DE102012209366A1

DE102012209366A1 - Schaltvorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Schaltvorgangs einer Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102012209366A1
Application number: DE201210209366
Authority: DE
Inventors: Ralf Pfeifer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-05

Abstract

Es wird eine Schaltvorrichtung (100) vorgeschlagen, die eine Schnappscheibe (140) mit einem Umschlagpunkt aufweist. Die Schaltvorrichtung (100) weist zumindest einen von der Schnappscheibe (140) beabstandet angeordneten Sensor (150, 160) auf, der ausgebildet ist, um bei Betätigung der Schnappscheibe (140) ein Sensorsignal bereitzustellen, das eine zeitliche Veränderung eines Abstandes zwischen dem Sensor (150, 160) und der Schnappscheibe (140) repräsentiert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung, auf ein Verfahren zum Erfassen eines Schaltvorgangs einer Schaltvorrichtung und auf ein Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens.
Bei elektronischen Schaltern ist meist eine Rückmeldung an den Bediener dahin gehend erwünscht, ob der Schalter betätigt wurde. Diese Rückmeldung kann auf mehrere Arten erfolgen. So sind beispielsweise Computertastaturen mit Klick bekannt. Manche Modelle geben dem Schreiber sowohl eine taktile Rückmeldung über das plötzliche Durchschlagen des Druckpunktes als auch eine akustische Rückmeldung. Die DE 10 2008 015 336 A1 offenbart einen Drucktaster.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Schaltvorrichtung, ein verbessertes Verfahren zum Erfassen eines Schaltvorgangs einer Schaltvorrichtung und ein verbessertes Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird insbesondere die taktile und akustische Rückmeldung der Betätigung der Schaltvorrichtung an den Bediener von der elektrischen Signalweitergabe der Schaltvorrichtung mechanisch entkoppelt. Auch wird und insbesondere kontinuierliche Synchronisierung der beiden Schaltelemente in der Schaltvorrichtung bewirkt, sodass der zeitliche und räumliche Unterschied der Schaltpunkte minimiert wird und altersbedingte Drift erkannt und kompensiert werden kann. Die taktile und beispielsweise auch akustische Rückmeldung an den Bediener kann dabei in der Art eines Knackfrosches bzw. einer Schnappscheibe realisiert werden und die elektrische Erkennung der Schalterbetätigung wird mittels Sensorik ohne bewegliche Komponenten, insbesondere mittels zumindest eines analogen Hall-Sensors erreicht. Es kann beispielsweise eine Kombination eines Schnappschalters mit einem analogen Hall-Sensor realisiert werden.
Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine taktile Rückmeldung an einen Benutzer hinsichtlich eines erfolgten Schaltvorgangs mit dem tatsächlichen Schaltsignal zuverlässig zeitlich synchronisiert sein. Auch kann eine Empfindlichkeit gegen insbesondere magnetische Störeinflüsse von außen reduziert werden. Ferner kann die Schnappscheibe mechanisch dauerfest ausgelegt werden und ist akustischen und taktilen Optimierungen zugänglich. So können gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Alterung und eine Drift der verbauten Sensoren kompensiert werden. Für eine gesteigerte Langlebigkeit, Ausfallsicherheit, Diagnostizierbarkeit und Zuverlässigkeit wird ein Tastenhub bzw. Betätigungsweg der Schaltvorrichtung über Schalter bzw. Sensoren ohne verschleißanfällige Komponenten erkannt. Solche Schalter bzw. Sensoren sind beispielsweise als Hall-Sensoren ausgeführt. Aus Sicherheitsgründen kann die Schaltvorrichtung insbesondere auch mit mindestens zwei Sensoren bzw. Schaltern bestückt werden, um Fehler eines Sensors bzw. Schalters diagnostizieren zu können. Wenn eine Kombination mehrerer Sensoren bzw. Schalter vorliegt, können die Sensoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen gleichzeitig auslösen, wobei störende Einflüsse auf die Schaltpunkte und somit die synchrone Schaltung verringert werden können. Für einen Fall mit zumindest zwei Sensoren bzw. Schalter lassen sich insbesondere Messungen eines Betätigungsweges der Schnappscheibe unabhängig durchführen und kann eine Logik kann das Schaltsignal bzw. die Meldung des Schaltens so absetzen, dass sie stets mit dem Umschlagen bzw. Knacken der Schnappscheibe zusammenfällt.
Insbesondere für eine Anwendung in Fahrzeugen sind taktile Rückmeldungen hilfreich, da Geräuschpegel im Fahrzeug eine akustische Erkennung und eine Beobachtung des Verkehrs eine optische Erkennung des Schalterzustandes erschweren. Beispielsweise wird im Falle eines Wählhebels eine optische Prüfung des Schalterzustandes in Fahrschulen abtrainiert. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Elektronik bzw. Logik der Schaltvorrichtung beispielsweise in Fahrzeugen sicher erkennen, ob ein Bediener die Schaltvorrichtung betätigt. Somit kann ein synchrones Verhalten erreicht werden, bei dem ein Umschlagen bzw. Knacken der Schnappscheibe und ein Schaltsignal beispielsweise zum Getriebeschalten im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen und das über die Lebensdauer der Schaltvorrichtung stabil ist.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Schaltvorrichtung, die eine Schnappscheibe mit einem Umschlagpunkt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung zumindest einen von der Schnappscheibe beabstandet angeordneten Sensor aufweist, der ausgebildet ist, um bei Betätigung der Schnappscheibe ein Sensorsignal bereitzustellen, das eine zeitliche Veränderung eines Abstandes zwischen dem Sensor und der Schnappscheibe repräsentiert.
Bei der Schaltvorrichtung kann es sich um einen sogenannten Schnappschalter handeln, der beim Schaltvorgang eine mechanische Rückmeldung liefert und zumindest ein mechanisches Teil aufweist, das auch beim Schaltvorgang verwendet wird. Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise für eine Taste einer Tastatur oder für ein Bedienelement eines Fahrzeugs eingesetzt werden. Bei der Schaltvorrichtung kann es sich um eine Art eines Mikroschalters handeln oder sie kann auf einem Mikroschalter basieren. Der Sensor kann ausgebildet sein, um eine Funktion eines Schalters oder Schaltelements auszuführen. Der Sensor kann in Gestalt eines Wegsensors ausgeführt sein. Es kann einer oder können mehrere Wegsensoren vorgesehen sein. Bei der Schnappscheibe kann es sich um eine Scheibe aus beispielsweise Federstahl handeln, die bei Verformung durch Betätigung der Schaltvorrichtung schlagartig umschlägt und dabei ein charakteristisches Geräusch und mechanische Schwingungen erzeugt. Wenn die Schnappscheibe verformt wird, erfolgt am Umschlagpunkt ein Umschnappen bzw. Umschlagen, wobei ein metastabiler Zustand der Schnappscheibe durchlaufen wird und eine taktile und gegebenenfalls akustische Rückmeldung an eine Betätigungsperson erfolgt. Bei zunehmender Betätigung der Schaltvorrichtung nimmt ein verformungsbedingter Betätigungsweg der Schnappscheibe zu und nimmt der Abstand zwischen dem Sensor und der Schnappscheibe ab. Bei nachlassender Betätigung der Schaltvorrichtung nimmt ein verformungsbedingter Betätigungsweg der Schnappscheibe ab und nimmt der Abstand zwischen dem Sensor und der Schnappscheibe zu.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Schaltvorrichtung eine Logik aufweisen, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Sensorsignals von dem zumindest einen Sensor eine Bewegung der Schnappscheibe durch den Umschlagpunkt zu erkennen, um ansprechend darauf ein Schaltsignal zu erzeugen. Dabei kann die Logik ausgebildet sein, um das Schaltsignal zu erzeugen, wenn die Schnappscheibe verformungsbedingt den Umschlagpunkt durchläuft. Die Schnappscheibe kann hierbei ein charakteristisches Bewegungsverhalten bzw. Beschleunigungsverhalten beim Durchlaufen des Umschlagpunktes aufweisen. Die Logik kann ausgebildet sein, um unter Verwendung des Sensorsignals von dem zumindest einen Sensor das charakteristische Bewegungsverhalten bzw. Beschleunigungsverhalten zu identifizieren, um die Bewegung der Schnappscheibe durch den Umschlagpunkt zu erkennen. Die Logik kann mit dem Sensor eine bauliche Einheit bilden oder getrennt von dem Sensor vorgesehen sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die taktile Rückmeldung an einen Benutzer hinsichtlich eines erfolgten Schaltvorgangs zuverlässig mit dem tatsächlichen Schaltsignal synchronisiert erfolgen kann.
Insbesondere kann der zumindest eine Sensor einen Hall-Sensor aufweisen, wobei die Schnappscheibe ein Material aufweist, das ein Erfassen des Abstandes zwischen dem Sensor und der Schnappscheibe mittels des Sensors ermöglicht. Der Sensor kann einen digitalen Hall-Sensor oder analogen Hall-Sensor aufweisen. Der Sensor kann hierbei ausgebildet sein, um berührungslos ein streng monotones Maß für den Abstand bzw. die Entfernung zu der Schnappscheibe z. B. in Gestalt eines Magneten zu erkennen. Dabei kann der Sensor ausgebildet sein, um mit wachsendem Abstand zu der Schnappscheibe ein zunehmend kleineres Sensorsignal bzw. Ausgangssignal zu erzeugen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Abstand zwischen dem Sensor und der Schnappscheibe auf unaufwendige und genaue Weise gemessen werden kann.
Auch kann die Schnappscheibe ausgebildet sein, um an dem Umschlagpunkt einen Steilabfall einer Kraft-Weg-Kennlinie für eine Betätigung der Schnappscheibe aufzuweisen. In einem Wegbereich am Umschlagpunkt kann bei konstanter Betätigungskraft eine schnellere zeitliche Veränderung eines Abstandes zwischen dem Sensor und der Schnappscheibe erfolgen als weiter vom Umschlagpunkt entfernt.
Dabei kann eine durch einen Benutzer zur Betätigung der Schaltvorrichtung bzw. der Schnappscheibe auszuübende Betätigungskraft in einem Bereich eines Betätigungsweges, in dem der Umschlagspunkt liegt, die größte Abnahme während des Betätigungsvorgangs aufweisen. Eine Steigung bzw. ein Gradient der Kraft-Weg-Kennlinie kann in dem Bereich des Betätigungsweges, in dem der Umschlagspunkt liegt, die negativste Steigung während des Betätigungsvorgangs aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Umschlagpunkt der Schnappscheibe noch zuverlässiger erkannt werden kann und somit eine bezüglich der taktilen Rückmeldung der Schnappscheibe am Umschlagpunkt möglichst synchrone Erzeugung des Schaltsignals erfolgen kann. Bei einer Auswertung des Sensorsignals bzw. Tastensignals kann bei Vorliegen von mehr als einem Sensor kann sicher verhindert werden, dass eine signifikante Zeitverzögerung zwischen dem Erkennen des Umschlagpunkts mittels eines ersten Sensors und einem Erkennen des Umschlagpunkts mittels eines weiteren oder letzten Sensors durch den Benutzer oder durch eine mechanische Fehlfunktion beispielsweise einer Taste der Schaltvorrichtung bewirkt wird. Somit können auch im Fall von Missbrauch und/oder mechanischem Defekt bei der Auswertung gleichartige Zustände logisch interpretiert werden.
Ferner kann die Schaltvorrichtung zumindest einen ersten Sensor, der ausgebildet ist, um bei Betätigung der Schnappscheibe ein erstes Sensorsignal bereitzustellen, das eine Abnahme des Abstandes zwischen dem ersten Sensor und der Schnappscheibe repräsentiert, und zumindest einen zweiten Sensor aufweisen, der ausgebildet ist, um bei Betätigung der Schnappscheibe ein zweites Sensorsignal bereitzustellen, das eine Zunahme des Abstandes zwischen dem zweiten Sensor und der Schnappscheibe repräsentiert. Dabei kann die Schaltvorrichtung ausgebildet sein, um eine Diagnose der Sensoren durchzuführen bzw. zu ermöglichen. Somit können vorteilhafterweise zumindest die Sensorik-Komponenten der Schaltvorrichtung systematisch und periodisch auf korrekte Funktion geprüft werden. Neben den üblichen Maßnahmen zur Diagnose können beispielsweise analoge Hallsensoren auch so verbaut werden, dass bei Betätigung der Taste ein Sensor einen zunehmenden Weg bzw. Abstand, und ein anderer Sensor den abnehmenden Abstand misst, sodass sich eine unaufwendige Diagnose der Sensoren, z. B. zur Querschlusserkennung, sowie auch eine reduzierte Empfindlichkeit bei Gleichtaktstörungen ergeben, z. B. wenn ein starker Magnet auf der Schaltvorrichtung liegt.
So kann die Schaltvorrichtung als ein monostabiler Taster oder ein bistabiler Schalter ausgeführt sein. Die Schaltvorrichtung kann somit auf vielseitige und unaufwendige Weise für eine jeweilige beabsichtige Anwendung konzipiert sein, um eine jeweilige Schaltfunktion als Taster oder Schalter zu erfüllen.
Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise als ein monostabiler Taster ausgeführt sein und eine Trägereinrichtung, an der die Schnappscheibe und der zumindest eine Sensor anordenbar sind, eine Betätigungseinrichtung, die zur Übertragung einer Betätigungskraft auf die Schnappscheibe anordenbar ist, und eine Rückstelleinrichtung aufweisen, die der Betätigungskraft entgegenwirkend anordenbar ist. Die Betätigungseinrichtung kann in Gestalt einer Taste ausgeführt sein, d. h. als ein für den Benutzer sichtbares und gestaltetes Bedienelement, welches mehrere Schalter beinhalten kann und durch das ein Tastendruck erkannt wird. Die Rückstelleinrichtung kann in Gestalt einer Feder oder dergleichen ausgeführt sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Schaltvorrichtung als ein monostabiler Taster ausgeführt sein und zwei Hall-Sensoren, eine Hülse, eine Kappe sowie eine Feder aufweisen. Hierbei kann die Hülse einen Zwischenboden, an dem die Hall-Sensoren auf einer Sensorseite des Zwischenbodens anordenbar sind, und einen Aufnahmeabschnitt aufweisen, in dem die Schnappscheibe die Sensorseite des Zwischenbodens überspannend aufnehmbar ist. Dabei kann die Kappe zur Übertragung einer Betätigungskraft auf die Schnappscheibe vorgesehen sowie an einer Außenoberfläche der Hülse führbar und die Schnappscheibe überspannend anordenbar sein. Dabei kann die Feder der auf die Kappe ausübbaren Betätigungskraft entgegenwirkend an der Außenoberfläche der Hülse anordenbar sein. Somit kann die Schnappscheibe im montierten Zustand der Schaltvorrichtung zwischen den Sensoren und einer Betätigungsoberfläche der Kappe angeordnet sein. Die Kappe kann als eine Taste der Schaltvorrichtung fungieren. Die Feder kann als eine Rückstelleinrichtung der Schaltvorrichtung fungieren. Die Hülse kann als eine Trägereinrichtung der Schaltvorrichtung fungieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine unkompliziert aufgebaute Schaltvorrichtung mit Synchronität von Schaltsignal und taktiler Rückmeldung geschaffen ist.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Erfassen eines Schaltvorgangs einer Schaltvorrichtung, die eine Schnappscheibe mit einem Umschlagpunkt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens zumindest eines Sensorsignals mittels zumindest eines von der Schnappscheibe beabstandet angeordneten Sensors bei Betätigung der Schnappscheibe aufweist, wobei das Sensorsignal eine zeitliche Veränderung eines Abstandes zwischen dem Sensor und der Schnappscheibe repräsentiert.
Das Verfahren kann unter Verwendung einer oben beschriebenen Schaltvorrichtung vorteilhaft ausgeführt werden, um einen Schaltvorgang der Schaltvorrichtung unter Verwendung der zeitlichen Veränderung des Abstandes vorteilhaft zu erfassen.
Auch kann ein Schritt des Erkennens einer Bewegung der Schnappscheibe durch den Umschlagpunkt unter Verwendung eines Signalverlaufs des zumindest einen Sensorsignals vorgesehen sein, um ansprechend darauf ein Schaltsignal zu erzeugen. Dabei kann der Schritt des Erkennens mittels einer Logik ausgeführt werden. Unter Verwendung des Signalverlaufs des zumindest einen Sensorsignals von dem zumindest einen Sensor kann ein charakteristisches Bewegungsverhalten bzw. Beschleunigungsverhalten der Schnappscheibe beim Durchlaufen des Umschlagpunktes identifiziert werden, um die Bewegung der Schnappscheibe durch den Umschlagpunkt und somit den Schaltvorgang zu erkennen. Das Schaltsignal kann daher erzeugt werden, wenn die Schnappscheibe verformungsbedingt den Umschlagpunkt durchläuft. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass der Schaltvorgang zuverlässig erkannt wird, wobei die durch die Schnappscheibe hervorgerufene taktile Rückmeldung an einen Benutzer hinsichtlich eines erfolgten Schaltvorgangs zuverlässig mit dem tatsächlichen Schaltsignal synchronisiert erfolgt.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens mittels zumindest eines ersten Sensors bei Betätigung der Schnappscheibe ein erstes Sensorsignal bereitgestellt werden, das eine Abnahme des Abstandes zwischen dem ersten Sensor und der Schnappscheibe repräsentiert. Auch kann im Schritt des Bereitstellens mittels zumindest eines zweiten Sensors bei Betätigung der Schnappscheibe ein zweites Sensorsignal bereitgestellt werden, das eine Zunahme des Abstandes zwischen dem zweiten Sensor und der Schnappscheibe repräsentiert. Ferner kann ein Schritt des Kombinierens des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals vorgesehen sein, um das Schaltsignal zu erzeugen. Dabei kann in einem Teilschritt des Schrittes des Kombinierens oder nach dem Schritt des Kombinierens die Bewegung der Schnappscheibe durch den Umschlagpunkt unter Verwendung eines ersten Signalverlaufs des ersten Sensorsignals und eines zweiten Signalverlaufs des zweiten Sensorsignals erkannt werden, um ansprechend darauf das Schaltsignal zu erzeugen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine hohe Zuverlässigkeit einer Schaltvorgangserkennung, eine unaufwendige Diagnose der Sensoren mittels der Kombination der Sensorsignale sowie eine reduzierte Empfindlichkeit bei Gleichtaktstörungen erreicht werden können.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird, wenn das Programm auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem unbetätigten Zustand;
2 eine Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem betätigten Zustand;
3 ein Kraft-Weg-Diagramm einer Betätigung einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ein Geschwindigkeits-Weg-Diagramm einer Betätigung einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 ein Beschleunigungs-Weg-Diagramm einer Betätigung einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 eine Weg-Zeit-Darstellung einer Betätigung einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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.
1 zeigt eine Schaltvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem unbetätigten Zustand. Die Schaltvorrichtung 100 weist eine Hülse 110 bzw. Trägereinrichtung mit einem Zwischenboden 112, einer Sensorseite 114, einem Aufnahmeabschnitt 116 und einer Längserstreckungsachse Y, eine Kappe 120 bzw. Betätigungseinrichtung mit einem Vorsprung 125, eine Feder 130 bzw. Rückstelleinrichtung, eine Schnappscheibe 140, einen ersten Sensor 150 und einen zweiten Sensor 160 auf. Bei der Schaltvorrichtung 100 handelt es sich gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung um einen Taster. Anders ausgedrückt zeigt 1 einen möglichen Aufbau eines Tasters in Ruheposition bzw. einen Taster mit Schnappscheibe vor Betätigung.
Die Hülse 110 ist beispielhaft in Gestalt eines zylindrischen, insbesondere teilweise hohlzylindrischen Bauteils vorgesehen, auch wenn dies in 1 lediglich implizit erkennbar ist. Die Hülse 110 weist ein erstes Ende, das in 1 unten und beispielhaft als offen dargestellt ist, und ein zweites Ende auf, das in 1 oben und mit der Schnappscheibe 140 verschlossen dargestellt ist. Die Hülse 110 dient als Trägereinrichtung mit Gehäusefunktion für die weiteren Bauteile der Schaltvorrichtung 100. Der Zwischenboden 112 der Hülse 110 ist zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der Hülse 110 angeordnet. Dabei kann der Zwischenboden 112 einen von der Hülse 110 umgebenen Innenraum in zwei Teile aufteilen. Der Zwischenboden 112 kann auch zumindest eine Durchgangsöffnung aufweisen, auch wenn es in 1 nicht ersichtlich ist. An der Sensorseite 114 des Zwischenbodens 112 sind der erste Sensor 150 und der zweite Sensor 160 angeordnet. Die Sensorseite 114 des Zwischenbodens 112 ist dem Aufnahmeabschnitt 116 bzw. dem zweiten Ende der Hülse 110 zugewandt. Der Aufnahmeabschnitt 116 der Hülse 110 ist in dem Bereich des zweiten Endes der Hülse 110 angeordnet. Der Aufnahmeabschnitt 116 weist beispielhaft gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Vertiefung auf, die zwischen zwei Vorsprüngen angeordnet ist. Der Aufnahmeabschnitt 116 ist ausgebildet, um einen Randbereich der Schnappscheibe 140 entlang ihres Umfangs aufzunehmen und zu halten. Der Aufnahmeabschnitt 116 ist ausgebildet, um die Schnappscheibe 140 so aufzunehmen, dass dieselbe in Richtung zu dem Zwischenboden 112 bzw. der Sensorseite 114 des Zwischenbodens 112 hin betätigbar ist. Die Hülse 110 weist die Längserstreckungsachse Y auf, um welche die Hülse 110 beispielhaft rotationssymmetrisch ist.
Die Kappe 120 ist über das zweite Ende der Hülse 110 gestülpt angeordnet. Somit ist die Schnappscheibe 140 zwischen dem Zwischenboden 112 der Hülse 110 und der Kappe 120 angeordnet. Die Kappe 120 ist als eine Betätigungseinrichtung zum Übertragen einer von einem Benutzer auf die Kappe 120 ausübbaren Betätigungskraft auf die Schnappscheibe 140 angeordnet und ausgeformt. Der Vorsprung 125 der Kappe 120 steht in Richtung vor. Der Vorsprung 125 ist gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beispielhaft hohlzylindrisch ausgeformt. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im unbetätigten Zustand der Schaltvorrichtung 100 zwischen der Schnappscheibe 140 und dem Vorsprung 125 der Kappe 120 ein Zwischenraum angeordnet. Ein Führungsabschnitt der Kappe 120 ist ausgeformt, um einen Bereich einer Außenoberfläche der Hülse 110 zu umschließen. Die Kappe 120 ist mittels einer von einem Benutzer auf die Kappe 120 ausübbaren Betätigungskraft in Richtung zu der Schnappscheibe 140 hin bewegbar, wobei der Führungsabschnitt der Kappe 120 entlang der Außenoberfläche der Hülse 110 verschiebbar ist. Ist die Kappe 120 an der Hülse 110 wie in 1 gezeigt angeordnet, ist die Kappe 120, somit auch deren Vorsprung 125, beispielhaft rotationssymmetrisch um die Längserstreckungsachse Y der Hülse 110.
Die Feder 130 ist an der Außenoberfläche der Hülse angeordnet. Die Feder 130 ist umfangsmäßig um einen Bereich der Hülle 110 herum angeordnet, der sich beispielhaft zwischen dem ersten Ende der Hülse 110 und dem Zwischenboden 112 erstreckt. Die Feder 130 ist angeordnet und ausgebildet, um als eine Rückstelleinrichtung für die Kappe 120 zu wirken. Dabei ist die Feder 130 ausgebildet, um einer von einem Benutzer auf die Kappe 120 ausübbaren Betätigungskraft entgegenzuwirken bzw. die Kappe 120 in eine nicht betätigte Stellung bzw. Ruheposition vorzuspannen. Die Kappe 120, die Feder 130 und somit auch die Schaltvorrichtung 100 sind in 1 in dieser nicht betätigten Stellung bzw. Ruheposition dargestellt.
Die Schnappscheibe 140 ist in dem Aufnahmeabschnitt 116 der Hülse 110 gehalten angeordnet. Dabei ist ein Randabschnitt der Schnappscheibe 140 entlang zumindest eines Teils eines Umfangs der Schnappscheibe 140 in dem Aufnahmeabschnitt 116 der Hülse 110 aufgenommen. Die Schnappscheibe 140 überspannt die Sensorseite 114 des Zwischenbodens 112 der Hülse 110. Die Schnappscheibe 140 ist in der Darstellung von 1 in einer nicht betätigten Stellung bzw. Ruheposition dargestellt, wobei sich die Schnappscheibe 140 in einem stabilen Zustand befindet. Dabei weist die Schnappscheibe 140 gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, insbesondere im Bereich des Vorsprungs 125 der Kappe 120, eine Wölbung, Ausbuchtung oder dergleichen in Richtung zu der Kappe 120 hin auf. Ist die Schnappscheibe 140 an der Hülse 110 wie in 1 gezeigt angeordnet, ist die Schnappscheibe 140 beispielhaft rotationssymmetrisch um die Längserstreckungsachse Y der Hülse 110. Die Schnappscheibe 140 weist auch eine radial mittig angeordnete Einbuchtung auf, die in Richtung zu der Sensorseite 114 des Zwischenbodens 112 der Hülse 110 hin vorsteht. Die Einbuchtung der Schnappscheibe 140 weist dabei einen geringeren Umfang auf als der Vorsprung 125 der Kappe 120.
Der erste Sensor 150 und der zweite Sensor 160 sind an der Sensorseite 114 des Zwischenbodens 112 der Hülse 110 angeordnet. Bei den Sensoren 150 und 160 handelt es sich beispielhaft um Wegsensoren, die als analoge oder digitale Hall-Sensoren ausgeführt sein können, auch wenn dies in 1 nicht erkennbar ist. Die Sensoren 150 und 160 sind ausgebildet, um einen Abstand zu der Schnappscheibe 140 zu erfassen bzw. zu messen. Dabei sind die Sensoren 150 und 160 ausgebildet ist, um bei Betätigung der Schnappscheibe 140 Sensorsignale bereitzustellen, die eine zeitliche Veränderung eines Abstandes zwischen den Sensoren 150 und 160 und der Schnappscheibe 140 repräsentieren. Hierbei ist beispielsweise der erste Sensor 150 ausgebildet, um bei Betätigung der Schnappscheibe 140 ein erstes Sensorsignal bereitzustellen, das eine Abnahme des Abstandes zwischen dem ersten Sensor 150 und der Schnappscheibe 140 repräsentiert. Der zweite Sensor 160 ist beispielsweise ausgebildet, um bei Betätigung der Schnappscheibe 140 ein zweites Sensorsignal bereitzustellen, das eine Zunahme des Abstandes zwischen dem zweiten Sensor 160 und der Schnappscheibe 140 repräsentiert. Wenn eine auf die Sensorvorrichtung ausgeübte Betätigungskraft zurückgenommen wird, stellt sich unter Mitwirkung einer Rückstellkraft der Feder 130 der in 1 dargestellte Zustand wieder ein.
Die Schaltvorrichtung 100 kann auch eine Logik (nicht dargestellt) aufweisen, die ausgebildet ist, um unter Verwendung der Sensorsignale von den Sensoren 150 und 160 eine Bewegung der Schnappscheibe 140 durch den Umschlagpunkt zu erkennen, um ansprechend darauf ein Schaltsignal zu erzeugen.
2 zeigt die Schaltvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus 1 in einem betätigten Zustand. Genauer gesagt zeigt 2 einen möglichen Aufbau eines Tasters in vollständig durchgedrückter bzw. betätigter Position bzw. einen Taster mit Schnappscheibe bei Betätigung. Hierbei entsprechen die Schaltvorrichtung 100 und die Darstellung in 2 jenen aus 1 mit der Ausnahme, dass die Kappe 120 durch nutzerseitige Betätigung in Richtung zu dem Zwischenboden 112 hin verschoben ist, wodurch die Feder 130 komprimiert ist und die Schnappscheibe 140 aus dem stabilen Zustand in den metastabilen Zustand umgeschnappt bzw. umgeschlagen ist. Ein Abstand zwischen den Sensoren 150 und 160 und der Schnappscheibe 140 ist in 2 somit geringer als in 1.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 werden im Folgenden die Abläufe in der Schaltvorrichtung 100 bei Betätigung dargelegt, wobei sich der Zustand der Schaltvorrichtung 100 von dem in 1 gezeigten unbetätigten Zustand zu dem in 2 gezeigten betätigten Zustand ändert. Die Betätigung durch einen Benutzer erfolgt über die Kappe 120, sodass die Schnappscheibe 140 durchgedrückt wird, wie es in 2 gezeigt ist, wobei die Sensoren 150 und 160 die Entfernung zur Schnappscheibe 140 messen. Die Hülse 110 hält die Schnappscheibe 140 und führt die Kappe 120. Die Feder 130 ist ausgebildet, um die Kappe 120 in unbetätigtem Zustand in die Ruheposition bzw. Ausgangsposition zurückzustellen, die in 1 gezeigt ist.
3 zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm 300 einer Betätigung einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Schaltvorrichtung kann es sich um die Schaltvorrichtung aus 1 bzw. 2 handeln. An der Abszissenachse des Kraft-Weg-Diagramms 300 ist ein Weg s aufgetragen. Bei dem Weg handelt es sich um einen Weg, um den die Schnappscheibe bei Betätigung der Schaltvorrichtung ausgelenkt wird. An der Ordinatenachse des Kraft-Weg-Diagramms 300 ist eine Kraft F aufgetragen, bei der es sich um die Betätigungskraft handelt, die aufzuwenden ist, um die Schaltvorrichtung zu betätigen. In dem Kraft-Weg-Diagramm 300 ist ein Kraftverlauf bzw. eine Kraft-Weg-Kennlinie 305 dargestellt. Ferner sind eine Ruheposition R, ein Umschlagpunkt U und eine Anschlagposition A gezeigt.
3 zeigt genauer gesagt eine ideale Kraft-Weg-Kennlinie 305 für einen Taster, wie die Schaltvorrichtung aus 1 bzw. 2. Von der Ruheposition R aus, die im Ursprung des Koordinatensystems des Kraft-Weg-Diagramms 300 angeordnet ist, steigt die Kraft F bis zu einem Maximum F_max an. Am Umschlagpunkt U knackt die Schnappscheibe der Schaltvorrichtung, die Kraft F fällt schlagartig ab und steigt erst gegen Ende des Weges s wieder an, wobei die Kraft beliebig steigen kann, wenn der Tastenweg einen maximalen Wert s_max an der Anschlagposition A erreicht. Am Umschlagpunkt U nimmt die Kraft F schlagartig ab, sodass durch einen Bediener kein kontrolliertes Halten am Umschlagpunkt U bzw. Schaltpunkt möglich ist. So kann vermieden werden, dass der Bediener eine Auswertelogik der Schaltvorrichtung bzw. des Tasters in einen schwer auszuwertenden Zustand bringt bzw. dort hält.
In 3 ist auch ein schraffierter Bereich gezeigt, der sich in positiver und negativer Abszissenachsenrichtung um den Umschlagpunkt U erstreckt. Der schraffierte Bereich repräsentiert einen Umschlagbereich, der von dem mindestens einen Sensor der Schaltvorrichtung ausgewertet wird, um das Umschlagen der Schnappscheibe zu erkennen. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird der Weg s gemessen und durch numerische Differentiation der Punkt gefunden, an dem dF/ds das Vorzeichen wechselt, wo sich der Schaltpunkt bzw. Umschlagpunkt U befindet. Somit kann zur Umschlagpunktermittlung auf einen Kraftmesser verzichtet werden. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ermittelt einer oder ermitteln mehrere beispielsweise analoge Hallsensoren einen zeitlichen Verlauf s(t) des Weges. Die Überlegung dabei ist, dass durch die spezielle Auslegung der Schnappscheibe der Weg s vor dem Umschlagpunkt U langsam zunimmt, aber hinter dem Umschlagpunkt U der Weg s schnell zunimmt. Hierbei kann beim Betätigen der Taste bzw. Kappe durch den Bediener diese nicht so schnell werden kann wie die Schnappscheibe beim Umschlagen.
4 zeigt ein Geschwindigkeits-Weg-Diagramm 400 einer Betätigung einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Schaltvorrichtung kann es sich um die Schaltvorrichtung aus 1 bzw. 2 handeln. An der Abszissenachse des Geschwindigkeits-Weg-Diagramms 400 ist ein Weg s aufgetragen. Bei dem Weg handelt es sich um einen Weg, um den die Schnappscheibe bei Betätigung der Schaltvorrichtung ausgelenkt wird. An der Ordinatenachse des Geschwindigkeits-Weg-Diagramms 400 ist eine Geschwindigkeit v aufgetragen, bei der es sich um die Geschwindigkeit der Schnappscheibe handelt, wenn die Schaltvorrichtung betätigt wird. In dem Geschwindigkeits-Weg-Diagramm 400 ist ein Geschwindigkeitsverlauf bzw. eine Geschwindigkeits-Weg-Kennlinie 405 dargestellt. Ferner sind eine Ruheposition R, ein Umschlagpunkt U und eine Anschlagposition A gezeigt.
Anders ausgedrückt zeigt 4 den Geschwindigkeitsverlauf 405 für eine Kraft-Weg-Charakteristik wie in 3. Von der Ruhelage bzw. Ruheposition R aus bis zum Umschlagpunkt U nimmt die Geschwindigkeit v bei gleichförmiger Betätigung der Taste zunächst zu, wobei die Steigung dann durch die Rückstellfeder der Schaltvorrichtung abgeflacht wird, und nimmt in Annäherung an den Umschlagpunkt U wieder ab. Am Umschlagpunkt U nimmt die Geschwindigkeit s dann schlagartig mit dem Knacken bzw. Umschlagen der Schnappscheibe wieder zu, erreicht einen Maximalwert v_max und sinkt an der Anschlagposition A bzw. bei einem maximalen Weg s_max auf Null ab.
5 zeigt ein Beschleunigungs-Weg-Diagramm 500 einer Betätigung einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Schaltvorrichtung kann es sich um die Schaltvorrichtung aus 1 bzw. 2 handeln. An der Abszissenachse des Beschleunigungs-Weg-Diagramms 500 ist ein Weg s aufgetragen. Bei dem Weg handelt es sich um einen Weg, um den die Schnappscheibe bei Betätigung der Schaltvorrichtung ausgelenkt wird. An der Ordinatenachse des Beschleunigungs-Weg-Diagramms 500 ist eine Beschleunigung a aufgetragen, bei der es sich um die Beschleunigung der Schnappscheibe handelt, wenn die Schaltvorrichtung betätigt wird. In dem Beschleunigungs-Weg-Diagramm 500 ist ein Beschleunigungsverlauf bzw. eine Beschleunigungs-Weg-Kennlinie 505 dargestellt. Ferner sind eine Ruheposition R, ein Umschlagpunkt U und eine Anschlagposition A gezeigt.
Anders ausgedrückt zeigt 5 die Beschleunigungs-Weg-Kennlinie 505 bzw. den Beschleunigungsverlauf für eine Kraft-Weg-Charakteristik wie in 3 bzw. für eine Geschwindigkeits-Weg-Charakteristik wie in 4. Die Beschleunigung a nimmt über den Weg von der Ruheposition R zu dem Umschlagpunkt U ab, da die Geschwindigkeit in diesem Bereich konvex ist. Dabei kommt es auch zu einem Nulldurchgang der Beschleunigungs-Weg-Kennlinie 505, wobei der Nulldurchgang der Beschleunigung (a = dv/dt = 0) mit dem Maximum der Geschwindigkeit zusammenfällt. Am Umschlagpunkt U erfolgt ein abrupter Sprung der Beschleunigung a auf einen maximalen Wert a_max. Die Sensoren der Schaltvorrichtung sind ausgebildet, um diesen Sprung zu detektieren. Bei einer Auswertung kann besonders auf den Sprung geachtet werden, da eine negative Beschleunigung – falls im konkreten Ausführungsbeispiel in der Praxis detektierbar – als weiteres Indiz sowie zur Plausibilisierung des Umschlagens der Schnappscheibe verwendet werden kann.
6 zeigt eine tabellarische Weg-Zeit-Darstellung 600 einer Betätigung einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Schaltvorrichtung kann es sich um die Schaltvorrichtung aus 1 bzw. 2 handeln. In einer ersten Zeile der Weg-Zeit-Darstellung 600 sind Markierungen für Wegschritte eines Weg s eingetragen. Bei dem Weg handelt es sich um einen Weg, um den die Schnappscheibe bei Betätigung der Schaltvorrichtung ausgelenkt wird. In einer zweiten Zeile der Weg-Zeit-Darstellung 600 sind Markierungen von gleichbleibenden Zeitintervallen der Zeit t eingetragen. Ferner sind in einer dritten Zeile der Weg-Zeit-Darstellung 600 Positionen R, U und A eingetragen, die eine Ruheposition R, einen Umschlagpunkt U und eine Anschlagposition A bei der Betätigung der Schaltvorrichtung repräsentieren.
Mit 6 lässt sich ein Weg-Zeit-Verlauf der Betätigung veranschaulichen, wenn der Weg s der Kappe bzw. Taste und der Schnappscheibe der Schaltvorrichtung von links nach rechts in 6 durchlaufen wird. Der pro Zeiteinheit t zurückgelegte Weg s nimmt mit der Betätigung zu. Wenn der Übergangsbereich mit dem Umschlagpunkt U durchlaufen wird, kann dies an einer schnellen Wegzunahme erkannt werden. Die Sensoren der Schaltvorrichtung können von einer Logik bzw. CPU abgefragt werden und es können die Wege s mit dem Zeitpunkt t ihrer Messung gespeichert werden. Die Logik bzw. CPU kann in den Sensorsignalen beispielsweise nach folgenden Bedingungen suchen: 1. Der Weg s nimmt zu. 2. Ein Wechsel von immer kleineren Wegschritten s in jeweils gleichen Zeitintervallen ( t = const.), gefolgt von einigen sehr großen Wegschritten s in sehr wenigen Zeitintervallen.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Erfassen eines Schaltvorgangs einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei weist die Schaltvorrichtung eine Schnappscheibe mit einem Umschlagpunkt auf. Das Verfahren 700 weist einen Schritt des Bereitstellens 710 zumindest eines Sensorsignals mittels zumindest eines von der Schnappscheibe beabstandet angeordneten Sensors bei Betätigung der Schnappscheibe auf. Hierbei repräsentiert das Sensorsignal eine zeitliche Veränderung eines Abstandes zwischen dem Sensor und der Schnappscheibe. Auch weist das Verfahren 700 einen Schritt des Erkennens 720 einer Bewegung der Schnappscheibe durch den Umschlagpunkt unter Verwendung eines Signalverlaufs des zumindest einen Sensorsignals auf, um ansprechend darauf ein Schaltsignal zu erzeugen.
Auch wenn es in 7 nicht dargestellt ist, kann im Schritt des Bereitstellens 710 mittels zumindest eines ersten Sensors bei Betätigung der Schnappscheibe ein erstes Sensorsignal bereitgestellt werden, das eine Abnahme des Abstandes zwischen dem ersten Sensor und der Schnappscheibe repräsentiert, und kann mittels zumindest eines zweiten Sensors bei Betätigung der Schnappscheibe ein zweites Sensorsignal bereitgestellt werden, das eine Zunahme des Abstandes zwischen dem zweiten Sensor und der Schnappscheibe repräsentiert. Hierbei kann das Verfahren 700 ferner einen Schritt des Kombinierens des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals aufweisen, um das Schaltsignal zu erzeugen.
Durch die Ausführung des Verfahrens 700 zum Erfassen eines Schaltvorgangs einer Schaltvorrichtung kann eine Schaltvorrichtung, wie die in 1 bzw. 2 gezeigte und beschriebene Schaltvorrichtung, betrieben werden, um einen Schaltvorgang der Schaltvorrichtung zu erfassen. Schritte des Verfahrens 700 können dabei von oder unter Verwendung geeigneter Einrichtungen der in 1 bzw. 2 gezeigten und beschriebenen Schaltvorrichtung ausgeführt werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen sowohl eine mechanische Ausgestaltung sowie eine Regelstrategie in Software, welche dieser Beschreibung zugrunde liegende physikalische Effekte erkennt und für eine Erfassung des Schaltvorgangs nutzbar macht. Insbesondere kann gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Schaltvorrichtung in Gestalt eines Tasters vorgesehen sein, der einen oder mehrere Wegsensoren in Kombination mit einer akustischen und taktilen Rückmeldung in der Art eines Schnappschalters mittels einer Schnappscheibe aufweist. Ein solcher Taster gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Trennung von schaltenden Komponenten bzw. Wegsensoren einerseits und knackendem Element bzw. Schnappscheibe andererseits, eine permanente Überwachung und Auswertung des Tasterweges durch alle Wegsensoren und eine Ermittlung des Sprunges in der Beschleunigung, um den Schaltpunkt zu erkennen. Dabei kann auch zumindest ein Wegsensor so angebracht sein, dass er bei Betätigung des Tasters einen zunehmenden Weg ermittelt, und zumindest ein weiterer Wegsensor so, dass er einen abnehmenden Weg ermittelt. Auch kann eine Schaltvorrichtung als Schalter (bistabil) oder als Taster (monostabil) ausgeführt sein. Bei Verwendung von mehr als einem Sensor kann eine EOL-Prüfung mit Erstkalibrierung der Schalter ausgeführt werden.
Es können Auswirkungen von beispielhaften, nachfolgend genannten, negativen Einflussfaktoren auf eine synchrone Schaltung mehrerer gleichzeitig betätigter Schalter vorteilhafterweise gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vermieden werden. Es können beispielsweise Serienstreuungen bei der Bauhöhe der einzelnen Sensoren bzw. Schalter, Höhenunterschiede, wenn die bestückten Schalter auf der Platine festgelötet werden, sowie Toleranzen der Bauhöhen von Tasten, die zu unterschiedlichen Tastenhüben bis zum Schalten führen können, umgangen werden. Speziell bei Hall-Sensoren haben somit auch Toleranzen bei der Erkennung des Magnetfeldes, Empfindlichkeiten der Sensoren, Stärken der Magneten, Einbautoleranzen der Magneten etc. wenig bis keinen Einfluss auf Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Speziell bei Mikroschaltern sind bei bekannten Schaltvorrichtungen auch Toleranzen bei dem Weg bis zum Schaltpunkt von Bedeutung, die durch inneren Aufbau bedingt sind. Auch ein Zusammenbau der Taste mit der Platine, auf der die Sensoren bzw. Schalter aufgelötet sind, kann bei bekannten Ausgestaltungen von Schaltvorrichtungen beispielsweise zu Differenzen in der Höhe der Schalter innerhalb einer Charge führen. Verschleiß der Tastenmechanik über die Lebensdauer und dadurch kontinuierliche Verschiebung bzw. Drift der Schaltpunkte zueinander können somit gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ebenfalls vermieden werden. Es kann auch verhindert werden, dass ein zeitlicher wie räumlicher Abstand des Klicks von der Ausführung der zu schaltenden Funktion vom Bediener erkannt wird und als Problem gedeutet werden kann.
Wenn beispielsweise eine Kombination aus Schnappschalter und einem analogen Hall-Sensor verwendet wird, kann gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine folgende beispielhafte Konstellation von Auswirkungen von Toleranzen auf eine sichere Erkennung des Schaltpunkts vorteilhaft umgangen werden. Ein konventioneller Schnappschalter beispielsweise soll eine taktile und akustische Rückmeldung an den Fahrer liefern. Die Taste hat beispielsweise einen maximalen Hub von 2,5 mm. Der Weg zum Schaltpunkt beträgt beispielsweise nominell 0,75 mm. Beim Zusammenbau des Schalters kann die Höhentoleranz der verschiedenen Tasterkappen beispielsweise nur auf 0,2 mm eingeengt werden. Nach Angaben des Herstellers hat der Schaltpunkt des Schnappschalters eine Wegtoleranz von beispielsweise ±0,25 mm. Ungeklärt ist, ob Setzerscheinungen am äußeren Kontakt (Kautschuk) des Schnappschalters über die Lebensdauer zu einer weiteren Änderung der Höhendifferenz führen. Ungeklärt ist, ob der Kontakt im Inneren des Schnappschalters durch Verschleiß über die Lebensdauer zu einer weiteren Änderung der Höhendifferenz führt. Die arithmetische Addition der Toleranzen führt dazu, dass der Schaltpunkt des Schnappschalters im Bereich von beispielsweise 0,5 bis 1,2 mm liegen kann, zuzüglich der unbekannten alterungsbedingten Verschiebungen. Ein analoger Hall-Sensor hat ebenfalls Toleranzbereiche, die z. B. temperaturbedingt sind, sodass der eigentliche Schaltvorgang, der beispielsweise durch eine Aktion des Getriebes wahrnehmbar ist, und das Knacken des Schalters asynchron sein können. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind vor nachteiligen Auswirkungen eines solchen Szenarios wie des vorstehend veranschaulichten inhärent geschützt.
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.
Bezugszeichenliste

100: Schaltvorrichtung
110: Hülse bzw. Trägereinrichtung
112: Zwischenboden
114: Sensorseite
116: Aufnahmeabschnitt
120: Kappe bzw. Betätigungseinrichtung
125: Vorsprung
130: Feder bzw. Rückstelleinrichtung
140: Schnappscheibe
150: erster Sensor
160: zweiter Sensor
Y: Längserstreckungsachse
300: Kraft-Weg-Diagramm
305: Kraft-Weg-Kennlinie
R: Ruheposition
U: Umschlagpunkt
A: Anschlagposition
400: Geschwindigkeits-Weg-Diagramm
405: Geschwindigkeits-Weg-Kennlinie
500: Beschleunigungs-Weg-Diagramm
505: Beschleunigungs-Weg-Kennlinie
600: Weg-Zeit-Diagramm
700: Verfahren
710: Schritt des Bereitstellens
720: Schritt des Erkennens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008015336 A1 [0002]

Claims

Schaltvorrichtung (100), die eine Schnappscheibe (140) mit einem Umschlagpunkt (U) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) zumindest einen von der Schnappscheibe (140) beabstandet angeordneten Sensor (150, 160) aufweist, der ausgebildet ist, um bei Betätigung der Schnappscheibe (140) ein Sensorsignal bereitzustellen, das eine zeitliche Veränderung eines Abstandes zwischen dem Sensor (150, 160) und der Schnappscheibe (140) repräsentiert.
Schaltvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) eine Logik aufweist, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Sensorsignals von dem zumindest einen Sensor (150, 160) eine Bewegung der Schnappscheibe (140) durch den Umschlagpunkt (U) zu erkennen, um ansprechend darauf ein Schaltsignal zu erzeugen.
Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sensor (150, 160) einen Hall-Sensor aufweist, wobei die Schnappscheibe (140) ein Material aufweist, das ein Erfassen des Abstandes zwischen dem Sensor (150, 160) und der Schnappscheibe (140) mittels des Sensors (150, 160) ermöglicht.
Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) zumindest einen ersten Sensor (150), der ausgebildet ist, um bei Betätigung der Schnappscheibe (140) ein erstes Sensorsignal bereitzustellen, das eine Abnahme des Abstandes zwischen dem ersten Sensor (150) und der Schnappscheibe (140) repräsentiert, und zumindest einen zweiten Sensor (160) aufweist, der ausgebildet ist, um bei Betätigung der Schnappscheibe (140) ein zweites Sensorsignal bereitzustellen, das eine Zunahme des Abstandes zwischen dem zweiten Sensor (160) und der Schnappscheibe (140) repräsentiert.
Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) als ein monostabiler Taster oder ein bistabiler Schalter ausgeführt ist.
Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) als ein monostabiler Taster ausgeführt ist und zwei Hall-Sensoren (150, 160), eine Hülse (110), eine Kappe (120) sowie eine Feder (130) aufweist, wobei die Hülse (110) einen Zwischenboden (112), an dem die Hall-Sensoren (150, 160) auf einer Sensorseite (114) des Zwischenbodens (112) anordenbar sind, und einen Aufnahmeabschnitt (116) aufweist, in dem die Schnappscheibe (140) die Sensorseite (114) des Zwischenbodens (112) überspannend aufnehmbar ist, wobei die Kappe (120) zur Übertragung einer Betätigungskraft (F) auf die Schnappscheibe (140) vorgesehen sowie an einer Außenoberfläche der Hülse (110) führbar und die Schnappscheibe (140) überspannend anordenbar ist, wobei die Feder (130) der auf die Kappe (120) ausübbaren Betätigungskraft (F) entgegenwirkend an der Außenoberfläche der Hülse (110) anordenbar ist.
Verfahren (700) zum Erfassen eines Schaltvorgangs einer Schaltvorrichtung (100), die eine Schnappscheibe (140) mit einem Umschlagpunkt (U) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (700) einen Schritt des Bereitstellens (710) zumindest eines Sensorsignals mittels zumindest eines von der Schnappscheibe (140) beabstandet angeordneten Sensors (150, 160) bei Betätigung der Schnappscheibe (140) aufweist, wobei das Sensorsignal eine zeitliche Veränderung eines Abstandes zwischen dem Sensor (150, 160) und der Schnappscheibe (140) repräsentiert.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Schritt des Erkennens (720) einer Bewegung der Schnappscheibe (140) durch den Umschlagpunkt (U) unter Verwendung eines Signalverlaufs des zumindest einen Sensorsignals, um ansprechend darauf ein Schaltsignal zu erzeugen.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bereitstellens (710) mittels zumindest eines ersten Sensors (150) bei Betätigung der Schnappscheibe (140) ein erstes Sensorsignal bereitgestellt wird, das eine Abnahme des Abstandes zwischen dem ersten Sensor (150) und der Schnappscheibe (140) repräsentiert, und mittels zumindest eines zweiten Sensors (160) bei Betätigung der Schnappscheibe ein zweites Sensorsignal bereitgestellt wird, das eine Zunahme des Abstandes zwischen dem zweiten Sensor (160) und der Schnappscheibe (140) repräsentiert, und gekennzeichnet durch einen Schritt des Kombinierens des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals, um das Schaltsignal zu erzeugen.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens (700) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wenn das Programm auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.