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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Erfassung
wenigstens einer Position eines beweglich gelagerten Elementes in
einer Erfassungsrichtung, wobei die Sensoranordnung eine Magnetanordnung,
die in der Erfassungsrichtung eine Magnetfeldverteilung besitzt,
und einen Magnetfeldsensor aufweist, und wobei die Magnetanordnung
und der Magnetfeldsensor so angeordnet sind, dass der Magnetfeldsensor
in unterschiedlichen Positionen des beweglichen Elementes in Erfassungsrichtungsrichtung
unterschiedliche Magnetfeldstärken
erfasst.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Schaltanordnung zum Schalten von
Gangstufen eines Stufengetriebes, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit wenigstens
einem Schaltelement, das an einem Gehäuse in einer axialen Richtung
verschieblich gelagert ist und beim Schalten in der axialen Richtung
versetzt wird, und mit einer Sensoranordnung zum Erfassen wenigstens
einer axialen Position des Schaltelements.
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Eine
derartige Schaltanordnung ist aus dem Dokument
EP 1 507 100 A2 bekannt.
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In
Schaltanordnungen zum Schalten von Gangstufen eines Stufengetriebes
ist es insbesondere dann, wenn das Stufengetriebe automatisiert
ausgeführt
ist, von Bedeutung, dass die axiale Position von Schaltelementen
wie Schaltstangen axial erfasst wird. Durch eine derartige Erfassung
kann die übergeordnete
Steuerung dann feststellen, ob sich das Schaltelement bspw. in einer
Neutralposition befindet oder in einer geschalteten Position.
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Ferner
kann eine Sensoranordnung auch dazu verwendet werden, die axiale
Position und ggf. die axiale Bewegung des Schaltelementes zu regeln und/oder
zu steuern. Hierbei kann die Sensoranordnung zur Bereitstellung
eines Istwertes in einer geschlossenen Regelschleife verwendet werden.
Auch eine Anwendung auf Lage-Steuerungen ist möglich.
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Aus
dem genannten Dokument
EP
1 507 100 A2 ist es bekannt, an einer Schaltgabel einen
Fortsatz anzuformen, in dem ein Magnet angeordnet ist. Ein gehäusefester
Sensor dient zur Erfassung der Lageposition.
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Aus
dem Dokument
DE 420
88 888 A1 ist es bekannt, an einem Ende einer Schaltstange
einen Magneten festzulegen. Am Gehäuse sind in zwei axial versetzten
Positionen Hall-Sensoren angeordnet. Diese sprechen in vorbestimmten
Positionen der Schaltstange auf deren Dauermagnet an.
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Eine ähnliche
Anordnung ist aus dem Dokument
DE 199 61 087 A1 bekannt. In diesem Dokument
ist auch eine alternative Anordnung gezeigt, bei der an dem Gehäuse ein
Abstandssensor für
lineare veränderliche
Abstände
(LVDT) vorgesehen ist.
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Aus
dem Dokument
DE 377
13 880 A1 ist eine Magnetschranke mit einem gehäusefesten
Sensor und einem gehäusefesten
Magneten bekannt, zwischen denen eine Schaltstange hindurchbewegt werden
kann.
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Das
Dokument
EP 1 544 511
A2 offenbart eine Vorrichtung zum manuellen Schalten eines
Automatikgetriebes mit einer komplexen Sensoranordnung, bei der
eine dreispurige Magnetanordnung mit mehrfachen Nord- und Südpolen und
eine hierzu quer- und längsversetzte
Anordnung aus wenigstens vier Hall-Sensoren vorgesehen sind. Dies
soll ermöglichen,
dass eine von der Mittelstellung abweichende erste oder zweite Schaltstellung
zumindest zweifach erfassbar sind, um eine gewisse Redundanz der
Erfassung zu bieten.
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Es
ist ferner bekannt, an einer Schaltstange zwei Permanentmagnete
festzulegen, und zwar in entgegengesetzter Polung und mit einem
gewissen axialen Abstand voneinander. An dem Gehäuse ist ein Magnetfeldsensor
vorgesehen. Die von den beiden Magneten erzeugten Magnetfelder schließen in axialer
Richtung einander an. In der Mitte zwischen den zwei Magneten ist
die von dem Magnetfeldsensor erfasste Feldstärke Null. Aufgrund der Glockencharakteristik
der Kennlinien ist der Gradient der sich ergebenden Magnetfeldverteilung
in diesem mittleren Bereich relativ niedrig, in anderen Bereichen
hingegen relativ hoch.
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Aus
dem Dokument
DE 197
48 115 A1 ist eine Vorrichtung zum elektromechanischen
Schalten eines Gangwechselgetriebes mittels eines Schaltgliedes
bekannt, wobei mindestens zwei Magnete über den Umfang des Schaltgliedes
verteilt angeordnet sind und wobei eine Mehrzahl von Hall-Sensoren in
axialer Richtung beabstandet voneinander parallel zur Erstreckung
des Schaltgliedes angeordnet sind. Durch diese Anordnung soll es
möglich
sein, sowohl die Schalt- als auch die Wählpositionen des als Schaltwelle
ausgebildeten Schaltgliedes zu erfassen.
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Es
ist vor dem Hintergrund des oben genannten Standes der Technik eine
Aufgabe der Erfindung, eine Schaltanordnung mit einer kostengünstigen
Sensoranordnung zu schaffen, wobei die Steuerung insgesamt vereinfacht
werden soll.
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Diese
Aufgabe wird bei der eingangs genannten Sensoranordnung dadurch
gelöst,
dass die Magnetanordnung wenigstens zwei Magnete aufweist, deren
Magnetfeldverteilungen so miteinander kombiniert sind, dass sich
zumindest über
einen Abschnitt in Erfassungsrichtung eine annähernd lineare Kennlinie der
Sensoranordnung ergibt.
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Zum
einen ist es mit der erfindungsgemäßen Sensoranordnung möglich, unterschiedliche
axiale Positionen mit nur einem Mag netfeldsensor, z.B. einem Hall-Sensor
zu erfassen. Das Bereitstellen von aufwändigen LVDT-Sensoren ist nicht
erforderlich.
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Die
beim Zusammenspiel eines Magneten und eines Magnetfeldsensors generell
nichtlineare Kennlinie (bspw. eine Glockenformkennlinie) kann durch
die Kombination der Magnetfelder von zwei Magneten so kombiniert
werden, dass sich aus der Sicht des Magnetfeldsensors eine annähernd lineare Kennlinie
ergibt. Mit anderen Worten ergibt sich eine annähernd lineare Kennlinie, die
unter Berücksichtigung
der Messtoleranzen des Magnetfeldsensors lineare Ausgangswerte für eine anschließende Steuereinrichtung
(Steuerungs-/Regelungselektronik) erzeugt.
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Hierdurch
kann der Steuerungsaufwand in einer übergeordneten Steuerung erheblich
verringert werden. Denn die Nutzung einer linearen Kennlinie ermöglicht das
Verwenden von linearen Gleichungen in der Steuerung. Es ist nicht
notwendig, eine nichtlineare Kennlinie einzulernen und/oder abzuspeichern.
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Die
Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Von
besonderem Vorzug ist es, wenn die wenigstens zwei Magnete unterschiedlich
starke Magnetfelder erzeugen.
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Durch
diese Maßnahme
lässt sich
eine Linearisierung der Kennlinie besonders einfach erreichen.
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Von
weiterem Vorteil ist es, wenn die wenigstens zwei Magnete in radialer
Richtung magnetisiert sind.
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Bei
dieser Ausführungsform
lässt sich
das Magnetfeld in optimaler Weise erfassen.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn die wenigstens zwei Magnete parallel
zueinander angeordnet und gleich gepolt sind.
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Bei
dieser Ausführungsform
lässt sich
eine Linearisierung der Kennlinie der Sensoranordnung effizient
erzielen.
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Auch
ist es vorteilhaft, wenn die Magnete an dem beweglichen Element
festgelegt sind und wenn der Magnetfeldsensor an einem Gehäuse festgelegt ist.
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Obgleich
die Anordnung auch andersherum ausgelegt sein kann, ist die Festlegung
des Magnetfeldsensors an dem Gehäuse
vorteilhaft. Denn die elektrischen Anschlüsse sind in diesem Fall einfach zu
realisieren.
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Insgesamt
ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abschnitt in Erfassungsrichtung
eine Position aufweist, bei der die Magnetfeldstärke Null oder annähernd Null
ist.
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Zum
einen kann hierbei der axiale Abschnitt, über den die Kennlinie linear
ist, vergleichsweise lang ausgebildet werden. Bei herkömmlichen
Sensoranordnungen ist die Kennlinie häufig gerade im Bereich von
Null stark nichtlinear. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von zwei Magneten
kann eine solche Linearisierung jedoch bis in den Bereich von etwa Null
erreicht werden.
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Dies
gilt insbesondere dann, wenn die Magnetanordnung vorteilhafterweise
wenigstens zwei gleich gepolte Magnete und wenigstens zwei entgegengesetzt
gepolte Magnete aufweist.
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Hierdurch
lässt sich
insgesamt ein großer axialer
Bereich als Erfassungsbereich der Sensoranordnung realisieren. Durch
die Verwendung von zwei gleich gepolten Magneten auf einer Seite
und die Verwendung von zwei entgegengesetzt gepolten Magneten auf
der anderen Seite ist es zudem möglich, über den
gesamten axialen Bereich eindeutige Zuordnungen von Position und
Magnetfeldstärke
zu realisieren.
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Von
besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die gleich und die entgegengesetzt
gepolten Magnete so angeordnet sind, dass die lineare Kennlinie
einen Nulldurchgang aufweist.
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Der
Nulldurchgang entspricht dabei vorzugsweise einer Mittenposition
des Schaltelementes bzw. des Abschnittes in Erfassungsrichtung.
Auch in diesem Bereich ist die Kennlinie bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung
linear und kann im Gegensatz zum Stand der Technik einen vergleichsweise hohen
Gradienten besitzen. Demzufolge ist die Regelbarkeit der Position
des beweglichen Elementes im Bereich des Nulldurchganges erleichtert.
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Insgesamt
ist es vorteilhaft, wenn wenigstens einer der Magnete ein Permanentmagnet
ist.
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Permanentmagnete
haben den Vorteil, dass sie keine eigene Energieversorgung benötigen und wartungsfrei
sind. Die Festlegung an einem beweglichen Element ist daher auf
einfache Weise möglich.
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Alternativ
ist es bevorzugt, wenn wenigstens einer der Magnete ein Elektromagnet
ist.
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Mittels
Elektromagneten lassen sich Magnetfeldverteilungen auf besonders
günstige
Art und Weise kombinieren, bspw. auch durch Veränderung der Stromstärke, die
den jeweiligen Magneten aufgeprägt
wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die wenigstens zwei Magnete in einem gemeinsamen Gehäuse integriert
bzw. sind als materielle Einheit bereitgestellt.
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Hierdurch
kann der Bauteilaufwand verringert werden. Es versteht sich, dass
in einem Gehäuse
nicht nur jeweils zwei oder mehr gleichgepolte Magnete aufgenommen
sein können,
sondern eine Magnetanordnung insgesamt mit sowohl gleichgepolten als
auch entgegengesetzt gepolten Magneten.
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Aufgrund
der Linearisierung der Kennlinie unter Verwendung von wenigstens
zwei Magneten zur Bildung der Kennlinie ist es möglich, die individuellen Magnete
zumindest teilweise als vergleichsweise kostengünstige Ferritmagnete oder Ähnliches
zu realisieren. Insbesondere ist es ggf. möglich, auf sog. Seltenerdmagnete
ganz oder zumindest teilweise zu verzichten. Alternativ ist es möglich, insgesamt
deutlich kompaktere Einzelmagnete zu verwenden, anstelle der relativ
großbauenden
Magnete des Standes der Technik. Es versteht sich, dass die jeweilige Magnetanordnung
mehr als zwei Magnete beinhalten kann, bspw. drei, vier oder noch
mehr Magnete.
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Insgesamt
wird wenigstens einer der folgenden Vorteile erzielt:
- – Eine
lineare Kennlinie ermöglicht
die Verwendung einfacherer Regel- bzw. Steueralgorithmen.
- – Bei
der Verwendung von gleich und entgegengesetzt gepolten Magneten
ist es möglich,
im linearen Bereich einen relativ hohen Gradienten zu erzielen.
- – Die
Verwendung von Seltenerdmagneten ist ggf. nicht erforderlich, obgleich
die Verwendung von Seltenerdmagneten erfindungsgemäß nicht
ausgeschlossen sein soll.
- – Da
die Kennlinie im Wesentlichen linear ist, ist keine Einlernstrategie
notwendig, um die Abhängigkeit
von Position und Magnetfeld zu ermitteln. Diese ergibt sich vielmehr
aufgrund der linearen Kennlinie.
- – Da
die verwendeten Einzelmagnete jeweils schwächer ausgebildet sein können, ist
es möglich,
Störfelder
zu reduzieren, die insbesondere die Umgebungssensorik negativ beeinflussen können.
- – Es
ist nicht notwendig, ein nichtlineares Kennfeld im Speicher eines
Steuergerätes
abzulegen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Schaltanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Kennlinie der Sensoranordnung einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung
in Form eines Diagrammes von Magnetfeldstärke über dem Weg;
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3 eine
schematische Darstellung einer Sensoranordnung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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4 eine
schematische Darstellung einer alternativen Anordnung einer Magnetanordnung
für eine
erfindungsgemäße Sensoranordnung.
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In 1 ist
ein Stufengetriebe für
ein Kraftfahrzeuggetriebe in schematischer Form dargestellt und
generell mit 10 bezeichnet.
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Das
Stufengetriebe 10 weist eine nicht näher bezeichnete Eingangswelle,
eine Vorgelegewelle 12 und eine Ausgangswelle 14 auf.
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Ferner
weist das Stufengetriebe 10 eine Mehrzahl von Radsätzen auf,
von denen in 1 aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung
nur einer bei 16 gezeigt ist.
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Ein
Radsatz entspricht bei dem Stufengetriebe 10 dabei einer
Gangstufe. Zum Einschalten des Radsatzes 16 in den Leistungsfluss
ist eine erste Schaltkupplung 18 vorgesehen, bspw. in Form
einer herkömmlichen
Synchronkupplung. Die Schaltkupplung 18 ist mittels einer
Schiebemuffe 20 betätigbar, die
axial verschieblich an der Ausgangswelle 14 gelagert ist.
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Die
Schiebemuffe 20 ist ferner dazu ausgelegt, eine zweite
Schaltkupplung 19 für
einen weiteren Radsatz zu betätigen.
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Zum
Verschieben der Schiebemuffe 20 und somit zum Betätigen der
Schaltkupplungen 18, 19 ist eine Schaltanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen, die in 1 generell
mit 30 bezeichnet ist.
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Die
Schaltanordnung 30 weist ein Schaltelement 32 in
Form einer Schaltstange auf. An der Schaltstange 32 ist
ein Schaltglied in Form einer Schaltgabel 34 festgelegt.
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Die
Schaltstange 32 ist in einer axialen Richtung 35 verschieblich
an einem schematisch dargestellten Gehäuse 36 gelagert. Ferner
kann die Schaltstange 32 mit einem nicht dargestellten
Aktuator verbunden sein, bspw. einem Hydraulikaktuator oder einem
elektromechanischen Aktuator.
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Das
Schaltglied 34 steht in Eingriff mit einer Umfangsnut der
Schiebemuffe 20. Ein axiales Verschieben der Schaltstange 32 führt folglich
zu einem axialen Verschieben der Schiebemuffe 20.
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Das
Stufengetriebe 10 ist vorzugsweise ein automatisiertes
Getriebe, wie bspw. ein ASG-Getriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe
oder Ähnliches.
Die erfindungsgemäße Schaltanordnung 30 lässt sich
jedoch auch auf andere Getriebetypen anwenden, bspw. auf IVT-Getriebe,
etc.
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Zur
Erfassung der axialen Position der Schaltstange 32 ist
eine erfindungsgemäße Sensoranordnung 37 vorgesehen.
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Die
Sensoranordnung 37 weist eine erste Magnetanordnung 38 und
eine zweite Magnetanordnung 40 auf. Die zwei Magnetanordnungen 38, 40 sind
in axialer Richtung versetzt an der Schaltstange 32 festgelegt,
vorzugsweise symmetrisch in Bezug auf eine axiale Mittenposition
M.
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Die
erste Magnetanordnung 38 weist einen ersten Magnet 42,
der ein erstes Magnetfeld 43 erzeugt, und einen zweiten
Magneten 44 auf, der ein zweites Magnetfeld 45 erzeugt.
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In
entsprechender Weise weist die zweite Magnetanordnung 40 einen
dritten Magneten 46, der ein drittes Magnetfeld 47 erzeugt,
und einen vierten Magneten 48 auf, der ein viertes Magnetfeld 49 erzeugt.
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In
der Mittenposition M ist an dem Gehäuse 36 ein Magnetfeldsensor 50,
vorliegend als Hall-Sensor ausgebildet, festgelegt.
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Die
Magnete 42, 44, 46, 48 sind
jeweils als Permanentmagnete ausgebildet. Sie sind so an der Schaltstange 32 festgelegt,
dass ihre jeweiligen Nord-/Süd-Achsen
radial ausgerichtet sind (mit anderen Worten sind die Magnete radial
magnetisiert).
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Der
erste Magnet 42 und der zweite Magnet 44 der ersten
Magnetanordnung 38 sind gleich gepolt, wobei der erste
Magnet 42 ein stärkerer
Magnet ist, der ein stärkeres
Magnetfeld erzeugt.
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In
entsprechender Weise sind der dritte Magnet 46 und der
vierte Magnet 48 der zweiten Magnetanordnung 40 gleich
gepolt, jedoch entgegengesetzt zu den Magneten 42, 44 der
ersten Magnetanordnung 38.
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Der
vierte Magnet 48 ist weniger stark als der dritte Magnet 46.
Die weniger starken Magnete 44, 48 der Magnetanordnungen 38, 40 sind
einander zugewandt.
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Die
unterschiedliche Stärke
der Magnete 42, 44 bzw. 46, 48 lässt sich
dadurch realisieren, dass die Magnete unterschiedlich stark magnetisiert
sind, dadurch, dass die Magnete unterschiedlich groß sind,
und/oder dadurch, dass die Magnete von einem unterschiedlichen Typ
sind. Die Darstellung mit unterschiedlicher Baugröße ist in 4 lediglich
beispielhaft gewählt.
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Die
Sensoranordnung 30 dient z.B. dazu, die Position der Schaltstange 32 in
die Mittenposition M einzuregeln. Zum anderen dient die Sensoranordnung 30 dazu,
um zu erfassen, wenn sich die Schaltstange 32 in einer
ersten Schaltposition S1 befindet, bei der die erste Schaltkupplung 18 geschlossen
ist, oder in einer zweiten Schaltposition S2 befindet, bei der die
zweite Schaltkupplung 19 geschlossen ist.
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Der
Magnetfeldsensor 50 ist zu diesem Zweck mit einer Steuereinrichtung 52 verbunden,
die die genannten Steueraufgaben erfüllt.
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Obgleich
in 1 die erste und die zweite Magnetanordnung 38, 40 jeweils
zwei Magnete 42, 44 bzw. 46, 48 aufweisen,
versteht sich, dass die Magnetanordnungen auch jeweils mehr als
zwei Magnete aufweisen können,
die in axialer Richtung versetzt an der Schaltstange 32 angeordnet
sind, bspw. drei, vier oder mehr Magnete.
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Entscheidend
ist, dass innerhalb einer Magnetanordnung 38, 40 wenigstens
zwei Magnete 42, 44 bzw. 46, 48 so
miteinander kombiniert werden, so dass sich zumindest über einen
axialen Abschnitt eine etwa lineare Kennlinie der Sensoranordnung
ergibt.
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In 2 ist
eine Magnetfeldverteilung 60 in Form eines Diagrammes von
magnetischer Feldstärke
H über
dem Weg s dargestellt, die sich bei der Sensoranordnung 30 der 1 ergibt.
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Die
Kennlinie 60 basiert auf den zwei typischen glockenförmigen Magnetfeldverteilungen
eines Permanentmagneten, wie sie von einem Magnetfeldsensor wie
einem Hall-Sensor gesehen wird. Die Darstellung der 2 entspricht
der von dem Magnetfeldsensor 50 erfassten Feldstärke H über dem
Weg s, wobei die Mittenposition M und die zwei Schaltpositionen
S1, S2 dargestellt sind.
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Bei
einer herkömmlichen
Kombination zweier Magnete mit unterschiedlicher Polung ergibt sich insbesondere
im Bereich der Mittenposition ein veränderlicher Gradient, der in
der Mittenposition nahezu gegen Null geht (Steigung annähernd Null).
Durch die Kombination der Magnete 42, 46 mit jeweils
einem weiteren gleich gepolten Magnet 44 bzw. 48 ist es
möglich,
den Bereich zwischen den zwei Spitzenwerten S1, S2 durchgängig zu
linearisieren. Mit anderen Worten ergibt sich über den gesamten Abschnitt
von der Schaltposition S1 bis zur Schaltposition S2 eine lineare
Kennlinie des von dem Magnetfeldsensor 50 erfassten Feldes
(proportional zu der daraus resultierenden Spannung U) über dem
Weg s.
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Im
Bereich der Mittenposition M besitzt die Magnetfeldverteilung 60 einen
Nulldurchgang 66, wobei sich hin zu der ersten Schaltposition
S1 ein erster linearer Bereich 62 ins Positive anschließt und wobei
sich hin zu der zweiten Schaltposition S2 ein zweiter linearer Bereich 64 ins
Negative anschließt. Demzufolge
ist über
den gesamten Bereich 62, 64 jeder Wegposition
s eine eindeutige Feldstärke
bzw. Spannung zuzuordnen.
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Ein
mittlerer Bereich um die Mittenposition M herum ist als Regelungsbereich 68 gezeigt,
innerhalb dessen die Position der Schaltstange 32 auf die
Mittenposition M eingeregelt werden kann. Links und rechts davon
sind Steuerungsbereiche 70, 72 gezeigt, innerhalb
derer die Schaltkupplungen 18, 19 gesteuert geschlossen
bzw. geöffnet
werden können.
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Gerade
im Regelungsbereich 68 weist die Kurve 60 einen
relativ großen
Gradienten auf, so dass die Regelbarkeit verbessert ist.
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Genauer
gesagt, ergibt sich eine bessere Auflösung des Sensorsignals.
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Links
und rechts des gesamten Erfassungsbereiches, bestehend aus dem Regelungsbereich 68 und
den Steuerungsbereichen 70, 72, ist die Magnetfeldverteilung
bzw. -kurve jeweils glockenförmig,
wie es durch einen einzelnen Magneten hervorgerufen wird. In diesem
Bereich ist der Einfluss der zusätzlichen
Magnete 44, 48 jeweils relativ gering. Man erkennt,
dass diese glockenförmigen
Bereiche 74 sich nichtlinear asymtotisch an Null annähern, so
dass der Gradient im Bereich einer Feldstärke von Null auch nahezu gegen
Null geht.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
ist ein Nulldurchgang in der Mittenposition M eingerichtet. Es ist
jedoch auch möglich,
die Magnetanordnungen 42, 44 bzw. 46, 48 so
anzuordnen, dass ein Nulldurchgang außerhalb der Mittenposition M
liegt.
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Obgleich
die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
beschrieben worden ist, versteht sich, dass die Erfindung nicht
auf dieses Ausführungsbeispiel
beschränkt
ist.
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So
ist anstelle des beschriebenen Getriebes eine Anwendung auf unterschiedliche
Getriebearten möglich,
bspw. automatisierte Schaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe, etc.
Ferner ist auch eine Anwendung auf andere Getriebearten möglich, bspw. IVTs
oder auch axial bewegliche Teile in Wandlerautomaten, etc.
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Auch
ist es möglich,
die erfindungsgemäße Sensoranordnung
nicht nur in Getrieben, sondern auch in anderen Anwendungsgebieten
zu verwenden, bei denen eine Position in einer Erfassungsrichtung
zu erfassen ist.
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Die
Erfassungsrichtung ist, wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel, vorzugsweise
eine axiale Richtung. Es ist jedoch auch möglich, die gesamte Anordnung
für radiale
Erfassungsrichtungen oder für Erfassungsvorgänge in Umgangsrichtung
zu verwenden. Im letzteren Fall könnte bspw. eine Magnetanordnung
aus wenigstens zwei Sensoren bestehen, die in Umfangsrichtung eines
drehbar gelagerten Elementes benachbart zueinander angeordnet sind, so
dass sich in Umfangsrichtung eine annähernd lineare Kennlinie eines
Magnetfeldsensors ergibt.
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Ferner
ist eine Anwendung in Getrieben nicht nur im Bereich von Schaltelementen
möglich.
Vielmehr ist es auch möglich,
die erfindungsgemäße Sensoranordnung
in Parksperren (zur Erfassung von Parksperrenlagen), in Kupplungen
(zur Erfassung von Kupplungspositionen) etc. zu verwenden.
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Die
Magnete 42, 44, 46, 48 können jeweils als
Ferritmagnete ausgebildet sein, obgleich es auch denkbar ist, die
Magnete zumindest teilweise als Seltenerdmagnete auszubilden.
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Generell
ist natürlich
auch möglich,
die Magnete als Elektromagnete auszubilden.
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Anstelle
eines Hall-Sensors 50 kann auch ein anderer Magnetfeldsensor
verwendet werden.
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Generell
ist es auch möglich,
den Magnetfeldsensor an dem beweglichen Element festzulegen und
die Magnete an einem Gehäuse
festzulegen.
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Ein
derartiges Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung
ist in 3 gezeigt. Die in 3 gezeigte
Anordnung entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell
der Sensoranordnung 37 der 1 und 2.
Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Im Folgenden wird lediglich auf Unterschiede eingegangen.
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Bei
der Sensoranordnung 37 der 3 ist der
Hall-Sensor an einem Element 32 festgelegt, das in einer
axialen Richtung 35 beweglich gelagert ist. Der Hall-Sensor 50 ist
bspw. über
eine flexible Leitungsanordnung mit einer Steuereinrichtung 52 verbunden.
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Eine
Magnetanordnung 38 ist an einem Gehäuse 36 festgelegt.
Die Magnetanordnung 38 weist einen ersten Magnet 42 und
einen zweiten Magnet 44 auf, deren Kennlinien sich zu einer
linearen Kennlinie aus der Sicht des Magnetfeldsensors 50 ergänzen. Die
zwei Magnete 42, 44 sind dabei in einem gemeinsamen
Gehäuse
(nicht näher
bezeichnet) integriert, so dass sie als ein Bauteil verwendbar und montierbar
sind.
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Der
lineare Erfassungsabschnitt 62 ist bei der Sensoranordnung 37 der 3 ohne
Nulldurchgang ausgebildet, kann sich jedoch bis auf annähernd Null
oder bis auf Null erstrecken. Es versteht sich, dass bei der Sensoranordnung 37 der 3 eine
weitere Einheit aus wenigstens zwei Magneten vorgesehen sein kann,
um eine lineare Kennlinie mit Nulldurchgang zu erzielen, ähnlich wie
bei der Ausführungsform
der 1.
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Das
Gehäuse,
in dem die zwei Magnete 42, 44 eingebettet sind,
kann aus einem Kunststoff hergestellt sein. Es versteht sich, dass
auch bei der Ausführungsform
der 1 ein solches Gehäuse vorgesehen sein kann.
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In 4 ist
eine alternative Ausführungsform einer
Magnetanordnung mit einem ersten Magnet 42 und einem zweiten
Magnet 44 gezeigt. Im Gegensatz zu den Magneten 42, 44 der
Sensoranordnungen 37 der 1 bis 3 (die
als Permanentmagnete ausgebildet sind), sind die Magnete 42, 44 der
Magnetanordnung 38 der 4 als Elektromagnete
ausgebildet.
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Die
Elektromagnete können
vorzugsweise separat voneinander angesteuert werden. Hierdurch ist
eine Linearisierung der Kennlinie bspw. auch durch Beeinflussung
der Stromstärke
möglich,
die den zwei Magneten 42, 44 jeweils aufgeprägt wird.
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Alternativ
ist es auch möglich,
die zwei Elektromagnete durch zwei seriell hintereinander liegende
Wicklungen zu realisieren, die bspw. eine unterschiedliche Windungszahl
und/oder Erstreckung aufweisen. Im letzteren Fall ist nur ein einziger
Strom durch beide Magnete 42, 44 geführt.