專利名稱：變速箱位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動車變速箱位置傳感器。
背景技術(shù)：
自動或自動化的變速箱位置傳感器是已知的。這些傳感器在變速箱設(shè)計時提供并
被并入到變速箱中，通常位于致動器處，該致動器使得其可以執(zhí)行齒輪變速。對于這些傳感
器，各種技術(shù)被使用。例如，基于電位計的位置傳感器已知用于確定致動器的位置和用于由
此推斷變速箱的位置，也就是說，變速比是否被使用和如果是的話是哪一個。 例如霍爾效應(yīng)磁技術(shù)或感應(yīng)技術(shù)這樣的其它技術(shù)最近已發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于自動或自動
化變速箱的位置傳感器中。例如，W02005/064281描述了一種整合的位置傳感器，其利用霍
爾效應(yīng)來檢測變速箱的傳動軸的位置，特別是通過磁體在多個區(qū)域中編碼。但是，該傳感器
是復(fù)雜且非常昂貴的。 近來，在汽車領(lǐng)域，稱為"STOP&START"的系統(tǒng)出現(xiàn)在安裝有自動化或自動變速箱 的車輛中。當(dāng)車輛停止預(yù)定時間段時，例如在紅燈時，這些系統(tǒng)管理發(fā)動機(jī)的停止，且在駕 駛員再次施壓在加速踏板上時自動起動發(fā)動機(jī)。 該系統(tǒng)可以節(jié)省可觀量的燃料且由此具有可觀的成就，特別是在城市中。 必須知道的是，出于安全原因，在重新起動發(fā)動機(jī)前必須確定發(fā)動機(jī)停止時的變
速箱的位置。 特別地，變速箱必須處于其空檔位置(neutral position)，也就是說沒有傳動比 被使用，以防止車輛在起動時被向前推，這容易導(dǎo)致事故。 為了檢測是否沒有齒輪被嚙合，利用變速箱位置傳感器來傳遞代表空檔位置的輸 出信號。 則必要的是確保該位置傳感器正常地工作，也就是說沒有發(fā)生故障且傳遞的信號 可靠以指示空擋位置。 已知用于改善位置傳感器的測量的安全性的裝置。這些裝置防止在輸出信號和地 之間短路時或在傳感器饋電開路時的被傳遞信號的錯誤判讀。 為此，這些裝置將傳感器設(shè)置為包括電阻器電路，使得可以提供既不為零也不等 于傳感器饋電的值的輸出電壓。該輸出信號則具有不同于低的短路水平且不同于高的開路 水平的中間值。 但是，這些裝置不能識別可能發(fā)生在傳感器的電路上的所有故障。 特別地，這些裝置不允許電路的電纜上或連接器上存在的不恰當(dāng)阻抗的識別。該
阻抗可例如在異常電阻出現(xiàn)在連接器(接觸電阻)處或出現(xiàn)在饋電電纜中時出現(xiàn)。輸出信
號則具有不正確的中間模擬值，其不對應(yīng)齒輪的真實(shí)位置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這些問題，本發(fā)明的目的是提出一種變速箱位置傳感器，其可校驗(yàn)每個
3時刻傳遞的輸出信號的完好性，而不管可能發(fā)生的故障的類型。
因此，本發(fā)明的主題是一種機(jī)動車變速箱位置傳感器，包括探測器，該探測器能與
連接到用于致動變速箱傳動比的元件的移動對象相互作用，以提供代表變速箱的空擋位置
的至少一個模擬信號，其特征在于，其還包括具有模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換器的信號處理單元，該模
擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換器能把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號，以僅在一方面當(dāng)該對象處于空檔位置
時且另一方面當(dāng)該傳感器處于正常工作狀態(tài)時提供對應(yīng)于空檔位置的預(yù)定項(xiàng)周期性信息。 本發(fā)明的另一主題是一種變速箱，其包括如上限定的位置傳感器。 本發(fā)明還提出一種用于檢測機(jī)動車變速箱的空檔位置的方法，該變速箱包括如上
限定的位置傳感器，其特征在于，模擬信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號，以僅在一方面當(dāng)該對象
處于空檔位置時且另一方面當(dāng)該傳感器正常工作時提供對應(yīng)于空檔位置的預(yù)定項(xiàng)周期性信息。


閱讀本發(fā)明的說明書和所附附圖可明白其它優(yōu)點(diǎn)和特征，在附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器的示意圖； 圖2、3和4是描述圖1的傳感器的輸出信號的圖表。 在這些附圖中，相同的元件具有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器1的示意圖，該傳感器能被安裝在機(jī)動車手 動或自動變速箱殼體(未示出)上。 變速箱包括用于根據(jù)變速桿經(jīng)由連接系統(tǒng)施加的指令而致動各種傳動比的元件 (參見例如EP 0 273 874中描述的變速箱)。 致動元件例如可以是致動桿、爪式離合器或變速箱的凸輪。
位置傳感器1包括探測器3，其能與對象5相互作用。 對象5連接到用于致動變速箱的傳動比的元件，以與其一起移動且代表嚙合的齒 輪或空檔。 因此，在工作中，探測器3和對象5相互作用以提供代表變速箱的空檔位置或嚙合 的齒輪的至少一個模擬信號。 探測器3例如是磁效應(yīng)、光效應(yīng)或感應(yīng)效應(yīng)探測器。 優(yōu)選的是霍爾效應(yīng)探測器3，其能測量磁場，用于確定對象5在空間中的位置和用 于由此推斷變速箱的空檔位置或嚙合齒輪。 霍爾效應(yīng)探測器3有利地包括布置在集成電路上的霍爾單元和通量集中器(flux concentrator)，用于測量磁場(例如參見文獻(xiàn)US6545462和US7038448)。
對象5被設(shè)計為被磁化，也就是說具有非零磁導(dǎo)率。 對于金屬對象5，存在靠近霍爾效應(yīng)探測器3的磁體7，使得探測器3被形成在磁 體7和對象5之間的磁力線8橫穿，如圖1所示。 因此，在工作中，當(dāng)對象5基本上面對探測器3時，后者測量磁場的變化且檢測空 檔或傳動比位置。
如果傳感器1包括光學(xué)效應(yīng)探測器3，對象5被設(shè)計為與探測器3光學(xué)地相互作 用。 光學(xué)探測器3可由此在基本上面對對象5時檢測光學(xué)信號中的變化。
模擬信號例如是電流或電壓。 根據(jù)本發(fā)明，傳感器1還包括信號處理單元9，該單元包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其能
把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號17，以僅在一方面當(dāng)對象5處于空檔位置中時且另一方面
當(dāng)傳感器1處于正常工作狀態(tài)時提供對應(yīng)于空檔位置的預(yù)定項(xiàng)周期性信息。 這提供了對應(yīng)于空檔位置或嚙合齒輪位置的數(shù)字輸出信號17，大致為槽的形式，
在時間周期T內(nèi)包括頂部幅度Vl、底部幅度V2和至少兩個相繼的躍遷19和20，如圖2所示。 例如，第一躍遷19為正的，也就是說信號的幅度從值V1到較低的值V2，斜率優(yōu)選
為零，第二躍遷20為負(fù)的，在V2和V1之間。 零斜率使得可以防止變速箱傳動比的不確定位置。 在后一種情況下，還可以令處理單元9任意地把數(shù)字信號17的躍遷值歸于等于幅 度VI或等于較低幅度V2的值。 因此，為了校驗(yàn)傳感器1的輸出信號的完好性，校驗(yàn)數(shù)字信號17中的兩個相繼躍 遷19、20的存在是足夠的。 在信號17的第一躍遷19后，且在數(shù)字信號17的周期T內(nèi)，如果沒有檢測到信號 17的第二躍遷20，則傳感器1故障。 相反，第二躍遷20的檢測一方面告知使用者齒輪被嚙合或不嚙合，另一方面告知 使用者該項(xiàng)信息是完全可靠的。 因此，獲得了這樣的位置傳感器l，其相對于用于輸出信息的模擬編碼的傳統(tǒng)傳感 器(例如以不同電壓水平編碼)具有改善的可靠性。 為此，位置傳感器1有利地在處理單元9的輸出端處具有數(shù)字總線(未示出)，例
如LIN或CAN，允許數(shù)字輸出信號17的傳輸。 替代地，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器是脈寬調(diào)制(P麗)轉(zhuǎn)換器。 因此有利地，可以對與空檔位置對應(yīng)的第一數(shù)字輸出信號17和與嚙合齒輪位置 對應(yīng)的第二數(shù)字輸出信號17不同地編碼。 例如，第一數(shù)字輸出信號17包括占周期T百分之八十的數(shù)量級的時間段的高幅度 VI和占周期T其余部分的低幅度V2。 相反，第二數(shù)字信號可包括僅占周期T百分之二十的高幅度VI和占周期T其余部 分的低幅度V2。 組件22包括探測器3和可選的磁體7，組件23包括處理單元9和傳感器1的主電 源15，該組件22與組件23分開(圖1)。 處理單元9還能對數(shù)字輸出信號17中的至少一項(xiàng)附加的周期性信息。 因此，傳感器1可同時地傳遞，一方面是例如空檔位置這樣的齒輪位置信號，另一
方面是與其工作狀態(tài)對應(yīng)的診斷信號。 有利地，處理單元9還包括診斷器件，其能將數(shù)字輸出信號17的幅度與預(yù)定的閾 值比較。
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例如，處理單元9測量數(shù)字輸出信號17的高幅度V1和低幅度V2，且將它們與預(yù)定 值比較，以揭示不恰當(dāng)接觸電阻的存在或傳感器1的電路電纜上存在的電阻。
處理單元9可由此包括多個水平的工作閾值。 根據(jù)一個示例性實(shí)施例，四個閾值A(chǔ)、 B、 C和D被預(yù)定且儲存在處理單元9中。 圖3和4示出了兩種狀態(tài)，其中傳感器1正常工作，也就是說其沒有故障且傳輸?shù)?br> 信號可靠地指示嚙合齒輪的位置或空檔的位置，但是在這些狀態(tài)中可出現(xiàn)缺陷。 因此，對于傳感器1的沒有故障的正常操作(圖2)，輸出信號17的高幅度VI必須
高于第一閾值A(chǔ)，且低幅度V2必須低于第四閾值D。 當(dāng)信號17的幅度VI低于閾值A(chǔ)但是高于第二閾值B時，或者當(dāng)幅度V2高于閾值 D但是低于第三閾值C時，傳感器1正常工作但是可能有必要進(jìn)行維護(hù)。
在圖3中，信號17的幅度VI低于閾值A(chǔ)，這意味著關(guān)于嚙合齒輪的位置或空檔的 位置的該項(xiàng)信息仍為正確的，但是傳感器1需要維護(hù)。 在圖4中，信號17的幅度V2高于閾值D，這意味著關(guān)于齒輪的位置或空檔的位置 的該項(xiàng)信息仍是正確的，但是傳感器1需要維護(hù)。 還可以假定，在信號17的高幅度VI低于閾值B時，或當(dāng)?shù)头萔2高于閾值C時， 處理單元9停止該項(xiàng)周期性信息的傳輸。 為此，設(shè)置處理單元9使其能根據(jù)診斷器件的比較結(jié)果停止該項(xiàng)周期性信息的傳 輸，例如通過斷開傳感器1的主電源15處的探測器3的電力供應(yīng)。 因此，當(dāng)幅度VI和V2位于預(yù)定閾值B和C之外時，傳感器1不再傳輸輸出信號 17，這使得可以確保被傳輸信息的準(zhǔn)確性。 當(dāng)該附加信息被編碼在數(shù)字輸出信號17中時，使用者由此被告知且可計劃執(zhí)行 維護(hù)。 因此，輸出信號17包括與齒輪的位置或空檔的位置對應(yīng)的信息，以及報告?zhèn)鞲衅?1對執(zhí)行維護(hù)的或多或少長期的需求的附加信息。 因此可認(rèn)識到，這種位置傳感器1還包括信號處理單元9，該處理單元包括模 擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器能僅在一方面當(dāng)對象5處于空檔位置時且另一方面當(dāng)傳感器1 處于正常工作狀態(tài)時提供對應(yīng)于空檔位置的預(yù)定項(xiàng)周期性信息，使得傳感器1安全、可靠， 耐用且具有較低的生產(chǎn)成本并比其它方案(例如機(jī)電方案，對于該方案電接觸容易在振動 或接觸腐蝕的情況下被意外中斷)具有更安全的診斷水平。
權(quán)利要求
一種機(jī)動車變速箱位置傳感器，包括探測器(3)，該探測器能與連接到用于致動變速箱傳動比的元件的移動對象(5)相互作用，以提供代表變速箱的空檔位置的至少一個模擬信號，其特征在于，該位置傳感器還包括信號處理單元(9)，該信號處理單元包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器能把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(17)，以僅在一方面當(dāng)對象(5)處于空檔位置中時且另一方面當(dāng)傳感器(1)處于正常工作狀態(tài)中時提供對應(yīng)于空檔位置的預(yù)定項(xiàng)周期性信息。
2. 如權(quán)利要求l所述的位置傳感器，其特征在于，處理單元(9)還能在數(shù)字輸出信號 (17)中對至少一項(xiàng)附加周期性信息編碼。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的位置傳感器，其特征在于，處理單元(9)還包括診斷器件， 該診斷器件能夠把數(shù)字輸出信號(17)的幅度與預(yù)定閾值(A、B、C、D)比較。
4. 如權(quán)利要求3所述的位置傳感器，其特征在于，處理單元(9)能根據(jù)診斷器件的比較 結(jié)果停止所述項(xiàng)周期性信息的傳輸。
5. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，該位置傳感器在處理單元 (9)的輸出端處包括數(shù)字總線，例如LIN或CAN，允許數(shù)字輸出信號(17)的傳輸。
6. 如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器為 脈寬調(diào)制(P麗)轉(zhuǎn)換器。
7. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，模擬信號是電流或電壓。
8. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，探測器(3)是磁效應(yīng)、光學(xué) 效應(yīng)或感應(yīng)效應(yīng)探測器。
9. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，探測器為霍爾效應(yīng)探測器。
10. —種變速箱，包括如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的位置傳感器(1)。
11. 一種用于檢測機(jī)動車變速箱的空檔位置的方法，該變速箱包括如權(quán)利要求1至9中 的任一項(xiàng)所述的位置傳感器(l)，其特征在于，模擬信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(17)，以僅 在一方面當(dāng)對象(5)處于空檔位置中時且另一方面當(dāng)傳感器(1)正常工作時提供對應(yīng)于空 檔位置的預(yù)定項(xiàng)周期性信息。
12. 如權(quán)利要求11所述的檢測方法，其特征在于，至少一項(xiàng)附加的周期性信息被編碼 在數(shù)字輸出信號(17)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)動車變速箱位置傳感器，包括探測器(3)，該探測器被設(shè)計為與連接到變速箱傳動比致動元件的移動對象(5)相互作用，以提供代表變速箱的空檔位置的至少一個模擬信號，其特征在于，該位置傳感器還包括用于處理信號的單元(9)，該單元包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器被設(shè)計為把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號(17)，以僅在一方面當(dāng)對象(5)處于空檔位置中且另一方面當(dāng)傳感器(1)處于正常工作狀態(tài)中時提供對應(yīng)于空檔位置的周期性預(yù)定信息。
文檔編號F16H59/00GK101779062SQ200880102621
公開日2010年7月14日 申請日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者帕斯卡爾·卡斯特羅, 文森特·吉貝特 申請人:Sc2N公司