DE102018220662A1 - Sensor arrangement for position detection of a lever, selector lever system with the sensor arrangement and method for position detection of the lever - Google Patents

Sensor arrangement for position detection of a lever, selector lever system with the sensor arrangement and method for position detection of the lever Download PDF

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Abstract

Zur Erkennung eines am Gangwahlhebel eingelegten Getriebewunsches erfolgt üblicherweise eine direkte Positionserkennung des Gangwahlhebels über einen digitalen Hallsensor oder aber auch über einen analogen 2D- oder 3D-Sensor in Zusammenspiel mit einem Gebermagneten. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Sensoranordnung zu schaffen, welche sich durch eine verbesserte Erfassung der Bewegung auszeichnet.Hierzu wird eine Sensoranordnung 3 zur Positionserkennung eines Hebels 2 mit mindestens einem Magneten 4 zur Erzeugung eines magnetischen Messfeldes M, mit einer Sensoreinrichtung 5 zur Erfassung des magnetischen Messfeldes M, wobei der Magnet 4 in einem Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung 5 angeordnet und bei einer Hebelbewegung relativ zu der Sensoreinrichtung 5 bewegbar ist, vorgeschlagen, wobei der Magnet 4 mindestens einen ersten und einen zweiten Magnetabschnitt 4a, b mit jeweils zwei Magnetpolen S, N aufweist, wobei der eine Magnetabschnitt 4a, b in einer Richtung R1 zu der Sensoreinrichtung 5 hin und der andere Magnetabschnitt 4a, b in einer Gegenrichtung R2 von der Sensoreinrichtung 5 weg magnetisiert ist.In order to detect a transmission request placed on the gear selector lever, a direct position detection of the gear selector lever is usually carried out via a digital Hall sensor or also via an analog 2D or 3D sensor in conjunction with a transmitter magnet. It is an object of the invention to provide a sensor arrangement which is distinguished by an improved detection of the movement. For this purpose, a sensor arrangement 3 for position detection of a lever 2 with at least one magnet 4 for generating a magnetic measuring field M, with a sensor device 5 for detecting the magnetic measuring field M, the magnet 4 being arranged in a detection area of the sensor device 5 and being movable relative to the sensor device 5 when the lever is moved, the magnet 4 having at least a first and a second magnet section 4a, b each having two magnetic poles S, N The one magnet section 4a, b is magnetized in a direction R1 toward the sensor device 5 and the other magnet section 4a, b is magnetized in a opposite direction R2 away from the sensor device 5.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Positionserkennung eines Hebels mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Wählhebelsystem für ein Fahrzeug mit der Sensoranordnung sowie ein Verfahren zur Positionserkennung des Hebels.The invention relates to a sensor arrangement for position detection of a lever with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a selector lever system for a vehicle with the sensor arrangement and a method for position detection of the lever.

Zur Erkennung eines am Gangwahlhebel eingelegten Getriebewunsches erfolgt üblicherweise eine direkte Positionserkennung des Gangwahlhebels über einen digitalen Hallsensor oder aber auch über einen analogen 2D- oder 3D-Sensor in Zusammenspiel mit einem Gebermagneten. Die Umwandlung der Bewegung des Gangwahlhebels in eine auswertbare Bewegung des Gebermagneten kann dabei direkt oder in Verbindung mit einem Hebel erfolgen. Hierbei wird die Bewegung des Gebermagneten über das Magnetfeld auf eine Leiterplatte projiziert und von dem Sensor ausgewertet. Da bei einer Bewegung des Gangwahlhebels nur kleine Wege oder Drehwinkel auf der Leiterplatte überstrichen werden, können mechanische Übersetzungsstufen verwendet werden, um die auf den Gebermagneten übertragene Bewegung und somit einen Messsignalhub zu erhöhen.In order to detect a transmission request placed on the gear selector lever, a direct position detection of the gear selector lever is usually carried out via a digital Hall sensor or also via an analog 2D or 3D sensor in conjunction with an encoder magnet. The conversion of the movement of the gear selector lever into an evaluable movement of the transmitter magnet can take place directly or in connection with a lever. Here, the movement of the transmitter magnet is projected onto a circuit board via the magnetic field and evaluated by the sensor. Since only small paths or angles of rotation are covered on the circuit board when the gear selector lever is moved, mechanical translation stages can be used to increase the movement transmitted to the transmitter magnet and thus to increase the measurement signal swing.

Die Druckschrift DE 10 2010 026 237 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt eine Vorrichtung zur Erfassung der Position oder Positionsänderung eines verschwenkbaren Hebels, mit einem an den Hebel gekoppelten beweglichen Element, welches die Position einer Magnetanordnung verändert, und mit einem Magnetsensor, der mehrere räumliche Komponenten eines Magnetfelds erfasst, wobei die Magnetanordnung wenigstens ein Paar einander gegenüberstehender Magnete oder Magnetpole ausbildet, und wobei der Magnetsensor in allen Positionen des Hebels symmetrisch zu den einander gegenüberstehenden Magneten oder Magnetpolen angeordnet ist.The publication DE 10 2010 026 237 A1 , which is probably the closest prior art, describes a device for detecting the position or change of position of a pivotable lever, with a movable element coupled to the lever, which changes the position of a magnet arrangement, and with a magnetic sensor, which has several spatial components of a magnetic field detected, wherein the magnet arrangement forms at least a pair of opposing magnets or magnetic poles, and wherein the magnetic sensor is arranged symmetrically to the opposing magnets or magnetic poles in all positions of the lever.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Sensoranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch eine verbesserte Erfassung der Bewegung auszeichnet.The invention has for its object to provide a sensor arrangement of the type mentioned, which is characterized by an improved detection of the movement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Wählhebelsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und/oder der Beschreibung.This object is achieved according to the invention by a sensor arrangement with the features of claim 1, a selector lever system with the features of claim 12 and a method with the features of claim 13. Advantageous embodiments result from the subclaims, the drawings and / or the description.

Gegenstand der Erfindung ist eine Sensoranordnung, welche zur Positionserkennung eines Hebels ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient die Sensoranordnung zur Erfassung einer Position und/oder einer Positionsänderung des Hebels. Der Hebel kann beispielsweise als ein Pedal, insbesondere ein Gaspedal, oder bevorzugt als ein Gangwahlhebel für ein Fahrzeug sein.The invention relates to a sensor arrangement which is designed and / or suitable for position detection of a lever. In particular, the sensor arrangement serves to detect a position and / or a change in position of the lever. The lever can be, for example, as a pedal, in particular an accelerator pedal, or preferably as a gear selector lever for a vehicle.

Die Sensoranordnung weist einen Magneten auf, welcher zur Erzeugung eines magnetischen Messfeldes, insbesondere ein Magnetfeld, ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere erzeugt der Magnet zumindest im Betrieb der Sensoranordnung das magnetische Messfeld. Vorzugsweise ist der Magnet als ein Permanentmagnet ausgebildet.The sensor arrangement has a magnet which is designed and / or suitable for generating a magnetic measuring field, in particular a magnetic field. In particular, the magnet generates the magnetic measuring field at least when the sensor arrangement is in operation. The magnet is preferably designed as a permanent magnet.

Die Sensoranordnung weist eine Sensoreinrichtung auf, welche zur Erfassung des magnetischen Messfeldes ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Sensoreinrichtung kann insbesondere zur Erfassung einer Feldstärke und/oder mindestens einer Richtungskomponente des magnetischen Messfeldes dienen. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere als ein Hallsensor ausgebildet.The sensor arrangement has a sensor device which is designed and / or suitable for detecting the magnetic measuring field. The sensor device can serve, in particular, to detect a field strength and / or at least one directional component of the magnetic measuring field. The sensor device is designed in particular as a Hall sensor.

Der Magnet ist in einem Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung angeordnet und bei einer Hebelbewegung, insbesondere einer Bewegung des Hebels, relativ zu der Sensoreinrichtung bewegbar. Insbesondere ist der Magnet, insbesondere mit seinem magnetischen Messfeld, bei der Hebelbewegung relativ zu der Sensoreinrichtung innerhalb des Erfassungsbereichs bewegbar. Hierzu ist das Messfeld fest mit dem Magneten verbunden, wobei bei einer Bewegung des Magneten das Messfeld mitbewegt wird. Insbesondere ist der Magnet mit dem Hebel bewegungsgekoppelt, sodass bei einer Bewegung des Hebels der Magnet sowie das Messfeld bewegt und eine Änderung des Messfeldes durch die Sensoreinrichtung detektiert wird.The magnet is arranged in a detection area of the sensor device and can be moved relative to the sensor device when the lever is moved, in particular when the lever is moved. In particular, the magnet, in particular with its magnetic measuring field, can be moved within the detection range relative to the sensor device during the lever movement. For this purpose, the measuring field is firmly connected to the magnet, the measuring field also being moved when the magnet is moved. In particular, the magnet is coupled in motion to the lever, so that when the lever is moved, the magnet and the measuring field are moved and a change in the measuring field is detected by the sensor device.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Magnet mindestens oder genau einen ersten Magnetabschnitt und mindestens oder genau einen zweiten Magnetabschnitt aufweist, wobei jeder der Magnetabschnitte jeweils zwei unterschiedliche Magnetpole aufweist. Insbesondere ist der Magnet als ein Multipolmagnet ausgebildet, wobei der Magnet mindestens oder genau zwei Südpole und mindestens oder genau zwei Nordpole aufweist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Magnet vier oder mehr der Magnetabschnitte mit jeweils unterschiedlichen Magnetpolen aufweist.Within the scope of the invention it is proposed that the magnet has at least or exactly one first magnet section and at least or exactly one second magnet section, each of the magnet sections each having two different magnetic poles. In particular, the magnet is designed as a multipole magnet, the magnet having at least or exactly two south poles and at least or exactly two north poles. Alternatively, it can also be provided that the magnet has four or more of the magnet sections, each with different magnetic poles.

Der Nord- und Südpol des einen Magnetabschnitts sind gegengleich zu dem Nord- und Südpol des anderen Magnetabschnitts angeordnet. Insbesondere sind die beiden Magnetpole des einen Magnetabschnitts im Vergleich zu dem anderen Magnetabschnitt vertauscht. Die Lage der Magnetpole definieren insbesondere die Richtung einer Magnetisierung bzw. des magnetischen Messfeldes.The north and south poles of one magnet section are arranged opposite to the north and south poles of the other magnet section. In particular, the two magnetic poles of one magnet section are interchanged in comparison to the other magnet section. The position of the magnetic poles in particular define the direction of magnetization or the magnetic measuring field.

Alternativ oder optional ergänzend ist der eine Magnetabschnitt in einer Richtung und der andere Magnetabschnitt in einer Gegenrichtung magnetisiert. Insbesondere ist der eine Magnetabschnitt zu der Sensoreinrichtung hin und der andere Magnetabschnitt von der Sensoreinrichtung weg magnetisiert. Bei mehr als zwei Magnetabschnitte sind die Magnetabschnitte abwechselnd in der Richtung und der Gegenrichtung magnetisiert. Alternativ oder optional ergänzend sind die Magnetabschnitte quer zu einer Längserstreckung des Magneten magnetisiert. Alternatively or optionally additionally, one magnet section is magnetized in one direction and the other magnet section in a opposite direction. In particular, the one magnet section is magnetized toward the sensor device and the other magnet section away from the sensor device. If there are more than two magnet sections, the magnet sections are magnetized alternately in the direction and the opposite direction. Alternatively or optionally additionally, the magnet sections are magnetized transversely to a longitudinal extent of the magnet.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die mindestens beiden Magnetabschnitte und deren unterschiedliche Magnetisierungsrichtung bzw. die vertauschten Magnetpole der Feldwinkel des magnetischen Messfeldes im Vergleich zu einem einfachen Dipolmagneten verdoppelt wird. Somit kann bei einem gleichbleibenden Bewegungsbereich ein Messbereich bzw. ein Signalhub des durch die Sensoreinrichtung ermittelten Messsignals verdoppelt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Magneten kann somit der Fehler des Messsignals deutlich reduziert, so dass eine stabile Positionserkennung des Hebels ermöglicht wird.The advantage of the invention is in particular that the field angle of the magnetic measuring field is doubled in comparison to a simple dipole magnet by the at least two magnet sections and their different magnetization direction or the reversed magnetic poles. Thus, with a constant range of motion, a measuring range or a signal swing of the measuring signal determined by the sensor device can be doubled. The configuration of the magnet according to the invention can thus significantly reduce the error of the measurement signal, so that stable position detection of the lever is made possible.

In einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Magnetabschnitt einen ersten Messfeldabschnitt und der zweite Magnetabschnitt einen zweiten Messfeldabschnitt. Insbesondere weisen die beiden Messfeldabschnitte die gleiche Feldstärke auf. Bevorzugt ist das Messfeld durch die beiden bzw. sämtliche Messfeldabschnitte des Magneten gebildet. Der erste Messfeldabschnitt des einen Magnetabschnitts weist eine Magnetfeldrichtung auf, welche dem zweiten Messfeldabschnitt des zweiten Magnetabschnitts entgegengerichtet ist. Bei der Hebelbewegung ist wahlweise der erste und/oder der zweite Messfeldabschnitt in dem Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung anordbar. Insbesondere ist der Hebel innerhalb eines festgelegten Bewegungsbereichs bewegbar, wobei bei einer vollständigen Bewegung des Hebels über den gesamten Bewegungsbereichs die beiden Messfeldabschnitte mindestens oder genau einmal in den Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung gebracht werden.In a preferred implementation of the invention it is provided that the first magnet section has a first measuring field section and the second magnet section has a second measuring field section. In particular, the two measuring field sections have the same field strength. The measuring field is preferably formed by the two or all measuring field sections of the magnet. The first measuring field section of the one magnetic section has a magnetic field direction which is opposite to the second measuring field section of the second magnetic section. During the lever movement, the first and / or the second measuring field section can optionally be arranged in the detection area of the sensor device. In particular, the lever can be moved within a defined range of movement, with the two measuring field sections being brought into the detection range of the sensor device at least or exactly once when the lever is completely moved over the entire range of movement.

In einer Mittelstellung des Hebels ist die Sensoreinrichtung vorzugsweise mittig der beiden Messfeldabschnitte angeordnet. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung mit einem geringen Abstand zu dem Magnet beabstandet angeordnet, sodass das magnetische Messfeld während der Hebelbewegung dauerhaft erfassbar ist. Dabei bleibt die Sensoreinrichtung während des gesamten Bewegungsvorgangs gleichmäßig zu dem Magneten beabstandet, sodass eine Änderung des Messsignals ausschließlich durch das erzeugte Messfeld erfolgt. Somit ist bei der Bewegung des Magneten ein durch die Sensoreinrichtung ermitteltes Messsignal eindeutig einer Position des Magneten und somit des Hebels zuordbar.In a central position of the lever, the sensor device is preferably arranged in the center of the two measuring field sections. In particular, the sensor device is arranged at a short distance from the magnet, so that the magnetic measuring field can be permanently detected during the lever movement. The sensor device remains evenly spaced from the magnet during the entire movement process, so that the measurement signal is changed only by the measurement field generated. Thus, during the movement of the magnet, a measurement signal determined by the sensor device can be clearly assigned to a position of the magnet and thus of the lever.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung zur Erfassung einer ersten und zweiten Feldkomponente des magnetischen Messfeldes sowie zur Ermittlung einer Hebelposition aus den beiden erfassten Feldkomponente anhand einer atan2-Funktion ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Sensoreinrichtung kann eine Tangentialkomponente und eine Radialkomponente des Messfeldes erfassen, wobei die Tangential- und Radialkomponenten in Bezug auf eine Längsachse des Magneten zu verstehen ist. Die Sensoreinrichtung dient insbesondere zur Ermittlung der Hebelposition aus der am Ort der Sensoreinrichtung erfassten Radial- und Tangentialkomponente. Die Ermittlung der Hebelposition durch die Sensoreinrichtung aus den Komponenten erfolgt anhand einer atan2-Funktion (Arcustangens-Funktion). Aufgrund des durch die beiden Magnetabschnitte erzeugten Messfeldes kann ein stetiges Messsignal durch die atan2-Funktion des Sensors ausgegeben werden, wobei die atan2-Funktion vorzugsweise einen stetigen Verlauf aufweist. Insbesondere kann somit eine Hebelposition eindeutig anhand der atan2-Funktion ermittelt werden.In a further embodiment of the invention it is provided that the sensor device is designed and / or suitable for detecting a first and second field component of the magnetic measuring field and for determining a lever position from the two detected field components using an atan2 function. The sensor device can detect a tangential component and a radial component of the measuring field, the tangential and radial components being understood in relation to a longitudinal axis of the magnet. The sensor device is used in particular to determine the lever position from the radial and tangential components detected at the location of the sensor device. The lever position is determined by the sensor device from the components using an atan2 function (arc tangent function). Due to the measuring field generated by the two magnetic sections, a continuous measurement signal can be output by the atan2 function of the sensor, the atan2 function preferably having a continuous course. In particular, a lever position can be clearly determined using the atan2 function.

In einer konkreten konstruktiven Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung als ein SMD-Sensor ausgebildet ist, wobei die Sensoreinrichtung auf einer Leiterplatte angeordnet ist. Die Leiterplatte ist Teil der Sensoranordnung und relativ zu dem Magneten ortsfest montiert. Eine Oberfläche der Leiterplatte verläuft zumindest an der Montagestelle der Sensoreinrichtung je nach Ausgestaltung des Magneten parallel und/oder tangential zu dessen geometrischer Erstreckung. Die Tangentialkomponente, also die Feldkomponente des Messfeldes parallel zur Leiterplattenebene, ist somit bezüglich der Leiterplatte eine planare bzw. eine horizontale Feldkomponente und die Radialkomponente ist bezüglich der Leiterplatte eine senkrechte bzw. vertikale Feldkomponente. Die Oberfläche der Leiterplatte dient zur Montage der Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung insbesondere elektrisch an der Leiterplatte bzw. deren Leiterbahnen kontaktiert ist.In a specific constructive embodiment it is provided that the sensor device is designed as an SMD sensor, the sensor device being arranged on a printed circuit board. The circuit board is part of the sensor arrangement and is mounted in a fixed position relative to the magnet. Depending on the design of the magnet, a surface of the printed circuit board runs parallel and / or tangentially to its geometrical extent, at least at the mounting location of the sensor device. The tangential component, that is to say the field component of the measuring field parallel to the circuit board level, is thus a planar or a horizontal field component with respect to the circuit board and the radial component is a vertical or vertical field component with respect to the circuit board. The surface of the printed circuit board is used for mounting the sensor device, the sensor device being contacted in particular electrically on the printed circuit board or its conductor tracks.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung als ein zweidimensional messender Hallsensor (2D-Sensor) oder als ein dreidimensional messender Hallsensor (3D-Sensor) ausgebildet ist. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet mindestens zwei oder drei linear unabhängige Feldkomponenten auszuwerten. Insbesondere kann der 2D-Sensor zwei senkrecht zueinander stehende Feldkomponenten auswerten. Alternativ kann der 3D-Sensor drei senkrecht zueinander stehende Feldkomponenten auswerten. Die Sensoreinrichtung kann, insbesondere in der entsprechenden Montageposition auf der Leiterplatte, die Radialkomponente, also die Feldkomponente des Messfeldes senkrecht zur Leiterplattenebene auch dann erfassen, wenn ein SMD-Sensor verwendet wird. Besonders bevorzugt ist durch die Tangential- und die Radialkomponenten eine Erfassungsebene der Sensoreinrichtung aufgespannt.In a preferred development it is provided that the sensor device is designed as a two-dimensionally measuring Hall sensor (2D sensor) or as a three-dimensionally measuring Hall sensor (3D sensor). The sensor device is in particular designed to evaluate at least two or three linearly independent field components. In particular, the 2D sensor can have two Evaluate field components that are perpendicular to each other. Alternatively, the 3D sensor can evaluate three field components that are perpendicular to one another. The sensor device can, in particular in the corresponding mounting position on the circuit board, also detect the radial component, that is to say the field component of the measuring field perpendicular to the circuit board level, when an SMD sensor is used. A detection plane of the sensor device is particularly preferably spanned by the tangential and the radial components.

In einer ersten konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Magnet als ein Quader ausgebildet ist, welcher durch die beiden Magnetabschnitte unterteilt ist. Insbesondere ist der Magnet stabförmig ausgebildet. Die Längsachse des Magneten verläuft vorzugsweise parallel zu der Leiterplattenebene und/oder liegt innerhalb der Erfassungsebene. Im Speziellen ist der Quader in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse durch die beiden Magnetabschnitte in zwei gleich große Teile unterteilt. Alternativ können die beiden Magnetabschnitte jedoch auch unterschiedlich groß ausgebildet sein.In a first specific embodiment it is provided that the magnet is designed as a cuboid, which is divided by the two magnet sections. In particular, the magnet is rod-shaped. The longitudinal axis of the magnet preferably runs parallel to the circuit board level and / or lies within the detection plane. In particular, the cuboid is divided into two parts of equal size in the axial direction with respect to the longitudinal axis by the two magnet sections. Alternatively, however, the two magnet sections can also be of different sizes.

In einer zweiten konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Magnet als ein Ringsegment ausgebildet ist, welches durch die beiden Magnetabschnitte unterteilt ist. Insbesondere erstreckt sich das Ringsegment in der Erfassungsebene. Alternativ oder optional ergänzend erstreckt sich die Leiterplatte und/oder die Sensoreinrichtung, insbesondere an der Montagestelle, tangential zu dem Ringsegment. Im Speziellen ist das Ringsegment in einer Umfangsrichtung durch die beiden Magnetabschnitte in zwei gleich große Teile unterteilt. Alternativ können die beiden Magnetabschnitte jedoch auch unterschiedlich groß ausgebildet sein.In a second specific embodiment it is provided that the magnet is designed as a ring segment which is divided by the two magnet sections. In particular, the ring segment extends in the detection plane. Alternatively or optionally additionally, the printed circuit board and / or the sensor device extends tangentially to the ring segment, in particular at the assembly point. In particular, the ring segment is divided into two parts of equal size in a circumferential direction by the two magnet sections. Alternatively, however, the two magnet sections can also be of different sizes.

In einer ersten Konkretisierung ist vorgesehen, dass der eine Magnetabschnitt in Bezug auf die Drehachse in der einen Richtung, insbesondere nach außen hin zur Sensoreinrichtung, und der andere Magnetabschnitt in der Gegenrichtung, insbesondere nach innen von der Sensoreinrichtung weg, diametral magnetisiert ist. Insbesondere ist bei einer diametralen Magnetisierung die Richtung der Magnetisierung des ersten Magnetabschnitts parallel zu der Richtung der Magnetisierung des zweiten Magnetabschnitts orientiert. Bevorzugt liegt der Nordpol auf einem Außenumfang und der Südpol auf einem Innenumfang des einen Magnetabschnitts, wobei die beiden Magnetpole des anderen Magnetabschnitts entsprechend vertauscht sind.In a first concretization it is provided that one magnet section is diametrically magnetized in relation to the axis of rotation in one direction, in particular outwards towards the sensor device, and the other magnet section in the opposite direction, in particular away from the sensor device. In particular, in the case of diametrical magnetization, the direction of the magnetization of the first magnet section is oriented parallel to the direction of the magnetization of the second magnet section. The north pole preferably lies on an outer circumference and the south pole on an inner circumference of the one magnet section, the two magnetic poles of the other magnet section being interchanged accordingly.

In einer zweiten alternativen Konkretisierung ist vorgesehen, dass der eine Magnetabschnitt in Bezug auf die Drehachse in der einen Richtung, insbesondere nach au-ßen hin zu der Sensoreinrichtung, und der andere Magnetabschnitt in der Gegenrichtung, insbesondere nach Innen hin von der Sensoreinrichtung weg, radial magnetisiert ist. Insbesondere ist bei einer radialen Magnetisierung die Richtung der Magnetisierung des ersten Magnetabschnitts antiparallel zu der Richtung der Magnetisierung des zweiten Magnetabschnitts orientiert. Bevorzugt liegt der Nordpol des einen Magnetabschnitts auf einem Außenumfang und der Südpol gegenüberliegend auf einem Innenumfang, wobei die beiden Magnetpole des anderen Magnetabschnitts entsprechend vertauscht sind.In a second alternative specification, it is provided that the one magnet section with respect to the axis of rotation in one direction, in particular outwards towards the sensor device, and the other magnet section in the opposite direction, in particular away from the sensor device radially is magnetized. In particular, in the case of radial magnetization, the direction of the magnetization of the first magnet section is oriented antiparallel to the direction of the magnetization of the second magnet section. The north pole of one magnet section is preferably located on an outer circumference and the south pole opposite on an inner circumference, the two magnetic poles of the other magnet section being interchanged accordingly.

In einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Magnet innerhalb eines festgelegten Drehwinkelbereichs relativ zu der Sensoreinrichtung um eine Drehachse verschwenkbar ist. Die Sensoranordnung dient insbesondere zur Ermittlung eines Drehwinkels des Magneten um die Drehachse. Bei der Hebelbewegung wird der Magnet zusammen mit seinem Messfeld um die Drehachse verschwenkt. Besonders bevorzugt ist der Magnet innerhalb der Erfassungsebene verschwenkbar. Beispielsweise ist der Magnet in einem Drehwinkelbereich von mindestens +/- 10 Grad verschwenkbar. Insbesondere erstreckt sich der Magnet innerhalb des Drehwinkelbereichs so weit, dass bei jeder Stellung des Hebels das Messfeld durch die Sensoreinrichtung erfassbar ist. Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung als das Ringsegment oder alternativ auch als der Quader ausgebildet. Die Sensoreinrichtung verbleibt während der Hebelbewegung relativ zu dem Magneten stationär. Die Sensoreinrichtung ist somit relativ zum Magneten ortsfest, insbesondere an der Leiterplatte, angeordnet. Vorzugsweise verläuft die Drehachse parallel zu der Leiterplatte.In a first further development it is provided that the magnet can be pivoted about an axis of rotation relative to the sensor device within a defined angle of rotation range. The sensor arrangement is used in particular to determine an angle of rotation of the magnet about the axis of rotation. When the lever is moved, the magnet and its measuring field are pivoted about the axis of rotation. The magnet is particularly preferably pivotable within the detection plane. For example, the magnet can be pivoted in a rotation angle range of at least +/- 10 degrees. In particular, the magnet extends so far within the angle of rotation range that the measuring field can be detected by the sensor device in each position of the lever. The sensor device is preferably designed as the ring segment or alternatively also as the cuboid. The sensor device remains stationary relative to the magnet during the lever movement. The sensor device is thus fixed relative to the magnet, in particular on the printed circuit board. The axis of rotation preferably runs parallel to the printed circuit board.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Magnet relativ zu der Sensoreinrichtung entlang einer festgelegten Strecke linear bewegbar ist. Die Sensoranordnung dient insbesondere zur Ermittlung der Länge einer zurückgelegten Strecke und/oder zur Ermittlung einer Position des Magneten entlang der Strecke. Bei der Hebelbewegung wird der Magnet zusammen mit seinem Messfeld entlang der Strecke verschoben. Insbesondere ist der Magnet parallel zur Sensoreinrichtung, vorzugsweise innerhalb der Erfassungsebene, verschiebbar. Insbesondere erstreckt sich der Magnet entlang der Strecke so weit, dass bei jeder Stellung des Hebels das Messfeld durch die Sensoreinrichtung erfassbar ist. Bevorzugt ist die Sensoreinrichtung als der Quader ausgebildet. Die Sensoreinrichtung verbleibt während der Hebelbewegung relativ zu dem Magneten stationär. Die Sensoreinrichtung ist somit relativ zum Magneten ortsfest, insbesondere an der Leiterplatte, angeordnet. Vorzugsweise verläuft die Strecke parallel zu der Leiterplatte.In an alternative embodiment of the invention it is provided that the magnet can be moved linearly relative to the sensor device along a fixed distance. The sensor arrangement is used in particular to determine the length of a distance traveled and / or to determine a position of the magnet along the route. When the lever is moved, the magnet and its measuring field are moved along the route. In particular, the magnet can be displaced parallel to the sensor device, preferably within the detection plane. In particular, the magnet extends so far along the path that the measuring field can be detected by the sensor device in each position of the lever. The sensor device is preferably designed as the cuboid. The sensor device remains stationary relative to the magnet during the lever movement. The sensor device is thus fixed relative to the magnet, in particular on the printed circuit board. The route preferably runs parallel to the printed circuit board.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Wählhebelsystem für ein Fahrzeug mit der Sensoranordnung wie diese bereits zuvor beschrieben wurde. Der Hebel ist als ein Gangwahlhebel ausgebildet. Das Wählhebelsystem dient zur Wahl einer Fahr- und/oder Getriebestufe in dem Fahrzeug. Insbesondere ist das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug mit einem Halb-/Automatikgetriebe mit verschiedenen durch den Wählhebel wählbaren Fahr- und/oder Getriebestufen.Another object of the invention relates to a selector lever system for a vehicle with the sensor arrangement as described above. The lever is as a gear selector lever educated. The selector lever system is used to select a driving and / or gear stage in the vehicle. In particular, the vehicle is a motor vehicle with a semi / automatic transmission with different driving and / or transmission stages selectable by the selector lever.

Zur Wahl der entsprechenden Fahr- bzw. Getriebestufe wird der Gangwahlhebel durch die Hebelbewegung in die gewünschte Stellung gebracht. Der Gangwahlhebel ist dabei mit dem Magneten bewegungsgekoppelt, sodass die Hebelbewegung direkt auf den Magneten übertragbar ist. Dabei kann eine mechanische Bewegung des Gangwahlhebels innerhalb des Bewegungsbereiches, aufgrund des durch die beiden Magnetabschnitte erzeugten Messfelds als eine Magnetfeldänderung abgebildet bzw. übersetzt werden. Somit kann eine relativ kleine Bewegung des Magneten von beispielsweise weniger als 10% einer vollen Umdrehung, in eine volle Umdrehung, von insbesondere 360 Grad, bezüglich des Messfeldes übersetzt werden. Dadurch kann die Sensoreinrichtung ein Messbereichssignal von 0 Grad bis 360 Grad erzeugen, wodurch die Messgenauigkeit deutlich erhöht und eine sichere Positionserkennung des Gangwahlhebels gewährleistet wird. Besonders bevorzugt ist der Magnet in genau zwei Magnetabschnitte unterteilt, da das Messsignal bei einer 360 Grad-Periodizität der atan2-Funktion somit keine Sprungstellen aufweist.To select the appropriate driving or gear stage, the gear lever is moved to the desired position by the lever movement. The gear selector lever is coupled to the magnet so that the lever movement can be transferred directly to the magnet. A mechanical movement of the gear selector lever within the range of motion can be mapped or translated as a change in the magnetic field due to the measuring field generated by the two magnetic sections. Thus, a relatively small movement of the magnet, for example less than 10% of a full revolution, can be translated into a full revolution, in particular 360 degrees, with respect to the measuring field. As a result, the sensor device can generate a measurement range signal from 0 degrees to 360 degrees, which significantly increases the measurement accuracy and ensures reliable position detection of the gear selector lever. The magnet is particularly preferably divided into exactly two magnet sections, since the measurement signal thus has no jump points with a 360 degree periodicity of the atan2 function.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionserkennung des Hebels. Vorzugsweise dienen die Sensoranordnung und/oder das Wählhebelsystem zur Durchführung des Verfahrens. Hierzu werden der Magnet und die Sensoreinrichtung bereitgestellt, wobei der erste und der zweite Magnetabschnitt das magnetische Messfeld bzw. den Messfeldabschnitt erzeugen. Bei der Hebelbewegung wird der mit dem Hebel bewegungsgekoppelte Magnet zusammen mit dem Messfeld relativ zu der Sensoreinrichtung in dem Erfassungsbereich bewegt. Dabei wird je nach Hebelstellung der erste und/oder der zweite Messfeldabschnitt in den Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung bewegt. Das magnetische Messfeld wird, insbesondere an der in dem Erfassungsbereich angeordneten Stelle des Magneten, durch die Sensoreinrichtung erfasst. Anschließend wird eine Position des Hebels anhand des erfassten Messfeldes eindeutig ermittelt.Another object of the invention relates to a method for detecting the position of the lever. The sensor arrangement and / or the selector lever system are preferably used to carry out the method. For this purpose, the magnet and the sensor device are provided, the first and the second magnet section generating the magnetic measurement field and the measurement field section, respectively. During the lever movement, the magnet which is coupled to the lever in motion is moved together with the measuring field relative to the sensor device in the detection area. Depending on the lever position, the first and / or the second measuring field section is moved into the detection range of the sensor device. The magnetic measuring field is detected by the sensor device, in particular at the point of the magnet arranged in the detection area. A position of the lever is then clearly determined on the basis of the measured measuring field.

In einer weiteren Umsetzung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung mindestens oder genau die erste und die zweite Feldkomponente des Messfeldes erfasst. Insbesondere ist in Bezug auf die Längsachse des Magneten die eine Feldkomponente als die Tangentialkomponente und die andere Feldkomponente als die Radialkomponente ausgebildet. Die Sensoreinrichtung ermittelt auf Basis der beiden Feldkomponenten einen resultierenden Messfeldvektor. Bei einer Bewegung des Magneten innerhalb des Bewegungsbereichs des Hebels, wird eine Drehung des Messfeldvektors um mehr als 180°, insbesondere mehr als 270°, durch die Sensoreinrichtung erfasst. Durch die beiden entgegen gerichteten Magnetisierungsrichtungen der beiden Magnetabschnitte, wird vorzugsweise ein Magnetfeld als das magnetische Messfeld erzeugt, welches bei einer Bewegung des Magneten innerhalb des Bewegungsbereichs eine Magnetfeldänderung von annähernd oder genau 360 Grad aufweist. Somit kann durch die Sensoreinrichtung eine Drehung des Magnetfeldvektors von annähernd oder genau 360 Grad detektiert werden.In a further implementation it is provided that the sensor device detects at least or exactly the first and the second field component of the measuring field. In particular, with respect to the longitudinal axis of the magnet, one field component is designed as the tangential component and the other field component as the radial component. The sensor device determines a resulting measuring field vector on the basis of the two field components. When the magnet moves within the range of movement of the lever, a rotation of the measurement field vector by more than 180 °, in particular more than 270 °, is detected by the sensor device. The two opposing directions of magnetization of the two magnet sections preferably produce a magnetic field as the magnetic measuring field, which has a magnetic field change of approximately or exactly 360 degrees when the magnet moves within the range of motion. A rotation of the magnetic field vector of approximately or exactly 360 degrees can thus be detected by the sensor device.

Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

  • 1 in einer stark schematisierten Darstellung eine Wählhebelsystem mit einer Sensoranordnung zur Positionserkennung eines Gangwahlhebels als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Further features, effects and advantages of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment of the invention and the attached figures. Show:
  • 1 in a highly schematic representation a selector lever system with a sensor arrangement for position detection of a gear selector lever as an embodiment of the invention.

1 zeigt ein Wählhebelsystem 1 für ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug, hier ein PKW, mit einem Gangwahlhebel 2 als ein Hebel, hier nur schematisch angedeutet. Der Gangwahlhebel 2 ist zwischen zwei Positionen P1, P2 bewegbar, welche durch Pfeile angedeutet sind. Der Gangwahlhebel 2 dient dabei zur Wahl einer Getriebestufe, z.B. Vorwärts, Rückwärts, Parken, Gangwahl, in dem Fahrzeug. 1 shows a selector lever system 1 for a vehicle, not shown, here a car, with a gear lever 2nd as a lever, only indicated schematically here. The gear selector 2nd is between two positions P1 , P2 movable, which are indicated by arrows. The gear selector 2nd serves to select a gear stage, for example forward, reverse, parking, gear selection, in the vehicle.

Das Wählhebelsystem 1 weist eine Sensoranordnung 3 auf, wobei die Sensoranordnung 3 zur Detektion einer aktuellen Position des Gangwahlhebels 2 dient, um entsprechend das Getriebe ansteuern zu können. Der Gangwahlhebel 2 ist hierzu mit einem Magneten 4 bewegungsgekoppelt, wobei bei einer Bewegung des Gangwahlhebels 2 zwischen den beiden Positionen P1, P2, der Magnet 4 um eine Drehachse D verschwenkt wird. Hierzu kann der Magnet 4 beispielweise fest an einem Grundgestell, nicht dargestellt, des Gangwahlhebels 2 montiert sein, sodass bei einer Hebelbewegung des Gangwahlhebels 2, die Bewegung unmittelbar auf den Magneten 4 übertragen wird. Der Magnet 4 ist dabei je nach Position P1, P2 um die Drehachse D drehbar bzw. in einem bestimmten Drehwinkel DW gedreht. Die Sensoranordnung dient dazu, eine Hebelstellung des Gangwahlhebels 2 zwischen oder an den beiden Positionen P1, P2 zu detektieren, wobei der tatsächliche Drehwinkel DW des Magneten 4 ermittelt werden soll.The selector lever system 1 has a sensor arrangement 3rd on, the sensor arrangement 3rd to detect a current position of the gear selector lever 2nd serves to control the gearbox accordingly. The gear selector 2nd is for this with a magnet 4th coupled with movement, with a movement of the gear selector lever 2nd between the two positions P1 , P2 , the magnet 4th about an axis of rotation D is pivoted. For this, the magnet 4th for example, fixed to a base frame, not shown, the gear selector lever 2nd be mounted so that when the gear selector lever is moved 2nd , the movement immediately on the magnet 4th is transmitted. The magnet 4th depends on the position P1 , P2 around the axis of rotation D rotatable or at a certain angle of rotation DW turned. The sensor arrangement serves to position the gear selector lever 2nd between or at the two positions P1 , P2 to detect, the actual angle of rotation DW of the magnet 4th should be determined.

Ferner weist die Sensoranordnung 3 eine Sensoreinrichtung 5 auf, wobei die Sensoreinrichtung 5 zur Ermittlung des Drehwinkels DW bzw. der Positionen P1, P2 dient. Der Magnet 4 ist in Bezug auf die Drehachse D mit einem radialen Abstand zu der Sensoreinrichtung 5 beabstandet angeordnet und relativ zu der Sensoreinrichtung 5 um die Drehachse D drehbar. Die Sensoreinrichtung 5 verbleibt bei einer Drehung des Magneten 4 ortsfest und ist dauerhaft mit dem gleichen radialen Abstand zu dem Magneten 4 angeordnet. Der Magnet 4 ist als ein Kreisringsegment ausgebildet.Furthermore, the sensor arrangement 3rd a sensor device 5 on, the Sensor device 5 to determine the angle of rotation DW or the positions P1 , P2 serves. The magnet 4th is in relation to the axis of rotation D with a radial distance to the sensor device 5 spaced apart and relative to the sensor device 5 around the axis of rotation D rotatable. The sensor device 5 remains when the magnet rotates 4th stationary and is permanent with the same radial distance to the magnet 4th arranged. The magnet 4th is designed as a circular ring segment.

Der Magnet 4 weist einen ersten und einen zweiten Magnetabschnitt 4a, b auf, wobei der erste Magnetabschnitt 4a in Bezug auf die Drehachse D in einer Richtung R1 diametral nach außen hin, insbesondere zu der Sensoreinrichtung 5 hin gerichtet, und der zweite Magnetabschnitt 4b in Bezug auf die Drehachse D in einer Gegenrichtung R2 diametral nach innen hin, insbesondere von der Sensoreinrichtung 5 weg gerichtet, magnetisiert ist. Die Richtung R1, R2 der Magnetisierung ist hier durch Pfeile angedeutet und durch die Lage der Magnetpole S, N vorgegeben. Hierzu weist der erste Magnetabschnitt 4a seinen Norpol N an einem Innenumfang und seinen Südpol S an einem Außenumfang auf. Der Südpol S und der Nordpol N des zweiten Magnetabschnitts 4b sind entsprechend vertauscht angeordnet. Der Magnet 4 ist ein Dauermagnet und erzeugt ein magnetisches Messfeld M, welches fest mit dem Magneten 4 gekoppelt ist und durch wenige Feldlinien illustriert ist.The magnet 4th has a first and a second magnet section 4a , b on, the first magnet section 4a in relation to the axis of rotation D in one direction R1 diametrically outwards, in particular to the sensor device 5 directed and the second magnet section 4b in relation to the axis of rotation D in an opposite direction R2 diametrically inwards, especially from the sensor device 5 directed away, is magnetized. The direction R1 , R2 the magnetization is indicated here by arrows and by the position of the magnetic poles S , N given. For this purpose, the first magnet section 4a his norpol N on an inner circumference and its south pole S on an outer circumference. The South Pole S and the North Pole N of the second magnet section 4b are swapped accordingly. The magnet 4th is a permanent magnet and generates a magnetic measuring field M which is firmly attached to the magnet 4th is coupled and is illustrated by a few field lines.

Die Sensoreinrichtung 5 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein dreidimensional messender Hallsensor ausgebildet und auf einer Leiterplatte 6 montiert bzw. elektrisch leitend mit dieser kontaktiert. Die Sensoreinrichtung 5 dient zur Erfassung einer ersten und einer zweiten Feldkomponente Bz, Bx des Messfeldes M. Eine Oberfläche 7 des Sensors ist parallel zu der Leiterplatte 6 und tangential zu dem Magneten 4 ausgerichtet. Die erste Feldkomponente Bx ist bezüglich der Oberfläche 7 eine planare Feldkomponente und die zweite Feldkomponente Bz ist bezüglich der Oberfläche 7 eine senkrechte Feldkomponente. Die beiden Feldkomponenten Bz, Bx spannen eine Messfeldebene ME auf, wobei der Magnet 4 in der Messfeldebene ME liegt und in der Messfeldebene ME um die Drehachse D verdrehbar ist. Die Sensoreinrichtung 5 ist dazu eingerichtet, den Drehwinkel DW aus den erfassten Feldkomponenten Bz, Bx anhand einer atan2-Funktion zu ermitteln.The sensor device 5 is formed in the embodiment shown as a three-dimensional Hall sensor and on a circuit board 6 mounted or contacted in an electrically conductive manner. The sensor device 5 is used to record a first and a second field component Bz , Bx of the measuring field M . A surface 7 of the sensor is parallel to the circuit board 6 and tangent to the magnet 4th aligned. The first field component Bx is regarding the surface 7 a planar field component and the second field component Bz is regarding the surface 7 a vertical field component. The two field components Bz , Bx span a measuring field level ME on, with the magnet 4th at the measuring field level ME lies and in the measuring field level ME around the axis of rotation D is rotatable. The sensor device 5 is set up the rotation angle DW from the recorded field components Bz , Bx determined using an atan2 function.

Dabei dient die Sensoreinrichtung 5 zur Erfassung/Ermittlung eines aus den beiden Feldkomponenten Bz, Bx resultierenden Messfeldvektors V des Messfeldes M an der Stelle der Sensoreinrichtung 5. Aufgrund des durch die beiden Magnetabschnitte 4a, b erzeugten Messfeldes M, kann ein Messfeld M erzeugt werden, welches im Vergleich zu einem Dipol-Magneten eine Verdoppelung des Feldwinkels und damit eine Verdoppelung des Signalhubes aufweist.The sensor device serves 5 to record / determine one of the two field components Bz , Bx resulting measuring field vector V of the measuring field M at the location of the sensor device 5 . Because of the two magnet sections 4a , b generated measuring field M , can be a measuring field M are generated, which in comparison to a dipole magnet has a doubling of the field angle and thus a doubling of the signal swing.

Aufgrund der vertauschten Magnetpole S, N der beiden Magnetabschnitte 4a, b, definieren die beiden Magnetabschnitte 4a, b jeweils einen Messfeldabschnitt M1, M2 des magnetischen Messfeldes M, wobei Magnetfeldrichtung, durch Pfeifle im Messfeld M dargestellt, des ersten Messfeldabschnitts M1 der Magnetfeldrichtung des zweiten Messfeldabschnitts M2 entgegengerichtet ist. Bei einer Verdrehung des Magneten 4 um die Drehachse D von der einen in die andere Position P1, P2 erfolgt somit eine Drehung des Messfeldvektors V von maximal 360 Grad, wobei eine mechanische Drehung des Magneten 4 zwischen den beiden Positionen P1, P2, beispielsweise einem Drehwinkelbereich von ca. +/- 15 Grad entspricht.Because of the reversed magnetic poles S , N of the two magnet sections 4a , b , define the two magnet sections 4a , b one measuring field section each M1 , M2 of the magnetic measuring field M , where magnetic field direction, by whistle in the measuring field M shown, the first measuring section M1 the magnetic field direction of the second measuring field section M2 is opposite. If the magnet turns 4th around the axis of rotation D from one position to the other P1 , P2 the measurement field vector is thus rotated V of maximum 360 degrees, with a mechanical rotation of the magnet 4th between the two positions P1 , P2 , for example corresponds to a rotation angle range of approximately +/- 15 degrees.

Somit kann die Sensoreinrichtung 5 das ermittelte Messsignal bzw. den Drehwinkel DW im Vergleich zu einem einfachen Dipolmagneten deutlich feiner auflösen, wodurch der Fehler des Messsignals unter Toleranzeinfluss deutlich abgeschwächt werden kann und eine stabile Positionserkennung des Gangwahlhebels 2 ermöglicht wird. Ferner kann durch die beiden Magnetabschnitte 4a, b ein stetiges Messsignal durch die atan2-Funktion der Sensoreinrichtung 5 ausgegeben werden, wobei bei mehr als zwei Magnetabschnitten das Messsignal eine oder mehrere Sprungstellen (bei 360°-Periodizität der atan2-Funktion) aufweist, welche die Auswertung erschweren.The sensor device can thus 5 the determined measurement signal or the angle of rotation DW Compared to a simple dipole magnet, the resolution is much finer, which means that the error of the measurement signal can be significantly weakened under the influence of tolerance and stable position detection of the gear selector lever 2nd is made possible. Furthermore, by the two magnet sections 4a , b a constant measurement signal through the atan2 function of the sensor device 5 are output, with more than two magnetic sections, the measurement signal has one or more jump points (with 360 ° periodicity of the atan2 function), which complicate the evaluation.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
WählhebelsystemSelector lever system
22nd
Gangwahlhebel (Hebel)Gear selector lever
33rd
SensoranordnungSensor arrangement
44th
Magnetmagnet
4a,b4a, b
MagnetabschnitteMagnet sections
55
SensoreinrichtungSensor device
66
LeiterplatteCircuit board
77
Oberfläche surface
Bz, Bx, ByBz, Bx, By
FeldkomponentenField components
DD
DrehachseAxis of rotation
DWDW
DrehwinkelAngle of rotation
MM
MessfeldMeasuring field
M1, M2M1, M2
MessfeldabschnitteMeasuring field sections
MEME
MessfeldebeneMeasuring field level
NN
NordpolNorth Pole
SS
SüdpolSouth Pole
P1, P2 P1, P2
PositionenPositions
RR
MagnetisierungsrichtungMagnetization direction
VV
MessfeldvektorMeasuring field vector

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102010026237 A1 [0003]DE 102010026237 A1 [0003]

Claims (14)

Sensoranordnung (3) zur Positionserkennung eines Hebels (2) mit mindestens einem Magneten (4) zur Erzeugung eines magnetischen Messfeldes (M), mit einer Sensoreinrichtung (5) zur Erfassung des magnetischen Messfeldes (M), wobei der Magnet (4) in einem Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung (5) angeordnet und bei einer Hebelbewegung relativ zu der Sensoreinrichtung (5) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (4) mindestens einen ersten und einen zweiten Magnetabschnitt (4a, b) mit jeweils zwei Magnetpolen (S, N) aufweist, wobei die beiden Magnetpole (S, N) des einen Magnetabschnitts (4a, b) gegengleich zu den beiden Magnetpolen (S, N) des anderen Magnetabschnitts (4a, b) angeordnet sind und/oder wobei der eine Magnetabschnitt (4a, b) in einer Richtung (R1) und der andere Magnetabschnitt (4a, b) in einer Gegenrichtung (R2) magnetisiert ist.Sensor arrangement (3) for position detection of a lever (2) with at least one magnet (4) for generating a magnetic measuring field (M), with a sensor device (5) for detecting the magnetic measuring field (M), the magnet (4) in one Detection area of the sensor device (5) is arranged and can be moved relative to the sensor device (5) when the lever is moved, characterized in that the magnet (4) has at least a first and a second magnet section (4a, b), each with two magnetic poles (S, N ), the two magnetic poles (S, N) of one magnetic section (4a, b) being arranged opposite to the two magnetic poles (S, N) of the other magnetic section (4a, b) and / or the one magnetic section (4a, b) b) is magnetized in one direction (R1) and the other magnet section (4a, b) is magnetized in an opposite direction (R2). Sensoranordnung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Magnetabschnitt (4a) einen ersten Messfeldabschnitt (M1) und der zweite Magnetabschnitt (4b) einen zweiten Messfeldabschnitt (M2) definiert, wobei eine Magnetfeldrichtung des ersten Messfeldabschnitts (M1) entgegengerichtet zu einer Magnetfeldrichtung des zweiten Messfeldabschnitts (M2) ist.Sensor arrangement (3) after Claim 1 , characterized in that the first magnetic section (4a) defines a first measuring field section (M1) and the second magnetic section (4b) defines a second measuring field section (M2), a magnetic field direction of the first measuring field section (M1) being opposite to a magnetic field direction of the second measuring field section (M2 ) is. Sensoranordnung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) zur Erfassung mindestens einer ersten und einer zweiten Feldkomponente (Bx, Bz, By) des magnetischen Messfeldes (M) sowie zur Ermittlung einer Hebelposition (P1, P2) aus den erfassten Feldkomponente (Bx, Bz, By) anhand einer atan2-Funktion ausgebildet ist.Sensor arrangement (3) after Claim 1 or 2nd , characterized in that the sensor device (5) for detecting at least a first and a second field component (Bx, Bz, By) of the magnetic measuring field (M) and for determining a lever position (P1, P2) from the detected field component (Bx, Bz , By) is based on an atan2 function. Sensoranordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) als ein SMD-Sensor ausgebildet ist, wobei die Sensoreinrichtung (5) auf einer Leiterplatte (6) angeordnet ist.Sensor arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (5) is designed as an SMD sensor, the sensor device (5) being arranged on a printed circuit board (6). Sensoranordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) als ein zweidimensional oder dreidimensional messender Hallsensor ausgebildet ist.Sensor arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (5) is designed as a two-dimensional or three-dimensional Hall sensor. Sensoranordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (4) als ein Quader ausgebildet ist, welcher durch die beiden Magnetabschnitte (4a, b) unterteilt ist.Sensor arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnet (4) is designed as a cuboid, which is divided by the two magnet sections (4a, b). Sensoranordnung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (4) als ein Ringsegment ausgebildet ist, welches durch die beiden Magnetabschnitte (4a, b) unterteilt ist.Sensor arrangement (3) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the magnet (4) is designed as a ring segment which is divided by the two magnet sections (4a, b). Sensoranordnung (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Magnetabschnitt (4a, b) in der einen Richtung (R1) und der andere Magnetabschnitt (4a, b) in der Gegenrichtung (R2) diametral magnetisiert ist.Sensor arrangement (3) after Claim 7 , characterized in that the one magnet section (4a, b) in one direction (R1) and the other magnet section (4a, b) in the opposite direction (R2) is diametrically magnetized. Sensoranordnung (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Magnetabschnitt (4a, b) in der einen Richtung (R1) und der andere Magnetabschnitt (4a, b) in der Gegenrichtung (R2) radial magnetisiert ist.Sensor arrangement (3) after Claim 7 , characterized in that the one magnet section (4a, b) is radially magnetized in one direction (R1) and the other magnet section (4a, b) in the opposite direction (R2). Sensoranordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (4) innerhalb eines festgelegten Drehwinkelbereichs relativ zu der Sensoreinrichtung (5) um eine Drehachse (D) verschwenkbar ist, wobei die Sensoreinrichtung (5) während der Hebelbewegung stationär verbleibt.Sensor arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the magnet (4) can be pivoted relative to the sensor device (5) about an axis of rotation (D) within a defined rotation angle range, the sensor device (5) remaining stationary during the lever movement . Sensoranordnung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (4) relativ zu der Sensoreinrichtung (5) entlang einer festgelegten Strecke linear bewegbar ist, wobei die Sensoreinrichtung (5) während der Hebelbewegung stationär verbleibt.Sensor arrangement (3) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the magnet (4) is linearly movable relative to the sensor device (5) along a predetermined distance, the sensor device (5) remaining stationary during the lever movement. Wählhebelsystem (1) für ein Fahrzeug mit der Sensoranordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wählhebelsystem (1) einen Gangwahlhebel (2) als den Hebel aufweist, wobei der Gangwahlhebel (2) mit dem Magneten (4) bewegungsgekoppelt ist, sodass die Hebelbewegung direkt auf den Magneten (4) übertragbar ist.Selector lever system (1) for a vehicle with the sensor arrangement (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the selector lever system (1) has a gear selector lever (2) as the lever, the gear selector lever (2) with the magnet (4) is motion-coupled so that the lever movement can be transmitted directly to the magnet (4). Verfahren zur Positionserkennung eines Hebels (2) mit der Sensoranordnung (3) nach einem Ansprüche 1 bis 11 und/oder dem Wählhebelsystem (1) nach Anspruch 12, bei dem: - der Magnet (4) ein magnetisches Messfeld (M) erzeugt; - bei einer Hebelbewegung der Magnet (4) mit dem Messfeld (M) relativ zu der Sensoreinrichtung (5) in einem Erfassungsbereich bewegt wird; - das Messfeld (M) durch die Sensoreinrichtung (5) erfasst wird; - eine Position (P1, P2) des Hebels (2) auf Basis des erfassten Messfeldes (M) ermittelt wird.Method for position detection of a lever (2) with the sensor arrangement (3) according to a Claims 1 to 11 and / or the selector lever system (1) Claim 12 , in which: - the magnet (4) generates a magnetic measuring field (M); - During a lever movement, the magnet (4) is moved with the measuring field (M) relative to the sensor device (5) in a detection area; - The measuring field (M) is detected by the sensor device (5); - A position (P1, P2) of the lever (2) is determined on the basis of the measured field (M). Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) mindestens eine erste und eine zweite Feldkomponente (Bz, Bx) des Messfeldes erfasst, wobei die Sensoreinrichtung (5) auf Basis der erfassten Feldkomponenten (Bz, Bx) einen resultierenden Messfeldvektor (V) ermittelt, wobei bei einer Bewegung des Magneten (4) innerhalb eines Bewegungsbereichs des Hebels (2) eine Drehung des Messfeldvektor (V) um mehr als 180°, insbesondere mehr als 270°, erfasst wird.Procedure according to Claim 13 , characterized in that the sensor device (5) detects at least a first and a second field component (Bz, Bx) of the measuring field, the Sensor device (5) determines a resulting measuring field vector (V) on the basis of the detected field components (Bz, Bx), with a rotation of the measuring field vector (V) by more than 180 when the magnet (4) moves within a range of motion of the lever (2) °, in particular more than 270 °, is detected.
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