DE102017102639A1 - Rändelradschalter mit Magnetkodierung und Magnetsensoren - Google Patents

Rändelradschalter mit Magnetkodierung und Magnetsensoren Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rändelradschalter (10), insbesondere zur Verwendung für ein Fahrzeug, mit einem Rändelrad (12), das entlang seiner Mittelachse (14) drehbar gehalten ist, und einer Auswerteeinheit (18) mit einer Mehrzahl Magnetsensoren (20), wobei das Rändelrad (12) eine matrixartige Magnetkodierung (30) zur Kodierung einer Mehrzahl rotatorischer Positionen (44) des Rändelrads (12) aufweist, die von einer Mehrzahl Einzelmagneten (32, 34) in einer matrixartigen Anordnung gebildet ist, die Mehrzahl Magnetsensoren (20) in einer Reihe angeordnet sind, um jeweils eine Zeile (36) der Magnetkodierung (30) auszulesen, und die Auswerteeinheit (18) ausgeführt ist, ein Positionssignal mit der rotatorischen Position (44) des Rändelrads (12) abhängig von der erkannten Zeile (36) der Magnetkodierung (30) auszugeben. Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug (10) mit einem obigen Rändelradschalter (10).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rändelradschalter, insbesondere zur Verwendung für ein Fahrzeug, mit einem Rändelrad, das entlang seiner Mittelachse drehbar gehalten ist, und einer Auswerteeinheit mit einer Mehrzahl Magnetsensoren.
  • Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem obigen Rändelradschalter.
  • Ein Rändelradschalter ist ein drehbarer Schalter, bei dem eine rotatorische Position oder auch Schaltposition einer Winkeleinstellung eines Rändelrades entspricht. Im Stand der Technik bekannte Rändelradschalter werden meist mit einem Enkoder oder einem Potentiometer implementiert. Diese Implementierungen sind jedoch aus verschiedenen Gründen nachteilig.
  • So sind bekannte Rändelradschalter aufgrund ihrer Größe nicht für alle Anwendungen geeignet. Auch ist die Unterscheidbarkeit einer größeren Zahl verschiedener Schaltpositionen teilweise nicht gegeben. Dies kann beispielsweise durch Ungenauigkeiten der Potentiometerwerte bedingt sein. Darüber hinaus unterliegen insbesondere Potentiometer Alterungseffekten, so dass sich zu den Schaltpositionen gehörende Widerstandswerte im Laufe er Zeit ändern können. Dies kann bis zu einer falschen Erkennung von Schaltpositionen führen.
  • Prinzipiell ist es jedoch gewünscht, mit Rändelradschaltern möglichst viele Schaltpositionen unterscheiden zu können, wodurch sich kleine Winkelunterschiede zwischen den Schaltpositionen ergeben. Beispielsweise gibt es Anforderungen, um acht oder mehr Schaltpositionen in einem Winkelsegment von 90°bereitzustellen. Daher ist eine baumraumeffiziente Implementierung mit genauen Widerstandswerten zum sicheren Schalten trotz kleiner Winkelunterschiede wünschenswert.
  • Enkoder erfordern üblicherweise eine digitale Auswertung, die aufwendig und darüber hinaus teilweise mit bestehenden Applikationen nicht kompatibel ist. Eine Übertragung von Schaltpositionen erfolgt üblicherweise digital über einen Bus, was einen hohen Aufwand in der Signalverarbeitung erfordert.
  • In diesem Zusammenhang ist aus der US 2009/0096750 A1 die Bereitstellung und Anpassung von elektromagnetischen Mitteln, um eine Drehung eines Radmoduls in kontinuierliche elektrische Signale zu übersetzen. Ein Permanentmagnet ist in dem Radmodul eingebaut, um ein Magnetfeld bereitzustellen. Zwei Sensoren sind tangential zur Spinnrichtung des Permanentmagneten angeordnet und werden verwendet, um die Variationen des magnetischen Feldes durch die Drehung des Radmoduls in Übereinstimmung mit dem Hall-Effekt zu erkennen. Diese Implementierung ist ebenfalls für einen Schalter aufgrund der geringen Genauigkeit nicht immer geeignet.
  • Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen Rändelradschalter der oben genannten Art und ein Fahrzeug mit einem solchen Rändelradschalter anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile zumindest teilweise überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rändelradschalter der oben genannten Art und ein Fahrzeug mit einem solchen Rändelradschalter anzugeben, die eine zuverlässige Erkennung von einer Mehrzahl rotatorischer Positionen oder Schaltpositionen mit geringen Winkelunterschieden zwischen den Schaltpositionen mit geringem Platzbedürfnis ermöglichen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist somit ein Rändelradschalter angegeben, insbesondere zur Verwendung für ein Fahrzeug, mit einem Rändelrad, das um seine Mittelachse drehbar gehalten ist, und einer Auswerteeinheit mit einer Mehrzahl Magnetsensoren, wobei das Rändelrad eine matrixartige Magnetkodierung zur Kodierung einer Mehrzahl rotatorischer Positionen des Rändelrads aufweist, die von einer Mehrzahl Einzelmagneten in einer matrixartigen Anordnung gebildet ist, die Mehrzahl Magnetsensoren in einer Reihe angeordnet sind, um jeweils eine Zeile der Magnetkodierung auszulesen, und die Auswerteeinheit ausgeführt ist, ein Positionssignal mit der rotatorischen Position des Rändelrads abhängig von der erkannten Zeile der Magnetkodierung auszugeben.
  • Erfindungsgemäß ist außerdem ein Fahrzeug mit einem obigen Rändelradschalter angegeben.
  • Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, die rotatorischen Positionen magnetisch zu kodieren, um die einzelnen rotatorischen Positionen zuverlässig unterscheiden zu können. Die Erkennung der rotatorischen Positionen erfolgt durch die Auswerteeinheit, die mit den Magnetsensoren die magnetische Kodierung der jeweiligen rotatorischen Position einliest. Somit können die rotatorischen Positionen eindeutig erkannt werden.
  • Rändelradschalter finden beispielsweise in Fahrzeugen an unterschiedlichen Stellen Verwendung. Beispielsweise können Rändelradschalter als Bedienschalter für verschiedene Komponenten im Fahrzeug verwendet werden. Sie sind beispielsweise zur Einstellung von Leuchtweite, Hintergrundbeleuchtung, Lautstärke, Auswahlschalter oder ähnlichen bekannt. Teilweise werden Rändelradschalter auch als Schaltelemente am Lenkrad oder am Schalthebel verwendet. Die Bedienung erfolgt über Drehen des Rändelrads um seine Mittelachse.
  • Die Anzahl der Magnetsensoren entspricht der Anzahl der unabhängigen Spalten der Magnetkodierung. Die Magnetsensoren können als übliche Magnetsensoren ausgeführt sein, beispielsweise als HALL -Sensoren. Die HALL-Sensoren sind üblicherweise sehr klein und können problemlos auf einer Leiterplatte untergebracht werden.
  • Die Magnetkodierung kann mit einer prinzipiell beliebigen Anzahl Spalten ausgeführt sein, um eine sich ergebene Anzahl rotatorischer Positionen kodieren zu können. Beispielsweise können mit drei Spalten bei einer binären Kodierung insgesamt acht rotatorische Positionen unterschieden werden. Jede zusätzliche Spalte bewirkt bei einer binären Kodierung jeweils eine Verdopplung der Anzahl der kodierbaren rotatorischen Positionen.
  • Die rotatorischen Positionen sind vorzugsweise äquidistant an dem Rändelrad ausgebildet, d.h. beispielsweise mit einem konstanten Winkelabstand. Die rotatorischen Positionen können über den gesamten Umfang des Rändelrads oder nur einen Winkelabschnitt davon verteilt angeordnet sein.
  • Vorzugsweise ist die Magnetkodierung in einem nicht sichtbaren Bereich des Rändelrades angeordnet. Das Rändelrad ist in diesem Fall nur um einen Winkel von beispielsweise 90°drehbar, und die Magnetkodierung kodiert die rotatorischen Positionen in diesem Segment.
  • Die Einzelmagneten formen eine digitale Magnetkodierung, wobei jeder magnetische Pol einen Wert kodieren kann. Prinzipiell könnte beispielsweise durch einen fehlenden Einzelmagneten ein dritter Wert kodiert werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinheit eine Auswerteschaltung mit einer Mehrzahl Schalter in Übereinstimmung mit einer Anzahl Spalten der Magnetkodierung des Rändelrads auf, wobei jedem Schalter ein Widerstand zugeordnet ist, und die Auswerteeinheit ausgeführt ist, ein analoges Positionssignal abhängig von den den Schaltern zugeordneten Widerständen auszugeben. Somit kann auf einfache Weise ein analoges Positionssignal erzeugt werden, was unmittelbar die Position des Rändelrads des Rändelradschalters angibt. Dies ist gegenüber einem Potentiometer mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit möglich. Die einzelnen Schalter werden durch die Magnetsensoren betätigt, wodurch die Auswerteschaltung einfach realisiert werden kann. Die Widerstandswerte der Widerstände sind so gewählt, dass sich die einzelnen rotatorischen Positionen ohne Verwechslungsgefahr analog angeben lassen. Durch die Verwendung eines einfach erzeugten analogen Positionssignals können Litzen, Bauraum und auch Kosten eingespart werden. Durch den Binärkode und dessen analoge Umsetzung mit dem Schalter wird ein eindeutiges Signal in der Form eines Widerstandswerts erzeugt. Eine zusätzliche Elektronik ist nicht notwendig. Kurzschlüsse und Litzenbrüche können einfach erkannt werden. Es wird ein einfacher Aufbau des Rändelradschalters ermöglicht, wobei keine Programmierung erforderlich ist.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinheit einen Basiswiderstand auf, und ein Gesamtwiderstand wird durch eine Parallelschaltung der jeweiligen Widerstände parallel zu dem Basiswiderstand abhängig von einer Position der einzelnen Schalter gebildet. Bei der Parallelschaltung kann durch den Basiswiderstand eine Vorgabe hinsichtlich des sich ergebenden Gesamtwiderstands gemacht werden. Der Gesamtwiderstand ist dabei stets kleiner als der kleinste Einzelwiderstand. In der Parallelschaltung kann der Gesamtwiderstand einfach berechnet werden, indem die Kehrwerte aller Einzelwiderstände zum Kehrwert des Gesamtwiderstandes aufaddiert werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das analoge Positionssignal proportional zu der rotatorischen Position des Rändelrads. Dadurch kann eine einfache Bestimmung der rotatorischen Position des Rändelrads erfolgen. Aufeinanderfolgende rotatorische Positionen sind durch aufeinanderfolgende Signalwerte des analogen Positionssignals kodiert.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Magnetkodierung an einer Stirnfläche des Rändelrads angeordnet ist. Bei einer Anbringung der Magnetkodierung an der Stirnfläche ist die Matrix aus radial angeordneten Zeilen gebildet. Die Matrix hat also geometrisch keine rechteckige Struktur. Gleichwohl sind die Einzelmagneten logisch in einer Matrix angeordnet.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Magnetkodierung an einer Außenumfangsfläche des Rändelrads angeordnet. Bei einer Anbringung der Magnetkodierung an der Außenumfangsfläche ist die Matrix aus in Umfangsrichtung angeordneten Spalten gebildet. Entsprechend sind die Zeilen koaxial auf der Außenumfangsfläche angeordnet. In diesem Fall sind die Magnetsensoren entsprechend koaxial zu der Mittelachse des Rändelrads angeordnet, um jeweils eine Zeile der Magnetkodierung einlesen zu können. Prinzipiell ist es auch möglich, dass die Spalten in der Matrix in Umfangsrichtung verschoben sind. Entsprechend können auch die Magnetsensoren in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sein, so dass sie korrespondierende Positionen der Spalten, also eine vollständige logische Zeile, gleichzeitig erfassen. Es ergibt sich also durch die korrespondierende Position in einer Spalte die Zeilenzugehörigkeit, d.h. dass beispielsweise die ersten Einzelmagneten aller Spalten eine Zeile bilden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Rändelrad aus magnetischem Material hergestellt, und die Einzelmagneten sind in dem magnetischen Material ausgebildet. Entsprechend müssen keine separaten Einzelmagnete vorgesehen und angebracht werden. Die Einzelmagnete werden durch Magnetisierung des magnetischen Materials ausgebildet.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Einzelmagnete an oder in dem Rändelrad montiert. Die Anbringung der Einzelmagnete ermöglicht eine große Flexibilität bei der Ausgestaltung des Rändelrads. Bei einer Anbringung in dem Rändelrad werden die Einzelmagneten innerhalb einer Außenumfangsfläche positioniert, so dass sie sich nicht über diese Außenumfangsfläche erheben. Im Ergebnis kann das Rändelrad ohne Beschränkungen gedreht werden, bis hin zu vollständigen Drehungen um 360°. Aufgrund der Integ ration der Magnetkodierung in das Rändelrad ist kein zusätzlicher Bauraum außerhalb des Rändelrads erforderlich.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Rändelrad als Spritzgussteil ausgeführt, und die Einzelmagneten sind im Spritzgussverfahren an oder in dem Rändelrad angebracht. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Rändelrads, indem die Einzelmagnete wie gewünscht positioniert werden, und mit dem Spritzgießen automatisch an oder in dem Rändelrad angebracht sind. Spritzgießen erfolgt typischerweise mit einem flüssigen Kunststoffmaterial, so dass keine Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften der Einzelmagneten erfolgt. Prinzipiell können die Einzelmagneten vollständig mit dem Spritzgussmaterial umgossen werden, so dass sie in dem Rändelrad positioniert sind. Die Einzelmagneten sind also teilweise oder vollständig in dem Spritzgussmaterial eingegossen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Rändelrad in einer Mehrzahl rotatorischer Positionen verrastbar. Somit können die rotatorischen Positionen auch von einer Bedienperson unmittelbar bei der Bedienung erkannt und unterschieden werden, was die Einstellung einer gewünschten rotatorischen Position erleichtert. Dazu kann der Rändelradschalter mit einer Verrastvorrichtung ausgeführt sein. Das Verrasten ist hier im Sinne einer fühlbaren Überwindung eines mechanischen Widerstands beim Überführen des Rändelrads von einer rotatorischen Position in eine benachbarte rotatorische Position zu verstehen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Rändelrad in Umfangsrichtung eine Wellenform auf, wobei jedes Wellental mit einer rotatorischen Position korrespondiert, und der Rändelradschalter weist ein federbelastetes Eingriffselement auf, welches an der Wellenform anliegt, um das Rändelrad in den Wellentälern zu verrasten. Somit muss beim Überführen von einer rotatorischen Position in eine benachbarte rotatorische Position eine Kraft gegen die Feder aufgebracht werden, was beim Bedienen fühlbar ist. Die Wellenform umfasst Wellentäler und Wellenberge, wobei die detaillierte Form der Wellenberge auch in der Art von Zähnen oder ähnlichem ausgebildet sein kann.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Magnetsensoren als gelatchte HALL-ICs ausgeführt. Die HALL-ICs sind üblicherweise sehr klein und können problemlos auf einer Leiterplatte untergebracht werden. Die HALL-ICs umfassen neben dem eigentlichen HALL-Sensor alle erforderlichen Komponenten zur Ansteuerung des HALL-Sensors und erleichtern die Bereitstellung einer kompakten Auswerteschaltung. Die gelatchten HALL-ICs stellen Robustheit gegenüber ESD, EMV und externen magnetischen Felder sicher. Die gelatchten HALL-ICs werden auch als Hall-Schalter bezeichnet und sind vorzugsweise integral mit einem Schalter ausgeführt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Magnetkodierung nach dem Gray-Code ausgeführt. Der Gray-Code zeichnet sich dadurch aus, dass sich zwischen zwei benachbarten Zeilen jeweils nur ein Einzelmagnet in jeder Zeile ändert. Damit können beispielsweise größere Einzelmagnete verwendet werden, die sich in einer Spalte über mehrere Spalten erstrecken. Einzelmagnete mit der Größe nur einer einzelnen Position werden weitgehend vermieden. Ein Gray-Code mit drei Bit erfordert hier beispielsweise nur insgesamt acht Zustandsänderungen der Magnetkodierung in allen drei Spalten.
  • Es zeigt
    • 1 eine schematische Ansicht eines Rändelradschalters gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung von schräg oben,
    • 2 eine seitliche Schnittansicht des Rändelradschalters aus 1 mit Rändelrad und Auswerteeinheit,
    • 3 eine seitliche Schnittansicht des Rändelradschalters aus 1 mit Rändelrad, das mit einem Wellenprofil ausgeführt ist, und einem federbelasteten Eingriffselement,
    • 4 eine elektrische Auswerteschaltung in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform mit den Magnetsensoren zugeordneten Schaltern und diesen zugeordneten Widerständen zur Erzeugung eines analogen Signals basierend auf der Kodierung der rotatorischen Position für insgesamt drei Rändelradschalter mit einer Magnetkodierung basierend auf jeweils drei Spalten, und
    • 5 eine Tabelle mit einem Gray-Code für mit drei Bit realisierbare Kodierungen.
  • Die 1 bis 3 zeigen einen Rändelradschalter 10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Rändelradschalter 10 ist zur Verwendung für ein nicht in den Figuren dargestelltes Fahrzeug ausgeführt.
  • Wie in 1 ersichtlich, umfasst der Rändelradschalter 10 ein Rändelrad 12, das um seine Mittelachse 14 drehbar an einem Gehäuse 16 gehalten ist. Der Rändelradschalter 10 umfasst weiter eine Auswerteeinheit 18 mit drei Magnetsensoren 20, die in einer Reihe angeordnet sind. Die Magnetsensoren 20 sind koaxial zu der Mittelachse 14 des Rändelrads 12 angeordnet. Die Magnetsensoren 20 sind als gelatchte HALL-ICs ausgeführt und auf einer Platine 21 montiert.
  • Die Auswerteeinheit 18 umfasst elektrische Auswerteschaltung 22 mit den Magnetsensoren 20 zugeordneten Schaltern 24 und diesen zugeordneten Widerständen 26. Die Auswerteschaltung 22 ist zur Erzeugung eines analogen Signals ausgeführt. Die Auswerteschaltung 22 ist in 4 in Übereinstimmung mit dem Rändelradschalter 10 der ersten Ausführungsform dargestellt, wobei dort insgesamt drei gleichartige Auswerteschaltungen 22 von drei Rändelradschaltern 10 gezeigt sind.
  • Jede Auswerteschaltung 22 umfasst in Übereinstimmung mit den drei Spalten 38 der Magnetkodierung 30 des Rändelrads 12 drei Schalter 24, wobei jeder Schalter 24 unmittelbar von dem jeweiligen Magnetsensor 20 betätigt wird. Jedem Schalter 24 ist dabei ein Widerstand 26 zugeordnet. Außerdem weist die Auswerteschaltung 22 einen Basiswiderstand 28 auf. Der Basiswiderstand 28 und die drei Widerstände 26 der drei Schalter 24 sind dabei parallel verschaltet, so dass sich die Kehrwerte aller von den Schaltern 24 parallel geschalteten Widerstände 26 und des Basiswiderstands 28 zum Kehrwert des Gesamtwiderstandes aufaddieren. Der Gesamtwiderstand wird somit abhängig von einer Position der einzelnen Schalter 24 gebildet. Durch den Gesamtwiderstand wird ein analoges Positionssignal abhängig von den den Schaltern 24 zugeordneten Widerständen 26 ausgegeben. Die einzelnen Schalter 24 werden durch die Magnetsensoren 20 betätigt. Die Widerstandswerte der Widerstände 26 und des Basiswiderstands 28 sind so gewählt, dass sich einzelne rotatorische Positionen 44 ohne Verwechslungsgefahr widergeben lassen.
  • Das Rändelrad 12 weist eine matrixartige Magnetkodierung 30 zur Kodierung einer Mehrzahl rotatorischer Positionen 44 des Rändelrads 12 auf. Die Magnetkodierung 30 wird von einer Mehrzahl Einzelmagneten 32, 34 in einer matrixartigen Anordnung gebildet. Die Einzelmagneten 32, 34 sind mit einer ersten Ausrichtung bzw. einer zweiten Ausrichtung ausgerichtet. In der ersten und zweiten Ausrichtung zeigen unterschiedliche magnetische Pole der Einzelmagneten 32, 34 radial nach außen. Die Einzelmagnete 32, 34 formen somit die digitale Magnetkodierung 30, wobei jeder magnetische Pol eines Einzelmagneten 32, 34 einen binären Wert kodiert.
  • Die Magnetkodierung 30 ist an einer Außenumfangsfläche 40 des Rändelrads 12 angeordnet. Sie ist als Matrix mit drei in Umfangsrichtung angeordneten Spalten 38 gebildet. Entsprechend sind ihre Zeilen 36 koaxial auf der Außenumfangsfläche 40 angeordnet. Die Anzahl der Magnetsensoren 20 entspricht somit der Anzahl der Spalten 38 der Magnetkodierung 30.
  • Die rotatorischen Positionen 44 sind hier digital kodiert, wobei die Magnetkodierung 30 nach dem nach dem Gray-Code ausgeführt, so dass sich zwischen zwei benachbarten Zeilen 36 jeweils nur ein Einzelmagnet 32, 34 ändert. Die Magnetkodierung 30 nach dem nach dem Gray-Code ist in 5 dargestellt. Durch die digitale Magnetkodierung 30 können die einzelnen rotatorischen Positionen 44 zuverlässig unterschieden werden, wobei jeweils eine Zeile 36 der Magnetkodierung 30 von den Magnetsensoren 20 als rotatorische Position des Rändelrads 12 ausgelesen wird. Die Auswerteeinheit 18 gibt dann das Positionssignal mit der rotatorischen Position 44 des Rändelrads 12 abhängig von der erkannten Zeile 36 der Magnetkodierung 30 aus.
  • Die Einzelmagnete 32, 34 sind derart an dem Rändelrad 12 montiert, dass sie sich nicht über dessen Außenumfangsfläche 40 erheben. Das Rändelrad 12 ist als Spritzgussteil ausgeführt, und die Einzelmagnete 32, 34 sind im Spritzgussverfahren an dem Rändelrad 12 angebracht. Das Spritzgießen erfolgt mit einem flüssigen Kunststoffmaterial, dass die magnetischen Eigenschaften der Einzelmagneten 32, 34 nicht beeinflusst.
  • Die Magnetkodierung 30 ist in einem nicht sichtbaren Bereich des Rändelrades 12 angeordnet. Das Rändelrad 12 ist in diesem Fall um einen Winkel von etwa 90°drehbar, und die Magnetkodierung 30 kodiert acht rotatorischen Positionen 44 in diesem Winkelsegment. Die rotatorischen Positionen 44 sind äquidistant mit einem konstanten Winkelabstand an dem Rändelrad 12 ausgebildet.
  • Weiterhin weist das Rändelrad 12 in Umfangsrichtung eine Wellenform 42 auf, wobei jedes Wellental 44 mit einer rotatorischen Position 44 korrespondiert. Außerdem weist der Rändelradschalter 10 ein Eingriffselement 46 auf, welches an der Wellenform 42 anliegt. Das Eingriffselement 46 ist stiftartig ausgeführt und mit einer Feder 48 belastetet, um das Rändelrad 12 in den Wellentälern 44 zu verrasten. Somit muss beim Überführen von einer rotatorischen Position 44 in eine benachbarte rotatorische Position 44 eine fühlbare Kraft gegen die Feder 48 aufgebracht werden. Das Eingriffselement 46 und die Feder 48 sind an einem Halter 50 gehalten, wobei der Halter 50 an dem Gehäuse 16 montiert ist.
  • Bezugszeichenliste
  • Rändelradschalter 10
    Rändelrad 12
    Mittelachse 14
    Gehäuse 16
    Auswerteeinheit 18
    Magnetsensor 20
    Platine 21
    Auswerteschaltung 22
    Schalter 24
    Widerstand 26
    Basiswiderstand 28
    Magnetkodierung 30
    Einzelmagnet, erste Ausrichtung 32
    Einzelmagnet, zweite Ausrichtung 34
    Zeile 36
    Spalte 38
    Außenumfangsfläche 40
    Wellenform 42
    Wellental, Position 44
    Eingriffselement 46
    Feder 48
    Halter 50
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2009/0096750 A1 [0007]

Claims (14)

  1. Rändelradschalter (10), insbesondere zur Verwendung für ein Fahrzeug, mit einem Rändelrad (12), das um seine Mittelachse (14) drehbar gehalten ist, und einer Auswerteeinheit (18) mit einer Mehrzahl Magnetsensoren (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Rändelrad (12) eine matrixartige Magnetkodierung (30) zur Kodierung einer Mehrzahl rotatorischer Positionen (44) des Rändelrads (12) aufweist, die von einer Mehrzahl Einzelmagneten (32, 34) in einer matrixartigen Anordnung gebildet ist, die Mehrzahl Magnetsensoren (20) in einer Reihe angeordnet sind, um jeweils eine Zeile (36) der Magnetkodierung (30) auszulesen, und die Auswerteeinheit (18) ausgeführt ist, ein Positionssignal mit der rotatorischen Position (44) des Rändelrads (12) abhängig von der erkannten Zeile (36) der Magnetkodierung (30) auszugeben.
  2. Rändelradschalter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (18) eine Auswerteschaltung (22) mit einer Mehrzahl Schalter (24) in Übereinstimmung mit einer Anzahl Spalten (38) der Magnetkodierung (30) des Rändelrads (12) aufweist, wobei jedem Schalter (24) ein Widerstand (26) zugeordnet ist, und die Auswerteeinheit (18) ausgeführt ist, ein analoges Positionssignal abhängig von den den Schaltern (24) zugeordneten Widerständen (26) auszugeben.
  3. Rändelradschalter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (18) einen Basiswiderstand (28) aufweist, und ein Gesamtwiderstand durch eine Parallelschaltung der jeweiligen Widerstände (26) parallel zu dem Basiswiderstand (28) abhängig von einer Position der einzelnen Schalter (24) gebildet wird.
  4. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das analoge Positionssignal proportional zu der rotatorischen Position (44) des Rändelrads (12) ist.
  5. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkodierung (30) an einer Stirnfläche des Rändelrads (12) angeordnet ist.
  6. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkodierung (30) an einer Außenumfangsfläche (40) des Rändelrads (12) angeordnet ist.
  7. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rändelrad (12) aus magnetischem Material hergestellt ist, und die Einzelmagneten (32, 34) in dem magnetischen Material ausgebildet sind.
  8. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelmagnete (32, 34) an oder in dem Rändelrad (12) montiert sind.
  9. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rändelrad (12) als Spritzgussteil ausgeführt ist, und die Einzelmagneten (32, 34) im Spritzgussverfahren an oder in dem Rändelrad (12) angebracht sind.
  10. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rändelrad (12) in einer Mehrzahl rotatorischer Positionen (44) verrastbar ist.
  11. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rändelrad (12) in Umfangsrichtung eine Wellenform (42) aufweist, wobei jedes Wellental (44) mit einer rotatorischen Position korrespondiert, und der Rändelradschalter (10) ein federbelastetes Eingriffselement (46) aufweist, welches an der Wellenform (42) anliegt, um das Rändelrad (12) in den Wellentälern (44) zu verrasten.
  12. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Die Magnetsensoren (20) als gelatchte HALL-ICs ausgeführt sind.
  13. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkodierung (30) nach dem Gray-Code ausgeführt ist.
  14. Fahrzeug (10) mit einem Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102017102639.8A 2017-02-10 2017-02-10 Rändelradschalter mit Magnetkodierung und Magnetsensoren Pending DE102017102639A1 (de)

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