-
Die
Erfindung betrifft einen Hebelschalter für einen Lenkstock eines Kraftfahrzeugs,
mit einem relativ zu einer Lagerung in mehrere Schaltstellungen beweglichen
Hebel, wobei zur Erfassung der Schaltstellung des Hebelschalters
eine Magnetfeldsensoranordnung mit mindestens einem Magnetfeldsensor und
mit mindestens einem relativ zu dem Magnetfeldsensor beweglichen
Magneten vorgesehen ist.
-
Ein
solcher Hebelschalter ist aus Vorbenutzungen bekannt und umfasst
eine Magnetfeldsensoranordnung mit einem Magnetfeldsensor und mit
einem relativ zu diesem beweglichen Magneten. Eine Annäherung des
Magnetfeldsensors und des Magneten kann über einen digitalen Hall-Sensor
erfasst werden. Hierbei muss für
jede zu erfassende Schaltstellung eine Magnetfeldsensoranordnung
bereitgestellt werden, die diese Schaltstellung erfasst.
-
Da
Lenkstock-Hebelschalter in üblicher
Weise eine Vielzahl von Schaltstellungen aufweisen, beispielsweise
um Blinkfunktionen und Lichtfunktionen zu realisieren, ist der Aufbau
eines solchen Hebelschalters vergleichsweise aufwändig.
-
Aus
dem Stand der Technik ist ferner bekannt, Schaltstellungen eines
Hebelschalters über elektrische
Schleifkontakte zu erfassen. Diese Art der Erfassung der Schaltstellung
hat den Nachteil, dass sie aufgrund der Reibung zwischen den elektrischen
Kontakten verschleißbehaftet
ist. Dies kann auch zu einer Veränderung
der Haptik, das heißt
des Bewegungsgefühls,
mit dem sich der Hebelschalter betätigen lässt, führen. Ferner können bei
Hebelschaltern dieser Art unerwünschte
Schleifgeräusche auftreten.
-
Hiervon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
einen Hebelschalter für
einen Lenkstock eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, der eine zuverlässige und
preisgünstige
Erfassung mehrerer Schaltstellungen erlaubt.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Magnetfeldsensor und der Magnet zueinander verdrehbeweglich
sind und dass die Magnetfeldsensoranordnung analoge Ausgangssignale
erzeugt, wobei unterschiedlichen Ausgangssignalen verschiedenen
Schaltstellungen des Hebels zugeordnet sind. Der erfindungsgemäße Hebelschalter
ermöglicht
es, mit nur einer Magnetfeldsensoranordnung alle Schaltstellungen
erfassen zu können, die
bei Führung
des Hebelschalters entlang eines Kreisbogens detektiert werden sollen.
Wenn entlang dieses Kreisbogens beispielsweise drei Funktionen "Blinker links", "Blinker aus" und "Blinker rechts" erfasst werden sollen,
reicht es aus, wenn mit Hilfe der Magnetfeldsensoranordnung drei
verschiedene analoge Ausgangssignale erzeugt werden, die den drei verschiedenen
Schaltstellungen des Hebels zugeordnet sind.
-
Der
erfindungsgemäße Hebelschalter
benötigt
nur relativ wenig Bauteile und ist daher preisgünstig herzustellen. Zudem weist
er gegenüber
den Hebelschaltern mit elektrischen Schleifkontakten den Vorteil
auf, dass er verschleißfrei
arbeitet. Gegenüber
Hebelschaltern mit optischen Elementen hat der erfindungsgemäße Hebelschalter
den Vorteil, dass er weniger schmutzanfällig ist.
-
Der
Magnetfeldsensor und der Magnet einer Magnetfeldsensoranordnung
sind zueinander verdrehbeweglich. Dies bedeutet, dass bei einer
Betätigung
des Hebels ein mit dem Hebel bewegungsgekoppelter Magnet verdreht
werden kann, wobei diese Drehung mit Hilfe eines relativ zu dem
Magneten ortsfesten Magnetfeldsensors erfasst werden kann. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
dass der Magnetfeldsensor mit der Bewegung des Hebels gekoppelt
ist und der Magnetfeldsensor relativ zu einem ortsfesten Magneten
bewegt wird. Für
beide Alternativen ist es vorteilhaft, wenn der Magnetfeldsensor und
der Magnet unabhängig
von der jeweiligen Schaltstellung des Hebels zueinander einen konstanten
Abstand aufweisen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass eine vorgegebene
Mindestsignalstärke in
allen Schaltstellungen des Hebels eingehalten werden kann.
-
Nach
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung sind der Magnet und der Magnetfeldsensor um eine erste
Schwenkachse des Hebels zueinander verdrehbeweglich. Auf diese Weise
kann eine besonders platzsparende und dabei hochauflösende Erfassung
der Schaltstellungen des Hebels gewährleistet werden. Beim Schwenken
des Hebels um die erste Schwenkachse kann eine beliebige Funktion
des Hebelschalters realisiert werden, beispielsweise eine Lichtfunktion.
Ein Verschwenken des Hebelschalters um diese erste Schwenkachse
kann beispielsweise den Schaltstellungen "Lichthupe", "Licht
aus" oder "Fernlicht" zugeordnet sein.
-
Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Lagerung,
an der der Hebel gelagert ist, ein ortsfestes Gehäuse, das
die erste Schwenkachse definiert. Auf diese Weise ist die Lagerung
des Hebelschalters für
einen Betrachter weitestgehend unsichtbar. Zudem kann das Gehäuse die
Lagerung schützen
und zur Aufnahme weiterer Bauteile des Hebelschalters dienen.
-
Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Hebel
an einem Zwischenstück gelagert
ist, das um die erste Schwenkachse relativ zu dem Gehäuse verschwenkbar
ist. Das Zwischenstück
ermöglicht
es, eine weitere Bewegungsebene des Hebels zu definieren, wenn der
Hebel in dem Zwischenstück
um eine zweite Schwenkachse des Hebels verschwenkbar ist. Bei einem
Verschwenken des Hebels um eine zweite Schwenkachse kann beispielsweise
eine Blinkfunktion des Kraftfahrzeugs angesteuert werden.
-
In
vorteilhafter Weise ist dieser zweiten Schwenkachse eine zweite
Magnetfeldsensoranordnung mit mindestens einem Magnetfeldsensor
und mit mindestens einem relativ zu dem Magnetfeldsensor verdrehbeweglichen
Magneten zugeordnet. Somit müssen
für einen
um zwei Schwenkachsen beweglichen Hebel lediglich zwei Magnetfeldsensoranordnungen
bereitgestellt werden, um in beiden Bewegungsebenen eine Vielzahl
von Schaltstellungen erfassen zu können. Eine besonders hochauflösende Erfassung
der Schaltstellungen ist hierbei gewährleistet, wenn der Magnet
und der Magnetfeldsensor der zweiten Magnetfeldsensoranordnung um
die zweite Schwenkachse des Hebels zueinander verdrehbeweglich sind.
Dies bedeutet, dass der Magnet und der Magnetfeldsensor entlang
der zweiten Schwenkachse angeordnet sind und eines der genannten
Teile relativ zu dem anderen Teil um die Schwenkachse rotiert.
-
Der
beschriebene Aufbau des Hebelschalters mit einem in einem Gehäuse verschwenkbaren Zwischenstück führt dazu,
dass bei einem Verschwenken des Hebelschalters um die erste Schwenkachse
sich die der zweiten Schwenkachse zugeordneten Bauteile der zweiten
Magnetfeldsensoranordnung nicht nur in rotatorischer Richtung zueinander
bewegen, sondern auch unterschiedliche Abstände zueinander einnehmen. Um
dies zu vermeiden, ist es vorteilhaft, dass dasjenige Bauteil der zweiten
Magnetfeldsensoranordnung, das bei einem Verschwenken des Hebels
um die zweite Schwenkachse nicht mitrotiert, mit dem Zwischenstück bewegungsgekoppelt
ist. Auf diese Weise ist gewährleistet,
dass in jeder Stellung des um die erste Schwenkachse verschwenkbaren
Zwischenstücks
der Magnet und der Magnetfeldsensor der zweiten Magnetfeldsensoranordnung
einen zueinander konstanten Abstand aufweisen. Um die elektrische
Kontaktierung eines solchermaßen
mitgeführten
Magnetfeldsensors zu erleichtern, wird vorgeschlagen, dass dieser über eine
flexible elektrische Verbindung mit einer ortsfesten Platine des
Hebelschalters verbunden ist.
-
Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist der Hebel ein Bewegungsübertragungselement auf, das
bei einem Verschwenken des Hebels um die zweite Schwenkachse ein
um eine dritte Schwenkachse verschwenkbares Verschwenkelement antreibt,
wobei der dritten Schwenkachse eine zweite Magnetfeldsensoranordnung
mit mindestens einem Magnetfeldsensor und mit mindestens einem relativ
zu dem Magnetfeldsensor verdrehbeweglichen Magneten zugeordnet ist.
Auf diese Weise kann die Bewegung des Hebels um die zweite Schwenkachse
umgelenkt werden, so dass die Lage der dritten Schwenkachse mit
der zweiten Magnetfeldsensoranordnung unabhängig von der Lage der zweiten
Schwenkachse ist. Auf diese Weise können für einen Hebelschalter, dessen
Bewegungsebenen für
den Hebel normalerweise aufgrund ergonomischer Anforderungen vorgegeben
sind, konstruktive Freiheiten geschaffen werden.
-
In
vorteilhafter Weise ist das genannte Schwenkelement an dem Gehäuse oder
an dem Zwischenstück
gelagert. Auf diese Weise kann das Schwenkelement in einfacher Weise
in den Aufbau des Hebelschalters integriert werden.
-
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die erste Schwenkachse und die dritte Schwenkachse
zueinander zumindest im Wesentlichen parallel sind. Dies ermöglicht es,
die Magnete und die Magnetfeldsensoren der ersten und der zweiten
Magnetfeldsensoranordnung zumindest in etwa parallel zueinander auszurichten,
so dass die Magnetfeldsensoren auf einer flächigen Platine angeordnet und
in einfacher Weise elektrisch kontaktiert werden können.
-
Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das Ausgangssignal der Magnetfeldsensoren der ersten Magnetfeldsensoranordnung
und/oder der zweiten Magnetfeldsensoranordnung ein Sinussignal.
Ein solches Signal kann beispielsweise erzeugt werden, indem ein
diametral magnetisierter Scheibenmagnet relativ zu einem Magnetfeldsensor
verdreht wird. Je nach Dimensionierung der Magnetfeldsensoranordnungen
wird in einer bestimmten Verdrehstellung eine maximale magnetische
Feldstärke
und in einer um 180° verdrehten
Stellung eine minimale Feldstärke
erreicht.
-
Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Verschwenkbereich
des Hebels um die erste Schwenkachse und/oder die zweite Schwenkachse
ausgehend von einer Mittelstellung auf +/– 90°, vorzugsweise auf +/– 45°, weiter
vorzugsweise auf +/– 30° begrenzt
ist. Diese Verschwenkbereiche sind für die üblicherweise bei Lenkstock-Hebelschaltern verwendeten
Hebelwege ausreichend, um eine Vielzahl von Schaltstellungen bereitstellen
zu können. Bei
einem diametral magnetisierten Magneten können zudem bei einer Begrenzung
des Verschwenkbereiches Signale zwischen einer maximalen negativen
Feldstärke
und einer maximalen positiven Feldstärke erzeugt werden. In dem
begrenzten Winkelbereich kann jedem Signal eine eigene Winkelstellung zugeordnet
werden. Dies gilt besonders für
einen um eine Mittelstellung auf +/– 30° begrenzten Verschwenkbereich,
in dem sich bei einer Verdrehung des Magneten relativ zu dem Magnetfeldsensor
die Feldstärke
annähernd
linear verändert.
Dies erleichtert die Auswertung des solchermaßen erzeugten Ausgangssignals
und die Zuordnung zu einer bestimmten Schaltstellung des Hebels.
-
Nach
einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die erste Magnetfeldsensoranordnung
und/oder die zweite Magnetfeldsensoranordnung mindestens zwei zueinander
winkelversetzte Magnetfeldsensoren. Dies ermöglicht es, die Auflösung, mit
der Schaltstellungen des Hebels erfasst werden können, zu verbessern. Dies ist
insbesondere für
einen Hebelschalter, dessen Verschwenkbereich nicht begrenzt ist
oder für
einen Hebelschalter, der entlang eines Verschwenkbereichs eine vergleichsweise
hohe Anzahl von Schaltstellungen aufweist, vorteilhaft.
-
Der
Winkelversatz zwischen den Magnetfeldsensoren beträgt vorzugsweise
90°. Auf
diese Weise können
zwei um 90° zueinander
versetzte Signale erzeugt werden, die sich einfach auswerten lassen
(hierauf wird weiter unten noch eingegangen). Auch die Anordnung
von drei zueinander um 120° zueinander
versetzte Magnetfeldsensoren ist möglich. Hierdurch wird das Auflösungsvermögen der
Sensoranordnung weiter erhöht.
-
Die
mindestens zwei Magnetfeldsensoren einer Magnetfeldsensoranordnung
können
separat voneinander vorgesehen sein, also getrennte bauliche Einheiten
bilden. Dies ermöglicht
die Verwendung besonders einfacher Magnetfeldsensoren.
-
Die
mindestens zwei Magnetfeldsensoren können auch in einem Mehrachsenhallsensor
integriert sein. Solche Sensoren sind beispielsweise von der Firma
Sentron bekannt (Typ 2SA-10) oder von der Firma Melexis (Typ MLX90316).
Auch der Einsatz von MR-Sensoren
("magnetoresistiv"), von AMR-Sensoren
("anisotrop magnetoresistiv") oder von GMR-Sensoren
("Giant Magnet Resistance") ist möglich.
-
Die
Auswertung der mindestens zwei Magnetfeldsensoren kann darauf basieren,
dass diese jeweils ein Sinussignal und ein Cosinussignal erzeugen.
Aus einer Zuordnungstabelle kann dann für bestimmte Sinussignale und
bestimmte Cosinussignale eine zugeordnete Schaltstellung zugeordnet
werden. Es ist auch möglich,
dass aus dem Sinussignal und dem Cosinussignal ein Arcus-Tangens-Signal
bestimmt ist. Dies führt
dazu, dass für
zueinander um 90° versetzte
Sinussignale und Cosinussignale für einen unbegrenzten Verschwenkbereich,
der also von 0° bis
360° reicht,
ein linear ansteigendes Signal von einem Minimalwert über einen
Nulldurchgang zu einem Maximalwert ermittelt werden kann. Dies ermöglicht eine
besonders einfache Auswertung der Ausgangssignale und eine entsprechende
Zuordnung der Schaltstellungen des Hebels.
-
Im
Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, anstelle einer Magnetfeldsensoranordnung
eine induktive, kapazitive oder optische Sensoranordnung vorzusehen.
Es können
auch sämtliche
Magnetfeldsensoranordnungen durch die genannten alternativen Sensoranordnungen
ersetzt sein. Bei induktiven Sensoranordnungen werden Erreger- und
eine Empfängerspulen
verwendet, die anstelle des Magnetfeldsensors der Magnetfeldsensoranordnung
verbaut und insbesondere als Leiterbahnen in eine Platine des Hebelschalters
integriert werden können. Die
Spulen wirken mit einem metallischen Rotor zusammen, der anstelle
des Magneten der Magnetfeldsensoranordnung verbaut werden kann.
Optische Sensoren können
Reflexlichtschranken oder Durchlichtschranken verwenden. Die Ausführungen
in diesem Absatz beziehen sich auch auf die in den Ausführungsbeispielen
beschriebenen Hebelschalter.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung gezeigten
sowie in den Ansprüchen
sowie in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In
der Zeichnung zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Hebelschalters;
-
2 eine
Explosionsdarstellung eines Hebelschalters gemäß einer ersten Ausführungsform;
-
3 eine
geschnittene, perspektivische Ansicht des Hebelschalters gemäß 2;
-
4 eine
schematische Darstellung des Hebelschalters gemäß 2;
-
5 eine
Explosionsdarstellung eines Hebelschalters gemäß einer zweiten Ausführungsform;
-
6 eine
perspektivische Ansicht des Hebelschalters gemäß 5;
-
7 eine
schematische Darstellung des Hebelschalters gemäß 5;
-
8 eine
Darstellung des Signalverlaufs einer Magnetfeldsensoranordnung eines
Hebelschalters;
-
9 eine
der 4 entsprechende Darstellung für Magnetfeldsensoranordnungen
mit zueinander winkelversetzten Magnetfeldsensoren; und
-
10 eine
der 8 entsprechende Darstellung für Magnetfeldsensoranordnungen
mit zueinander winkelversetzten Magnetfeldsensoren.
-
In 1 ist
ein Hebelschalter insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet.
Dieser weist einen in mehrere Schaltstellungen beweglichen Hebel 4 auf,
der an einer Lagerung 6 in einem Gehäuse 8 gelagert ist.
-
Gemäß 2 besteht
das Gehäuse 8 aus drei
Teilen, nämlich
einem Gehäuseunterteil 10,
einem Gehäuseoberteil 12 sowie
einem Gehäusedeckel 14.
Der Hebel 4 weist an seinem dem Gehäuse 8 zugewandten
Ende einen in etwa quaderförmigen Lagerabschnitt 16 auf,
der zum Eingriff in ein Zwischenstück 18 ausgebildet
ist. An dem Lagerabschnitt 16 sind zwei einander gegenüberliegende Lagerzapfen 20 vorgesehen,
die in dem montierten Zustand des Hebelschalters 2 (vergleiche
auch 3) in Aufnahmen 22 eingreifen, die in
dem Zwischenstück 18 ausgebildet
sind.
-
Zwischen
dem Lagerabschnitt 16 und einem in 2 rückwärtigen,
innen liegenden Abschnitt (ohne Bezugszeichen) des Zwischenstücks 18 ist
ein federbetätigtes
Schaltstück 24 angeordnet.
Dieses drückt
mit einem Ende gegen den Lagerabschnitt 16 und mit seinem
gegenüberliegenden
Ende gegen eine an dem genannten Abschnitt des Zwischenstücks 18 ausgebildete
Kulissenführung.
Die Kulissenführung
gibt Schaltstellungen des Hebels 4 innerhalb einer Betätigungsebene
vor.
-
An
dem Lagerzapfen 20 des Hebels 4 ist eine Bohrung 26 vorgesehen.
In diese Bohrung greift ein drehfest in der Bohrung fixierter Bolzen 28 eines insgesamt
rotationssymmetrischen Magnetträgers 30,
an dem ein diametral magnetisierter, scheibenförmiger Magnet 32 befestigt
ist. Beabstandet zu dem Magneten 32 ist ein Magnetfeldsensor 34 vorgesehen,
der an einer Sensorplatine 36 gehalten ist. Die Sensorplatine 36 wiederum
ist an einem Sensorhalter 38 befestigt, der fest mit dem
Zwischenstück 18 verbunden
ist (vergleiche 3).
-
Der
Magnetfeldsensor 34 steht über eine flexible elektrische
Verbindung 40 mit einer ortsfesten Hauptplatine 42 des
Hebelschalters 2 in Verbindung. Die Platine 42 verfügt über einen
elektrischen Anschluss 44, über den der Hebelschalter 2 beispielsweise
mit dem CAN-Bus eines Kraftfahrzeugs kommunizieren kann.
-
Das
Gehäuseunterteil 10 weist
einen in den Innenraum des Gehäuses 8 ragenden
Lagerzapfen 46 auf, der in eine zugeordnete Aufnahme 48 des Zwischenstücks 18 greift.
Das Zwischenstück 18 weist
ferner einen mit dem Lagerzapfen 46 fluchtenden Lagerzapfen 50 auf,
der in eine an dem Gehäuseoberteil 12 ausgebildete
Aufnahme 51 (vergleiche 3) eingreift.
-
Zwischen
dem Zwischenstück 18 und
der Innenseite des Gehäuseoberteils 12 ist
ein federbetätigtes
Schaltstück 52 angeordnet.
Dieses drückt
mit einem Ende gegen das Zwischenstück 18 und mit seinem
gegenüberliegenden
Ende gegen eine an einem Abschnitt 53 des Gehäuseoberteils 12 ausgebildete
Schaltkulisse. Mit Hilfe der Schaltkulisse werden in bekannter Weise
weitere Schaltstellungen des Hebels 4 definiert.
-
Der
Lagerzapfen 50 weist eine Bohrung 54 auf, in die
ein Bolzen 56 eines Magnetträgers 58 eingepresst
ist. Der Magnetträger 58 trägt einen
diametral magnetisierten, scheibenförmigen Magneten 60, dem
ein Magnetfeldsensor 62 zugeordnet ist, der an der Platine 42 angeordnet
ist.
-
Der
Magnet 60 und der Magnetfeldsensor 62 bilden eine
erste Magnetfeldsensoranordnung 64; der Magnet 32 und
der Magnetfeldsensor 34 bilden eine zweite Magnetfeldsensoranordnung 66.
Wenn der Hebel 4 in mit 68 bezeichneten Betätigungsrichtungen
bewegt wird, wird dieser zusammen mit dem Zwischenstück 18 um
eine erste Schwenkachse 70 verschwenkt. Dabei rastet das
Zwischenstück 52 an durch
die zugeordnete Kulissenführung
vorgegebenen Schaltpunkten ein. Beispielsweise können in den Bewegungsrichtungen 68 Lichtfunktionen
realisiert werden, beispielsweise "Lichthupe", "Licht
aus" und "Fernlicht".
-
Bei
einer Betätigung
des Hebels 4 in mit 72 bezeichneten Richtungen
wird der Hebel 4 innerhalb des Zwischenstücks 18 um
eine zweite Schwenkachse 74 verschwenkt. Dabei definiert
die dem Schaltstück 24 zugeordnete
Kulissenführung
entsprechende Schaltstellungen, beispielsweise "Blinker links", "Blinker
aus" und "Blinker rechts".
-
Die
Schwenkachsen 70 und 74 sowie die Magnetfeldsensoranordnungen 64 und 66 gehen auch
aus 3 und 4 hervor. Wenn der Hebel 4 um
die erste Schwenkachse 70 verschwenkt wird, wird der Magnet 60 der
ersten Magnetfeldsensoranordnung 64 mit um die erste Schwenkachse 70 verschwenkt.
Diese Veränderung
der Winkelstellung des Magneten 60 kann mit Hilfe des feststehenden Magnetfeldsensors 62 erfasst
werden. Hierauf wird im Folgenden noch detaillierter eingegangen.
In entsprechender Weise kann eine Verschwenken des Hebels 4 um
die zweite Schwenkachse 74 erfasst werden, indem der Magnet 32 der
zweiten Magnetfeldsensoranordnung 66 mit um die zweite
Schwenkachse 74 verschwenkt wird, was wiederum durch den Magnetfeldsensor 34 erfasst
werden kann. Dadurch, dass der Sensorhalter 38 über die
feste Verbindung zu dem Zwischenstück 18 mit diesem bewegungsgekoppelt
ist, ist gewährleistet,
dass in allen Schwenkstellungen des Zwischenstücks 18 um die erste Schwenkachse 70 der
Magnet 32 und der Magnetfeldsensor 34 entlang
der zweiten Schwenkachse 74 zueinander ausgerichtet sind.
-
Der
in 5 dargestellte Hebelschalter 2' weist einen
zu dem Hebelschalter 2 gemäß 1 bis 4 ähnlichen
Aufbau auf. Im Folgenden soll nur auf die Unterschiede zwischen
den Hebelschaltern 2 und 2' eingegangen werden. Der Lagerabschnitt 16 des
Hebels 4 weist ein von dem Lagerabschnitt 16 abragendes,
stiftförmiges
Bewegungsübertragungselement 76 auf.
Dieses betätigt
ein Schwenkelement 78, über
das der Magnetträger 30 mit
dem Magneten 32 um eine dritte Schwenkachse 80 verschwenkt wird,
wenn der Hebel 4 um die zweite Schwenkachse 74 verschwenkt
wird.
-
Der
Magnetträger 30 des
Hebelschalters 2' ist
mit seinem Bolzen 28 an einer an dem Zwischenstück 18 ausgebildeten
Bolzenaufnahme 82 verschwenkbar gelagert. Das Verschwenkelement 78 weist
einen besonders gut in 6 sichtbaren, bogenförmigen Hebelarm 84 auf,
der um den Magnetträger 58 herum
verläuft.
An seinem freien Ende weist der Hebelarm 84 eine umfangsseitig
geschlossene Führung 86 auf,
die einen Kugelkopf 88 des Bewegungsübertragungselements 76 umgreift.
Wenn der Hebel 4 um die zweite Schwenkachse 74 in
mit 90 bezeichneten Richtungen verschwenkt wird, wird diese
Bewegung über
das Bewegungsübertragungselement 76 und
das Schwenkelement 78 in eine Bewegung 92 des
Magneten 32 um die dritte Schwenkachse 80 umgelenkt.
Die dritte Schwenkachse verläuft
zumindest im Wesentlichen parallel zu der ersten Schwenkachse 70.
-
Die
beschriebene Umlenkung einer Schwenkbewegung des Schwenkhebels 4 um
die zweite Schwenkachse 74 hin zu der dritten Schwenkachse 80 hat
den Vorteil, dass die Magnetfeldsensoren 62 und 34 gemeinsam
an der Platine 42 des Hebelschalters 2' angeordnet
werden können.
Somit können
die Magnetfeldsensoranordnungen 64 und 66 (vergleiche 7)
räumlich
benachbart zueinander angeordnet werden, wobei auf eine flexible
elektrische Verbindung 40 (vergleiche 2 und 3) verzichtet
werden kann.
-
Jeder
der Magnetfeldsensoren 34 und 62 der Hebelschalter 2 und 2' kann bei einem
Verschwenken des zugeordneten Magneten (32 oder 60)
ein in 8 dargestelltes sinusförmiges Signal erzeugen. Da
der Verschwenkbereich eines Hebelschalters in einem Kraftfahrzeug üblicherweise
auf einen Bereich von +/– 30° oder kleiner
begrenzt ist, kann es ausreichen, lediglich einen Teil des theoretisch
möglichen Signalbereichs
zu nutzen, um Schaltstellungen zu detektieren. Bei entsprechender
Ausrichtung des Magneten und des zugeordneten Magnetfeldsensors kann
das sinusförmige
Signal in einem Bereich abgegriffen werden, in dem dieses Signal
in etwa linear ansteigt. In 8 sind beispielhaft
drei Schaltstellungen mit I, II und III bezeichnet. Diese Schaltstellungen
sind entsprechend analogen Ausgangssignalen eines Magnetfeldsensors 34 oder 62 zugeordnet. Diese
Ausgangssignale sind in 8 normiert dargestellt, so dass
ein minimaler magnetischer Feldstärkenwert dem Wert –1 und ein
maximaler Feldstärkenwert
dem Wert +1 entspricht. Beispielsweise entspricht ein normiertes
Ausgangssignal von –0,45
der Schaltstellung I, von 0 der Schaltstellung II und von +0,45
der Schaltstellung III. Selbstverständlich können auch Zwischenstellungen
oder über
die Schaltstellungen I und III hinausgehende Schaltstellungen des
Hebels 4 ermittelt werden.
-
Die
Magnetfeldsensoranordnungen 64 und 66 können auch
jeweils mindestens zwei Magnetfeldsensoren 62a und 62b beziehungsweise 34a und 34b umfassen.
Diese können,
wie in 9 dargestellt, separat voneinander vorgesehen
sein und sind vorzugsweise um einen Winkel von 90° zueinander versetzt.
Jedes Paar von Magnetfeldsensoren 62a und 62b beziehungsweise 34a und 34b kann
auch in jeweils einen Mehrachsenhallsensor integriert sein.
-
Die
räumlich
voneinander getrennten Magnetfeldsensoren 62a und 62b beziehungsweise 34a und 34b oder
entsprechende Mehrachsenhallsensoren können in 10 dargestellte
Ausgangssignale erzeugen. Durch den Winkelversatz von 90° zwischen
den Magnetfeldsensoren 62a und 62b beziehungsweise 34a und 34b oder
zwischen den entsprechenden Teilsensoren eines Mehrachsenhallsensors werden
in einem Winkelbereich von 0 bis 360° zueinander versetzte Sinus-
und Cosinussignale erzeugt. Der Winkelbereich von 0 bis 360° wird abgedeckt, wenn
der Hebel 4 eines Hebelschalters 2 oder 2' in einer Betätigungsebene
vollständig
um eine zugeordnete Schwenkachse 70 der 74 verschwenkt
wird. Mit Hilfe der solchermaßen
erzeugten Sinussignale und Cosinussignale kann ein Arcus-Tangens-Signal bestimmt
werden, das in einem Winkelbereich von 0° bis 360° von –1 bis +1 linear ansteigt.
Somit kann jedem Arcus-Tangens-Wert eine eigene Schaltstellung des
Hebels 4 zugeordnet werden.
-
Die
beschriebenen, alternativen Auswertungsmöglichkeiten der Ausgangssignale
der Magnetfeldsensoren 34, 34a, 34b und 62, 62a, 62b können sowohl
bei dem Hebelschalter 2 als auch bei dem Hebelschalter 2' eingesetzt
werden.