WO2013139520A1 - Magnetfeldsensor, betätigungsvorrichtung und verfahren zur bestimmung einer relativposition - Google Patents

Magnetfeldsensor, betätigungsvorrichtung und verfahren zur bestimmung einer relativposition Download PDF

Info

Publication number
WO2013139520A1
WO2013139520A1 PCT/EP2013/052013 EP2013052013W WO2013139520A1 WO 2013139520 A1 WO2013139520 A1 WO 2013139520A1 EP 2013052013 W EP2013052013 W EP 2013052013W WO 2013139520 A1 WO2013139520 A1 WO 2013139520A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
magnetic field
magnet
component
magnetic
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/052013
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Kernebeck
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Priority to JP2015500806A priority Critical patent/JP2015511018A/ja
Priority to CN201380015709.2A priority patent/CN104246440A/zh
Priority to US14/380,903 priority patent/US20150025761A1/en
Priority to KR1020147026454A priority patent/KR20140146588A/ko
Publication of WO2013139520A1 publication Critical patent/WO2013139520A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/02—Bearings or suspensions for moving parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/02—Selector apparatus
    • F16H59/04—Ratio selector apparatus
    • F16H59/044—Ratio selector apparatus consisting of electrical switches or sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/02—Selector apparatus
    • F16H59/08—Range selector apparatus
    • F16H59/10—Range selector apparatus comprising levers
    • F16H59/105—Range selector apparatus comprising levers consisting of electrical switches or sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
    • F16H61/0213—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal characterised by the method for generating shift signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic field sensor, an operating device for a vehicle and to a method for determining a relative position between a first component and a second component, which can be used for example in connection with a gear selector lever of a vehicle.
  • Magnetic field sensors can be used to detect a relative position between two components.
  • a transmitter unit with which a magnetic field is generated can be arranged on a first of the components and a sensor unit for evaluating the magnetic field can be arranged on a second of the components.
  • EP 1 777 501 A1 describes a position sensor arrangement for non-contact position determination by means of redundant magnetically sensitive sensor elements.
  • the present invention provides an improved magnetic field sensor, an improved actuator for a vehicle, and an improved method for determining a relative position between a first component and a second component according to the main claims.
  • Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
  • a magnetic field is generated by a transducer device and detected by a detection device movably arranged relative to the transducer device. If the transducer device and the detection device move relative to one another, this leads to a change in the magnetic field detected by the detection device.
  • the magnetic field sensor can be influenced by a magnetic interference field. So that the influence of such an interference field can be detected or eliminated in a subsequent signal evaluation, the detection device can have at least two sensors. The two sensors can be designed and arranged so that they are influenced by the interference field in the same way. If sensor signals of the sensors are combined with one another in a suitable manner, then a portion of the interference field contained in the sensor signals can be determined or eliminated. This makes it possible to use the magnetic field sensor in applications in which to expect a changing interference field.
  • a position detection with analog sensors can thus be realized, which is insensitive to external interference fields.
  • the approach can be used for example in a three-dimensional sensor.
  • a three-dimensional sensor may be used to detect a position or orientation of a gear selector lever of a vehicle.
  • the present invention relates to a magnetic field sensor having a transducer device with at least one magnet for generating a magnetic field and a detection device for detecting the magnetic field, wherein the transducer device and the detection device are arranged movably relative to one another and the detection device has a first sensor for generating a first sensor signal dependent on the magnetic field and a second sensor for generating a second sensor signal dependent on the magnetic field, characterized in that the first sensor and the second sensor are arranged adjacently in a detection area located in an extension of a longitudinal axis of the at least one magnet.
  • the magnetic field sensor thus has a transducer device and a detection device, which are arranged separately from one another and movable relative to one another.
  • the transducer device may comprise one or more magnets or magnetic elements, each in the form of a permanent magnet or an electromagnet.
  • the one or more magnets may be designed as a bar magnet. It is also conceivable Use of an air or solenoid as a magnetic element.
  • the longitudinal axis of a magnet may be defined by a longitudinal direction of extension of the magnet or a core of the magnet, in the case of an air or cylindrical coil through a longitudinal direction of the air core.
  • the magnetic field lines emerging from a magnetic pole or the magnetic poles of the magnet may be aligned parallel to the longitudinal axis.
  • the longitudinal axis may be aligned in a home position or a center position of the magnetic field sensor orthogonal to a sense plane of the first sensor and the second sensor.
  • the center position may be one of a plurality of possible relative positions between the encoder device and the detection device.
  • the magnetic field lines of the magnetic field within the detection range may be orthogonal to the sensing plane of the first sensor and the sensing plane of the second sensor.
  • the sensors may have further sensing planes which may be oriented orthogonal to the already mentioned sensing planes.
  • the sensors can thus be designed as one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional sensors.
  • the sensors can be conventional sensors for measuring the magnetic flux density.
  • the sensors may be Hall sensors, XMR sensors (X-MagnetoResistive) or field plates.
  • the first sensor signal and the second sensor signal may each be an electrical signal, for example an electrical voltage.
  • the first sensor signal may represent a size of the portion of the magnetic field detected by the first sensor and the second sensor signal a size of the portion of the magnetic field detected by the second sensor.
  • a change in a direction of the magnetic field may result in corresponding changes in the first sensor signal and the second sensor signal.
  • a dimension of the detection area in which the first sensor and the second sensor are arranged may be selected such that a magnetic interference field which is predictable for the field of application of the magnetic field sensor is homogeneous or approximately homogeneous within the detection area, so that the first sensor and the second sensor approximate be influenced by the same magnetic interference field.
  • a magnetic interference field which is predictable for the field of application of the magnetic field sensor is homogeneous or approximately homogeneous within the detection area, so that the first sensor and the second sensor approximate be influenced by the same magnetic interference field.
  • points in each case in a strength and direction approximately the same magnetic interference field on the first sensor and act on the second sensor. Almost equal may mean, for example within measurement tolerances of the magnetic field sensor equal.
  • the magnetic field sensor may have an evaluation device which is designed to combine the first sensor signal and the second sensor signal with one another, a magnetic interference superimposed on the magnetic field and additionally or alternatively a parameter of the magnetic field and additionally or alternatively a relative position between the transducer device and the detection device to determine.
  • the evaluation device can be an electrical circuit which is designed to receive the sensor signals, to evaluate them and to provide an evaluation signal representing the magnetic disturbance variable, the parameter of the magnetic field or the relative position.
  • the evaluation device can be designed to add or subtract the sensor signals or to form an average value from the sensor signals.
  • the evaluation device can be designed to determine a size and additionally or alternatively a direction of the magnetic disturbance within the detection range.
  • the evaluation device can be designed to determine a size and additionally or alternatively a direction of the magnetic field within the detection range. When determining the size and additionally or alternatively a direction of the magnetic field, an influence of the magnetic disturbance can be taken into account and eliminated or reduced. Furthermore, the evaluation device can be designed to determine the relative position between the transducer device and the detection device using reference values as well as the size and additionally or alternatively the direction of the magnetic field. By combining the sensor signals, an influence of the magnetic interference field on the sensor function can be determined and additionally or alternatively reduced or eliminated.
  • the first sensor and the second sensor are arranged such that, during operation of the magnetic field sensor, the magnetic field penetrating the first sensor has a magnetic field device other than the magnetic field penetrating the second sensor.
  • the first te and second sensor arranged such that during operation of the magnetic field sensor of one of the two sensors are penetrated by a magnetic north pole outgoing magnetic field and the other of the two sensors of a leading magnetic pole to a magnetic magnetic field, wherein the magnetic north and south pole of the at least a magnet or two magnets are assignable.
  • the transducer means may be configured to generate a first magnetic field and a second magnetic field.
  • the first magnetic field and the second magnetic field can be aligned in the opposite direction to each other.
  • the first sensor may be configured to generate the first sensor signal depending on the first magnetic field.
  • the second sensor may be configured to generate the second sensor signal as a function of the second magnetic field.
  • the first sensor and the second sensor may be identical.
  • the first and second sensors may be aligned and interconnected or electrically contacted with each other.
  • a sensing direction or sensing characteristic of the first sensor may correspond to a sense direction or sensing characteristic of the second sensor. This means that an imaginary magnetic field of any kind when acting on the first sensor produces the same sensor signal as when acting on the second sensor.
  • base areas or contacting surfaces of the sensors can be aligned identically.
  • two magnetic fields are generated, wherein one of the magnetic fields is detected by the first sensor and the other of the magnetic fields by the second sensor.
  • Pro sensor is thus provided per magnetic field. Since the first magnetic field and the second magnetic field can be oriented in opposite directions, a potential magnetic disturbance in one of the sensors can lead to an amplification of the detected magnetic field and in the case of the other of the sensors to a reduction of the detected magnetic field.
  • the first sensor may be disposed opposite to or in a main region of influence of a magnetic north pole of the transducer device.
  • the second sensor may be disposed opposite to or in a main region of influence of a magnetic south pole of the transducer device.
  • the magnetic north pole and the magnetic south pole can be arranged next to each other.
  • a main extension plane of the magnetic north pole may be parallel to a main extension level of the magnetic South Pole.
  • Magnetic field lines exiting from the magnetic north pole may run parallel to magnetic field lines entering the magnetic south pole.
  • magnetic field lines of the magnetic field penetrating the first sensor can run at least approximately parallel to the magnetic field lines of the magnetic field passing through the second sensor.
  • field lines of the first magnetic field can each enter the sensing plane of the first sensor at the same angle as the field lines of the second magnetic field emerge from a sensing plane of the second sensor.
  • the respective angles may be equal in magnitude, but have different signs.
  • Sensing plane can be understood as an area which is penetrated by a magnetic field to be detected or sensed by the sensor.
  • a two-dimensional sensor may have two sensing planes and a three-dimensional sensor may have three sensing planes, each aligned orthogonally with respect to each other.
  • a distance between a north pole of the transducer device and the first sensor may be equal to a distance between a south pole of the transducer device and the second sensor in the provided possible relative positions between the transducer device and the detection device.
  • the first sensor and the second sensor may be arranged side by side in a common plane, for example on a surface of a carrier.
  • the transducer device may have a first magnet for generating the first magnetic field and a second magnet arranged next to the first magnet for generating the second magnetic field.
  • the first magnet may be identical to the second magnet.
  • the first magnet may be arranged at least in a middle position of the magnetic field sensor parallel to the second magnet.
  • the first magnet may be parallel to the second magnet in all of the possible relative positions provided. be arranged.
  • a distance between a north pole of the first magnet and the first sensor may be equal to a distance between a south pole of the second magnet and the second sensor in the provided possible relative positions between the transducer device and the detection device.
  • the north pole of the first magnet may be offset from the south pole of the second magnet.
  • the first magnet and the second magnet can each be designed as bar magnets.
  • the longitudinal axis of a magnet can be defined in each case by an axis between the north pole and the south pole of the magnet.
  • a first axis between the north pole and the south pole of the first magnet may be aligned parallel to a second axis between the north pole and the south pole of the second magnet.
  • the first axis may be directed by the first sensor in all or some of the possible relative positions provided between the transducer device and the detector.
  • the second axis may be directed by the second sensor in all or some of the provided possible relative positions between the transducer device and the detector.
  • the first axis and the second axis may be arranged parallel to each other in the provided possible relative positions. Alternatively, the first axis and the second axis may tilt in opposite directions when leaving a center position.
  • the encoder means may be realized by two magnets.
  • the at least one magnet may have a north magnetic pole for generating the first magnetic field and a south magnetic pole for generating the second magnetic field.
  • the first magnetic field and the second magnetic field may be regions of a magnetic field of the magnet extending between the magnetic north pole and the magnetic south pole.
  • the magnet may be embodied as a U-shaped magnet, for example a horseshoe magnet.
  • the magnet may have two longitudinal axes, each corresponding to a longitudinal extension direction of a pole leg of the magnet.
  • the structure and the operation of this embodiment can be corresponding to the structure and the operation of the embodiment with two magnets.
  • the first magnetic field and the second magnetic field may be equal in magnitude. This may apply in particular to the coverage area. Equally large magnetic fields can be realized by using two identical magnets or a magnet with two identically designed legs. However, by aligning the first magnetic field opposite to the second magnetic field, the first sensor signal and the second sensor signal or values represented by the first and second sensor signals can have different signs in the absence of a magnetic interference field. Due to the magnitude of the same size magnetic fields, a magnetic interference field can be easily determined from the sensor signals.
  • the first sensor and the second sensor can be arranged next to one another in a sensing plane.
  • the sensing plane can be formed for example by a surface of a printed circuit board.
  • the circuit board may have electrical lines for contacting the first and the second sensor.
  • a sense direction of the first sensor may be opposite to a sense direction of the second sensor.
  • a magnetic field line of the magnetic field can penetrate both the first sensor and the second sensor.
  • the first sensor and the second sensor may be arranged in a stape-shaped manner.
  • the first sensor may be arranged on a first surface of a carrier, for example a printed circuit board, and the second sensor may be arranged on a second surface of the carrier opposite the first surface.
  • the transducer device may comprise a single magnet for generating the magnetic field.
  • a distance between the north pole of the magnet or alternatively between the south pole of the magnet to the first sensor and the second sensor may differ in the provided possible relative positions between the transducer device and the detection device only by the distance between the first sensor and the second sensor.
  • the magnet can be designed as a bar magnet.
  • Longitudinal axis between the north pole and south pole of the magnet can in all or some of the provided possible relative positions between the transducer device and the detection device be directed by the first sensor and the second sensor.
  • magnetic field lines of the magnetic field penetrating the first sensor can run at least approximately parallel to the magnetic field lines of the magnetic field passing through the second sensor.
  • An actuating device for a vehicle has the following features: a first component;
  • first component and the second component are movably arranged to one another;
  • the transducer device of the magnetic field sensor is arranged on the first component and the detection device of the magnetic field sensor on the second component.
  • the vehicle may be a motor vehicle, for example a passenger car or a lorry.
  • the actuator may be a device for selecting a gear in a manual transmission or a gear in an automatic transmission.
  • one of the components may be a selector lever.
  • the other of the components may be a storage or receiving structure for the selector lever.
  • the magnetic field sensor can be arranged in the region of a bearing, for example a ball joint or universal joint between the first component and the second component. By evaluating one or more signals of the magnetic field sensor, a relative position between the components can be determined.
  • a method for determining a relative position between a first component and a second component, which are arranged to be movable relative to one another comprises the following steps:
  • the first sensor for generating a first sensor signal dependent on the magnetic field and a second sensor for generating a second sensor signal dependent on the magnetic field, wherein the first sensor and the second sensor are arranged adjacently in a detection area located in an extension of a longitudinal axis of the at least one magnet;
  • Fig. 1 is a schematic representation of an actuating device
  • FIG. 2 is a flowchart of a method for determining a relative position
  • FIG. 3 is a schematic representation of a magnetic field sensor
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a further magnetic field sensor
  • FIGS. 5a to 5c show schematic representations of part of a magnetic field sensor in different relative positions
  • Figures 6a to 6c are schematic representations of a magnetic field sensor in different relative positions.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an actuating device according to an embodiment of the present invention.
  • the actuating device has a first component 102 and a second component 104.
  • the first component 102 and the second component are movable relative to one another. so that the first component 102 can perform a relative movement with respect to the second component 104.
  • the relative movement between the first component 102 and the second component 104 as well as a current relative position between the first component 102 and the second component 104 can be detected by means of a magnetic field sensor.
  • the magnetic field sensor has a transducer device and a detection device.
  • the encoder device is attached to the first component 102 and the detection device is attached to the second component 104.
  • the detection device may be attached to the first component 102 and the transducer device may be attached to the second component 104.
  • the transducer device and the detection device perform a corresponding movement during a relative movement between the first and second components 102, 104.
  • a current relative position and a relative movement between the and the detection device can be transferred to a current relative position and a relative movement between the first component 102 and the second component 104.
  • the transducer device has a first magnet 106 and a second magnet 108.
  • the detection device has a first sensor 1 10 for detecting the magnetic field of the first magnet 106 and a second sensor 1 12 for detecting the magnetic field of the second magnet 108.
  • the magnetic field sensor is shown in a central position in which the first sensor 1 10 a magnetic pole of the first magnet 106 directly opposite and the second sensor 1 12 a magnetic pole of the second magnet 108 is disposed directly opposite one another.
  • the actuator may be a device for selecting a gear stage of a transmission of a vehicle.
  • the first component 102 may be a select lever that may be actuated by a driver of the vehicle to select a gear stage.
  • the first component 102 and the second component nents 104 may be connected to each other via a ball joint.
  • the magnets 106, 108 may be disposed on a joint head of the ball joint.
  • the first sensor 110 is configured to output a first sensor signal, which represents a detected magnetic field, which is composed of a superposition of the magnetic field of the first magnet and a possibly present magnetic interference field.
  • the first sensor signal comprises a value of a strength of the detected magnetic field and additionally or alternatively a value for a direction of the detected magnetic field.
  • the second sensor 1 12 is designed to output a second sensor signal, which represents a detected magnetic field, which is composed of a superposition of the magnetic field of the second magnet and the possibly present magnetic interference field.
  • the second sensor signal comprises a value of a strength of the detected magnetic field and additionally or alternatively a value for a direction of the detected magnetic field.
  • An evaluation device 1 14 is designed to receive and evaluate the first sensor signal of the first sensor 1 10 and the second sensor signal of the second sensor 1 12. For this purpose, the evaluation device 1 14 via electrical lines to the sensors 1 10, 1 12 be connected. The evaluation device 1 14 is designed to combine the first sensor signal with the second sensor signal to determine and provide a relative position between the transducer device and the detection device and thus a relative position between the first component 102 and the second component 104. In this case, the evaluation device 1 14 is designed to determine the relative position regardless of a size and direction of the possibly existing magnetic interference field. In this case, the evaluation device 1 14 may be designed to first determine a portion of the magnetic interference field and then to take into account in the determination of the relative position.
  • the evaluation device 1 14 may be designed to determine the relative position directly, wherein the proportion of the magnetic interference field in the determination of the relative position is eliminated by a suitable combination of the first sensor signal and the second sensor signal.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for determining a relative position according to an embodiment of the present invention. By means of the method, for example, a relative position between the components of an actuating device shown in FIG. 1 can be determined.
  • a magnetic field is generated with a transducer device.
  • the magnetic field can be generated permanently or over a limited period of time, for example during a measuring cycle.
  • the magnetic field is detected by a detection device.
  • the detection device is movably arranged relative to the transducer device.
  • the detection device has two separate sensors for detecting the magnetic field, each of which provides a sensor signal by which the magnetic field is represented.
  • the sensor signals are combined with one another to determine the relative position of the transducer device and the detection device and thus, for example, between the first component and the second component of the actuator.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a magnetic field sensor according to an embodiment of the present invention.
  • the magnetic field sensor may, for example, be used in conjunction with the actuating device shown in FIG.
  • the magnetic field sensor has a first magnet 106, a second magnet 108, a first sensor 110 and a second sensor 112.
  • the first sensor 110 and the second sensor 112 are arranged side by side on a surface of a carrier 330, for example a circuit board or a printed circuit board.
  • the sensors 1 10, 1 12 need not necessarily be arranged on a support, for example a circuit board.
  • the sensors 110, 112, for example, can also be arranged directly on a surface or in the interior of one of the components shown in FIG.
  • the first magnet 106 and the second magnet 108 are rigidly or synchronously connected to each other and can be moved together relative to the sensors 1 10, 1 12.
  • the first magnet 106 is arranged opposite the first sensor 1 10.
  • One pole of the first magnet 106 here the north pole, is aligned with respect to a sensing surface of the first sensor 110.
  • the magnet 106 is configured to generate a first magnetic field 332 detected by the first sensor 110.
  • the magnetic field detected by the first sensor 1 10 is dependent on a position of the first magnet 106 in relation to the first sensor 1 10. In this way, from the magnetic field detected by the first sensor 1 10 to a relative position between the first sensor 1 10 and the first magnet 106 are closed.
  • the first magnet 106 and the first sensor 110 thus form a first measuring unit.
  • the second magnet 108 is arranged opposite the second sensor 12.
  • One pole of the second magnet 108 in this case the south pole, is aligned with respect to a sensing surface of the second sensor 12.
  • the second magnet 108 is configured to generate a second magnetic field 334 detected by the second sensor 12.
  • the magnetic field detected by the second sensor 1 12 is dependent on a position of the second magnet 108 with respect to the second sensor 1 12. In this way, from the magnetic field detected by the second sensor 12 to a relative position between the second sensor 12 and the second magnet 108 are closed.
  • the second magnet 108 and the second sensor 12 thus form a second measuring unit.
  • the first magnet 106 and the second magnet 108 are oppositely oriented with respect to their magnetic polarity.
  • the magnets 106, 108 are shown in a tilted about a rotational axis position.
  • the sensors 110, 112 are arranged in a detection area which may be influenced by a magnetic interference field 336.
  • the detection range can be selected to be so small that the magnetic interference field 336 can be detected within the detection range. Area is almost homogeneous, the sensors 1 10, 1 12 are thus influenced by the same magnetic interference field 336. The presence and size of the magnetic interference field 336 may be unknown.
  • the first magnetic field 332 and the second magnetic field 334 are respectively in direction vectors [Sx], and the magnetic interference field 336 is shown in direction vectors [St].
  • the first magnetic field 332 is superimposed by the magnetic interference field 336.
  • the second magnetic field 334 is also superimposed by the magnetic interference field 336.
  • the first magnetic field 332 is oriented opposite to the second magnetic field 334.
  • the magnetic fields 332, 334 are equal in magnitude. In the detection area, magnetic lines of the magnetic fields 332, 334 generated by the magnets 106, 108 are aligned nearly parallel to each other.
  • the magnetic fields 332, 334 each have a high component in a vertical direction orthogonal to the surface of the carrier 330 and a transverse component parallel to the surface of the carrier 330.
  • the high component and the transverse component of the magnetic fields 332, 334 each have different signs, so they are opposite to each other.
  • the magnetic interference field has a high component, which is opposite to the high component of the first magnetic field 332, and a transverse component, which is opposite to the transverse component of the first magnetic field 332.
  • the first magnetic field 332 is attenuated by the magnetic interference field 336 and the second magnetic field 334 is amplified by the magnetic interference field 336.
  • the magnets 106, 108 may be designed as two bar magnets.
  • the magnets 106, 108 may be attached to a component that can be moved relative to the carrier 330.
  • the magnets 106, 108 may be attached to the component such that the magnets 106, 108 are moved synchronously upon movement of the component.
  • the magnets 106, 108 may be attached to the component such that the magnets 106, 108 are moved in opposite directions upon movement of the component such that, for example, the first magnet 106 moves in a direction in the same direction as the component moves. is moved, however, the second magnet 108 is moved in the opposite direction.
  • the magnets 106, 108 may be connected via a suitable translation device with the component.
  • the sensors 11, 12 may be Hall sensors.
  • a position detection with analog sensors 1 10, 1 12 is sensitive to external interference.
  • the position of the magnet 106 in the X, Y and Z directions can be detected by means of a 3D sensor 110 and a magnet 106 arranged in a movable manner, which can be permanent or electric.
  • the magnet 106 is attached, for example, to the component, which may be part of a mechanism whose position it is to be detected. If, by means of a further magnetic field 336, which can be permanent or electrical, an influence on the Hall sensor 106 is obtained, precisely by the interference field 336, the position of the magnet 106 can no longer be reliably detected.
  • sensor systems Due to ensuring the correct position detection, sensor systems are often designed twice, three times, four times or n times. A failure of a sensor 106 can thus be detected, and if necessary also corrected depending on the design of the system. Corresponding additional sensors are not shown in the figures.
  • Such a sensor system consists of at least two analog sensors 1 10, 1 12.
  • the design of the system is chosen so that both sensors 1 10, 1 12 are used for position detection, but the size and direction detect relevant interference fields 336.
  • the disturbance 336 can be eliminated by means of a correction calculation.
  • the correction tion can z. B. in a controller, discrete digital (TIL) and analog (operational amplifier) happen.
  • TIL discrete digital
  • analog operational amplifier
  • the determination of the disturbance variable vector of the interference field 336 takes place according to the following formula:
  • the position is determined using redundancy adjustment and / or plausibility check according to the following formula:
  • Two identical Hall sensors 1 10, 1 1 2 are to two oppositely poled magnets 1 06, 1 08, which may be permanent or electric magnets positioned.
  • the magnets 1 06, 1 08 are mechanically connected such that they in a position change the same movement or a mutually coupled movement, for. B. opposite or perform translated, as shown in Fig. 3.
  • the interference field 336 can be determined by subtracting the two fields sensed by the sensors 1100, 1112.
  • the position can be determined. The same calculation is done with the second sensor 1 12 performed. The position is then made plausible via the two adjusted sensed values.
  • All sensors used 1 10, 1 12 are used for position detection and plausibility and are used simultaneously to determine the interference field 336.
  • Fig. 3 are bar magnets 106, 108 are used, wherein for each sensor 1 10, 1 12 a separate magnet 106, 108 is used and the fields 332, 334 opposite to the sensors 1 10, 1 12 act.
  • the sensors 1 10, 1 12 are aligned the same, so that the interference field 336 acts on the sensors 1 10, 1 12 the same.
  • mutually orthogonal sensors 1 10, 1 12 are used.
  • the movement of the transmitter unit with the magnets 106, 108 is an SD movement, wherein, for example, the bar magnet 106 is tilted relative to the sensor 110 and removed from the sensor 110. Accordingly, the bar magnet 108 is tilted relative to the sensor 12 and removed from the sensor 12.
  • the magnets 106, 108 are placed in a ball joint over the sensors 1 10, 1 12, wherein the ball of the ball joint is moved about its center by means of a selector lever, as shown for example in Fig. 1.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a magnetic field sensor corresponding to the exemplary embodiment described with reference to FIG. 3, in which a horseshoe magnet 406 is used instead of two separate magnets. It is thus a horseshoe magnet 406, which has only one pair of poles, used in conjunction with at least two sensors 1 10, 1 12.
  • a first leg of the horseshoe magnet 406, which forms a first magnetic pole, for example the north pole, is arranged opposite the first sensor 110.
  • a second leg of the horseshoe magnet 406, which forms a second magnetic pole, for example the south pole, is arranged opposite to the second sensor 12.
  • FIGS. 5a to 5c show schematic representations of part of a magnetic field sensor in different relative positions.
  • a respective magnet 106 which is arranged to be movable to a sensor 1 10.
  • a sensor 1 10 may be the first magnet 106 and first sensor 110 shown with reference to FIG. 3.
  • the magnet 106 may perform relative movements 540 indicated by arrows relative to the sensor 110. These may be rotational movements or tilting movements, in which a longitudinal axis of the magnet 106 relative to the sensor 1 10, for example, relative to a surface of the sensor 1 10, is inclined. In this case, a distance between the sensor 1 10 facing pole of the magnet 106 and a center of the sensor 1 10 is changed.
  • Fig. 5a shows the magnetic field sensor in a middle position.
  • the longitudinal axis of the bar magnet 106 is aligned orthogonal to a Sensier Chemistry or a base of the sensor 1 10.
  • the longitudinal axis of the magnet 106 extends through a center of the sensor 1 10.
  • a center of the pole of the magnet 106 has the smallest distance to the sensor 1 10 in the middle position.
  • the center of the pole of the magnet 106 has a greater distance from the sensor 1 10 on.
  • the sensor 1 10 is traversed by a nearly homogeneous magnetic field whose magnetic field lines are aligned substantially orthogonal to the Sensier constitution.
  • Fig. 5b shows the magnetic field sensor in a deflected in a first direction position.
  • the longitudinal axis of the bar magnet 106 is inclined relative to the sensing surface or base of the sensor 1 10.
  • the sensor 1 10 is traversed by a nearly homogeneous magnetic field whose magnetic field lines are oriented substantially obliquely to the Sensier Chemistry or the base.
  • FIG. 5c shows the magnetic field sensor in a position deflected in a second direction, the second direction being orthogonal to the first direction shown in FIG. 5b.
  • the longitudinal axis of the Bar magnet 106 inclined relative to the Sensier Chemistry or the base of the sensor 1 10.
  • the sensor 1 10 is traversed by a nearly homogeneous magnetic field whose magnetic field lines are oriented substantially obliquely to the Sensier matter or the base.
  • FIGS. 6a to 6c show schematic representations of a further magnetic field sensor in different relative positions.
  • the magnetic field sensor may, for example, be used in conjunction with the actuating device shown in FIG.
  • only one magnet 106 is used instead of two magnets in the transducer device.
  • the detection device has according to the embodiment shown in FIG. 3, two sensors 1 10, 1 12, which, however, are arranged differently.
  • the magnetic field sensor shown in FIGS. 6a to 6c thus has a magnet 106, a first sensor 110 and a second sensor 112.
  • the first sensor 1 10 and the second sensor 1 12 are stacked on opposite surfaces of a carrier 330, such as a circuit board or a printed circuit board arranged.
  • the sensors 1 10, 1 12 need not necessarily be arranged on a support, for example a circuit board.
  • the first sensor 1 10 and the second sensor 1 12 are arranged oppositely aligned with respect to their Sensierraum. This can be achieved by using two identical sensors 110, 112 which, however, are arranged once in relation to the magnet with the underside, for example the contacting surface, downwards and once with the underside upwards, that is, for example arranged in mirror image are.
  • contacting surfaces of the sensors 1 10, 1 12 may face each other.
  • the magnet 106 can be moved relative to the sensors 110, 112.
  • the magnet 106 is arranged opposite to the sensor stack formed from the first sensor 1 10 and the second sensor 1 12.
  • One pole of the first magnet 106 for example the north pole, is aligned with sensing surfaces or base surfaces of the first sensor 110 and the second sensor 112.
  • the magic The net 106 is configured to generate a magnetic field 332 detected by the first sensor 110 and the second sensor 112.
  • the magnetic field detected by the first sensor 1 10 and the second sensor 1 12 is dependent on a position of the magnet 106 with respect to the first sensor 1 10 and the second sensor 1 12. In this way, from the first sensor 1 10th and the second sensor 1 12 respectively detected magnetic field to a relative position between the first sensor 1 10 and the magnet 106 and corresponding to a relative position between the second sensor 1 12 and the magnet 106 are closed.
  • the magnet 106 and the first sensor 1 10 thus form a first measuring unit and the magnet 106 and the second sensor 1 12 form a second measuring unit.
  • the sensors 110, 112 are arranged in a detection area which may be influenced by a magnetic interference field.
  • the detection range can be chosen to be so small that the magnetic interference field within the detection range is almost homogeneous, so the sensors 1 10, 1 12 are thus influenced by the same magnetic interference field.
  • Fig. 6a shows the magnetic field sensor in a middle position.
  • a longitudinal axis of the magnet 106 is aligned orthogonal to a sensing surface or base of the sensors 1 10, 1 12.
  • the sensors 1 10, 1 12 are traversed by a nearly homogeneous magnetic field whose magnetic field lines are aligned substantially orthogonal to the Sensier vom.
  • Fig. 6b shows the magnetic field sensor in a deflected in a first direction position.
  • the longitudinal axis of the magnet 106 is inclined relative to the Sensier vom or bases of the sensors 1 10, 1 12.
  • the sensors 1 10, 1 12 are traversed by a nearly homogeneous magnetic field whose magnetic field lines are aligned substantially obliquely to the Sensier vom or bases.
  • FIG. 6c shows the magnetic field sensor in a position deflected in a second direction, the second direction being orthogonal to the first direction shown in FIG. 6b.
  • the longitudinal axis of the mag- Neten 106 obliquely opposite the Sensier vom or bases of the sensors 1 10, 1 12 inclined.
  • the sensors 1 10, 1 12 are traversed by a nearly homogeneous magnetic field whose magnetic field lines are aligned substantially obliquely to the Sensier vom or base.
  • FIGS. 6a to 6c show a magnetic field sensor with a bar magnet 106.
  • one sensor 1 10 is positioned above and one sensor 1 12 is positioned below the printed circuit board 330.
  • a bar magnet 106 mounted above the upper sensor 1 10 acts on the upper sensor 1 10 opposite to the lower sensor 1 12.
  • This embodiment comes with a bar magnet 106 for two or four sensors 1 10, 1 12.
  • Four sensors 1 10, 1 12 increase the availability. In this case, the sensors 1 10, 1 12 can be carried out twice.
  • 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.

Abstract

Ein Magnetfeldsensor weist eine Gebereinrichtung (106, 108) zur Erzeugung eines Magnetfelds (332, 334) und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Magnetfelds (332, 334) auf. Dabei sind die Gebereinrichtung (106, 108) und die Erfassungseinrichtung beweglich zueinander angeordnet. Die Erfassungseinrichtung weist einen ersten Sensor (110) zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld (332, 334) abhängigen ersten Sensorsignals und einen zweiten Sensor (112) zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld (332, 334) abhängigen zweiten Sensorsignals auf. Der erste Sensor (110) und der zweite Sensor (112) sind benachbart in einem sich in einer Verlängerung einer Längsachse des mindestens einen Magneten befindlichen Erfassungsbereich angeordnet.

Description

Maqnetfeldsensor, Betätiqunqsvorrichtunq und Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfeldsensor, eine Betätigungsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie auf ein Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition zwischen einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente, die beispielsweise im Zusammenhang mit einem Gangwählhebel eines Fahrzeugs eingesetzt werden können.
Zur Erfassung einer Relativposition zwischen zwei Komponenten können Magnetfeldsensoren eingesetzt werden. Dabei kann eine Gebereinheit, mit der ein magnetisches Feld erzeugt wird auf einer ersten der Komponenten und eine Sensoreinheit zum Auswerten des magnetischen Felds auf einer zweiten der Komponenten angeordnet sein.
Die EP 1 777 501 A1 beschreibt eine Positionssensoranordnung zur berührungslosen Positionsbestimmung mittels redundanter magnetempfindlicher Sensorelemente.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Magnetfeldsensor, eine verbesserte Betätigungsvorrichtung für ein Fahrzeug sowie ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition zwischen einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Bei einem Magnetfeldsensor, der zur Positionserkennung eingesetzt werden kann, wird ein Magnetfeld von einer Gebereinrichtung erzeugt und von einer zu der Gebereinrichtung beweglich angeordneten Erfassungseinrichtung erfasst. Bewegen sich die Gebereinrichtung und die Erfassungseinrichtung relativ zueinander, so führt dies zu einer Veränderung des von der Erfassungseinrichtung erfassten Magnetfelds. Über eine Größe des von der Erfassungseinrichtung erfassten Magnetfelds kann auf die Relativposition zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungsein- richtung geschlossen werden. Der Magnetfeldsensor kann durch ein magnetisches Störfeld beeinflusst werden. Damit der Einfluss eines solchen Störfelds bei einer anschließenden Signalauswertung erkannt oder eliminiert werden kann, kann die Erfassungseinrichtung zumindest zwei Sensoren aufweisen. Die zwei Sensoren können so ausgeführt und angeordnet sein, dass sie durch das Störfeld auf gleiche Art und Weise beeinflusst werden. Werden Sensorsignale der Sensoren auf geeignete Weise miteinander kombiniert, so kann ein in den Sensorsignalen enthaltener Anteil des Störfelds ermittelt oder eliminiert werden. Dies ermöglicht es, den Magnetfeldsensor auch in Anwendungsfällen einzusetzen, in denen mit einem sich ändernden Störfeld zu rechnen ist.
Vorteilhafterweise kann somit eine Positionserfassung mit analogen Sensoren realisiert werden, die unempfindlich gegen äußere Störfelder ist. Der Ansatz kann beispielsweise bei einem dreidimensionalen Sensor eingesetzt werden. Ein dreidimensionaler Sensor kann beispielsweise zur Erfassung einer Position oder Ausrichtung eines Gangwahlhebels eines Fahrzeugs eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetfeldsensor mit einer Gebereinrichtung mit mindestens einem Magneten zur Erzeugung eines Magnetfelds und einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Magnetfelds, wobei die Gebereinrichtung und die Erfassungseinrichtung beweglich zueinander angeordnet sind und die Erfassungseinrichtung einen ersten Sensor zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld abhängigen ersten Sensorsignals und einen zweiten Sensor zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld abhängigen zweiten Sensorsignals aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor und der zweite Sensor benachbart in einem sich in einer Verlängerung einer Längsachse des mindestens einen Magneten befindlichen Erfassungsbereich angeordnet sind.
Der Magnetfeldsensor weist somit eine Gebereinrichtung und eine Erfassungseinrichtung auf, die getrennt voneinander und beweglich zueinander angeordnet sind. Die Gebereinrichtung kann einen oder mehrere Magnete bzw. Magnetelemente, jeweils in Form eines Dauermagneten oder eines Elektromagneten umfassen. Der oder die Magnete können als Stabmagnet ausgeführt sein. Denkbar ist auch ei- ne Verwendung einer Luft- oder Zylinderspule als ein Magnetelement. Die Längsachse eines Magneten kann eine durch eine Längserstreckungsrichtung des Magneten oder eines Kerns des Magneten, im Fall einer Luft- oder Zylinderspule durch eine Längserstreckungsrichtung des Luftkernes, definiert sein. Die Magnetfeldlinien, die aus einem magnetischen Pol oder den magnetischen Polen des Magneten austreten, können parallel zu der Längsachse ausgerichtet sein. Die Längsachse kann in einer Grundposition oder einer Mittelposition des Magnetfeldsensors orthogonal zu einer Sensierebene des ersten Sensors und des zweiten Sensors ausgerichtet sein. Bei der Mittelposition kann es sich um eine einer Mehrzahl möglicher Relativpositionen zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung handeln. In der Mittelposition können die Magnetfeldlinien des Magnetfelds innerhalb des Erfassungsbereichs orthogonal zu der Sensierebene des ersten Sensors und der Sensierebene des zweiten Sensors verlaufen. Die Sensoren können weitere Sensierebenen aufweisen, die orthogonal zu den bereits genannten Sensierebenen ausgerichtet sein können. Die Sensoren können somit als eindimensionale, zweidimensionale oder dreidimensionale Sensoren ausgeführt sein. Bei den Sensoren kann es sich um gebräuchliche Sensoren zur Messung der magnetischen Flussdichte handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Sensoren um Hall-Sensoren, XMR-Sensoren (X- MagnetoResistive) oder Feldplatten handeln. Bei dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal kann es sich jeweils um ein elektrisches Signal, beispielsweise eine elektrische Spannung handeln. Das erste Sensorsignal kann eine Größe des von dem ersten Sensor erfassten Anteil des Magnetfelds und das zweite Sensorsignal eine Größe des von dem zweiten Sensor erfassten Anteil des Magnetfelds repräsentieren. Somit kann eine Änderung einer Richtung des Magnetfelds zu einander entsprechenden Änderungen in dem ersten Sensorsignal und dem zweiten Sensorsignal führen. Eine Abmessung des Erfassungsbereichs, in dem der erste Sensor und der zweite Sensor angeordnet sind, kann so gewählt sein, dass ein für den Anwendungsbereich des Magnetfeldsensors vorhersehbares magnetisches Störfeld innerhalb des Erfassungsbereichs homogen oder annähernd homogen ist, sodass der erste Sensor und der zweite Sensor annähernd von dem gleichen magnetischen Störfeld beeinflusst werden. Somit kann zu gleichen Zeitpunkten jeweils ein in Stärke und Richtung annähernd gleiches magnetisches Störfeld auf den ersten Sensor und den zweiten Sensor einwirken. Annähernd gleich kann dabei beispielsweise innerhalb von Messtoleranzen des Magnetfeldsensors gleich bedeuten.
Der Magnetfeldsensor kann eine Auswerteeinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal miteinander zu kombinieren, um eine dem Magnetfeld überlagerte magnetische Störgröße und zusätzlich oder alternativ einen Parameter des Magnetfelds und zusätzlich oder alternativ eine Relativposition zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung zu bestimmen. Bei der Auswerteeinrichtung kann es sich um eine elektrische Schaltung handeln, die ausgebildet ist, um die Sensorsignale zu empfangen, auszuwerten und ein Auswertesignal bereitzustellen, dass die magnetische Störgröße, den Parameter des Magnetfelds bzw. die Relativposition repräsentiert. Zum Kombinieren der Sensorsignale oder durch die Sensorsignale repräsentierte Werte kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um die Sensorsignale zu addieren oder zu subtrahieren oder einen Mittelwert aus den Sensorsignalen zu bilden. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um eine Größe und zusätzlich oder alternativ eine Richtung der magnetischen Störgröße innerhalb des Erfassungsbereichs zu bestimmen. Ferner kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um eine Größe und zusätzlich oder alternativ eine Richtung des Magnetfelds innerhalb des Erfassungsbereichs zu bestimmen. Bei der Bestimmung der Größe und zusätzlich oder alternativ einer Richtung des Magnetfelds kann ein Einfluss der magnetischen Störgröße berücksichtigt und eliminiert oder reduziert werden. Ferner kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um unter Verwendung von Referenzwerten sowie der Größe und zusätzlich oder alternativ der Richtung des Magnetfelds die Relativposition zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung zu bestimmen. Durch das Kombinieren der Sensorsignale kann ein Einfluss des magnetischen Störfelds auf die Sensorfunktion ermittelt und zusätzlich oder alternativ reduziert oder eliminiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Sensor und der zweite Sensor derart angeordnet, dass im Betrieb des Magnetfeldsensors das den ersten Sensor durchdringende Magnetfeld eine andere Magnetfeldeinrichtung als das den zweiten Sensor durchdringende Magnetfeld hat. Vorzugsweise sind der ers- te und zweite Sensor derart angeordnet, dass im Betrieb des Magnetfeldsensors einer der beiden Sensoren von einem von einem magnetischen Nordpol ausgehenden Magnetfeld und der andere der beiden Sensoren von einem zu einem magnetischen Südpol führenden Magnetfeld durchdrungen werden, wobei der magnetische Nord- und Südpol dem mindestens einen Magneten oder zwei Magneten zuordbar sind.
Vorzugsweise kann die Gebereinrichtung ausgebildet sein, um ein erstes Magnetfeld und ein zweites Magnetfeld zu erzeugen. Dabei können das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld in entgegengesetzter Richtung zueinander ausgerichtet sein. Der erste Sensor kann ausgebildet sein, um das erste Sensorsignal abhängig von dem ersten Magnetfeld zu erzeugen. Der zweite Sensor kann ausgebildet sein, um das zweite Sensorsignal abhängig von dem zweiten Magnetfeld zu erzeugen. Der erste Sensor und der zweite Sensor können identisch ausgeführt sein. Der erste und der zweite Sensor können einander entsprechend ausgerichtet und verschaltet oder elektrisch kontaktiert sein. Dabei kann eine Sensierrichtung oder Sen- siercharakteristik des ersten Sensors einer Sensierrichtung oder Sensiercharakteris- tik des zweiten Sensors entsprechen. Dies bedeutet, dass ein gedachtes Magnetfeld beliebiger Art bei einer Einwirkung auf den ersten Sensor das gleiche Sensorsignal hervorruft, wie bei einer Einwirkung auf den zweiten Sensor. Beispielsweise können Grundflächen oder Kontaktierungsflächen der Sensoren gleich ausgerichtet sein. Gemäß dieser Ausführungsform werden zwei Magnetfelder erzeugt, wobei eines der Magnetfelder von dem ersten Sensor und das andere der Magnetfelder von dem zweiten Sensor erfasst wird. Pro Magnetfeld ist somit ein Sensor vorgesehen. Indem das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld in entgegengesetzter Richtung zueinander ausgerichtet sein können, kann eine potenzielle magnetische Störgröße bei einem der Sensoren zu einer Verstärkung des erfassten Magnetfelds und bei dem anderen der Sensoren zu einer Verringerung des erfassten Magnetfelds führen. Der erste Sensor kann gegenüberliegend zu oder in einem Haupteinflussbereich eines magnetischen Nordpols der Gebereinrichtung angeordnet sein. Der zweite Sensor kann gegenüberliegend zu oder in einem Haupteinflussbereich eines magnetischen Südpols der Gebereinrichtung angeordnet sein. Der magnetische Nordpol und der magnetische Südpol können nebeneinander angeordnet sein. Eine Haupterstre- ckungsebene des magnetischen Nordpols kann parallel zu einer Haupterstreckungs- ebene des magnetischen Südpols sein. Aus dem magnetischen Nordpol austretende magnetische Feldlinien können parallel zu in den magnetischen Südpol eintretenden magnetischen Feldlinien verlaufen. Im Betrieb des Magnetfeldsensors können den ersten Sensor durchdringende Magnetfeldlinien des Magnetfelds zumindest annähernd parallel zu den zweiten Sensor durchdringenden Magnetfeldlinien des Magnetfelds verlaufen. Bei den im Betrieb des Magnetfeldsensors vorgesehenen möglichen Relativpositionen zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung können Feldlinien des ersten Magnetfelds jeweils in demselben Winkel in eine Sensierebene des ersten Sensors eintreten, wie die Feldlinien des zweiten Magnetfelds aus einer Sensierebene des zweiten Sensors austreten. Dabei können die jeweiligen Winkel gemäß einer Ausführungsform betragsmäßig gleich sein, aber unterschiedliche Vorzeichen aufweisen. Unter Sensierebene kann eine Fläche verstanden werden, die von einem durch den Sensor zu erfassenden oder zu sensierenden Magnetfeld durchdrungen wird. Ein zweidimensionaler Sensor kann zwei Sensierebenen und ein dreidimensionaler Sensor drei Sensierebenen aufweisen, die jeweils orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Ein Abstand zwischen einem Nordpol der Gebereinrichtung und dem ersten Sensor kann in den vorgesehenen möglichen Relativpositionen zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung jeweils gleich einem Abstand zwischen einem Südpol der Gebereinrichtung und dem zweiten Sensor sein. Der erste Sensor und der zweite Sensor können in einer gemeinsamen Ebene, beispielsweise auf einer Oberfläche eines Trägers, nebeneinander angeordnet sein. Indem das erste Magnetfeld entgegengesetzt zu dem zweiten Magnetfeld ausgerichtet ist, können das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal oder durch das erste und das zweite Sensorsignal repräsentierte Werte bei Abwesenheit eines magnetischen Störfelds unterschiedliche Vorzeichen aufweisen.
Dabei kann die Gebereinrichtung einen ersten Magneten zum Erzeugen des ersten Magnetfelds und einen neben dem ersten Magneten angeordneten zweiten Magneten zum Erzeugen des zweiten Magnetfelds aufweisen. Der erste Magnet kann identisch zu dem zweiten Magneten ausgeführt sein. Der erste Magnet kann zumindest in einer Mittelposition des Magnetfeldsensors parallel zu dem zweiten Magneten angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform kann der erste Magnet in allen der vorgesehenen möglichen Relativpositionen parallel zu dem zweiten Magne- ten angeordnet sein. Ein Abstand zwischen einem Nordpol des ersten Magneten zu dem ersten Sensor kann in den vorgesehenen möglichen Relativpositionen zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung jeweils gleich einem Abstand zwischen einem Südpol des zweiten Magneten und dem zweiten Sensor sein. Der Nordpol des ersten Magneten kann versetzt zu dem Südpol des zweiten Magneten angeordnet sein. Der erste Magnet und der zweite Magnet können jeweils als Stabmagnete ausgeführt sein. Die Längsachse eines Magneten kann jeweils durch eine Achse zwischen dem Nordpol und dem Südpol des Magneten definiert werden. Eine erste Achse zwischen Nordpol und Südpol des ersten Magnets kann parallel zu einer zweiten Achse zwischen Nordpol und Südpol des zweiten Magnets ausgerichtet sein. Die erste Achse kann in allen oder einigen der vorgesehenen möglichen Relativpositionen zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung durch den ersten Sensor gerichtet sein. Die zweite Achse kann in allen oder einigen der vorgesehenen möglichen Relativpositionen zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung durch den zweiten Sensor gerichtet sein. Die erste Achse und die zweite Achse können in den vorgesehenen möglichen Relativpositionen jeweils parallel zueinander angeordnet sein. Alternativ können sich die erste Achse und die zweite Achse bei einem Verlassen einer Mittelposition gegenläufig neigen. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Gebereinrichtung durch zwei Magnete realisiert sein.
Alternativ kann der zumindest eine Magnet einen magnetischen Nordpol zum Erzeugen des ersten Magnetfelds und einen magnetischen Südpol zum Erzeugen des zweiten Magnetfelds aufweisen. Dabei können das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld Bereiche eines zwischen dem magnetischen Nordpol und dem magnetischen Südpol verlaufenden Magnetfelds des Magneten sein. Beispielsweise kann der Magnet als ein U-förmiger Magnet, beispielsweise ein Hufeisenmagnet ausgeführt sein. Der Magnet kann zwei Längsachsen aufweisen, die jeweils einer Längserstreckungsrichtung eines Polschenkels des Magneten entsprechen. Abgesehen davon, dass lediglich ein Magnet zur Erzeugung des ersten und des zweiten Magnetfelds vorgesehen ist, kann der Aufbau und die Wirkungsweise dieser Ausführungsform entsprechend zu dem Aufbau und der Wirkungsweise der Ausführungsform mit zwei Magneten sein. Gemäß einer Ausführungsform können das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld betragsmäßig gleich groß sein. Dies kann insbesondere für den Erfassungsbereich gelten. Gleich große Magnetfelder können realisiert werden, indem zwei identische Magnete oder ein Magnet mit zwei identisch ausgeführten Schenkeln eingesetzt wird. Indem das erste Magnetfeld entgegengesetzt zu dem zweiten Magnetfeld ausgerichtet ist, können das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal oder durch das erste und das zweite Sensorsignal repräsentierte Werte bei Abwesenheit eines magnetischen Störfelds unterschiedliche Vorzeichen jedoch den gleichen Betrag aufweisen. Aufgrund der betragsmäßig gleich großen Magnetfelder lässt sich ein magnetisches Störfeld einfach aus den Sensorsignalen bestimmen.
Der erste Sensor und der zweite Sensor können nebeneinander in einer Sen- sierebene angeordnet sein. Die Sensierebene kann beispielsweise durch eine Oberfläche einer Leiterplatte gebildet sein. Die Leiterplatte kann elektrische Leitungen zur Kontaktierung des ersten und des zweiten Sensors aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine Sensierrichtung des ersten Sensors entgegengesetzt zu einer Sensierrichtung des zweiten Sensors sein. Dabei kann im Betrieb des Magnetfeldsensors eine Magnetfeldlinie des Magnetfelds sowohl den ersten Sensor als auch den zweiten Sensor durchdringen. Der erste Sensor und der zweite Sensor können stapeiförmig angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Sensor auf einer ersten Oberfläche eines Trägers, beispielsweise einer Leiterplatte, und der zweite Sensor kann auf einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Trägers angeordnet sein. Die Gebereinrichtung kann einen einzigen Magneten zum Erzeugen des Magnetfelds aufweisen. Ein Abstand zwischen dem Nordpol des Magneten oder alternativ zwischen dem Südpol des Magneten zu dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor kann sich in den vorgesehenen möglichen Relativpositionen zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung lediglich durch den Abstand zwischen dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor unterscheiden. Der Magnet kann als Stabmagnet ausgeführt sein. Die
Längsachse zwischen Nordpol und Südpol des Magneten kann in allen oder einigen der vorgesehenen möglichen Relativpositionen zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung durch den ersten Sensor und den zweiten Sensor gerichtet sein. Im Betrieb des Magnetfeldsensors können den ersten Sensor durchdringende Magnetfeldlinien des Magnetfelds zumindest annähernd parallel zu den zweiten Sensor durchdringenden Magnetfeldlinien des Magnetfelds verlaufen.
Eine Betätigungsvorrichtung für ein Fahrzeug weist folgende Merkmale auf: eine erste Komponente;
eine zweite Komponente, wobei die erste Komponente und die zweite Komponente beweglich zueinander angeordnet sind; und
einen Magnetfeldsensor, wobei die Gebereinrichtung des Magnetfeldsensors an der ersten Komponente und die Erfassungseinrichtung des Magnetfeldsensors an der zweiten Komponente angeordnet ist.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handeln. Bei der Betätigungsvorrichtung kann es sich um eine Einrichtung zur Auswahl eines Gangs bei einem manuellen Getriebe oder einer Fahrstufe bei einem automatischen Getriebe handeln. Beispielsweise kann es sich bei einer der Komponenten um einen Wählhebel handeln. Bei der anderen der Komponente kann es sich um eine Lagerung oder Aufnahmestruktur für den Wählhebel handeln. Der Magnetfeldsensor kann im Bereich eines Lagers, beispielsweise eines Kugelgelenks oder Kreuzgelenks zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente angeordnet sein. Durch eine Auswertung eines oder mehrerer Signale des Magnetfeldsensors kann eine Relativposition zwischen den Komponenten bestimmt werden.
Ein Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition zwischen einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente, die zueinander beweglich angeordnet sind, umfasst die folgenden Schritte:
Erzeugen eines Magnetfelds mit einer an der ersten Komponente angeordneten Gebereinrichtung mit mindestens einem Magneten zum Erzeugen eines Magnetfelds;
Erfassen des Magnetfelds mit einer an der zweiten Komponente angeordneten Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Magnetfelds, die einen ersten Sensor zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld abhängigen ersten Sensorsignal und einen zweiten Sensor zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld abhängigen zweiten Sensorsignal aufweist, wobei der erste Sensor und der zweite Sensor benachbart in einem sich in einer Verlängerung einer Längsachse des mindestens einen Magneten befindlichen Erfassungsbereich angeordnet sind; und
Kombinieren des ersten Sensorsignals mit dem zweiten Sensorsignal, um die Relativposition zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente zu bestimmen.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Betätigungsvorrichtung;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Relativposition;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Magnetfeldsensors;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Magnetfeldsensors;
Figuren 5a bis 5c schematische Darstellungen eines Teils eines Magnetfeldsensors in unterschiedlichen Relativpositionen; und
Figuren 6a bis 6c schematische Darstellungen eines Magnetfeldsensors in unterschiedlichen Relativpositionen.
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. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Betätigungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Betätigungsvorrichtung weist eine erste Komponente 102 und eine zweite Komponente 104 auf. Die erste Komponente 102 und die zweite Komponente sind beweglich zueinander gela- gert, sodass die erste Komponente 102 eine Relativbewegung in Bezug auf die zweite Komponente 104 ausführen kann.
Die Relativbewegung zwischen der ersten Komponente 102 und der zweiten Komponente 104 sowie eine aktuelle Relativposition zwischen der ersten Komponente 102 und der zweiten Komponente 104 kann mittels eines Magnetfeldsensors er- fasst werden. Der Magnetfeldsensor weist eine Gebereinrichtung und eine Erfassungseinrichtung auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Gebereinrichtung an der ersten Komponente 102 befestigt und die Erfassungseinrichtung an der zweiten Komponente 104. Alternativ kann die Erfassungseinrichtung an der ersten Komponente 102 und die Gebereinrichtung an der zweiten Komponente 104 befestigt sein. Auf diese Weise führen die Gebereinrichtung und die Erfassungseinrichtung bei einer Relativbewegung zwischen der ersten und zweite Komponente 102, 104 eine entsprechende Bewegung aus. Somit können eine aktuelle Relativposition und eine Relativbewegung zwischen der und der Erfassungseinrichtung auf eine aktuelle Relativposition und eine Relativbewegung zwischen der ersten Komponente 102 und der zweiten Komponente 104 übertragen werden.
Die Gebereinrichtung weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Magneten 106 und einen zweiten Magneten 108 auf. Die Erfassungseinrichtung weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Sensor 1 10 zur Erfassung des Magnetfelds des ersten Magneten 106 und einen zweiten Sensor 1 12 zur Erfassung des Magnetfelds des zweiten Magneten 108 auf. In Fig. 1 ist der Magnetfeldsensor in einer Mittelposition gezeigt, in der der erste Sensor 1 10 einem magnetischen Pol des ersten Magneten 106 direkt gegenüberliegend und der zweite Sensor 1 12 einem magnetischen Pol des zweiten Magneten 108 direkt gegenüberliegend angeordnet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann es sich bei der Betätigungsvorrichtung um eine Vorrichtung zur Auswahl einer Getriebestufe eines Getriebes eines Fahrzeugs handeln. Somit kann es sich bei der ersten Komponente 102 um einen Wählhebel handeln, der von einem Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden kann, um eine Getriebestufe auszuwählen. Die erste Komponente 102 und die zweite Kompo- nente 104 können über ein Kugelgelenk miteinander verbunden sein. Die Magnete 106, 108 können an einem Gelenkkopf des Kugelgelenks angeordnet sein.
Der erste Sensor 1 10 ist ausgebildet, um ein erstes Sensorsignal auszugeben, das ein erfasstes Magnetfeld repräsentiert, das sich aus einer Überlagerung des Magnetfelds des ersten Magneten und einem eventuell vorhandenen magnetischen Störfeld zusammensetzt. Je nach Ausführungsform umfasst das erste Sensorsignal einen Wert einer Stärke des erfassten Magnetfelds und zusätzlich oder alternativ einen Wert für eine Richtung des erfassten Magnetfelds. Der zweite Sensor 1 12 ist ausgebildet, um ein zweites Sensorsignal auszugeben, das ein erfasstes Magnetfeld repräsentiert, das sich aus einer Überlagerung des Magnetfelds des zweiten Magneten und dem eventuell vorhandenen magnetischen Störfeld zusammensetzt. Je nach Ausführungsform umfasst das zweite Sensorsignal einen Wert einer Stärke des erfassten Magnetfelds und zusätzlich oder alternativ einen Wert für eine Richtung des erfassten Magnetfelds.
Eine Auswerteeinrichtung 1 14 ist ausgebildet, um das erste Sensorsignal des ersten Sensors 1 10 und das zweite Sensorsignal des zweiten Sensors 1 12 zu empfangen und auszuwerten. Dazu kann die Auswerteeinrichtung 1 14 über elektrische Leitungen mit den Sensoren 1 10, 1 12 verbunden sein. Die Auswerteeinrichtung 1 14 ist ausgebildet, um das erste Sensorsignal mit dem zweiten Sensorsignal zu kombinieren, um eine Relativposition zwischen der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung und damit eine Relativposition zwischen der ersten Komponente 102 und der zweiten Komponente 104 zu bestimmen und bereitzustellen. Dabei ist die Auswerteeinrichtung 1 14 ausgebildet, um die Relativposition unabhängig von einer Größe und Richtung des eventuell vorhandenen magnetischen Störfelds zu bestimmen. Dabei kann die Auswerteeinrichtung 1 14 ausgebildet sein, um einen Anteil des magnetischen Störfelds zunächst zu bestimmen und anschließend bei der Bestimmung der Relativposition zu berücksichtigen. Alternativ kann die Auswerteeinrichtung 1 14 ausgebildet sein, um die Relativposition direkt zu bestimmen, wobei der Anteil des magnetischen Störfelds bei der Bestimmung der Relativposition durch eine geeignete Kombination des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals eliminiert wird. Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung einer Relativposition gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Mittels des Verfahrens kann beispielsweise eine Relativposition zwischen den in Fig. 1 gezeigten Komponenten einer Betätigungsvorrichtung bestimmt werden.
In einem Schritt 220 wird mit einer Gebereinrichtung ein Magnetfeld erzeugt. Das Magnetfeld kann permanent oder über einen begrenzten Zeitraum, beispielsweise während eines Messzyklus erzeugt werden. In einem Schritt 222 wird das Magnetfeld mit einer Erfassungseinrichtung erfasst. Die Erfassungseinrichtung ist in Bezug auf die Gebereinrichtung beweglich angeordnet. Die Erfassungseinrichtung weist zwei separate Sensoren zur Erfassung des Magnetfelds auf, die jeweils ein Sensorsignal bereitstellen, durch das das Magnetfeld repräsentiert wird. In einem Schritt 224 werden die Sensorsignale miteinander kombiniert, um die Relativposition der Gebereinrichtung und der Erfassungseinrichtung und somit beispielsweise zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente der Betätigungsvorrichtung zu bestimmen.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Magnetfeldsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Magnetfeldsensor kann beispielsweise im Zusammenhang mit der in Fig. 1 gezeigten Betätigungsvorrichtung eingesetzt werden.
Der Magnetfeldsensor weist einen ersten Magneten 106, einen zweiten Magneten 108, einen ersten Sensor 1 10 und einen zweiten Sensor 1 12 auf. Der erste Sensor 1 10 und der zweite Sensor 1 12 sind nebeneinander auf einer Oberfläche eines Trägers 330, beispielsweise einer Platine oder einer Leiterplatte angeordnet. Die Sensoren 1 10, 1 12 müssen jedoch nicht zwangsläufig auf einem Träger, beispielsweise einer Platine angeordnet sein. Die Sensoren 1 10, 1 12 können beispielsweise auch direkt auf einer Oberfläche oder im Inneren einer der in Fig. 1 gezeigten Komponenten angeordnet sein. Der erste Magnet 106 und der zweite Magnet 108 sind starr oder synchron beweglich miteinander verbunden und können gemeinsam relativ zu den Sensoren 1 10, 1 12 bewegt werden.
Der erste Magnet 106 ist dem ersten Sensor 1 10 gegenüberliegend angeordnet. Ein Pol des ersten Magneten 106, hier der Nordpol, ist gegenüber einer Sensier- fläche des ersten Sensors 1 10 ausgerichtet. Der Magnet 106 ist ausgebildet, um ein erstes Magnetfeld 332 zu erzeugen, das von dem ersten Sensor 1 10 erfasst wird. Das von dem ersten Sensor 1 10 erfasste Magnetfeld ist abhängig von einer Stellung des ersten Magneten 106 in Bezug zu dem ersten Sensor 1 10. Auf diese Weise kann aus dem von dem ersten Sensor 1 10 erfassten Magnetfeld auf eine Relativposition zwischen dem ersten Sensor 1 10 und dem ersten Magneten 106 geschlossen werden. Der erste Magnet 106 und der erste Sensor 1 10 bilden somit eine erste Messeinheit.
Der zweite Magnet 108 ist dem zweiten Sensor 1 12 gegenüberliegend angeordnet. Ein Pol des zweiten Magneten 108, hier der Südpol, ist gegenüber einer Sensierfläche des zweiten Sensors 1 12 ausgerichtet. Der zweite Magnet 108 ist ausgebildet, um ein zweites Magnetfeld 334 zu erzeugen, das von dem zweiten Sensor 1 12 erfasst wird. Das von dem zweiten Sensor 1 12 erfasste Magnetfeld ist abhängig von einer Stellung des zweiten Magneten 108 in Bezug zu dem zweiten Sensor 1 12. Auf diese Weise kann aus dem von dem zweiten Sensor 1 12 erfassten Magnetfeld auf eine Relativposition zwischen dem zweiten Sensor 1 12 und dem zweiten Magneten 108 geschlossen werden. Der zweite Magnet 108 und der zweite Sensor 1 12 bilden somit eine zweite Messeinheit.
Der erste Magnet 106 und der zweite Magnet 108 sind in Bezug auf ihre magnetische Polung entgegengesetzt ausgerichtet angeordnet. In Fig. 3 sind die Magneten 106, 108 in einer um eine Drehachse gekippten Stellung gezeigt.
Die Sensoren 1 10, 1 12 sind in einem Erfassungsbereich angeordnet, der von einem magnetischen Störfeld 336 beeinflusst sein kann. Der Erfassungsbereich kann so klein gewählt sein, dass das magnetische Störfeld 336 innerhalb des Erfassungs- bereichs nahezu homogen ist, die Sensoren 1 10, 1 12 also von demselben magnetischen Störfeld 336 beeinflusst werden. Ein Vorhandensein und eine Größe des magnetischen Störfelds 336 können unbekannt sein.
Das erste Magnetfeld 332 und das zweite Magnetfeld 334 sind jeweils in Richtungsvektoren [Sx] und das magnetische Störfeld 336 ist in Richtungsvektoren [St] gezeigt.
Das erste Magnetfeld 332 wird von dem magnetischen Störfeld 336 überlagert. Das zweite Magnetfeld 334 wird ebenfalls von dem magnetischen Störfeld 336 überlagert. Das erste Magnetfeld 332 ist entgegengesetzt zu dem zweiten Magnetfeld 334 ausgerichtet. Die Magnetfelder 332, 334 sind betragsmäßig gleich groß. In dem Erfassungsbereich sind Magnetlinien der durch die Magnete 106, 108 erzeugten Magnetfelder 332, 334 nahezu parallel zueinander ausgerichtet. Die Magnetfelder 332, 334 weisen jeweils eine Hochkomponente in einer Hochrichtung orthogonal zu der Oberfläche des Trägers 330 und eine Querkomponente parallel zu der Oberfläche des Trägers 330 auf. Die Hochkomponente und die Querkomponente der Magnetfelder 332, 334 weisen jeweils unterschiedliche Vorzeichen auf, sind also einander entgegengesetzt. Das magnetische Störfeld weist eine Hochkomponente auf, die der Hochkomponente des ersten Magnetfelds 332 entgegengerichtet ist und eine Querkomponente auf, die der Querkomponente des ersten Magnetfelds 332 entgegengerichtet ist. Somit wird das erste Magnetfeld 332 durch das magnetische Störfeld 336 abgeschwächt und das zweite Magnetfeld 334 wird durch das magnetische Störfeld 336 verstärkt.
Die Magneten 106, 108 können als zwei Stabmagnete ausgeführt sein. Die Magnete 106, 108 können an einer Komponente befestigt sein, die relativ zu dem Träger 330 bewegt werden kann. Die Magnete 106, 108 können so an der Komponente befestigt sein, dass die Magnete 106, 108 bei einer Bewegung der Komponente synchron bewegt werden. Alternativ können die Magnete 106, 108 so an der Komponente befestigt sein, dass die Magnete 106, 108 bei einer Bewegung der Komponente gegenläufig bewegt werden, sodass beispielsweise der erste Magnet 106 bei einer Bewegung der Komponente in eine Richtung in dieselbe Richtung be- wegt wird, der zweite Magnet 108 jedoch in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Dazu können die Magneten 106, 108 über eine geeignete Übersetzungseinrichtung mit der Komponente verbunden sein.
Im Folgenden wird anhand von Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel zur Störsignal- eliminierung bei analogen Hallsensor-Systemen beschrieben. Entsprechend kann es sich bei den Sensoren 1 10, 1 12 um Hallsensoren handeln.
Eine Positionserfassung mit analogen Sensoren 1 10, 1 12 ist gegen äußere Störfelder empfindlich. Beispielsweise kann mit einem 3D-Sensor 1 10 und einem beweglich dazu angeordneten Magneten 106, der permanent oder elektrisch ausgeführt sein kann, die Position des Magneten 106 in X-, Y- und Z-Richtung erfasst werden. Der Magnet 106 wird beispielsweise an der Komponente befestigt, die Teil einer Mechanik sein kann, deren Position es zu erfassen gilt. Wird nun mittels eines weiteren Magnetfeldes 336, das permanent oder elektrisch sein kann, eine Beeinflussung des Hallsensors 106 erwirkt, eben durch das Störfeld 336, so lässt sich die Position des Magneten 106 nicht mehr sicher erfassen.
Aufgrund einer Sicherstellung der korrekten Positionserfassung werden Sensor-Systeme oftmals zweifach, dreifach, vierfach oder n-fach ausgelegt. Ein Ausfall eines Sensors 106 lässt sich somit erkennen, und ggf. je nach Auslegung des Systems auch korrigieren. Entsprechende zusätzliche Sensoren sind in den Figuren nicht gezeigt.
Das anhand der Figuren mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschriebene System ist störempfindlich gegen äußere Einflüsse von Fremdmagnetfeldern 336, die permanenter oder elektrischer Natur sein können.
Ein solches Sensorsystem, wie es beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist, besteht aus mindestens zwei analogen Sensoren 1 10, 1 12. Die Auslegung des Systems ist so gewählt, dass beide Sensoren 1 10, 1 12 zur Positionserkennung genutzt werden, jedoch die Größe und Richtung relevante Störfelder 336 erfassen. Somit lässt sich mittels einer Korrekturrechnung die Störgröße 336 eliminieren. Die Korrekturrech- nung kann z. B. in einem Controller, diskret digital (TIL) sowie analog (Operationsverstärker) geschehen. Eine entsprechende Korrekturrechnung kann beispielsweise in der in Fig. 1 gezeigten Auswerteeinrichtung durchgeführt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Ermittlung des Störgrößenvektors des Störfelds 336 gemäß folgender Formel :
Figure imgf000019_0001
S : Störgrößenvektor des Störfelds 336
S : Vektor des vom ersten Sensor 1 10 sensierten Magnetfelds
S : Vektor des vom zweiten Sensor 1 1 2 sensierten Magnetfelds
Entsprechend erfolgt die Ermittlung der Position mit Redundanzabgleich und bzw. Plausibilisierung gemäß folgender Formel :
I I— I I
Das zugrunde liegende Funktionsprinzip wird im Folgenden beschrieben.
Zwei gleiche Hallsensoren 1 10, 1 1 2 werden zu zwei entgegengesetzt gepolten Magneten 1 06, 1 08, bei denen es sich um permanente oder elektrische Magneten handeln kann, positioniert. Die Magnete 1 06, 1 08 sind mechanisch derart verbunden, dass sie bei einer Positionsänderung die gleiche Bewegung bzw. eine zueinander gekoppelte Bewegung, z. B. gegenläufig oder übersetzt durchführen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Durch die entgegenläufige Ausrichtung der Magnetfelder 332, 334, lässt sich durch Abzug der beiden mit den Sensoren 1 1 0, 1 1 2 sensierten Felder das Störfeld 336 ermitteln.
Durch Abzug des Störfeldes 336 vom sensierten Magnetfeld [S1 ] des ersten Sensors 1 1 0 lässt sich die Position ermitteln. Die gleiche Berechnung wird mit dem zweiten Sensor 1 12 durchgeführt. Anschließend wird die Position über die beiden bereinigten sensierten Werte plausibilisiert.
Alle verwendeten Sensoren 1 10, 1 12 dienen der Positionserfassung sowie der Plausibilisierung und werden gleichzeitig genutzt, um das Störfeld 336 zu ermitteln.
In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel kommen Stabmagnete 106, 108 zum Einsatz, wobei für jeden Sensor 1 10, 1 12 ein eigener Magnet 106, 108 verwendet wird und die Felder 332, 334 entgegengesetzt auf die Sensoren 1 10, 1 12 wirken. Die Sensoren 1 10, 1 12 sind gleich ausgerichtet, sodass das Störfeld 336 auf die Sensoren 1 10, 1 12 gleich wirkt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden orthogonal zueinanderstehende Sensoren 1 10, 1 12 eingesetzt.
Die Bewegung der Gebereinheit mit den Magneten 106, 108 ist eine SD- Bewegung, wobei beispielsweise der Stabmagnet 106 gegenüber dem Sensor 1 10 gekippt und von dem Sensor 1 10 entfernt wird. Entsprechend wird der Stabmagnet 108 gegenüber dem Sensor 1 12 gekippt und von dem Sensor 1 12 entfernt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Magnete 106, 108 in einem Kugelgelenk über den Sensoren 1 10, 1 12 platziert, wobei die Kugel des Kugelgelenks mittels eines Wählhebels, wie er beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, um ihren Mittelpunkt bewegt wird.
Fig. 4 zeigt ein dem anhand von Fig. 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel entsprechendes Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors, bei dem anstelle von zwei separaten Magneten ein Hufeisenmagnet 406 eingesetzt wird. Es wird also ein Hufeisenmagnet 406, der nur ein Polpaar aufweist, im Zusammenspiel mit mindestens zwei Sensoren 1 10, 1 12 eingesetzt. Ein erster Schenkel des Hufeisenmagneten 406, der einen ersten magnetischen Pol, beispielsweise den Nordpol ausbildet, ist gegenüber dem ersten Sensor 1 10 angeordnet. Ein zweiter Schenkel des Hufeisenmagneten 406, der einen zweiten magnetischen Pol, beispielsweise den Südpol ausbildet, ist gegenüber dem zweiten Sensor 1 12 angeordnet. Die Figuren 5a bis 5c zeigen schematische Darstellungen eines Teils eines Magnetfeldsensors in unterschiedlichen Relativpositionen. Gezeigt ist jeweils ein Magnet 106, der beweglich zu einem Sensor 1 10 angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich dabei um den anhand von Fig. 3 gezeigten ersten Magneten 106 und ersten Sensor 1 10 handeln. Der Magnet 106 kann durch Pfeile gekennzeichnete Relativbewegungen 540 gegenüber dem Sensor 1 10 ausführen. Dabei kann es sich um Drehbewegungen oder Kippbewegungen handeln, bei denen eine Längsachse des Magneten 106 gegenüber dem Sensor 1 10, beispielsweise gegenüber einer Oberfläche des Sensors 1 10, geneigt wird. Dabei wird ein Abstand zwischen dem dem Sensor 1 10 zugewandten Pol des Magneten 106 und einem Mittelpunkt des Sensors 1 10 verändert.
Fig. 5a zeigt den Magnetfeldsensor in einer Mittelstellung. In der Mittelstellung ist die Längsachse des Stabmagneten 106 orthogonal zu einer Sensierfläche oder einer Grundfläche des Sensors 1 10 ausgerichtet. Die Längsachse des Magneten 106 verläuft durch einen Mittelpunkt des Sensors 1 10. Ein Mittelpunkt des Pols des Magneten 106 weist in der Mittelstellung den geringsten Abstand zu dem Sensor 1 10 auf. In anderen Stellungen, wie sie beispielsweise in den Figuren 5b und 5c gezeigt ist, weist der Mittelpunkt des Pols des Magneten 106 einen größeren Abstand zu dem Sensor 1 10 auf. Der Sensor 1 10 wird von einem nahezu homogenen Magnetfeld durchströmt, dessen Magnetfeldlinien im Wesentlichen orthogonal zu der Sensierfläche ausgerichtet sind.
Fig. 5b zeigt den Magnetfeldsensor in einer in einer ersten Richtung ausgelenkten Stellung. In der in Fig. 5b gezeigten Stellung ist die Längsachse des Stabmagneten 106 schräg gegenüber der Sensierfläche oder Grundfläche des Sensors 1 10 geneigt. Der Sensor 1 10 wird von einem nahezu homogenen Magnetfeld durchströmt, dessen Magnetfeldlinien im Wesentlichen schräg zu der Sensierfläche oder der Grundfläche ausgerichtet sind.
Fig. 5c zeigt den Magnetfeldsensor in einer in einer zweiten Richtung ausgelenkten Stellung, wobei die zweite Richtung orthogonal zu der in Fig. 5b genannten ersten Richtung ist. In der in Fig. 5c gezeigten Stellung ist die Längsachse des Stabmagneten 106 schräg gegenüber der Sensierfläche oder der Grundfläche des Sensors 1 10 geneigt. Der Sensor 1 10 wird von einem nahezu homogenen Magnetfeld durchströmt, dessen Magnetfeldlinien im Wesentlichen schräg zu der Sensierfläche oder der Grundfläche ausgerichtet sind.
Die Figuren 6a bis 6c zeigen schematische Darstellungen eines weiteren Magnetfeldsensors in unterschiedlichen Relativpositionen. Der Magnetfeldsensor kann beispielsweise im Zusammenhang mit der in Fig. 1 gezeigten Betätigungsvorrichtung eingesetzt werden. Im Unterschied zu dem anhand von Fig. 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird anstelle von zwei Magneten in der Gebereinrichtung nur ein Magnet 106 eingesetzt. Die Erfassungseinrichtung weist entsprechend zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Sensoren 1 10, 1 12 auf, die jedoch anders angeordnet sind.
Der in den Figuren 6a bis 6c gezeigte Magnetfeldsensor weist somit einen Magneten 106, einen ersten Sensor 1 10 und einen zweiten Sensor 1 12 auf. Der erste Sensor 1 10 und der zweite Sensor 1 12 sind übereinandergestapelt auf gegenüberliegenden Oberflächen eines Trägers 330, beispielsweise einer Platine oder einer Leiterplatte angeordnet. Die Sensoren 1 10, 1 12 müssen jedoch nicht zwangsläufig auf einem Träger, beispielsweise einer Platine angeordnet sein. Der erste Sensor 1 10 und der zweite Sensor 1 12 sind in Bezug auf ihre Sensierrichtung entgegengesetzt ausgerichtet angeordnet. Dies kann dadurch erreicht werden, das zwei identische Sensoren 1 10, 1 12 eingesetzt werden, die jedoch in Bezug auf den Magneten einmal mit der Unterseite, beispielsweise der Kontaktierungsfläche, nach unten und einmal mit der Unterseite nach oben angeordnet sind, also beispielsweise spiegelverkehrt angeordnet sind. Somit können Kontaktierungsflächen der Sensoren 1 10, 1 12 einander zugewandt sein. Der Magnet 106 kann relativ zu den Sensoren 1 10, 1 12 bewegt werden.
Der Magnet 106 ist dem aus dem ersten Sensor 1 10 und dem zweiten Sensor 1 12 gebildeten Sensorstapel gegenüberliegend angeordnet. Ein Pol des ersten Magneten 106, beispielsweise der Nordpol, ist gegenüber Sensierflächen oder Grundflächen des ersten Sensors 1 10 und des zweiten Sensors 1 12 ausgerichtet. Der Mag- net 106 ist ausgebildet, um ein Magnetfeld 332 zu erzeugen, das von dem ersten Sensor 1 10 und dem zweiten Sensor 1 12 erfasst wird. Das von dem ersten Sensor 1 10 und dem zweiten Sensor 1 12 erfasste Magnetfeld ist abhängig von einer Stellung des Magneten 106 in Bezug zu dem ersten Sensor 1 10 und dem zweiten Sensor 1 12. Auf diese Weise kann aus den von dem ersten Sensor 1 10 und dem zweiten Sensor 1 12 jeweils erfassten Magnetfelds auf eine Relativposition zwischen dem ersten Sensor 1 10 und dem Magneten 106 und entsprechend auf eine Relativposition zwischen dem zweiten Sensor 1 12 und dem Magneten 106 geschlossen werden. Der Magnet 106 und der erste Sensor 1 10 bilden somit eine erste Messeinheit und der Magnet 106 und der zweite Sensor 1 12 bilden eine zweite Messeinheit.
Die Sensoren 1 10, 1 12 sind in einem Erfassungsbereich angeordnet, der von einem magnetischen Störfeld beeinflusst sein kann. Der Erfassungsbereich kann so klein gewählt sein, dass das magnetische Störfeld innerhalb des Erfassungsbereichs nahezu homogen ist, die Sensoren 1 10, 1 12 also von demselben magnetischen Störfeld beeinflusst werden.
Fig. 6a zeigt den Magnetfeldsensor in einer Mittelstellung. In der Mittelstellung ist eine Längsachse des Magneten 106 orthogonal zu einer Sensierfläche oder Grundfläche der Sensoren 1 10, 1 12 ausgerichtet. Die Sensoren 1 10, 1 12 werden von einem nahezu homogenen Magnetfeld durchströmt, dessen Magnetfeldlinien im Wesentlichen orthogonal zu den Sensierflächen ausgerichtet sind.
Fig. 6b zeigt den Magnetfeldsensor in einer in einer ersten Richtung ausgelenkten Stellung. In der in Fig. 6b gezeigten Stellung ist die Längsachse des Magneten 106 schräg gegenüber den Sensierflächen oder Grundflächen der Sensoren 1 10, 1 12 geneigt. Die Sensoren 1 10, 1 12 werden von einem nahezu homogenen Magnetfeld durchströmt, dessen Magnetfeldlinien im Wesentlichen schräg zu den Sensierflächen oder Grundflächen ausgerichtet sind.
Fig. 6c zeigt den Magnetfeldsensor in einer in einer zweiten Richtung ausgelenkten Stellung, wobei die zweite Richtung orthogonal zu der in Fig. 6b genannten ersten Richtung ist. In der in Fig. 6c gezeigten Stellung ist die Längsachse des Mag- neten 106 schräg gegenüber den Sensierflächen oder Grundflächen der Sensoren 1 10, 1 12 geneigt. Die Sensoren 1 10, 1 12 werden von einem nahezu homogenen Magnetfeld durchströmt, dessen Magnetfeldlinien im Wesentlichen schräg zu den Sensierflächen oder Grundfläche ausgerichtet sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigen die Figuren 6a bis 6c einen Magnetfeldsensor mit einem Stabmagnet 106. Dies ist eine Variante zu den oben beschriebenen Anordnungen. Gemäß der in den Figuren 6a bis 6c gezeigten Anordnung ist je ein Sensor 1 10 oberhalb und einen Sensor 1 12 unterhalb der Leiterplatte 330 positioniert. Somit wirkt ein über dem oberen Sensor 1 10 kugelgelagerter Stabmagnet 106 auf den oberen Sensor 1 10 entgegengesetzt zu dem unteren Sensor 1 12. Dieses Ausführungsbeispiel kommt mit einem Stabmagnet 106 für zwei oder vier Sensoren 1 10, 1 12 aus. Vier Sensoren 1 10, 1 12 führen zu einer Erhöhung der Verfügbarkeit. Dabei können die Sensoren 1 10, 1 12 jeweils doppelt ausgeführt sein.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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. Bezuqszeichen
102 erste Komponente
104 zweite Komponente
106 erster Magnet
08 zweiter Magnet
1 10 erster Sensor
1 12 zweiter Sensor
1 14 Auswerteeinrichtung
220 Schritt des Erzeugens
222 Schritt des Erfassens
224 Schritt des Kombinierens
330 Träger
332 erstes Magnetfeld
334 zweites Magnetfeld
336 magnetisches Störfeld
406 Magnet
540 Relativbewegung

Claims

Patentansprüche
1 . Magnetfeldsensor mit einer Gebereinrichtung (106, 108) mit mindestens einem Magneten (106, 108; 406) zur Erzeugung eines Magnetfelds (332, 334) und einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Magnetfelds (332, 334), wobei die Gebereinrichtung (106, 108) und die Erfassungseinrichtung beweglich zueinander angeordnet sind und die Erfassungseinrichtung einen ersten Sensor (1 10) zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld (332, 334) abhängigen ersten Sensorsignals und einen zweiten Sensor (1 12) zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld (332, 334) abhängigen zweiten Sensorsignals aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (1 10) und der zweite Sensor (1 12) benachbart in einem sich in einer Verlängerung einer Längsachse des mindestens einen Magneten befindlichen Erfassungsbereich angeordnet sind.
2. Magnetfeldsensor gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor eine Auswerteeinrichtung (1 14) aufweist, die ausgebildet ist, um das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignal miteinander zu kombinieren, um eine dem Magnetfeld (332, 334) überlagerte magnetische Störgröße (336) und/oder einen Parameter des Magnetfelds (332, 334) und/oder eine Relativposition zwischen der Gebereinrichtung (106, 108) und der Erfassungseinrichtung zu bestimmen.
3. Magnetfeldsensor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (1 10) und der zweite Sensor (1 12) derart angeordnet sind, dass im Betrieb des Magnetfeldsensors das den ersten Sensor (1 10) durchdringende Magnetfeld (332) eine andere Magnetfeldrichtung als das den zweiten Sensor (1 12) durchdringende Magnetfeld (334) hat.
4. Magnetfeldsensor gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebereinrichtung ausgebildet ist, um ein erstes Magnetfeld (332) und ein zweites Magnetfeld (334) zu erzeugen, wobei das erste Magnetfeld (332) und das zweite Magnetfeld (334) in entgegengesetzter Richtung zueinander ausgerichtet sind, und der erste Sensor (1 10) ausgebildet ist, um das erste Sensorsignal abhängig von dem ersten Magnetfeld (332) zu erzeugen und der zweite Sen- sor (1 12) ausgebildet ist, um das zweite Sensorsignal abhängig von dem zweiten Magnetfeld (334) zu erzeugen, wobei eine Sensierrichtung des ersten Sensors (1 10) einer Sensierrichtung des zweiten Sensors (1 12) entspricht.
5. Magnetfeldsensor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebereinrichtung einen ersten Magneten (106) zum Erzeugen des ersten Magnetfelds (332) und einen neben dem ersten Magneten (106) angeordneten zweiten Magneten (108) zum Erzeugen des zweiten Magnetfelds (334) aufweist.
6. Magnetfeldsensor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Magnet (406) einen magnetischen Nordpol zum Erzeugen des ersten Magnetfelds (332) und einen magnetischen Südpol zum Erzeugen des zweiten Magnetfelds (334) aufweist, wobei das erste Magnetfeld (332) und das zweite Magnetfeld (334) Bereiche eines zwischen dem magnetischen Nordpol und dem magnetischen Südpol verlaufenden Magnetfelds des Magneten (106) sind.
7. Magnetfeldsensor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Magnetfeld (332) und das zweite Magnetfeld (334) betragsmäßig gleich groß sind.
8. Magnetfeldsensor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (106) und der zweite Sensor (108) nebeneinander in einer Sensierebene angeordnet sind.
9. Magnetfeldsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensierrichtung des ersten Sensors (106) entgegengesetzt zu einer Sensierrichtung des zweiten Sensors (108) ist und im Betrieb des Magnetfeldsensors eine Magnetfeldlinie des Magnetfelds sowohl den ersten Sensor (1 10) als auch den zweiten Sensor (1 12) durchdringt.
10. Betätigungsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit folgenden Merkmalen:
einer ersten Komponente (102); einer zweiten Komponente (104), wobei die erste Komponente (102) und die zweite Komponente (104) beweglich zueinander angeordnet sind; und
einem Magnetfeldsensor gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Gebereinrichtung (106, 108) an der ersten Komponente (102) und die Erfassungseinrichtung (1 10, 1 12) an der zweiten Komponente (104) angeordnet ist.
1 1 . Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition zwischen einer ersten Komponente (102) und einer zweiten Komponente (104), die zueinander beweglich angeordnet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Erzeugen (220) eines Magnetfelds (332, 334) mit einer an der ersten Komponente (102) angeordneten Gebereinrichtung mit mindestens einem Magneten (106, 108; 406) zum Erzeugen eines Magnetfelds;
Erfassen (222) des Magnetfelds (332, 334) mit einer an der zweiten Komponente (104) angeordneten Erfassungseinrichtung zur Erfassung des Magnetfelds (332, 334), die einen ersten Sensor (1 10) zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld (332, 334) abhängigen ersten Sensorsignals und einen zweiten Sensor (1 12) zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld (332, 334) abhängigen zweiten Sensorsignals aufweist, wobei der erste Sensor (1 10) und der zweite Sensor (1 12) benachbart in einem sich in einer Verlängerung einer Längsachse des mindestens einen Magneten befindlichen Erfassungsbereich angeordnet sind; und
Kombinieren (224) des ersten Sensorsignals mit dem zweiten Sensorsignal, um die Relativposition zwischen der ersten Komponente (102) und der zweiten Komponente (104) zu bestimmen.
PCT/EP2013/052013 2012-03-22 2013-02-01 Magnetfeldsensor, betätigungsvorrichtung und verfahren zur bestimmung einer relativposition WO2013139520A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015500806A JP2015511018A (ja) 2012-03-22 2013-02-01 磁界センサ装置、作動装置及び相対位置を決定するための方法
CN201380015709.2A CN104246440A (zh) 2012-03-22 2013-02-01 磁场传感器、操纵设备和用于确定相对位置的方法
US14/380,903 US20150025761A1 (en) 2012-03-22 2013-02-01 Magnetic field sensor, actuating device and method for determining a relative position
KR1020147026454A KR20140146588A (ko) 2012-03-22 2013-02-01 자기장 센서, 작동 장치, 그리고 상대 위치를 결정하기 위한 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012204634.8 2012-03-22
DE102012204634A DE102012204634A1 (de) 2012-03-22 2012-03-22 Magnetfeldsensor, Betätigungsvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013139520A1 true WO2013139520A1 (de) 2013-09-26

Family

ID=47678774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/052013 WO2013139520A1 (de) 2012-03-22 2013-02-01 Magnetfeldsensor, betätigungsvorrichtung und verfahren zur bestimmung einer relativposition

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150025761A1 (de)
JP (1) JP2015511018A (de)
KR (1) KR20140146588A (de)
CN (1) CN104246440A (de)
DE (1) DE102012204634A1 (de)
WO (1) WO2013139520A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105570444A (zh) * 2014-10-29 2016-05-11 株式会社有信 换挡装置

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101755854B1 (ko) * 2015-10-06 2017-07-07 현대자동차주식회사 전자식 변속시스템
DE102015219332A1 (de) * 2015-10-07 2017-04-13 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung sowie Roboteranordnung mit der Sensorvorrichtung
EP3171136B1 (de) * 2015-11-18 2018-04-18 MOBA - Mobile Automation AG Wippschaltvorrichtung
DE102016100254B4 (de) 2016-01-08 2023-03-02 Infineon Technologies Ag Vorrichtung und Verfahren zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren
DE102017202374A1 (de) * 2016-02-19 2017-08-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zum ermitteln einer schaltstellung eines getriebes
DE102016105600A1 (de) * 2016-03-24 2017-09-28 Verein zur Förderung von Innovationen durch Forschung, Entwicklung und Technologietransfer e.V. (Verein INNOVENT e.V.) Vorrichtung zur Eingabe von absoluter Position und Ausrichtung eines Eingabeelementes
DE102016205784A1 (de) * 2016-04-07 2017-10-12 Robert Bosch Gmbh Drehmomenterfassungseinrichtung und Fahrzeug
US20190178683A1 (en) * 2016-05-17 2019-06-13 Kongsberg Inc. System, Method And Object For High Accuracy Magnetic Position Sensing
DE102016210406A1 (de) * 2016-06-13 2017-12-14 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der relativen Lage von zwei beweglich miteinander verbundenen Gelenkteilen eines Gelenks
CN105865495B (zh) * 2016-06-20 2017-12-01 武汉华星光电技术有限公司 位置检知装置
CN106015551B (zh) * 2016-06-30 2018-01-16 宁波鹏程拉索有限公司 一种车用电控换挡器
JP6767701B2 (ja) * 2016-07-27 2020-10-14 株式会社スマートセンシング 検出手段、角度センサ、角度算出方法
DE102016215066A1 (de) * 2016-08-12 2018-02-15 Voith Patent Gmbh Überwachen einer Relativbewegung zweier Elemente
US10591274B2 (en) * 2016-09-28 2020-03-17 Infineon Technologies Ag External field robust angle sensing with differential magnetic field
DE102016118384B4 (de) * 2016-09-28 2023-10-26 Infineon Technologies Ag Magnetische Winkelsensorvorrichtung und Betriebsverfahren
US10871381B2 (en) * 2016-12-09 2020-12-22 Tdk Corporation Angle sensor and angle sensor system
KR102202573B1 (ko) * 2016-12-15 2021-01-13 알프스 알파인 가부시키가이샤 조작 장치 및 그 조작 장치를 이용한 차량용 시프트 장치
DE102016226293A1 (de) * 2016-12-29 2018-07-05 Robert Bosch Gmbh Bürstenlose elektrische Maschine
DE102017202833A1 (de) * 2017-02-22 2018-08-23 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Betätigungselements für ein Getriebe eines Fahrzeugs und System zum Bewirken von Schaltvorgängen eines Getriebes eines Fahrzeugs
JP6323699B1 (ja) * 2017-03-22 2018-05-16 Tdk株式会社 角度センサおよび角度センサシステム
EP3707475B1 (de) 2017-11-09 2021-07-07 Griessbach GmbH Schalter mit magnetanordnung
US10591320B2 (en) * 2017-12-11 2020-03-17 Nxp B.V. Magnetoresistive sensor with stray field cancellation and systems incorporating same
US10509082B2 (en) * 2018-02-08 2019-12-17 Nxp B.V. Magnetoresistive sensor systems with stray field cancellation utilizing auxiliary sensor signals
CN112534252B (zh) * 2018-07-31 2023-03-03 西门子股份公司 火焰离子化探测器和分析含氧测量气体的方法
KR102585753B1 (ko) * 2018-10-01 2023-10-10 현대자동차주식회사 전기자동차용 구동시스템 및 그 제어방법
DE102018218809A1 (de) * 2018-11-05 2020-05-07 Zf Friedrichshafen Ag Magnetgesteuerte Sensoranordnung
JP6939754B2 (ja) * 2018-11-22 2021-09-22 Tdk株式会社 角度センサおよび角度センサシステム
US11634891B2 (en) * 2020-10-08 2023-04-25 Deere & Company System and method for navigating an operator to couple a self-propelled vehicle with an attachment implement therefor
US11846529B2 (en) 2021-04-19 2023-12-19 Joral Llc Magnetic rack and pinion linear magnetic encoder and position sensing system
EP4113844B1 (de) * 2021-07-01 2023-11-01 Schneider Electric Industries SAS Positionszuverlässigkeit von magneten einer schaltvorrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0175831B1 (de) * 1983-12-15 1990-01-31 Maag-Zahnräder und -Maschinen Aktiengesellschaft Zahnmesstaster
US4966041A (en) * 1987-12-08 1990-10-30 Nippon Seiko Kabushiki Kaisha Displacement detection device
DE102004056800A1 (de) * 2004-11-24 2006-06-01 Zf Friedrichshafen Ag Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
EP1777501A1 (de) 2005-10-24 2007-04-25 Getrag Ford Transmissions GmbH Positionssensoranordnung zur berührungslosen Positionsbestimmung mittels redundanter magnetempfindlicher Sensorelemente
US20090039875A1 (en) * 2005-04-06 2009-02-12 Takayuki Hoshino Position Detector and Positioning Device
US7728584B2 (en) * 2005-08-17 2010-06-01 Ntn Corporation Rotation sensor and bearing assembly using the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010010560B3 (de) * 2010-03-05 2011-09-01 Walter Mehnert Verfahren zur Ermittlung des Feinpositionswertes eines bewegbaren Körpers
DE102010050356B4 (de) * 2010-05-20 2016-04-21 Walter Mehnert Magnetfeldsensor
JP5062449B2 (ja) * 2010-08-11 2012-10-31 Ｔｄｋ株式会社 回転磁界センサ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0175831B1 (de) * 1983-12-15 1990-01-31 Maag-Zahnräder und -Maschinen Aktiengesellschaft Zahnmesstaster
US4966041A (en) * 1987-12-08 1990-10-30 Nippon Seiko Kabushiki Kaisha Displacement detection device
DE102004056800A1 (de) * 2004-11-24 2006-06-01 Zf Friedrichshafen Ag Schaltvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
US20090039875A1 (en) * 2005-04-06 2009-02-12 Takayuki Hoshino Position Detector and Positioning Device
US7728584B2 (en) * 2005-08-17 2010-06-01 Ntn Corporation Rotation sensor and bearing assembly using the same
EP1777501A1 (de) 2005-10-24 2007-04-25 Getrag Ford Transmissions GmbH Positionssensoranordnung zur berührungslosen Positionsbestimmung mittels redundanter magnetempfindlicher Sensorelemente

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105570444A (zh) * 2014-10-29 2016-05-11 株式会社有信 换挡装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140146588A (ko) 2014-12-26
CN104246440A (zh) 2014-12-24
DE102012204634A1 (de) 2013-09-26
US20150025761A1 (en) 2015-01-22
JP2015511018A (ja) 2015-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013139520A1 (de) Magnetfeldsensor, betätigungsvorrichtung und verfahren zur bestimmung einer relativposition
EP2984455B1 (de) Magnetfeldsensorvorrichtung, betätigungsvorrichtung und verfahren zur bestimmung einer relativposition
EP2470920B1 (de) Magnetfeldsensor
AT510377B1 (de) Verfahren und ausführungsformen zur absoluten positionsbestimmung mittels zweier hallsensoren
DE102011116545A1 (de) Integrierte Magnetfeldmessvorrichtung
EP2979102B1 (de) Fremdmagnetfeld-unempfindlicher hallsensor
WO2011138150A2 (de) Erfassung eines metallischen oder magnetischen objekts
DE102018113821A1 (de) Winkelsensorbrücken einschließlich sternförmig verbundener magnetoresistiver Elemente
DE10009173A1 (de) Messvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines ferromagnetischen Gegenstandes
DE102019124396B4 (de) Stromsensor und verfahren zum erfassen einer stärke eines elektrischen stroms
DE112018003012T5 (de) Positionssensor
EP3341746B1 (de) Verfahren und anordnung zur bestimmung der querempfindlichkeit von magnetfeldsensoren
DE10045670B4 (de) Stromerfassungsvorrichtung und Stromerfassungsverfahren
DE102012203775A1 (de) Positionssensor, Magnetelement und Herstellungsverfahren für ein Magnetelement
EP2869029A1 (de) Positionsmesseinrichtung
EP3417245B1 (de) Sensor
EP2174146B1 (de) Anordnung und verfahren zur messung eines in einem elektrischen leiter fliessenden stroms
DE102017211994B4 (de) Sensoreinheit und Anordnung zur Erfassung der Position eines Bauteils
DE102005009381A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der jeweiligen Position wenigstens eines Messortes in einem Permanentmagnetfeld
DE102017109531B3 (de) Sensoranordnung und Verfahren zum Erzeugen einer Positionswechselsignalfolge
EP3245481B1 (de) Induktive positionsbestimmung
DE102006000470A1 (de) Elektromechanische Umwandlungsvorrichtung
WO2018134147A1 (de) Verfahren und anordnung zur bestimmung der ankerposition eines elektromagneten
EP3992599B1 (de) Magnetoelastischer drehmomentsensor
DE102012203158A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur absoluten Winkelpositionsbestimmung eines drehbaren Körpers mittels zweier normal zur Drehachse angebrachter Sensoren

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13703005

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14380903

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015500806

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147026454

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13703005

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1