-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bedienungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Erfassung der Schaltposition eines Schalthebels einer Bedienvorrichtung nach Patentanspruch 15. Bei bekannten derartigen Bedienungsvorrichtungen, die z. B. für Schaltgetriebe zum Einsatz kommen, wird die Position des Schalthebels innerhalb der Schaltaufnahme durch das Zusammenwirken von Hall-Sensoren und Magneten erfaßt. Nimmt der Schalthebel eine seiner mehreren diskreten Schaltpositionen ein, ergibt sich eine vorgebbare Kombination aus Hall-Sensor und Magnet, die auf elektronischem Wege an ein Getriebesteuergerät weitergegeben wird.
-
Sofern bei bekannten derartigen Bedienungsvorrichtungen für Schaltgetriebe eine Änderung des Designs der Bedienungsvorrichtung, z. B. eine Änderung der Kulisse in der Schalthebelabdeckung, erforderlich wird, müssen für die Sensorik der Bedienungsvorrichtungen neue Layouts erstellt werden, da die Positionierung der Hall-Sensoren bzw. der Magnete angepaßt werden müssen. Dies ist deshalb erforderlich, da die Schaltpositionen des Schalthebels bei den bekannten Bedienungsvorrichtungen diskret mittels der Hall-Sensoren erfaßt werden, wobei jeder logischen Kombination betätigter Hall-Sensoren dann ein Ausgangssignal zugeordnet wird.
-
Aus der
EP 0 266 829 A1 ist eine Bedienungsvorrichtung bekannt, die als Joystick ausgebildet ist und einen Schalthebel aufweist, der in unterschiedliche Richtungen schwenk- und damit verstellbar ist. Dieser Schalthebel ragt mit seinem der Handhabe entgegengesetzten Ende in Richtung auf eine Leiterplatte vor, die ortsfest angeordnet ist und mit Antennenfunktionen wahrnehmenden Spulenanordnungen versehen ist. Am der Handhabe entgegengesetzten Ende des Schalthebels ist eine weitere Leiterplatte vorgesehen, an der ebenfalls eine Spule ausgebildet ist. Der Schwenkpunkt des Schalthebels liegt an der Verbindungsstelle zwischen dem Schalthebel und der an seinem der Handhabe entfernten Ende angebrachten Leiterplatte. Dieser Verbindungspunkt ist somit mit in den genannten Figuren vertikaler Richtung bewegbar; darüber hinaus ist die am der Handhabe entfernten Ende des Schalthebels angeordnete Leiterplatte um diesen Verbindungspunkt kippbar. Bei einer Ausführungsform ist die am der Handhabe entfernten Ende des Schalthebels angeordnete Leiterplatte darüber hinaus um diesen Verbindungspunkt drehbar.
-
Im Falle des Joysticks gemäß
EP 0266 829 A1 ist keine beliebige Bewegung des Endpunkts des Schalthebels bzw. des Verbindungspunkts zwischen Schalthebel und Leiterplatte vorgesehen. Vielmehr ist dieser Verbindungspunkt lediglich in senkrechter Richtung versetzbar. Eine Bewegung dieses Verbindungspunkts in einer zur zweiten Leiterplatte parallelen Ebene ist nicht vorgesehen.
-
Die
DE 199 44 203 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Erfassen einer Stellung eines Stellelements, mittels der mit einem einzigen Sensor die Stellung des Stellelements in zwei Stellrichtungen erfaßbar ist.
-
Aus der
US 6 059 660 A ist ein Joystick bekannt, bei dem ein Schalthebel dreh-, in unterschiedlichen Richtungen kipp- und in Vertikalrichtung verschieblich gelagert ist, so dass sein freies Ende innerhalb eines Gehäuses in unterschiedlichste Richtungen verstellbar ist. Die Sensorik dieses bekannten Joysticks wird durch gehäusefeste Sensoren und mit dem Schalthebel bewegliche, insbesondere drehbare Sensoren gebildet. Hierbei sind die mit dem Schalthebel bewegbaren Sensoren an U-Trägern angebracht, die nur bestimmte Bewegungen des Schalthebels mit diesem vollziehen. Darüber hinaus ist am freien Ende des Schalthebels ein Schalt- bzw. Sensorelement vorgesehen, welches mit diesem bewegt wird.
-
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik gemäß der
EP 0 266 829 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Bedienungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass etwaige Veränderungen des Designs der Bedienungsvorrichtung bewerkstelligt werden können, ohne dass an der Sensorik der Bedienungsvorrichtung irgendwelche Veränderungen, Anpassungen od. dgl. vorgenommen werden müssten, wobei zur Leiterplatte senkrecht erfolgende Bewegungen der Wechselstromspule in optimierter Weise erfasst werden sollen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schalthebel der Bedienungsvorrichtung so beweglich in der Schalthebelaufnahme gelagert ist, dass das in die Schalthebelaufnahme vorstehende Ende des Schalthebels mit der Wechselstromspule innerhalb der Schalthebelaufnahme in beliebige Richtungen bewegbar ist, und dass die Sensorik eine erste Antennenschar aus zumindest zwei zueinander parallel verlaufenden Antennen und eine zweite Antennenschar aus zumindest zwei zueinander parallel verlaufenden Antennen aufweist.
-
Erfindungsgemäß wird das die Wechselstromspule aufweisende Ende des Schalthebels innerhalb des Innenraums der Schalthebelaufnahme räumlich versetzt, und zwar in Richtung aller drei den Innenraum der Schalthebelaufnahme aufspannenden Achsen. Hierbei kann jeder Position des die Wechselstromspule aufweisenden Endes des Schalthebels ein bestimmtes Signal zugeordnet werden, wobei darüber hinaus quasi jedem beliebigen Punkt innerhalb des Innenraums der Schalthebelaufnahme ein derartiges Signal zugeordnet werden kann. Die zur Leiterplatte senkrecht erfolgenden Bewegungen der am freien Ende des Schalthebels angeordneten Wechselstromspule können aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Sensorik in optimaler Weise erfasst werden.
-
Da das Ausmaß der Bewegung bzw. der Verstellung des Schalthebels innerhalb der Schalthebelaufnahme am in die Schalthebelaufnahme vorstehenden Ende des Schalthebels üblicherweise am größten ist, ist die Wechselstromspule nahe bzw. am in die Schalthebelaufnahme vorstehenden Ende des Schalthebels angeordnet, da dann Bewegungen bzw. Verstellungen des Schalthebels zu größtmöglichen Veränderungen der an den schalthebelfesten Antennen empfangenen Signale führen.
-
Die Antennen lassen sich vorteilhaft als Leiterbahnen auf einer Leiterplatte ausbilden, wobei die Leiterplatte selbstverständlich in geeigneter Weise fixiert innerhalb der Schalthebelaufnahme angeordnet ist.
-
Damit Verstellungen des Schalthebels bzw. Veränderungen der räumlichen Position der Wechselstromspule zu möglichst stark schwankenden Empfangssignalstärken an den Antennen führen, ist es vorteilhaft, wenn die die Leiterbahnen aufweisende Leiterplatte nahe dem die Wechselstromspule aufweisenden Ende des Schalthebels in der Schalthebelaufnahme angeordnet ist.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienungsvorrichtung kann die Schalthebelaufnahme aus Kunststoff ausgebildet sein, wobei vorzugsweise auf der Innenseite der aus Kunststoff ausgebildeten Schalthebelaufnahme eine abschnittsweise Metallisierung realisiert ist. Mittels der metallisierten Abschnitte können die zumindest zwei Antennen der Bedienungsvorrichtung ausgebildet sein. Eine Leiterplatte od. dgl. ist dann nicht erforderlich. Die Metallisierung des Kunststoffs kann durch Anwendung der MID-Technik bewerkstelligt werden.
-
Außerdem ist es möglich, die zumindest zwei Antennen in der Schalthebelaufnahme in Luft zu spannen.
-
Die Antennen können auch räumlich angeordnet sein.
-
Die Antennen der ersten Antennenschar können zweckmäßigerweise senkrecht zu den Antennen der zweiten Antennenschar angeordnet sein.
-
Eine kontinuierliche Erfassung der Position der Wechselstromspule läßt sich in besonders vorteilhafter Weise bewerkstelligen, wenn die Abstände zwischen den einzelnen Antennen der ersten Antennenschar gleich sind und/oder wenn die Abstände zwischen den einzelnen Antennen der zweiten Antennenschar gleich sind. Eine Antennenmatrix, mit der eine Erfassung der Position der Wechselstromspule im Bereich der gesamten Leiterplatte mit gleicher Qualität bewerkstelligt werden kann, ist realisierbar, wenn zusätzlich die Abstände zwischen den einzelnen Antennen der ersten Antennenschar gleich den Abständen zwischen den einzelnen Antennen der zweiten Antennenschar sind.
-
Zweckmäßigerweise werden die Empfangssignale der einzelnen Antennen mittels eines der erfindungsgemäßen Bedienungsvorrichtung zugeordneten Mikrocomputers ausgewertet, mittels dem mit den Schaltpositionen des Schalthebels korrespondierende Ausgangssignale erzeugbar sind. Nach der Auswertung der Empfangssignale der zumindest zwei Antennen durch den Mikrocomputer werden den Schaltpositionen des Schalthebels, die im Mikrocomputer durch die entsprechenden Empfangssignalstärken der zumindest zwei Antennen definiert sind, Ausgangssignale zugeordnet. Da bei einem geänderten Design der Bedienungsvorrichtung den Schaltpositionen des Schalthebels andere Empfangssignalstärken der Antennen entsprechen, kann – ohne Änderung der Sensorik – jede geänderte Schaltposition des Schalthebels mit einem entsprechenden Ausgangssignal des Mikrocomputers versehen werden. Durch Änderung der mit Ausgangssignalen zu versehenden Empfangssignalstärken ist jederzeit eine Anpassung an unterschiedliche Ausgestaltungen und Geometrien der Bedienungsvorrichtung möglich.
-
Im Falle der vorstehend geschilderten Bedienungsvorrichtungen können Fertigungstoleranzen durch Kalibrierung der Parameter ausgeglichen werden, was bei den eingangs geschilderten, auf der Funktion von Hall-Sensoren und Magneten beruhenden diskreten Systemen nicht möglich war.
-
Die vorstehend geschilderte erfindungsgemäße Bedienungsvorrichtung kann vorteilhaft für ein Schaltgetriebe, z. B. eines Kraftfahrzeugs, zum Einsatz kommen, wobei dann unterschiedliche Schaltpositionen des Schalthebels der Bedienungsvorrichtung unterschiedlichen Schaltzuständen des Schaltgetriebes entsprechen.
-
Gemäß einer Weiterbildung dieser für ein Schaltgetriebe ausgebildeten Bedienungsvorrichtung ist der Mikrocomputer derselben an ein Getriebesteuergerät angeschlossen, wobei mittels des Mikrocomputers erzeugte Ausgangssignale der Bedienungsvorrichtung, die mit den angestrebten Schaltpositionen des Schaltgetriebes korrespondieren, an das Getriebesteuergerät anlegbar sind.
-
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Bedienungsvorrichtung auch mit einer nachgeschalteten Steuer- und/oder Stellvorrichtung zum Einsatz kommen, wobei die Steuer- bzw. Stellvorrichtung beispielsweise zur Steuerung bzw. Verstellung eines Kraftfahrzeuginnen- und/oder eines Kraftfahrzeugaußenspiegels, eines Kraftfahrzeugsitzes, einer Kraftfahrzeugscheinwerferanlage, von Kraftfahrzeugseitenscheiben ud. dgl. dienen kann. Grundsätzlich kann mittels der erfindungsgemäßen Bedienungsvorrichtung jedes verstell- bzw. steuerbare Kraftfahrzeugaggregat oder -bauteil gesteuert bzw. ver- bzw. eingestellt werden.
-
Darüber hinaus ist es möglich, eine erfindungsgemäße Bedienungsvorrichtung für ein Multimediaterminal vorzusehen, und mittels der Bedienungsvorrichtung unterschiedliche Abläufe, Menüvorgänge, Programme etc. auszuwählen.
-
Mit der vorstehend geschilderten erfindungsgemäßen Bedienungsvorrichtung läßt sich ein Verfahren zur Erfassung der Schaltpositionen eines Schalthebels in der Schalthebelaufnahme einer Bedienungsvorrichtung eines Schaltgetriebes realisieren, bei dem mittels der zumindest zwei schalthebelaufnahmefesten Antennen ein Signal der schalthebelfesten Wechselstromspule erfaßt wird, gemessene Empfangssignalstärken der zumindest zwei schalthebelaufnahmefesten Antennen ausgewertet und entsprechend den ausgewerteten gemessenen Empfangssignalstärken der zumindest zwei schalthebelaufnahmefesten Antennen die Position der schalthebelfesten Wechselstromspule zwischen den zumindest zwei schalthebelaufnahmefesten Antennen interpoliert wird, wobei ein in die Schalthebelaufnahme vorstehendes und mit der Wechselstromspule versehenes Ende des Schalthebels innerhalb der Schalthebelaufnahme in beliebige Richtungen bewegt wird und als Antennen eine erste Antennenschar aus zumindest zwei zueinander parallel verlaufenden Antennen und eine zweite Antennenschar aus zumindest zwei zueinander parallel verlaufenden Antennen eingesetzt werden.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Bedienungsvorrichtung; und
-
2 eine perspektivische Prinzipdarstellung einer mit Antennen bzw. Leiterbahnen versehenen Leiterplatte sowie eines mit einer Wechselstromspule versehenen Endes eines Schalthebels der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Bedienungsvorrichtung.
-
Eine in 1 in Schnittdarstellung im Prinzip gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedienungsvorrichtung 1, z. B. für ein in den Figuren nicht dargestelltes Schaltgetriebe hat einen Schalthebel 2 und eine Schalthebelaufnahme 3.
-
Der Schalthebel 2 ist mittels einer in 1 durch gestrichelte Linien gezeigten Lagereinrichtung 4 beweglich in der Schalthebelaufnahme 3 gelagert. Die Lagereinrichtung 4 ist in bei derartigen Bedienungsvorrichtungen bekannter Weise so gestaltet, dass ein in die Schalthebelaufnahme 3 vorstehendes Ende 5 des Schalthebels 2 innerhalb der Schalthebelaufnahme 3 quasi in beliebige Richtungen bewegbar ist, und zwar innerhalb der in 1 dargestellten Zeichenebene und senkrecht zu dieser Zeichenebene.
-
Im in 1 prinzipiell gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lagereinrichtung 4 im Bereich einer Wandung 6 der Schalthebelaufnahme 3 angeordnet; es sei darauf hingewiesen, dass die Lagereinrichtung 4 beliebig in bzw. an der Schalthebelaufnahme 3 angeordnet werden kann.
-
An seinem in die Schalthebelaufnahme 3 vorstehenden Ende 5 ist der Schalthebel 2 mit einer Endplatte 7 versehen, an der, wie sich insbesondere aus 2 ergibt, eine Wechselstromspule 8 gehaltert ist. Die Endplatte 7 und damit die Wechselstromspule 8 werden bei jeder Bewegung bzw. Verstellung des Schalthebels 2 mit bewegt, so dass sich ihre Position innerhalb der Schalthebelaufnahme 3 verändert.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Bedienungsvorrichtung für ein Schaltgetriebe ist im der die Lagereinrichtung 4 aufnehmenden Wandung 6 der Schalthebelaufnahme 3 entgegengesetzten Bodenbereich der Schalthebelaufnahme eine Leiterplatte 9 angeordnet. Auf der in 2 perspektivisch dargestellten Leiterplatte 9 ist eine erste Antennenschar 10 ausgebildet. Die erste Antennenschar 10 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel sechzehn zueinander parallel und mit gleichem Abstand zueinander angeordnete Antennen 11. Des weiteren ist auf der Leiterplatte 9 eine zweite Antennenschar 12 aus parallel zueinander und mit gleichem Abstand zueinander angeordneten Antennen 13 ausgebildet.
-
Die erste Antennenschar 10 bzw. deren Antennen bzw. Leiterbahnen 11 verläuft bzw. verlaufen senkrecht zu der zweiten Antennenschar 12 bzw. deren Antennen bzw. Leiterbahnen 13.
-
Die Antennen 11, 13 der Leiterplatte 9 bilden mit der Wechselstromspule 8, die an der Endplatte 7 des in die Schalthebelaufnahme 3 vorragenden Endes 5 des Schalthebels 2 angeordnet ist, eine Sensorik 8, 11, 13. Je nach Position der Wechselstromspule 8 innerhalb der Schalthebelaufnahme 3 ergibt sich für jede der ersten Antennen 11 und der zweiten Antennen 13 ein hinsichtlich seiner Stärke unterschiedliches Empfangssignal.
-
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform der Leiterplatte 9 sind die Abstände zwischen den Antennen 11 der ersten Antennenschar 10 gleich denen zwischen den Antennen 13 der zweiten Antennenschar 12. Es wird somit auf der Leiterplatte 9 eine Antennenmatrix geschaffen.
-
Jede der ersten Antennen 11 und der zweiten Antennen 13 ist an einen in den Figuren nicht gezeigten Mikrocomputer angeschlossen. Innerhalb dieses Mikrocomputers ist das Empfangssignal jeder Antenne 11, 13 auswertbar. Da die Leiterplatte 9 und damit die Antennen 11, 13 ortsfest innerhalb der Schalthebelaufnahme 3 angeordnet sind, kann durch Auswertung der von den Antennen 11, 13 ausgehenden Empfangssignale die Position der Wechselstromspule 8 innerhalb der Schalthebelaufnahme und damit die Stellung des Schalthebels 2 exakt ermittelt werden.
-
Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ragt der Schalthebel mit seinem in die Schalthebelaufnahme 3 vorstehenden Ende 5 vergleichsweise weit in Richtung auf die Leiterplatte 9 vor, so dass entsprechend die Wechselstromspule 8 in einer vergleichsweise geringen Entfernung zur Leiterplatte 9 angeordnet ist, wobei sich die Entfernung zwischen der Wechselstromspule 8 und der Leiterplatte 9 selbstverständlich bei entsprechenden Verstellungen des Schalthebels 2 verändern kann.
-
Bei der vorstehend geschilderten Auslegung bzw. Ausgestaltung der aus der Wechselstromspule 8 einerseits und den ersten Antennen 11 sowie den zweiten Antennen 13 andererseits bestehenden Sensorik 8, 11, 13 ist es möglich, dass bei der Verarbeitung der von den Antennen 11, 13 stammenden Empfangssignale im in den Figuren nicht dargestellten Mikrocomputer jeder denkbaren Position der Wechselstromspule 8 innerhalb der Schaltaufnahme 3 ein bestimmtes Signalmuster der im Mikrocomputer empfangenen Empfangssignale zugeordnet wird. Durch die Auswertung der an den unterschiedlichen ersten Antennen 11 und den unterschiedlichen zweiten Antennen 13 gemessenen und zum Mikrocomputer weitergeleiteten Empfangssignalstärken wird die Position der Wechselstromspule 8 kontinuierlich erfaßt, wobei die jeweilige Position zwischen den Antennen 11, 13 interpoliert wird.
-
Die vorstehend geschilderte Sensorik 8, 11, 13 ermöglicht es, jeder beliebigen Position der Wechselstromspule 8 und damit des Schalthebels 2 in Bezug auf die Schalthebelaufnahme 3 bzw. die Leiterplatte 9 mittels des Mikrocomputers ein bestimmtes Ausgangssignal der Bedienungsvorrichtung zuzuordnen. Dieses Ausgangssignal wird dann an ein Getriebesteuergerät weitergeleitet, mittels dem das Schaltgetriebe in gewünschter Weise eingestellt bzw. verstellt wird.
-
Mit der vorstehend geschilderten Sensorik 8, 11, 13 ist jederzeit eine Anpassung an unterschiedlichste geometrische Ausgestaltungen des Schalthebels oder der Schalthebelaufnahme möglich. Beispielsweise führt eine Änderung in einer Schalthebelkulisse lediglich dazu, dass im Mikrocomputer abgespeicherte und von dort aus an das Getriebesteuergerät weiterzuleitende Ausgangssignale den aufgrund der Veränderung der Schalthebelkulisse geänderten Schaltpositionen des Schalthebels 2 zuzuordnen sind; die sich neu ergebenden Schaltpositionen des Schalthebels 2, d. h. die sich neu ergebenden Relativpositionen zwischen der Wechselstromspule 8 und der Leiterplatte 9, werden im Mikrocomputer erfaßt. Daraufhin wird den neuen Schaltpositionen jeweils eines der vorhandenen, an das Getriebesteuergerät weiterzuleitenden Ausgangssignale zugeordnet.
-
Mit der vorstehend beispielhaft für Schaltgetriebe geschilderten erfindungsgemäßen Bedienungsvorrichtung ist es darüber hinaus möglich, etwaige Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Bedienungsvorrichtung 1 durch eine Kalibrierung der Parameter auszugleichen.
