EP3265755A1 - Sensorvorrichtung zum erfassen einer wählhebelposition und wählhebelvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Sensorvorrichtung zum erfassen einer wählhebelposition und wählhebelvorrichtung für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP3265755A1
EP3265755A1 EP16703805.8A EP16703805A EP3265755A1 EP 3265755 A1 EP3265755 A1 EP 3265755A1 EP 16703805 A EP16703805 A EP 16703805A EP 3265755 A1 EP3265755 A1 EP 3265755A1
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EP
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coding
code carrier
selector lever
sensor
sensors
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16703805.8A
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Inventor
Ralf Pfeifer
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3265755A1 publication Critical patent/EP3265755A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01D5/24438—Special design of the sensing element or scale
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    • G01D5/24471—Error correction
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    • F16H2061/1256—Detecting malfunction or potential malfunction, e.g. fail safe; Circumventing or fixing failures characterised by the parts or units where malfunctioning was assumed or detected

Definitions

  • the present invention relates to a sensor device for detecting selector lever positions of a motor vehicle selector lever and to a selector lever device for a motor vehicle comprising such a sensor device.
  • Document DE 10 2011 088 365 A1 discloses a sensor device for detecting selector lever positions, which has a magnetic disk-shaped code carrier with differently magnetized coding regions, wherein the code carrier can be arranged relative to stationary, aligned along a line arranged Hall sensors relatively movable or movable on a selector lever is arranged entrained.
  • the code carrier and the Hall sensors are arranged relative to one another in such a way that the Hall sensors in each predetermined position of the code carrier, which corresponds to a selector lever position of the selector lever to be detected, can read out opposite coding regions and provide them as a sensor signal.
  • the codings of the magnetized coding regions are output from the Hall sensors with a sensor signal value "1" and "0” depending on their magnetization, whereby each of the Hall sensors images a binary sensor.
  • the readout sensor signal values "0" and “1” are referred to in the coding theory as an alphabet.
  • By means of four Hall sensors can be correspondingly represent 16 different states as a 4-bit signal word or signal code, of which selected signal codes of a respective to be detected selector lever position of the selector lever can be assigned.
  • special requirements are placed on signal codes of successive selector lever positions, in particular for the diagnosis of the functionality of individual sensors, which are fulfilled in particular via the so-called Hamming distance. For example, if a minimum Hamming distance of two is required to detect a single error, then each signal code associated with a selector lever position should differ in at least two characters from each of the other valid signal codes.
  • the present invention provides an improved sensor device for detecting a selector lever position and an improved selector lever.
  • Device for a motor vehicle comprising such a sensor device according to the main claims.
  • the proposed sensor device is intended to provide an improved diagnostic option, wherein the sensor device can be embodied in a compact manner and enables reliable detection of the selector lever positions, in particular in the event of a defect of one of the sensors used to detect the selector lever positions.
  • the present approach is based on the insight that during operation of the sensor device, a particularly reliable evaluation of a sensor function based on two signal codes can be carried out when signal codes of successive positions to be detected have a Hamming distance of at least four.
  • one of the positions is a starting position, in which the sensor device is located at the beginning of an operation of the sensor device, and the subsequent position is one of the selection positions, which subsequently follows the starting position in the order of the positions to be detected.
  • a defect of one of the sensors of the sensor device can be detected reliably and simply and evaluated and preferably signaled by means of an evaluation device coupled to the sensors.
  • the evaluation device can preferably be part of the sensor device or alternatively preferably of a control device which can be coupled or coupled to the sensor device or to the respective sensors.
  • the present invention is particularly suitable for selector levers used in motor vehicles.
  • the selector lever may be a selector lever, which is usually placed in a center console of the motor vehicle for selecting driving steps of a motor vehicle transmission.
  • the selector lever may be a steering column lever which is arranged on a steering column, such a steering column lever now being used for a very wide variety of functions in the motor vehicle.
  • the steering column lever may be configured as a gear selector lever, a turn signal lever, a windscreen wiper lever or as part of a cruise control device.
  • the selector lever can be monostable or bistable be designed.
  • a monostable design is meant an automatic return of the selector lever from an unstable selector lever position to a stable selector lever position as soon as the selector lever is released in the unstable selector lever position.
  • the selector lever device can be designed such that the selector lever has at least one stable selector lever position and a plurality of unstable selector lever positions, in particular per selector lever shift gate.
  • a bistable design is to be understood as meaning a retention of the selector lever in each of the selector lever positions.
  • Such a selector lever can be designed in particular for motor vehicle automatic or motor vehicle automatic transmission and more preferably for shift-by-wire motor vehicle transmission.
  • the present invention proposes a sensor device for detecting selector lever positions of a selector lever for a motor vehicle.
  • the sensor device comprises at least four sensors and a code carrier, which is arranged opposite to the at least four sensors and is movable relative thereto.
  • the code carrier can be arranged on the selector lever, whereby the code carrier is forcibly moved by the selector lever.
  • the code carrier comprises a plurality of coding regions each having a predetermined coding.
  • the code carrier can thus be referred to as a coding carrier.
  • the coding of the individual coding regions can be realized by a physical phenomenon.
  • the encoding can be realized by a magnetization, a magnetization device, an electrical property such as different capacitance or inductance, an optical property such as reflectivity or transmissivity or a mechanical property.
  • the at least four sensors are in each case devices which are able to read out the coding of the respective coding regions of the code carrier and to provide it as a sensor signal.
  • a coding of the individual coding regions may be realized preferably by a magnetization, wherein a polarity of the magnetization represents a predetermined coding.
  • the coding of a coding area can be realized by a positive magnetization or alternatively a negative magnetization.
  • a positive or negative gative magnetization can be supplemented or combined with a field-free coding region.
  • the coding region may have one of at least two possible predetermined codes.
  • the at least four sensors can be set up to detect the coding of the respective coding region by utilizing the Hall effect to determine a negative magnetization and additionally or alternatively a positive magnetization and additionally or alternatively a field-free coding region.
  • sensors are known as Hall sensors.
  • a magnetization as a north pole or south pole and a negative magnetization as a south pole or north pole can be understood as a positive magnetization.
  • the at least four sensors may be formed as inductive sensors in an inductance-based coding.
  • the at least four sensors may be designed as capacitive sensors in the case of capacity-based coding.
  • the at least four sensors can be optical couplers, wherein the optical coupler can be designed as an opto-reflex coupler and additionally or alternatively as an optical coupler according to the transmitted-light principle.
  • the code carrier and the at least four sensors are arranged relative to each other such that each sensor in each predetermined position of the code carrier, which is provided for detecting a selector lever position, facing a Codier Scheme, each sensor of the at least four sensors is adapted to read the coding of the opposite coding region and to provide as a sensor signal.
  • a sensor code can be formed from the respectively provided sensor signal, which can be assigned to the predetermined position of the code carrier.
  • the sensor code can thus be understood as a sensor word, which preferably has a number of word locations equal to the number of sensors.
  • the sensor code can be formed from sensor signals of the at least four sensors in order to be able to ensure a Hamming distance of four between two signal codes. Which sensor which word place of the Filled sensor codes depends on a Sensier Listengol the at least four sensors, the Sensier Listen vinyl is preferably freely selectable.
  • the present invention is characterized in that the coding regions of the code carrier are distributed over at least two tracks which extend parallel to one another, wherein the at least four sensors and the coding regions with the respective predetermined codes are arranged relative to one another in such a way that a first sensor code which can be provided is which is associated with a starting position of the code carrier, to a secondable sensor code which is assigned to a further position of the code carrier, which follows the starting position in an order of the predetermined positions of the code carrier, has a Hamming distance of four.
  • a safety device can be provided, which can be assigned to the sensor device or which can be coupled or coupled to the sensor device.
  • the safety device may be, for example, an evaluation device or a control device.
  • a functional safety of, for example, the motor vehicle selector lever can be increased.
  • the use of an at least two-track code carrier allows a denser arrangement of the sensors, with which the sensor device can be made compact.
  • cost-effective, commercially available binary sensors can be used, wherein a binary sensor is understood as meaning such a sensor which is set up to read out two different codes and output them as different sensor signals.
  • the coding regions of the code carrier preferably have a similar structural design, more preferably an identical extent.
  • the code carrier can be constructed in a structurally simple and cost-effective manner.
  • the code carrier is formed from a ring segment-like disc or plate.
  • One of the ring-segment-like design of underlying circular In this case, it can preferably be adapted to a movement radius of the selector lever, wherein the movement radius extends from an axis of rotation of the selector lever to a location of the arrangement of the code carrier on the selector lever.
  • the coding regions as well as the sensors can be arranged relative to a rotational axis of the selector lever or of the code carrier on a circular arc corresponding to the movement axis of the selector lever and aligned optimally with one another. More preferably, the individual coding regions each form a partial ring segment. In this way, a space-saving arrangement of the coding regions and thus a compact design of the code carrier can be made possible.
  • the coding regions of one track adjoin the coding regions of the other track.
  • the coding regions of the one track are arranged offset from the coding regions of the other track.
  • the sensors can be arranged not only close to each other, but also offset from each other, whereby a size of the code carrier can be further reduced. Furthermore, this can be achieved by a higher accuracy.
  • the size of the sensors can be a limiting factor for miniaturization of the code carrier, which can be effectively counteracted by providing the code carrier with a further or second or third track with coding regions, thereby enabling further miniaturization of the code carrier.
  • the sensor device comprises four sensors.
  • the four sensors perform due to the specific arrangement and coding in a change in position of the code carrier from the starting position to the further position and vice versa in each case a sensor signal change.
  • a faulty sensor can be detected from the four sensors already after taking two different positions.
  • the codings of the coding regions of the code carrier and the four sensors are provided such that the sensor codes of the predetermined positions of the code carrier, which are provided for detecting selector lever positions, each have a Hamming distance of at least two.
  • a defect of a single sensor as well as the defective sensor can be detected more reliably.
  • the sensor codes of the predetermined positions of the code carrier which are provided for detecting selector lever positions, to the sensor codes, each consisting of identical sensor signals, also a Hamming distance of at least two.
  • the sensor codes, each consisting of identical sensor signals can be used for the sensor device such that, in the case of a fault other than a sensor error, a sensor code can be output by the sensor device which consists exclusively of identical sensor signals, for example "0" or "1", consists.
  • Such an error can signal, for example, a short circuit in the supply voltage of the sensors or an interruption of the mass of the sensors.
  • the sensor device can be used to provide a further diagnostic option with regard to a fault within the sensor device in addition to the detection and determination of a faulty sensor.
  • the sensor device may preferably have or be coupled to a sensor code output unit which is set up to output the sensor code formed by the sensor signals of the sensors, wherein the sensor code output unit is further preferably configured to output a sensor code consisting of identical sensor signals, if one as exemplarily described above Error or another error than a sensor error occurs.
  • the sensor code output unit can alternatively be combined with an evaluation device which is coupled to the sensor device or can be coupled or assigned to the sensor device.
  • the sensor device comprises six sensors, wherein the codings of Cod michelless Schemee of the code carrier and the six sensors are also provided such that the sensor codes of the predetermined positions of the code carrier, which are provided for detecting selector lever positions with each other a Hamming distance of at least three and more preferably to the sensor codes, each consisting of identical sensor signals, have a Hamming distance of at least two.
  • this can ensure that additional double errors are recorded. adjustable and single errors are correctable. Further, a distinctness of the individual sensor codes, which are provided in particular for detecting the selector lever position, can be increased.
  • the codings of the coding regions of the code carrier and the six sensors are furthermore provided in such a way that a deliverable third sensor code at a third predetermined position of the code carrier has a Hamming distance of four at least to the first sensor code, the further position and the third predetermined one Position of the code carrier in the selection order starting from the starting position of the code carrier in each case then follow the starting position.
  • a deliverable third sensor code at a third predetermined position of the code carrier has a Hamming distance of four at least to the first sensor code
  • four of the six sensors each perform a sensor signal change.
  • all sensors perform a sensor signal change.
  • the code carrier has a plurality of coding area groups each having one coding area per track, wherein the coding area groups are arranged consecutively along a common extension axis of the at least two tracks.
  • the common extension axis of the at least two tracks is composed of the respective extension axes of the individual tracks.
  • the respective extension axes of the individual tracks preferably run parallel or approximately parallel to one another. Under approximately parallel two axis curves are to be understood, which extend at least in the same direction, but may have a different shape in one or more course sections of the axis.
  • the common extension axis of the at least two tracks is rectified to a movement axis of the code carrier.
  • the common extension axis of the at least two tracks runs parallel or approximately parallel. lel to the axis of movement of the code carrier. Further preferably, the respective extension axis of a track runs parallel or approximately parallel to the axis of movement of the code carrier.
  • a total number of coding area groups is composed of at least one number of coding area groups for detecting one of the positions of the code carrier to be detected and a number of other coding area groups equal to a number of positions of the code carrier to be detected beyond the one position to be detected , together.
  • the actual number of coding area groups for detecting one of the positions of the code carrier to be detected is three in a two-track code carrier. If, for example, two further positions of the code carrier are to be detected, the total number of coding area groups is five. If, in addition to the one position, four further positions of the code carrier are to be detected, then the total number of coding area groups is seven.
  • the code carrier has a sufficient number of coding area groups in order to be able to detect each position of a predetermined number of positions of the code carrier to be detected.
  • the predetermined number of positions to be detected is preferably equal to the number of selector lever positions to be detected.
  • the code carrier preferably has two tracks as well as a first and second coding area group, which follow one another along the extension axis and each have coding regions with the same coding, the coding regions of the first coding region group having coding different from the coding regions of the second coding region group.
  • the coding regions of the first coding region group can each have a first coding or identical coding and the coding regions of the second coding region group can each have a second coding or identical coding, the second coding being different or different from the first coding.
  • the code carrier has at least one third coding area group, which follows along the extension axis of the first or second coding area group, the third coding area group coding areas having mutually different coding, of which one of the coding of the first coding area group and the other of the coding of the second coding area group same ,
  • the at least one third coding area group has a coding area with the first coding and a further coding area with the second coding, wherein the one coding area is arranged in one of the two tracks and the further coding area in the other track.
  • At least two sensors of the at least four sensors face each other in such a way that two coding regions and coding regions identically coded from the coding regions of the remaining coding region groups can be read out from the outer coding region group having coding regions with the same coding.
  • the sensor device is constructed structurally simple and compact, wherein the design of the code carrier with two tracks, the distribution of coding regions in the respective tracks and the arrangement of the sensors are designed to the code carrier for a variable number of sensors, wherein the variable Number of sensors can be four or six.
  • a sensor device can be provided, which can be equipped with four or six sensors, depending on the requirements of the sensor device, without having to make any changes to the code carrier or having to exchange the code carrier.
  • the code carrier comprises three tracks as well as a first and second coding area group, each comprising two mutually adjacent first coding regions of the same coding and each one adjacent to one of the first coding regions second coding region having a different coding to the respective first coding region, wherein the coding of the first coding regions of the first coding region group different from an encoding of the first coding regions of the second coding region group is.
  • the coding of the first coding regions of the first coding region group is a first coding, for example a magnetic north pole
  • the coding of the second coding region of the first coding region group is a second coding, for example a magnetic south pole
  • the coding of the first and second coding regions is the second coding region group are encoded vice versa.
  • the first coding regions of the first coding region group are arranged adjacent to the first coding regions of the second coding region group and the second coding region of the first coding region group is arranged adjacent to the second coding region of the second coding region group.
  • three sensors of the at least four sensors of the first coding region group and a sensor of the at least four sensors face a central first coding region of the second coding region group.
  • the sensor device in contrast to the preferred embodiment described above, a code carrier with three tracks, which in addition to the advantages described above, a more compact in the direction of movement of the sensor device configuration is possible.
  • a minimum number of coding area groups for detecting one of the positions of the code carrier to be detected is only two.
  • the variable arrangement of the sensors in conjunction with a two- or three-lane code carrier, a sensor device can be provided, which can meet different space requirements.
  • the sensor device according to one of the two alternative embodiments described above, six sensors which are arranged in the starting position of the code carrier such that the coding of all coding areas of the respective first and second or first to third coding area group are readable.
  • six sensors which are arranged in the starting position of the code carrier such that the coding of all coding areas of the respective first and second or first to third coding area group are readable.
  • a selector lever device for a motor vehicle wherein the selector lever device a Selector lever which is movable between different selector lever positions, wherein a code carrier of a sensor device according to one of the above-described preferred embodiments of the selector lever, in particular releasably, is fixed.
  • the selector lever device may preferably be a steering column lever or a gear selector lever which is designed to be monostable or bistable.
  • a selector lever device can be provided, in which a position of the selector lever can be reliably detected and possible defects of one of the sensors used for detecting the selector lever position can be detected.
  • the selector lever is designed monostable, wherein a first selector lever position corresponds to the starting position of the code carrier and a stable selector lever position, in which the selector lever from at least a second selector lever position, which is an unstable selector lever position and which corresponds to one of the other positions of the code carrier, automatically recoverable is.
  • Such monostable selector lever are well known. However, can be ensured by merging the stable selector lever position with the starting position of the code carrier, that already at the beginning of an operation of the selector lever device, a possible defect of a sensor is detected, whereby in the event of a defect immediately a secure state is adjustable. Thereby, a safety of the selector lever device can be increased.
  • the sensor device or the selector lever device may comprise an evaluation device which is designed to receive and evaluate the sensor signals and, additionally or alternatively, the signal code in order to determine a position of the code carrier relative to the sensors.
  • the evaluation device may include an evaluation.
  • the transmitter may be an electrical device that can process sensor signals and output control signals in response thereto.
  • the evaluation device may have one or more suitable interfaces, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based design, the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which functions of the evaluation device are implemented.
  • the interfaces can also be ne, integrated circuits are or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • the concept presented by the present invention offers several advantages. It can be transferred to different sensor types such as optical, magnetic, inductive, capacitive.
  • the idea underlying this approach takes into account the detection of sensor errors by a Hamming distance> 2 between all positions to be detected in order to use the system in safety-relevant systems in compliance with ISO 26262 and IEC 61508 standards. This means that each position read by the control logic of the code carrier or the selector lever from any other position can differ by at least two word or codes in the sensor code or sensor word. A single sensor defect can therefore always be detected.
  • a detection of an absolute position of the code carrier or of the selector lever takes place by means of the sensor device, whereby advantageously a jumping of the code carrier or the selector lever can be detected.
  • jumping is meant such a rapid movement of the code carrier or the selector lever from one position at least over an adjacent position into a further position, that the sensor device can not detect the passage of the code carrier or the selector lever through the at least one adjacent position.
  • the design of the proposed sensor device as an absolute position detection device enables a reliable detection of a current or actual position of the code carrier or the selector lever even after an intermediate currentless state of the sensor device, in which a position of the code carrier or the selector lever is quite changeable.
  • 1A to 1C are schematic representations of a selector lever device with a sensor device according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a sensor device of the selector lever device shown in FIGS. 1A to 1C;
  • FIG. 3 is a schematic representation of a sensor device according to a further embodiment
  • FIG. 4A is a schematic representation of a sensor device according to a further embodiment
  • 4B is a schematic representation of a sensor device according to another embodiment
  • FIG. 5 shows a sensor code table of a sensor device according to an exemplary embodiment
  • Embodiment with four sensors Embodiment with four sensors.
  • FIG. 7 shows a Hamming distance table of a sensor device according to FIG.
  • Embodiment with six sensors Embodiment with six sensors.
  • FIG. 1A to 1 C show schematic representations of a selector lever device 10 with a sensor device 20 according to an embodiment.
  • the selector lever device 10 comprises a pivotably mounted selector lever 12, which comprises a selector lever rod 14 rotatably mounted about a rotation axis A and a selector lever knob 16 which is fastened to an end face of the selector lever rod 14.
  • the selector lever 12 is movable between five different selector lever positions PO, P1, P2, P3, P4 about the rotation axis A by means of the selector lever knob 16, the selector lever position PO defining a center position and the selector lever positions P2 and P4 respectively defining an end position for the selector lever 12.
  • the selector lever device 10 may be monostable according to one embodiment and bistable according to an alternative embodiment, wherein the center position On PO in the monostable design is a stable selector lever position and the remaining selector lever positions P1 to P4 define an unstable selector lever position, from which the selector lever after release by a user in the stable center position PO automatically returns.
  • the sensor device 20 comprises a code carrier 22, which is fixed to the selector lever 12 between the selector lever knob 16 and the axis of rotation A.
  • the code carrier 22 is thus moved by the selector lever 12.
  • the code carrier 22 is formed from a ring-segment-like disc or plate whose underlying radius has its starting point in the axis of rotation A.
  • the code carrier 22 thus has an arcuate curvature running along a movement axis B of the selector lever 12, wherein the movement axis B extends over the selector lever positions PO to P4.
  • the code carrier 22 comprises two tracks S1, S2, which extend parallel to each other and adjacent to each other along the axis of movement B of the selector lever 12 and the code carrier 22.
  • the tracks S1, S2 thus have a common extension axis C, which is formed by a separating plane between the two tracks S1, S2.
  • Each of the two tracks S1, S2 has a plurality of identically shaped coding regions 24, 26, which each form a partial ring segment in the ring-segment-shaped code carrier 22.
  • the respective coding regions 24; 26 of the individual tracks S1, S2 are arranged adjacent to the common extension axis C adjacent to each other and transversely to each of a coding region 24, 26 of the corresponding adjacent track S1, S2 adjacent.
  • two coding regions 24, 26 distributed over adjacent tracks S1, S2 and adjacent to one another define a coding area group G1 to G7.
  • Each of the coding area groups G1 to G7 comprises two coding areas 24, 26 having a predetermined coding selected from two different codings.
  • a first coding is in FIGS. 1A to 1 C in particular by an oblique hatching, and a second coding, which is different from the first coding, is represented by a cross-hatching.
  • the encoding regions 24, 26 shown with oblique hatching, as well as those with cross-hatching shown coding regions 24, 26 each with each other an identical coding.
  • the code carrier 22 has due to its design a compact shape with a circular arc-shaped curvature. As a result, the code carrier 22 can be divided equally into a plurality of identically formed coding regions 24, 26 over the tracks S1, S2.
  • the sensor device 20 further comprises four sensors 30, which are arranged opposite the code carrier 22 in such a way that a single sensor 30 in each of the positions PO to P4 of the selector lever 12 and the code carrier 22 is opposite to a coding region 24, 26.
  • the sensor device 20 further comprises two provisions 32 for respectively arranging a further sensor 30 with respect to one of the coding regions 24, 26.
  • the sensors 30 are arranged opposite to a surface center of the respective coding regions 24, 26.
  • the sensors 30 may be arranged in the usual way, for example, on a printed circuit board, which can be fastened or fixed to a housing element of the selector lever device 10.
  • the selector lever device 10 or the sensor device 20 may include a sensor mount configured to support and electrically connect the sensors 30.
  • the four sensors 30 are provided in each of the selector lever position PO to P4, the codes of the Codier Schemee 24, 26 of three different Codier Schemes- groups read and provide as a sensor signal to detect the selector lever position can.
  • the code carrier 22 in this case has a number of Codier Schemes disability G1 to G7, which consists of a number of Codier Schemes disability G3 to G5 for detecting a first selector lever position PO and a number of other Codierbe- groups groupsGl, G2, G6, G7, one on the to be detected first selector lever position PO beyond number of other to be detected selector lever positions P1 to P4 equal, composed.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the sensor device 20 of the selector lever device 10 shown in FIGS. 1A to 1C with six sensors 30.
  • the code carrier 22 is in an initial position which corresponds to the selector lever position PO shown in FIG. 1A.
  • the sensors 30 are arranged in such a way that they oppose in the respective selector lever positions PO to P4 all coding regions 24, 26 of three coding region groups in order to be able to read out the respective coding of the coding regions 24, 26 and to provide it as a sensor signal.
  • the sensors 30 face the coding areas 24, 26 of the coding area groups G3 to G5 to detect the selector lever position PO.
  • FIG. 2 shows by way of example an order for a sensor signal output for generating a signal code.
  • the sequence shown is not mandatory and can be freely selected for a sensor device 20 both with four sensors 30 and with six sensors 30 in the arrangement described above, without the sensor device 20 being restricted in its effective function.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a sensor device 20 according to a further exemplary embodiment.
  • the sensor device 20 according to this embodiment differs from the embodiment described above in the arrangement of the sensors 30 to the code carrier 22 and the Codier Schemeen 24, 26 in the initial position of the code carrier 22 and the selector lever 12. Im Un-. Difference to the embodiment described above can be detected with the sensor device 20 starting from the starting position of the code carrier 22 along a direction of movement only one more position and along a direction of movement opposite thereto three other positions. Such an arrangement is particularly suitable for detecting selector lever positions of a selector lever which, starting from an initial position along a direction of movement, can assume a further selector lever position and three further selector lever positions along a direction of movement opposite thereto.
  • the sensor device 20 according to this exemplary embodiment may likewise comprise four or six sensors 30, which may be arranged with respect to their arrangement to coding regions 24, 26 of the coding carrier 22 as described above. An order of the sensor signal output of the sensors 30 can also be selected freely.
  • FIG. 4A shows a schematic representation of a sensor device 20 according to a further exemplary embodiment, wherein the sensor device 20 comprises four sensors 30 and has two provisions 32 for arranging in each case a further sensor 30.
  • 4B shows a schematic representation of the sensor device 20 from FIG. 4A with six sensors 30.
  • the sensor device 20 according to these exemplary embodiments differs from the exemplary embodiments described above in the configuration of the code carrier 22 and the arrangement of the sensors 30 to the coding regions of the code carrier 22
  • the code carrier 22 according to this exemplary embodiment is essentially identical to the two-track code carrier 22 of the exemplary embodiments described above with the only differences that the code carrier 22 according to this embodiment has three tracks S1, S2, S3 and a smaller number of coding regions 24 per track.
  • the code carrier 22 is thus also suitable for detecting the five selector lever positions PO to P4 of the selector lever device 10 shown in FIGS. 1A to 1C.
  • four sensors 30 are so opposite to the code carrier 22 in the Starting position of the code carrier 22 is arranged such that the codings of the coding regions 24, 26, 28 of a coding region group G3 and the coding of the central coding region 26 of an adjacent coding region group G4 are read out by means of the four sensors 30 and each provided as a sensor signal, wherein the sensor signals to a sensor code are summarized.
  • the sensor device 20 also has the option of expanding the sensor device 20 with two further sensors 30.
  • the two further sensors 30 can, according to FIG.
  • FIG. 5 shows a sensor code table of a sensor device 20 according to one of the above-described embodiments for a selector lever device 10 as shown in FIGS. 1A to 1C.
  • the respective sensor codes for the respective selector lever positions PO to P4 result from the predetermined encoding with a first coding described above by way of example and a different second coding.
  • the sensor device 20 is set up, a sensor signal that is associated with the first coding, in the respective coding regions 24, 26, 28 of Figures 1 A to 4B represented by a skew, by means of a "1" and a sensor signal that the second coding is assigned, in the respective Codier Schemeen 24, 26, 28 of Figures 1 A to 4B represented by a crosshatch, by means of a "0" and from the sensor signals of the sensors 30 a "0" and "1" existing signal code or signal word to generate.
  • each of the selector lever positions PO to P4 a distinctive signal code can be assigned, by means of which the selector lever position occupied by the selector lever 12 can be determined.
  • two further signal codes "all 0" and “all 1” are provided, which are each composed of identical sensor signals “0" and “1” and can be used to diagnose the sensor device.
  • an individual error affecting all sensors such as a short circuit to ground or to the supply voltage, can be represented by one of these signal codes.
  • the signal codes which are each assigned to a position to be detected, likewise have a hamming distance of at least two signal codes which mimic the individual error.
  • FIG. 6 shows a Hamming distance table for a sensor device 20 according to an exemplary embodiment described above, wherein the sensor device 20 comprises four sensors 30.
  • the predetermined arrangement of the four sensors 30 in conjunction with the predetermined configuration of code carrier 22 allows two or three tracks S1, S2, S3 to associate signal codes with those to be detected selector lever positions PO to P4 such that each of a selector lever position assignable signal code to another one of a selector lever position assignable signal code has at least a Hamming distance of two.
  • the signal code "0101" assigned to an initial position PO of the code carrier 22 or of the selector lever 12 has a Hamming distance of four to a signal code "1010" subsequently assigned to the selector lever position P1 in the selection sequence of the selector lever positions PO to P4.
  • all of the four sensors 30 perform a signal change.
  • a sensor error can be reliably detected. From the point of view of functional safety, this enables a warning and, if necessary, a change of a device provided for this purpose to a safe state.
  • FIGS. 1A to 1C show a Hamming distance table of a sensor device 20 with six sensors 30 according to an embodiment described above for a selector lever device 10 as shown in FIGS. 1A to 1C.
  • the predetermined arrangement of the six sensors 30 in conjunction with the predetermined configuration of the code carrier 22 optionally with two or three tracks S1, S2, S3, an assignment of signal codes to the to be detected selector lever positions PO to P4 such that each of a selector lever position assignable signal code to another a selector lever position assignable signal code at least one Hamming Distance of three. This allows a more reliable error detection of single and double errors as well as a correction of single errors.
  • the signal codes associated with the selector lever positions P1, P3, which subsequently follow the initial position PO in the selection order and thus enclose them have a Hamming distance of four to the signal code associated with the initial position PO, where all of the six sensors 30 at a complete change of the positions of the code carrier 22 and the selector lever 12 between the two selector lever positions P1, P3 and the starting position PO undergo a signal change.
  • three selector lever positions are sufficient to detect an error in one of the six sensors 30.
  • the code carrier 22 described above can be variously realized with respect to its coding order.
  • optimum coding of the respective coding area groups G1 to G7 of the two-track code carrier 22 shown in FIGS. 1A to 2 can be realized such that the three coding area groups G3 to G5 for detecting the starting position PO consist of two coding area groups G3, G4 having coding areas 24, 26 which are each coded identical to one another, the two coding area groups G3, G4 differing from one another in their coding, and the third coding area group G5 having coding areas 24, 26 which are coded differently from one another.
  • the third coding area group G5 first follows a further coding area group G6 with coding areas 24, 26 which have an identical coding to the coding areas 24, 26 of the outer coding area group G3 from the three coding area groups G3 to G5 for detection having the starting position. This is followed by another coding area group G7 with coding areas 24, 26, the coding area group G7 being constructed identically to the third coding area group G5.
  • two further coding area groups G1, G2 are arranged adjacent to the outer coding area group G3, which are constructed identically to each other and have coding areas 24, 26 with different coding, the coding order of the coding regions 24, 26 is inversely the same as the coding order of the third coding region group G5.
  • the structure of the code carrier 22 shown in FIG. 3 differs from the code carrier 22 described above in that the codes of the coding area groups G1 to G7 have been shifted so that an outer coding area group G7 having a structure identical to the third coding area group G5 the extension axis of the code carrier 22 has been offset from one side of the code carrier 22 to the other side of the code carrier 22.
  • the structure of the two-track code carrier 22 is selected by way of example with regard to its coding.
  • the code carrier 22 may be constructed quite differently with respect to a coding of its coding regions 24, 26. It is essential that the two-track code carrier 22 has a signal code for an initial position of the code carrier 22 and the selector lever 12, which has a Hamming distance of four to a signal code for a position of the code carrier 22 and the selector lever 12, this position in the order of the positions to be detected then follows the starting position.
  • the three-lane code amounts 22 shown in FIGS. 4A and 4B have such a structure with regard to their coding that all coding area groups G1 to G6 have a different coding sequence relative to one another.
  • the coding area groups G1 to G5 each have two coding areas with mutually identical coding and a third coding area with coding different from the identical codings, the coding sequence of the coding areas 24, 26, 28 of the coding area groups G1 to G5 being different from each other.
  • the outer coding area group G6, comprises three coding areas with mutually identical coding.
  • the structure of the three-lane code carrier 22 is also chosen by way of example.
  • Essential for the coding structure of the three-lane code carrier 22 is that a Signal code for an initial position of the code carrier 22 and the selector lever 12 each have a Hamming distance of four to signal codes of positions of the code carrier 22 and the selector lever 12, which follow in the order of the positions to be detected each of the initial position and thus the starting position in the selection order or the starting position in the order of selection between these positions.
  • the codings of the two- and three-lane code carrier 22 can be realized in different ways.
  • mutually different encodings can be realized according to an embodiment by a magnetic or magnetizable code carrier whose coding regions have a coding with a magnetic or magnetized north polar characteristic and a further encoding with a magnetic or magnetized south polar characteristic.
  • one of the codings can be realized by a non-magnetized region in which the corresponding coding region forms a blank or is formed by a diamagnetic material ( ⁇ ⁇ ⁇ 1) such as copper.
  • the codings can be realized on the optical basis according to the reflected-light principle, whereby coding by means of an absorbing black area in one coding area and further coding by means of a reflective white area in another coding area are realized.
  • the codings can be realized according to a further embodiment on an optical basis according to the transmitted light principle, wherein an encoding by means of a light-absorbing black area in a Codier Scheme and a further coding by means of a translucent surface in another Codier Scheme are realized.
  • the codes can be made on an inductive basis, wherein corresponding coding regions of the code carrier are formed from materials having a predetermined permeability or from a combination of gaps and materials having a predetermined permeability.
  • the codings may be on a capacitive basis, the code carrier being composed of coding regions made of materials having a high dielectric constant for Realizing a coding and are formed from materials with a low dielectric constant for realizing a further coding.
  • the encodings may be implemented via a combination of the principles described above. For detecting the respective coding corresponding sensors are to be used. For example, Hall sensors can be used for magnetic or magnetized based coding. For optical-based coding, optical couplers may be used as sensors, for example. For inductive or capacitive base codes, an inductive or capacitive sensor can be used accordingly.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature
  • this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung (20) zum Erfassen von Wählhebelpositionen (P0, P1, P2, P3, P4) eines Wählhebels (12) sowie eine Wählhebelvorrichtung (10) umfassend eine solche Sensorvorrichtung (20). Die Sensorvorrichtung (20) umfasst wenigstens vier Sensoren (30) und einen Codeträger (22), welcher den wenigstens vier Sensoren (30) gegenüberliegend angeordnet und relativ zu diesen bewegbar ist, wobei der Codeträger (22) an dem Wählhebel (12) anordenbar ist. Der Codeträger (22) umfasst mehrere Codierbereiche (24; 26; 28) mit jeweils einer vorbestimmten Codierung, wobei jedem Sensor (30) der wenigstens vier Sensoren (30) in jeder vorbestimmten Position des Codeträgers (22), welche zum Erfassen einer Wählhebelposition (P0; P1; P2; P3; P4) vorgesehen ist, ein Codierbereich gegenüberliegt. Jeder Sensor (30) der wenigstens vier Sensoren (30) ist eingerichtet, die Codierung des gegenüberliegenden Codierbereiches (24; 26; 28) auszulesen und als Sensorsignal bereitzustellen, wobei ein Sensorcode aus dem jeweiligen bereitgestellten Sensorsignal bildbar ist, welches der vorbestimmten Position (P0, P1, P2, P3, P4) des Codeträgers (22) zuordbar ist. Die Sensorvorrichtung (20) zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Codierbereiche (24, 26, 28) des Codeträgers (22) auf wenigstens zwei Spuren (S1, S2) verteilen, welche sich parallel zueinander erstrecken, wobei die wenigstens vier Sensoren (30) und die Codierbereiche (24, 26, 28) mit den jeweiligen vorbestimmten Codierungen derart zueinander angeordnet sind, dass ein bereitstellbarer erster Sensorcode, welcher einer Ausgangsposition (P0) des Codeträgers (22) zugeordnet ist, zu einem bereitstellbaren zweiten Sensorcode, welcher einer weiteren Position (P1; P3) des Codeträgers (22) zugeordnet ist, welche in einer Reihenfolge der vorbestimmten Positionen (P0, P1, P2, P3, P4) des Codeträgers (22) der Ausgangsposition (P0) anschließend folgt, eine Hamming-Distanz von vier aufweist.

Description

Sensorvorrichtung zum Erfassen einer Wählhebelposition
und Wählhebelvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorvorrichtung zum Erfassen von Wählhebelpositionen eines Kraftfahrzeugwählhebels und auf eine Wählhebelvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine solche Sensorvorrichtung.
Die Druckschrift DE 10 2011 088 365 A1 offenbart eine Sensorvorrichtung zum Erfassen von Wählhebelpositionen, welche einen magnetischen scheibenförmigen Codeträger mit unterschiedlich magnetisierten Codierbereichen aufweist, wobei der Codeträger gegenüber stationär, entlang einer Linie aufgereiht angeordneten Hall- Sensoren relativ beweglich anordenbar bzw. an einem Wählhebel beweglich mitgeführt angeordnet ist. Der Codeträger und die Hall-Sensoren sind derart zueinander angeordnet, dass die Hall-Sensoren in jeder vorbestimmten Position des Codeträgers, welcher einer zu erfassenden Wählhebelposition des Wählhebels entspricht, gegenüberliegende Codierbereiche auslesen und als ein Sensorsignal bereitstellen kann. Die Codierungen der magnetisierten Codierbereiche werden abhängig von ihrer Magnetisierung von den Hall-Sensoren mit einem Sensorsignalwert„1 " und„0" ausgegeben, womit jeder der Hall-Sensoren einen binären Sensor abbildet. Die ausgelesenen Sensorsignalwerte„0" und„1 " werden in der Codierungstheorie als Alphabet bezeichnet. Mittels vier Hall-Sensoren lassen sich entsprechend 16 verschiedene Zustände als 4-Bit-Signalwort bzw. Signalcode darstellen, von denen ausgewählte Signalcodes einer jeweiligen zu erfassenden Wählhebelposition des Wählhebels zuordbar sind. Dabei werden spezielle Anforderungen an Signalcodes von aufeinanderfolgenden Wählhebelpositionen insbesondere zur Diagnose der Funktionsfähigkeit einzelner Sensoren gestellt, welche insbesondere über die sogenannte Hamming-Distanz erfüllt werden. Wird beispielsweise eine minimale Hamming- Distanz von zwei zum Erkennen eines Einfachfehlers verlangt, so sollte jeder Signalcode, der einer Wählhebelposition zugeordnet ist, sich in mindestens zwei Zeichen von jedem der anderen gültigen Signalcodes unterscheiden.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Sensorvorrichtung zum Erfassen einer Wählhebelposition und eine verbesserte Wählhebel- Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine solche Sensorvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Mit der vorgeschlagenen Sensorvorrichtung soll eine verbesserte Diagnosemöglichkeit bereitgestellt werden, wobei die Sensorvorrichtung kompakt ausbildbar und eine zuverlässige Erfassung der Wählhebelpositionen, im Besonderen in einem Defektfall einer der zum Erfassen der Wählhebelpositionen verwendeten Sensoren ermöglicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Der vorliegende Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass frühzeitig während eines Betriebs der Sensorvorrichtung eine besonders zuverlässige Auswertung einer Sensorfunktion basierend auf zwei Signalcodes durchgeführt werden kann, wenn Signalcodes von aufeinanderfolgenden zu erfassenden Positionen eine Hamming-Distanz von wenigstens vier aufweisen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine der Positionen eine Ausgangsposition ist, in welcher sich die Sensorvorrichtung zu Beginn eines Betriebs der Sensorvorrichtung befindet, und die anschließende Position eine der Auswahlpositionen ist, welche der Ausgangsposition in der Reihenfolge der zu erfassenden Positionen anschließend folgt. So kann zuverlässig und einfach ein Defekt eines der Sensoren der Sensorvorrichtung erkannt und mittels einer mit den Sensoren gekoppelten Auswerteeinrichtung ausgewertet und vorzugsweise signalisiert werden. Die Auswerteeinrichtung kann vorzugsweise Bestandteil der Sensorvorrichtung oder alternativ bevorzugt eines Steuergeräts sein, welches mit der Sensorvorrichtung oder mit den jeweiligen Sensoren gekoppelt oder koppelbar ist.
Die vorliegende Erfindung eignet sich in bevorzugter Weise für Wählhebel, welche in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Bei dem Wählhebel kann es sich um einen Gangwahlhebel handeln, welcher üblicherweise in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeuges zum Auswählen von Fahrstufen eines Kraftfahrzeuggetriebes platziert ist. Des Weiteren kann es sich bei dem Wählhebel um einen Lenkstockhebel handeln, welcher an einer Lenksäule angeordnet ist, wobei ein solcher Lenkstockhebel mittlerweile für unterschiedlichste Funktionen in dem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Beispielsweise kann der Lenkstockhebel als ein Gangwahlhebel, ein Blinkerhebel, ein Scheibenwischerhebel oder als Bestandteil einer Geschwindigkeitsregeleinrichtung eingerichtet sein. Weiterhin bevorzugt kann der Wählhebel monostabil oder bistabil ausgelegt sein. Unter einer monostabilen Auslegung ist ein selbsttätiges Rücksteilen des Wählhebels aus einer instabilen Wählhebelposition in eine stabile Wählhebelposition zu verstehen, sobald der Wählhebel in der instabilen Wählhebelposition freigegeben ist. Die Wählhebelvorrichtung kann dabei derart ausgelegt sein, dass der Wählhebel mindestens eine stabile Wählhebelposition und mehrere instabile Wählhebelpositionen, insbesondere pro Wählhebel-Schaltgasse, aufweist. Unter einer bistabilen Auslegung ist ein Halten bzw. Verbleiben des Wählhebels in jeder der Wählhebelpositionen zu verstehen. Ein solcher Wählhebel kann insbesondere für Kraftfahrzeugautomat- oder Kraftfahrzeugautomatikgetriebe und weiter bevorzugt für shift-by-wire-Kraftfahrzeuggetriebe ausgelegt sein.
Die vorliegende Erfindung schlägt dazu eine Sensorvorrichtung zum Erfassen von Wählhebelpositionen eines Wählhebels für ein Kraftfahrzeug vor. Die Sensorvorrichtung umfasst wenigstens vier Sensoren und einen Codeträger, welcher den wenigstens vier Sensoren gegenüberliegend angeordnet und relativ zu diesen bewegbar ist. Der Codeträger ist an dem Wählhebel anordenbar, wodurch der Codeträger von dem Wählhebel zwangsbewegbar ist. Der Codeträger umfasst mehrere Codierbereiche mit jeweils einer vorbestimmten Codierung. Der Codeträger kann somit als Codierungsträger bezeichnet werden. Die Codierung der einzelnen Codierbereiche kann durch ein physikalisches Phänomen realisiert sein. So kann die Codierung durch eine Magnetisierung, eine Magnetisierungseinrichtung, eine elektrische Eigenschaft wie beispielsweise unterschiedliche Kapazität oder Induktivität, eine optische Eigenschaft wie beispielsweise Reflexivität oder Transmissivität oder eine mechanische Eigenschaft realisiert sein.
Abhängig von der Realisierung der Codierung des Codeträgers handelt es sich bei den wenigstens vier Sensoren jeweils um Einrichtungen, welche in der Lage sind, die Codierung der jeweiligen Codierbereiche des Codeträgers auszulesen und als ein Sensorsignal bereitzustellen. So kann beispielsweise eine Codierung der einzelnen Codierbereiche vorzugsweise durch eine Magnetisierung realisiert sein, wobei eine Polung der Magnetisierung eine vorbestimmte Codierung repräsentiert. Entsprechend kann die Codierung eines Codierbereiches durch eine positive Magnetisierung oder alternativ eine negative Magnetisierung verwirklicht sein. Eine positive oder ne- gative Magnetisierung kann mit einem feldfreien Codierbereich ergänzt oder kombiniert werden. So kann der Codierbereich eine von wenigstens zwei möglichen vorbestimmten Codierungen aufweisen.
Bei einer solchen Codierung können die wenigstens vier Sensoren eingerichtet sein, die Codierung des jeweiligen Codierbereichs unter Ausnutzung des Hall-Effekts zu erfassen, um eine negative Magnetisierung und ergänzend oder alternativ eine positive Magnetisierung und ergänzend oder alternativ einen feldfreien Codierbereich zu bestimmen. Solche Sensoren sind als Hall-Sensoren bekannt. Dabei kann unter einer positiven Magnetisierung beispielsweise eine Magnetisierung als Nordpol oder Südpol und unter einer negativen Magnetisierung eine Magnetisierung als Südpol bzw. Nordpol verstanden werden.
Alternativ dazu können die wenigstens vier Sensoren bei einer auf Induktivität basierenden Codierung als induktive Sensoren ausgebildet sein. Weiterhin alternativ können die wenigstens vier Sensoren bei einer auf Kapazität basierenden Codierung als kapazitive Sensoren ausgebildet sein. Weiterhin alternativ können die wenigstens vier Sensoren optische Koppler sein, wobei der optische Koppler als Opto-Reflex- Koppler und ergänzend oder alternativ als optischer Koppler nach dem Durchlicht- prinzip ausgebildet sein kann.
Der Codeträger und die wenigstens vier Sensoren sind derart zueinander angeordnet, dass jedem Sensor in jeder vorbestimmten Position des Codeträgers, welche zum Erfassen einer Wählhebelposition vorgesehen ist, ein Codierbereich gegenüberliegt, wobei jeder Sensor der wenigstens vier Sensoren eingerichtet ist, die Codierung des gegenüberliegenden Codierbereiches auszulesen und als Sensorsignal bereitzustellen. Dabei ist ein Sensorcode aus dem jeweiligen bereitgestellten Sensorsignal bildbar, welches der vorbestimmten Position des Codeträgers zuordbar ist. Der Sensorcode kann somit als ein Sensorwort verstanden werden, welches vorzugsweise eine der Anzahl an Sensoren gleiche Anzahl an Wortstellen aufweist. Für die vorliegende Erfindung ist es wesentlich, dass der Sensorcode aus Sensorsignalen der wenigstens vier Sensoren bildbar ist, um eine Hamming-Distanz von vier zwischen zwei Signalcodes sicherstellen zu können. Welcher Sensor welche Wortstelle des Sensorcodes befüllt, hängt dabei von einer Sensierreihenfolge der wenigstens vier Sensoren ab, wobei die Sensierreihenfolge vorzugsweise frei wählbar ist.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Codierbereiche des Codeträgers auf wenigstens zwei Spuren verteilen, welche sich parallel zueinander erstrecken, wobei die wenigstens vier Sensoren und die Codierbereiche mit den jeweiligen vorbestimmten Codierungen derart zueinander angeordnet sind, dass ein bereitstellbarer erster Sensorcode, welcher einer Ausgangsposition des Codeträgers zugeordnet ist, zu einem bereitstellbaren zweiten Sensorcode, welcher einer weiteren Position des Codeträgers zugeordnet ist, welche in einer Reihenfolge der vorbestimmten Positionen des Codeträgers der Ausgangsposition anschließend folgt, eine Hamming-Distanz von vier aufweist. Dadurch kann eine äußerst zuverlässige Detek- tion eines Defekts eines der Sensoren bereits zu Beginn einer Verwendung des Wählhebels gewährleistet werden. Das ermöglicht eine frühzeitige Warnung eines Defekts, auf Basis welchen ein sicherer Zustand einer die Sensorvorrichtung umfassende Einrichtung veranlassbar ist. Dazu kann eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen sein, welche der Sensorvorrichtung zuordbar oder welche mit der Sensorvorrichtung koppelbar oder gekoppelt ist. Bei der Sicherheitseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Auswerteeinrichtung oder ein Steuergerät handeln. Somit kann im Allgemeinen eine funktionale Sicherheit beispielsweise des Kraftfahrzeug- Wählhebels erhöht werden. Des Weiteren ermöglicht die Verwendung eines wenigstens zweispurigen Codeträgers eine dichtere Anordnung der Sensoren, womit die Sensorvorrichtung kompakt ausbildbar ist. Ferner können kostengünstige, handelsübliche binäre Sensoren verwendet werden, wobei unter einem binären Sensor ein solcher Sensor zu verstehen ist, welcher eingerichtet ist, zwei unterschiedliche Codierungen auszulesen und als unterschiedliche Sensorsignale auszugeben.
Vorzugsweise weisen die Codierbereiche des Codeträgers eine gleichartige konstruktive Ausgestaltung, weiter bevorzugt ein identisches Ausmaß auf. Dadurch kann der Codeträger konstruktiv einfach aufgebaut und kostengünstig ausgebildet werden.
Vorzugsweise ist der Codeträger aus einer ringsegmentartigen Scheibe oder Platte ausgebildet. Ein der ringsegmentartigen Ausgestaltung zugrundeliegender Kreisbo- gen kann dabei vorzugsweise an einen Bewegungsradius des Wählhebels, wobei der Bewegungsradius von einer Drehachse des Wählhebels bis zu einem Ort der Anordnung des Codeträgers an dem Wählhebel reicht, angepasst sein. Somit können die Codierbereiche als auch die Sensoren relativ zu einer Drehachse des Wählhebels bzw. des Codeträgers auf einem zu der Bewegungsachse des Wählhebels korrespondierenden Kreisbogen angeordnet und zueinander optimal ausgerichtet werden. Weiter bevorzugt bilden die einzelnen Codierbereiche jeweils ein Teilringsegment aus. Damit kann eine platzsparendere Anordnung der Codierbereiche und somit eine kompakte Ausgestaltung des Codeträgers ermöglicht werden.
Weiterhin bevorzugt grenzen die Codierbereiche der einen Spur an die Codierbereiche der anderen Spur an. Vorzugsweise sind die Codierbereiche der einen Spur versetzt zu den Codierbereichen der anderen Spur angeordnet. Somit können die Sensoren nicht nur dicht zueinander, sondern auch versetzt zueinander angeordnet werden, wodurch sich eine Größe des Codeträgers weiter reduzieren lässt. Des Weiteren kann dadurch eine höhere Genauigkeit erzielt werden. Insbesondere kann die Größe der Sensoren ein limitierender Faktor für eine Miniaturisierung des Codeträgers sein, welcher mittels des Vorsehens des Codeträgers mit einer weiteren bzw. zweiten oder dritten Spur mit Codierbereichen wirksam begegnet werden kann, wodurch eine weitere Miniaturisierung des Codeträgers ermöglicht wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sensorvorrichtung vier Sensoren. Mit anderen Worten führen die vier Sensoren aufgrund der spezifischen Anordnung und Codierung bei einem Positionswechsel des Codeträgers von der Ausgangsposition zu der weiteren Position als auch umgekehrt jeweils einen Sensorsignalwechsel durch. Damit kann bereits nach Einnehmen von zwei unterschiedlichen Positionen ein fehlerhafter Sensor aus den vier Sensoren erkannt werden.
Weiter bevorzugt sind die Codierungen der Codierbereiche des Codeträgers und die vier Sensoren derart vorgesehen sind, dass die Sensorcodes der vorbestimmten Positionen des Codeträgers, die zum Erfassen von Wählhebelpositionen vorgesehen sind, untereinander eine Hamming-Distanz von mindestens zwei aufweisen. Damit kann ein Defekt eines einzelnen Sensors als auch der defekte Sensor zuverlässiger detektiert bzw. identifiziert werden.
Weiterhin bevorzugt weisen die Sensorcodes der vorbestimmten Positionen des Codeträgers, die zum Erfassen von Wählhebelpositionen vorgesehen sind, zu den Sensorcodes, die jeweils aus identischen Sensorsignalen bestehen, gleichfalls eine Hamming-Distanz von mindestens zwei auf. Somit lassen sich die Sensorcodes, die jeweils aus identischen Sensorsignalen bestehen, für die Sensorvorrichtung derart verwenden, dass bei einem anderen Fehler als ein Sensorfehler ein Sensorcode von der Sensorvorrichtung ausgebbar ist, der ausschließlich aus identischen Sensorsignalen, beispielsweise„0" oder„1 ", besteht. Ein solcher Fehler kann beispielsweise einen Kurzschluss in der Versorgungsspannung der Sensoren oder eine Unterbrechung der Masse der Sensoren signalisieren. Damit kann mit der Sensorvorrichtung eine weitere Diagnosemöglichkeit hinsichtlich eines Fehlers innerhalb der Sensorvorrichtung neben dem Erkennen und Bestimmen eines fehlerhaften Sensors bereitgestellt werden. Die Sensorvorrichtung kann vorzugsweise eine Sensorcodeausgabeeinheit aufweisen oder mit einer solchen gekoppelt sein, welche zur Ausgabe des aus den Sensorsignalen der Sensoren gebildeten Sensorcodes eingerichtet ist, wobei die Sensorcodeausgabeeinheit weiterhin bevorzugt eingerichtet ist, einen Sensorcode bestehend aus identischen Sensorsignalen auszugeben, wenn ein wie beispielhaft vorstehend beschriebener Fehler bzw. ein anderer Fehler als ein Sensorfehler auftritt. Die Sensorcodeausgabeeinheit kann alternativ mit einer Auswerteeinrichtung kombiniert sein, welche mit der Sensorvorrichtung gekoppelt oder koppelbar oder der Sensorvorrichtung zugeordnet ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sensorvorrichtung sechs Sensoren, wobei die Codierungen der Codierbereiche des Codeträgers und die sechs Sensoren zudem derart vorgesehen sind, dass die Sensorcodes der vorbestimmten Positionen des Codeträgers, die zum Erfassen von Wählhebelpositionen vorgesehen sind, untereinander eine Hamming-Distanz von mindestens drei und weiter bevorzugt zu den Sensorcodes, die jeweils aus identischen Sensorsignalen bestehen, eine Hamming-Distanz von mindestens zwei haben. Neben den vorstehend beschriebenen Vorteilen kann dadurch gewährleistet werden, dass zusätzlich Doppelfehler fest- stellbar und Einfachfehler korrigierbar sind. Ferner kann eine Unterscheidbarkeit der einzelnen Sensorcodes, welche insbesondere zum Erfassen der Wählhebelposition vorgesehen sind, erhöht werden.
Weiter bevorzugt sind die Codierungen der Codierbereiche des Codeträgers und die sechs Sensoren zudem derart vorgesehen, dass ein bereitstellbarer dritter Sensorcode an einer dritten vorbestimmten Position des Codeträgers wenigstens zu dem ersten Sensorcode eine Hamming-Distanz von vier aufweist, wobei die weitere Position und die dritte vorbestimmte Position des Codeträgers in der Auswahlreihenfolge ausgehend von der Ausgangsposition des Codeträgers jeweils der Ausgangsposition anschließend folgen. Mit anderen Worten führen bei einem Positionswechsel des Codeträgers von der Ausgangsposition zu der weiteren Position als auch von der Ausgangsposition zu der dritten Position jeweils vier der sechs Sensoren ein Sensorsignalwechsel durch. Bei einem Positionswechsel des Codeträgers von der weiteren Position über die Ausgangsposition zu der dritten Position als auch im umgekehrten Fall führen sämtliche Sensoren jeweils ein Sensorsignalwechsel durch. Somit kann auf einfachem Wege eine zuverlässige Fehlererkennung von sechs Sensoren realisiert werden, ohne dass der Codeträger notwendigerweise mehr als drei unterschiedliche Positionen durchlaufen muss.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Codeträger mehrere Codierbe- reichsgruppen jeweils mit einem Codierbereich pro Spur auf, wobei die Codierbe- reichsgruppen entlang einer gemeinsamen Erstreckungsachse der wenigstens zwei Spuren aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die gemeinsame Erstreckungsachse der wenigstens zwei Spuren setzt sich aus den jeweiligen Erstreckungsachsen der einzelnen Spuren zusammen. Vorzugsweise verlaufen die jeweiligen Erstreckungsachsen der einzelnen Spuren parallel oder annähernd parallel zueinander. Unter annähernd parallel sind dabei zwei Achsenverläufe zu verstehen, welche wenigstens in eine gleiche Richtung verlaufen, jedoch eine unterschiedliche Verlaufsform in einzelnen oder mehreren Verlaufsabschnitten der Achse aufweisen können. Vorzugsweise ist die gemeinsame Erstreckungsachse der wenigstens zwei Spuren zu einer Bewegungsachse des Codeträgers gleichgerichtet. Weiter bevorzugt verläuft die gemeinsame Erstreckungsachse der wenigstens zwei Spuren parallel oder annähernd paral- lel zu der Bewegungsachse des Codeträgers. Weiterhin bevorzugt verläuft die jeweilige Erstreckungsachse einer Spur parallel oder annähernd parallel zu der Bewegungsachse des Codeträgers. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Anordnung der Sensoren zu dem Codeträger sowie des Codeträgers an dem Wählhebel gewählt werden, was neben der konstruktiven Vereinfachung der Sensorvorrichtung zu weiteren Kosteneinsparungen in der Ausgestaltung der Sensorvorrichtung führt.
Zudem setzt sich eine Gesamtanzahl an Codierbereichsgruppen wenigstens aus einer indestanzahl an Codierbereichsgruppen zum Erfassen einer der zu erfassenden Positionen des Codeträgers und einer Anzahl an weiteren Codierbereichsgruppen, welche gleich einer Anzahl an über die eine zu erfassende Position hinausgehende Anzahl an weiteren zu erfassenden Positionen des Codeträgers ist, zusammen. Die indestanzahl an Codierbereichsgruppen zum Erfassen einer der zu erfassenden Positionen des Codeträgers beträgt bei einem zweispurigen Codeträger drei. Sofern beispielsweise zwei weitere Positionen des Codeträgers zu erfassen sind, beträgt die Gesamtanzahl an Codierbereichsgruppen fünf. Sind neben der einen Position vier weitere Positionen des Codeträgers zu erfassen, so beträgt die Gesamtanzahl an Codierbereichsgruppen sieben. Damit kann sichergestellt werden, dass der Codeträger eine ausreichende Anzahl an Codierbereichsgruppen aufweist, um jede Position einer vorbestimmten Anzahl an zu erfassenden Positionen des Codeträgers erfassen zu können. Die vorbestimmte Anzahl an zu erfassenden Positionen ist vorzugsweise gleich der Anzahl der zu erfassenden Wählhebelpositionen.
Weiterhin bevorzugt weist der Codeträger zwei Spuren sowie eine erste und zweite Codierbereichsgruppe auf, welche entlang der Erstreckungsachse aufeinanderfolgen und jeweils Codierbereiche mit gleicher Codierung aufweisen, wobei die Codierbereiche der ersten Codierbereichsgruppe eine zu den Codierbereichen der zweiten Codierbereichsgruppe unterschiedliche Codierung haben. Entsprechend können die Codierbereiche der ersten Codierbereichsgruppe jeweils eine erste Codierung bzw. identische Codierung und die Codierbereiche der zweiten Codierbereichsgruppe jeweils eine zweite Codierung bzw. identische Codierung aufweisen, wobei die zweite Codierung unterschiedlich bzw. verschieden zu der ersten Codierung ist. Des Weiteren weist der Codeträger wenigstens eine dritte Codierbereichsgruppe auf, welche entlang der Erstreckungsachse der ersten oder zweiten Codierbereichsgruppe folgt, wobei die dritte Codierbereichsgruppe Codierbereiche mit zueinander unterschiedlicher Codierung aufweist, von denen eine der Codierung der ersten Codierbereichsgruppe und die andere der Codierung der zweiten Codierbereichsgruppe gleichen. Mit anderen Worten weist die wenigstens eine dritte Codierbereichsgruppe einen Codierbereich mit der ersten Codierung und einen weiteren Codierbereich mit der zweiten Codierung auf, wobei der eine Codierbereich in einer der beiden Spuren und der weitere Codierbereich in der anderen Spur angeordnet sind.
Weiterhin liegen in der Ausgangsposition des Codeträgers jeder Spur wenigstens zwei Sensoren der wenigstens vier Sensoren derart gegenüber, dass von der äußeren Codierbereichsgruppe, welche Codierbereiche mit gleicher Codierung aufweist, zwei Codierbereiche und aus den Codierbereichen der übrigen Codierbereichsgrup- pen gleich codierte Codierbereiche auslesbar sind.
Die Sensorvorrichtung nach dieser bevorzugten Ausführungsform ist konstruktiv einfach und kompakt aufgebaut, wobei die Ausgestaltung des Codeträgers mit zwei Spuren, die Verteilung der Codierbereiche in den jeweiligen Spuren und die Anordnung der Sensoren zu dem Codeträger für eine variable Anzahl von Sensoren ausgelegt sind, wobei die Variable Anzahl der Sensoren vier oder sechs betragen kann. Damit kann eine Sensorvorrichtung bereitgestellt werden, welche je nach Anforderung an die Sensorvorrichtung wahlweise mit vier oder sechs Sensoren bestückbar ist, ohne Änderungen an dem Codeträger durchführen bzw. den Codeträger austauschen zu müssen.
Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform weist der Codeträger drei Spuren sowie eine erste und zweite Codierbereichsgruppe auf, welche jeweils zwei zueinander benachbarte erste Codierbereiche gleicher Codierung und jeweils einen zu einem der ersten Codierbereiche benachbarten zweiten Codierbereich mit einer zu dem jeweiligen ersten Codierbereich unterschiedlichen Codierung umfasst, wobei die Codierung der ersten Codierbereiche der ersten Codierbereichsgruppe unterschiedlich zu einer Codierung der ersten Codierbereiche der zweiten Codierbereichsgruppe ist. Vorzugsweise ist die Codierung der ersten Codierbereiche der ersten Codierbe- reichsgruppe eine erste Codierung, beispielsweise ein magnetischer Nordpol, und die Codierung des zweiten Codierbereichs der ersten Codierbereichsgruppe eine zweite Codierung, beispielsweise ein magnetischer Südpol, wohingegen die Codierungen der ersten und zweiten Codierbereiche der zweiten Codierbereichsgruppe dazu umgekehrt codiert sind. Die ersten Codierbereiche der ersten Codierbereichsgruppe sind dabei benachbart zu den ersten Codierbereichen der zweiten Codierbereichsgruppe und der zweite Codierbereich der ersten Codierbereichsgruppe benachbart zu dem zweiten Codierbereich der zweiten Codierbereichsgruppe angeordnet. Ferner liegen in der Ausgangsposition des Codeträgers drei Sensoren der wenigstens vier Sensoren der ersten Codierbereichsgruppe und ein Sensor der wenigstens vier Sensoren einem mittigen ersten Codierbereich der zweiten Codierbereichsgruppe gegenüber.
Die Sensorvorrichtung nach dieser alternativ bevorzugten Ausführungsform weist im Unterschied zu der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform einen Codeträger mit drei Spuren auf, wodurch neben den vorbeschriebenen Vorteilen eine in Bewegungsrichtung der Sensorvorrichtung kompaktere Ausgestaltung ermöglicht wird. Denn eine Mindestanzahl an Codierbereichsgruppen zum Erfassen einer der zu erfassenden Positionen des Codeträgers beträgt hierbei nur zwei. Durch die variable Anordnung der Sensoren in Verbindung mit einem zwei- oder dreispurigen Codeträger kann eine Sensorvorrichtung bereitgestellt werden, welche unterschiedlichen Bauraumanforderungen gerecht werden kann.
Weiter bevorzugt weist die Sensorvorrichtung nach einer der beiden vorstehend alternativ beschriebenen Ausführungsformen sechs Sensoren, welche in der Ausgangsposition des Codeträgers derart angeordnet sind, dass die Codierungen sämtlicher Codierbereiche der jeweiligen ersten und zweiten oder ersten bis dritten Codierbereichsgruppe auslesbar sind. Dadurch lassen sich die mit Bezug auf sechs Sensoren vorstehend beschriebenen Vorteile erreichen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Wählhebelvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei die Wählhebelvorrichtung einen Wählhebel umfasst, welcher zwischen verschiedenen Wählhebelpositionen bewegbar ist, wobei ein Codeträger einer Sensorvorrichtung nach einem der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen an dem Wählhebel, insbesondere lösbar, fixiert ist. Bei der Wählhebelvorrichtung kann es sich wie vorbeschrieben vorzugsweise um einen Lenkstockhebel oder einen Gangwahlhebel handeln, welcher monostabil oder bistabil ausgelegt ist. Damit kann eine Wählhebelvorrichtung bereitgestellt werden, bei welcher zuverlässig eine Position des Wählhebels erfassbar und mögliche Defekte eines der zum Erfassen der Wählhebelposition verwendeten Sensoren detektierbar sind.
Vorzugsweise ist der Wählhebel monostabil ausgelegt, wobei eine erste Wählhebelposition der Ausgangsposition des Codeträgers entspricht und eine stabile Wählhebelposition ist, in welche der Wählhebel wenigstens aus einer zweiten Wählhebelposition, welche eine instabile Wählhebelposition ist und welche zu einer der weiteren Positionen des Codeträgers korrespondiert, selbsttätig rückstellbar ist. Solch monostabil ausgelegten Wählhebel sind allgemein bekannt. Jedoch kann durch Zusammenlegen der stabilen Wählhebelposition mit der Ausgangsposition des Codeträgers sichergestellt werden, dass bereits zu Beginn eines Betriebs der Wählhebelvorrichtung ein möglicher Defekt eines Sensors feststellbar ist, wodurch im Defektfall unverzüglich ein sicherer Zustand einstellbar ist. Dadurch kann eine Sicherheit der Wählehebelvorrichtung erhöht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Sensorvorrichtung oder die Wählhebelvorrichtung eine Auswerteeinrichtung umfassen, welches ausgebildet ist, die Sensorsignale und ergänzend oder alternativ den Signalcode zu empfangen und auszuwerten, um eine Position des Codeträgers in Bezug zu den Sensoren zu bestimmen. Die Auswerteeinrichtung kann eine Auswerteelektronik umfassen. Die Auswerteelektronik kann ein elektrisches Gerät sein, das Sensorsignale verarbeiten und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgeben kann. Die Auswerteeinrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Auswerteeinrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eige- ne, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Das mit der vorliegenden Erfindung vorgestellte Konzept bietet verschiedene Vorteile. Es kann auf verschiedene Sensortypen wie beispielsweise optisch, magnetisch, induktiv, kapazitiv übertragen werden. Die dem hier vorgestellten Ansatz zugrunde liegende Idee berücksichtigt die Erkennung von Sensorfehlern durch eine Hamming- Distanz >2 zwischen allen zu erfassenden Positionen, um das System auch in sicherheitsrelevanten Systemen normkonform mit der ISO 26262 und IEC 61508 einzusetzen. Das bedeutet, dass sich jede von der Steuerlogik ausgelesene Position des Codeträgers bzw. des Wählhebels von jeder anderen Position durch mindestens zwei Wort- bzw. Codestellen in dem Sensorcode bzw. Sensorwort unterscheiden kann. Ein einzelner Sensordefekt kann daher immer erkannt werden.
Weiterhin erfolgt mittels der Sensorvorrichtung eine Erfassung einer absoluten Position des Codeträgers bzw. des Wählhebels, wodurch vorteilhaft ein Springen des Codeträgers bzw. des Wählhebels erkannt werden kann. Unter einem Springen ist ein solch schnelles Bewegen des Codeträgers bzw. des Wählhebels von einer Position wenigstens über eine benachbarte Position in eine weitere Position zu verstehen, dass die Sensorvorrichtung den Durchgang des Codeträgers bzw. des Wählhebels durch die wenigstens eine benachbarte Position nicht erfassen kann. Zudem ermöglicht die Auslegung der vorgeschlagenen Sensorvorrichtung als absolute Posi- tionserfassungsvorrichtung ein zuverlässiges Erfassen einer aktuellen bzw. tatsächlichen Position des Codeträgers bzw. des Wählhebels auch nach einem zwischenzeitlichen stromlosen Zustand der Sensorvorrichtung, bei welchem eine Position des Codeträgers bzw. des Wählhebels durchaus veränderbar ist.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1A bis 1 C schematische Darstellungen einer Wählhebelvorrichtung mit einer Sensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung der in Figuren 1A bis 1 C gezeigten Wählhebelvorrichtung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 4A eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 4B eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 eine Sensorcodetabelle einer Sensorvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 eine Hamming-Distanztabelle einer Sensorvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel mit vier Sensoren; und
Fig. 7 eine Hamming-Distanztabelle einer Sensorvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel mit sechs Sensoren.
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.
Fig. 1A bis 1 C zeigen schematische Darstellungen einer Wählhebelvorrichtung 10 mit einer Sensorvorrichtung 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Wählhebelvorrichtung 10 umfasst einen schwenkbar gelagerten Wählhebel 12, der eine um eine Drehachse A drehbar gelagerte Wählhebelstange 14 und einen Wählhebelknauf 16 umfasst, welcher an einem stirnseitigen Ende der Wählhebelstange 14 befestigt ist. Der Wählhebel 12 ist zwischen fünf unterschiedlichen Wählhebelpositionen PO, P1 , P2, P3, P4 um die Drehachse A mittels Betätigung des Wählhebelknaufs 16 bewegbar, wobei die Wählhebelposition PO eine Mittenposition und die Wählhebelpositionen P2 und P4 jeweils eine Endposition für den Wählhebel 12 definieren. Die Wählhebelvorrichtung 10 kann nach einem Ausführungsbeispiel monostabil und nach einem alternativen Ausführungsbeispiel bistabil ausgelegt sein, wobei die Mittenpositi- on PO bei der monostabilen Auslegung eine stabile Wählhebelposition ist und die übrigen Wählhebelpositionen P1 bis P4 eine instabile Wählhebelposition definieren, aus welcher der Wählhebel nach Freigabe durch einen Benutzer in die stabile Mittenposition PO selbsttätig zurückkehrt.
Die Sensorvorrichtung 20 umfasst einen Codeträger 22, der an dem Wählhebel 12 zwischen dem Wählhebelknauf 16 und der Drehachse A fixiert ist. Der Codeträger 22 wird damit von dem Wählhebel 12 mitbewegt. Der Codeträger 22 ist aus einer ring- segmentartigen Scheibe bzw. Platte ausgebildet, dessen zugrundeliegender Radius seinen Ausgangspunkt in der Drehachse A hat. Der Codeträger 22 weist somit eine entlang einer Bewegungsachse B des Wählhebels 12 verlaufende kreisbogenförmige Krümmung auf, wobei sich die Bewegungsachse B über die Wählhebelpositionen PO bis P4 erstreckt. Der Codeträger 22 umfasst zwei Spuren S1 , S2, welche sich zueinander parallel und angrenzend aneinander entlang der Bewegungsachse B des Wählhebels 12 bzw. des Codeträgers 22 erstrecken. Die Spuren S1 , S2 weisen somit eine gemeinsame Erstreckungsachse C auf, welche durch eine Trennebene zwischen den beiden Spuren S1 , S2 ausgebildet ist. Jede der beiden Spuren S1 , S2 weist mehrere gleichartig ausgeformte Codierbereiche 24, 26 auf, welche jeweils ein Teilringsegment in dem ringsegmentförmigen Codeträger 22 ausbilden. Die jeweiligen Codierbereiche 24; 26 der einzelnen Spuren S1 , S2 sind dabei entlang der gemeinsamen Erstreckungsachse C angrenzend zueinander und quer dazu zu jeweils einem Codierbereich 24, 26 der entsprechenden benachbarten Spur S1 , S2 angrenzend angeordnet. Jeweils zwei über beide Spuren S1 , S2 verteilte und aneinander angrenzende Codierbereiche 24, 26 definieren eine Codierbereichsgruppe G1 bis G7.
Jede der Codierbereichsgruppen G1 bis G7 umfasst zwei Codierbereiche 24, 26 mit einer vorbestimmten Codierung ausgewählt aus zwei unterschiedlichen Codierungen. Eine erste Codierung ist in den Figuren 1A bis 1 C im Besonderen durch eine Schräg- schraffur, und eine zweite Codierung, welche unterschiedlich zu der ersten Codierung ist, ist durch eine Kreuzschraffur dargestellt. Mit anderen Worten weisen die mit Schrägschraffur gezeigten Codierbereiche 24, 26 als auch die mit Kreuzschraffur gezeigten Codierbereiche 24, 26 jeweils untereinander eine identische Codierung auf.
Der Codeträger 22 weist aufgrund seiner Ausgestaltung eine kompakte Form mit einer kreisbogenförmigen Krümmung auf. Dadurch kann der Codeträger 22 auf einfache Weise in mehrere gleichartig ausgebildete Codierbereiche 24, 26 über die Spuren S1 , S2 gleichartig aufgeteilt werden.
Die Sensorvorrichtung 20 umfasst des Weiteren vier Sensoren 30, welche dem Codeträger 22 derart gegenüberliegend angeordnet sind, dass ein einzelner Sensor 30 in jeder der Positionen PO bis P4 des Wählhebels 12 bzw. des Codeträgers 22 einem Codierbereich 24, 26 gegenüberliegt. Die Sensorvorrichtung 20 umfasst ferner zwei Vorkehrungen 32 zum jeweiligen Anordnen eines weiteren Sensors 30 jeweils gegenüber einem der Codierbereiche 24, 26.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung des Codeträgers 22 kann ein Anordnungsort der Sensoren 30 in einem Schnittpunkt zwischen einer Kreisbogenebene, welche den jeweiligen zugeordneten Codierbereich 24, 26 kreuzt und die Drehachse A als Mittelpunkt hat, und einer Radiuslinie, welche ausgehend von der Drehachse A als Mittelpunkt die jeweilige Wählhebelposition PO bis P4 quert, vorgesehen werden. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 30 einem Flächenmittelpunkt der jeweiligen Codierbereiche 24, 26 gegenüberliegend angeordnet. Die Sensoren 30 können auf übliche Art beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnet sein, welche an einem Gehäuseelement der Wählhebelvorrichtung 10 befestigbar bzw. fixierbar ist. Alternativ dazu kann die Wählhebelvorrichtung 10 oder die Sensorvorrichtung 20 eine Sensorhalterung aufweisen, welche zum Tragen und elektrischen Anbinden der Sensoren 30 eingerichtet ist.
Die vier Sensoren 30 sind vorgesehen, in jeder der Wählhebelposition PO bis P4 die Codierungen der Codierbereiche 24, 26 von drei unterschiedlichen Codierbereichs- gruppen auszulesen und als ein Sensorsignal bereitzustellen, um die Wählhebelposition erfassen zu können. Der Codeträger 22 weist dabei eine Anzahl an Codierbereichsgruppen G1 bis G7 auf, welche sich aus einer Anzahl an Codierbereichsgruppen G3 bis G5 zum Erfassen einer ersten Wählhebelposition PO und einer Anzahl an weiteren Codierbe- reichsgruppenGl , G2, G6, G7, welche einer an über die zu erfassende erste Wählhebelposition PO hinausgehende Anzahl an weiteren zu erfassenden Wählhebelpositionen P1 bis P4 gleicht, zusammensetzt. Übertragen auf das in den Figuren 1 A bis 1 C gezeigte Ausführungsbeispiel sind zum Erfassen der Wählhebelposition PO mittels vier Sensoren 30 die Codierbereiche 24, 26 von drei Codierbereichsgruppen G3 bis G5 erforderlich, wobei der Wählhebel 12 in vier weitere Wählhebelpositionen P1 bis P4 bewegbar ist. Damit sind zum Erfassen der fünf Wählhebelpositionen PO bis P4 der Wählhebelvorrichtung 10 die Codierbereiche 24, 26 von insgesamt sieben Codierbereichsgruppen G1 bis G7 erforderlich.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Sensorvorrichtung 20 der in Figuren 1A bis 1 C gezeigten Wählhebelvorrichtung 10 mit sechs Sensoren 30. Der Codeträger 22 befindet sich dabei in einer Ausgangsposition, welcher der in Fig. 1 A gezeigte Wählhebelposition PO entspricht. Die Sensoren 30 sind derart angeordnet, dass diese in den jeweiligen Wählhebelpositionen PO bis P4 sämtlichen Codierbereichen 24, 26 von drei Codierbereichsgruppen gegenüberliegen, um die jeweilige Codierung der Codierbereiche 24, 26 auszulesen und als ein Sensorsignal bereitstellen zu können. In Fig. 2 liegen die Sensoren 30 den Codierbereichen 24, 26 der Codierbereichsgruppen G3 bis G5 gegenüber, um die Wählhebelposition PO zu erfassen. Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Reihenfolge für eine Sensorsignalausgabe zum Erzeugen eines Signalcodes. Die dargestellte Reihenfolge ist jedoch nicht zwingend und kann für eine Sensorvorrichtung 20 sowohl mit vier Sensoren 30 als auch mit sechs Sensoren 30 in der vorstehend beschriebenen Anordnung frei gewählt werden, ohne dass die Sensorvorrichtung 20 in ihrer Wirkfunktion eingeschränkt wird.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung 20 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die Sensorvorrichtung 20 nach diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in der Anordnung der Sensoren 30 zu dem Codeträger 22 bzw. den Codierbereichen 24, 26 in der Ausgangsposition des Codeträgers 22 bzw. des Wählhebels 12. Im Un- terschied zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel können mit der Sensorvorrichtung 20 ausgehend von der Ausgangsposition des Codeträgers 22 entlang einer Bewegungsrichtung nur eine weitere Position und entlang einer dazu entgegengesetzten Bewegungsrichtung drei weitere Positionen erfasst werden. Eine solche Anordnung eignet sich im Besonderen zum Erfassen von Wählhebelpositionen eines Wählhebels, welcher ausgehend von einer Ausgangsposition entlang einer Bewegungsrichtung eine weitere Wählhebelposition und entlang einer dazu entgegengesetzten Bewegungsrichtung drei weitere Wählhebelpositionen einnehmen kann. Die Sensorvorrichtung 20 nach diesem Ausführungsbeispiel kann dabei gleichfalls vier oder sechs Sensoren 30 umfassen, welche hinsichtlich ihrer Anordnung zu Codierbereichen 24, 26 des Codierträgers 22 wie vorstehend beschrieben angeordnet sein können. Eine Reihenfolge der Sensorsignalausgabe der Sensoren 30 kann dabei gleichfalls frei gewählt werden.
Fig. 4A zeigt eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung 20 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei die Sensorvorrichtung 20 vier Sensoren 30 umfasst und zwei Vorkehrungen 32 zur Anordnung jeweils eines weiteren Sensors 30 aufweist. Fig. 4B zeigt eine schematische Darstellung der Sensorvorrichtung 20 aus Fig. 4A mit sechs Sensoren 30. Die Sensorvorrichtung 20 nach diesen Ausführungsbeispielen unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen in der Ausgestaltung des Codeträgers 22 und der Anordnung der Sensoren 30 zu den Codierbereichen des Codeträgers 22. Der Codeträger 22 nach diesem Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu dem zweispurigen Codeträger 22 der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele aufgebaut mit den einzigen Unterschieden, dass der Codeträger 22 nach diesem Ausführungsbeispiel drei Spuren S1 , S2, S3 und pro Spur eine geringere Anzahl an Codierbereichen 24, 26, 28 und somit insgesamt eine geringere Anzahl an Codierbereichsgruppen G1 bis G6 aufweist. Die Anzahl der zum Erfassen einer Wählhebelposition erforderlichen Codierbereichsgruppen G1 bis G6 folgt hierbei jedoch gleichfalls der im Zusammenhang mit dem zweispurigen Codeträger vorstehend beschriebenen Regel. Der Codeträger 22 nach diesem Ausführungsbeispiel ist damit gleichfalls geeignet, die fünf Wählhebelpositionen PO bis P4 der in Fig. 1A bis 1 C gezeigten Wählhebelvorrichtung 10 zu erfassen. Dazu sind vier Sensoren 30 derart gegenüber dem Codeträger 22 in der Ausgangsposition des Codeträgers 22 angeordnet, dass die Codierungen der Codierbereiche 24, 26, 28 einer Codierbereichsgruppe G3 und die Codierung des mittleren Codierbereichs 26 einer angrenzenden Codierbereichsgruppe G4 mittels der vier Sensoren 30 ausgelesen und jeweils als ein Sensorsignal bereitgestellt werden, wobei die Sensorsignale zu einem Sensorcode zusammenfassbar sind. Die Sensorvorrichtung 20 weist ebenfalls die Option zur Erweiterung der Sensorvorrichtung 20 mit zwei weiteren Sensoren 30 auf. Die zwei weiteren Sensoren 30 können gemäß Fig. 4B derart gegenüber den Codierbereichen 24, 26, 28 des Codeträgers 22 angeordnet werden, dass in jeder der Wählhebelpositionen PO bis P4 sämtliche Codierungen der Codierbereiche 24, 26, 28 von zwei aneinander angrenzenden Codierbe- reichsgruppen aus den sechs Codierbereichsgruppen G1 bis G6 auslesbar und jeweils als ein Sensorsignal bereitstellbar sind.
Fig. 5 zeigt eine Sensorcodetabelle einer Sensorvorrichtung 20 nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele für eine wie in Figuren 1A bis 1 C gezeigte Wählhebelvorrichtung 10. Die jeweiligen Sensorcodes für die jeweiligen Wählhebelpositionen PO bis P4 resultieren aus der vorstehend beispielhaft beschriebenen vorbestimmten Codierung mit einer ersten Codierung und einer dazu unterschiedlichen zweiten Codierung. Die Sensorvorrichtung 20 ist dabei eingerichtet, ein Sensorsignal, dass der ersten Codierung zugeordnet ist, in den jeweiligen Codierbereichen 24, 26, 28 der Figuren 1 A bis 4B dargestellt durch eine Schrägschraffur, mittels einer„1 " und ein Sensorsignal, dass der zweiten Codierung zugeordnet ist, in den jeweiligen Codierbereichen 24, 26, 28 der Figuren 1 A bis 4B dargestellt durch eine Kreuzschraffur, mittels einer„0" abzubilden und aus den Sensorsignalen der Sensoren 30 ein aus„0" und„1 " bestehenden Signalcode bzw. Signalwort zu generieren. Damit kann jeder der Wählhebelpositionen PO bis P4 ein unverwechselbarer Signalcode zugeordnet werden, mittels welchem die von dem Wählhebel 12 eingenommene Wählhebelposition bestimmbar ist. Wie der Tabelle zu entnehmen ist, sind zwei weitere Signalcodes„alle 0" und„alle 1 " vorgesehen, welche jeweils aus identischen Sensorsignalen„0" bzw.„1 " zusammengesetzt sind und zur Diagnose der Sensorvorrichtung hergenommen werden können. Beispielsweise kann ein alle Sensoren betreffender Einzelfehler wie ein Kurzschluss nach Masse oder zur Versorgungsspannung durch einen dieser Signalcodes dargestellt werden. Voraussetzung dafür ist, dass die Signalcodes, welche jeweils einer zu erfassenden Position zugeordnet sind, gleichfalls eine Hamming-Distanz von wenigstens zwei zu diesen den Einzelfehler abbildenden Signalcodes aufweist.
Fig. 6 zeigt dabei eine Hamming-Distanztabelle für eine Sensorvorrichtung 20 nach einem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, wobei die Sensorvorrichtung 20 vier Sensoren 30 umfasst. Wie der dargestellten Tabelle als auch der Tabelle in Fig. 5 zu entnehmen ist, ermöglicht die vorbestimmte Anordnung der vier Sensoren 30 in Verbindung mit der vorbestimmten Ausgestaltung des Codeträgers 22 wahlweise mit zwei oder drei Spuren S1 , S2, S3 eine Zuordnung von Signalcodes zu den zu erfassenden Wählhebelpositionen PO bis P4 derart, dass jeder einer Wählhebelposition zuordbare Signalcode zu einem weiteren einer Wählhebelposition zuordbaren Signalcode wenigstens eine Hamming-Distanz von zwei aufweist. Des Weiteren hat der einer Ausgangsposition PO des Codeträgers 22 bzw. des Wählhebels 12 zugeordnete Signalcode„0101 " zu einem einer in der Auswahlreihenfolge der Wählhebelpositionen PO bis P4 anschließend folgende Wählhebelposition P1 zugeordneter Signalcode„1010" eine Hamming-Distanz von vier. Mit anderen Worten führen sämtliche der vier Sensoren 30 bei einem Positionswechsel des Codeträgers 22 bzw. des Wählhebels 12 von der Ausgangsposition PO zu der nächstfolgenden Position P1 einen Signalwechsel durch. Dadurch kann zuverlässig ein Sensorfehler detektiert werden. Das ermöglicht aus Sicht der funktionalen Sicherheit eine Warnung und ggf. einen Wechsel einer dafür vorgesehenen Einrichtung in einen sicheren Zustand.
Diese Vorteile lassen sich ebenfalls mit einer Sensorvorrichtung 20 mit sechs Sensoren 30 erreichen. Fig. 7 zeigt eine Hamming-Distanztabelle einer Sensorvorrichtung 20 mit sechs Sensoren 30 nach einem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel für eine wie in Figuren 1A bis 1 C gezeigte Wählhebelvorrichtung 10. Wie der dargestellten Tabelle als auch der Tabelle in Fig. 5 zu entnehmen ist, ermöglicht die vorbestimmte Anordnung der sechs Sensoren 30 in Verbindung mit der vorbestimmten Ausgestaltung des Codeträgers 22 wahlweise mit zwei oder drei Spuren S1 , S2, S3 eine Zuordnung von Signalcodes zu den zu erfassenden Wählhebelpositionen PO bis P4 derart, dass jeder einer Wählhebelposition zuordbarer Signalcode zu einem weiteren einer Wählhebelposition zuordbaren Signalcode wenigstens eine Hamming- Distanz von drei aufweist. Dadurch kann eine zuverlässigere Fehlererkennung von Einfach- und Doppelfehlern als auch eine Korrektur von Einfachfehlern ermöglicht werden. Des Weiteren weisen die Signalcodes, welche den Wählhebelpositionen P1 , P3 zugeordnet sind, die in der Auswahlreihenfolge jeweils der Ausgangsposition PO anschließend folgen und diese somit einfassen, zu dem Signalcode, welcher der Ausgangsposition PO zugeordnet ist, eine Hamming-Distanz von vier auf, wobei sämtliche der sechs Sensoren 30 bei einem vollständigen Wechsel der Positionen des Codeträgers 22 bzw. des Wählhebels 12 zwischen den beiden Wählhebelpositionen P1 , P3 und der Ausgangsposition PO einen Signalwechsel durchlaufen. Somit reichen drei Wählhebelpositionen aus, um einen Fehler bei einem der sechs Sensoren 30 erkennen zu können.
Der vorstehend beschriebene Codeträger 22 kann mit Bezug auf seine Codierungsreihenfolge vielfältig realisiert werden. Beispielsweise kann eine optimale Codierung der jeweiligen Codierbereichsgruppen G1 bis G7 des mit den Figuren 1A bis 2 gezeigten zweispurigen Codeträgers 22 derart verwirklicht sein, dass sich die drei Codierbereichsgruppen G3 bis G5 zum Erfassen der Ausgangsposition PO aus zwei Codierbereichsgruppen G3, G4 mit Codierbereichen 24, 26, welche jeweils zueinander identisch codiert sind, wobei sich die beiden Codierbereichsgruppen G3, G4 in ihrer Codierung zueinander unterscheiden, und der dritten Codierbereichsgruppe G5 mit Codierbereichen 24, 26, welche zueinander unterschiedlich codiert sind, zusammensetzen. Der dritten Codierbereichsgruppe G5 folgt entlang einer Erstreckungs- richtung der beiden Spuren S1 , S2 zunächst eine weitere Codierbereichsgruppe G6 mit Codierbereichen 24, 26, welche eine identische Codierung wie die Codierbereiche 24, 26 der äußeren Codierbereichsgruppe G3 aus den drei Codierbereichsgruppen G3 bis G5 zum Erfassen der Ausgangsposition aufweist. Daran schließt sich eine weitere Codierbereichsgruppe G7 mit Codierbereichen 24, 26 an, wobei die Codierbereichsgruppe G7 identisch zu der dritten Codierbereichsgruppe G5 aufgebaut ist. In einer zu der Erstreckungsrichtung entgegengesetzten Richtung sind benachbart zu der äußeren Codierbereichsgruppe G3 zwei weitere Codierbereichsgruppen G1 , G2 angeordnet, welche zueinander identisch aufgebaut sind und Codierbereiche 24, 26 mit unterschiedlicher Codierung aufweisen, wobei dien Codierungsreihenfolge der Codierbereiche 24, 26 umgekehrt wie die Codierungsreihenfolge der dritten Co- dierbereichsgruppe G5 ist.
Der mit Figur 3 gezeigte Aufbau des Codeträgers 22 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Codeträger 22 dadurch, dass die Codierungen der Codierbereichsgruppen G1 bis G7 derart verschoben wurden, dass eine äußere Codierbereichsgruppe G7 mit einem zu der dritten Codierbereichsgruppe G5 identischen Aufbau entlang der Erstreckungsachse des Codeträgers 22 von einer Seite des Codeträgers 22 auf die andere Seite des Codeträgers 22 versetzt worden ist.
Der Aufbau des zweispurigen Codeträgers 22 ist hinsichtlich seiner Codierung beispielhaft gewählt. Der Codeträger 22 kann mit Bezug auf eine Codierung seiner Codierbereiche 24, 26 durchaus anders aufgebaut sein. Wesentlich ist, dass der zweispurige Codeträger 22 einen Signalcode für eine Ausgangsposition des Codeträgers 22 bzw. des Wählhebels 12 aufweist, welcher eine Hamming-Distanz von vier zu einem Signalcode für eine Position des Codeträgers 22 bzw. des Wählhebels 12 hat, wobei diese Position in der Reihenfolge der zu erfassenden Positionen der Ausgangsposition anschließend folgt.
Der mit den Figuren 4A und 4B gezeigte dreispurige Codeträge 22 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel weist hinsichtlich seiner Codierung einen solchen Aufbau auf, dass sämtliche Codierbereichsgruppen G1 bis G6 eine unterschiedliche Codierungsreihenfolge zueinander aufweisen. Die Codierbereichsgruppen G1 bis G5 weisen dabei jeweils zwei Codierbereiche mit einer zueinander identischen Codierung und einen dritten Codierbereich mit einer zu den identischen Codierungen unterschiedlichen Codierung auf, wobei die Codierungsreihenfolge der Codierbereiche 24, 26, 28 der Codierbereichsgruppen G1 bis G5 zueinander unterschiedlich ist. Die äußere Codierbereichsgruppe G6 umfasst dahingegen drei Codierbereiche mit einer zueinander identischen Codierung.
Der Aufbau des dreispurigen Codeträgers 22 ist gleichfalls beispielhaft gewählt. Wesentlich für den Codierungsaufbau des dreispurigen Codeträgers 22 ist, dass ein Signalcode für eine Ausgangsposition des Codeträgers 22 bzw. des Wählhebels 12 jeweils eine Hamming-Distanz von vier zu Signalcodes von Positionen des Codeträgers 22 bzw. des Wählhebels 12 hat, die in der Reihenfolge der zu erfassenden Positionen jeweils der Ausgangsposition anschließend folgen und somit die Ausgangsposition in der Auswahlreihenfolge einfassen bzw. die Ausgangsposition in der Auswahlreihenfolge zwischen diesen Positionen vorgesehen ist.
Die Codierungen des zwei- und dreispurigen Codeträgers 22 können auf unterschiedliche Art und Weise realisiert sein. Beispielsweise können zueinander unterschiedliche Codierungen nach einem Ausführungsbeispiel durch einen magnetischen oder magnetisierbaren Codeträger realisiert sein, dessen Codierbereiche eine Codierung mit einer magnetischen bzw. magnetisierten Nordpolcharakteristik und eine weitere Codierung mit einer magnetischen bzw. magnetisierten Südpolcharakteristik aufweisen. Alternativ zu der Nordpol- oder Südpolcharakteristik kann eine der Codierungen durch einen nichtmagnetisierten Bereich realisiert sein, in dem der entsprechende Codierbereich eine Leerfläche ausbildet oder durch ein diamagnetisches Material (μΓ < 1) wie beispielsweise Kupfer ausgebildet ist. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Codierungen auf optischer Basis nach dem Auflicht-Prinzip realisiert sein, wobei eine Codierung mittels einer absorbierenden Schwarzfläche in einem Codierbereich und eine weitere Codierung mittels einer reflektierenden Weißfläche in einem anderen Codierbereich verwirklicht sind. Alternativ dazu können die Codierungen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel auf optischer Basis nach dem Durchlicht-Prinzip verwirklicht sein, wobei eine Codierung mittels einer lichtabsorbierenden Schwarzfläche in einem Codierbereich und eine weitere Codierung mittels einer lichtdurchlässigen Fläche in einem anderen Codierbereich realisiert sind. Weiterhin können die Codierungen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel auf induktiver Basis erfolgen, wobei entsprechende Codierbereiche des Codeträgers aus Materialien mit einer vorbestimmten Permeabilität oder aus einer Kombination von Lücken und Materialien mit einer vorbestimmten Permeabilität ausgeformt sind.
Dadurch lassen sich auf einfache Weise zwei oder mehrere diskrete Ausgangszustände realisieren. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Codierungen auf kapazitiver Basis erfolgen, wobei der Codeträger aus Codierbereichen zusammengesetzt ist, die aus Materialien mit einer hohen Dielektrizitätskonstante zum Realisieren einer Codierung und aus Materialien mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante zum Realisieren einer weiteren Codierung ausgebildet sind. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Codierungen über eine Kombination der vorstehend beschriebenen Prinzipien verwirklicht sein. Zum Erfassen der jeweiligen Codierung sind entsprechende Sensoren zu verwenden. Beispielsweise können Hall- Sensoren für Codierungen auf magnetischer oder magnetisierter Basis verwendet werden. Für Codierungen auf optischer Basis kommen als Sensoren beispielsweise optische Koppler in Frage. Für Codierungen auf induktiver bzw. kapazitiver Basis kann entsprechend eine induktive bzw. kapazitive Sensorik verwendet werden.
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.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Bezugszeichen
10 Wählhebelvorrichtung
12 Wählhebel
14 Wählhebelstange
16 Wählhebelknauf
20 Sensorvorrichtung
22 Codeträger
24, 26, 28 Codierbereich
30 Sensoren
32 Vorkehrung zur Anordnung eines Sensors
G1 , G2, G3,
G4, G5, G6,
G7 Codierbereichsgruppe
PO, P1 , P2,
P3, P4 Wählhebelposition
S1 , S2, S3 Spur
A Drehachse
B Bewegungsachse des Wählhebels
C Erstreckungsachse der Spur

Claims

Patentansprüche
1 . Sensorvorrichtung (20) zum Erfassen von Wählhebelpositionen (PO, P1 , P2, P3, P4) eines Wählhebels (12) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Sensorvorrichtung (20) wenigstens vier Sensoren (30) und einen Codeträger (22) umfasst, welcher den wenigstens vier Sensoren (30) gegenüberliegend angeordnet und relativ zu diesen bewegbar ist, wobei der Codeträger (22) an dem Wählhebel (12) anordenbar ist, wobei der Codeträger (22) mehrere Codierbereiche (24; 26; 28) mit jeweils einer vorbestimmten Codierung umfasst, wobei jedem Sensor (30) der wenigstens vier Sensoren (30) in jeder vorbestimmten Position des Codeträgers (22), welche zum Erfassen einer Wählhebelposition (PO; P1 ; P2; P3; P4) vorgesehen ist, ein Codierbereich gegenüberliegt, wobei jeder Sensor (30) der wenigstens vier Sensoren (30) eingerichtet ist, die Codierung des gegenüberliegenden Codierbereiches (24; 26; 28) auszulesen und als Sensorsignal bereitzustellen, wobei ein Sensorcode aus dem jeweiligen bereitgestellten Sensorsignal bildbar ist, welches der vorbestimmten Position (PO, P1 , P2, P3, P4) des Codeträgers (22) zuordbar ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Codierbereiche (24, 26, 28) des Codeträgers (22) auf wenigstens zwei Spuren (S1 , S2) verteilen, welche sich parallel zueinander erstrecken, wobei die wenigstens vier Sensoren (30) und die Codierbereiche (24, 26, 28) mit den jeweiligen vorbestimmten Codierungen derart zueinander angeordnet sind, dass ein bereitstellbarer erster Sensorcode, welcher einer Ausgangsposition (PO) des Codeträgers (22) zugeordnet ist, zu einem bereitstellbaren zweiten Sensorcode, welcher einer weiteren Position (P1 ; P3) des Codeträgers (22) zugeordnet ist, welche in einer Reihenfolge der vorbestimmten Positionen (PO, P1 , P2, P3, P4) des Codeträgers (22) der Ausgangsposition (PO) anschließend folgt, eine Hamming-Distanz von vier aufweist.
2. Sensorvorrichtung (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (20) vier Sensoren (30) umfasst, wobei die Codierungen der Codierbereiche (24, 26, 28) des Codeträgers (22) und die vier Sensoren (30) zudem derart vorgesehen sind, dass die Sensorcodes der vorbestimmten Positionen (PO, P1 , P2, P3, P4) des Codeträgers (22) und die Sensorcodes, die jeweils aus identischen Sen- sorsignalen bestehen, untereinander eine Hamming-Distanz von mindestens zwei aufweisen.
3. Sensorvorrichtung (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (20) sechs Sensoren (30) umfasst, wobei die Codierungen der Codierbereiche (24, 26, 28) des Codeträgers (22) und die sechs Sensoren (30) zudem derart vorgesehen sind, dass die Sensorcodes der vorbestimmten Positionen (PO, P1 , P2, P3, P4) des Codeträgers (22) untereinander eine Hamming-Distanz von mindestens drei und zu den Sensorcodes, die jeweils aus identischen Sensorsignalen bestehen, eine Hamming-Distanz von mindestens zwei haben.
4. Sensorvorrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierungen der Codierbereiche (24, 26, 28) des Codeträgers (22) und die sechs Sensoren (30) zudem derart vorgesehen sind, dass ein bereitstellbarer dritter Sensorcode an einer dritten vorbestimmten Position (P3; P1 ) des Codeträgers (22) wenigstens zu dem ersten Sensorcode eine Hamming-Distanz von vier aufweist, wobei die weitere (P1 ; P3) und dritte vorbestimmte Position (P3; P1 ) des Codeträgers (22) in der Auswahlreihenfolge ausgehend von der Ausgangsposition (PO) des Codeträgers (22) jeweils der Ausgangsposition (PO) anschließend folgen.
5. Sensorvorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Codeträger (22) mehrere Codierbereichsgruppen (G1 , G2, G3, G4, G5, G6, G7) jeweils mit einem Codierbereich (24; 26; 28) pro Spur (S1 ; S2; S3) aufweist, wobei die Codierbereichsgruppen (G1 , G2, G3, G4, G5, G6, G7) entlang einer Erstreckungsachse (C) der wenigstens zwei Spuren (S1 ; S2; S3) aufeinanderfolgend angeordnet sind, und wobei sich eine Gesamtanzahl an Codierbereichsgruppen (G1 , G2, G3, G4, G5, G6, G7) wenigstens aus einer Mindestanzahl an Codierbereichsgruppen (G3, G4, G5) zum Erfassen einer der zu erfassenden vorbestimmten Positionen (PO, P1 , P2, P3, P4) des Codeträgers (22) und einer Anzahl an weiteren Codierbereichsgruppen (G1 , G2, G6, G7), welche gleich einer Anzahl an über die eine zu erfassende Position (PO) hinausgehende Anzahl an weiteren zu erfassenden Positionen (P1 , P2, P3, P4) des Codeträgers (22) ist, zusammensetzt.
6. Sensorvorrichtung (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Codeträger (22) zwei Spuren (S1 , S2) sowie eine erste (G3) und zweite Codierbereichsgruppe (G4), welche entlang der Erstreckungsachse (C) aufeinanderfolgen und jeweils Codierbereiche (24, 26) mit gleicher Codierung aufweisen, wobei die Codierbereiche (24, 26) der ersten Codierbereichsgruppe (G3) eine zu den Codierbereichen (24, 26) der zweiten Codierbereichsgruppe (G4) unterschiedliche Codierung haben, und wenigstens eine dritte Codierbereichsgruppe (G5) aufweist, welche entlang der Erstreckungsachse (C) der ersten (G3) oder zweiten Codierbereichsgruppe (G4) folgt, wobei die dritte Codierbereichsgruppe (G5) Codierbereiche (24, 26) mit unterschiedlicher Codierung aufweist, von denen eine der Codierung der ersten Codierbereichsgruppe (G3) und die andere der Codierung der zweiten Codierbereichsgruppe (G4) gleicht, wobei in einer Ausgangsposition (PO) des Codeträgers (22) jeder Spur (S1 ; S2) wenigstens zwei Sensoren (30) der wenigstens vier Sensoren (30) derart gegenüberliegen, dass von der äußeren Codierbereichsgruppe (G3), welche Codierbereiche (24, 26) mit gleicher Codierung aufweist, zwei Codierbereiche und aus den Codierbereichen (24, 26) der übrigen Codierbereichsgruppen (G4, G5) gleich codierte Codierbereiche (24, 26) auslesbar sind.
7. Sensorvorrichtung (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Codeträger (22) drei Spuren (S1 , S2, S3) und eine erste (G3) und zweite Codierbereichsgruppe (G4) aufweist, welche jeweils zwei zueinander benachbarte erste Codierbereiche (26, 28) gleicher Codierung und einen zweiten Codierbereich (24) mit einer zu dem ersten Codierbereich (26, 28) unterschiedlichen Codierung umfassen, wobei die Codierung der ersten Codierbereiche (26, 28) der ersten Codierbereichsgruppe (G3) unterschiedlich zu einer Codierung der ersten Codierbereiche (26, 28) der zweiten Codierbereichsgruppe (G4) ist, wobei die ersten Codierbereiche (26, 28) der ersten Codierbereichsgruppe (G3) benachbart zu den ersten Codierbereichen (26, 28) der zweiten Codierbereichsgruppe (G4) und der zweite Codierbereich (24) der ersten Codierbereichsgruppe (G3) benachbart zu dem zweiten Codierbereich (24) der zweiten Codierbereichsgruppe (G4) angeordnet sind, wobei in der Ausgangsposition (PO) des Codeträgers (22) drei Sensoren (30) der wenigstens vier Sensoren (30) den Codierbereichen (24, 26, 28) der ersten Codierbereichsgruppe (G3) und ein Sensor (30) der wenigstens vier Sensoren (30) einem mittigen ersten Codierbereich (26) der zweiten Codierbereichsgruppe (G4) gegenüberliegen.
8. Sensorvorrichtung (20) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (20) sechs Sensoren (30) aufweist, welche in der Ausgangsposition (PO) des Codeträgers (22) derart angeordnet sind, dass die Codierungen sämtlicher Codierbereiche (24, 26, 28) der jeweiligen ersten (G3) und zweiten (G4) bzw. ersten (G3) bis dritten Codierbereichsgruppe (G5) auslesbar sind.
9. Sensorvorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Codeträger (22) durch eine magnetisierte oder magnetisierbare Scheibe ausgebildet ist, wobei eine unterschiedliche Codierung der Codierbereiche (24, 26, 28) mittels einer unterschiedlichen Magnetisierung der Codierbereiche (24, 26, 28) realisiert ist.
10. Sensorvorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedliche Codierung mittels zweier Codierungen mit einer ersten Codierung und einer zweiten Codierung, welche unterschiedlich zu der ersten Codierung ist, realisiert ist.
11. Sensorvorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Codeträger (22) durch eine ringsegmentartige Scheibe ausgebildet ist.
12. Wählhebelvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Wählhebelvorrichtung (10) einen Wählhebel (12) umfasst, welcher zwischen verschiedenen Wählhebelpositionen (PO, P1 , P2, P3, P4) bewegbar ist, gekennzeichnet durch einen Codeträger (22) einer Sensorvorrichtung (20) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Codeträger (22) an dem Wählhebel (12), insbesondere lösbar, fixiert ist.
13. Wählhebelvorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählhebel (12) ein Lenkstockhebel ist.
14. Wählhebelvorrichtung (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählhebel (12) monostabil ausgelegt ist, wobei eine erste Wählhebelposition (PO), welche eine erste vorbestimmte Position des Codeträgers (22) definiert, eine stabile Wählhebelposition ist, in welche der Wählhebel (12) wenigstens aus einer zweiten Wählhebelposition (P1 ; P2; P3; P4), welche eine instabile Wählhebelposition ist und welche eine zweite vorbestimmte Position des Codeträgers (22) definiert, selbsttätig rückstellbar ist.
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