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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feststellung einer veränderbaren Schaltstellung eines bewegbaren Schaltelements insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei in einer jeweiligen Schaltstellung ein Magnet mit einem die Schaltstellung detektierenden magnetischen Sensor zur Auslösung eines entsprechenden Signals in Wirkverbindung bringbar ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind bereits bekannt. Mittels derartiger Vorrichtungen wird beispielsweise eine Positionserkennung eines bewegbaren Schalthebels eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes ermöglicht. Dabei wird das magnetische Feld eines Magneten, beispielsweise eines Permanentmagneten, zur Detektierung einer jeweiligen Schaltstellung mittels eines geeigneten magnetischen, unipolaren Sensors unter Auslösung eines entsprechenden Signals benutzt. Nachteilhafterweise sind derartige bekannte Vorrichtung störungsempfindlich beziehungsweise unzuverlässig hinsichtlich einer Schaltstellungsdetektierung bei Einwirkung von zusätzlichen, statischen Magnetfeldern, welche durch weitere Funktionselemente wie zum Beispiel Mobiltelefon, Kopfhörer oder ähnliches erzeugt und an den die Schaltstellung detektierenden Sensor übertragen werden können. In einem solchen Störfall kann es zu einer fehlerhaften Auslösung eines Signals mittels des entsprechenden Sensors kommen. Dabei ist eine vor störenden magnetischen Feldern geschützte Anordnung des jeweiligen Sensors insbesondere im Anwendungsfall eines Schalthebels eines Kraftfahrzeug-Schaltgetriebes unter Berücksichtigung des zur Verfügung stehenden, begrenzten Einbauraums nicht oder wenigstens in nicht zufriedenstellender Weise möglich.
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In der
DE 34 34 205 A1 wird ein Geber für ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, der einen in verschiedene Schaltstellungen schwenkbaren Schalthebel aufweist. Der Schalthebel ist mit einer berührungslosen Abtastung mittels magnetischer Sensoren ausgerüstet. Die Sensoren werden durch Magnete betätigt, welche mittels Blechfahnen am Schalthebel befestigt sind. Um eine unerwünschte wechselseitige Betätigung der Sensoren durch vorhandene Magnete auszuschließen, sind die innerhalb der äußeren Magnete angeordneten Sensoren sowie der zugehörige Betätigungsmagnet umgegehrt gepolt wie die außen angeordneten Sensoren mit deren Betätigungsmagneten.
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Die
DE 196 03 197 C1 offenbart einen Signalgeber für ein Kraftfahrzeug mit einer Detektionsmöglichkeit von verschiedenen, hintereinander liegenden Positionen eines verstellbaren Kraftfahrzeugteils. Zur sicheren Erkennung der Positionen ist das Kraftfahrzeugteil mit einem magnetischen Auslöseorgan verbunden, welches mehrere sich in Verstellrichtung erstreckende Magnetspuren aufweist. Für jede Magnetspur ist eine abwechselnde Polarität vorgesehen, um eine Kodierung sicherzustellen. Ein magnetfeldempfindliches Bauteil erfasst die magnetischen Zustände, um sie Schaltungsanordnungen zur Beeinflussung von Fahrzeugaggregaten zur Verfügung zu stellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung vorzuschlagen, welche in verhältnismäßig einfacher und zuverlässiger Weise eine korrekte Detektierung der jeweiligen Schaltstellung eines bewegbaren Schaltelements auch unter Einfluss von störenden, magnetischen Feldern, ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in der jeweiligen Schaltstellung ein zusätzlicher Magnet vorgesehen ist, der mit einem entsprechenden zusätzlichen Sensor in Wirkverbindung bringbar ist, wobei die signalauslösenden Flussrichtungen der magnetischen Felder der zwei Magnete in der jeweiligen Schaltstellung zueinander unterschiedlich sind. Hierdurch wird ermöglicht, dass bei Vorliegen eines störenden statischen, unipolaren Magnetfelds in einer jeweiligen Schaltstellung des Schaltelements lediglich einer der zwei Sensoren hinsichtlich seiner Detektierungsfunktion maßgeblich gestört wird. Der andere unipolare Sensor, der bei einer in Bezug auf das störende Magnetfeld unterschiedlichen Flussrichtung eines magnetischen Felds (Messfeld) ein entsprechendes Signal auslöst, ermöglicht somit eine korrekte und zuverlässige Schaltstellungsdetektierung. Aufgrund der unterschiedlichen signalauslösenden Flussrichtungen der magnetischen Felder der zwei Magnets und somit auch der zugehörigen unipolaren Sensoren in der jeweiligen Schaltstellung wird eine Verbesserung der Störsicherheit hinsichtlich zusätzlicher statischer, unipolarer Magnetfelder von weiteren, in Bezug auf die Schaltstellung nicht relevanten Funktionselementen (Mobiltelefon, Kopfhörer, Lautsprecher oder ähnliches) erzielt.
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Mit Vorteil sind in einer jeweiligen Schaltstellung die zwei Magnete zueinander und die zwei Sensoren zueinander umgekehrt gepolt. Mittels einer entgegengesetzten Polarisierung der zwei Magnets zueinander wird eine maximale Verbesserung der Störsicherheit der zugehörigen, eine jeweilige Schaltstellung detektierenden magnetischen, unipolaren Sensoren erzielt. Dabei kann in einer jeweiligen Schaltstellung die einem zugehörigen Sensor zugewandte Seite des ersten Magneten beispielsweise der Nord-Seite entsprechen, unter Ausbildung einer signalauslösenden Flussrichtung des magnetischen Felds von der Süd-Seite zur Nord-Seite in Richtung Sensor (beispielsweise vertikal nach oben), während die demselben Sensor zugewandte Seite des zweiten Magneten die Süd-Seite ist, unter Ausbildung einer signalauslösenden Flussrichtung des magnetischen Felds vom Sensor durch die Süd-Seite in Richtung Nord-Seite des zweiten Magneten (beispielsweise vertikal nach unten). Die signalauslösenden Flussrichtungen der magnetischen Felder der zwei Magnets sind somit in der jeweiligen Schaltstellung zueinander entgegengesetzt.
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Vorzugsweise sind die zwei Magnets am Schaltelement angeordnet, wobei jedem Magneten eine Mehrzahl an Sensoren zugeordnet sind. Dabei können bei einer geradlinigen Schaltbewegung des Schaltelements die Sensoren in zwei Gruppen beispielsweise entsprechend einer Linie angeordnet sein, wobei jede Gruppe einem Magneten zugeordnet ist. Bei Bewegung des Schaltelements in eine Schaltstellung werden die zwei Magnete jeweils mit einem zugehörigen Sensor der entsprechenden Gruppe zur Auslösung eines Signals in Wirkverbindung gebracht. Somit entsprechen die Schaltwege zwischen den jeweiligen Schaltstellungen den entsprechenden Abständen zwischen zwei Magneten einer jeweiligen Gruppe.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Sensoren als Halbleiter-Hall-Sensoren ausgebildet. Halbleiter-Hall-Sensoren erzeugen bei Annäherung eines Magneten beziehungsweise eines magnetischen Felds ein elektrisches Signal, das in betriebsgünstiger Weise mittels einer entsprechenden Elektronik ausgewertet werden kann. Derartige Sensoren lassen sich in verhältnismäßig einfacher Weise beispielsweise auf einer Leiterplatte anordnen und eignen sich besonders zur Positionserkennung von bewegbaren Schaltelementen unter Ausnutzung eines magnetischen Felds (Messfeld).
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Mit Vorteil sind die zwei Magnete zueinander beabstandet angeordnet und in Bewegungsrichtung des Schaltelements miteinander starr gekoppelt. Mittels einer starren Kopplung von zwei zueinander beabstandeten Magneten wird gewährleistet, dass beide Magnete die gleichen Schaltwege des Schaltelements zurücklegen und somit in korrekter Weise mit einem zugehörigen Sensor in Wirkverbindung bringbar sind. Dabei können die zueinander beabstandeten Magnete in einer gemeinsamen Ebene beziehungsweise in zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein.
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Vorteilhafterweise sind die zwei Magnete als Permanentmagnete ausgebildet. Permanentmagnete eignen sich in einfacher und zuverlässiger Weise zur Anordnung am Schaltelement und zur Herstellung einer korrekten Wirkverbindung mit einem unipolaren Sensor.
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Vorzugsweise sind die Magnete berührungslos mit den zugehörigen Sensoren unter Auslösung eines entsprechenden elektrischen Signals in Wirkverbindung bringbar. Eine berührungslose Wirkverbindung zwischen Magnet und Sensor ist vorteilhafterweise verschleißfrei und ermöglicht ein leichtes und ungestörtes Verstellen des Schaltelements in verschiedene Schaltstellungen.
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Mit Vorteil sind die Sensoren mit einer Auswerteelektronik wirkverbunden. Mittels einer Auswerteelektronik lassen sich Detektierungsfehler aufgrund von störenden zusätzlichen Magnetfeldern in verhältnismäßig einfacher und sicherer Weise erkennen, da wenigstens einer der zwei Sensoren in der jeweiligen Schaltstellung des Schaltelements ein im Wesentlichen ungestörtes, elektrisches Signal an selbige weiterleitet. In dieser Weise ist eine sichere Auswertung der jeweiligen Magnetposition und somit der Schaltstellung des Schaltelements gewährleistet.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind in einer jeweiligen Schaltstellung die zwei Magnete zueinander und die zugehörigen Sensoren zueinander in Bewegungsrichtung und/oder senkrecht zur Bewegungsrichtung versetzt angeordnet. Mittels einer derartigen versetzten Anordnung der zwei Magnete kann gegebenenfalls eine zusätzliche Verbesserung der Störsicherheit hinsichtlich einer fehlerhaften Detektierung einer jeweiligen Schaltstellung des Schaltelements erzielt werden, da eventuell einwirkende magnetische Störfelder durch die versetzt angeordneten Magnete verhältnismäßig weit auseinandergezogen werden.
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Vorzugsweise ist das Schaltelement ein Schalthebel eines Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere bei einem Schalthebel eines Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs ist eine korrekte und zuverlässige Detektierung der jeweiligen Schaltstellung von Bedeutung zum sicheren und störungsfreien Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung. Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Feststellung einer veränderbaren Schaltstellung eines bewegbaren Schaltelements.
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Die Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Feststellung einer veränderbaren Schaltstellung eines bewegbaren Schaltelements 10 insbesondere eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Das Schaltelement 10 kann beispielsweise ein Schalthebel eines Schaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs sein, welcher in einer als Doppelpfeil 21 dargestellten Bewegungsrichtung in mehrere Schaltstellungen bewegbar ist. Das Schaltelement 10 weist zwei voneinander beabstandet angeordnete und in Bewegungsrichtung (Doppelpfeil 21) miteinander starr gekoppelte Magnets 11, 15 auf.
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Die zwei Magnete 11, 15 sind zueinander umgekehrt gepolt, so dass die Flussrichtungen 19, 20 der magnetischen Felder der zwei Magnete 11, 15 zueinander entgegengesetzt sind. Die Flussrichtung 19 des magnetischen Felds des Magneten 11 zeigt in der Zeichnungsebene der Figur senkrecht nach oben, wobei die Unterseite des Magneten 11 der Süd-Seite und die Oberseite des Magneten 11 der Nord-Seite entspricht. Die Flussrichtung 20 des magnetischen Felds des Magneten 15 zeigt in der Zeichnungsebene der Figur senkrecht nach unten, wobei die Oberseite des Magneten 15 der Süd-Seite und die Unterseite des Magneten 15 der Nord-Seite entspricht. Dem Magneten 11 sind eine Mehrzahl an Halbleiter-Hall-Sensoren 12, 13, 14 zugeordnet, die voneinander beabstandet auf einer Leiterplatte (nicht dargestellt) entlang einer Linie parallel zur Bewegungsrichtung des Schaltelements 10 über dem Magneten 11 angeordnet sind. Ferner sind dem Magneten 15 eine Mehrzahl an Halbleiter-Hall-Sensoren 16, 17, 18 zugeordnet, die ebenfalls entlang einer Linie parallel zur Bewegungsrichtung (Doppelpfeil 21) voneinander beabstandet auf einer Leiterplatte (nicht dargestellt) angeordnet sind. Die Sensoren 12, 13, 14, 16, 17, 18 sind als magnetische, unipolare Sensoren zur Detektierung einer jeweiligen Schaltposition des zugehörigen Magneten 11, 15 und somit einer jeweiligen Schaltstellung des bewegbaren Schaftelements 10 geeignet. Vorzugsweise sind die Sensoren 12, 13, 14, 16, 17, 18 als Halbleiter-Hall-Sensoren ausgebildet, während die Magnete 11, 15 Permanentmagnete sein können. Die Magnete 11, 15 sind berührungslos mit den zugehörigen Sensoren 12, 13, 14, 16, 17, 18 mittels Bewegung des Schaltelements 10 entlang der Bewegungsrichtung gemäß Doppelpfeil 21 in Wirkverbindung bringbar. Nach Einnahme einer jeweiligen Schaltstellung des Schaltelements 10 gemäß der Figur wird aufgrund der magnetischen Felder der Magnete 11, 15 mittels der zugehörigen Sensoren 12, 16 die Auslösung eines entsprechenden elektrischen Signals hervorgerufen. Die Sensoren 12, 13, 14, 16, 17, 18 sind jeweils mittels als Pfeile 23 dargestellten Signalübertragungsleitungen mit einer Auswerteelektronik 22 operativ verbunden.
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Mittels der entgegengesetzten Polarisierung der Magnets 11, 15 und somit auch der zugehörigen und in einer jeweiligen Schaltstellung angeordneten Sensoren 12, 16 beziehungsweise 13, 17 beziehungsweise 14, 18 wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass ein zusätzliches, störendes, statisches Magnetfeld eines weiteren Funktionselements (nicht dargestellt), wie beispielsweise eines Mobiltelefons, Lautsprechers oder Kopfhörers, eine fehlerhafte Detektierung der jeweiligen Schaltstellung des Schaltelements 10 mittels der Sensoren erfolgt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die magnetischen Sensoren unipolare Sensoren sind, welche lediglich in einer Flussrichtung eines magnetischen Felds ein entsprechendes Signal abgeben. Somit wird bei Einwirken eines zusätzlichen, magnetischen und statischen Störfelds lediglich eines der zwei Sensoren in der jeweiligen Schaltstellung des Schaltelements 10 hinsichtlich einer korrekten Schaltstellungsdetektierung gestört, während der andere, auf eine entgegengesetzte Magnetflussrichtung ansprechende Sensor die entsprechende Schaltstellung des Schaltelements 10 in korrekter und ungestörter Weise detektiert. In einem solchen Betriebsfall werden somit gegebenenfalls zwei elektrische Signale an die Auswerteelektronik 22 übermittelt, wobei ein elektrisches Signal auf einer gestörten Detektierung beruht und das andere elektrische Signal einen korrekten Wert kennzeichnet. Die Auswerteelektronik 22 ist in verhältnismäßig einfacher Weise in der Lage, das korrekte elektrische Signal zu erkennen, so dass auch bei Vorliegen eines magnetischen Störfelds eine fehlerfreie und zuverlässige Feststellung einer jeweils vorliegenden, veränderbaren Schaltstellung des bewegbaren Schaltelements 10 ermöglicht wird.
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Entsprechend einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann eine erste Sensorengruppe, die einem der zwei Magnete zugeordnet ist, oberhalb derselben angeordnet sein, während die zweite, dem anderen Magneten zugeordnete Sensorengruppe unterhalb zu selbigem liegen kann. Die erste und zweite Sensorengruppe liegen somit nicht in einer gemeinsamen horizontalen Ebene.
