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Die
Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für eine Bedieneinheit einer
Fahrzeugkomponente, bei der es sich insbesondere um das Steuergerät einer
Fahrzeug-Klimaanlage handelt.
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Bei
einer Vielzahl von Bedien- bzw. Steuergeräten werden bewegbare Einstellelemente
verwendet, deren Einstellpositionen elektrisch ausgelesen werden
können.
Beispiele hierfür
sind Dreh- oder Schiebesteller. Drehsteller werden z.B. bei Klima- bzw.
Heizungsanlagen von Fahrzeugen zur Temperatur- oder Gebläseeinstellung
verwendet.
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Wenn
die Position eines Einstellelements dem Bediener über die
Stellung einer Markierung (z.B. ein Strich, Vorsprung, Kerbe o.dgl.
Symbol) des Einstellelements relativ zu z.B. einer Skala sichtbar gemacht
wird, ist eine absolute Positionserkennung des Einstellelements
durch elektrisches Auslesen erforderlich.
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Eine
bekannte Möglichkeit
der elektrischen Absolutpositionserkennung besteht in der Verwendung
eines Potentiometers, also eines elektrischen Widerstandselements, über das
ein Abgriffkontakt streicht. Durch Auslesen des Widerstandes lässt sich dessen
Größe und somit
die Position des Abgriffkontakts bzw. die Einstellposition des Einstellelements ermitteln.
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Ferner
ist es bekannt, mit Widerstandsketten zu arbeiten. Beiden Verfahren
gemeinsam ist die Forderung nach einer linearen Kennlinie des Widerstandselements
bzw. der Widerstandskette. Ferner erfolgt die Auslesung analog,
so dass zur digitalen Weiterverarbeitung des Auslesesignals ein A/D-Wandler
erforderlich ist, was den Aufwand weiter erhöht.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einstellvorrichtung für eine Bedieneinheit
einer Fahrzeugkomponente, insbesondere des Steuergerätes einer
Fahrzeug-Klimaanlage zu schaffen, bei der die elektrische Auslesung
der Position des Einstellelements vereinfacht ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Einstellvorrichtung für eine Bedieneinheit
einer Fahrzeugkomponente, insbesondere des Steuergerätes einer
Fahrzeug-Klimaanlage, vorgeschlagen, die versehen ist mit
- – einem
bewegbaren Einstellelement, das ein elektrisches Schleiferkontaktelement
aufweist,
- – einer
Leiterplatte mit einem ersten Kontaktbereich und einem zweiten Kontaktbereich, über die das
Schleiferkontaktelement bei Bewegung des Einstellelements streicht,
- – wobei
der erste Kontaktbereich mehrere voneinander getrennte und aufeinanderfolgend
angeordnete Kontaktfelder und der zweite Kontaktbereich mindestens
ein Kontaktfeld aufweist und
- – wobei
sich das mindestens eine Kontaktfeld des zweiten Kontaktbereichs
entlang mehrerer Kontaktfelder des ersten Kontaktbereichs erstreckt und
- – einer
Ansteuer- und Auswerteeinheit zum sequentiellen Anlegen eines elektrischen
Abfragesignals an die Kontaktfelder des ersten Kontaktbereichs sowie
zum Empfang des elektrischen Abfragesignals von dem mindestens einen
Kontaktfeld des zweiten Kontaktbereichs und zum Ermitteln der Position
des Schleifkontaktelements längs
der beiden Kontaktbereiche und damit der Bewegungsposition des Einstellelements
anhand der Lage desjenigen Kontaktfelds des ersten Kontaktbereichs
längs des
zweiten Kontaktbereichs, an dem das elektrische Abfragesignal bei
dessen Empfang von dem zweiten Kontaktbereich anliegt.
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Nach
der Erfindung befinden sich auf einer Leiterplatte zumindest zwei
Kontaktbereiche, von denen der erste mehrere elektrisch gegeneinander
isolierte Kontaktfelder aufweist und der zweite mindestens ein Kontaktfeld
umfasst, das sich längs
der aufeinanderfolgend angeordneten Kontaktfelder des ersten Kontaktbereichs
(nachfolgend erste Kontaktfelder genannt) erstreckt. Die beiden
Kontaktbereiche sind z.B. streifenförmig ausgebildet und verlaufen
insbesondere parallel. Das Einstellelement weist ein Schleiferkontaktelement
auf, das bei Bewegung des Einstellelements über beide Kontaktbereiche gleitet
und damit eines der ersten Kontaktfelder mit dem Kontaktfeld des
mindestens einen zweiten Kontaktbereichs (nachfolgend zweites Kontaktfeld
genannt) elektrisch verbindet.
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Über eine
mechanische Rastverriegelung des Einstellelements kann sichergestellt
werden, dass sich das Schleiferkontaktelement des Einstellelements
in sämtlichen
(mechanisch möglichen)
Einstellpositionen des Einstellelements stets innerhalb eines der
ersten Kontaktfelder und nicht etwa zwischen benachbarten ersten
Kontaktfeldern befindet, was den Ausleseprozess vereinfacht, aber
für die
Erfindung nicht zwingend notwendig ist.
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Durch
sequentielles Anlegen eines elektrischen Abfragesignals an die ersten
Kontaktfelder und durch Abfragen dieses Signals an dem zweiten Kontaktfeld
kann dann die gegenwärtige
Bewegungsposition des Einstellelements ermittelt werden. Weist z.B.
der erste Kontaktbereich zehn erste Kontaktfelder auf und befindet
sich das Einstellelement in einer Position, in der sein Schleiferkontaktelement das
sechste der ersten Kontaktfelder mit dem einen zweiten Kontaktfeld
des zweiten Kontaktbereichs verbindet, so wird das elektrische Abfragesignal
in dem Augenblick aus dem zweiten Kontaktbereich ausgelesen, in
dem es am sechsten der ersten Kontaktfelder des ersten Kontaktbereichs
angelegt ist. Anhand der Relativlage des sechsten Kontaktfeldes des
ersten Kontaktbereichs längs
des zweiten Kontaktbereichs ist dann die Positionsbestimmung des Einstellelements
möglich.
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Das
sequentielle Anlegen des elektrischen Abfragesignals an die Kontaktfelder
des ersten Kontaktbereichs, das Auslesen (Empfangen) des elektrischen
Signals aus dem zweiten Kontaktbereich und die Auswertung der Bewegungsposition
des Einstellelements erfolgen in einer Ansteuer- und Auswerteeinheit
der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
und Unterteilung der Kontaktbereiche kann sowohl für linear verstellbare
als auch für
drehbare Einstellelemente verwendet werden. Im erstgenannten Fall
verlaufen die Kontaktbereiche linear, im zweitgenannten längs einer
bogenförmigen
(z.B. Kreis-)Bahn.
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Um
die Anzahl der Ausgänge
der Ansteuer- und Auswerteeinheit zur Ausgabe der an die ersten Kontaktfelder
anzulegenden elektrischen Signale zu reduzieren, ohne den möglichen
Verstellweg des Einstellelements einschränken zu müssen, ist es zweckmäßig, die
ersten Kontaktfelder in aufeinanderfolgende Gruppen zu unterteilen,
die ihrerseits jeweils aufeinanderfolgende erste Kontaktfelder umfassen.
Die einzelnen Kontaktfelder der verschiedenen Gruppen sind parallel
mit den Ausgängen
der Ansteuer- und Auswerteeinheit geschaltet. Jeder Gruppe von ersten Kontaktfeldern
ist ein zweites Kontaktfeld des zweiten Kontaktbereichs zugeordnet.
Die Ansteuer- und Auswerteeinheit weist somit eine zu der Anzahl
von zweiten Kontaktfeldern gleiche Anzahl von Eingängen zum
Empfangen des elektrischen Abfragesignals vom zweiten Kontaktbereich
auf. Die Bewegungsposition des Einstellelements wird anhand der Lage
des ersten Kontaktfeldes relativ zum betreffenden zweiten Kontaktfeld
erkannt, von dem das an das besagte erste Kontaktfeld angelegte
elektrische Abfragesignal empfangen wird.
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Bei
der Einteilung des ersten Kontaktbereichs in Gruppen brauchen diese
nicht sämtlich
eine gleiche Anzahl von ersten Kontaktfeldern aufweisen; entscheidend
ist vielmehr, dass jedes erste Kontaktfeld jeder Gruppe mit einem
der Ausgänge
der Ansteuer- und Auswerteeinheit verbunden ist. Ferner ist jedem
zweiten Kontaktfeld stets eine Gruppe aus ersten Kontaktfeldern
zugeordnet bzw. liegt diesen gegenüber.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
Hierbei zeigen im einzelnen:
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1 einen
Schiebesteller an einer Frontblende eines Steuergeräts, z.B.
eines Klimasteuergeräts
für ein
Fahrzeug,
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2 eine
Darstellung der Ausbildung und Anordnung der Kontaktbereiche auf
einem Träger (z.B.
Leiterbahn) mit an den Schiebesteller angeordnetem Schleiferkontaktelement
für den
Schiebesteller nach 1 und
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3 eine
Darstellung der Ausbildung und Anordnung der Kontaktbereiche auf
einem Träger (z.B.
Leiterbahn) mit an den Schiebesteller angeordnetem Schleiferkontaktelement
für einen
Drehsteller.
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In
den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung in deren Umsetzung bei einem Schiebesteller gezeigt.
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Die
Einstellvorrichtung 10 gemäß den 1 und 2 weist
ein linear bewegbares Einstellelement 12 auf, das an einer
(nicht dargestellten) Führung
gelagert ist. Das Einstellelement 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel
an einer Frontblende 14 eines Klimasteuergeräts eines
Fahrzeuges angeordnet und dient der Temperatureinstellung. Das Einstellelement 12 weist
eine Markierung 16 auf, die dem Bediener die augenblickliche
Bewegungsstellung entlang einer Skala 18 auf der Frontblende 14 anzeigt. Hinter
der Frontblende 14 befindet sich eine Leiterplatte 20,
auf der die Führung
des Einstellelements 12 gehalten ist und die mit Kontaktbereichen
und Verschaltungen versehen ist, wie sie in 2 gezeigt sind.
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Gemäß 2 ist
die Leiterplatte 20 mit zwei in diesem Ausführungsbeispiel
streifenförmigen
und sich linear erstreckenden sowie parallel zueinander verlaufenden
ersten und zweiten Kontaktbereichen 22, 24 versehen.
Der erste Kontaktbereich 22 umfasst eine Vielzahl von ersten
Kontaktfeldern 26 (in diesem Ausführungsbeispiel fünfzehn erste
Kontaktfelder), die auf verschiedene Gruppen 28, 28', 28'' (in diesem Ausführungsbeispiel
drei Gruppen zu jeweils fünf
Kontaktfeldern) aufgeteilt sind. Jeder Gruppe 28, 28', 28'' von ersten Kontaktfeldern 26 ist
ein (zweites) Kontaktfeld 30, 30', 30'' (in
diesem Ausführungsbeispiel
drei zweite Kontaktfelder) des zweiten Kontaktbereichs 24 zuge ordnet.
Die jeweils benachbarten Kontaktfelder 26 bzw. 30, 30', 30'' beider Kontaktbereiche 22, 24 sind
gegeneinander elektrisch isoliert.
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Ferner
befindet sich auf der Leiterplatte 20 eine Ansteuer- und
Auswerteeinheit 32, die über mehrere Signalausgänge A1–A5 (in
diesem Ausführungsbeispiel
fünf Signalausgänge, d.h.
so viele Signalausgänge,
wie jede Gruppe 28, 28', 28'' erste Kontaktfelder 26 aufweist)
und mehrere Signaleingänge
E1–E3
(in diesem Ausführungsbeispiel
drei Signaleingänge,
d.h. so viele Signaleingänge,
wie zweite Kontaktfelder 30, 30', 30'' vorhanden
sind).
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Die
Ansteuer- und Auswerteeinheit legt sequentiell an die Signalausgänge A1–A5 für jeweils
einen kurzen Zeitraum im ms-Bereich ein elektrisches Abfragesignal
(z.B. Digitalspannung für
logisch "1") an und fragt synchron
dazu die Eingänge
E1–E3
auf das Vorhandensein des elektrischen Abfragesignals (z.B. Spannung)
an einem der zweiten Kontaktfelder 30, 30', 30'' ab. Die ersten Kontaktfelder 26 sind
von Gruppe zu Gruppe parallel geschaltet, so dass jeweils mehrere
erste Kontaktfelder 26 unterschiedlicher Gruppen 28, 28', 28'' mit jeweils einem der Ausgänge A1–A5 verbunden
sind.
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Schließlich ist
in 2 bei 34 ein Schleiferkontaktelement
des Einstellelements 12 angedeutet. Das Schleiferkontaktelement 34 kontaktiert
die ersten und zweiten Kontaktfelder 26,30 und
verbindet je nach der Bewegungsposition des Einstellelements 12 eines
der ersten Kontaktfelder 26 mit einem der zweiten Kontaktfelder 30, 30', 30''. Aus der Kombination desjenigen
Ausgangs A1–A5
und desjenigen Eingangs E1–E3,
aus dem das elektrische Abfragesignal während der Abfrageprozedur ausgegeben
und von dem es empfangen wird, kann ermittelt werden, welches der
ersten Kontaktfelder 26 zur Zeit über das Schleiferkontaktelement 34 mit
welchen der zweiten Kontaktfelder 30, 30', 30'' elektrisch verbunden ist.
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Im
Fall der in 2 gezeigten Position des Schleiferkontaktelements 34 sind
das mittlere Kontaktfeld 26 der Gruppe 28'' und das Kontaktfeld 30'' verbunden. Dies wird in der Ansteuer-
und Auswerteeinheit 32 dadurch erkannt, dass an dem mit
dem Kontaktfeld 30'' verbundenen
Eingang E3 dann das Abfragesignal empfangen wird, wenn dieses an
dem mit dem mittleren Kontaktfeld 26 der Gruppe 28'' verbundenen Ausgang A3 anliegt.
Die Bewegungsposition des Schleiferkontaktelements 34 entspricht
einer bestimmten Position der Markierung 16 des Einstellelements 12 relativ
zur Skala 18, wodurch diese Relativposition elektrisch
ermittelbar ist, und zwar direkt digital und ohne Verwendung von
Widerstandselementen.
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3 zeigt
die Ausbildung und Verschaltung der Kontaktbereiche 22, 24 mit
der Ansteuer- und Auswerteeinheit 32 im Falle eines drehbaren
Einstellelements 12. Die Bezugszeichen in 3 sind
für den
Elementen der 2 gleichenden Elementen identisch.
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Sollte
sich das Einstellelement 12 in einer Bewegungsposition
befinden, in der sein Schleiferkontaktelement 34 zwei benachbarte
erste Kontaktfelder 26 untereinander und mit einem der
zweiten Kontaktfelder 30, 30', 30'' verbindet,
so ist dies ebenfalls ermittelbar, da an einem der Eingänge E1–E3 das
Abfragesignal dann empfangen wird, wenn diese an den mit den beiden
benachbarten und von dem Schleiferkontaktelement 34 verbundenen
ersten Kontaktfeld 26 verbunden ist.
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Die
erfindungsgemäße Einstellvorrichtung 10 kann
bei entsprechend feiner Unterteilung der ersten Kontaktbereiche 22 in
die Kontaktfelder 26 zur relativ genauen und hochauflösenden Wegmessung eingesetzt
werden. Im Regelfall kommt es jedoch bei Einsatz der Erfindung nicht
so sehr auf eine Hochauflösung
der Bewegungsposition des Einstellelements 12 an, da der
Verstellweg des Einstellelements 12 relativ zu den elektrisch
zu erkennenden Einstellstufen z.B. des Temperaturstellers einer
Klimaanlage relativ groß ist.
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- 10
- Einstellvorrichtung
- 12
- Einstellelement
- 14
- Frontblende
- 16
- Markierung
- 18
- Skala
- 20
- Leiterplatte
- 22
- erster
Kontaktbereich
- 24
- zweiter
Kontaktbereich
- 26
- Kontaktfelder
des ersten Kontaktbereichs
- 28
- Gruppe
von Kontaktfeldern des ersten Kontaktbereichs
- 28'
- Gruppe
von Kontaktfeldern des ersten Kontaktbereichs
- 28''
- Gruppe
von Kontaktfeldern des ersten Kontaktbereichs
- 30
- Kontaktfeld
des zweiten Kontaktbereichs
- 30'
- Kontaktfeld
des zweiten Kontaktbereichs
- 30''
- Kontaktfeld
des zweiten Kontaktbereichs
- 32
- Ansteuer-
und Auswerteeinheit
- 34
- Schleiferkontaktelement
des Einstellelements