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Gebiet
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Beispiele der vorliegenden Offenbarung betreffen eine Sensoranordnung zum Bestimmen einer Rotation um eine Achse und einer linearen Bewegung parallel zu der Achse, insbesondere für einen Gangschaltungsmechanismus.
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Hintergrund
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Eine Steuerung, die typischerweise in einem Fahrzeug bereitgestellt ist, ist eine Gangschaltung zum Schalten eines Getriebes des Fahrzeugs. Automatikgetriebe umfassen eine begrenzte Anzahl von Gangauswahlen wie beispielsweise Parken (park), Rückwärts (reverse), Neutral und Drive sowie Varianten davon. Bei einigen Automatikgetrieben ist ein Griff oder Gangschaltungsmechanismus bereitgestellt, bei dem der Fahrer das Fahrzeug bedient, indem er eine Position des Griffs in einem Muster bewegt, um die Gänge des Getriebes zu schalten.
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Gangschaltungen in Fahrzeugen werden zunehmend als Shift-by-wire-Systeme entworfen. Ein Shift-by-Wire-System weist im Gegensatz zu einer herkömmlichen Gangschaltung keine mechanischen Verbindungen zu einem Getriebe des Fahrzeugs auf. Stattdessen ist es elektrisch mit einem Aktuatorsystem verbunden, das das Getriebe durch Wechseln eines Gangs oder eines Fahrmodus steuert. Ohne Beschränkungen der mechanischen Verbindungen können Aktuationstyp, Kraft, Weg und Sperre für eine bessere Benutzererfahrung entworfen sein und die Gangschaltung kann wie gewünscht platziert sein. Zudem wird ein Aufwand für die Installation oder eine Übernahme der Gangschaltung auf andere Plattformen reduziert. Das Fehlen einer mechanischen Verbindung zu dem Getriebe führt auch zu weniger Lärm in einem Fahrerraum des Fahrzeugs.
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Ein Shift-by-wire-System weist in der Regel eine Steuereinheit auf, die durch die Verarbeitung von Daten einer Sensoranordnung eine Position des Griffs detektiert, unzulässige Gänge mechanisch sperrt und, falls vorhanden, ein Symbol für den eingelegten Gang beleuchtet. Die Sensoranordnung kann umfassen, dass mechanische Schalter ansprechend auf eine Änderung der Position des Griffs offen oder geschlossen sind. Mechanische Schalter sind jedoch in der Regel teuer, können Verschleiß und Korrosion unterliegen und können auch ausfallen. Da das Getriebe als sicherheitsrelevant für den Betrieb des Fahrzeugs eingestuft wird, unterliegt die Sensoranordnung bestimmten Beschränkungen wie der ISO 26262, die eine hohe Zuverlässigkeit der Sensoranordnung fordert.
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Zusammenfassung
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Einem Bedarf nach Verbesserung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen. Ferner werden möglicherweise vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden die abhängigen Ansprüche angesprochen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Sensoranordnung zum Bestimmen einer Rotation um eine Achse und einer linearen Bewegung parallel zu der Achse bereitgestellt. Die Sensoranordnung umfasst eine magnetische Struktur, umfassend einen Nordpol, der radial von der Achse versetzt ist, und einen Südpol, der radial von der Achse versetzt ist und dem Nordpol gegenüberliegt. Der Nordpol und der Südpol des Magneten erstrecken sich an einem axialen Ende der Sensoranordnung radial in Richtung der Achse. Die Sensoranordnung umfasst ferner zumindest eine ein Sensorelement, das empfindlich für Magnetfelder ist, radial zwischen dem Nordpol und dem Südpol.
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Die Sensoranordnung kann die Rotation und die lineare Bewegung kontaktlos über die Magnetfelder erfassen und daher verschleißarm arbeiten. Die Sensoranordnung kann Teil eines Griffs eines Shift-by-wire-Systems in einem Fahrzeug sein. Ein Fahrer des Fahrzeugs kann bewegliche Abschnitte des Griffs rotieren oder schieben/ziehen, um einen Gang zu wechseln oder einen Fahrmodus zu wählen.
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Der Magnet kann um die Achse und im Hinblick auf das Sensorelement rotierbar und relativ zu dem Sensorelement und parallel zu der Achse linear beweglich sein.
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Die Sensoranordnung kann ferner eine metallische Abschirmung an einer äußeren Oberfläche des Magneten umfassen. Die äußere Oberfläche ist möglicherweise nicht dem Sensorelement zugewandt.
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Auf diese Weise kann die Sensoranordnung gegen elektromagnetische Interferenzen abgeschirmt werden, die z. B. von Steuerungen oder Aktuatoren eines Fahrzeugs ausgehen. Außerdem können die Magnetfelder verstärkt werden.
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Das zumindest eine Sensorelement kann ein dreidimensionaler Hall-Sensor sein.
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Mit einem dreidimensionalen Hall-Sensor kann eine Anzahl von erforderlichen Sensorelementen reduziert und eine Genauigkeit der Sensoranordnung erhöht werden.
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Die Sensoranordnung kann ferner ein zweites Sensorelement umfassen, das empfindlich für Magnetfelder ist.
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Das zweite Sensorelement kann Redundanz sicherstellen, wenn ein Sensorelement ausfällt.
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Das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement können bei gleicher radialer Distanz zu der Achse an gegenüberliegenden Seiten davon positioniert sein.
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Die magnetische Struktur kann als ein am axialen Ende geschlossener Hohlzylinder geformt sein.
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Die eine Hälfte des Hohlzylinders kann den Nordpol bilden und die andere Hälfte des Zylinders kann den Südpol bilden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Gangschaltungsmechanismus zum Steuern eines Getriebes bereitgestellt. Der Gangschaltungsmechanismus umfasst eine Sensoranordnung wie vorangehend beschrieben.
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Der Gangschaltungsmechanismus kann ferner einen Griff umfassen, der derart mit dem Magneten gekoppelt ist, dass
eine Rotation des Griffs zur Auswahl eines Fahrmodus den Magneten rotiert. Der Griff kann ferner derart mit dem Magneten gekoppelt sein, dass ein Schieben des Griffs oder eines Abschnitts davon eine lineare Bewegung des Magneten parallel zu der Achse verursacht.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Automatikgetriebe und einen Gangschaltungsmechanismus, wie vorangehend beschrieben, zur Steuerung des Automatikgetriebes umfasst.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen gilt:
- 1 zeigt einen Griff eines Gangschaltungsmechanismus zur Steuerung eines Getriebes;
- 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung zum Bestimmen einer Rotation um eine Achse und einer linearen Bewegung parallel zu der Achse;
- 3a-c zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung zum Bestimmen einer Rotation um die Achse und einer linearen Bewegung parallel zu der Achse.
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Detaillierte Beschreibung
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Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Andere Beispiele können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin verwendet wird, um bestimmte Beispiele zu beschreiben, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
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Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente und/oder Merkmale, die identisch sein können oder auch in abgewandelter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können ferner die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
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Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B, sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt entsprechend für Kombinationen aus mehr als zwei Elementen.
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Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“, verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorliegen der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben beschreiben, dabei aber nicht das Vorliegen oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben ausschließen.
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Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung kann die Bereitstellung eines verbesserten Konzepts zur Bestimmung einer Position eines Griffs, wie z. B. eines Knopfs, oder von Abschnitten davon sein.
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Der Griff kann zum Beispiel Teil eines Gangschaltungsmechanismus zur Steuerung eines Getriebes in einem Fahrzeug sein. Der Griff kann in einem Fahrerraum des Fahrzeugs (typischerweise in einer Mittelkonsole oder einem Armaturenbrett des Fahrzeugs) in Reichweite eines Fahrers des Fahrzeugs positioniert sein. Der Griff kann ein Diagramm eines Schaltmusters umfassen, das anzeigt, in welche Positionen der Griff oder Abschnitte davon bewegt werden können, um einen bestimmten Gang oder Fahrmodus zu wählen. Eine aktuelle Position des Griffs oder der Abschnitte desselben kann dem Fahrer eine aktuelle Gangauswahl anzeigen. Der Fahrer des Fahrzeugs möchte möglicherweise einen Gang oder einen Fahrmodus des Fahrzeugs ändern, z. B. beim Wechsel vom Parken zum Fahren. Der Fahrer kann daher die aktuelle Position des Griffs oder der Abschnitte desselben manuell in eine Position ändern, die den gewünschten Gang oder Fahrmodus anzeigt (gemäß dem Schaltmuster).
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Um die Position zu ändern, kann der Fahrer z. B. einen beweglichen Abschnitt des Griffs rotieren oder schieben/ziehen. Auf diese Weise kann der Fahrer den gewünschten Gang oder Fahrmodus auswählen. Bei einem Shift-by-wire-System gibt es möglicherweise keine mechanische Verbindung von dem Griff zu dem Getriebe. Stattdessen kann eine Sensoranordnung, die in ein Inneres des Griffs integriert werden kann, die Änderung der Position des Griffs bestimmen, die den Gang oder den Fahrmodus anzeigt. Anders ausgedrückt kann die Sensoranordnung in der Lage sein, eine Bewegung des Griffs zu bestimmen, insbesondere eine Rotation oder eine lineare Bewegung (Schieben/Ziehen) des Griffs. Zu diesem Zweck kann die Sensoranordnung eine magnetische Struktur und ein Sensorelement, das empfindlich für Magnetfelder ist, umfassen. Die Bewegung des Griffs kann auch eine Bewegung der magnetischen Struktur verursachen. Dies kann die von dem Sensorelement erfassten Magnetfelder verändern. Das Sensorelement kann ein Signal (analog oder digital), das die Magnetfelder anzeigt, an eine Steuereinheit kommunizieren. Die Steuereinheit kann das Signal verarbeiten und kann dementsprechend einen Aktuator steuern, der den Gang oder den Fahrmodus wie gewünscht mechanisch schaltet.
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Alternativ kann der Griff Teil eines oberen Säulenmoduls um ein Lenkrad eines Fahrzeugs sein. In diesem Fall kann eine Position des Griffs oder von Teilen desselben zur Steuerung der Scheibenwischer, der Lichter, der Heizung des Fahrzeugs oder zur Ausführung anderer Fahrzeugfunktionen verwendet werden.
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1a zeigt eine Draufsicht auf einen Griff 100 eines Gangschaltungsmechanismus zur Steuerung eines (automatischen) Getriebes eines Fahrzeugs. Der Griff 100 ist ein länglicher Knopf mit einem rotierbaren Teil 110, der etwa ein Drittel des Griffs 100 an einem Ende des Griffs 100 umfasst. Der rotierbare Teil 110 ist zylinderförmig und ist an einem Ende an einem festen Teil 120 des Griffs 100 befestigt, wobei der feste Teil 120 die verbleibenden zwei Drittel des Griffs 100 ausmacht. Ein schiebbarer Teil 130 des Griffs 100 ragt aus einer Vertiefung des rotierbaren Teils 110 an einem gegenüberliegenden Ende des rotierbaren Teils 110 heraus.
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Auf dem festen Teil 120 ist ein Schaltmuster 140 gezeigt. Das Schaltmuster 140 umfasst vier Optionen, die sich auf übliche Fahrmodi eines Automatikgetriebes beziehen können: N (Neutral), wenn bei laufendem Motor möglicherweise kein Antrieb auf die Räder des Fahrzeugs ausgeübt wird; P (Park; Parken), wenn das Getriebe zum Parken mechanisch in Position gesperrt werden kann, z. B. über eine Parksperre; R (Reverse; Rückwärts) für den Rückwärtsgang; und D (Drive) für den Vorwärtsgang mit automatischer Betätigung der Gänge.
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An einem zweiten Ende des Griffs 100 ragt ein Winkelstück 150 aus dem festen Teil 120 heraus. Das Winkelstück 150 kann als Befestigungselement für den Griff 100 dienen, wenn dieser z. B. in eine Mittelkonsole integriert wird.
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Der rotierbare Teil 110 kann manuell um eine Achse 160 rotiert werden, die eine Längsachse durch eine Mitte des Griffs 100 sein kann. Es kann drei Positionen 170, 172, 174 geben, in die der rotierbare Teil 110 einrasten kann (die Punkte 170, 172, 174 können anzeigen, wo eine Oberseite des rotierbaren Teils 110 ausgerichtet ist). In einer Neutral-Position 170 kann der rotierbare Teil 110 den oben erwähnten Neutral-Modus N anzeigen. Ein Rotieren des rotierbaren Teils 110 (z. B. 30 Grad) in eine Richtung um die Achse 160 kann dazu führen, dass die Oberseite des rotierbaren Teils 110 in eine Drive-Position 172 ausgerichtet wird. Die Drive-Position 172 kann sich auf den oben erwähnten Fahrmodus D beziehen. Ein Beginnen von dem Neutral-Modus N und Rotieren des rotierbaren Teils 110 (z. B. 30 Grad) in die andere Richtung um die Achse 160 kann dazu führen, dass die Oberseite des rotierbaren Teils 110 in eine Rückwärts-Position 174 ausgerichtet wird. Die Rückwärts-Position 174 kann sich auf den oben erwähnten Rückwärts-Modus R beziehen. Wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, kann das Rotieren des rotierbaren Teils 110 in die Rückwärts-Position 174 durch eine mechanische Sperre innerhalb des rotierbaren Teils 110 behindert werden.
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Der schiebbare Teil 130 kann mechanisch gesperrt werden, wenn sich der rotierbare Teil 110 in der Drive- oder Rückwärts-Position 172, 174 befindet. Der schiebbare Teil 130 kann freigegeben werden, wenn sich der rotierbare Teil 110 im Neutral-Modus 170 befindet. Wenn er freigegeben ist, kann der schiebbare Teil 130 manuell weiter in ein Inneres des rotierbaren Teils 110 geschoben werden (z. B. wenn der Fahrer das Fahrzeug parken will). Im Inneren des rotierbaren Teils 110 kann der schiebbare Teil 130 in eine Arretierung einrasten. Dieser Zustand kann den oben erwähnten Parken-Modus anzeigen. Ein zweiter Druck auf den schiebbaren Teil 130 kann die Arretierung öffnen und den schiebbaren Teil 130 freigeben (z. B. wenn der Fahrer den Motor des Fahrzeugs starten und vom Parken-Modus in den Neutral-Modus wechseln möchte). Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Griff 100 Teil eines manuellen (nicht automatischen) Getriebes sein und Gänge auf dem Schaltmuster 140 anzeigen. Es können mehr (oder weniger) Positionen bereitgestellt sein, in die Teile des Griffs 100 rotiert oder bewegt werden können.
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Um eine Bewegung des Griffs 100, wie z. B. das Rotieren des rotierbaren Teils 110 oder das Schieben des schiebbaren Teils 130, in eine Änderung im Getriebe zu übersetzen, kann der Gangschaltungsmechanismus das Getriebe gemäß der Bewegung des Griffs 100 steuern. Wenn der Fahrer beispielsweise den rotierbaren Teil 110 aus der Neutral-Position 170 in die Drive-Position 172 rotiert, kann der Gangschaltungsmechanismus das Getriebe von dem Neutral-Modus zu dem Drive-Modus ändern. Da es möglicherweise keine mechanische Verbindung von dem Griff 100 zu dem Getriebe gibt, wie bei Shift-by-wire-Systemen, kann es erforderlich sein, die Bewegung des Griffs 100 mittels einer Sensoranordnung zu bestimmen. Ein Signal der Sensoranordnung kann zur Steuerung eines Aktuators verwendet werden, der den Gang oder den Fahrmodus des Getriebes ändert. Eine herkömmliche Sensoranordnung kann mechanische Schalter, eine große Anzahl verschiedener Sensorelemente umfassen oder empfindlich für elektromagnetische Interferenzen sein.
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Die vorliegende Offenbarung kann daher darauf abzielen, ein verbessertes Bewegungsmessungs-Konzept, insbesondere für Griffe in Fahrzeugen, bereitzustellen.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung 200 zum Bestimmen einer Rotation 210, 212 um eine Achse 160 und einer linearen Bewegung 214 parallel zu der Achse 160. Die Sensoranordnung 200 umfasst eine magnetische Struktur 220 mit einem Nordpol 222, der radial von der Achse 160 versetzt ist, und einem Südpol 224, der radial von der Achse 160 versetzt ist und dem Nordpol 222 gegenüberliegt. Der Nordpol 222 und der Südpol 224 können eine Scheibe oder ein Stab sein, die sich entlang der Achse 160 erstrecken. Nordpol 222 und der Südpol 224 erstrecken sich an einem axialen Ende der Sensoranordnung 200 radial in Richtung der Achse 160. So können beispielsweise der Nordpol 222 und der Südpol 224 ein Winkelstück 226, 228 aufweisen, wobei ein Stück parallel zur Achse 160 verläuft und sich ein anderes Stück in Richtung der Achse 160 erstreckt. Die Sensoranordnung 200 umfasst ein Sensorelement 230, das empfindlich für Magnetfelder ist, radial zwischen dem Nordpol 222 und dem Südpol 226. Das Sensorelement 230 kann mit einer Seite parallel zu der Achse 160, von der Achse 160 versetzt und zwischen dem Nordpol 222 und dem Südpol 224 platziert sein. Das Sensorelement 230 kann in der Lage sein, mehrere unterschiedliche Bewegungen des Sensorelements 230 relativ zur magnetischen Struktur 220 zu erfassen. Erstens kann das Sensorelement 230 um die Achse 160 relativ zur magnetischen Struktur 220 in zwei Richtungen (im Uhrzeigersinn, gegen den Uhrzeigersinn) rotiert werden, wie durch die Pfeile 210, 212 angezeigt. In diesem Fall kann das Sensorelement 230 eine Änderung der Magnetfelder erfassen, da sich ein Winkel zwischen einer Oberfläche des Sensorelements 230 und den Magnetfeldlinien 240 der Magnetfelder ändern kann. Das gleiche kann geschehen, wenn das Sensorelement 230 um die Achse 160 gekippt werden kann, wie durch Pfeil 216 angezeigt. Zweitens kann das Sensorelement 230 im Hinblick auf die magnetische Struktur 220 und parallel zur Achse 160 linear bewegt werden, wie durch Pfeil 214 angezeigt. In diesem Fall kann das Sensorelement 230 eine Änderung der Magnetfelder erfassen, da es sich auf das vorstehende Winkelstück 226, 228 der magnetischen Struktur 220 zu oder von demselben weg bewegen kann.
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3a-c zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 200 zum Bestimmen einer Rotation um die Achse 160 und einer linearen Bewegung parallel zu der Achse 160. 3a zeigt eine diagonale Ansicht eines Querschnitts der Sensoranordnung 200. 3b zeigt eine Seitenansicht des Querschnitts. 3c zeigt eine Rückansicht eines oberen Teils der Sensoranordnung 200. Die Sensoranordnung 200 kann in einen Griff, wie beispielsweise den oben gezeigten Griff 100, implementiert sein. Die Sensoranordnung 200 umfasst einen Magneten 220 mit einem Nordpol 222 und einem Südpol 224. Der Magnet 220 ist als ein Hohlzylinder geformt, der an einem Ende (rechts in 3a, b) geschlossen und am anderen Ende (links) offen ist. Der Nordpol 222 bildet eine Hälfte und der Südpol 224 bildet die andere Hälfte des Hohlzylinders. Der Magnet 220 umschließt die Achse 160. Der Magnet 220 kann aus gebundenem Ferrit, Nickel oder anderen magnetischen Materialien bestehen. Der Magnet 220 kann Magnetfelder erzeugen, die in ein hohles Inneres des Magneten 220 eindringen. Die Magnetfelder können Feldlinien (240) aufweisen, insbesondere zwischen dem Nordpol 222 und dem Südpol 224, die vom Nordpol 222 ausgehen und zum Südpol 224 zeigen. Eine Abdeckung 310 bedeckt eine Außenseite des Magneten 220. Die Abdeckung 310 kann aus Stahl oder anderen leitfähigen oder magnetischen Materialien bestehen. Die Abdeckung 310 kann als Abschirmung gegen elektromagnetische Streufelder dienen, die von außerhalb der Sensoranordnung 200 kommen. Die Abdeckung 310 kann auch eine Magnetfeldstärke der Magnetfelder erhöhen.
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Im hohlen Inneren des Magneten 220 sind zwei Sensorelemente 230, 330 radial von der Achse 160 versetzt, bei gleicher Distanz zu der Achse 160 und einander gegenüberliegend. Die Sensorelemente 230, 330 sind jeweils auf einer Ober- und einer Unterseite einer gedruckten Schaltungsplatine 340 befestigt. Die gedruckte Schaltungsplatine 340 weist eine längliche Erweiterung auf, die vom offenen Ende des Magneten 220 in das hohle Innere des Magneten 220 hineinragt. Die längliche Erweiterung hinterlässt einen Zwischenraum zwischen einem Ende der länglichen Erweiterung (rechts) und dem geschlossenen Ende des Magneten. Die Sensorelemente 230, 330 können empfindlich für die Magnetfelder sein. Die Sensorelemente 230, 330 können zweidimensionale (2D) oder dreidimensionale (3D) Hall-Sensoren umfassen. Ein 2D-Hall-Sensor kann in der Lage sein, x- und y-Komponenten der Magnetfelder zu erfassen. Ein 3D-Hall-Sensor kann in der Lage sein, x-, y- und z-Komponenten der Magnetfelder zu erfassen.
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Der Magnet 220 kann im Hinblick auf die Sensorelemente 230, 330 um die Achse 160 rotierbar sein. Anders ausgedrückt kann entweder der Magnet 220 rotierbar sein und die Sensorelemente 230, 330 können fest bleiben oder der Magnet 220 kann fest bleiben, während die Sensorelemente 230, 330 rotierbar sein können. Die Abdeckung 310 kann zusammen mit dem Magneten 220 rotieren. Die Rotation des Magneten 220 kann einer Rotation des Griffs 100 oder von Abschnitten davon entsprechen. Beim Rotieren kann sich eine relative Position des Nordpols 222 und des Südpols 224 im Hinblick auf die Sensorelemente 230, 330 ändern. Eine Ausrichtung der Magnetfelder des Magneten 220 kann sich entsprechend ändern. Die Sensorelemente 230, 330 können die Änderung der relativen Position des Magneten 220 zu den Sensorelementen 230, 330 erfassen. Folglich können die Sensorelemente 230, 330 die Rotation des Griffs 100 oder von Abschnitten davon bestimmen.
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Der Magnet 220 kann auch im Hinblick auf die Sensorelemente 230, 330 parallel zu der Achse 160 beweglich sein. Wenn beispielsweise ein schiebbarer Teil 130 (nicht dargestellt) des Griffs 100 geschoben werden kann, kann der Magnet 220 in Richtung der Sensorelemente 230, 330 bewegt werden, wodurch der Zwischenraum zwischen dem Magneten 220 und der gedruckten Schaltungsplatine 340 verringert wird. Die parallele Bewegung des Magneten 220 kann auch zu einer Änderung der relativen Position des Magneten 220 führen, die von den Sensorelementen 230, 330 erfasst werden kann. Folglich können die Sensorelemente 230, 330 bestimmen, wann der schiebbare Teil 130 des Griffs 100 geschoben werden kann.
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Die Sensorelemente 230, 330 können ein Sensorsignal erzeugen, das die Änderung der relativen Position des Magneten 220 anzeigt. Das Sensorsignal kann an eine Signalverarbeitungseinheit übertragen werden, die das Sensorsignal verarbeitet, z. B., um zu entscheiden, welcher Fahrmodus gemäß der relativen Position des Magneten 220 zu wählen ist. Das verarbeitete Sensorsignal kann an eine Steuereinheit übertragen werden, die einen Aktuator aktivieren kann. Der Aktuator kann gemäß dem gewählten Fahrmodus eine Kupplung des Getriebes betätigen.
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Die Abmessungen und Materialien der Sensoranordnung 200 können für einen kleinen Anordnungsraum, eine hohe Materialeinsparung und eine gute Erfassungsgenauigkeit optimiert werden. So kann es beispielsweise erforderlich sein, dass die Magnetfelder eine bestimmte Magnetfeldstärke aufweisen, um von den Sensorelementen 230, 330 erfasst zu werden. Zu diesem Zweck kann das Material des Magneten 220 entsprechend gewählt werden. Da die Magnetfeldstärke mit zunehmender Distanz zu dem Magneten 220 abnehmen kann, kann es erforderlich sein, die Sensorelemente 230, 330 in der Nähe des Magneten 220 zu platzieren. Der Zwischenraum zwischen dem Magneten 220 und der gedruckten Schaltungsplatine 340 kann für einen bequemen Aktuationsweg des schiebbaren Teils 130 des Griffs 100 entworfen sein.
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Bei anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung können mehr oder weniger Sensorelemente (230, 330) vorhanden sein als in 3a-c gezeigt. Die Sensorelemente 230, 330 können asymmetrisch im Hinblick auf die Achse 160 positioniert sein. Der Magnet 200 kann an dem einen Ende (rechts) teilweise geschlossen sein, sodass sich der Nordpol 222 und der Südpol 224 des Magneten 220 an einem axialen Ende der Sensoranordnung 200 radial in Richtung der Achse 160 erstrecken. Der Magnet 200 kann unterschiedlich geformt sein, z. B. zwei Platten als Nordpol 222 und Südpol 224 umfassen, die einander gegenüberliegen und die Sensorelemente 230, 330 dazwischen umschließen. Die Abdeckung 310 kann bei anderen Ausführungsbeispielen weggelassen werden, beispielsweise, wenn keine Abschirmung benötigt wird.
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Zusammenfassend ist eine Sensoranordnung 200 zur Bestimmung einer relativen Bewegung eines Magneten 220 zu einem Sensorelement 230, 330 bereitgestellt. Die Erfassung mit den Sensorelementen 230, 330 kann verschleißarm sein, da sie kontaktlos sein kann. Sie kann in einem Griff 100 oder einem Knopf eines Shift-by-wire-Systems angewendet werden. Der Knopf kann Dreh- und Schiebefunktionen für die Wahl eines Gangs oder eines Fahrmodus umfassen. Darüber hinaus kann eine Abdeckung 310 Streufeld-Robustheit bereitstellen. Ein 3D-Hallsensor kann eine Anzahl von Sensorelementen reduzieren, die zur Erfassung der relativen Bewegung des Magneten 220 erforderlich sind. Alternativ kann die Sensoranordnung 200 in einem Hebel an einem oberen Säulenmodul eines Fahrzeugs implementiert werden.
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Die Aspekte und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem bestimmten der vorherigen Beispiele beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein identisches oder ähnliches Merkmal dieses weiteren Beispiels zu ersetzen oder um die Merkmale in das weitere Beispiel zusätzlich einzuführen.
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Es versteht sich ferner, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als zwingend in der beschriebenen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht im Einzelfall explizit angegeben oder aus technischen Gründen zwingend erforderlich ist. Daher wird durch die vorhergehende Beschreibung die Durchführung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt. Ferner kann bei weiteren Beispielen ein einzelner Schritt, eine einzelne Funktion, ein einzelner Prozess oder eine einzelne Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen umfassen und/oder in dieselben aufgebrochen werden.
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Falls einige Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung oder einem System beschrieben wurden, sind diese Aspekte auch als eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens zu verstehen. Zum Beispiel kann ein Block, eine Vorrichtung oder ein funktionaler Aspekt der Vorrichtung oder des Systems einem Merkmal, wie beispielsweise einem Verfahrensschritt, des entsprechenden Verfahrens entsprechen. Entsprechend sind Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben werden, auch als eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks, eines entsprechenden Elements, einer Eigenschaft oder eines funktionalen Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung oder eines entsprechenden Systems zu verstehen.
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Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Ferner ist zu beachten, dass, obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen bezieht, andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand irgendeines anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hiermit explizit vorgeschlagen, sofern nicht im Einzelfall angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für irgendeinen anderen unabhängigen Anspruch umfasst sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt als abhängig von diesem anderen unabhängigen Anspruch definiert ist.
