DE102011078728A1

DE102011078728A1 - Schaltung, Verfahren und Vorrichtung zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines Gangwahlhebels eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102011078728A1
Application number: DE102011078728A
Authority: DE
Inventors: Armin Schmidbauer; Benjamin Kaufner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Es wird eine integrierte Schaltung (110) zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines Gangwahlhebels (190) in einem Fahrzeug vorgeschlagen. Die integrierte Schaltung (110) weist zwei Sensorelemente (120, 130) auf, die ausgebildet sind, um zwei Messwerte einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang einer ersten Achse und zwei Messwerte einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang einer zweiten Achse bereitzustellen. Die integrierte Schaltung (110) weist auch eine Logikeinrichtung (140) auf, die ausgebildet ist, um basierend auf den Messwerten Positionssignale zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der ersten Achse und zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der zweiten Achse zu erzeugen. Auch kann ein Vorliegen einer Neutralstellung, einer Rückwärtsgangstellung oder einer weiteren Schaltstellung des Gangwahlhebels (190) bestimmt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltung, eine Verwendung der integrierten Schaltung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug und auf ein Gangwahlsystem für ein Fahrzeug.
Herkömmlicherweise erfolgt eine Gangerkennung in einem Fahrzeug über einen Sensor mit zwei Ausgängen. An jedem Ausgang wird ein Signal ausgegeben. Durch eine Verrechnung der ausgegebenen Signale kann die Position des Gangwahlhebels ermittelt werden. Dazu ist beispielsweise ein Dauermagnet an dem Gangwahlhebel benachbart zu dem Sensor angeordnet.
Die US 4,519,266 offenbart eine Gangwahlhebel-Positionserfassungsanordnung für eine Gangwahleinheit, welche die Gänge eines Getriebes indirekt wählt.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte integrierte Schaltung zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug, eine Verwendung der integrierten Schaltung zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug, ein verbessertes Verfahren zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug, eine verbesserte Vorrichtung zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug und ein verbessertes Gangwahlsystem für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein in einer integrierten Schaltung redundant ausgeführtes Sensorelement zur Erfassung jeder Wählhebelstellung eines manuellen Schaltgetriebes in der Art genutzt werden kann, dass neben der ermöglichten Allgangerkennung eine Erzeugung eines Neutralstellungssignals redundant ausgeführt und für den Rückwärtsgang ein redundantes Schaltsignal zur Verfügung gestellt wird. Durch Verwendung des redundant ausgeführten Sensorelements lässt sich die Redundanz in einer integrierten Schaltung zusammenfassen. Somit ermöglicht die Erfindung auch das redundante Rückwärtsgangsignal in die integrierte Schaltung zu integrieren. Somit sind Allgangerkennung, redundante Neutralstellungserkennung und redundante Rückwärtsgangerkennung mittels einer einzigen integrierten Sensorschaltung möglich.
Erfindungsgemäß können mittels einer integrierten Schaltung auch sicherheitsrelevante Signale, wie die Neutralstellung, redundant ausgegeben werden. Es ist also nicht erforderlich, einen separaten weg- oder winkelmessenden Sensorbaustein zu verwenden. Es ist auch kein gesonderter, digital schaltender Sensor erforderlich, um zusätzlich noch eine Rückwärtsgangsignalerkennung zu ermöglichen.
Wesentliche Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen eine Reduzierung von Kosten, Bauteilen und Platzbedarf sowie eine Erhöhung der Zuverlässigkeit und Sicherheit für die Gangwahlfunktion in einem Fahrzeug. Es können ein System und eine Vorrichtung bereitgestellt werden, welche möglichst geringen Platz einnehmen, kostengünstig zu realisieren sind und möglichst wenig Bauteile verwenden. Dabei ist es vorteilhaft möglich, die Gesamtfunktionalität eines Allgangsensors mit redundanter Neutralstellungserkennung und digitalem Rückwärtsgangsignal in einer einzigen integrierten Sensorschaltung zu vereinen. Es muss für die Erfassungsfunktionen lediglich eine integrierte Sensorschaltung verwendet werden. Für die Rückwärtsgangerkennung muss ebenfalls kein separates Bauteil zur Verfügung gestellt werden. Somit werden Kosten und Platz eingespart.
Die vorliegende Erfindung schafft eine integrierte Schaltung zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug, wobei die integrierte Schaltung folgende Merkmale aufweist:
zwei Sensorelemente, die ausgebildet sind, um zwei Messwerte einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der ersten Achse und zwei Messwerte einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der zweiten Achse bereitzustellen; und
eine Logikeinrichtung, die ausgebildet ist, um basierend auf dem ersten Messwert ein erstes Positionssignal zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der ersten Achse zu erzeugen, basierend auf dem zweiten Messwert ein zweites Positionssignal zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der zweiten Achse zu erzeugen, wobei mittels einer Kombination des ersten und des zweiten Positionssignals ein Vorliegen einer Neutralstellung, einer Rückwärtsgangstellung oder einer weiteren Schaltstellung des Gangwahlhebels bestimmbar ist, basierend auf dem dritten Messwert ein drittes Positionssignal zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der ersten Achse zu erzeugen, wobei mittels eines Vergleichs eines Werts des dritten Positionssignals mit einem der Neutralstellung des Gangwahlhebels zugeordneten Wert ein Vorliegen der Neutralstellung des Gangwahlhebels bestimmbar ist, und basierend auf dem vierten Messwert ein viertes Positionssignal zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der zweiten Achse zu erzeugen, wobei mittels eines Vergleichs eines Werts des vierten Positionssignals mit einem der Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels zugeordneten Wert ein Vorliegen der Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels bestimmbar ist.
Durch Betätigung eines Gangwahlhebels eines Fahrzeugs kann ein Gang bzw. eine Fahrstufe eines Fahrzeuggetriebes eingelegt bzw. ausgewählt werden. Dabei kann es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, mit einem Schaltgetriebe handeln. Bei der Betätigung des Gangwahlhebels kann der Gangwahlhebel nacheinander in verschiedene Schaltstellungen versetzt werden. Die verschiedenen Schaltstellungen können hierbei zum Beispiel eine von mehreren Vorwärtsgangstellungen, eine dem Leerlauf des Fahrzeugs entsprechende Neutralstellung und eine Rückwärtsgangstellung aufweisen. Bei der Betätigung des Gangwahlhebels kann dieser entlang einer ersten Achse, beispielsweise entlang einer Fahrzeuglängsachse, und einer zweiten Achse, beispielsweise quer zu der Fahrzeuglängsachse, bewegt werden. Die beiden Achsen stehen hierbei zueinander senkrecht. Bestimmte Kombinationen von Auslenkungen des Gangwahlhebels, die bestimmten Endpositionen des Ganghebels entsprechen, sind bestimmten Schaltstellungen zugeordnet. Damit die Auslenkungen erfasst werden können, ist an dem Gangwahlhebel ein Geberobjekt angeordnet, beispielsweise ein Permanentmagnet bzw. Dauermagnet. Die integrierte Schaltung kann als ein IC-Baustein, bestehend aus zwei Sensorelementen mit insgesamt vier Ausgängen, realisiert sein. Die Sensorelemente der integrierten Schaltung sind angeordnet und ausgebildet, um eine Position und zusätzlich oder alternativ eine Bewegung des Geberobjekts, und somit des Gangwahlhebels, zu erfassen. Dabei kann es sich bei den Sensorelementen beispielsweise um magnetfeldempfindliche Sensorelemente handeln. Hierbei stellen die zwei Sensorelemente zusammengenommen vier Messwerte bereit. Die Logikeinrichtung ist mit den Sensorelementen verbunden, um die Messwerte zu empfangen. Hierbei kann die Logikeinrichtung programmierbar ausgeführt sein. Die Logikeinrichtung kann ausgebildet sein, um die Messwerte von den Sensorelementen zu verarbeiten, um basierend auf den Messwerten jeweilige Positionssignale zu erzeugen. Dabei kann die Logikeinrichtung ausgebildet sein, um geeignete logische Operationen bzw. Algorithmen auf die Messwerte anzuwenden. Insbesondere kann die Logikeinrichtung einen Mikroprozessor aufweisen, auf dem entsprechende Routinen ausführbar sind, um die Positionssignale zu erzeugen.
Es kann ein Schaltungsgehäuse vorgesehen sein, in dem die zwei Sensorelemente und die Logikeinrichtung angeordnet sind. Dies bietet den Vorteil, dass eine Platz sparenden gehäuste integrierte Schaltung geschaffen wird, wobei die Sensorelemente sicher und positionstreu in dem Gehäuse der integrierten Schaltung angeordnet sind.
Dabei können die zwei Sensorelemente und die Logikeinrichtung in dem Schaltungsgehäuse mittels einer Vergussmasse eingossen sein. Bei der Vergussmasse kann es sich um Moldmasse bzw. Mold-Compound handeln, wie sie auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie bekannt ist. Hierbei kann die Vergussmasse das Gehäuse bzw. die Häusung der integrierten Schaltung darstellen. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Sensorelemente und die Logikeinrichtung mittels der Vergussmasse auf einfache Weise eingegossen werden können, da es sich beim Eingießen mittels Vergussmasse um einen gut bekannten Prozess zur Bildung des Schaltungsgehäuses handelt.
Gemäß einer Ausführungsform kann jedes der Sensorelemente ein Hall-Sensorelement aufweisen, das ausgebildet ist, um einen Messwert einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der ersten Achse und einen weiteren Messwert einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der zweiten Achse bereitzustellen. Bei einem Hall-Sensorelement kann es sich um einen so genannten 3D-Hallsensor mit zwei Ausgängen handeln, wobei der 3D-Hallsensor eine Magnetfeldausrichtung innerhalb zweier Ebenen ermitteln kann, wobei die beiden Ebenen senkrecht aufeinander stehen. Hierbei liegt jeweils eine der Achsen in einer der Ebenen. Weist die integrierte Schaltung zwei Hall-Sensorelemente auf, so kann sie auch als ein so genannter Dual-Die-Sensor bezeichnet werden. Eine integrierte Schaltung in Form eines solchen Dual-Die-Sensors beinhaltet innerhalb eines Gehäuses zwei Sensorelemente in Form von Hall-Halbleiterchips bzw. Hall-Dies mit je zwei Ausgängen für Messwerte. Insbesondere kann es sich hier um einen redundanten Dual-Die-3D-Hallsensor handeln. Diese besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil sehr effizienter und genauer Positionserfassung selbst bei einem sich nicht verändernden Magnetfeld. Besonders günstig ist der Einsatz von 3D-Hallsensoren, die zwei Erfassungsebenen aufweisen, was sehr Platz sparend ist.
Die Logikeinrichtung kann vorzugsweise ausgebildet sein, um eine Pulsweitenmodulation der Positionssignale durchzuführen, wobei ein Tastgrad der Pulsweitenmodulation abhängig von den Messwerten ist. Die Logikeinrichtung verändert also bei der Pulsweitenmodulation der Positionssignale den Tastgrad der Modulation in Abhängigkeit von den entsprechenden Messwerten. Dabei kann die Pulsweitenmodulation für alle Positionssignale in der gleichen Weise oder auf unterschiedliche Weise durchgeführt werden. Jedem Tastgrad kann hierbei eine definierte Auslenkung des Gangwahlhebels zugeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise die genaue Auslenkung des Gangwahlhebels zuverlässig erfasst werden.
Insbesondere kann die Logikeinrichtung ausgebildet sein, um eine Pulsweitenmodulation des vierten Positionssignals durchzuführen, wobei ein Tastgrad der Pulsweitenmodulation des vierten Positionssignals einen ersten Wert aufweist, wenn der vierte Messwert einer Rückwärtsgangstellung zugeordnet ist, und sonst einen zweiten Wert aufweist. Liegt die Rückwärtsgangstellung vor, so kann der erste Wert des Tastgrades der Pulsweitenmodulation bewirken, dass das vierte Positionssignal beispielsweise einen logisch niedrigen Wert aufweist. Liegt eine andere Schaltstellung als die Rückwärtsgangstellung vor, so kann der zweite Wert des Tastgrades der Pulsweitenmodulation bewirken, dass das vierte Positionssignal beispielsweise einen logisch hohen Wert aufweist. Das Umschalten zwischen den beiden Werten des Tastgrades der Pulsweitenmodulation kann zum Beispiel auch bei einer Schaltstellung des Gangwahlhebels erfolgen, die zwischen der Neutralstellung und der Rückwärtsgangstellung liegt. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eindeutig erkannt werden kann, ob sich ein Gangwahlhebel in der Rückwärtsgangstellung befindet oder nicht. Denn der Übergang zwischen den beiden Werten erfolgt schlagartig ohne Durchlaufen von Zwischengrößen von Tastgraden der Pulsweitenmodulation, und es sind somit die Anforderungen eines digitalen bzw. binären Schaltsignals erfüllt. Im Falle eines Analogsignals wird vorzugsweise eine Vergleichslogik (z. B. Komparator) verwendet, um ein wie beschriebenes Schalten erzeugen zu können.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Verwendung einer oben genannten integrierten Schaltung zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug. Durch die Verwendung einer solchen integrierten Schaltung kann die Schaltstellung mittels nur einer integrierten Schaltung bestimmt werden. Es sind keine weiteren Schaltungen erforderlich, die weitere Sensoren umfassen.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Kombinieren eines ersten Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der ersten Achse und eines zweiten Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der zweiten Achse, um zu bestimmen, ob eine Neutralstellung, eine Rückwärtsgangstellung oder eine weitere Schaltstellung des Gangwahlhebels vorliegt;
Vergleichen eines Werts eines dritten Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der ersten Achse mit einem der Neutralstellung des Gangwahlhebels zugeordneten Wert, um zu bestimmen, ob die Neutralstellung des Gangwahlhebels vorliegt; und
Vergleichen eines Werts eines vierten Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der zweiten Achse mit einem der Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels zugeordneten Wert, um zu bestimmen, ob die Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels vorliegt.
In Verbindung mit dem vorstehenden Verfahren kann eine erfindungsgemäße integrierte Schaltung vorteilhaft eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Vergleichen eines Werts eines Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der ersten Achse mit einem Wert eines weiteren Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der zweiten Achse, um ein Vergleichssignal zu erzeugen, das einen ersten Zustand aufweist, wenn die Werte der Positionssignale in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen, und sonst einen zweiten Zustand aufweist;
Vergleichen des Werts des weiteren Positionssignals mit einem definierten Wert, um ein Prüfsignal zu erzeugen, das einen ersten Zustand aufweist, wenn der Wert des weiteren Positionssignals den definierten Wert aufweist, und sonst einen zweiten Zustand aufweist; und
Kombinieren des Vergleichssignals mit dem Prüfsignal, um ein Rückwärtsgangsignal zu erzeugen, das einen aktiven Zustand aufweist, wenn der erste Zustand des Vergleichssignals vorliegt und der erste Zustand des Prüfsignals vorliegt, und sonst einen inaktiven Zustand aufweist.
Bei der Schaltstellung kann es sich insbesondere um eine Schaltstellung handeln, in der der Rückwärtsgang ausgewählt ist. Indem zumindest zwei Signale miteinander kombiniert werden, um die Schaltstellung zu bestimmen, ist ein gewisser Grad von Redundanz gegeben. In Verbindung mit dem vorstehenden Verfahren kann eine erfindungsgemäße integrierte Schaltung vorteilhaft eingesetzt werden. Dabei kann es sich bei dem Positionssignal um das oben erwähnte dritte Positionssignal handeln. Bei dem weiteren Positionssignal kann es sich um das oben erwähnte vierte Positionssignal handeln. Alternativ können die beiden Positionssignale von einem oder mehreren andersartig angeordnet oder verschalteten Sensoren bereitgestellt werden. Die erste Achse kann eine Bewegungsrichtung entlang eines Schaltkanals und die zweite Achse eine Bewegungsrichtung entlang eines Wählkanals definieren. Bei einer Bewegung des Gangwahlhebels entlang des Schaltkanals kann sich der Wert des Positionssignals fortlaufend erhöhen oder alternativ erniedrigen. Bei einer Bewegung des Gangwahlhebels entlang des Wählkanals kann sich der Wert des weiteren Positionssignals von einem ersten Wert in einen zweiten Wert ändern, wobei das weitere Positionssignal den ersten Wert aufweist, wenn sich der Gangwahlhebel vor dem Schaltkanal des Rückwärtsgangs befindet, und den zweiten Wert aufweist, wenn sich der Gangwahlhebel vor den Schaltkanälen der Vorwärtsgänge befindet. Der definierte Wert kann zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert angeordnet sein. Abhängig von den Signalverläufen der Positionssignale kann das vorbestimmte Verhältnis beispielsweise definieren, dass der Wert des Positionssignals größer, größer gleich, kleiner gleich oder kleiner als der Wert des weiteren Positionssignals ist. Das Kombinieren des Vergleichssignals und des Prüfsignals kann mittels einer UND-Verknüpfung erfolgen. Der aktive Zustand des Rückwärtsgangsignals gibt ein Vorliegen einer Rückwärtsgangstellung an. Der inaktive Zustand des Rückwärtsgangsignals gibt ein Nichtvorliegen einer Rückwärtsgangstellung an. Das Umschalten zwischen den Werten der Positionssignale und somit zwischen beiden Zuständen des Rückwärtsgangsignals kann zum Beispiel auch bei einer Schaltstellung des Gangwahlhebels erfolgen, die zwischen der Neutralstellung und der Rückwärtsgangstellung liegt. Absolutwerte und Schwellenwerte der Positionssignale, des Prüfsignals und des Vergleichssignals können einstellbar sein. Dazu kann eine Vorrichtung in der das Verfahren umgesetzt wird, eine geeignete Einstellmöglichkeit, beispielsweise in Form eines Programmiereingangs vorsehen.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung Einrichtungen aufweist, die ausgebildet sind, um die Schritte des vorstehend genannten Verfahrens auszuführen. Unter einer Vorrichtung kann vorliegend eine elektrische Schaltung verstanden werden, die Sensorsignale erzeugt und verarbeitet und in Abhängigkeit davon elektrische Signale ausgibt. Die elektrischen Signale können über eine geeignete Schnittstelle ausgegeben werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Gangwahlsystem für ein Fahrzeug, wobei das System folgende Merkmale aufweist:
einen Gangwahlhebel, der entlang einer ersten und entlang einer zweiten Achse auslenkbar ist;
eine integrierte Schaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die integrierte Schaltung benachbart zu dem Gangwahlhebel angeordnet ist; und
eine Vorrichtung zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung des Gangwahlhebels, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Vorrichtung mit der integrierten Schaltung verbunden ist.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Gangwahlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 bis 4 schematische Darstellungen eines Schaltschemas eines Gangwahlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische Darstellung eines Gangwahlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 eine schematische Darstellung einer Bestimmungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
9 bis 11 Diagramme von Positionssignalen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gangwahlsystems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Gangwahlsystem kann für ein Fahrzeug vorgesehen sein. Das Gangwahlsystem 100 weist eine integrierte Schaltung 110 mit einem Schaltungsgehäuse 115, einem ersten Sensorelement 120, einem zweiten Sensorelement 130 und einer Logikeinrichtung 140 auf. Ferner weist das Gangwahlsystem 100 eine Bestimmungsvorrichtung 150 mit einer Kombiniereinrichtung 160, einer ersten Vergleichseinrichtung 170 sowie einer zweiten Vergleichseinrichtung 180. Schließlich weist das Gangwahlsystem 100 einen Gangwahlhebel 190 auf. Die integrierte Schaltung 110 stellt in Form eines ICs ein einzelnes Bauelement dar.
Die integrierte Schaltung 110 ist bezüglich des Gangwahlhebels 190 so angeordnet, dass eine kontaktlose Erfassung einer Position des Gangwahlhebels 190 mittels der Sensorelemente 120, 130 möglich ist. Das erste Sensorelement 120, das zweite Sensorelement 130 und die Logikeinrichtung 140 sind in dem Schaltungsgehäuse 115 der integrierten Schaltung 110 beispielsweise mittels einer Vergussmasse eingegossen. Das erste Sensorelement 120 weist einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang zur Ausgabe von Messwerten auf. Über die Ausgänge und zwei elektrische Leitungen ist das erste Sensorelement 120 mit der Logikeinrichtung 140 verbunden. Das zweite Sensorelement 130 weist einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang zur Ausgabe von weiteren Messwerten auf. Über die Ausgänge und zwei elektrische Leitungen ist das zweite Sensorelement 130 mit der Logikeinrichtung 140 verbunden.
Zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung des entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels 190 erfassen zunächst das erste Sensorelement 120 und das zweite Sensorelement 130 Auslenkungen des Gangwahlhebels 190 entlang der ersten Achse und der zweiten Achse. Die erfassten Auslenkungen des Gangwahlhebels 190 werden in Form von zwei Messwerten von den Ausgängen des ersten Sensorelements 120 und zwei Messwerten von den Ausgängen des zweiten Sensorelementes 130 über die elektrischen Leitungen an die Logikeinrichtung 140 übertragen. Die Logikeinrichtung 140 erzeugt aus den insgesamt vier Messwerten dann vier entsprechende Positionssignale, welche analog oder digital sein können. Die Positionssignale können pulsweitenmoduliert sein. Die Positionssignale können über eine Schnittstelle der integrierten Schaltung 110 ausgegeben und über eine entsprechende Schnittstelle der Bestimmungsvorrichtung 150 von der Bestimmungsvorrichtung 150 empfangen werden. Dazu sind die integrierte Schaltung 110 und die Bestimmungsvorrichtung 150 über eine oder mehrere elektrische Leitungen miteinander verbunden.
Die Bestimmungsvorrichtung 150 weist die Kombiniereinrichtung 160, die erste Vergleichseinrichtung 170 und die zweite Vergleichseinrichtung 180 auf, die über elektrische Leitungen miteinander verbunden sind. Die Bestimmungsvorrichtung 150 kann eine von der integrierten Schaltung 110 getrennt vorgesehene Baugruppe sein, wie es in 1 dargestellt ist. Alternativ könnte die Bestimmungsvorrichtung 150 auch als ein Teil der integrierten Schaltung 110 vorgesehen sein. In der Bestimmungsvorrichtung 150 wird basierend auf den von der integrierten Schaltung 110 bereitgestellten Positionssignalen eine redundante Bestimmung der Schaltstellung des Gangwahlhebels 190 durchgeführt. Der Bestimmungsvorgang wird nachfolgend erläutert.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltschemas 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich sind Positionssignale eines Gangwahlsystems gezeigt. Bei dem Gangwahlsystem kann es sich um das Gangwahlsystem aus 1 handeln. Gezeigt sind rechts von dem Schaltschema 200 ein erstes Positionssignal PWM1 210 und unterhalb des Schaltschemas 200 ein zweites Positionssignal PWM2 220.
Bei dem Schaltschema 200 handelt es sich um ein in vielen Kraftfahrzeugen übliches Schaltschema mit einem Rückwärtsgang R, und sechs Vorwärtsgängen 1 bis 6. Somit weist das Schaltschema 200 sieben Schaltstellungen auf, in denen sich ein Gangwahlhebel des Fahrzeugs befinden kann. Die Schaltstellungen sind in dem Schaltschema 200 mittels durchgezogener Linien verbunden, die Schaltwege zwischen den einzelnen Schaltstellungen darstellen. Entlang des oberen horizontalen Randbereichs des Schaltschemas 200 sind von links nach rechts in 2 die Schaltstellungen für den Rückwärtsgang R, den Vorwärtsgang 1, den Vorwärtsgang 3 und den Vorwärtsgang 5 angeordnet. Entlang des unteren horizontalen Randbereichs des Schaltschemas 200 sind von links nach rechts in 2 die Stellungen für den Vorwärtsgang 2, den Vorwärtsgang 4 und den Vorwärtsgang 6 angeordnet. Dabei verläuft zwischen dem Vorwärtsgang 1 sowie dem Vorwärtsgang 2, zwischen dem Vorwärtsgang 3 sowie dem Vorwärtsgang 5, und zwischen dem Vorwärtsgang 5 sowie dem Vorwärtsgang 6 jeweils ein durch eine vertikale durchgezogene Linie dargestellter Schaltweg. Zwischen den oberen Schaltstellungen und den unteren Schaltstellungen in 2 ist mittels einer horizontal verlaufenden durchgezogenen Linie eine Neutralstellung angegeben. Wenn sich der Gangwahlhebel des Fahrzeugs in der Neutralstellung befindet, so ist kein Gang eingelegt. Von der Schaltstellung für den Rückwärtsgang R verläuft der Schaltweg vertikal nach unten bis zu der horizontalen Mittellinie der Neutralstellung. Entlang des Schaltwegs kann der Gangwählhebel zum Einlegen der jeweiligen Gänge bewegt werden.
Das erste Positionssignal PWM1 210 und das zweite Positionssignal PWM2 220 sind in 2 vereinfacht und schematisch in Form von Doppelrichtungspfeilen dargestellt. Dabei erstreckt sich der Doppelrichtungspfeil für das erste Positionssignal PWM1 210 vertikal und entspricht einer ersten Achse einer Auslenkung des Gangwahlhebels 190. Der Doppelrichtungspfeil für das zweite Positionssignal PWM2 220 erstreckt sich horizontal und entspricht einer zweiten Achse einer Auslenkung des Gangwahlhebels 190. Diese Art der Darstellung veranschaulicht, dass die Positionssignale zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels 190 entlang der ersten und der zweiten Achse dienen.
Ferner sind in 2 an den Spitzen der Doppelrichtungspfeile der Positionssignale jeweils Prozentzahlen aufgetragen. So sind an der oberen Spitze des Doppelrichtungspfeils für das erste Positionssignal PWM1 210 hierbei 10% und an der unteren Spitze 90% angegeben. An der linken Spitze des Doppelrichtungspfeils für das zweite Positionssignal PWM2 210 sind 10% und an der rechten Spitze 90% angegeben. Die Prozentangaben beziehen sich auf einen durch Variation des Tastgrades der Positionssignale mittels Pulsweitenmodulation eingestellten Gleichstrompegel bezogen auf den maximal einstellbaren Gleichstrom (dc = direct current). Der Tastgrad, und damit der eingestellte Gleichstrompegel, werden abhängig von einer erfassten Auslenkung des Gangwahlhebels 190 entlang der jeweiligen Achse moduliert.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltschemas 200 und von Positionssignalen eines Gangwahlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in 3 entspricht dieser in 2 bis auf die Tatsache, dass in 3 zusätzlich ein drittes Positionssignal PWM3 330 gezeigt ist. Somit baut die Darstellung in 3 auf der Darstellung von 2 auf. Auf eine wiederholte Beschreibung identischer Merkmale wird an dieser Stelle verzichtet und Ausführungen, die bezüglich 2 getroffen wurden, haben auch in Bezug auf 3 Gültigkeit.
Das dritte Positionssignal PWM3 330 ist rechts von dem ersten Positionssignal PWM1 210 abgebildet. Ein veranschaulichender Doppelrichtungspfeil für das dritte Positionssignal PWM3 330 erstreckt sich parallel zu dem Doppelrichtungspfeil für das erste Positionssignal PWM1 210 und weist identische Prozentangaben des Gleichstrompegels auf.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltschemas 200 und von Positionssignalen eines Gangwahlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in 4 entspricht dieser in 3 bis auf die Tatsache, dass in 4 zusätzlich ein viertes Positionssignal PWM4 440 gezeigt ist. Somit baut die Darstellung in 4 auf der Darstellung von 3 auf. Auf eine wiederholte Beschreibung identischer Merkmale wird an dieser Stelle verzichtet und Ausführungen, die bezüglich der 2 und 3 getroffen wurden, haben auch in Bezug auf 4 Gültigkeit.
Das vierte Positionssignal PWM4 440 ist unterhalb des zweiten Positionssignals PWM2 220 abgebildet. Für das vierte Positionssignal PWM4 440 sind zwei in einer Linie verlaufende Doppelrichtungspfeile dargestellt, die sich parallel zu dem Doppelrichtungspfeil für das zweite Positionssignal PWM2 220 erstrecken. Die zwei Doppelrichtungspfeile für das vierte Positionssignal PWM4 440 stoßen an einer Teilungslinie aneinander. Der Doppelrichtungspfeil links von der Teilungslinie in 4 weist die Prozentangabe 0% auf, wobei der Doppelrichtungspfeil rechts von der Teilungslinie in 4 die Prozentangabe 100% aufweist. Der linke Doppelrichtungspfeil erstreckt sich im Bereich der Schaltstellung für den Rückwärtsgang R und der rechte Doppelrichtungspfeil im Bereich der übrigen Schaltstellungen. Es stehen somit insgesamt vier Positionssignale PWM1 210, PWM2 220, PWM3 330 und PWM4 440 zur Verfügung, wobei PWM1 210 und PWM2 220 zur Neutralstellungs- und Gangwahlerkennung verwendet werden.
Im Zusammenhang mit den 1 und 4 wird eine Gangerkennung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei erfolgt die Gangerkennung beispielsweise basierend auf den von dem Sensorelement 120 bereitgestellten Messwerten. Dabei kann das Sensorelement 120 eine Magnetfeldausrichtung innerhalb zweier Ebenen ermitteln, die senkrecht aufeinander stehen. An jedem Ausgang des Sensorelements 120 wird ein Messwert ausgegeben. Die ausgegebenen Messwerte entsprechen je einem Punkt auf einer innerhalb der jeweiligen Ebene befindlichen Auslenkungsachse. Durch eine Verrechnung der aus den Messwerten mittels der Logikeinrichtung 140 erzeugten Positionssignale PWM1 210 und PWM2 220 in der Kombiniereinrichtung 160 kann dann die Position des Gangwahlhebels 190 ermittelt werden. Beispielsweise wird die Rückwärtsgangstellung erkannt, wenn gilt: PWM1 bei 10%dc und PWM2 bei 10%dc. Es liegt zum Beispiel die Schaltstellung des 6. Ganges vor, wenn gilt: PWM1 bei 90%dc und PWM2 bei 90%dc. Die Neutralstellung ist gegeben, wenn gilt: PWM1 bei 50%dc und PWM2 bei beliebigem Wert. Auf diese Weise kann jede Position des Gangwahlhebels 190 ermittelt werden.
Zusätzlich wird von der ersten Vergleichseinrichtung 170 ein drittes Positionssignal PWM3 330 zur redundanten Neutralstellungserkennung verwendet. Das dritte Positionssignal PWM3 330 kann mittels der Logikeinrichtung 140 erzeugt werden, basierend auf dem an dem ersten Ausgang des zweiten Sensorelements 130 bereitgestellten Messwertes. Mittels der Neutralstellungserkennung wird erkannt, ob sich der Gangwahlhebel 190 in neutraler Position befindet, d.h. kein Gang eingelegt ist. Dies ist der Fall, wenn für das Positionssignal gilt: PWM3 = 50%dc. Das vierte Positionssignal PWM4 440, das basierend auf dem Messwert aus dem zweiten Ausgang des zweiten Sensorelements 130 mittels der Logikeinrichtung 140 erzeugt wird, ist so umprogrammiert, dass es einem Ausgangssignal eines digitalen Schaltsensors entspricht. Das vierte Positionssignal PWM4 440 gibt somit nur noch zwei Zustände aus, nämlich einen ersten Zustand im Bereich der Vorwärtsgänge und dem zugehörigen Neutralbereich und einen zweiten Zustand im Bereich des Rückwärtsgangs und dessen Neutralabschnitt. Der erste Zustand kann z. B. ein konstantes 5V-Signal sein, was 100% PWM entspricht. Der zweite Zustand kann konstant 0V sein, was 0% PWM entspricht. Somit kann in der zweiten Vergleichseinrichtung 180 eindeutig erkannt werden, ob sich ein Gangwahlhebel 190 im bzw. vor dem Rückwärtsgang befindet oder nicht, da der Übergang zwischen diesen beiden Zuständen schlagartig ohne Durchlaufen von Zwischengrößen des Tastgrades der Pulsweitenmodulation erfolgt und somit die Anforderung eines digitalen Schaltsignals erfüllt.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 500 weist einen Schritt 510 des Kombinierens eines ersten Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels in der ersten Achse und eines zweiten Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels in der zweiten Achse auf. Der Schritt 510 des Kombinierens wird ausgeführt, um zu bestimmen, ob eine Neutralstellung, eine Rückwärtsgangstellung oder eine weitere Schaltstellung des Gangwahlhebels vorliegt. Das Verfahren 500 weist ferner einen Schritt 520 des Vergleichens eines Werts eines dritten Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels in der ersten Achse mit einem der Neutralstellung des Gangwahlhebels zugeordneten Wert auf, um zu bestimmen, ob die Neutralstellung des Gangwahlhebels vorliegt. Schließlich weist das Verfahren 500 ferner einen Schritt 530 des Vergleichens eines Werts eines vierten Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels in der zweiten Achse mit einem der Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels zugeordneten Wert auf, um zu bestimmen, ob die Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels vorliegt. Die Schritte des Verfahrens 500 können vorteilhaft in Verbindung mit einem Gangwahlsystem ausgeführt werden, wie es in 1 gezeigt ist. Von der Darstellung in 5 abweichend können die Schritte des Verfahrens 500 beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Gangwahlsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in 6 entspricht weitgehend der Darstellung aus 1 mit dem Unterschied, dass in 6 lediglich ein Sensorelement, exemplarisch das zweite Sensorelement 130 aus 1, gezeigt ist und statt der Bestimmungsvorrichtung in 1 eine Bestimmungsvorrichtung 650 gezeigt ist. Soweit in Verbindung mit 1 getroffene Aussagen auf 6 anwendbar sind, gelten sie hier ebenfalls.
Die Bestimmungsvorrichtung 650 weist eine erste Vergleichseinrichtung 660, eine zweite Vergleichseinrichtung 670 und eine Kombiniereinrichtung 680 auf, die über elektrische Leitungen miteinander verbunden sind. In der Bestimmungsvorrichtung 650 wird basierend auf den von der integrierten Schaltung 110 bereitgestellten Positionssignalen eine redundante Bestimmung der Schaltstellung des Gangwahlhebels 190 durchgeführt. Der Bestimmungsvorgang wird nachfolgend erläutert. Abweichend von der in 6 gezeigten Ausführung kann die integrierte Schaltung 110 auch der integrierten Schaltung aus 1 entsprechen und zwei Sensorelemente aufweisen. Ferner kann die Bestimmungsvorrichtung 650 zusätzlich zu der Bestimmungsvorrichtung aus 1 vorgesehen sein oder auf geeignete Weise mit derselben kombiniert sein.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren handelt es sich um ein Verfahren 700 zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels in einem Fahrzeug. Das Verfahren basiert auf zwei Positionssignalen, die über eine geeignete Schnittstelle empfangen werden. Das Verfahren 700 weist einen Schritt 710 des Vergleichens eines Werts eines Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der ersten Achse mit einem Wert eines weiteren Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels entlang der zweiten Achse auf. Im Schritt 710 des Vergleichens wird ein Vergleichssignal erzeugt, das einen ersten Wert aufweist, wenn die Werte der Positionssignale in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen, und sonst einen zweiten Wert aufweist. Das Verfahren 700 weist einen Schritt 720 des Vergleichens des Werts des weiteren Positionssignals mit einem definierten Wert auf, um ein Prüfsignal zu erzeugen. Das Prüfsignal weist einen ersten Zustand auf, wenn der Wert des weiteren Positionssignals den definierten Wert aufweist, und weist sonst einen zweiten Zustand auf. Das Verfahren 700 weist einen Schritt 730 des Vergleichssignals mit dem Prüfsignal, um ein Rückwärtsgangsignal zu erzeugen. Das Rückwärtsgangsignal weist einen aktiven Zustand auf, wenn der erste Zustand des Vergleichssignals vorliegt und der erste Zustand des Prüfsignals vorliegt, und weist sonst einen inaktiven Zustand auf. Die Schritte des Verfahrens 700 können vorteilhaft in Verbindung mit einem Gangwahlsystem ausgeführt werden, wie es in 1 bzw. 6 gezeigt ist.
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Bestimmungsvorrichtung 650 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie eines zugeordneten Sensorelementes 130. Das Sensorelement 130 kann dem Sensorelement aus 6 bzw. dem zweiten Sensorelement aus 1 entsprechen. Das Sensorelement 130 ist ausgebildet, um ein Positionssignal 330, das dem Schaltkanal zugeordnet ist und ein weiteres Positionssignal 440, das dem Wählkanal zugeordnet ist, ausgeben. Bei dem Positionssignal 330 kann es sich um das anhand von 4 beschriebene dritte Positionssignal 330 handeln. Bei dem weiteren Positionssignal 440 kann es sich um das anhand von 4 beschriebene vierte Positionssignal 440 handeln. Die Bestimmungsvorrichtung 650 kann der Bestimmungsvorrichtung aus 6 entsprechen und eine erste Vergleichseinrichtung 660, eine zweite Vergleichseinrichtung 670 und eine Kombiniereinrichtung 680 aufweisen. Die erste Vergleichseinrichtung 660 ist ausgebildet, um das Positionssignal 330 und das weitere Positionssignal 440 zu empfangen und ein Vergleichssignal an die Kombiniereinrichtung 680 auszugeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispielspiel weist das Vergleichssignal einen ersten logischen Wert auf, wenn ein Wert des Positionssignals 330 größer als ein Wert des weiteren Positionssignals ist, und sonst einen zweiten logischen Wert auf. Die zweite Vergleichseinrichtung 670 ist ausgebildet, um das weitere Positionssignal 440 zu empfangen und ein Prüfsignal an die Kombiniereinrichtung 680 auszugeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispielspiel weist das Prüfsignal den ersten logischen Wert auf, wenn ein Wert des weiteren Positionssignals 440 einem Wert entspricht, der anzeigt, dass sich der Gangwahlhebel vor dem Schaltkanal des Rückwärtsgangs befindet. Ansonsten weist das Prüfsignal den zweiten logischen Wert auf. Die Kombiniereinrichtung 680 ist ausgebildet, um das Vergleichssignal von der ersten Vergleichseinrichtung 660 und das Prüfsignal von der zweiten Vergleichseinrichtung 670 zu empfangen und ein Rückwärtsgangsignal auszugeben. Dazu ist die Kombiniereinrichtung 680 ausgebildet, um eine UND-Verknüpfung zwischen dem Prüfsignal und dem Vergleichssignal durchzuführen. Das Rückwärtsgangsignal weist den ersten logischen Wert auf, wenn sowohl das Prüfsignal als auch das Vergleichssignal den ersten logischen Wert aufweisen, und weist sonst den zweiten logischen Wert auf. Der erste logische Wert des Rückwärtsgangsignals zeigt an, dass der Rückwärtsgang eingelegt ist. Wenn das Rückwärtsgangsignal den ersten logischen Wert aufweist, kann das Rückfahrlicht eingeschaltet werden.
9 zeigt ein Diagramm eines Positionssignals 330 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Positionssignal 330 kann es sich um das oben erwähnte dritte Positionssignal handeln. An der Ordinatenachse ist die Signalspannung U in Volt aufgetragen. An der Abszissenachse ist eine Auslenkung eines Gangwahlhebels in Millimetern aufgetragen. Die Auslenkung kann entlang der anhand von 4 vertikal gezeigten Schaltkanäle erfolgen. Das Positionssignal 330 kann von einem ersten Sensorkanal eines Sensorelementes stammen. Der erste Sensorkanal kann einen Schaltkanal abbilden. Das Positionssignal 330 weist bei einer Auslenkung kleiner als eine erste Auslenkung von beispielsweise –8,5mm einen ersten Spannungswert von beispielsweise 0,5V auf. Von der ersten Auslenkung bis zu einer zweiten Auslenkung von beispielsweise 8,5mm steigt das Positionssignal 330 linear bis auf einen zweiten Spannungswert von beispielswiese 4,5V an. Bei einer Auslenkung größer als die zweite Auslenkung weist das Positionssignal 330 konstant den zweiten Spannungswert auf.
10 zeigt ein Diagramm eines weiteren Positionssignals 440 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem weiteren Positionssignal 440 kann es sich um das oben erwähnte vierte Positionssignal handeln. An der Ordinatenachse ist die Signalspannung U in Volt aufgetragen. An der Abszissenachse ist ein Auslenkungswinkel bzw. eine Auslenkung eines Gangwahlhebels in Grad bzw. Millimetern aufgetragen. Die Auslenkung kann entlang des anhand von 4 horizontal gezeigten Wählkanals erfolgen. Das Positionssignal 440 kann von einem zweiten Sensorkanal eines Sensorelementes stammen. Der zweite Sensorkanal kann einen Wählkanal abbilden. Das Positionssignal 440 weist zwischen einem ersten Auslenkungswinkel von beispielsweise –10,5° und einem zweiten Auslenkungswinkel an einem Umschaltpunkt einen konstanten, niedrigen Spannungswert Cl_low auf. An dem Umschaltpunkt steigt das Positionssignal 440 sprunghaft von dem Spannungswert Cl_low auf einen konstanten, hohen Spannungswert Cl_high an. Zwischen dem zweiten Auslenkungswinkel an dem Umschaltpunkt und einem dritten Auslenkungswinkel von beispielsweise 10,5° weist das Positionssignal 440 den konstanten, hohen Spannungswert Cl_high auf.
11 zeigt ein alternatives Diagramm eines weiteren Positionssignals gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Positionssignal kann es sich beispielsweise um das Positionssignal 440 handeln, welches ein Analogsignal sein kann. An der Ordinatenachse ist die Signalspannung U aufgetragen. An der Abszissenachse ist ein Auslenkungswinkel bzw. eine Auslenkung des Gangwahlhebels in Grad bzw. Millimetern aufgetragen. Die Auslenkung kann entlang des anhand von 4 horizontal gezeigten Wählkanals erfolgen. Wie vorbeschrieben kann das Positionssignal von einem zweiten Sensorkanal eines Sensorelementes stammen, wobei der zweite Sensorkanal vorzugsweise einen Wählkanal abbildet. Das Positionssignal weist bei einem Auslenkungswinkel bzw. einer Auslenkung des Gangwahlhebels kleiner als einem ersten Auslenkungswinkel bzw. einer ersten Auslenkung einen konstanten, niedrigen Spannungswert bzw. Spannungspegel auf. Der Spannungspegel kann derart einstellbar sein, dass dieser einen Vergleichswert mit einem einer entsprechenden Schaltstellung korrespondierenden Signal der Schaltbewegung darstellt. Der konstante, niedrige Spannungspegel kann, wie mit den in 11 nach oben und unten zeigenden Pfeilen, auf einen vorbestimmbar gewählten Spannungswert einstellbar sein. Von dem ersten Auslenkungswinkel bzw. der ersten Auslenkung des Gangwahlhebels bis zu einem zweiten Auslenkungswinkel bzw. einer zweiten Auslenkung des Gangwahlhebels steigt das Positionssignal linear an. Der lineare Anstieg kann einem magnetischen Spannungssteigungsverlauf des zweiten Sensorelementes entsprechen. In diesem Ausführungsbeispiel korrespondiert der dargestellte Steigungsverlauf zu einem maximalen Steigungsverlauf des Sensorelementes, der beispielsweise bei 17% liegen kann. Bei dem zweiten Auslenkungswinkel bzw. der zweiten Auslenkung des Gangwahlhebels steigt der Spannungswert auf einen konstanten, hohen Spannungswert von beispielsweise 5V an. Vorzugsweise kann der konstante, hohe Spannungswert größer als die maximal ausgebbare Spannung des Sensorelementes sein.
Unter Bezugnahme auf die 6 bis 11 wird der Bestimmungsvorgang der Rückwärtsgangstellung im Folgenden zusammenfassend erläutert. Wenn sich ein Gangwahlhebel entlang einer Wählrichtung bewegt und der Ganghebel sich vor dem Rückwärtsgang befindet, kann ein Signal ausgegeben werden. Das Signal kann sich z. B. in einem Aufleuchten des Rücklichts äußern. Das Problem dabei ist jedoch, dass es zu einem Flackern des Rücklichts kommen kann, wenn ein Fahrer z. B. mit einem Gangwahlhebel spielt. Daher soll gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erst dann ein Rückwärtsgangsignal ausgegeben werden, wenn ein bestimmter Schaltwert vorliegt. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können dabei für analoge Ausgänge eines Sensors geeignet sein. Da das Rückwärtsgangsignal nicht in Wählrichtung liegen soll und auch erst nach Erreichen eines bestimmten Schaltwerts anliegen soll, werden die beiden Kanäle, d. h. Wählkanal und Schaltkanal, eines Sensorelements durch eine Beschaltung kombiniert, wie sie beispielsweise anhand von 8 gezeigt ist. Es gibt zwei Signalpfade, die mit einer UND-Verknüpfung mittels der Kombiniereinrichtung 680 kombiniert werden. In dem ersten Pfad wird mittels der zweiten Vergleichseinrichtung 670 festgestellt, ob sich die Wählposition vor der Schaltgasse für den Rückwärtsgang befindet. Das Signal des zweiten Sensorkanals, d. h. das vierte Positionssignal 440 wird so programmiert, dass ein Spannungssprung von Cl_low auf Cl_high zwischen der Schaltstellung für den ersten/zweiten Gang und der Wählposition für den Rückwärtsgang stattfindet. In dem zweiten Pfad werden die beiden Sensorkanäle, d. h. das dritte Positionssignal 330 und das vierte Positionssignal 440, mittels der ersten Vergleichseinrichtung 660 kombiniert. Dabei wird die Spannung des dritten Positionssignals 330 mit der Spannung des vierten Positionssignals 440 mittels der ersten Vergleichseinrichtung 660, bei der es sich um einen Komparator handeln kann, verglichen. Diese Beschaltung stellt einen festen Punkt in der Schaltbewegung ein, zu dem das verknüpfte Gesamtsignal, d. h. das Rückwärtsgangsignal, die Rückwärtsgangstellung an ein Steuergerät meldet.
Ferner ist es möglich, die Rückwärtsgangstellung ebenfalls einstellbar auszuführen, wenn nach der Produktion des Sensors ein Abgleich stattfinden soll, bei dem Toleranzen aus dem Gesamtsystem Sensor-Magnet eliminiert werden sollen, damit die Vorgaben eines Kunden zur Schaltposition realisiert werden können. Hierzu kann durch Veränderung der Spannung Cl_low des Sensors eine Programmierung der Rückwärtsgangstellung realisiert werden. Je nach Beschaltung und Programmierung der Kennlinien der Positionssignale kann auch eine inverse Logik zum Einsatz kommen, die dann z. B. die Spannung Cl_high verwendet.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Bezugszeichenliste

100: Gangwahlsystem
110: Integrierte Schaltung
115: Schaltungsgehäuse
120: erstes Sensorelement
130: zweites Sensorelement
140: Logikeinrichtung
150: Bestimmungsvorrichtung
160: Kombiniereinrichtung
170: erste Vergleichseinrichtung
180: zweite Vergleichseinrichtung
190: Gangwahlhebel
200: Schaltschema
210: erstes Positionssignal
220: zweites Positionssignal
330: drittes Positionssignal
440: viertes Positionssignal
500: Verfahren zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung
510: Schritt des Kombinierens
520: erster Schritt des Vergleichens
530: zweiter Schritt des Vergleichens
650: Bestimmungsvorrichtung
660: erste Vergleichseinrichtung
670: zweite Vergleichseinrichtung
680: Kombiniereinrichtung
700: Verfahren zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung
710: erster Schritt des Vergleichens
720: zweiter Schritt des Vergleichens
730: Schritt des Kombinierens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4519266 [0003]

Claims

Integrierte Schaltung (110) zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels (190) in einem Fahrzeug, wobei die integrierte Schaltung (110) folgende Merkmale aufweist: zwei Sensorelemente (120, 130), die ausgebildet sind, um zwei Messwerte einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der ersten Achse und zwei Messwerte einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der zweiten Achse bereitzustellen; und eine Logikeinrichtung (140), die ausgebildet ist, um basierend auf dem ersten Messwert ein erstes Positionssignal (210) zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der ersten Achse zu erzeugen, basierend auf dem zweiten Messwert ein zweites Positionssignal (220) zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der zweiten Achse zu erzeugen, wobei mittels einer Kombination des ersten und des zweiten Positionssignals (210, 220) ein Vorliegen einer Neutralstellung, einer Rückwärtsgangstellung oder einer weiteren Schaltstellung des Gangwahlhebels (190) bestimmbar ist, basierend auf dem dritten Messwert ein drittes Positionssignal (330) zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der ersten Achse zu erzeugen, wobei mittels eines Vergleichs eines Werts des dritten Positionssignals (330) mit einem der Neutralstellung des Gangwahlhebels (190) zugeordneten Wert ein Vorliegen der Neutralstellung des Gangwahlhebels (190) bestimmbar ist, und basierend auf dem vierten Messwert ein viertes Positionssignal (440) zum Anzeigen der Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der zweiten Achse zu erzeugen, wobei mittels eines Vergleichs eines Werts des vierten Positionssignals (440) mit einem der Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels (190) zugeordneten Wert ein Vorliegen der Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels (190) bestimmbar ist.
Integrierte Schaltung (110) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Schaltungsgehäuse (115), in dem die zwei Sensorelemente (120, 130) und die Logikeinrichtung (140) angeordnet sind.
Integrierte Schaltung (110) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Sensorelemente (120, 130) und die Logikeinrichtung (140) in dem Schaltungsgehäuse (115) mittels einer Vergussmasse eingossen sind.
Integrierte Schaltung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Sensorelemente (120, 130) ein Hall-Sensorelement aufweist, das ausgebildet ist, um einen Messwert einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der ersten Achse und einen weiteren Messwert einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der zweiten Achse bereitzustellen.
Integrierte Schaltung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinrichtung (140) ausgebildet ist, um eine Pulsweitenmodulation der Positionssignale (210, 220, 330, 440) durchzuführen, wobei ein Tastgrad der Pulsweitenmodulation abhängig von den Messwerten ist.
Integrierte Schaltung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinrichtung (140) ausgebildet ist, um eine Pulsweitenmodulation des vierten Positionssignals (440) durchzuführen, wobei ein Tastgrad der Pulsweitenmodulation des vierten Positionssignals (440) einen ersten Wert aufweist, wenn der vierte Messwert einer Rückwärtsgangstellung zugeordnet ist, und sonst einen zweiten Wert aufweist.
Verwendung einer integrierten Schaltung (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels (190) in einem Fahrzeug.
Verfahren (500) zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels (190) in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Kombinieren (510) eines ersten Positionssignals (210) zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der ersten Achse und eines zweiten Positionssignals (220) zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der zweiten Achse, um zu bestimmen, ob eine Neutralstellung, eine Rückwärtsgangstellung oder eine weitere Schaltstellung des Gangwahlhebels (190) vorliegt; Vergleichen (520) eines Werts eines dritten Positionssignals (330) zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der ersten Achse mit einem der Neutralstellung des Gangwahlhebels (190) zugeordneten Wert, um zu bestimmen, ob die Neutralstellung des Gangwahlhebels (190) vorliegt; und Vergleichen (530) eines Werts eines vierten Positionssignals (440) zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der zweiten Achse mit einem der Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels (190) zugeordneten Wert, um zu bestimmen, ob die Rückwärtsgangstellung des Gangwahlhebels (190) vorliegt.
Verfahren (700) zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels (190) in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Vergleichen (710) eines Werts eines Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der ersten Achse mit einem Wert eines weiteren Positionssignals zum Anzeigen einer Auslenkung des Gangwahlhebels (190) entlang der zweiten Achse, um ein Vergleichssignal zu erzeugen, das einen ersten Zustand aufweist, wenn die Werte der Positionssignale in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehen, und sonst einen zweiten Zustand aufweist; Vergleichen (720) des Werts des weiteren Positionssignals mit einem definierten Wert, um ein Prüfsignal zu erzeugen, das einen ersten Zustand aufweist, wenn der Wert des weiteren Positionssignals den definierten Wert aufweist, und sonst einen zweiten Zustand aufweist; und Kombinieren (730) des Vergleichssignals mit dem Prüfsignal, um ein Rückwärtsgangsignal zu erzeugen, das einen aktiven Zustand aufweist, wenn der erste Zustand des Vergleichssignals vorliegt und der erste Zustand des Prüfsignals vorliegt, und sonst einen inaktiven Zustand aufweist.
Vorrichtung (150; 650) zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung eines entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse auslenkbaren Gangwahlhebels (190) in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung Einrichtungen (160, 170, 180; 660, 670, 680) aufweist, die ausgebildet sind, um die Schritte des Verfahrens gemäß Anspruch 8 oder 9 auszuführen.
Gangwahlsystem (100) für ein Fahrzeug, wobei das System folgende Merkmale aufweist: einen Gangwahlhebel (190), der entlang einer ersten und entlang einer zweiten Achse auslenkbar ist; eine integrierte Schaltung (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, die benachbart zu dem Gangwahlhebel (190) angeordnet ist; und eine Vorrichtung (150; 650) gemäß Anspruch 10 zur redundanten Bestimmung einer Schaltstellung des Gangwahlhebels (190), wobei die Vorrichtung (150; 650) mit der integrierten Schaltung (110) verbunden ist.