DE102010045970A1

DE102010045970A1 - Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels

Info

Publication number: DE102010045970A1
Application number: DE102010045970A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hentschel; Otto Müller
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2010-09-18
Filing date: 2010-09-18
Publication date: 2012-03-22
Also published as: WO2012034941A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels (1), insbesondere eines Drehstellers, mit einer Auswerte- und Steuereinheit (22) und mindestens zwei elektrischen Ladungsträgern (14, 24, 24.1) zum Aufbau eines elektrischen Feldes, dessen Stärke durch eine Bewegung des Schaltmittels (1) veränderbar ist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (22) zur Auswertung des elektrischen Feldes mit den elektrischen Ladungsträgern (14, 24, 24.1) elektrisch gekoppelt ist. Um eine verschleißfreie, kostengünstige und einfache Erfassung der Schaltstellungen eines Schaltmittels zu ermöglichen, sind mindestens ein erster elektrischer Ladungsträger (14) und mindestens ein zweiter elektrischer Ladungsträger (24, 24.1) am Schaltmittel (1) vorgesehen, welche in Abhängigkeit von einer Betätigungsbewegung des Schaltmittels (1) relativ zueinander bewegbar sind, wobei sich ein stärkeres elektrisches Feld zwischen sich zumindest teilweise überdeckenden ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern (14, 24.1) ausbildet als zwischen sich nicht überdeckenden ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern, (14, 24), wobei die Auswerte- und Steuereinheit (22) die Differenzen der sich zwischen den ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern (14, 24, 24.1) ausbildenden elektrischen Felder erkennt und zur Ermittlung der Schaltstellung des Schaltmittels (1) auswertet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Schaltstellungen eines Schaltmittels bzw. die Sollwertveränderungen von physikalischen Größen mit einem solchen Schaltmittel in der Regel mittels Encoder mechanisch (Schleifer), optisch (Lichtschranken) und/oder magnetisch (Hallsensor) zu erfassen und auszuwerten. Die mechanische Erfassung weist den Nachteil auf, dass sich die mechanischen Kontakte während der Betriebsdauer des Schaltmittels abnutzen können und somit eine zuverlässige Detektion der Schaltstellungen nicht mehr gewährleistet ist. Die optische bzw. magnetische Erfassung erfordert eine höhere Anzahl von Teilen sowie eine hohe Anzahl von Abstimmungen, was sich negativ auf die Komplexität und die Produktionskosten auswirken kann.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2005 046 099 A1 wird beispielsweise eine Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung umfasst mindestens zwei elektrische Ladungsträger zum Aufbau eines elektrischen Feldes, wobei in dem elektrischen Feld ein Bauteil angeordnet ist, das zumindest mittelbar mit der Bewegung des Schaltmittels gekoppelt ist. Somit ist die Stärke des elektrischen Feldes durch eine Bewegung des Schaltmittels veränderbar und eine Auswerte- und Steuereinheit ist zur Auswertung des elektrischen Feldes mit den elektrischen Ladungsträgern elektrisch gekoppelt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine verschleißfreie, kostengünstige und einfache Erfassung der Schaltstellungen eines Schaltmittels ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere die Ausführungsformen der Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass eine verschleißfreie, kostengünstige und einfache Erfassung der Schaltstellungen eines Schaltmittels ermöglicht wird. Da in ersten und zweiten Ladungsträger in Abhängigkeit von einer Betätigungsbewegung des Schaltmittels relativ zueinander bewegbar sind, kann im Vergleich zum Stand der Technik in vorteilhafter Weise auf ein im elektrischen Feld bewegbares Bauteil verzichtet werden, wodurch sich der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels vereinfacht.
Der Grundgedanke der Erfindung basiert darauf, dass mindestens ein erster elektrischer Ladungsträger und mindestens ein zweiter elektrischer Ladungsträger am Schaltmittel vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit von einer Betätigungsbewegung des Schaltmittels relativ zueinander bewegbar sind, wobei sich ein stärkeres elektrisches Feld zwischen sich zumindest teilweise überdeckenden ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern ausbildet als zwischen sich nicht überdeckenden ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern. Die Auswerte- und Steuereinheit erkennt die Differenzen der sich zwischen den ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern ausbildenden elektrischen Felder und wertet diese zur Ermittlung der Schaltstellung des Schaltmittels aus.
In anderen Worten ausgedrückt, Ausführungsformen der Erfindung ermitteln zur Erkennung von der Sollwertveränderung die Stärke der sich verändernden elektrischen Felder zwischen den ersten und zweiten Ladungsträgern und vergleicht diese miteinander. Durch Auswertung der verschiedenen elektrischen Felder erkennt die Auswerte- und Steuereinheit die Bewegung und die Bewegungsrichtung eines beweglichen Bauteils des Schaltmittels und somit die aktuelle Schaltstellung des Schaltmittels. So können beispielsweise die Drehrichtung und die Anzahl der sich während der Betätigungsbewegung überdeckenden ersten und zweiten Ladungsträger von der Auswerte- und Steuereinheit verarbeitet und die entsprechenden Parameter im System wie beispielsweise Temperatur, Gebläsestellung, Audioeinstellungen wie Lautstärke, Bässe, Höhen usw. verstellt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind der mindestens eine erste elektrische Ladungsträger und der mindestens eine zweite elektrische Ladungsträger in unterschiedlichen vertikalen Ebenen angeordnet. Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine Überdeckung der ersten und zweiten elektrischen Ladungsträger umgesetzt werden. So ist beispielsweise der mindestens eine erste elektrische Ladungsträger mit einem beweglichen Bauteil des Schaltmittels verbunden und der mindestens eine zweite elektrische Ladungsträger ist mit einer ortsfesten Trägereinheit verbunden. Zur Überlappung kann der bewegliche erste elektrische Ladungsträger beispielsweise in einer Ebene angeordnet werden, welche über oder unter der Ebene des zweiten Ladungsträgers angeordnet ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der mindestens eine erste elektrische Ladungsträger mit einer leitenden Oberfläche des beweglichen Bauteils verbunden. Da die Anzahl der Ladungen auf dem beweglichen ersten Ladungsträger durch die Berührung des Benutzers erhöht bzw. reduziert wird, kann durch die leitenden Oberfläche die Stärke des auszuwertenden elektrischen Feldes zwischen den ersten und zweiten Ladungsträgern bei der Betätigung des Schaltmittels in vorteilhafter Weise deutlich erhöht werden, wodurch die Auswertung vereinfacht wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der mindestens eine zweite elektrische Ladungsträger auf die ortsfeste Trägereinheit aufgedruckt und/oder aufgeklebt und/oder in die ortsfeste Trägereinheit eingespritzt. Die beschriebenen Techniken ermöglichen eine einfache und kostengünstige Implementierung der zweiten elektrischen Ladungsträger im Schaltmittel.
Um die Auswertung weiter zu vereinfachen, ist die Anzahl der ortsfesten zweiten elektrischen Ladungsträger größer als die Anzahl der beweglichen ersten elektrischen Ladungsträger ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die ortsfeste Trägereinheit als Leiterplatte und/oder Folie ausgeführt. Das Schaltmittel kann beispielsweise als Drehsteller mit einem drehbar gelagerten beweglichen Bauteil oder als Schiebesteller mit einem axial verschiebbaren beweglichen Bauteil ausgeführt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.
In der Darstellung zeigt:
1 eine schematische Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels.
2 eine schematische Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels.
3 eine schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels.
Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels 1, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als Drehsteller ausgeführt ist, eine Auswerte- und Steuereinheit 22 und mindestens zwei elektrische Ladungsträger 14, 24, 24.1 zum Aufbau eines elektrischen Feldes, dessen Stärke durch eine Bewegung des Schaltmittels 1 veränderbar ist. Zur Auswertung des elektrischen Feldes ist die Auswerte- und Steuereinheit 22 mit den elektrischen Ladungsträgern 14, 24, 24.1 elektrisch gekoppelt.
Erfindungsgemäß sind mindestens ein erster elektrischer Ladungsträger 14 und mindestens ein zweiter elektrischer Ladungsträger 24, 24.1 am Schaltmittel 1 vorgesehen, welche in Abhängigkeit von einer Betätigungsbewegung des Schaltmittels 1 relativ zueinander bewegbar sind, wobei sich ein stärkeres elektrisches Feld zwischen sich zumindest teilweise überdeckenden ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern 14, 24.1 ausbildet als zwischen sich nicht überdeckenden ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern 14, 24, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 22 die Differenzen der sich zwischen den ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern 14, 24, 24.1 ausbildenden elektrischen Felder erkennt und zur Ermittlung der Schaltstellung des Schaltmittels 1 auswertet.
Bei dem dargestellten Drehsteller 1, sind beispielsweise zwei erste elektrische Ladungsträger 14 mit einem beweglichen Bauteil 10 des Schaltmittels 1 verbunden und sechzehn zweite elektrische Ladungsträger 24, 24.1 sind mit einer ortsfesten Trägereinheit 20 verbunden. Das bewegliche Bauteil ist als Drehknopf 10 ausgeführt und weist eine leitende Oberfläche 16 auf, welche mit den beiden ersten elektrischen Ladungsträgern 14 elektrisch leitend verbunden ist. Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, sind die beiden ersten am Drehknopf 10 angeordneten elektrischen Ladungsträger 14 als vorstehende Nasen ausgebildet, die einander gegenüber liegen. Die sechzehn ortsfesten zweiten elektrischen Ladungsträger 24, 24.1 sind gleichmäßig verteilt am Umfang eines Durchbruchs, durch welchen der Drehknopf 10 geführt ist, in der ortsfesten Trägereinheit 20 angeordnet. Die Abmessungen des Durchbruchs in der ortsfesten Trägereinheit 20 sind so gewählt, dass zwischen dem Drehknopf 10 und der Trägereinheit 20 ein Luftspalt 12 vorhanden ist, um eine reibungsfreie Drehbewegung des Drehknopfes 10 zu ermöglichen. Die ortsfesten zweiten elektrischen Ladungsträger 24, 24.1 sind beispielsweise auf die Trägereinheit 20 aufgedruckt und/oder aufgeklebt und/oder in die ortsfeste Trägereinheit 20 eingespritzt, wobei die ortsfeste Trägereinheit 20 beispielsweise als Leiterplatte und/oder Folie ausgeführt ist.
Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, sind die ersten elektrischen Ladungsträger 14 und die zweiten elektrischen Ladungsträger 24, 24.1 in unterschiedlichen vertikalen Ebenen angeordnet, wobei im ersten Ausführungsbeispiel die ersten elektrischen Ladungsträger 14 in einer Ebene unter der Ebene der zweiten Ladungsträger 24, 24.1 angeordnet sind.
Wie aus 3 ersichtlich ist, umfasst ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels 1', das im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Drehsteller ausgeführt ist, analog zum ersten Ausführungsbeispiel eine Auswerte- und Steuereinheit 22' und mindestens zwei elektrische Ladungsträger 14', 24', 24.1' zum Aufbau des elektrischen Feldes, dessen Stärke durch eine Bewegung des Schaltmittels 1 veränderbar ist. Zur Auswertung des elektrischen Feldes ist auch die Auswerte- und Steuereinheit 22' mit den elektrischen Ladungsträgern 14', 24', 24.1' elektrisch gekoppelt. Auch der sonstige Aufbau und die sonstige Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen dem Aufbau und der Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels, so sind die ersten elektrischen Ladungsträger 14' und die zweiten elektrischen Ladungsträger 24', 24.1' so am Schaltmittel 1' angeordnet, dass sie in Abhängigkeit von einer Betätigungsbewegung des Schaltmittels 1' relativ zueinander bewegbar sind.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind die ersten elektrischen Ladungsträger 14' in einer Ebene über der Ebene der zweiten Ladungsträger 24, 24.1' angeordnet, so dass auch im zweiten Ausführungsbeispiel die ersten elektrischen Ladungsträger 14' und die zweiten elektrischen Ladungsträger 24', 24.1' in unterschiedlichen vertikalen Ebenen angeordnet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005046099 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Erfassung von Schaltstellungen eines Schaltmittels, insbesondere eines Drehstellers, mit einer Auswerte- und Steuereinheit (22, 22') und mindestens zwei elektrischen Ladungsträgern (14, 14', 24, 24.1, 24', 24.1') zum Aufbau eines elektrischen Feldes, dessen Stärke durch eine Bewegung des Schaltmittels (1, 1') veränderbar ist, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (22, 22') zur Auswertung des elektrischen Feldes mit den elektrischen Ladungsträgern (14, 14', 24, 24.1, 24', 24.1') elektrisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster elektrischer Ladungsträger (14, 14') und mindestens ein zweiter elektrischer Ladungsträger (24, 24.1, 24', 24.1') am Schaltmittel (1, 1') vorgesehen sind, welche in Abhängigkeit von einer Betätigungsbewegung des Schaltmittels (1, 1') relativ zueinander bewegbar sind, wobei sich ein stärkeres elektrisches Feld zwischen sich zumindest teilweise überdeckenden ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern (14, 14', 24.1, 24.1') ausbildet als zwischen sich nicht überdeckenden ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern, (14, 14', 24, 24'), wobei die Auswerte- und Steuereinheit (22, 22') die Differenzen der sich zwischen den ersten und zweiten elektrischen Ladungsträgern (14, 14', 24, 24.1, 24', 24.1') ausbildenden elektrischen Felder erkennt und zur Ermittlung der Schaltstellung des Schaltmittels (1, 1') auswertet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste elektrische Ladungsträger (14, 14') und der mindestens eine zweite elektrische Ladungsträger (24, 24.1, 24', 24.1') in unterschiedlichen vertikalen Ebenen angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste elektrische Ladungsträger (14, 14') mit einem beweglichen Bauteil (10, 10') des Schaltmittels (1, 1') verbunden ist und der mindestens eine zweite elektrische Ladungsträger (24, 24.1, 24', 24.1') mit einer ortsfesten Trägereinheit (20, 20') verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste elektrische Ladungsträger (14, 14') mit einer leitenden Oberfläche (16, 16') des beweglichen Bauteils (10, 10') verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zweite elektrische Ladungsträger (24, 24.1, 24', 24.1') auf die ortsfeste Trägereinheit (20, 20') aufgedruckt und/oder aufgeklebt und/oder in die ortsfeste Trägereinheit (20, 20') eingespritzt ist.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der ortsfesten zweiten elektrischen Ladungsträger (24, 24.1, 24', 24.1') größer als die Anzahl der beweglichen ersten elektrischen Ladungsträger (14, 14') ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Trägereinheit (20, 20') als Leiterplatte und/oder Folie ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (1, 1') als Drehsteller mit einem drehbar gelagerten beweglichen Bauteil (10, 10') ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (1, 1') als Schiebesteller mit einem axial verschiebbaren beweglichen Bauteil ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (1, 1') eine Temperaturvorgabe und/oder Gebläseeinstellung vornimmt.