DE68912639T2

DE68912639T2 - Hall-Effekt-Lagebestimmungssystem und -vorrichtung.

Info

Publication number: DE68912639T2
Application number: DE68912639T
Authority: DE
Inventors: Paul Gregory Rops
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1988-05-02
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2009-04-25
Also published as: EP0340596A1; MX167243B; BR8902472A; JPH01320401A; DE68912639D1; ES2048781T3; EP0340596B1; US4853629A

Description

Einleitung

Diese Erfindung betrifft im wesentlichen eine Halleffektschalteinrichtung und ein elektrisches System, um die Position einer bewegbaren Komponente, beispielsweise die Positionen einer oder mehrerer Schaltstangen eines Fahrzeuggetriebes zu erfassen, und insbesondere die Verwendung von Halleffektschalteinrichtungen in Verbindungen mit einer elektrischen Schaltung, wobei lediglich ein einziger Leiter nötig ist, um die elektrische Leistung von einer entfernten Stromquelle heranzubringen; und sie betrifft eine Halleffektschalteinrichtung, die in zweckmäßiger Weise gestaltet ist, um ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Bewegung eines Teils, wie einer Schaltstange eines Fahrzeuges zu erzeugen.

Hintergrund der Erfindung

Halleffektschalteinrichtungen sind aus dem Stand der Technik wohl bekannt. Normalerweise umfassen solche Einrichtungen einen Spannungsregler, ein Meßelement, um die Schwächung eines magnetischen Flusses und Änderungen in der Intensität eines Magnetfeldes zu messen, einen Verstärker, um das von dem Sensorelement erzeugte Signal zu verstärken und ein Schaltglied, beispielsweise einen Thyristor, um ein Ausgangsignal umzuschalten und zu erzeugen, wenn das Magnetfeld, das sich in einer vorbestimmten Nähe zu dem Sensorelement befindet, um einen vorbestimmten Betrag geschwächt wird, oder wenn die Magnetfeldstärke der das Sensorelement ausgesetzt ist, über einen Wert ansteigt der zur Betätigung des Schaltgliedes vorgesehen ist.
Insoweit konnen Halleffektschalteinrichtungen vorteilhafterweise verwendet werden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das von datenverarbeitenden Einrichtungen empfangen und verarbeitet werden kann, beispielsweise einem Mikroprozessor, der aus dem Stand der Technik wohlbekannt ist und dazu dient, Informationen über die Position einer Komponente in Abhängigkeit von einer ausgewählten Bedingung liefern kann: (a) der Schwächung des Magnetfeldes eines an der Schalteinrichtung befestigten Magneten um ein vorbestimmtes Maß, und zwar in Abhängigkeit von der ferromagnetisches Material aufweisenden Komponente, die in eine vorbestimmte Nähe zu dem Sensorelement gebracht wurde; (b) der Beaufschlagung des Sensorelementes mit einem Magnetfeld oberhalb eines vorbestimmten Wertes, das von einem Magneten hervorgerufen wird, der an der Komponente befestigt ist und eine Magnetfeldstärke aufweist, die in eine Richtung daraufzu ansteigt, wobei das Magnetfeld mittels der Komponente in eine vorbestimmte Nähe zu dem Sensorelement gebracht wurde; (c) Schwächung des Magnetfeldes eines an der Schalteinrichtung befestigten Magneten um ein vorbestimmtes Maß, und zwar in Abhängigkeit von Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche der Komponente, die durch die Komponente in einer vorbestimmten Nähe zu dem Sensorelement vorbeibewegt werden; (d) Beaufschlagung mit einer magnetischen Feldstärke, die über einem vorbestimmten Wert liegt und durch einen Magneten erzeugt wird, dessen Magnetfeldstärke in einer Richtung daraufzu ansteigt, wobei der Magnet durch das Teil in eine vorbestimmte Nähe zu dem Sensorelement gebracht wurde und; (e) Schwächung des Magnetfeldes eines an der Schalteinrichtung befestigten Magneten um einen vorbestimmten Betrag in Abhängigkeit von der aus einem ferromagnetischen Material bestehenden und in ihrer Oberfläche Unregelmäßigkeiten aufweisenden Komponente, die in einer vorbestimmten Nähe zu dem Sensorelement durch das Magnetfeld bewegt wurde.
Halleffektschalteinrichtungen sind von vielen kommerziellen Bezugsquelken zu erhalten und wurden soweit miniaturisiert, daß sie in einem einzigen Siliziumchip enthalten sein können; sie sind mit Sensorelementen erhältlich, die auf unterschiedliche Magnetfeldstärken ansprechen.
Es ist üblich, daß Halleffektschalteinrichtungen elektrisch geerdet sind und aus einer Konstantspannungsquelle mit Strom versorgt werden, die mittels eines elektrischen Leiters an den einzigen Stromversorgungseingang der Einrichtung angeschlossen ist. Die Einrichtungen haben charakteristischerweise einen einzigen Ausgangsanschluß, an den ein elektrischer Leiter angeschlossen ist, um das Ausgangssignal des Schaltgliedes an die Signalverarbeitungseinrichtungen weiterzuleiten und, wie oben erläutert, hieraus Informationen erzeugen.
Typischerweise sind die Stromquellen und die Mittel zur Bearbeitung des Ausgangssignales entfernt angeordnet, was es häufig erzwingt, und entsprechend Kosten verursacht, lange Wege sowohl für den Stromversorgungsleiter als auch für den Leiter für das Ausgangssignal zu haben, einschließlich einer Masseleitung in Fällen, in denen die Einrichtung an einer entfernt liegenden Stelle elektrisch geerdet ist.
Im Gegensatz dazu schafft die vorliegende Erfindung ein System, das solche Halleffektschalteinrichtungen in Verbindung mit einer elektrischen Schaltung verwendet, wodurch der Anschluß für das Ausgangssignal mit dem Leiter für die Stromversorgung in unmittelbarer Nähe der Einrichtung verbunden ist, wobei die Auswirkung des Ausgangssignals auf den Leiter für die Stromversorgung überwacht und von den Signalverarbeitungsmitteln verarbeitet wird, was die Notwendigkeit langer Wege für zwei Leiter und häufig den Masseleiter eliminiert, wenn die Einrichtung an einer entfernt liegenden Stelle geerdet ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der bewegliche Teil eine Schaltstange eines Fahrzeuggetriebes und die Stromquelle eine Starterbatterie ist, die an einer abgesetzten Stelle in dem Fahrzeug angeordnet ist.
Ferner bestand in Verbindung mit den Bedingungen (d), wie sie oben beschrieben sind, ein Problem darin, eine genaue Bewegung des Magneten zu dem Sensorelement hin und von diesem weg sicherzustellen, wobei das hier erwähnte Sensorelement nachgiebige Vorspannmittel, beispielsweise eine Schraubenfeder und wenigstens ein bewegliches Teil in einer Sackbohrung enthält, die in der Einrichtung enthalten ist, wobei diese Mittel gemeinsam dazu dienen, exakt die Bewegung des Magneten zu dem Sensorelement hin und von diesem weg in Abhängigkeit von der Bewegung der Komponente zu steuern.

Zusammenfassung der Erfindung

Demgemäß ist es eine Aufgabe der in Anspruch 1 definierten Erfindung, eine Halleffekteinrichtung und ein Schaltungssystem zu schaffen, die dazu dienen, die Position einer beweglichen Komponente oder eines Bauteils zu bestimmen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Halleffekteinrichtung und ein Schaltungssystem zu schaffen, die einen Stromversorgungsleiter von einer entfernt angeordneten Stromquelle verwenden, um ein Ausgangssignal von hier an abgesetzte Einrichtungen zu liefern, um das Signal zu überwachen und zu verarbeiten sowie hieraus Informationen abzuleiten, um die Lage der bewegbaren Komponente zu ermitteln.
Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halleffektschalteinrichtung zu schaffen, die elastische Vorspannmittel oder wenigstens ein bewegliches Teil verwendet, wobei diese gemeinsam eine exakte Bewegung eines Magneten zu einem Sensorelement der Einrichtung hin und von diesem weg gewährleisten, wobei diese Bewegung aus einer Bewegung der bewegbaren Komponente entsteht.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Halleffektschalteinrichtung 90;
Fig. 2 zeigt ein schematisiertes Schaltbild einer Schaltung nach dem Stand der Technik wie sie bei der Schalteinrichtung 90 nach Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Schalteinrichtung 90 und der Schaltung, die das erfindungsgemäße System bilden;
Fig. 4 zeigt den Verlauf der Spannung auf einem Stromversorgungsleiter, der bei dem System nach Fig 3 verwendet wird;
Fig. 5 - 8 zeigen entsprechende schematische Darstellungen unter Veranschaulichung der entsprechenden Bedingungen, unter denen die Schalteinrichtung 90 zu betätigen ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, und
Fig. 9 zeigt eine erfindungsgemäße Halleffektschalteinrichtung 100 in einer Querschnittsdarstellung.

Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele

Eine Halleffektschalteinrichtung 90 ist eine kommerziell verfügbarer integrierter Schaltungsbaustein. Die Einrichtung 90 enthält einen Spannungsregler 2, der elektrisch an einen Stromversorgungs-Eingangsanschluß 4 und an einen Masseanschluß 6 angeschlossen ist. Der Spannungsregler 2 ist außerdem an ein Sensorelement 8, einen Verstärker 10 sowie einen Schmitt-Trigger 12 angeschlossen, die wiederum, wie in Fig. 1 dargestellt, untereinander elektrisch verbunden sind. Der Schmitt-Trigger 12 liegt an einem Schaltglied 14, beispielsweise einem Thyristor, der seinerseits an einen Ausgangsanschluß 16 angeschaltet ist.
Die Funktionsweise der Einrichtung 90 ist bekannt und wird grundsätzlich von dem Sensorelement 8 beherrscht, das sowohl auf Änderungen der Magnetfeldstärke als auch auf eine Schwächung des Magnetflusses anspricht, der, falls er über einen vorbestimmten Wert liegt, zu einem Signal führt, das mit Hilfe des Verstärkers 10 verstärkt wird und sodann durch den Schmitt-Trigger 12 gelangt, der dazu dient, das Schaltglied 14 zu betätigen, damit an dem Ausgangsanschluß 16 der Vorrichtung 90 ein Ausgangssignal 17 entsteht.
Die Einrichtung 90 dient dazu, immer dann ein elektrisches Ausgangssignal 17 zu erzeugen, wenn das Schaltglied 14 von den Sensorelement 8 betätigt wird, sobald die Intensität eines Magnetfeldes, der das Sensorelement 8 ausgesetzt ist, über einen vorbestimmten Wert (Tesla) ansteigt oder sobald der magnetische Fluß eines Magnetfeldes, zu dem sich das Sensorelement 8 in einer vorbestimmten Nähe befindet, um einen vorbestimmten Wert geschwächt wird. Gemäß Fig. 2 ist die Einrichtung 90 in der üblichen Weise an eine fernliegende Stromquelle 20 und einen Prozessor 22 angeschlossen.
Die Stromquelle 20 ist eine Stromquelle mit im wesentlichen konstanter Spannung, beispielsweise eine 12 Volt Batterie. Bei Fahrzeugen befindet sich die Batterie üblicherweise weit ab von der Einrichtung 90, was einen langen elektrischen Leiter 18 erfordert, um elektrische Energie zu dem Eingangsanschluß 4 der Einrichtung 90 zu bringen.
In ähnlicher Weise wird das Ausgangssignal 17 mittels des Leiters 26 von dem Ausgangsanschluß 16 zu der Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einem Mikroprozessor 24, übertragen, der für gewöhnlich ebenfalls weit ab von der Einrichtung 90 angeordnet ist und ein elektronisches Modul darstellt, das aus dem Stand der Technik wohl bekannt ist und dazu dient, das Signal 17 zu empfangen und zu verarbeiten, um daraus mittels eines Ausgangssignals 32 Informationen über die relative Position einer bewegbaren Komponente zu liefern, deren Bewegung entweder zu einer Überschreitung des Schwellwertes, der Magnetfeldintensität oder einer Schwächung des magnetischen Flusses geführt hat, wie sie erforderlich sind, damit das Sensorelement 8, wie oben beschrieben, das Schaltglied 14 betätigen kann.
Der Prozessor 24 kann eine solche sein, die auch durch die Stromquelle 20 mit Strom versorgt werden kann, wie dies durch einen elektrischen Leiter 22 veranschaulicht ist, der beide miteinander verbindet.
Die Einrichtung 90 und der Prozessor 24 können getrennt voneinander geerdet sein, oder es kann ein elektrischer Leiter 28 sowohl an den Masseanschluß 6 der Einrichtung 90 als auch an die Masseverbindung 30 des Prozessors 24, wie in Fig. 2 gezeigt angeschlossen sein, wobei die Masse von dem Rahmen des Fahrzeugs gebildet sein kann, auf dem die Einrichtung 90 verwendet wird, um die Bewegung einer bewegbaren Fahrzeugkomponente, beispielsweise einer Getriebeschaltstange zu überwachen.
Demgemäß haben die bekannten Schaltungen zu langen Wege sowohl bei der Stromversorgungsleitung 18 als auch dem Leiter 26 für das Ausgangssignal zwischen der Einrichtung 90 und einer Stromquelle 20 sowie der Einrichtung 90 und einem Prozessor 24 geführt, wobei beide Leiter 18 und 26 vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert und in einer Drahtabschirmung enthalten sind, die außerdem einen Masseleiter 28 enthält, wenn die Einrichtung 90 an einer anderen Stelle geerdet ist.
Der Buchstabe "R" in den Fig. 2 und 3 bezeichnet den inneren Belastungwiderstand der Einrichtung 90, der von einem hohen auf einen niedrigen Wert abnimmt, wenn das Schaltglied 14 betätigt ist, und der von dem niedrigen Wert auf den hohen Wert ansteigt, wenn das Schaltglied 14, wie oben beschrieben, deaktiviert ist.
Gemäß Fig. 3 entsteht das erfindungsgemäße System, indem die Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluß 16 und dem Prozessor 24, die durch den Leiter 26 hergestellt wird, in der unten beschriebenen Weise eliminiert wird. Ein Leiter 34 verbindet die Stromquelle 20 mit dem Stromversorgungseingang 4 der Einrichtung 90, und er enthält zwischen dem Anschluß 4 und der Stromversorgung 20 einen Vorschaltwiderstand "r&sub1;" mit einem vorbestimmten Widerstandswert.
Der Ausgangsanschluß 16 der Einrichtung 90 ist in unmittelbarer Nähe der Einrichtung 90 mittels eines Leiters 36 zwischen den Vorschaltwiderstand "r&sub1;" und dem Eingangsanschluß 4 an den Leiter 34 angeschlossen. Falls dies zweckmäßig ist, kann der Leiter 36 unmittelbar an die Anschlüsse 4 und 16 angeschaltet sein.
Der Prozessor 24 ist an den Leiter 34 zwischen dem Vorschaltwiderstand "r&sub1;" und jener Stelle angeschaltet an der Leiter 36 mit dem Leiter 34 verbunden ist. Die Einrichtung 90 ist mittels eines Leiters 38 geerdet, der von dem Masseanschluß 6 zur Masse führt, während der Prozessor 24 mittels eines an Masse angeschlossenen Masseleiters 30 geerdet ist, womit der Masseleiter 28 aus Fig. 1 nicht mehr nötig ist.
Im Betrieb arbeitet der Prozessor 24 so, daß er die Spannung an dem Stromversorgungs-Eingangsleiter 34 überwacht und hieraus Informationen in Gestalt des Ausgangssignals 32, wie vorher beschrieben, ableitet. Die Zunahme des Belastungswiderstandes "R" der Einrichtung 90 bei betätigten Schaltglied 14 führt zu einem höheren elektrischen Strom, der durch den Vorschaltwiderstand "r&sub1;" fließt, was zu einer Abnahme der Spannung auf dem Leiter 34 führt, die von dem Prozessor 24 überwacht wird. Wenn umgekehrt das Schaltglied 14 nicht betätigt ist, verringert der größere Belastunaswiderstand "R" der Einrichtung 90 den elektrischen Strom durch den Vorschaltwiderstand "r&sub1;", wodurch die Spannung auf dem mit Hilfe des Prozessors 24 überwachenten Leiter 34 ansteigt.
Die Kurve von Fig. 4 zeigt als Beispiel die Spannungsänderung auf dem Stromversorgungs-Eingangsleiter 34, wobei die Stromquelle ein 12 Volt Batterie ist, der Vorschaltwiderstand "r&sub1;" einen Widerstandswert von 2.000 Ω aufweist und die Einrichtung 90 ein Standardhalleffektdigitalschalter mit der Typenbezeichnung Nr. UGS-3020T der Firma Sprague Products Company ist. Wenn das Schaltglied 14 der Einrichtung 90 deaktiviert (AUS) ist, liegt die Leiterspannung auf dem Leiter 34 bei etwa 6 V. Wenn das Schaltglied 14 aktiviert (EIN) ist, beträgt die Leiterspannung auf dem Leiter 34 etwa 2 V.
Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltung eine bequeme Fehlersuche, da eine Unterbrechung in dem Leiter 34 dazu führt, daß der Strom durch den Leiter 34 zu null wird, was zu einer Spannung von 12 V auf der Eingangsleitung zu dem Prozessor 24 führt, die gemessen wird. Ein Masseschluß erhöht den Strom durch den Vorschaltwiderstand "r&sub1;" und somit zu einer Spannung von 0 V an dem Leiter 34, der durch den Prozessor 24 überwacht wird.
Fig. 5 veranschaulicht die erwähnten Bedingungen (a) gemäß der ein Magnet 5 an der Einrichtung 90 in einer vorbestimmten Entfernung zu dem Sensorelement 8 befestigt ist. üblicherweise ist der Südpol "S" des Magneten dem Sensorelement 8 am nächsten. Gemäß der hier verwendeten Bezeichnung umfaßt das Wort "Magnet" sowohl Permanentmagneten als auch Elektromagneten, wobei ersterer weit häufiger verwendet wird. Ein bewegbarer Gegenstand oder Komponente, wie beispielsweise eine Schaltstange 40 eines Fahrzeuggetriebes, trägt ferromagnetisches Material 42 an Schaltpositionen entsprechenden Stellen. Eine Bewegung des Materials 42 durch die Magnetfeldlinien des Magneten 5 in einer vorbestimmten Nähe zu dem Sensorelement 8 schwächt das Feld ausreichend, um das Schaltglied 14 an Stellen zu vermindern, die den Gangschaltposiotionen entsprechen.
Fig. 6 erläutert die vorerwähnten Konditionen (b), bei denen eine Schaltstange 40 eines Fahrzeuggetriebes Magneten 41 trägt, und zwar an voneinander beabstandeten Stellen entsprechend den Gangschaltstellungen. Die Magneten 41 haben eine Magnetfeldstärke, die in einer Richtung auf sie zu zunimmt, so daß sie, wenn sie in eine vorbestimmte Nähe zu dem Sensorelement 8 gebracht werden, eine Magnetfeldstärke erzeugen, die größer ist als die Feldstärke, die nötig ist, um das Schaltglied 14 zu betätigen.
Fig. 7 veranschaulicht die beiden oben erwähnten Konditionen (c) und (e), wobei für beide Konditionen ein Magnet 44 in einer vorbestimmten Nähe zu dem Sensorelement 8 befestigt ist und im Falle der Kondition (c) eine Getriebestange 46, die nicht aus ferromagnetischem Material besteht, eine Unregelmäßigkeit, beispielsweise einen Schlitz 48 oder einen Vorsprung 50 trägt, die bei einer Bewegung der Stange 40 die Magnetfeldlinien in einer vorbestimmten Nähe zu dem Sensorelement 8 schneidet, und im Falle der Kondition (e) die Stange 46 selbst aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, die eine Unregelmäßigkeit, wie einen Schlitz 48 oder einen Fortsatz 50 aufweist, die Magnetfeldlinien in einer vorbestimmten Nähe zu dem Sensorelement 8 die Magnetfeldlinien schneidet.
Fig. 8 veranschaulicht die vorerwähnten Bedingungen (d), bei denen eine Schaltstange 54 eines Fahrzeuggetriebes mit den Gangschaltpositionen entsprechenden Vorsprungen 56 versehen ist, die bei einer Bewegung der Stange 54 in entgegengesetzte Richtungen, wie durch die Pfeile angezeigt dazu dienen, den Magneten 52 zu dem Sensorelement auf eine Entfernung heranzubringen, die ausreicht, die Magnetfeldstärke zu erhöhen, damit das Sensorelement einem über einem Schwellwert liegenden Wert ausgesetzt ist, der erforderlich ist, um das Schaltglied 14 zu betätigen, von dem ein speziell bevorzugtes Ausführungsbeispiel nachstehend in Fig. 9 anhand der Schalteinrichtung 100 beschrieben ist.
Gemäß Fig. 9 umfaßt die Einrichtung 100 ein Gehäuse 58, in dem die vorerwähnte Halleffektschalteinrichtung 90 in einer darin befindlichen Öffnung 61 angeordnet und vorzugsweise durch eine geeignete Vergußmasse vergossen ist. Ein Kanal 80 führt durch das Gehäuse 58, um die elektrischen Verbindungen, wie sie anhand der Fig. 2 und 3 bzw. vorzugsweise anhand letzterer beschrieben sind, aufzunehmen.
Das Gehäuse 58 ist mit einem Rohransatz 60 versehen, der gemäß Fig. 9 nach unten ragt und mit einem Außengewinde 62 versehen ist, das in eine Gewindebohrung (ohne Bezugszeichen) eines Halterahmens 64 einzuschrauben ist.
Das Gehäuse 58 enthält eine Sackbohrung 66, die durch den rohrförmigen Fortsatz 60 hindurch führt und in der ein Magnet 68, ein erstes bewegbares Teil 62 und ein zweites bewegbares Teil 70 verschieblich angeordnet sind. Die Bohrung 66 ist so ausgerichtet, daß sie die Bewegung des Magneten 68 und der bewegbaren Teile 70 und 72 auf Richtungen zu der Schalteinrichtung 90 hin und von dieser weg beschränkt.
In der Bohrung 66 befinden sich nachgiebige Vorspannmittel, beispielsweise eine Schraubenfeder 74 zwischen einer Schulter des bewegbaren Teils 70 und dem geschlossenen Ende der Bohrung 66 neben der Schalteinrichtung 90. Die Feder 74 besteht vorzugsweise aus nicht ferromagnetischem Material, wie Messing oder einem geeigneten Kunststoff.
Die bewegbaren Teile 70 und 72 sind vorzugsweise aus nicht ferromagnetischem Material, wie Messing, hergestellt, und der Magnet 68 ist an dem bewegbaren Teil 70 befestigt. Die Feder 74 dient dazu, das bewegbare Teil 70 und den Magneten 68 ein vorbestimmtes Stück weit wegzudrücken, das ausreicht, damit die Magnetfeldstärke des Magneten 68, der das Sensorelement 8 (nicht dargestellt) ausgesetzt ist, unter dem Schwellwert liegt, der zur Betätigung des Schaltgliedes 14 notwendig ist.
Die Feder 74 hat außerdem den Zweck, das bewegbare Teil 70 zu veranlassen, an dem bewegbaren Teil 72 anzuliegen und dieses von der Schalteinrichtung 90 wegzudrücken, damit ein Abschnitt dieses Teils 72 aus dem offenen Ende der Bohrung 66 hervorsteht.
Eine bewegbare Komponente, beispielsweise eine Schaltstange 76 eines Fahrzeuggetriebes, ist mit voneinander beabstandeten Vorsprüngen 78 versehen, die mit speziellen Gangschaltpositionen korrespondieren und die bei einer Bewegung der Stange 76 in der durch die Pfeile gezeigten Richtung mit dem vorstehenden Abschnitt des bewegbaren Teils 72 in Eingriff kommen und die nach unten gerichtete Vorspannkraft der Feder 74 überwinden, um das Teil 72 gegen das bewegbare Teil 70 zu drücken und dadurch das bewegbare Teil 70 sowie den Magneten 68 in Richtung auf die Schalteinrichtung 90 ein vorbestimmtes Stück weit zu bewegen, um die von dem Magneten 68 erzeugte Magnetfeldstärke, der das Sensorelement der Schalteinrichtung 90 ausgesetzt ist, auf einen Wert über dem vorbestimmten Wert zu erhöhen, der erforderlich ist, um die Schaltereinrichtung 14 der Schaltereinrichtung 90 zu betätigen.
Obwohl in Fig. 9 nicht ferromagnetische Teile (70 und 72) gezeigt sind, konnen auch Abwandlungen verwendet werden, wobei nur ein nicht ferromagnetisches bewegliches Teil zur Bewegung des Magneten 68 in Richtung auf die Schaltereinrichtung 90 verwendet wird, wenn die Vorsprünge 78 in Eingriff kommen bzw. bei einem Trennen von der Schaltereinrichtung 90 wegzubewegen.
Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, können auch Magnetfeldkonzentratoren, wie sie im Stand der Technik wohlbekannt sind, erforderlichenfalls eingesetzt werden, um die Magnetfeldstärke zu konzentrieren. Solche Konzentratoren sin.d üblicherweise konusförmig und werden für gewöhnlich zwischen dem Magneten und der Halleffektschalteinrichtung eingefügt wobei ihre breiteste Grundfläche in Richtung auf die Schalteinrichtung zeigt.

Claims

1. System zur Ermittlung der Stellung einer beweglichen Komponente (40, 46, 54, 76), wobei das System umfaßt:

eine elektrisch mit Masse verbundene Halleffektschalteinrichtung (90), die einen Eingangsanschluß (4) zum Einspeisen elektrischer Leistung von einer entfernt liegenden Stromquelle (20) mit im wesentlichen konstanter Spannung sowie einen Ausgangsanschluß (16) aufweist, der in der Weise wirkt, daß er ein Ausgangssignal abgibt, wenn in Abhängigkeit von der Bewegung der Komponente in eine vorbestimmte Stellung ein Schaltglied (14) betätigt wird, wobei die Einrichtung einen elektrischen Arbeitswiderstand (R) enthält, der von einem höheren Wert auf einen niedrigeren Wert fällt, wenn das Schaltglied betätigt wird und der von dem niedrigeren Wert auf den höheren Wert ansteigt, wenn das Schaltglied nicht mehr betätigt ist;

Schaltungsmittel, die umfassen:

einen elektrischen Eingangsleiter (34), der die Stromquelle (20) mit dem Eingangsanschluß (4) der Schalteinrichtung verbindet, um elektrische Leistung zu diesem zu liefern sowie einen Vorwiderstand (r&sub1;), der einen vorbestimmten Widerstand aufweist und zwischen der Stromquelle (20) und dem Eingangsanschluß (4) angeordnet ist, und Mittel, um den Ausgangsanschluß (16) der Schalteinrichtung unmittelbar mit dem Eingangsleiter (34) in unmittelbarer Nähe der Schalteinrichtung (90) zwischen dessen Eingangsanschluß (4) und dem Vorwiderstand (r&sub1;) verbinden; und

elektrisch mit Masse verbundene Prozessormittel (24), die an den Eingangsleiter (34) zwischen dem Vorwiderstand (r&sub1;) und der Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluß (16) der Schalteinrichtung sowie dem Eingangsleiter (34) angeschaltet sind und dazu dienen, den Spannungswert auf dem Eingangsleiter (34) zu überwachen, um eine Information zu liefern, die für die Position der beweglichen Komponente kennzeichnend ist,

wobei das System derart arbeitet, daß

(1) wenn das Schaltglied (14) betätigt ist, der kleinere Arbeitswiderstand (R) der Schalteinrichtung (90) bewirkt, daß der durch den Vorwiderstand (r&sub1;) fließende Strom ansteigt und bewirkt, daß durch die Prozessormittel (24) eine niedrigere Spannung an dem Eingangsleiter (34) festgestellt wird, und daß

(2) wenn das Schaltglied (14) nicht betätigt ist, der höhere Lastwiderstand (R) der Schalteinrichtung (90) bewirkt, daß der durch den Vorwiderstand (r&sub1;) fließende Strom abnimmt und bewirkt, daß eine höhere Spannung an dem Eingangsleiter (34) von den Prozessormitteln (24) festgestellt wird.

2. System nach Anspruch 1, bei dem das Schaltglied (14) betätigt wird, wenn eine Schaltstange (40) eines Fahrzeuggetriebes in wenigstens eine ihrer Gangpositionen bewegt wird, wobei die Schaltstange (40) des Fahrzeuggetriebes die bewegliche Komponente ist.

3. System nach Anspruch 1, bei dem die Halleffektschalteinrichtung (90) ein Sensorelement (8) enthält.

4. System nach Änspruch 3, bei dem der Ausgangsanschluß (16) derart arbeitet, daß er ein Ausgangssignal abgibt, wenn das zugehörige Schaltglied (14) betätigt wurde, indem ein Magnetfeld eines an der Schalteinrichtung (90) befestigten Magneten (5) um einen vorbestimmten Wert geschwächt wurde, und zwar dadurch verursacht, daß durch die ferromagnetisches Material tragende Komponente (40) dieses in eine vorbestimmmte Nähe zu dem Sensorelement (8) gebracht wurde, .

5. System nach Anspruch 3, bei dem der Ausgangsanschluß (16) derart arbeitet, daß er ein Ausgangssignal abgibt, wenn das zugehörige Schaltglied (14) betätigt wurde, indem das Sensorelement (8) einer über einem vorgegebenen Wert liegenden Magnetfeldintensität eines an der Komponente (40) befestigten Magneten ausgesetzt wurde, der eine magnetische Feldintensität aufweist, die in Richtung auf ihn anwächst, und der durch die Komponente (40) in eine vorbestimmte Nähe zu dem Sensorelement (8) gebracht wurde.

6. System nach Anspruch 3, bei dem der Ausgangsanschluß (16) derart arbeitet, daß er ein Ausgangssignal abgibt, wenn das zugehörige Schaltglied (14) betätigt wurde, indem ein Magnetfeld eines an der Schalteinrichtung (90) befestigten Magneten (44) um einen vorbestimmten Wert geschwächt wurde, und zwar dadurch verursacht, daß eine an der Oberfläche der Komponente (46) befindliche Ungleichfömigkeit durch die Komponente (46) in eine vorbestimmmte Nähe zu dem Sensorelement (8) gebracht wurde.

7. System nach Anspruch 3, bei dem der Ausgangsanschluß (16) derart arbeitet, daß er ein Ausgangssignal abgibt, wenn das zugehörige Schaltglied (14) betätigt wurde, indem es einer über einem vorgegebenen Wert liegenden Magnetfeldintensität eines Magneten (41,52,68) ausgesetzt wurde, der eine magnetische Feldintensität aufweist, die in Richtung auf ihn anwächst, und der durch die Komponente (40,54,76) in eine vorbestimmte Nähe zu dem Sensorelement (8) gebracht wurde.

8. System nach Anspruch 3, bei dem der Ausgangsanschluß (16) derart arbeitet, daß er ein Ausgangssignal abgibt, wenn das zugehörige Schaltglied (14) betätigt wurde, indem eine Magnetfeld eines an der Schalteinrichtung (90) befestigten Magneten (44) um einen vorbestimmten Wert geschwächt wurde, und zwar dadurch verursacht, daß durch die aus ferromagnetischem Material besteht Komponente (40), die an ihrer Oberfläche Unregelmäßigkeiten aufweist, diese durch das Magnetfeld hindurch in eine vorbestimmmte Nähe zu dem Sensorelement (8) gebracht wurden.

9. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Stromquelle (20) eine 12 V Batterie ist und der Widerstandswert des Vorwiderstands (r&sub1;) etwa 2000 Ohm beträgt.

10. System nach Anspruch 1 oder 3, bei dem der Ausgangsanschluß (16) der Schalteinrichtung an den Eingangsanschluß (4) angeschlossen ist, um Mittel zu schaffen, um den den Eingangsleiter (34) mit dem Ausgangsanschluß (16) zu verbinden.

11. System nach Anspruch 5, bei dem der Magnet (41) an einer Schaltstange (40) an einer Stelle befestigt ist, die wenigstens einer von deren Gangpositionen entspricht, wobei die Fahrzeuggetriebe-Schaltstange (40) die bewegliche Komponente ist.

12. System nach Anspruch 6, bei dem die Unregelmäßigkeit ein Vorsprung (42,50) ist, der von einer Schaltstange (40,46) an einer Stelle vorsteht, die wenigstens einer von deren Gangpositionen entspricht, wobei die Fahrzeuggetriebe-Schaltstange (40,46) die bewegliche Komponente ist.

13. System nach Anspruch 6, bei dem die Unregelmäßigkeit ein Schlitz (48) ist, der in einer Schaltstange (46) an einer Stelle enthalten ist, die wenigstens einer von deren Gangpositionen entspricht, wobei die Fahrzeuggetriebe-Schaltstange (46) die bewegliche Komponente ist.

14. System nach Anspruch 7, bei dem der Magnet (41,68) durch eine Fahrzeuggetriebe-Schaltstange (40,54,76) an eine Stelle bewegt wird, die wenigstens einer von deren Gangpositionen entspricht, wobei die Fahrzeuggetriebe-Schaltstange (40,54,76) die bewegliche Komponente ist.

15. System nach Anspruch 4, bei dem das ferromagnetische Material (42,50) auf einer Fahrzeuggetriebe-Schaltstange (40,46) an einer Stelle angeordnet ist, die wenigstens einer von deren Gangpositionen entspricht, wobei die Fahrzeuggetriebe-Schaltstange (40,46) die bewegliche Komponente ist.

16. System nach Anspruch 7, bei dem ein Vorsprung (42,50) von einer Fahrzeuggetriebe-Schaltstange (76) an einer Stelle vorsteht, die wenigstens einer von deren Gangpositionen entspricht, wobei die Fahrzeuggetriebe- Schaltstange (40,46) die bewegliche Komponente ist, bei dem wenigstens ein bewegliches Teil (72) zwischen dem Magneten (68) und der Schaltstange (76) eingefügt ist und wobei das System nachgiebige Vorspannmittel (74) umfaßt, die dazu dienen, den Magneten von dem Sensorelement (8) ein Stück weit wegzudrücken, das ausreicht, die magnetische Feldintensität, der das Sensorelement (8) ausgesetzt ist, auf einen Wert zu vermindern, die geringer ist als der vorbestimmte Wert zur Betätigung der Schalteinrichtung (90), sowie das bewegliche Teil (72) gegen die Schaltstange (76) zu drücken derart, daß die Bewegung der Schaltstange (76) bewirkt, daß der Vorsprung (78) mit dem beweglichen Teil in Berührung kommt, um das bewegliche Teil (72) zu veranlassen, den Magneten (68) in einen Abstand zu dem Sensorelement (8) hin zu bewegen, der ausreicht die magnetische Feldintesität, der das Sensorelement ausgesetzt ist, auf einen Wert zu erhöhen, der größer ist als der vorbestimmte Wert zur Betätigung der Schalteinrichtung (90).

17. System nach Anspruch 1, bei dem die Schalteinrichtung (90) in ihrer unmittelbaren Nähe mit Masse verbunden ist.

18. System nach Anspruch 1, bei dem die Schalteinrichtung (90) mittels eines elektrischen Leiters (28), der in einem den Eingangsleiter (34) enthaltende Kabelbaum verläuft, an einen Masseanschluß angeschlosssen ist, der sich entfernt von der Schalteinrichtung (90) befindet.

19. System nach Anspruch 1, bei dem Mittel zum Bewegen eines Magneten (68) vorgesehen sind, wobei die Mittel umfassen:

wenigstens einen von der beweglichen Komponente (76) vorstehenden Vorsprung, der sich an wenigstens einer Stelle längs der beweglichen Komonente befindet,

eine Bohrung (66) mit offenen Ende in dem Gehäuse, in dem der Magnet (68) beweglich angeordnet ist, wobei die Bohrung gegenüber dem Sensorelement so angeordnet ist, daß die Bewegung des Magneten darauf zu und davon weg begrenzt ist,

wenigstens ein in der Bohrung (66) zwischen dem Magneten und dem offenen Ende der Bohrung (66) angeordnetes bewegliches Teil (72), und in der Bohrung (66) angeordnete nachgiebige Vorspannmittel (74), die dazu dienen, den Magneten (68) von dem Sensorelement ein Stück weit wegzudrücken, das ausreicht, die magnetische Feldintensität, der das Sensorelement ausgesetzt ist, auf einen Wert zu vermindern, der geringer ist als der vorbestimmte Wert zur Betätigung der Schalteinrichtung (90), sowie an dem offenen Ende der Bohrung (66) einen Abschnitt des bewegliche Teils (72) vorzubewegen, der bei einer vorbestimmten Bewegung der beweglichen Komponente den Vorsprung der Komponente berührt und dadurch zu dem Magneten (68) gedrückt wird, um zu bewirken, daß der Magnet ein Stück weit zu dem Sensorelement bewegt wird, das ausreicht die magnetische Feldintesität, der das Sensorelement ausgesetzt ist, auf einen Wert zu erhöhen, der größer ist als der vorbestimmte Wert zur Betätigung der Schalteinrichtung (90).

20. System nach Anspruch 19, das ein zweites bewegliches Teil (70) aufweist, das an dem Magneten (66) befestigt ist, zwischen dem Magneten (68) und dem ersten beweglichen Teil (72) angeordnet ist und dazu dient, den Magneten (68) in Abhängigkeit von der auf ihn zu gerichteten Bewegung des ersten beweglichen Teils (72) zu dem Sensorelement zu bewegen, und zwar infolge der Berührung zwischen dem ersten beweglichen Teil und dem Vorsprung (78).

21. System nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Komponente eine Fahrzeuggetriebe-Schaltstange (76) ist und der Vorsprung einer ihrer Gangpositionen entspricht.