DE102021102916A1

DE102021102916A1 - Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Permanentmagneten, einer ferromagnetischen Flussführung und einem Hall-Element und Verfahren zum Bedienen einer solchen Bedienvorrichtung

Info

Publication number: DE102021102916A1
Application number: DE102021102916.3A
Authority: DE
Inventors: Rakesh Lal
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2022-08-11
Also published as: WO2022171511A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Bedienelement (12), das relativ zu einer weiteren Komponente (16) der Bedienvorrichtung bewegbar ist, und mit einer Sensoranordnung (20) zum Detektieren einer Position des Bedienelements (12) relativ zu der weiteren Komponente (16). Die Sensoranordnung (20) weist ein Hall-Element (22), einen Permanentmagneten (24) und eine Flussführung (26), die aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist, auf. Die Flussführung (26) ist dazu eingerichtet, einen Magnetfluss zu führen, der durch den Permanentmagneten (24) verursacht ist. Hierbei ist eine Entfernung zwischen dem Hall-Element (22) und dem Permanentmagneten (24) durch Bewegen des Bedienelements (12) relativ zu der weiteren Komponente (16) veränderbar, und eine Größe des durch das Hall-Element (22) detektierten Magnetflusses hängt von der Entfernung ab. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bedienen einer solchen Bedienvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mit mindestens einem Bedienelement, das relativ zu einer weiteren Komponente der Bedienvorrichtung bewegbar ist, und mit einer Sensoranordnung zum Detektieren einer Position des mindestens einen Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente. Die Sensoranordnung weist mindestens ein Hall-Element, mindestens einen Permanentmagneten und mindestens eine Flussführung auf, die aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist. Die mindestens eine Flussführung ist dazu eingerichtet, einen Magnetfluss, der durch den mindestens einen Permanentmagneten verursacht ist, zu führen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bedienen einer solchen Bedienvorrichtung.
Das Dokument US 2013/179115 A1 beschreibt ein System, welches Magnetfeldsensoren verwendet, um Positionen eines Gangschalthebels zu identifizieren. Hierbei ist ein Magnetfeldsensor an einer stationären Struktur befestigt und ein ferromagnetisches Ziel ist an dem Gangschalthebel befestigt. Der Magnetfeldsensor weist eine Vielzahl von Hall-Elementen und einen Magneten auf. Wenn das ferromagnetische Ziel zusammen mit dem Gangschalthebel mit Bezug auf den Magnetfeldsensor bewegt wird, ändert das ferromagnetische Ziel das Magnetfeld, das durch den Magneten des Sensors erzeugt wird, der nahe den Hall-Elementen innerhalb des Sensors angeordnet ist. Diese Veränderung des Magnetfeldes wird durch die Hall-Elemente erfasst und die Position des Gangschalthebels wird identifiziert.
Es ist jedoch ziemlich schwierig, mittels dieses Systems die Position des Gangschalthebels korrekt und genau zu identifizieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bedienvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine besonders zuverlässige Detektion der Position des Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente ermöglicht, und ein entsprechendes Verfahren anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben.
Gemäß der Erfindung weist die Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mindestens ein Bedienelement auf, das relativ zu einer weiteren Komponente der Bedienvorrichtung bewegbar ist. Die Bedienvorrichtung weist ferner eine Sensoranordnung zum Detektieren einer Position des mindestens einen Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente auf. Hierbei weist die Sensoranordnung mindestens ein Hall-Element, mindestens einen Permanentmagneten und mindestens eine Flussführung, die aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist, auf. Die mindestens eine Flussführung ist dazu eingerichtet, einen Magnetfluss, der durch den mindestens einen Permanentmagneten verursacht ist, zu führen. Eine Entfernung zwischen dem mindestens einen Hall-Element und dem mindestens einen Permanentmagneten ist durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente veränderbar. Hierbei hängt eine Größe des durch das mindestens eine Hall-Element detektierten Magnetflusses von der Entfernung ab. Das Hall-Element kann optional eine analoge oder digitale Schnittstelle aufweisen, um Sensorwerte- oder Daten bereitzustellen.
Da die Entfernung zwischen dem mindestens einen Hall-Element oder Hall-Effekt-Sensor und dem mindestens einen Permanentmagneten von der Position des mindestens einen Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente der Bedienvorrichtung abhängt, ändert sich die Entfernung, wenn die Position des mindestens einen Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente der Bedienvorrichtung durch Bewegen des Bedienelements geändert wird. Und da die Flussführung, die aus dem ferromagnetischen Material gebildet ist, zumindest einen Teil des durch den mindestens einen Permanentmagneten verursachten Magnetflusses führt, kann die Größe des durch die Flussführung oder Magnetflussführung geführten Magnetflusses leicht durch das mindestens eine Hall-Element oder den mindestens einen Hall-Effekt-Sensor detektiert werden. Dies liegt daran, dass die Flussführung aus dem ferromagnetischen Material, das heißt einem Material, das durch den Permanentmagneten magnetisiert werden kann, das jedoch von dem Material des Permanentmagneten verschieden ist, gebildet ist.
Selbst wenn die Entfernung zwischen dem Hall-Effekt-Sensor und dem Permanentmagneten vergleichsweise groß ist, erhöht daher die Flussführung die Magnetflussdichte, die durch das Hall-Element oder den Hall-Effekt-Sensor detektiert werden kann, im Vergleich zu einer Situation, in der keine solche ferromagnetische Flussführung zusätzlich zu dem Permanentmagneten vorhanden ist. Folglich kann der durch den mindestens einen Permanentmagneten verursachte Magnetfluss leicht durch das mindestens eine Hall-Element detektiert werden. Folglich ermöglicht die Bedienvorrichtung eine besonders zuverlässige Detektion der Position des Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente.
Insbesondere entspricht die Bewegung des mindestens einen Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente einer Bedienhandlung eines Benutzers oder einer Person wie zum Beispiel eines Insassen des Fahrzeugs, der eine spezielle Funktion des Fahrzeugs durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements aktivieren will. Mit anderen Worten, durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements signalisiert der Benutzer oder Insasse vorzugsweise seine Absicht, dass die gewünschte Funktion des Fahrzeugs aktiviert wird. Dazu bringt der Benutzer oder die Bedienperson das Bedienelement in eine bestimmte Position relativ zu der weiteren Komponente der Bedienvorrichtung.
Die Detektion der Position des Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente wird in einer besonders einfachen Weise erreicht. Zusätzlich dazu können Probleme, die mit Verschleiß verbunden sind, wenn mechanische Schalter verwendet werden, vermieden werden, da die Bedienvorrichtung eine kontaktlose Detektion der Position des Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente der Bedienvorrichtung ermöglicht. Insbesondere werden Probleme in Bezug auf einen Oxidationsprozess, beispielsweise die Bildung von Rost, der angetroffen werden kann, wenn ein mechanischer Schalter verwendet wird, vermieden.
Ferner trägt die kontaktlose Detektion der Position des mindestens einen Bedienelements einer besonders langen Lebensdauer der Bedienvorrichtung Rechnung, und die Bedienvorrichtung ist besonders kosteneffizient.
Dies liegt daran, dass der Magnetfluss, der an einem gegebenen Ort der Flussführung vorhanden ist, mit einer zunehmenden Entfernung dieses Orts von dem Permanentmagneten entlang der Flussführung abnimmt. Daher kann der durch das Hall-Element detektierte Magnetfluss verwendet werden, um die Position des Permanentmagneten relativ zu dem Hall-Element oder Hall-Effekt-Sensor zu identifizieren. Und diese Detektion der Position oder Identifikation der Position kann mit besonders niedrigen Kosten und in einer Mehrzahl von kontaktlosen Bedienvorrichtungen des Fahrzeugs realisiert werden.
Ferner erhöht die mindestens eine Flussführung die Genauigkeit bei der Detektion der Position des mindestens einen Bedienelements relativ zu der weiteren, insbesondere stationären, Komponente der Bedienvorrichtung.
Überdies ist es nicht erforderlich, Permanentmagnete mit speziellen und komplizierten Formen bereitzustellen, um den durch den Permanentmagneten bereitgestellten Magnetfluss an verschiedenen Positionen des Hall-Elements relativ zu dem Permanentmagneten zu erfassen. Vielmehr kann ein kleiner und einfacher und daher besonders kostengünstiger Permanentmagnet in der Bedienvorrichtung verwendet werden. Dies verbessert die Herstellbarkeit und die Kosteneffizienz der Bedienvorrichtung.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Hall-Element durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements bewegbar, wobei der mindestens eine Permanentmagnet und die mindestens eine Flussführung in ihrer Position relativ zu der weiteren Komponente fixiert sind. In einer solchen Ausgestaltung kann der abnehmende Magnetfluss innerhalb der Flussführung mit zunehmender Entfernung von dem Permanentmagneten entlang der Flussführung in einer besonders einfachen Weise genutzt werden. Ferner kann das mindestens eine Hall-Element leicht als besonders kleine Komponente oder besonders kleines Teil der Bedienvorrichtung bereitgestellt werden. Folglich kann eine solche kleine und leichtgewichtige Komponente oder ein solches kleines und leichtgewichtiges Teil zusammen mit dem mindestens einen Bedienelement leicht bewegt werden. Dies macht die Bedienung der Bedienvorrichtung besonders leicht.
Der mindestens eine Permanentmagnet kann mit der mindestens einen Flussführung in Kontakt stehen. Dies ermöglicht, dass der durch den mindestens einen Permanentmagneten verursachte Magnetfluss durch die Flussführung besonders effizient und mit sehr geringem Verlust geführt wird. Dies erhöht wiederum die Empfindlichkeit der Detektion der Position des mindestens einen Bedienelements mittels des mindestens einen Hall-Elements.
Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Permanentmagnet durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements bewegbar sein. Hierbei sind das mindestens eine Hall-Element und die mindestens eine Flussführung in ihrer Position relativ zu der weiteren Komponente fest. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Permanentmagnet robuster ist als das mindestens eine Hall-Element, da in diesem Fall das empfindlichere Teil oder die empfindlichere Komponente, das heißt das Hall-Element, stationär bleibt, während die robustere Komponente, das heißt der Permanentmagnet, bewegt wird. Dies kann in einer rauen Umgebung wie derjenigen innerhalb des Fahrzeugs, in dem die Bedienvorrichtung verwendet wird, ein Vorteil sein.
Vorzugsweise ist ein erstes Hall-Element an einem ersten Endbereich der Flussführung angeordnet, wobei ein zweites Hall-Element an einem zweiten Endbereich der Flussführung angeordnet ist. In einer solchen Ausgestaltung kann eine Bewegung des Permanentmagneten von dem ersten Hall-Element weg und zu dem zweiten Hall-Element hin oder von dem zweiten Hall-Element weg und zu dem ersten Hall-Element hin sehr leicht und mit hoher Genauigkeit detektiert werden. Ferner geht eine Erhöhung der Größe des durch eines der Hall-Elemente detektierten Magnetflusses mit einer Abnahme der Größe des durch das andere Hall-Element detektierten Magnetflusses einher. Dies ist beim korrekten Bestimmen der Position des mindestens eine Bedienelements mit dem Permanentmagneten hilfreich. Daher hilft die Bereitstellung von zwei Hall-Elementen an entgegengesetzten Endbereichen der Flussführung, die Leistung der Sensoranordnung mit Bezug auf die zuverlässige Detektion der Position des mindestens einen Bedienelements zu erhöhen.
Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Hall-Element mit der mindestens einen Flussführung in Kontakt stehen. Dies erhöht auch die Empfindlichkeit der Detektion, da kein Luftspalt zwischen dem mindestens einen Hall-Element und der mindestens einen Flussführung vorhanden ist.
Das mindestens eine Bedienelement kann als Hebel gestaltet sein, der um eine Schwenkachse schwenkbar ist. Hierbei weist der Hebel ein erstes freies Ende, das einem zweiten freien Ende des Hebels mit Bezug auf die Schwenkachse gegenüberliegt, auf und die mindestens eine Flussführung weist eine gekrümmte Form auf. Die gekrümmte Form ist derart, dass eine Entfernung des ersten freien Endes von der mindestens einen Flussführung in Abhängigkeit von der Bewegung des Hebels weniger variiert als es für eine gerade Flussführung der Fall wäre. Wenn der Permanentmagnet oder das Hall-Element an dem ersten freien Ende des Hebels befestigt ist und durch Schwenken des Hebels um seine Schwenkachse bewegt wird, kann die kürzeste Entfernung zwischen dem Hall-Element und der Flussführung oder die kürzeste Entfernung zwischen dem Permanentmagneten und der Flussführung ziemlich konstant gehalten werden. Folglich kann die Flussführung ihre Funktion der Führung des durch den mindestens einen Permanentmagneten verursachten Magnetflusses gut erfüllen, so dass der Magnetfluss durch das mindestens eine Hall-Element leicht detektiert werden kann. Daher kann die Position des Hebels sehr genau und sehr zuverlässig detektiert werden.
Insbesondere kann die Flussführung eine C-Gestalt oder C-Form als gekrümmte Form aufweisen. Folglich kann die kürzeste Entfernung zwischen dem ersten freien Ende des Hebels und der Flussführung im Wesentlichen konstant gehalten werden, insbesondere wenn die gekrümmte Form der Flussführung einem Kreisbogen, das heißt einem Abschnitt eines Kreises mit der Schwenkachse als Mittelpunkt, entspricht.
Der Hebel kann als ein Bedienhebel gestaltet sein, der an einem Gehäuse eines Lenksäulenmoduls des Fahrzeugs montiert ist. Hierbei ist der Bedienhebel relativ zu dem Gehäuse bewegbar. Insbesondere kann an dem Lenksäulenmodul eines Fahrzeugs eine Vielzahl von Bedienhebeln zum Aktivieren von verschiedenen Funktionen innerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein, wenn der Benutzer oder Insasse des Fahrzeugs einen jeweiligen Bedienhebel relativ zu dem Gehäuse bewegt. Daher ist das Versehen des Lenksäulenmoduls mit dem mindestens einen Bedienhebel, dessen Position in einer kontaktlosen Weise detektiert werden kann, besonders vorteilhaft. Das Lenksäulenmodul kann auch als Oberseitensäulenmodul bezeichnet werden, da das Modul in seiner Montageposition an dem oberen Abschnitt einer Lenksäule oder einer Lenkstange des Fahrzeugs angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich kann der Hebel als ein Bedienhebel für ein Getriebe des Fahrzeugs gestaltet sein. Das Getriebe kann ein Automatikgetriebe oder ein Handschaltgetriebe sein, insbesondere in einer Shift-by-Wire-Anwendung. Beim Detektieren der Position des Bedienhebels oder eines Getriebehebels können jeweilige Schaltvorgänge des Getriebes beeinflusst werden. Daher ist das Gestalten des mindestens einen Hebels als Bedienhebel für das Getriebe eine andere besonders geeignete Anwendung der Bedienvorrichtung.
Alternativ oder zusätzlich kann der Hebel als ein Bedienhebel einer Fensterhebervorrichtung des Fahrzeugs gestaltet sein. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann das Anheben und daher Schließen oder Absenken und daher Öffnen mindestens eines Fensters des Fahrzeugs in einer besonders zuverlässigen und einfachen Weise gemäß dem durch den Benutzer beim Schwenken des Bedienhebels um seine Schwenkachse ausgedrückten Wunsch durchgeführt werden.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Bedienelement dazu eingerichtet, sich um eine Drehachse zu drehen, die durch die weitere Komponente verläuft. Hierbei variiert die Entfernung zwischen dem mindestens einen Hall-Element und dem mindestens einen Permanentmagneten in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente. Solche Drehbedienelemente oder Drehschalter oder Drehknöpfe werden umfangreich in Vorrichtungen eines Fahrzeugs verwendet, beispielsweise in Form von Bedienelementen, die an Bedienhebeln eines Lenksäulenmoduls angeordnet sind. Daher ist die Verwendung der Sensoranordnung mit solchen Bedienelementen, die dazu eingerichtet sind, sich um ihre Drehachse zu drehen, besonders vorteilhaft.
Das Konzept der Verwendung der Flussführung, die aus dem ferromagnetischen Material gebildet ist, kann vorteilhaft mit diesen Bedienelementen verwendet werden, die dazu eingerichtet sind, sich um die jeweilige Drehachse zu drehen, insbesondere wenn die Flussführung eine bogenförmige Form aufweist. Dies liegt daran, dass der Magnetfluss, der an verschiedenen Orten der Flussführung vorhanden ist, mittels des mindestens einen Hall-Elements in Abhängigkeit von der Drehposition des Bedienelements in Bezug auf die Drehachse leicht erfasst werden kann.
Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Bedienelement dazu eingerichtet sein, mit Bezug auf die weitere Komponente translatorisch bewegt zu werden. Hierbei variiert die Entfernung zwischen dem mindestens einen Hall-Element und dem mindestens einen Permanentmagneten durch Herabdrücken des mindestens einen Bedienelements oder durch Anheben des mindestens einen Bedienelements. Solche Bedienelemente in Form von Tasten oder Schaltern werden in Fahrzeugen umfangreich verwendet, beispielsweise als Lenkradschalter, Armaturenbrettschalter oder Instrumententafelschalter, Türverkleidungsschalter oder dergleichen. Daher ist die Verwendung der kontaktlosen Positionsdetektion auf der Basis des Hall-Elements, das die Flussdichte des Magnetflusses misst, der durch die Magnetflussführung geführt wird, auch in solchen Bedienelementen, die durch den Benutzer translatorisch bewegt werden, besonders günstig.
Vorzugsweise weist die Bedienvorrichtung mindestens ein Federelement auf, das dazu eingerichtet ist, das mindestens eine gedrückte oder angehobene Bedienelement in eine Startposition zurückzubewegen. Dies stellt sicher, dass jedwede Translationsbewegung von der Startposition in eine Arbeitsposition mittels des mindestens einen Hall-Elements leicht detektiert werden kann. Vorzugsweise ist das Federelement eine Feder oder eine Gummimatte.
Vorzugsweise weist die Bedienvorrichtung mindestens einen Abstandhalter auf, der dazu eingerichtet ist zu verhindern, dass das mindestens eine Bedienelement die mindestens eine Flussführung kontaktiert. Dies ist insbesondere hilfreich, wenn das Bedienelement den Permanentmagneten aufweist, da in diesem Fall ein direkter Kontakt zwischen dem Permanentmagneten und der Flussführung es schwierig machen könnte, das Bedienelement von der Flussführung weg, das heißt zurück in die Startposition, zu bewegen. Daher verbessert der mindestens eine Abstandhalter die Handhabung der Bedienvorrichtung.
Vorzugsweise weist die Bedienvorrichtung eine Vielzahl von Bedienelementen auf, die dazu eingerichtet sind, mit Bezug auf die weitere Komponente translatorisch bewegt zu werden. Hierbei ist die Vielzahl von Bedienelementen unabhängig voneinander mit Bezug auf dieselbe Flussführung bewegbar. Dies führt zu einer sehr kompakten und platzsparenden Anordnung der Bedienelemente mit Bezug auf nur eine Flussführung. Ferner kann verschiedenen Anordnungen der Bedienelemente relativ zueinander leicht Rechnung getragen werden.
Vorzugsweise ist die Sensoranordnung mit einem Mikrocontroller der Bedienvorrichtung verbunden, wobei der Mikrocontroller dazu eingerichtet ist, mindestens eine Funktionseinheit des Fahrzeugs zu steuern. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht die Verwendung eines Signals, das durch das mindestens eine Hall-Element bereitgestellt wird, zum Steuern der mindestens einen Funktionseinheit des Fahrzeugs. Insbesondere kann der Mikrocontroller dazu eingerichtet sein, die Bewegung des mindestens einen Bedienelements durch den Benutzer oder die Person in eine bestimmte Position relativ zu der weiteren Komponente als Absicht des Benutzers oder der Person, dass die gewünschte Funktion oder Funktionseinheit des Fahrzeugs aktiviert wird, zu interpretieren.
Wenn die Bedienvorrichtung als Lenksäulenmodul gestaltet ist, kann das Steuern der mindestens einen Funktionseinheit des Fahrzeugs das Aktivieren von Scheibenwischern des Fahrzeugs wie zum Beispiel Windschutzscheibenwischern, das Aktivieren von Lampen wie zum Beispiel Scheinwerfern und/oder Rücklichtern des Fahrzeugs, das Aktivieren eines Blinkers oder dergleichen umfassen. Durch Bewerten des Signals, das durch mindestens ein Hall-Element bereitgestellt wird, kann jedoch eine Vielfalt von anderen Funktionseinheiten des Fahrzeugs gemäß einer Bedienhandlung des Benutzers oder der Person, der beziehungsweise die das mindestens eine Bedienelement relativ zu der weiteren Komponente bewegt, gesteuert werden.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zum Bedienen einer Bedienvorrichtung wird mindestens ein Bedienelement der Bedienvorrichtung relativ zu einer weiteren Komponente der Bedienvorrichtung bewegt. Hierbei wird eine Position des mindestens einen Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente durch eine Sensoranordnung der Bedienvorrichtung detektiert. Die Sensoranordnung weist mindestens ein Hall-Element, mindestens einen Permanentmagneten und mindestens eine Flussführung, die aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist, auf. Die mindestens eine Flussführung ist dazu eingerichtet, einen Magnetfluss zu führen, der durch den mindestens einen Permanentmagneten verursacht wird. Bei dem Verfahren wird eine Entfernung zwischen dem mindestens einen Hall-Element und dem mindestens einen Permanentmagneten durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente verändert. Hierbei wird eine Größe des Magnetflusses durch das mindestens eine Hall-Element in Abhängigkeit von der Entfernung detektiert. Folglich ermöglicht das Verfahren eine besonders zuverlässige Detektion der Position des Bedienelements relativ zu der weiteren Komponente. Folglich ermöglicht das Verfahren, die Absicht des Benutzers oder der Person, der beziehungsweise die eine spezielle Funktion des Fahrzeugs aktivieren will, zu detektieren.
Die Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen, die im Hinblick auf die Bedienvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben sind, gelten auch für das Verfahren gemäß der Erfindung und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder davon abweichen.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, die als Lenksäulenmodul mit Bedienhebeln gestaltet ist, wobei eine Hall-Sensor-Anordnung es ermöglicht, eine Position von Bedienhebeln des Lenksäulenmoduls mit Bezug auf ein Gehäuse des Lenksäulenmoduls zu bestimmen;
2 schematisch einen Permanentmagneten, der an einer Stange befestigt ist, die aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist, wobei eine Magnetflussdichte innerhalb der Stange mit zunehmender Entfernung von dem Permanentmagneten abnimmt;
3 schematisch die Hall-Sensor-Anordnung, die mit einem der in 1 gezeigten Bedienhebel verwendet wird, wobei ein Hall-Element oder ein Hall-Effekt-Sensor an einem freien Ende des Bedienhebels befestigt ist und ein Permanentmagnet an einer C-förmigen Flussführung befestigt ist;
4 die Anordnung gemäß 3, wobei der Bedienhebel in eine erste Position bewegt ist, so dass sich der Hall-Effekt-Sensor relativ nahe an dem Permanentmagneten befindet;
5 die Anordnung gemäß 3, wobei der Bedienhebel in eine zweite Position bewegt ist, so dass sich der Hall-Effekt-Sensor relativ weit von dem Permanentmagneten entfernt befindet;
6 eine alternative Hall-Sensor-Anordnung, die mit einem der in 1 gezeigten Bedienhebel verwendet wird, wobei der Permanentmagnet an dem freien Ende des Bedienhebels befestigt ist, und wobei zwei Hall-Effekt-Sensoren oder Hall-Elemente an jeweiligen Endbereichen der C-förmigen Flussführung befestigt sind;
7 schematisch die Anordnung gemäß 6, wobei der Permanentmagnet, der an dem Bedienhebel befestigt ist, sich nahe einem ersten der Hall-Elemente befindet, die an der C-förmigen Flussführung befestigt sind;
8 schematisch die Anordnung gemäß 6, wobei der Permanentmagnet, der an dem Bedienhebel befestigt ist, sich nahe einem zweiten der Hall-Elemente befindet, die an der C-förmigen Flussführung befestigt sind;
9 ein anderes Beispiel einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei das Bedienelement als Bedienhebel für ein Getriebe des Fahrzeugs gestaltet ist;
10 schematisch eine Bedienvorrichtung, die als Lenksäulenmodul ähnlich zu demjenigen, das in 1 gezeigt ist, gestaltet ist, wobei das Lenksäulenmodul eine Vielzahl von Bedienhebeln aufweist, und wobei die Bedienhebel Drehschalter oder Drehbedienelemente umfassen;
11 schematisch eine Hall-Sensor-Anordnung für ein Bedienelement gemäß 10, das dazu eingerichtet ist, sich um eine Drehachse zu drehen, wobei die Hall-Sensor-Anordnung eine bogenförmige Flussführung aufweist;
12 verschiedene Positionen eines Permanentmagneten des Drehbedienelements gemäß 11 mit Bezug auf die bogenförmige Flussführung, an der der Hall-Effekt-Sensor oder das Hall-Element befestigt ist;
13 weitere mögliche Positionen des Drehbedienelements mit Bezug auf die bogenförmige Flussführung gemäß 11;
14 schematisch ein anderes Beispiel einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Bedienvorrichtung Hebelelemente zum Öffnen und Schließen von Fenstern des Fahrzeugs und weitere Bedienelemente, die nach unten geschoben oder nach unten gedrückt werden können, aufweist;
15 schematisch ein anderes Beispiel einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Bedienvorrichtung in ein Lenkrad des Fahrzeugs integriert ist und eine Vielzahl von Tasten aufweist, die herabgedrückt werden können;
16 schematisch und in einer perspektivische Ansicht eine Hall-Sensor-Anordnung, die mit den Tasten oder Schaltern, die in 15 gezeigt sind, verwendet werden kann;
17 die Hall-Sensor-Anordnung gemäß 16 in einer Draufsicht;
18 die Hall-Sensor-Anordnung gemäß 16 in einer ersten Seitenansicht;
19 die Hall-Sensor-Anordnung gemäß 16 ist einer zweiten Seitenansicht, die zu der ersten Seitenansicht senkrecht ist;
20 schematisch die Verbindung der Hall-Sensor-Anordnung mit einem Mikrocontroller des Fahrzeugs; und
21 schematisch die Verbindung einer Vielzahl von Hall-Elementen oder Hall-Effekt-Sensoren mit dem Mikrocontroller innerhalb des Fahrzeugs.

In den Figuren sind gleiche Elemente oder Elemente mit derselben Funktion durch dieselben Bezugszeichen angegeben.
1 zeigt schematisch eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Bedienvorrichtung als Lenksäulenmodul 10 gestaltet ist. Das Lenksäulenmodul 10 weist einen ersten Bedienhebel 12 und einen zweiten Bedienhebel 14 auf. Die Bedienhebel 12, 14 können relativ zu einer weiteren Komponente der Bedienvorrichtung bewegt werden. In dem in 1 schematisch gezeigten Beispiel ist die weitere Komponente ein Gehäuse 16 des Lenksäulenmoduls. In seiner Montageposition ist das Gehäuse 16 an einem oberen Abschnitt einer Lenksäule (nicht gezeigt) des Fahrzeugs befestigt. Daher kann das Lenksäulenmodul 10 auch als Oberseitensäulenmodul bezeichnet werden.
In 3 ist der Bedienhebel 12 des Lenksäulenmoduls 10 schematisch in einer Startposition oder normalen Position gezeigt, die der Position dieses Bedienhebels 12, wie in 1 gezeigt, entsprechen kann.
In einer an sich bekannten Weise ist der Bedienhebel 12 um eine Schwenkachse 18 in eine Aufwärtsposition (siehe 4) und in eine Abwärtsposition (siehe 5) schwenkbar. Das Lenksäulenmodul 10 weist eine Hall-Sensor-Anordnung 20 auf, wobei Komponenten der Hall-Sensor-Anordnung 20 in 3 schematisch gezeigt sind.
Gemäß 3 weist die Hall-Sensor-Anordnung 20 ein Hall-Element 22 oder einen Hall-Effekt-Sensor auf. In einer an sich bekannten Weise kann eine Magnetflussdichte mittels des Hall-Elements 22 detektiert werden. Die Hall-Sensor-Anordnung 20 weist auch einen Permanentmagneten 24 auf, der insbesondere ein Neodymmagnet, das heißt ein Permanentmagnet, der aus einer Legierung aus Neodym (Nd) und anderen Komponenten wie zum Beispiel Eisen (Fe) und Bor (B) gebildet ist, sein kann. Ein solcher Permanentmagnet 24 ist besonders stark.
Die Hall-Sensor-Anordnung 20 weist ferner eine Flussführung 26 auf. In der Hall-Sensor-Anordnung 20, die schematisch in 3 gezeigt ist, weist die Flussführung 26 eine gekrümmte Form auf und ist insbesondere bogenförmig oder weist eine C-Form auf. Die Flussführung 26 ist aus einem ferromagnetischen Material wie zum Beispiel einem ferromagnetischen Metall gebildet. Die Flussführung 26 kann beispielsweise aus Metallen wie zum Beispiel Eisen, Kobalt, Nickel oder Legierungen dieser ferromagnetischen Metalle bestehen oder diese umfassen.
Mit Bezug auf 2 soll das Grundprinzip, das der Verwendung der ferromagnetischen Flussführung 26 zugeordnet ist, erläutert werden. Hierbei ist der Permanentmagnet 24 an einem ersten Endbereich 28 der Flussführung 26 befestigt. In diesem ersten Endbereich 28 ist die Größe des Magnetflusses, der durch den Permanentmagneten 24 verursacht ist, höher als in größeren Entfernungen von dem Permanentmagneten 24 entlang der Flussführung 26. In einem zweiten Endbereich 30 der Flussführung 26, der dem ersten Endbereich 28 gegenüberliegt, ist beispielsweise der Magnetfluss, der in der Flussführung 26 vorhanden ist, aufgrund der größeren Entfernung von dem Permanentmagneten 24 viel niedriger als in dem ersten Endbereich 28.
In einem ersten Abschnitt 32 der Flussführung 26, der dem ersten Endbereich 28 benachbart ist, ist die Magnetflussdichte im Vergleich zu dem ersten Endbereich 28 verringert, aber immer noch höher als in dem zweiten Endbereich 30. In einem zweiten Abschnitt 34 der Flussführung 26, der dem zweiten Endbereich 30 benachbart ist, ist die Magnetflussdichte, das heißt die Größe des Magnetflusses, der durch den Permanentmagneten 24 verursacht ist, mit Bezug auf den ersten Abschnitt 32 weiter verringert. In dem zweiten Abschnitt 34 ist jedoch die Größe des Magnetflusses immer noch höher als in dem zweiten Endbereich 30 der Stange oder Flussführung 26. Im Allgemeinen nimmt die Magnetflussdichte innerhalb der Flussführung 26, die aus dem ferromagnetischen Material gebildet ist, mit zunehmender Entfernung von dem Permanentmagneten 24 ab.
Selbst wenn in 2 die Bereiche oder Abschnitte der Flussführung 26 als voneinander unterschiedlich dargestellt sind, besteht vielmehr eine kontinuierliche Abnahme der Größe des Magnetflusses zwischen dem Abschnitt der Flussführung 26, der mit dem Permanentmagneten 24 in Kontakt steht, und dem freien Ende der Flussführung 26.
Und selbst wenn die Flussführung 26, die in 3 gezeigt ist, nicht gerade ist wie die Flussführung 26, die in 2 gezeigt ist, ist die Abnahme des Magnetflusses, der innerhalb der Flussführung 26 in verschiedenen Entfernungen von dem Permanentmagneten 24 entlang der Flussführung 26 vorhanden ist, grundsätzlich so, wie mit Bezug auf 2 umrissen.
Folglich ist der Magnetfluss, der durch den Permanentmagneten 24 verursacht ist, in einem Bereich der Flussführung 26, der näher an dem Permanentmagneten 24 liegt, höher als in einem Bereich der Flussführung 26, der von dem Permanentmagneten 24 weiter entfernt ist. Dieser Effekt wird genutzt, um die Position des Bedienhebels 12 mit Bezug auf beispielsweise das in 1 gezeigte Gehäuse 16 zu detektieren, wobei der Permanentmagnet 24 und die Flussführung 26 innerhalb des Gehäuses 16 in stationärer Weise angeordnet sind.
4 zeigt den Bedienhebel 12, der durch einen Benutzer oder eine Person um die Schwenkachse 18 mit Bezug auf die zentrale Position oder Startposition des Bedienhebels 12, die in 3 und in 1 gezeigt ist, aufwärts bewegt wird. Folglich befindet sich der Hall-Sensor oder das Hall-Element 22, der beziehungsweise das an einem ersten freien Ende 36 des Bedienhebels 12 befestigt ist, relativ nahe an dem Permanentmagneten 24. Ferner befindet sich das Hall-Element 22 nahe an einem Abschnitt oder Bereich der Flussführung 26, in dem die Größe des Magnetflusses höher ist als in einem Abschnitt oder Bereich der Flussführung 26, der von dem Permanentmagneten 24 entlang der Flussführung 26 weiter entfernt ist. Die Größe des Magnetflusses, der mittels des Hall-Elements 22 detektiert wird, kann daher genutzt werden, um die Position des Bedienhebels 12 mit Bezug auf das Gehäuse 16 zu detektieren, in dem der Permanentmagnet 24 und die Flussführung 26 angeordnet sind.
Durch Schwenken des Bedienhebels 12 um die Schwenkachse 18, so dass ein zweites freies Ende 38 des Bedienhebels 12 aufwärts bewegt wird, wie in 4 gezeigt, signalisiert der Benutzer oder die Person, insbesondere in Form eines Insassen des Fahrzeugs, seine beziehungsweise ihre Absicht oder seinen beziehungsweise ihren Wunsch, dass eine spezielle Handlung bei der Detektion dieser Schwenkbewegung durchgeführt wird.
In 5 ist der Bedienhebel 12 in einer Position gezeigt, in der das erste freie Ende 36 mit Bezug auf die Position des ersten freien Endes 36, die in 3 gezeigt ist, nach oben bewegt ist. Durch Schwenken des Bedienhebels 12 um die Schwenkachse 18, so dass das zweite freie Ende 38 des Bedienhebels 12 nach unten bewegt wird, wie in 5 gezeigt, signalisiert der Benutzer oder die Person seine beziehungsweise ihre Absicht oder seinen beziehungsweise ihren Wunsch, dass eine andere spezielle Handlung bei der Detektion dieser Schwenkbewegung durchgeführt wird.
Durch diese Schwenkbewegung des Bedienhebels 12 um die Schwenkachse 18 wird das zweite freie Ende 38 des Bedienhebels 12 mit Bezug auf die zentrale Position des Bedienhebels 12, die in 3 gezeigt ist, nach unten bewegt. Folglich ist das Hall-Element 22 oder der Hall-Effekt-Sensor weit von dem Permanentmagneten 24 entfernt und nahe einem Endbereich 40 der Flussführung 26, wobei dieser Endbereich 40 auch von dem Permanentmagneten 24 entlang der C-förmigen oder kreisbogenförmigen Flussführung 26 weit entfernt ist. Daher detektiert das Hall-Element 22 nur einen sehr kleinen Magnetfluss, der durch den Permanentmagneten 24 verursacht ist. Dieser besonders niedrige Magnetfluss, der im Endbereich 40 der Flussführung 26 vorhanden ist, wird genutzt, um die Position des Bedienhebels 12 zu bestimmen. Die Position des Bedienhebels 12 relativ zu der weiteren Komponente in Form des Gehäuses 16 (siehe 1) kann daher durch Bewerten des durch das Hall-Element 22 bereitgestellten Signals detektiert werden.
6 zeigt eine andere Auslegung der Elemente oder Komponenten der Hall-Sensor-Anordnung 20. Wiederum weist der Bedienhebel 12 das erste freie Ende 36 und das zweite freie Ende 38 auf und die Flussführung 26 ist C-förmig, wie in 3 gezeigt. In dieser Ausgestaltung der Bedienvorrichtung ist jedoch der Permanentmagnet 24 an dem ersten freien Ende 36 des Bedienhebels 12 befestigt. Daher bewegt sich der Permanentmagnet 24 mit Bezug auf die Flussführung 26, wenn der Bedienhebel 12 durch den Benutzer oder die Person um die Schwenkachse 18 geschwenkt wird.
In der Hall-Sensor-Anordnung 20 gemäß 6 ist ein erstes Hall-Element 44 an einem ersten Endbereich der Flussführung 26 angeordnet, und ein zweites Hall-Element 46 ist an einem zweiten Endbereich der Flussführung 26 angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders gute Leistung der Hall-Sensor-Anordnung 20 beim Detektieren der Position des Permanentmagneten 24 mit Bezug auf eines der Hall-Elemente 44, 46 oder Hall-Effekt-Sensoren.
7 zeigt eine Situation, in welcher der Bedienhebel 12 um die Schwenkachse 18 aufwärts geschwenkt ist, so dass das erste freie Ende 36 mit dem Permanentmagneten 24 näher an dem ersten Hall-Element 44 liegt als in der zentralen Position des Bedienhebels 12, die in 6 gezeigt ist. Der Magnetfluss, der durch den Permanentmagneten 24 in der Flussführung 26 verursacht wird, weist daher eine höhere Flussdichte in einem Bereich der Flussführung 26 auf, der nahe dem ersten Hall-Element 44 liegt. Andererseits ist die Flussdichte innerhalb der Flussführung 26 näher an dem zweiten Hall-Element 46 niedriger als in der in 6 gezeigten Situation. Unter Verwendung der Signale von beiden Hall-Elementen 44, 46 kann daher die Orientierung des Bedienhebels 12 mit Bezug auf die Schwenkachse 18 und daher die Position des Bedienhebels 12 relativ zu den stationären Komponenten in Form der Flussführung 26 und der Hall-Elemente 44, 46 leicht detektiert werden.
Dasselbe gilt, wenn der Bedienhebel 12 um die Schwenkachse 18 derart geschwenkt wird, dass das zweite freie Ende 38 mit Bezug auf die Startposition, die in 6 gezeigt ist, nach unten bewegt wird. Die Bewegung des Bedienhebels 12 ist in 8 gezeigt. In diesem Fall erfasst das zweite Hall-Element 46 einen höheren Betrag des Magnetflusses innerhalb der Flussführung 26 als das erste Hall-Element 44.
Wie aus 3 bis 8 zu sehen ist, können weitere Bedienelemente an dem Bedienhebel 12 angeordnet sein, insbesondere in dem Bereich des zweiten freien Endes 38 des Bedienhebels 12. Diese weiteren Bedienelemente können als Drehschalter oder Drehknöpfe 48, 50 gestaltet sein. Solche Drehknöpfe 48, 50 können um eine Drehachse 52 gedreht werden, die in 3 und in 6 angegeben ist.
Die Bedienvorrichtung, die schematisch in 9 gezeigt ist, weist ein Bedienelement auf, das als Bedienhebel 54 für ein Getriebe des Fahrzeugs gestaltet ist. Eine Schwenkbewegung des Bedienhebels 54 um eine Schwenkachse (in 9 aus Gründen der Einfachheit nicht gezeigt) geht mit einer Bewegung eines oberen Teils des Bedienhebels 54 entlang einer Führungsschiene 56 einher, die in einem Gehäuse 58 vorgesehen ist, in dem die Führungsschiene 56 angeordnet ist. In Abhängigkeit von der Position des Bedienhebels 54 entlang der Führungsschiene 56 kann ein Schaltvorgang innerhalb des Getriebes des Fahrzeugs durchgeführt werden. Der Benutzer oder die Person kann den Bedienhebel 54 um die Schwenkachse schwenken, um anzugeben oder auszudrücken, welchen Gang oder welchen Fahrmodus der Benutzer verwenden will.
In dem Beispiel der Bedienvorrichtung, das in 9 gezeigt ist, kann das Gehäuse 58 die weitere Komponente sein, die relativ zu dem Bedienhebel 54 stationär bleibt. Daher kann die Hall-Sensor-Anordnung 20 der Bedienvorrichtung gemäß 9 insbesondere dazu eingerichtet sein, die Position des Bedienhebels 54 relativ zu der weiteren Komponente in Form des Gehäuses 58 zu detektieren.
Die Hall-Sensor-Anordnung 20, die in dieser Ausgestaltung der Bedienvorrichtung mit dem Bedienhebel 54 verwendet wird, ist aus Gründen der Einfachheit in 9 nicht gezeigt. Wenn jedoch der Bedienhebel 54 relativ zu dem Gehäuse 58 bewegt wird, gelten die mit Bezug auf 3 bis 8 erläuterten Prinzipien analog zu der Bewegung von einem der Bedienhebel 12, 14 mit Bezug auf das in 1 gezeigte Gehäuse 16. Folglich kann die Hall-Sensor-Anordnung 20 mit der Flussführung 26 stationär sein und innerhalb des Gehäuses 58 angeordnet sein, wohingegen der Bedienhebel 54 relativ zu der stationären (in 9 nicht gezeigten) Flussführung 26 der Hall-Sensor-Anordnung 20 bewegt werden kann.
10 zeigt schematisch eine Variante des Lenksäulenmoduls 10 mit dem Gehäuse 16 und den Bedienhebeln 12, 14. Hierbei weist das Lenksäulenmodul 10 einen weiteren Bedienhebel 60 auf, der um eine Schwenkachse (in 10 nicht gezeigt) schwenken kann, wie mit Bezug auf den in 3 bis 8 gezeigten Bedienhebel 12 erläutert. Ferner sind beispielhafte Ausgestaltungen von Drehknöpfen 48, 50, die in mindestens einen der Bedienhebel 12, 14, 60 integriert sind, in 10 angedeutet.
Im Fall dieser Drehknöpfe 48, 50 kann die weitere Komponente, die bei der Drehbewegung des jeweiligen Knopfs 48, 50 stationär bleibt, der Bedienhebel 12, 14, 60 sein, an dem der Drehknopf 48, 50 angeordnet ist. Der Drehknopf 48, 50 kann durch den Benutzer oder die Person um eine jeweilige Drehachse 52 (siehe 3, 6 und 11) gedreht werden, die mit einer Längsachse mindestens eines Abschnitts, insbesondere eines Endabschnitts, des jeweiligen Bedienhebels 12, 14, 60 zusammenfallen kann.
11 zeigt schematisch das Arbeitsprinzip zum Detektieren einer Position von einem der Drehknöpfe 48, 50 mit Bezug auf die Drehachse 52. Wenn beispielsweise der Drehknopf 50 um die Drehachse 52 gedreht wird, führt ein Ringelement 62 des Drehknopfs 50 eine Drehbewegung durch, wohingegen andere Elemente der Hall-Sensor-Anordnung 20 in ihrer Position mit Bezug auf die Drehachse 52 fixiert bleiben. In einer Weise ähnlich zu der mit Bezug auf 3 erläuterten weist die Hall-Sensor-Anordnung 20 den Permanentmagneten 24, das Hall-Element 22 oder den Hall-Effekt-Sensor und die Flussführung 26 auf. Die Drehung des Drehknopfes 48, 50 kann jeden Winkel betragen, beispielsweise kleiner 360°, exakt 360° oder mehr als 360°.
In der Ausgestaltung, die in 11 beispielhaft gezeigt ist, ist das Hall-Element 22 an der bogenförmigen Magnetflussführung 26 befestigt, wohingegen der Permanentmagnet 24 an dem Ringelement 62 befestigt ist. In diesem Fall bleiben die Flussführung 26 und das an der Flussführung 26 befestigte Hall-Element 22 mit Bezug auf die Drehachse 52 stationär, wohingegen eine Bewegung des Ringelements 62 um die Drehachse 52 mit einer Drehbewegung des Permanentmagneten 24 um die Drehachse 52 einhergeht. In der in 11 gezeigten Situation befindet sich der Permanentmagnet 24 in unmittelbarer Nähe zu dem Hall-Element 22. Folglich weist der Magnetfluss, der durch das Hall-Element 22 detektiert wird, einen vergleichsweise hohen Betrag auf. Alternativ können auch mehrere Hall-Elemente 22 auf der Flussführung vorgesehen sein.
Die Situation, die 11 entspricht, ist in einer weiteren Ansicht auf der linken Seite in 12 gezeigt. In der in der Mitte von 12 gezeigten Darstellung ist das Ringelement 62 um die Drehachse 52 in einer Richtung gedreht, die durch einen Pfeil 64 angegeben ist. Folglich wird der Permanentmagnet 24 entlang der Flussführung 26 weiter von dem Hall-Element 22 weg bewegt. In der auf der rechten Seite in 12 gezeigten Darstellung ist das Ringelement 62 weiter um die Drehachse 52 gedreht, so dass der Permanentmagnet 24 noch weiter von dem Hall-Element 22 entfernt ist. Mit anderen Worten, die Entfernung zwischen dem Hall-Element 22 und dem Permanentmagneten 24 entlang der gekrümmten Flussführung 26 ist weiter erhöht.
In der Darstellung auf der linken Seite in 13 ist das Ringelement 62 weiter um die Drehachse 52 gedreht, so dass der Permanentmagnet 24 entlang der bogenförmigen Flussführung 26 noch weiter von dem Hall-Element 22 entfernt ist. Und in der auf der rechten Seite in 13 gezeigten Situation weist der Magnetfluss in der Flussführung 26, der durch den Permanentmagneten 24 verursacht wird und der durch das Hall-Element 22 erfasst wird, einen minimalen Wert auf. Dies liegt daran, dass der Permanentmagnet 24 in der Nähe des freien Endes der Flussführung 26 angeordnet ist, das dem anderen Ende der Flussführung 26 gegenüberliegt, an dem das Hall-Element 22 angeordnet ist. Da die Größe oder das Ausmaß des Magnetflusses, der durch das Hall-Element 22 detektiert wird, von der Position des Permanentmagneten 24 entlang der bogenförmigen Flussführung 26 abhängt, kann die Position des Ringelements 62 bezogen auf die Drehachse 52 leicht detektiert werden.
In einer Variante des Drehknopfs 48, 50 mit dem Ringelement 62, die in den Figuren nicht gezeigt ist, kann sich das Hall-Element 22 zusammen mit dem Ringelement 62 um die Drehachse 52 drehen, während der Permanentmagnet 24 an der stationären Flussführung 26 befestigt sein kann.
14 zeigt ein anderes Beispiel einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mit der Hall-Sensor-Anordnung 20 (in 14 nicht gezeigt). Hierbei ist die Bedienvorrichtung als Schalteranordnung 66 gestaltet, die in einer Türverkleidung des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Schalteranordnung 66 weist eine Fensterhebervorrichtung 68 mit einer Vielzahl von Bedienhebeln 70, 72, 74, 76 zum Öffnen und Schließen von Fenstern des Fahrzeugs auf. Hierbei können die Bedienhebel 70, 72, 74, 76 relativ zu einer weiteren Komponente in Form eines Gehäuses 77 der Schalteranordnung 66 bewegt werden. Das Gehäuse 77 bleibt mit Bezug auf den Bedienhebel 70, 72, 74, 76 stationär, der durch den Benutzer oder Insassen bewegt wird. Durch die entsprechende Bewegung des Bedienhebels 70, 72, 74, 76 signalisiert der Benutzer seine Absicht, dass mindestens eines der Fenster des Fahrzeugs geöffnet oder geschlossen wird.
Die Detektion einer Bewegung dieser Bedienhebel 70, 72, 74, 76 relativ zu dem Gehäuse 77 basiert auf demselben Prinzip, wie mit Bezug auf den in 3 bis 8 gezeigten Bedienhebel 12 erläutert. Folglich ändert die Bewegung von einem der Bedienhebel 70, 72, 74, 76 um eine jeweilige Schwenkachse (nicht gezeigt) die Größe des Magnetflusses, der durch das Hall-Element 22 der Hall-Sensor-Anordnung 20 erfasst wird, wobei der Permanentmagnet 24 an dem Bedienhebel 70, 72, 74, 76 oder an der stationären Flussführung 26 (in 14 nicht gezeigt) angeordnet sein kann.
Die in 14 gezeigte Schalteranordnung 66 weist ferner Bedienelemente in Form von Tasten 78, 80 auf, die beispielsweise herabgedrückt werden können, um eine gewünschte Handlung innerhalb des Fahrzeugs zu bewirken. Solche Handlungen können beispielsweise das Verriegeln der Türen des Fahrzeugs (Taste 80) und das Entriegeln der Türen des Fahrzeugs (Taste 78) umfassen.
Mit solchen Tasten 78, 80 kann auch ein Arbeitsprinzip auf der Basis der Verwendung der Hall-Sensor-Anordnung 20 (in 14 nicht gezeigt) angewendet werden. In einer solchen Bedienvorrichtung mit den Tasten 78, 80 werden die Tasten 78, 80 durch den Benutzer oder die Person relativ zu der weiteren Komponente in Form des Gehäuses 77 herabgedrückt. In dieser Weise signalisiert der Benutzer seine Absicht, dass die spezielle Handlung wie zum Beispiel das Verriegeln der Türen oder das Entriegeln der Türen durchgeführt wird. Dies soll mit Bezug auf 15 und 16 genauer erläutert werden.
15 zeigt eine andere Schalteranordnung 82 oder Tastenanordnung, die in ein Lenkrad des Fahrzeugs integriert sein kann. In der in 15 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung weist die Schalteranordnung 82 oder Tastenanordnung vier Tasten 84, 86, 88, 90 auf, die herabgeschoben oder herabgedrückt werden können, wie mit Bezug auf die Tasten 78, 80 der Schalteranordnung 66 beschrieben, die in 14 gezeigt ist. Die Tasten 84, 86, 88, 90 können durch den Benutzer relativ zu der weiteren Komponente in Form eines Gehäuses 91 der Schalteranordnung 82 herabgedrückt werden. Der Benutzer oder die Person signalisiert durch diese Bedienbewegung, dass er beziehungsweise sie wünscht, dass eine spezielle Handlung durchgeführt wird.
In 16 ist die Hall-Sensor-Anordnung 20, die innerhalb der in 15 gezeigten Schalteranordnung 82 verwendet werden kann, sehr schematisch und beispielhaft gezeigt. Jede der Tasten 84, 86, 88, 90 oder solche mechanischen Schalter können einen Permanentmagneten 92, 94, 96, 98 aufweisen. Der Permanentmagnet 92 kann beispielsweise ein Teil der Taste 86 sein, der Permanentmagnet 94 kann ein Teil der Taste 88 sein, der Permanentmagnet 96 kann ein Teil der Taste 90 sein und der Permanentmagnet 98 kann ein Teil der Taste 84 sein. Die in 16 gezeigte Hall-Sensor-Anordnung 20 weist ferner die Flussführung 26 und mindestens ein Hall-Element 44, 46 oder mindestens einen Hall-Effekt-Sensor auf.
Die Hall-Sensor-Anordnung 20, die in 16 beispielhaft und schematisch gezeigt ist, weist ein erstes Hall-Element 44 und ein zweites Hall-Element 46 auf, die an der Flussführung 26 angeordnet sind und zusammen mit der Flussführung 26 in ihrer Position fixiert sind. In dieser beispielhaften Hall-Sensor-Anordnung 20 bewegen sich die Permanentmagnete 92, 94, 96, 98 in Richtung der Flussführung 26, wenn die entsprechende Taste 84, 86, 88, 90 durch den Benutzer herabgedrückt wird. Die Abnahme einer Entfernung zwischen mindestens einem der Permanentmagnete 92, 94, 96, 98 und der Flussführung 26 hat einen Einfluss auf die Größe des Magnetflusses, der durch die Hall-Elemente 44, 46 detektiert wird.
Das erste Hall-Element 44 ist an einem Abschnitt der Flussführung angeordnet, der sich von dem Permanentmagneten 96 in Richtung des Permanentmagneten 98 erstreckt, und das zweite Hall-Element 46 ist an einem Abschnitt der Flussführung angeordnet, der sich von dem Permanentmagneten 92 in Richtung des Permanentmagneten 94 erstreckt. Diese Anordnung der Hall-Elemente 44, 46 ermöglicht eine besonders empfindliche Detektion der Position der Permanentmagnete 92, 94, 96, 98 relativ zu der Flussführung 26, wenn die entsprechende Taste 84, 86, 88, 90 durch den Benutzer herabgedrückt wird.
Es ist auch möglich, nur eines der Hall-Elemente 44, 46 oder mehr als die zwei Hall-Elemente 44, 46, die in 16 beispielhaft gezeigt sind, bereitzustellen. Ferner ist es möglich, ein jeweiliges Hall-Element an einer jeweiligen Taste 84, 86, 88, 90 anzuordnen und mindestens einen Permanentmagneten an der Flussführung 26 zu befestigen. Das entsprechende Arbeitsprinzip wurde mit Bezug auf die in 3 bis 5 gezeigten Situationen erläutert.
Ferner kann die Form der Flussführung 26, die in einer Draufsicht (siehe 17) als eine rechteckige Form aufweisend dargestellt ist, in Abhängigkeit von der Anwendung und insbesondere der Anordnung der verschiedenen Tasten 84, 86, 88, 90 relativ zueinander variieren. In der in 16 und in 17 beispielhaft gezeigten Anordnung sind die Permanentmagnete 92, 94, 96, 98 in jeweiligen Eckenbereichen der rechteckigen Flussführung 26 angeordnet. In anderen Schalteranordnungen 82 kann die Form der Flussführung 26 anders sein, beispielsweise gekrümmt, ellipsenförmig, kreisförmig oder dergleichen.
Wie insbesondere aus 18 zu sehen ist, kann die Schalteranordnung 82, die in 15 gezeigt ist und die Hall-Sensor-Anordnung 20 aufweist, jeweilige Federelemente 100 aufweisen, die dazu eingerichtet sind, den jeweiligen Permanentmagneten 92, 94, 96, 98 in eine Startposition zurück zu bewegen, in der die jeweilige Taste 84, 86, 88, 90 nicht herabgedrückt ist. In 18 ist nur ein solches Federelement 100 beispielhaft gezeigt, aber ein jeweiliges Federelement 100 kann für einen jeden der Permanentmagnete 92, 94, 96, 98 vorgesehen sein.
18 zeigt ferner schematisch einen Abstandhalter 102, der dazu eingerichtet ist zu verhindern, dass der Permanentmagnet 92, 94, 96, 98 die Flussführung 26 kontaktiert. Der Abstandhalter 102, der aus einem nicht magnetischen Material gebildet ist, verhindert, dass der Permanentmagnet 92, 94, 96, 98 an der Flussführung 26 hängen bleibt, sobald die jeweilige Taste 84, 86, 88, 90 herabgedrückt wurde. Obwohl in den Figuren nicht explizit gezeigt, kann ein solcher Abstandhalter 102 für eine jede der Tasten 84, 86, 88, 90 vorgesehen sein, um zu verhindern, dass der Permanentmagnet 92, 94, 96, 98 mit der Flussführung 26 in Kontakt kommt.
20 zeigt schematisch, wie die Hall-Sensor-Anordnung 20 in eine Kommunikationsstruktur innerhalb des Fahrzeugs integriert sein kann. Die Hall-Sensor-Anordnung 20 weist mindestens eines der vorstehend beschriebenen Bedienelemente, beispielsweise den Bedienhebel 12 (siehe 3 bis 8) und/oder mindestens einen der mechanischen Schalter oder eine der mechanischen Tasten wie zum Beispiel mindestens einen der Drehknöpfe 48, 50 (siehe 10) und/oder mindestens eine der herabzudrückenden Tasten 84, 86, 88, 90 (siehe 15), auf.
Gemäß 20 ist die Hall-Sensor-Anordnung 20 mit einem Mikrocontroller 104, insbesondere über eine Signalaufbereitungseinrichtung 106 wie zum Beispiel einen Verstärker, verbunden. Der Mikrocontroller 104 kann mit einem Steuergerät des Fahrzeugs, insbesondere in Form eines Karosseriesteuermoduls 108, verbunden sein. Das Karosseriesteuermodul 108 ist dann mit mindestens einer Anwendung 110 verbunden, um die Handlung durchzuführen, die durch den Benutzer des Fahrzeugs gewünscht wird, der das entsprechende Bedienelement bedient. Der Mikrocontroller 104 ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Bewegung des mindestens einen Bedienelements relativ zu der stationären weiteren Komponente, die durch den Benutzer bewirkt wird, als Absicht des Benutzers zu interpretieren, dass die gewünschte Anwendung 110 oder Funktionseinheit des Fahrzeugs aktiviert wird.
20 zeigt eine beispielhafte Auslegung der Kommunikationsstruktur. Die Signalaufbereitungseinrichtung 106, der Mikrocontroller 104 und das Steuergerät, insbesondere das Karosseriesteuermodul 108, die in 20 schematisch gezeigt sind, müssen jedoch keine separaten Einrichtungen sein. Vielmehr können mindestens zwei dieser Komponenten oder alle dieser Komponenten in ein Modul integriert sein.
21 zeigt eine Anordnung, in der das mindestens eine Hall-Element 22, 44, 46 mit dem Mikrocontroller 104 verbunden ist. Jeweilige Verbindungsleitungen 112, 114, 116 können dazu eingerichtet sein, ein durch das jeweilige Hall-Element 22, 44, 46 bereitgestelltes analoges Signal zu transportieren. Es ist jedoch auch möglich, Verbindungsleitungen 112, 114, 116 oder Kommunikationsleitungen zu verwenden, die gemäß einem Busprotokoll wie zum Beispiel SPI (Serial Peripheral Interface), 12C, 1-Wire oder dergleichen konfiguriert sind. Innerhalb des Fahrzeugs können jedoch auch andere Bussysteme verwendet werden. Die Kommunikationsleitungen oder Verbindungsleitungen 112, 114, 116 können beispielsweise auf einem Fahrzeugbusprotokoll wie zum Beispiel CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network) oder dergleichen basieren.
21 zeigt ferner das Karosseriesteuermodul 108, das mit dem Mikrocontroller 104 und der mindestens einen Anwendung 110 verbunden ist, die betrieben wird, um die durch den Benutzer des Bedienelements gewünschte Handlung durchzuführen, wobei die Position des Bedienelements mittels der Hall-Sensor-Anordnung 20 detektiert wird.
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 2013179115 A1 [0002]

Claims

Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mit mindestens einem Bedienelement (12, 14), das relativ zu einer weiteren Komponente (16) der Bedienvorrichtung bewegbar ist, und mit einer Sensoranordnung (20) zum Detektieren einer Position des mindestens einen Bedienelements (12, 14) relativ zu der weiteren Komponente (16), wobei die Sensoranordnung (20) mindestens ein Hall-Element (22, 44, 46), mindestens einen Permanentmagneten (24) und mindestens eine Flussführung (26), die aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist, aufweist, wobei die mindestens eine Flussführung (26) dazu eingerichtet ist, einen Magnetfluss zu führen, der durch den mindestens einen Permanentmagneten (24) verursacht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entfernung zwischen dem mindestens einen Hall-Element (22, 44, 46) und dem mindestens einen Permanentmagneten (24) durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements (12, 14) relativ zu der weiteren Komponente (16) veränderbar ist, und wobei eine Größe des durch das mindestens eine Hall-Element (22, 44, 46) detektierten Magnetflusses von der Entfernung abhängt.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hall-Element (22) durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements (12, 14) bewegbar ist, wobei der mindestens eine Permanentmagnet (24) und die mindestens eine Flussführung (26) in ihrer Position relativ zu der weiteren Komponente (16) fixiert sind.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Permanentmagnet (24) mit der mindestens einen Flussführung (26) in Kontakt steht.
Bedienvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Permanentmagnet (24) durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements (12, 14) bewegbar ist, wobei das mindestens eine Hall-Element (44, 46) und die mindestens eine Flussführung (26) in ihrer Position relativ zu der weiteren Komponente (16) fixiert sind.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Hall-Element (44) an einem ersten Endbereich der Flussführung (26) angeordnet ist, wobei ein zweites Hall-Element (46) an einem zweiten Endbereich der Flussführung (26) angeordnet ist, und/oder das mindestens eine Hall-Element (44, 46) mit der mindestens einen Flussführung (26) in Kontakt steht.
Bedienvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bedienelement als Hebel (12, 14, 54, 60, 70, 72, 74, 76) gestaltet ist, der um eine Schwenkachse (18) schwenkbar ist, wobei der Hebel (12, 14, 54, 60, 70, 72, 74, 76) ein erstes freies Ende (36) aufweist, das einem zweiten freien Ende (38) des Hebels (12, 14, 54, 60, 70, 72, 74, 76) mit Bezug auf die Schwenkachse (18) gegenüberliegt, und wobei die mindestens eine Flussführung (26) eine gekrümmte Form aufweist, so dass eine Entfernung des ersten freien Endes (36) von der mindestens einen Flussführung (26) in Abhängigkeit von der Bewegung des Hebels (12, 14, 54, 60, 70, 72, 74, 76) weniger variiert als es für eine gerade Flussführung der Fall wäre.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel gestaltet ist als - ein Bedienhebel (12, 14, 60), der an einem Gehäuse (16) eines Lenksäulenmoduls (10) des Fahrzeugs montiert ist, wobei der Bedienhebel (12, 14, 60) relativ zu dem Gehäuse (16) bewegbar ist, und/oder - ein Bedienhebel (54) für ein Getriebe des Fahrzeugs und/oder - ein Bedienhebel (70, 72, 74, 46) einer Fensterhebervorrichtung (68) des Fahrzeugs.
Bedienvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bedienelement (48, 50) dazu eingerichtet ist, sich um eine Drehachse (52) zu drehen, die durch die weitere Komponente (16) verläuft, wobei die Entfernung zwischen dem mindestens einen Hall-Element (22, 44, 46) und dem mindestens einen Permanentmagneten (24) in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Bedienelements (48, 50) relativ zu der weiteren Komponente (16) variiert.
Bedienvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bedienelement (78, 80, 84, 86, 88, 90) dazu eingerichtet ist, mit Bezug auf die weitere Komponente (77, 91) translatorisch bewegt zu werden, wobei die Entfernung zwischen dem mindestens einen Hall-Element (44, 46) und dem mindestens einen Permanentmagneten (92, 94, 96, 98) durch Herabdrücken des mindestens einen Bedienelements (78, 80, 84, 86, 88, 90) oder durch Anheben des mindestens einen Bedienelements (78, 80, 84, 86, 88, 90) variiert.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung aufweist - mindestens ein Federelement (100), das dazu eingerichtet ist, das mindestens eine gedrückte oder angehobene Bedienelement (78, 80, 84, 86, 88, 90) in eine Startposition zurückzubewegen, und/oder - mindestens einen Abstandhalter (102), der dazu eingerichtet ist zu verhindern, dass das mindestens eine Bedienelement (78, 80, 84, 86, 88, 90) die mindestens eine Flussführung (26) kontaktiert.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung eine Vielzahl von Bedienelementen (78, 80, 84, 86, 88, 90) aufweist, die dazu eingerichtet sind, mit Bezug auf die weitere Komponente (77, 91) translatorisch bewegt zu werden, wobei die Vielzahl von Bedienelementen (78, 80, 84, 86, 88, 90) unabhängig voneinander mit Bezug auf dieselbe Flussführung (26) bewegbar ist.
Bedienvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (20), insbesondere über eine Signalaufbereitungseinrichtung (106), mit einem Mikrocontroller (104) der Bedienvorrichtung verbunden ist, wobei der Mikrocontroller (104) dazu eingerichtet ist, mindestens eine Funktionseinheit (110) des Fahrzeugs zu steuern.
Verfahren zum Bedienen einer Bedienvorrichtung, wobei mindestens ein Bedienelement (12, 14) der Bedienvorrichtung relativ zu einer weiteren Komponente (16) der Bedienvorrichtung bewegt wird, wobei eine Position des mindestens einen Bedienelements (12, 14) relativ zu der weiteren Komponente (16) durch eine Sensoranordnung (20) der Bedienvorrichtung detektiert wird, wobei die Sensoranordnung (20) mindestens ein Hall-Element (22, 44, 46), mindestens einen Permanentmagneten (24) und mindestens eine Flussführung (26), die aus einem ferromagnetischen Material gebildet ist, aufweist, und wobei die mindestens eine Flussführung (26) dazu eingerichtet ist, einen Magnetfluss zu führen, der durch den mindestens einen Permanentmagneten (24) verursacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entfernung zwischen dem mindestens einen Hall-Element (22, 44, 46) und dem mindestens einem Permanentmagneten (24) durch Bewegen des mindestens einen Bedienelements (12, 14) relativ zu der weiteren Komponente (16) verändert wird, und wobei eine Größe des Magnetflusses durch das mindestens eine Hall-Element (22, 44, 46) in Abhängigkeit von der Entfernung detektiert wird.