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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gangwähleranordnung und insbesondere auf eine Gangwähleranordnung, die einen internen Modusschalter aufweist, der mehrere Magnetfeldsensoren enthält, die einer bestimmten Gangwählerposition entsprechen.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung dar und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
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Eine Gangwahlanordnung enthält einen Schalthebel, der betätigt wird, um eine gewünschte Gangwählerposition wie etwa Parken, Rückwärts, Leerlauf oder Fahren auszuwählen. In einem Drive-by-Wire-System wird die Position des Schalthebels in ein elektronisches Signal umgesetzt und wird das elektrische Signal durch einen internen Modusschalter an das Getriebe übermittelt. Das interne Modusschaltermodul enthält einen Rastenhebel, der mehrere Rasten aufweist, wobei jede Raste einer Gangwählerposition entspricht. Zum Detektieren der Position des Rastenhebels können Magnetfeldsensoren wie etwa Hall-Effekt-Sensoren verwendet werden. In einem Beispiel sind die Hall-Sensoren der Drei-Zuleitungs-Typ, wobei eine erste Zuleitung als Verbindung zur Masse dient, eine zweite Zuleitung mit einer Spannungsversorgung verbunden ist und eine dritte Zuleitung eine Ausgangsspannung führt. In dieser Herangehensweise kommuniziert ein erster Satz von Hall-Sensoren mit einem der Steuermodule und kommuniziert ein zweiter Satz von Hall-Sensoren mit dem anderen Steuermodul. Jeder Raste des Rastenhebels sind einer der Hall-Sensoren aus dem ersten Satz von Sensoren und einer aus dem zweiten Satz von Sensoren zugeordnet, d. h., dass zum Überwachen jeder Raste des Rastenhebels zwei verschiedene Hall-Sensoren verwendet werden.
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Im Bemühen zu bestimmen, ob jeder Satz von Sensoren ein genaues Signal sendet, werden die Signale von dem ersten Satz und von dem zweiten Satz von Hall-Sensoren miteinander verglichen. Allerdings ist diese Herangehensweise redundant, da zum Verarbeiten der Signale von den Hall-Sensoren mehrere Steuermodule notwendig sind. Darüber hinaus kann diese Herangehensweise ebenfalls kostspielig sein, da zum Bestimmen der Position des Schalthebels üblicherweise zahlreiche Hall-Sensoren verwendet werden. In einem Beispiel sind in einer Gangwähleranordnung, die fünf verschiedene Ganghebelpositionen (d. h. Parken, Leerlauf, Rückwärts, Fahren und kurz übersetzter Gang) aufweist, neun verschiedene Hall-Sensoren notwendig.
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Obgleich Gangschaltanordnungen ihren beabsichtigten Zweck erfüllen, besteht ein Bedarf an einer neuen und verbesserten Gangschaltanordnung, die vom Standpunkt der Verringerung der Anzahl der verwendeten Magnetfeldsensoren und der Prozessorredundanz eine verbesserte Leistung zeigt.
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Das Dokument
DE 103 60 954 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum manuellen Schalten eines Automatikgetriebes mit einem entlang einer Bewegungsbahn von einer Mittelstellung in eine erste oder eine zweite Schaltstellung bewegbaren mehrpoligen Schaltmagneten und vier im Wirkbereich des Schaltmagneten angeordneten Hall-Sensoren. Die Hall-Sensoren sind jeweils über herkömmliche Verstärkerschaltungen mit dazu korrespondierenden Ausgängen an einer Steckerleiste verbunden. In Folge der Verschiebung des Magneten aus seiner Mittelstellung werden mittels der Hall-Sensoren bestimmte Signale erzeugt. Sofern ein Hall-Sensor im Wirkbereich eines Nordpols sich befindet, wird durch diesen Hall-Sensor das Signal „0“ erzeugt, befindet er sich im Wirkbereich eines Südpols, wird das Signal „1“ erzeugt. Ein fünfter Hall-Sensor zeigt an, ob das Automatikgetriebe im automatischen oder im manuellen Schaltbetrieb betrieben wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Gangwählanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der fehlerhafte Positionsermittlungen der Gangwählanordnung reduziert werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1. Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Gangwähleranordnung zum Auswählen einer Gangposition eines Getriebes, die einen internen Modusschalter, der einen Rastenhebel aufweist, mehrere Magnetfeldsensoren, ein Steuermodul und eine erste und eine zweite Stromversorgung enthält. Der Rastenhebel weist mehrere Rasten und eine magnetisierte Spur auf. Die magnetisierte Spur enthält mehrere magnetisierte Elemente, die auf der Grundlage der Richtung eines Magnetfelds eine bestimmte Gangwählerposition angeben, wobei jede Raste einer der Gangwählerpositionen entspricht. Der Rastenhebel ist drehbar, um eine der gewünschten Gangwählerpositionen auszuwählen. Die Magnetfeldsensoren sind jedem der magnetisierten Elemente zugeordnet, um Änderungen des Magnetfelds der magnetisierten Spur zu erfassen, wobei jeder Feldsensor einem der magnetisierten Elemente der magnetisierten Spur entspricht. Das Steuermodul steht in Kommunikation mit jedem der Feldsensoren, wobei jeder der Feldsensoren einen Ausgangsstrom an das Steuermodul sendet und wobei der Wert des Ausgangsstroms variabel ist. Der Wert des Ausgangsstroms gibt wenigstens eines der Folgenden an: die Richtung des Magnetfelds von der entsprechenden magnetischen Spur, einen Kurzschluss und einen offenen Stromkreis. Die erste Stromversorgung und die zweite Stromversorgung liefern Leistung an die Feldsensoren, wobei ein Abschnitt der Feldsensoren durch die erste Stromversorgung mit Leistung versorgt wird und die verbleibenden Feldsensoren durch die zweite Stromversorgung mit Leistung versorgt werden.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Steuermodul eine Steuerlogik zum Umsetzen des Ausgangsstroms in eine Ausgangs spannung.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Steuermodul eine Steuerlogik zum Übersetzen der Ausgangsspannung jedes Feldsensors in einen binären Bitwert, wobei ein Bitmuster erzeugt wird, das die Gangwählerposition angibt.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Bitmuster fünf Bits, die jeweils einen binären Wert entweder von 0 oder von 1 aufweisen, und wobei die fünf Bits S, R1, R2, D1 und D2 sind.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Steuermodul eine Steuerlogik, um für das entsprechende Bit das Komplement des binären Werts zu ersetzen, wenn der Wert des Ausgangsstroms einen Kurzschluss oder einen offenen Stromkreis für eines der fünf Bits angibt.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechen die Feldsensoren den Bits R1 und D1 und werden durch die erste Stromversorgung mit Leistung versorgt und werden die Feldsensoren, die den Bits S, R2 und D2 entsprechen, durch die zweite Stromversorgung mit Leistung versorgt.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein komplementäres Bit ersetzt, wenn eines der Bits einem Feldsensor entspricht, der eine bekannte elektrische Störung aufweist.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Steuermodul eine Fehlerkorrekturlogik und mehrere vorgegebene Bitmuster, wobei die Fehlerkorrekturlogik das Bitmuster korrigiert, falls sich eines und nur eines der Bits des Bitmusters von einem der vorgegebenen Bitmuster unterscheidet.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die binären Werte für die Bits R1 und D1 komplementär zu den binären Werten für die Bits R2 und D2.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die binären Werte für die Bits R1, D1, R2 und D2 für eine Gangwählerposition Parken jeweils 0011.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die binären Werte für die Bits R1, D1, R2 und D2 für eine Gangwählerposition Rückwärts jeweils 1001.
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In einer nochmals anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die binären Werte für die Bits R1, D1, R2 und D2 für eine Gangwählerposition Leerlauf jeweils 1100.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die binären Werte für die Bits R1, D1, R2 und D2 für eine Gangwählerposition Fahren jeweils 0110.
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Weitere Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
- 1 ist ein Blockschaltplan eines beispielhaften Fahrzeugs, das eine Gangwähleranordnung und ein Steuermodul enthält;
- 2 ist eine Darstellung des in 1 gezeigten internen Modusschalters, wobei der interne Modusschalter eine magnetisierte Spur und mehrere Magnetfeldsensoren enthält;
- 3 ist eine Darstellung einer Sensorspurmusteranordnung für die magnetisierte Spur des in 1 dargestellten internen Modusschalters.
- 4 ist eine schematische Darstellung, die die Stromversorgungsanordnung für die in 2 dargestellten Magnetfeldsensoren zeigt;
- 5 ist eine schematische Darstellung eines der in 2 dargestellten Magnetfeldsensoren;
- 6 ist eine Darstellung eines Diagramms, das die Spannungswerte zeigt, die zum Erzeugen entweder eines Hoch-Bits oder eines Tief-Bits, die einen offenen Stromkreis oder einen Kurzschluss des in 2 dargestellten Magnetfeldsensors identifizieren, erforderlich sind;
- 7A ist eine Darstellung eines beispielhaften Sensorbitmuster-Störungsanalysediagramms, das in dem in 1 dargestellten Steuermodul enthalten ist; und
- 7B ist eine beispielhafte Darstellung eines Komplementärbitmusterdiagramms.
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AUSÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, die vorliegende Anwendung oder die vorliegenden Verwendungen nicht einschränken.
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In 1 ist ein beispielhafter Blockschaltplan eines Fahrzeugs allgemein als Bezugszeichen 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 enthält einen Motor 12, der über einen Drehmomentwandler oder über eine andere Drehmomentübertragungsvorrichtung 16 ein Getriebe 14 antreibt. Das Getriebe 14 treibt auf der Grundlage des Motordrehmoments eine Ausgangswelle 22 an und die Ausgangswelle 22 treibt einen Endantrieb des Fahrzeugs 10 an. In der dargestellten Ausführungsform wird die Drehzahl- und Drehmomentbeziehung zwischen dem Motor 12 und dem Endantrieb 24 durch hydraulisch betätigte Drehmomentübertragungsvorrichtungen wie Kupplungen C1, C2, C3, C4 und C5 des Getriebes 14 gesteuert. Die Kupplungen C1-C5 sind über ein Steuerventil 30, das den Kupplungsdruck reguliert, mit einer Hydraulikdruckquelle 28 gekoppelt. Obgleich 1 fünf Kupplungen darstellt, die bei dem Getriebe 14 enthalten sind, wird der Fachmann auf dem Gebiet würdigen, dass ebenfalls irgendeine Anzahl von Kupplungen verwendet werden können. Obgleich 1 einen Verbrennungsmotor darstellt, wird der Fachmann auf dem Gebiet darüber hinaus würdigen, dass das Getriebe 14 ebenfalls mit einem Hybridfahrzeug genutzt werden kann, bei dem in Verbindung mit dem oder anstelle des Motors 12 Elektromotoren verwendet werden können.
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Eine Gangwähleranordnung 32 ermöglicht, dass ein Betreiber das Getriebe 14 bei einer gewünschten Gangwählerposition wie etwa z. B. Parken, Leerlauf, Rückwärts und einer oder mehreren Fahren-Positionen einstellt. Die Gangwähleranordnung 32 steht in Kommunikation mit einem internen Modusschalter 34. Der interne Modusschalter 34 ist eine elektrische Schalteranordnung, die verwendet wird, um Datensignale, die die von einem Betreiber ausgewählte Gangposition darstellen, an ein Steuermodul 40 des Fahrzeugs 10 weiterzuleiten. Das Steuermodul 40 ist vorzugsweise eine elektronische Steuervorrichtung, die einen vorprogrammierten Digitalcomputer oder Prozessor, eine Steuerlogik, Speicher, der zum Speichern von Daten verwendet wird, und wenigstens ein E/A-Peripheriegerät aufweist. Die Steuerlogik enthält mehrere Logikroutinen zum Überwachen, Manipulieren und Erzeugen von Daten. In einer Ausführungsform ist das Steuermodul 40 das Getriebesteuermodul (TCM) des Fahrzeugs 10.
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Die Gangwähleranordnung 32 steht über mehrere Datenverbindungen in Kommunikation mit dem internen Modusschalter 34, und der interne Modusschalter 34 steht über mehrere Datenverbindungen 36 in Kommunikation mit dem Steuermodul 40. Die Datenverbindung 36 kann irgendein Typ einer elektrischen Kommunikationsschnittstelle wie etwa z. B. Datenkommunikationsleitungen sein. Das Steuermodul 40 bestimmt auf der Grundlage der von dem internen Modusschalter 34 gesendeten elektronischen Datensignale den beabsichtigten Fahrbereich und steuert auf der Grundlage des beabsichtigten Fahrbereichs durch Steuern des Steuerventils 30 Getriebeschaltmuster. Ferner kann das Steuermodul 40 auf der Grundlage der von dem internen Modusschalter 34 gesendeten Signale eine Störung detektieren.
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2 ist eine Darstellung des internen Modusschalters 34. Der interne Modusschalter 34 enthält ein Gehäuse 42, das mehrere Magnetfeldsensoren 44 enthält, die über die Datenverbindungen 36 in elektrischer Kommunikation mit dem elektrischen Verbinder 46 stehen. Der elektrische Verbinder 46 des internen Modusschalters 34 steht in Kommunikation mit dem Steuermodul 40 (1). Das Gehäuse 42 enthält einen vergossenen Bereich 48, der die Magnetfeldsensoren 44 aufnimmt. Die Magnetfeldsensoren 44 sind irgendein Sensortyp, der die Nähe eines Magnetfelds detektieren kann, wie etwa z. B. ein Hall-Effekt-Sensor. Der interne Modusschalter 34 enthält einen Rastenhebel 50, der um eine Achse A-A vor und zurück drehbar ist. Genauer dreht sich der Rastenhebel 50 um die Achse A-A, während ein Betreiber eine gewünschte Gangposition auswählt. Der Rastenhebel 50 enthält mehrere Rasten 52, die jeweils einer Gangwählerposition entsprechen. Die Gangwählerposition kann auch als eine Fahrbereichswahlposition bezeichnet werden. In der wie dargestellten Ausführungsform enthält der Rastenhebel 50 fünf Gangwählerpositionen (Parken (P), Rückwärts (R), Leerlauf (N), Fahren (D) und kurz übersetzter Gang (L)), wobei aber festzustellen ist, dass andere Gangwählerpositionen ebenfalls verwendet werden können.
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Der Rastenhebel 50 enthält außerdem eine magnetisierte Spur 54. Die magnetisierte Spur 54 enthält mehrere magnetisierte Elemente 56, die zum Identifizieren einer bestimmten Gangwählerposition genutzt werden. Jeder der Magnetfeldsensoren 44 entspricht einem der magnetisierten Elemente 56. In der wie gezeigten Ausführungsform enthält die magnetisierte Spur 54 fünf magnetisierte Elemente, die jeweils einer der fünf Gangwählerpositionen (Parken, Rückwärts, Leerlauf, Fahren und kurz übersetzter Gang) entsprechen. Die magnetisierte Spur 54 ist direkt unter den Magnetfeldsensoren 44 positioniert, sodass jedes der magnetisierten Elemente 56 der magnetisierten Spur 54 ein Magnetfeld aussendet, das durch die einzelnen Feldsensoren 44 detektiert wird, während sich der Rastenhebel 50 um die Achse A-A dreht. Das Magnetfeld, das von den magnetischen Elementen 56 ausgesendet wird, erzeugt eine charakteristische Ausgabe, die einer der Gangwählerpositionen entspricht.
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3 ist eine Darstellung eines beispielhaften Spuranordnungsmusters der in 2 dargestellten magnetisierten Spur 54. Genauer zeigt das Spuranordnungsmuster das Magnetfeld, das durch die Magnetfeldsensoren 44 detektiert wird, während sich der Rastenhebel 50 um die Achse A-A (2) dreht. In der wie gezeigten Ausführungsform ist jedes der magnetisierten Elemente S, R1, R2, D1 und D2 der magnetisierten Spur 54 mit verschiedenen Nord- und Südpolaritätssegmenten codiert. Die Nordsegmente erscheinen als schwarze Linien und die Südsegmente sind nicht gefärbt. Jede Gangwählerposition der Gangwahlanordnung 32 ist durch ein einzelnes Gangwählerpositions-Magnetsegment 60 dargestellt. Zum Beispiel ist in der wie gezeigten Ausführungsform die Gangwählerposition Parken für die Magnetelemente S, R2 und D2 durch ein Nordsegment und für die Magnetelemente R1 und D1 durch ein Südsegment dargestellt. Die Gangwählerposition Rückwärts ist für die Magnetelemente R1 und D2 durch ein Nordsegment und für die Magnetelemente S, R2 und D1 durch ein Südsegment dargestellt. Die Gangwählerposition Leerlauf ist für die Magnetelemente S, R1 und D1 durch ein Nordsegment und für die Magnetelemente R2 und D2 durch ein Südsegment dargestellt. Die Gangwählerposition Fahren ist für die Magnetelemente R2 und D1 durch ein Nordsegment und für die Magnetelemente S, R1 und D2 durch ein Südsegment dargestellt. Die Gangwählerposition kurz übersetzter Gang ist für die Magnetelemente S, R2 und D1 durch ein Nordsegment und für die Magnetelemente R1 und D2 durch ein Südelement dargestellt.
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Außerdem ist jedes der magnetisierten Elemente 56 der magnetisierten Spur 54 mit verschiedenen Übergangsabschnitten 62 codiert. Die Übergangsabschnitte 62 stellen dar, wann die Gangwahlanordnung 32 zwischen zwei Gangwählerpositionen ist. In der wie gezeigten Ausführungsform gibt es vier verschiedene Übergangsabschnitte 62. Der erste Übergangsabschnitt 62 liegt vor, wenn die Gangwahlanordnung 32 aus der Position Parken in die Position Rückwärts schaltet. In dem ersten Übergangsabschnitt 62 wird das Magnetelement S von Nord nach Süd geschaltet, wird das Magnetelement R1 von Süd nach Nord geschaltet, wird das Magnetelement R2 von Nord nach Süd geschaltet, bleibt das Magnetelement D 1 in einem Südsegment und bleibt das Magnetelement D2 in einem Nordsegment. Der zweite Übergangsabschnitt 62 ist vorhanden, wenn die Gangwahlanordnung 32 aus der Leerlaufposition in die Rückwärtsposition schaltet. In dem zweiten Übergangsabschnitt 62 wird das Magnetelement S von Süd nach Nord geschaltet, bleibt das Element R1 in einem Nordsegment, bleibt das Magnetelement R2 in einem Südsegment, wird das Magnetelement D1 von Süd nach Nord geschaltet und wird das Magnetelement D2 von Nord nach Süd geschaltet. Der dritte Übergangsabschnitt 62 liegt vor, wenn die Gangwahlanordnung 32 aus der Leerlaufposition in die Fahren-Position schaltet. In dem dritten Übergangsabschnitt 62 schaltet das Magnetelement S von Nord nach Süd, wird das Magnetelement R1 von Nord nach Süd geschaltet, bleiben die Magnetelemente R2 und D1 jeweils in dem Nordsegment und bleibt das Magnetelement D2 in dem Südsegment. Schließlich schaltet in dem vierten Übergangsabschnitt 62 die Gangwahlanordnung 32 von der Fahren-Position in die Position des kurz übersetzten Gangs. In dem vierten Übergangsabschnitt 62 schaltet das Magnetelement S von Süd nach Nord, bleibt das Magnetelement R1 in dem Südsegment, bleiben die Magnetelemente R2 und D1 in dem Nordsegment und bleibt das Magnetelement D2 in dem Südsegment. Obgleich 3 die oben erwähnten Übergangsabschnitte 62 veranschaulicht, wird der Fachmann auf dem Gebiet würdigen, dass ebenfalls eine andere Anzahl von Übergangsabschnitten 62 verwendet werden können.
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Wieder in 2 ist jeder der Magnetfeldsensoren 44 an dem Gehäuse 42 des internen Modusschalters 32 positioniert, um das von den magnetisierten Elementen 56 ausgesendete Magnetfeld zu detektieren. Genauer detektiert jeder der Magnetfeldsensoren 44 in Abhängigkeit von der Position des Rastenhebels 50, ob das entsprechende magnetisierte Element 56 einen Nord- oder einen Südpol aufweist. Während sich der Rastenhebel 50 um die Achse A-A dreht, bewegt sich die magnetisierte Spur 54 in der Richtung A oder B vor und zurück. Die Drehung des Rastenhebels 50 veranlasst, dass sich das durch die Magnetfeldsensoren 44 detektierte Magnetfeld in Abhängigkeit von der Position der Magnetelemente 56 in Bezug auf die Magnetfeldsensoren 44 ändert. Die Magnetfeldsensoren 44 senden auf der Grundlage des von den magnetisierten Elementen 56 detektierten magnetisierten Felds ein Datensignal an den elektrischen Verbinder 46. Der elektrische Verbinder 46 steht in Kommunikation mit dem Steuermodul 40 (1) und sendet Datensignale an es. Das Steuermodul 40 steuert über das Steuerventil 30 (1) auf der Grundlage der von den Magnetfeldsensoren 44 gesendeten Signale das Getriebe 14.
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Die Magnetfeldsensoren 44 werden durch zwei verschiedene Stromversorgungen mit Leistung versorgt. Nun in 4 veranschaulicht ein schematisches Diagramm die Stromversorgungszuordnung zwischen den Magnetfeldsensoren 44, die zwei eindeutige Stromversorgungsschaltungen 70 enthalten, die mit V1 und V2 bezeichnet sind. Die Magnetfeldsensoren 44, die den magnetisierten Elementen R1 und D1 der magnetisierten Spur 54 entsprechen, werden durch eine erste Stromversorgungsschaltung VI mit Leistung versorgt. Die verbleibenden Magnetfeldsensoren 44, die den magnetisierten Elementen S, R2 und D2 entsprechen, werden durch eine zweite Stromversorgungsschaltung V2 mit Leistung versorgt. In einigen anderen Typen von Gangwähleranordnungen, die gegenwärtig verfügbar sind, werden die Magnetfeldsensoren alle durch dieselbe Stromquelle mit Leistung versorgt. Falls in dieser Herangehensweise die Stromquelle gestört ist, wird keiner der Magnetfeldsensoren mit Leistung versorgt. Falls dagegen anders als bei einigen der anderen Typen von Gangwähleranordnungen, die gegenwärtig verfügbar sind, eine der Stromversorgungsschaltungen V1 oder V2 gestört ist, wird immer noch wenigstens einigen der Magnetfeldsensoren 44 Leistung zugeführt.
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5 ist eine schematische Darstellung eines der Magnetfeldsensoren 44. In der wie gezeigten Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor 44 ein Zwei-Zuleitungs-Hall-Effekt-Sensor. Das heißt, der Magnetfeldsensor 44 enthält zwei Zuleitungsdrähte 80 und 82. Der erste Zuleitungsdraht 80 ist eine Signalleitung, die mit dem Magnetfeldsensor 44 gekoppelt ist. Der zweite Zuleitungsdraht 82 ist eine Spannungsversorgung, die mit dem Magnetfeldsensor 44 gekoppelt ist. Genauer leitet der zweite Zuleitungsdraht 82 den Betriebsstrom zu dem Magnetfeldsensor 44 und leitet er außerdem den Ausgangsstrom, der durch den Magnetfeldsensor 44 erzeugt wird.
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Der Magnetfeldsensor 44 erzeugt einen Ausgangsstrom, der davon abhängt, ob das magnetisierte Element 56 der magnetisierten Spur 54 als ein Nordsegment oder als ein Südsegment (2 und 3) polarisiert ist. Genauer erzeugt der Magnetfeldsensor 44 einen Hoch-Stromwert, wenn das magnetisierte Element 56 ein Südsegment ist. In einer Ausführungsform sind der Hoch-Stromwert etwa vierzehn Milliampere. Wenn das magnetisierte Element 56 ein Nordsegment ist, erzeugt der Magnetfeldsensor 44 einen Tief-Stromwert. In einer Ausführungsform sind der Tief-Stromwert etwa sechs Milliampere. Wenn es einen offenen Stromkreis oder eine Erdungsstörung gibt, ist der Ausgangsstrom von dem zweiten Zuleitungsdraht 80 etwa null. Falls es eine Kurzschlussbedingung gibt, ist der Ausgangsstrom des zweiten Zuleitungsdrahts 82 höher als der Hoch-Stromwert, wobei der Magnetfeldsensor 44 den Stromwert auf den spezifizierten Wert (d. h. entweder den Hoch- oder den Tief-Stromwert) zu regulieren versucht. Jeder der Magnetfeldsensoren 44 steht in elektrischer Kommunikation mit dem elektrischen Verbinder 46 (2) und sendet an ihn Datensignale. Der elektrische Verbinder 46 steht in elektrischer Kommunikation mit dem Steuermodul 40 (1) und sendet an es Datensignale, die die durch die Magnetfeldsensoren 44 erzeugten Stromwerte angeben.
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Das Steuermodul 40 enthält eine Steuerlogik zum Umsetzen der durch die Magnetfeldsensoren 44 erzeugten Ausgangsstromwerte in Spannungswerte. Genauer zeigt 6 ein beispielhaftes Diagramm, das darstellt, wie die durch die Magnetfeldsensoren 44 erzeugten Stromwerte in Spannungswerte umgesetzt werden. Falls in der wie dargestellten Ausführungsform einer der Magnetfeldsensoren 44 einen Ausgangsstromwert erzeugt, der etwa null oder kleiner als der Stromwert ist, wird durch das Steuermodul 40 ein Störungssignal erzeugt, das angibt, dass bei dem besonderen Magnetfeldsensor 44 eine Bedingung eines offenen Stromkreises oder Kurzschlusses zur Masse vorliegt. Außerdem enthält das Steuermodul 40 Steuerlogik zum Übersetzen der Ausgangsspannung in ein binäres Bitmuster. Falls z. B. einer der Magnetfeldsensoren 40 einen Stromwert sendet, der etwa der Tief-Stromwert ist, erzeugt das Steuermodul 40 ein Spannungssignal, das einen Tief-Wert angibt. Der Tief-Wert wird durch die Steuerlogik in einen binären Wert 1 übersetzt. Wenn einer der Magnetfeldsensoren 44 einen Stromwert sendet, der etwa der Hoch-Stromwert ist, erzeugt das Steuermodul 40 eine Spannung, die einen Hoch-Wert angibt. Der Hoch-Wert wird durch die Steuerlogik in einen binären Wert 0 übersetzt. Falls schließlich einer der Magnetfeldsensoren 44 einen Stromwert sendet, der höher als der Hoch-Stromwert ist, erzeugt das Steuermodul 40 ein Störungssignal, das angibt, dass es bei dem besonderen Magnetfeldsensor 44 eine Bedingung eines Kurzschlusses zur Masse gibt. Unter Verwendung dieser Herangehensweise kann das Steuermodul 40 nicht nur den Ausgangsstromwert (d. h. entweder einen Hoch- oder einen Tief-Wert) bestimmen, sondern auch, ob bei einem der Magnetfeldsensoren 44 eine Bedingung eines Kurzschlusses zur Leistung, eines Kurzschlusses zur Masse oder eines offenen Stromkreises vorliegt.
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Nun in 7A ist eine beispielhafte Sensorbitmusterstörungs-Analysetabelle dargestellt. Die Bitmuster-Analysetabelle ist in dem Speicher des Steuermoduls 40 gespeichert. Die Tabelle stellt unter der Spalte namens Wähler jede der verschiedenen Gangwählerpositionen Parken (P), Rückwärts (R), Leerlauf (N), Fahren (D) und kurz übersetzter Gang (L) dar. Die Spalte namens Abgeschlossene Übergänge beschreibt, welches besondere Bit sich geändert hat, um von einer Gangwählerposition zu einer anderen Gangwählerposition zu schalten. Die Spalte namens Bitmuster veranschaulicht das besondere Bitmuster, das jeder der Gangwählerpositionen zugeordnet ist, sowie das Bitmuster, das den Übergangsabschnitten (die in 3 dargestellt sind) zugeordnet ist, wobei das Getriebe 14 zwischen den Gangpositionen schaltet.
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Die Bitmuster entsprechen den Ausgangsströmen, die von den Magnetfeldsensoren 44 gesendet werden, die die Polarität des Sensoranordnungsmusters (in 3 gezeigt) angeben. Anhand von 1-3 erzeugt genauer jeder der Magnetfeldsensoren S, R1, R2, D1 und D2 einen Ausgangsstrom, der an das Steuermodul 40 übermittelt wird. Die Nordsegmente der magnetisierten Spur 54 werden durch das Steuermodul 40 in den binären Wert 1 übersetzt, und die Südsegmente werden durch das Steuermodul 40 in den binären Wert 0 übersetzt. Der Ausgangsstrom jedes Magnetfeldsensors 44 wird in ein Bitmuster umgesetzt, das in 7A durch das Bezugszeichen 90 bezeichnet ist.
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Die jedem der Magnetfeldsensoren 44 zugeordneten Bitmuster werden in der Weise erzeugt, dass eine einzelne Leistungsstörung einer der Stromversorgungsschaltungen kein falsches Schaltmuster erzeugen kann, wenn das Getriebe 14 in einer der Gangpositionen ist. Genauer veranschaulicht 7B eine Komplementärbitmustertabelle, die die Bits R1, D1, R2 und D2 zeigt. Die Bits R1 und D1 entsprechen der ersten Stromversorgungsschaltung VI, und die verbleibenden Bits R2 und D2 werden durch die zweite Stromversorgungsschaltung V2 (4) mit Leistung versorgt. Die Bits, die der ersten Stromversorgungsschaltung VI entsprechen, sind komplementär zu den Bits, die der zweiten Stromversorgungsschaltung V2 entsprechen. Zum Beispiel ist das Bitmuster der Gangwählerposition Parken 0011, wobei die Bits R1 und D1 (00) komplementär zu den Bits R2 und D2 (11) sind. Das Bitmuster der Gangwählerposition Rückwärts ist 1001, wobei die Bits R1 und D1 (10) komplementär zu den Bits R2 und D2 (01) sind. Das Bitmuster der Gangwählerposition Leerlauf ist 1100, wobei die Bits R1 und D1 (11) komplementär zu den Bits R2 und D2 (00) sind. Das Bitmuster der Gangwählerposition Fahren ist 0110, wobei die Bits R1 und D1 (01) komplementär zu den Bits R2 und D2 (10) sind. Somit erzeugen die Bitmuster keine falsche Gangwahlangabe, falls entweder die erste Stromversorgungsschaltung V1 oder die zweite Stromversorgungsschaltung V2 gestört ist.
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Wieder in 7A ist die Spalte namens Bitwert der Wert des binären Bitmusters. Zum Beispiel erzeugt das Bitmuster 10101 anhand der Gangwählerposition P den Wert 21. Die Spalte namens Angegeben ist der spezifizierte Name des ausgewählten Bitmusters. Zum Beispiel ist das Bitmuster 11101 als Trans_2 bezeichnet worden. Schließlich bezieht sich die Spalte namens Vorhergesagt auf das Ergebnis der Fehlerkorrektur-Steuerlogik, die in dem Steuermodul 40 enthalten ist. Genauer kann die Fehlerkorrekturlogik Einzelbitfehler unter bestimmten Bedingungen korrigieren. Der Code ECC, gefolgt von einem Buchstaben, gibt die Gangwählerposition an, die die Fehlerkorrekturlogik angegeben hat. Zum Beispiel bedeutet der Fehlercode ECC_R, dass eine Fehlerkorrektur aufgetreten ist und dass die Gangwählerposition Rückwärts (R) angewiesen worden ist. Allerdings wird angemerkt, dass, da entweder kein eindeutiger Fahrbereich bestimmt werden kann oder wegen anderer Systembetrachtungen, nicht alle Bitmuster für die Fehlerkorrektur zugänglich sind. In diesem Fall wird der Wert Vorhergesagt auf NP oder kein Vortrieb eingestellt. Der Wert NP führt dazu, dass die Getriebegangwählerposition auf Leerlauf eingestellt wird. Der Wert NP sollte von dem Wert ECC_N unterschieden werden, bei dem eine Fehlerkorrektur auftritt, wenn die Gangwählerposition Leerlauf angewiesen worden ist.
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Die Fehlerkorrekturlogik kann in zwei verschiedenen Situationen auftreten. Wenn es z. B. bei einem der Feldsensoren 44 eine bekannte elektrische Störung gibt, wird das Komplement des entsprechenden Bitwerts als Ersatz verwendet, wenn die Fehlerkorrekturlogik verwendet wird. Falls z. B. die Gangwahlanordnung 32 in der Gangwählerposition Leerlauf ist (bei der das Bitmuster 11010 sein sollte) und falls der Feldsensor, der dem Bit D2 entspricht, eine bekannte elektrische Störung aufweist, die bedeutet, dass das Bitmuster unbekannt ist, ersetzt die Fehlerkorrekturlogik das Bit D2 durch das Komplement des Bits D1, um das Leerlauf-Bitmuster 11010 zu erzeugen, und wird das Getriebe 14 auf die Gangwählerposition Leerlauf eingestellt. Falls bei dem Feldsensor 44, der dem S-Bit entspricht, eine elektrische Störung vorliegt, kann kein Ersatz verwendet werden, da es kein komplementäres Bit gibt. In dieser Situation erfolgt eine logische Bewertung und erfolgt das Setzen auf einen binären Wert 0, wenn die Bits D1 und R1 gleich sind, und auf einen binären Wert 1, wenn die Bits D1 und R1 verschieden sind. Wenn in einem anderen Beispiel ein Fehler derart auftritt, dass das Bitmuster keinem der vorgegebenen Bitmuster entspricht, die in der Spalte namens Bitmuster stehen, bedeutet dies üblicherweise, dass einer der Feldsensoren 44 die Stromwerte nicht ändern kann und den falschen Bitwert angibt. Wenn keine elektrischen Störungen (wie etwa eine Bedingung eines offenen Stromkreises oder eines Kurzschlusses bei einem der Feldsensoren 44) detektiert werden, wird ein anderer Typ einer Fehlerkorrekturlogik aktiviert. Falls z. B. das Bitmuster 00111 detektiert wird, bestimmt die Fehlerkorrekturlogik, dass das Bitmuster 00111 keinem der vorgegebenen Bitmuster entspricht. Die Fehlerkorrekturlogik bewertet zunächst, ob sich das Bitmuster 00111 von einem der in 7A aufgeführten definierten Bitmuster um ein und nur ein Bit unterscheidet, und korrigiert das Bitmuster 00111, damit es an eines der vorgegebenen Bitmuster angepasst ist. Falls das Bitmuster nicht durch ein und nur ein Bit an eines der vorgegebenen Bitmuster angepasst werden kann, wird die Fehlerkorrekturlogik auf NP eingestellt und wird das Getriebe 14 auf eine Gangposition Leerlauf eingestellt. In dem wie diskutierten Beispiel unterscheidet sich das Bitmuster 00111 um ein und nur ein Bit von dem vorgegebenen Bitmuster 00110 (das der Gangwählerposition Fahren entspricht), was veranlasst, dass das Getriebe 14 in die Position Fahren (ECC_D) geht. Es gibt zweiunddreißig mögliche Bitmuster, die auftreten können, wobei die Fehlerkorrekturlogik genutzt wird, um zunächst zu bewerten, ob sich das Bitmuster von einem der in 7A angeführten vorgegeben Bitmuster um ein und nur ein Bit unterscheidet. Falls das Bitmuster nicht durch ein und nur ein Bit an eines der vorgegebenen Bitmuster angepasst werden kann, wird die Fehlerkorrekturlogik auf NP eingestellt und wird das Getriebe auf die Gangposition Leerlauf eingestellt. Wenn sich das Bitmuster um ein und nur ein Bit von den vorgegebenen Bitmustern unterscheidet, stellt die Fehlerkorrekturlogik das Bitmuster auf das besondere vorgegebene Bitmuster ein und wird das Getriebe 14 ebenfalls auf die entsprechende Gangposition eingestellt.
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Die Gangwähleranordnung 32 optimiert die Anzahl der Magnetfeldsensoren 44 sowie die Anzahl der Steuermodule 40, die dazu verwendet werden zu detektieren, welche Gangwählerposition ausgewählt worden ist. Das heißt, wenigstens einige andere Typen von Gangwähleranordnungen, die gegenwärtig verfügbar sind, verwenden mehrere Magnetfeldsensoren, um jede Raste des Rastenhebels zu bestimmen, wobei jede Raste einer Gangwählerposition entspricht. Diese Gangwähleranordnungen haben gelegentlich auch zwei oder mehr Steuermodule verwendet. Im Gegensatz dazu weist die Gangwähleranordnung 32 nur einen Magnetfeldsensor 44 für jede Raste des Rastenhebels sowie nur ein Steuermodul 40 zum Bestimmen der gegenwärtigen Gangwählerposition auf. Außerdem werden die Magnetfeldsensoren 44 durch zwei verschiedene Stromversorgungen V1 und V2 mit Leistung versorgt. Somit wird dann, wenn eine der Stromversorgungen gestört ist, wenigstens einigen der Magnetfeldsensoren 44 weiter Leistung zugeführt. In einer Ausführungsform erfüllt die Gangwähleranordnung 32 die Sicherheitsanforderungen, dass eine unbeabsichtigte Fahrzeugrichtung weniger als 10-8-mal pro Betriebsstunde auftritt und dass ein unbeabsichtigter Vortrieb weniger als 10-7-mal pro Betriebsstunde auftritt, und erfüllt sie dadurch Drive-by-Wire-Sicherheitsnormen.
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Die Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, und Änderungen, die nicht vom Hauptpunkt der Erfindung abweichen, sollen im Umfang der Erfindung enthalten sein. Solche Änderungen werden nicht als Abweichung vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung angesehen.
