位置和轉(zhuǎn)速，沿構(gòu)件軸向方向只需較小的結(jié)構(gòu)空間。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)借助本發(fā)明的構(gòu)件、本發(fā)明的系統(tǒng)和本發(fā)明的方法來解決。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的可圍繞中軸線旋轉(zhuǎn)并且可沿軸向方向移動的構(gòu)件、尤其是變速器的切換元件具有在圓周側(cè)環(huán)繞該構(gòu)件的并且用于與傳感裝置共同作用的發(fā)送輪廓，所述發(fā)送輪廓具有至少一個用于確定構(gòu)件沿軸向方向的位置的第一區(qū)域，該第一區(qū)域的表面沿構(gòu)件軸向方向設(shè)有相對于中軸線變化的徑向延伸尺寸。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，所述發(fā)送輪廓具有多個第二區(qū)域以用于確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速，第二區(qū)域的表面沿構(gòu)件軸向方向的徑向延伸尺寸的走向不同于第一區(qū)域的表面沿構(gòu)件軸向方向的徑向延伸尺寸的走向，并且發(fā)送輪廓沿構(gòu)件的圓周方向交替構(gòu)造有第一區(qū)域和第二區(qū)域。
[0009]有利的是，為了確定根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件的軸向位置和構(gòu)件的轉(zhuǎn)速沿軸向方向只需小的結(jié)構(gòu)空間，因為通過傳感裝置與一個唯一的共同的發(fā)送輪廓的共同作用不僅可確定構(gòu)件的軸向位置也可確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。為了確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速尤其是利用了下述效果:通過沿構(gòu)件軸向方向彼此不同的走向，可以以簡單的方式由傳感裝置在構(gòu)件旋轉(zhuǎn)時檢測從發(fā)送輪廓的第一區(qū)域到沿構(gòu)件圓周方向直接鄰接該第一區(qū)域的第二區(qū)域的過渡，并且通過相應(yīng)分析第一和第二區(qū)域之間的相應(yīng)過渡或者說氣隙突變，可以以簡單的方式獲取轉(zhuǎn)速信息。通過與發(fā)送輪廓的第一區(qū)域的共同作用，可以以簡單的方式由傳感裝置確定構(gòu)件的軸向位置，在此利用第一區(qū)域表面的沿軸向方向變化的徑向延伸尺寸走向。
[0010]發(fā)送輪廓優(yōu)選設(shè)置在構(gòu)件的背離中軸線的一側(cè)上，但在構(gòu)造為空心軸的構(gòu)件中也可設(shè)置在構(gòu)件的朝向中軸線的一側(cè)上。
[0011 ] 在根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件的一種有利的實施方式中，所述第一區(qū)域的表面沿構(gòu)件軸向方向分別構(gòu)造有兩個相互鄰接的區(qū)段，第一區(qū)域表面的徑向延伸尺寸在第一區(qū)段中沿構(gòu)件軸向方向看具有單調(diào)上升的走向并且第一區(qū)域表面的徑向延伸尺寸在第二區(qū)段中沿構(gòu)件軸向方向看具有單調(diào)下降的走向，或者反過來。
[0012]尤其是當(dāng)發(fā)送輪廓在第一區(qū)域中相對于一個垂直于構(gòu)件中軸線設(shè)置的并且經(jīng)過兩個區(qū)段相互鄰接的區(qū)域的平面基本上鏡像對稱地構(gòu)造時，可以以特別簡單的方式由傳感裝置確定構(gòu)件的軸向位置。第一區(qū)域的表面在此尤其是具有V形橫截面，在兩個區(qū)段相互鄰接的區(qū)域中，第一區(qū)域表面的徑向延伸尺寸可具有最大值或最小值。
[0013]為了確定構(gòu)件的軸向位置，可以有利的是，第一區(qū)段和第二區(qū)段在與彼此連接的區(qū)域背離的區(qū)域中在構(gòu)件的較小軸向延伸尺寸上具有距中軸線基本上恒定的徑向延伸尺寸并且由此分別形成發(fā)送輪廓的一個肩部區(qū)域。
[0014]為了確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速，結(jié)合第一區(qū)域的具有V形橫截面的表面尤為有利的是，所述第二區(qū)域的表面沿構(gòu)件軸向方向具有相對于構(gòu)件中軸線基本上恒定的徑向延伸尺寸并且優(yōu)選在相應(yīng)第二區(qū)域的范圍中沿構(gòu)件圓周方向構(gòu)造成彎曲或基本上平面的。在發(fā)送輪廓的這種實施方式中，不僅構(gòu)件的軸向位置而且構(gòu)件的轉(zhuǎn)速可以以簡單的方式由傳感裝置確定。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)件的一種有利實施方式中，所述第二區(qū)域的表面至少近似在發(fā)送輪廓沿構(gòu)件軸向方向的整個延伸尺寸上相對于中軸線具有這樣的徑向延伸尺寸，其等于第一區(qū)域的表面在相對于構(gòu)件中軸線的最小或最大徑向延伸尺寸的范圍中的徑向延伸尺寸。借助發(fā)送輪廓的這種實施方式可極為可靠地確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速和構(gòu)件的軸向位置。
[0016]可以以下述方式簡單地制造發(fā)送輪廓:首先為發(fā)送輪廓構(gòu)造完全環(huán)繞的第一區(qū)域并且根據(jù)第一區(qū)域的造型將第二區(qū)域構(gòu)造為第一區(qū)域中的凹槽或?qū)⒌诙^(qū)域構(gòu)造為嵌入第一區(qū)域中的元件。
[0017]當(dāng)發(fā)送輪廓的尤其是所有第二區(qū)域構(gòu)造成結(jié)構(gòu)基本上相同的并且相鄰第二區(qū)域之間的距離沿構(gòu)件圓周方向分別基本上恒定時，可以特別簡單地確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。
[0018]還提出一種系統(tǒng)，其包括可旋轉(zhuǎn)支承的并且可沿軸向方向移動的根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件和傳感裝置，借助所述傳感裝置可確定發(fā)送輪廓的表面和傳感裝置之間的距離。
[0019]借助根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以以特別簡單的方式既確定構(gòu)件的軸向位置又確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速，為此傳感裝置僅與一個唯一的環(huán)繞的發(fā)送輪廓共同作用，從而為了確定構(gòu)件的軸向位置和構(gòu)件的轉(zhuǎn)速僅需沿構(gòu)件軸向方向較小的結(jié)構(gòu)空間?；诎l(fā)送輪廓的沿構(gòu)件圓周方向交替設(shè)置的并且分別相互鄰接的第一區(qū)域和第二區(qū)域以及相應(yīng)區(qū)域的表面相對于構(gòu)件中軸線的沿構(gòu)件軸向方向相互不同的徑向延伸尺寸的走向，在構(gòu)件旋轉(zhuǎn)時傳感裝置和發(fā)送輪廓之間的距離發(fā)生變化，在此可以以簡單的方式通過距離變化序列確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。此外，可以以簡單的方式通過表面在第一區(qū)域中沿構(gòu)件軸向方向變化的徑向延伸尺寸確定構(gòu)件的軸向位置，因此通過傳感裝置與構(gòu)件的共同作用不僅可確定構(gòu)件的軸向位置而且也可確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一種有利的實施方式中，所述傳感裝置具有至少一個傳感器，該傳感器為了確定發(fā)送輪廓的表面和傳感器之間的距離構(gòu)造有永久磁鐵和至少一個測量裝置。通過所述至少一個尤其是構(gòu)造為霍爾元件的測量裝置，可用傳感器檢測永久磁鐵的磁力線通過構(gòu)件的發(fā)送輪廓的相應(yīng)與傳感器共同作用的第一或第二區(qū)域引起的偏離，在此設(shè)置分析裝置，借助該分析裝置可由通過測量裝置生成的測量信號確定構(gòu)件的軸向位置。分析裝置尤其是傳感裝置的一部分，但也可例如是電子變速器控制器的一部分。
[0021]在本發(fā)明的一種有利的實施方式中，傳感器具有兩個測量裝置，它們沿構(gòu)件軸向方向彼此間隔開地設(shè)置，借助每個測量裝置可確定傳感器的具有相應(yīng)測量裝置的區(qū)域和構(gòu)件的發(fā)送輪廓之間的距離。在傳感器的這種實施方式中，當(dāng)分析裝置構(gòu)造用于由通過測量裝置生成的測量信號的差或平均值構(gòu)成傳感器信號并且用于分析該傳感器信號時，可準(zhǔn)確且可靠地確定構(gòu)件的軸向位置和構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。
[0022]一種可低成本制造的系統(tǒng)如此實現(xiàn):所述傳感裝置具有一個唯一的與發(fā)送輪廓共同作用的傳感器，該傳感器用于確定構(gòu)件沿軸向方向的位置并且用于確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速。但作為替換方案也可規(guī)定，所述傳感裝置具有一個與發(fā)送輪廓共同作用的用于確定構(gòu)件沿軸向方向的位置的傳感器和一個與發(fā)送輪廓共同作用的用于確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速的傳感器，并且這兩個傳感器尤其是沿構(gòu)件圓周方向彼此間隔開地設(shè)置。
[0023]在本發(fā)明的一種有利的實施方式中，所述傳感裝置具有至少一個濾波裝置，該濾波裝置構(gòu)造用于將傳送給濾波裝置的傳感器信號轉(zhuǎn)換為用于確定構(gòu)件的軸向位置的第一有效信號和/或用于確定構(gòu)件的轉(zhuǎn)速的第二有效信號。通過濾波裝置可從傳感器信號中削弱或者說消除干擾，所述干擾例如通過構(gòu)件的負(fù)荷變化和/或通過構(gòu)件區(qū)域中的機械公差和振動引起。尤其是這樣構(gòu)造濾波裝置，使得能夠過濾掉這樣的傳感器信號部分，其通過傳感器與第一區(qū)域或第二區(qū)域的共同作用生成并且構(gòu)成對于第二有效信號或第一有效信號的干擾因素。
[0024]濾波裝置不僅可構(gòu)造成模擬的也可構(gòu)造成數(shù)字的并且尤其是構(gòu)造用于實施高通濾波、低通濾波、帶通濾波和/或帶阻濾波。此外，濾波裝置可用于被動濾波或主動濾波，在此濾波裝