DE19749330C2

DE19749330C2 - Vorrichtung zum Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels

Info

Publication number: DE19749330C2
Application number: DE1997149330
Authority: DE
Inventors: Stefan Garneyer
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2017-11-08
Also published as: DE19749330A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren, zwangsgeführten Schaltmittels (Schaltstellungserfassungsvorrichtung), welche Schaltstellungserfas sungsvorrichtung einen eine Schaltstellung anzeigenden Signalgeber und eine Signalempfängeranordnung aufweist, wobei als Signalgeber ein an die Bewegung des Schaltmittels gekoppelter magnetischer Signalgeber und als Signalempfänger ein zumindest zwei magnetoelektrische Wandler umfassendes Sensorarray vorgesehen sind und der Signalgeber mit den Wandlern des Sensorarrays zusammenwirkt, damit eine Schaltbewegung des Schaltmittels und die damit einhergehende Bewegung des Signalge bers am Ausgang von zumindest zwei Wandlern eine Spannungsände rung zur Folge hat.

Vorrichtungen zum Erfassen von Schaltstellungen werden etwa bei Schaltern verwendet, denen mehrere Funktionen zukommen, um für ei nen Benutzer erkennbar zu machen, in welcher Schalt- bzw. Schalterstel lung sich ein solcher Multifunktionsschalter befindet. Derartige Schalter werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt und können als Be leuchtungsschalter dienen. Ein solcher multifunktionaler Beleuchtungsschalter dient nicht nur zum Ein- und Ausschalten des Stand- und Ab blendlichtes, sondern mitunter auch zum Ein- und Ausschalten der vorde ren Nebelscheinwerfer sowie der Nebelrückschlussleuchte. Ferner kann mit einen solchen Schalter auch die Innenraumbeleuchtung betätigt wer den. Damit diese Funktionen unabhängig voneinander und parallel zuein ander ausgeführt werden können, ist ein solcher Schalter üblicherweise in mehreren Ebenen drehbar ausgestaltet. Zur Darstellung der jeweiligen Schalterstellung kann dem Schalter ein hinterleuchteter Symbolkranz zu geordnet sein, wobei in Abhängigkeit von der jeweiligen Schalterstellung das oder die Symbole hinterleuchtet sind, die für die tatsächlich einge schaltete Beleuchtung stehen. Die Erfassung der jeweiligen Schalterstel lung erfolgt somit mechanisch.

Ein weiterer solcher Multifunktionsschalter ist bei Kraftfahrzeugen der Lenkstockschalter, mit dem beispielsweise der Blinker, das Fernlicht, weitere Beleuchtungseinrichtungen, etwa die Lichthupe, oder die Schei benwischer geschaltet werden. Die Problematik bei Lenkstockschaltern ist insbesondere der nur gering dimensionierte Raum, in dem die elektrische Kontaktierung für die Vielzahl der vorgesehenen Schaltstellungen unter gebracht werden muß.

Derartige Schalter sind, wie bereits oben angedeutet, als Kontaktschalter ausgelegt, so dass eine Schalterstellung dann erreicht ist, wenn durch das Schaltorgan die entsprechende elektrische Verbindung hergestellt ist. Auch wenn mit einem solchen Multifunktionsschalter eine Vielzahl unter schiedlicher Funktionen schaltbar sind, so erhöht sich der Aufwand bei komplizierten Schalterstrukturen unverhältnismäßig, wenn die jeweiligen Schalterstellungen auf die oben beschriebene Weise erfaßt werden sol len. Dabei kann eine Schaltstellungserfassung nicht nur dazu dienen, diese einem Benutzer erkennbar zu machen, sondern die jeweilige Schaltstellung soll auch als Dateneingang einer Datenverarbeitungsan lage, etwa einem Bordcomputer bei Kraftfahrzeugen für Überwachungs- und Steuerungszwecke zugänglich gemacht werden. Für derartige Zwecke ist die oben beschriebene Schalterstellungserfassung jedoch nicht vorgesehen.

Eine elektronische Schaltstellungserfassung erfolgt beispielsweise bei Schalteinrichtungen für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges. Der Schalthebel einer solchen Schalteinrichtung ist in seinen vorbestimmten Schaltstellungen üblicherweise durch eine Rasteinrichtung fixiert gehalten. Zum Anzeigen der jeweiligen Fahrstufe einer solchen Schalteinrichtung steht der Schalthebel mit einer Fahrstufenanzeige im Eingriff. An die Schwenkbewegung des Schalthebels ist ein Reiter mechanisch gekoppelt, der mit einem Schlitten zusammenwirkt. Beim Betätigen des Schalthebels wird der Schlitten entsprechend der Schaltstellung verfahren und durch läuft schaltstufenkennzeichnende elektrische Signalgeber, woraufhin beim Erreichen einer Fahrstufe ein entsprechendes Informationssignal an das Getriebesteuergerät gemeldet und dem Fahrer die jeweilige Fahrstufe an gezeigt wird.

Zur Sicherstellung einer Übereinstimmung zwischen der fixierten Stellung eines solchen Schalthebels und dem elektrischen Schaltpunkt ist eine aufwendige Vermessung dieser Schaltpunkte notwendig. Ferner müssen bei der Herstellung der Einzelteile einer solchen Schalteinrichtung und bei deren Montage sehr enge Fertigungstoleranzen eingehalten werden. Eine Verschiebung der Schalt- und/oder Fixierpunkte, etwa durch Abnutzung, kann nur durch eine aufwendige Neujustage, wenn überhaupt möglich, begegnet werden.

Bei der Schaltstellungserfassung als Fahrstufenerkennungsmittel für ein Automatikgetriebe ist man bemüht, eine Schaltstellung nicht nur anhand eines einzigen Merkmales zu bestimmen, da eine fehlerhafte Schaltstel lungserfassung zu einer fehlerhaften Ansteuerung des Getriebeschaltge rätes führt. Insbesondere bei einer Verwendung derartiger Schaltstel lungserfassungsvorrichtungen bei einer Schalteinrichtung, die nach dem Prinzip "shift-by-wire" arbeitet, kann dies unerwünschte Folgen nach sich ziehen. Zur Schaffung redundanter Schaltstellungsinformationen werden oftmals aufwendige Zusatzmaßnahmen zur Überprüfung der korrekten Funktion der Schaltelemente eingesetzt.

Aus DE 41 08 388 A1 ist eine Schaltstellungserfassungsvorrichtung be kannt, die berührungslos arbeitet und als Signalgeber einen Magneten aufweist, der an die Bewegung des Schaltmittels, beispielsweise des Gangwahlhebels für ein Getriebe gekoppelt ist. Der Magnet bewegt sich auf einer sphärischen Bahn, wenn das Schaltmittel von einer Schaltstel lung in eine weitere gebracht wird. Das Schaltmittel ist zwangsgeführt und in jeder Schaltstellung verrastet gehalten. Jeder Schaltstellung ein magnetoelektrischer Wandler zugeordnet. Die Wandler sind auf einer Platine befestigt und elektrisch kontaktiert gehalten. Um eine genauere Schaltstellungserfassung herbeiführen zu können sind denjenigen Wandlern zusätzlich Leitmittel zugeordnet, deren einkoppelseitiges Ende nur durch einen kleinen Spalt von der sphärischen Bahn des Magneten getrennt angeordnet sind.

Jede Schaltstellung dieser Schaltstellungserfassungsvorrichtung ist somit dadurch erfassbar, dass ein einziger Wandler des gesamten Sensorarrays im Einflussbereich des signalgebenden Magneten steht. Wird der Magnet infolge einer Schaltmittelbetätigung von einer Schaltstellung in eine wei tere bewegt, fällt die Ausgangsspannung des Wandlers, von dem der Ma gnet weg bewegt wird, auf Null. Bei Erreichen der weiteren Schaltstellung ist am Ausgang des diese Schaltstellung kennzeichnenden Wandlers eine Spannung abgreifbar. Folglich ändert sich die Spannung bei zwei Wand lern, wodurch die Ausgangsposition und die Endposition eines Schaltvor ganges ermittelbar ist.

Eine solche Schaltstellungserfassungsvorrichtung mag zwar für den einen oder anderen Einsatzzweck geeignet sein; sie weist jedoch einige Nachteile auf. Mit der aus diesem Dokument bekannten, berührungslos arbeitenden Schaltstellungserfassungsvorrichtung sind nur diejenigen Schaltstellungen erfassbar, die durch einzelne Wandler bestimmt sind. Zwischenstellungen können nur mit einem zusätzlichen Aufwand, nämlich eines zusätzlichen Definierens weiterer Schaltpunkte durch Einsatz zu sätzlicher Wandler erfasst werden.

Darüber hinaus eignet sich diese bekannte Schaltstellungserfassungsvor richtung nicht zum Einsatz in beengten Raumverhältnissen, wie dies bei spielsweise bei einer zentralen Erfassung der Schaltstellungen eines Lenkstockschalters notwendig wäre. Es wäre dann notwendig, eine solche Vielzahl an Wandlern im Gehäuse des Lenkstockschalters unterzubrin gen, wie Schalterstellungen durch den Lenkstockschalter realisiert sind. Die Zahl der mit einem Lenkstockschalter realisierten Schaltstellungen sind mitunter beträchtlich.

Eine gleichartige Schaltstellungserfassungsvorrichtung ist ebenfalls aus DE 36 11 469 A1 bekannt. Der Gegenstand dieses Dokumentes unterscheidet sich von dem Gegenstand der DE 41 08 388 A1 dadurch, dass ein anderes Auswerteverfahren und eine weitere parallel zur ersten Wandlerreihe angeordnete Wandlerreihe vorgesehen ist. Diese dient jedoch nicht zum Erfassen weiterer Schaltstellungen, sondern lediglich zur Schaffung einer Informationsredundanz und zur Kompensation von Störeinflüssen.

Während beim Gegenstand der DE 41 08 388 A1 eine digitale Positi onserfassung des Gebermagneten vorgesehen ist, erfolgt eine Auswer tung der Ausgangssignale der Wandlerelemente und eine Positi onsbestimmung des Gebermagneten beim Gegenstand der DE 36 11 469 A1 unter Verwendung der Spannungswerte aller Wandlerelemente. Dies erfolgt mit dem Zweck, eine Messkurve mit einem die Position des Ge bermagneten angebenden Nulldurchgang berechnen zu können. Somit werden bei dem in der DE 36 11 469 A1 beschriebenen Verfahren die Ausgangsspannungen der Wandlerelemente für die diesbezügliche Be rechnung der Messkurve und die sich daran anschließende Bestimmung des Nulldurchganges benutzt. Dieser Nulldurchgang befindet sich ent sprechend den Schaltpositionen des Schaltmittels an unterschiedlichen Positionen der Messkurve, so dass unterschiedliche Positionen des Null durchganges unterschiedliche Schaltstellungen definieren. Grundsätzlich ist es mit der in der DE 36 11 469 A1 beschriebenen Vorrichtung auch möglich, Schaltzwischenstellungen zu erfassen.

Um eine Positionsbestimmung mit der Schaltstellungserfassungsvorrich tung gemäß der DE 36 11 469 A1 vornehmen zu können, ist es notwen dig, dass eine sich in der Bewegungsrichtung des Schaltmittels erstrec kende Wandlerreihe vorgesehen ist, um möglichst viele Messwerte für die Bestimmung der Messkurve und die Berechnung des Nulldurchganges zur Verfügung zu haben. Je mehr Wandlerelemente in einer solchen Wandlerreihe integriert sind, desto hochauflösender kann eine Schaltstellungserfassungsvorrichtung arbeiten.

Ungeeignet ist eine solche Schaltstellungserfassungsvorrichtung jedoch bei solchen Anwendungen, bei denen nur beengte Raumverhältnisse zur Verfügung stehen, wie dies beispielsweise bei einer zentralen Erfassung der Schaltstellungen eines Lenkstockschalters notwendig wäre. Es wäre dann notwendig, eine Vielzahl von Wandlerelementen in einem solchen Lenkstockschalter unterbringen zu müssen. Dies ist nicht realisierbar.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte, gattungsgemäße Schaltstellungserfassungsvorrichtung dergestalt weiterzubilden, dass sich diese insbesondere für einen Einsatz in beengten Raumverhältnissen eig net.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wandler in Bezug auf den Signalgeber in unterschiedlichen, orthogonal zueinander stehenden Ebenen zum Erfassen jeweils unterschiedlicher Magenetfeld vektoren angeordnet sind, und dass sich der Signalgeber in jeder seiner möglichen, den Schaltstellungen entsprechenden Positionen im Erfas sungsbereich von jedem Wandler des Sensorarrays befindet, so dass jede Schaltstellung durch charakteristische Spannungswerte der unter schiedliche Magnetfeldvektoren erfassenden Wandler definiert ist.

Beim Gegenstand der erfindungsgemäßen Schaltstellungserfassungsvor richtung befinden sich die Wandler im Gegensatz zu dem vorbekannten Stand der Technik in orthogonal zueinander stehenden Ebenen, damit diese unterschiedliche Magnetfeldvektoren erfassen. Bei Vorsehen von drei orthogonal zueinander stehenden Wandlerelementen werden die drei unterschiedlichen Magnetfeldvektoren erfasst. Unterschiedliche Schalt stellungen sind durch unterschiedliche Ausgangsspannungen der Wandler charakterisiert, wobei diese naturgemäß die Stärke der jeweils unter schiedlich erfassten Magnetfeldvektoren wiederspiegeln. Somit ist jede Schaltstellung durch zumindest ein Wertepaar (bei einem Einsatz von le diglich zwei Wandlerelementen) oder durch ein Wertetriplett oder bei einer Überlagerung von zwei Wandlerelementanordnungen durch mehrere Spannungswerte definiert. Daher ist eine Erfassung einer Vielzahl von Schaltstellungen, insbesondere wenn diese eng benachbart zueinander angeordnet sind, wie dies beispielsweise in einem Lenkstockschalter der Fall wäre, mit einem Minimum an Hardwareaufwand, nämlich nur mit zwei oder drei Wandlerelementen, wenn keine andere Ausgestaltung konzipiert ist, möglich.

Zur Erhöhung einer Informationsredundanz kann eine Schaltstellungs erfassungsvorrichtung ein zweites Sensorarray aufweisen, welches bezüglich des ersten Sensorarrays eine unterschiedliche Anordnung auf weist. Eine Lagebestimmung des magnetischen Signalgebers und somit eine Zuordnung zu einer bestimmten Schaltstellung erfolgt dann mit hoher Informationsredundanz und gewährleistet somit eine hinreichende Sicher heit auch für eine hochgenaue Schaltstellungserfassung.

Die Vorteile der Erfindung betreffen insbesondere die Einfachheit im Aufbau einer solchen Schaltstellungserfassungsvorrichtung. Ferner macht sich die erfindungsgemäße Schaltstellungserfassungsvorrichtung zunutze, daß beispielsweise bei Verwendung eines Dauermagneten als Signalge ber die magnetische Feldstärke mit zunehmendem Abstand vom Magne ten exponentiell abnimmt. Entsprechend groß sind die von den magneto elektrischen Wandlern ausgegebenen Spannungsunterschiede. Daher kann eine solche Schaltstellungserfassungsvorrichtung insbesondere bei solchen Multifunktionsschaltern eingesetzt werden, mit denen eine Viel zahl von Schaltbewegungen auf kleinstem Raum durchgeführt werden. Daher ist eine solche Schaltstellungserfassungsvorrichtung vorteilhaft zur Erfassung der Schaltstellungen eines Lenkstockschalters eines Kraftfahr zeuges einsetzbar. Die eigentliche Signalauswertung erfolgt prozessorge steuert.

Vorteilhaft ist ferner, daß eine Eichung einer solchen Schaltstellungser fassungsvorrichtung nach einer Montage des Schalters erfolgen kann. Die Präzision der Schaltstellungserfassung ist damit unabhängig von irgend welchen Fertigungstoleranzen. Eine Eichung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß das Schaltmittel nacheinander in die unterschiedlichen Schaltpositionen gebracht wird und die an dem oder den Wandlerausgän gen abgegriffene Spannung ihrem Betrag nach abgespeichert wird.

Ebenfalls kann eine alterungsbedingte Dejustage einer solchen Vorrich tung Software-seitig korrigiert werden. Dabei kann vorgesehen sein, daß der Prozessoreinheit eine Speichereinheit zugeordnet ist, in der zeitlich ältere Daten einer jeden Schaltstellung abgelegt sind, so daß eine zeitlich rekursive Filterung hinsichtlich dieser Daten möglich ist. Dies erlaubt, eine solche Schaltstellungserfassungsvorrichtung selbstlernend sich an eine allmählich ändernde mechanische Schaltstellung anpassend auszubilden.

Weitere Vorteile der Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen sind Be standteil der übrigen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschrei bung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schaltstellungserfas sungsvorrichtung, die einem eindimensional bewegbaren Schaltmittel zugeordnet ist,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Schaltstellungserfas sungsvorrichtung, die einem dreidimensional bewegbaren Schaltmittel zugeordnet ist,

Fig. 3 eine Schaltstellungserfassungsvorrichtung in einer Anord nung gemäß der Fig. 2 in einer weiteren Ausgestaltung und

Fig. 4 einen Lenkstockschalter mit einer magnetisch arbeitenden Schaltstellungserfassungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Schaltstellungserfassungsvorrichtung 1 zur Erfassung der unterschiedlichen Schalterstellungen S_1-3 eines Schaltorgans 2. Das Schaltorgan 2 ist schwenkbar an der Welle 3 eindimensional bewegbar angelenkt. Das Schaltorgan 2 befindet sich in seiner in Fig. 1 gezeigten Stellung in einer Endstellung S₁ und kann um die Welle 3 in die weiteren Schaltstellungen S₂, S₃ verschwenkt werden.

Dem Schaltorgan 2 ist als magnetischer Signalgeber ein Dauermagnet 4 zugeordnet, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel am unteren freien Ende des Schaltorgans 2 angeordnet ist. Als magnetoelektrischer Wandler ist von dem Dauermagneten 4 beabstandet ein Hall-Sensor 5 vorgesehen. Der Hall-Sensor 5 ist aufgrund seiner in Fig. 1 dargestellten Anordnung zur Erfassung der senkrecht zu seiner flachen Seite 6 verlau fenden Magnetfeldvektoren ausgebildet. In der dargestellten Stellung be findet sich das Schaltorgan 2 in seiner einen Endstellung S₁. In dieser Stellung ist an dem Ausgang des Hall-Sensors 5 dem Betrage nach die größte Spannung abgreifbar. Beim Bewegen des Schaltorgans 2 aus der Schaltstellung S₁ in die benachbarte Schaltstellung S₂ führt dies zu einer Betragsänderung des von dem Hall-Sensor 5 erfaßten Vektors, so daß ausgangsseitig am Hall-Sensor 5 in der Schaltstellung S₂ eine geringere Spannung abgreifbar ist. Beim weiteren Betätigen des Schaltorgans 2 zum Schalten desselben in die Schaltstellung S₃ ist der Dauermagnet 4 soweit von dem Hall-Sensor 5 entfernt, daß ausgangsseitig an diesem keine oder nur eine geringe Spannung abgreifbar ist. Der Hall-Sensor 5 ist an eine Prozessoreinheit zum Auswerten der Wandlerausgangsspannung angeschlossen. Die für jede Schaltstellung charakteristische Spannung - dies kann auch ein Spannungsintervall sein - ist in einer Speichereinheit hinterlegt, so daß zur Erfassung einer Schaltstellung ein Vergleich mit der am Ausgang des Hall-Sensors 5 anliegenden Spannung mit den gespei cherten, zur Bestimmung der Schaltstellung S₁, S₂, S₃ erfolgt. In Abhän gigkeit von der jeweiligen Schaltstellung S₁, S₂ oder S₃ werden dann durch die Prozessoreinheit der oder die zu schaltenden Aktoren angesteuert.

Eine weitere Schaltstellungserfassungsvorrichtung 7, die entsprechend der Schaltstellungserfassungsvorrichtung der Fig. 1 arbeitet, ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Schaltorgan 8 handelt es sich um ein solches, welches dreidimensional bewegbar ist, so daß der am Ende des Schaltorgans 8 angeordnete Dauermagnet 9 ebenfalls dreidimensional bewegbar ist. Das Sensorarray wird durch drei Hall-Sensoren 10, 11, 12 gebildet, die orthogonal zueinander angeordnet sind. Die Hall-Sensoren 10, 11, 12 sind daher zum Erfassung von drei unterschiedlichen Magnetfeldvektoren angeordnet. Ausgangsseitig sind die Hall-Sensoren 10, 11, 12 an einen Multiplexer 13 angeschlossen, der wiederum einen A/D-Wandler 14 beaufschlagt. Der A/D-Wandler 14 ist an den Eingang einer Prozessoreinheit 15 angeschlossen, welcher Prozes soreinheit 15 ein Speichermodul 16 zugeordnet ist.

Bewegungen des Dauermagneten 9 infolge von Bewegungen des Schalt organs 8 führen dazu, daß sich die Ausgangsspannungen der Hall- Sensoren 10, 11, 12 in Abhängigkeit von den durchgeführten Bewegun gen, insbesondere von den erreichten Schaltstellungen verändern. In dem Speichermodul 16 sind die für bestimmte Schaltstellungen charakteristi schen Spannungswerte hinterlegt. Jede Schaltstellung S_1-i, ist somit durch eine charakteristische Spannung am Ausgang der Hall-Sensoren 10, 11, 12 bestimmt. Tabelle 1 zeigt in allgemeiner Form die unterschiedlichen, an den Ausgängen der Hall-Sensoren 10, 11, 12 bei einer Eichung der Schaltstellungserfassungsvorrichtung 7 hinterlegten Spannungen.

Bei einer Bewegung des Schaltorganes 8 und der dementsprechenden Bewegung des Dauermagneten 9 von einer Schaltstellung in eine weitere ist somit eine eindeutige Lagebestimmung des Dauermagneten 9 und somit der Schaltstellung durch Vergleich der erfaßten Spannungen mit den hinterlegten möglich. Sind neben den ursprünglich hinterlegten Span nungskennwerten weitere aus vorangegangenen Schaltstellungen erfaßte hinterlegt, kann eine zeitlich rekursive Filterung durchgeführt werden, so daß eine Korrektur bei einem mechanischen Verschleiß der Schaltorganführung möglich ist. Eine manuelle Nachjustage durch alterungs- bzw. umgebungsbedingte Veränderungen ist daher nicht erforderlich.

Schematisiert ist in Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem anstelle des in Fig. 2 gezeigten Dauermagneten 9 ein Magnet flußkonzentrator 17 vorgesehen ist. Diese Schaltstellungserfassungsvor richtung 18 befindet sich in einem schematisch durch den Hufeisenma gneten 19 angedeuteten Magnetfeld. Das durch die Hall-Sensoren gebil dete Sensorarray ist somit vorgespannt; Bewegungen des Magnetfluß konzentrators 17 führen sodann zu einer Modulation des durch den Hufei senmagneten 19 induzierten Magnetfeldes, welche Änderungen ebenfalls von den Hall-Sensoren erfaßbar sind.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Schaltstellungserfassungsvorrich tung 7 ist, wie in Fig. 4 gezeigt, beispielhaft in einen Lenkstockschalter 20 eingebaut. Der Lenkstockschalter 20 umfaßt einen Betätigungsarm 21, der selbst in unterschiedliche Schaltstellungen bringbar ist und dem ferner ein Drehschalter 22 sowie ein Tastschalter 23 zugeordnet sind. Die Be wegungen des Lenkstockschalters 20 werden über einen Übertragungs hebel 24, der in einem Gehäuse 25 dreidimensional bewegbar angelenkt ist, in das Gehäuse 25 hinein übertragen. An dem kurzen Hebelarm 26 ist der Dauermagnet 9 befestigt gehalten. Die Hall-Sensoren 10, 11, 12 bilden das Sensorarray. Aus diesem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Schaltstellungserfassungsvor richtung auch in sehr begrenzten räumlichen Verhältnissen einbaubar ist. Ferner ist dieser Figur zu entnehmen, daß mit der Schaltstellungserfas sungsvorrichtung 7 auch ganz geringe räumliche Lageveränderungen des Dauermagneten 9, etwa wenn der Tastschalter 23 betätigt wird, mit dem Sensorarray erfaßbar sind.

Zusammenstellung der Bezugszeichen

1

Schaltstellungserfassungsvorrichtung

2

Schaltorgan

3

Welle

4

Dauermagnet

5

Hall-Sensor

6

flache Seite des Hall-Sensors

7

Schaltstellungserfassungsvorrichtung

8

Schaltorgan

9

Dauermagnet

10

Hall-Sensor

11

Hall-Sensor

12

Hall-Sensor

13

Multiplexer

14

A/D-Wandler

15

Prozessoreinheit

16

Speichermodul

17

Magnetflußkonzentrator

18

Schaltstellungserfassungsvorrichtung

19

Hufeisenmagnet

20

Lenkstockschalter

21

Betätigungsarm

22

Drehschalter

23

Tastschalter

24

Übertragungshebel

25

Gehäuse

26

kurzer Hebelarm
S₁

Schaltstellung
S₂

Schaltstellung
S₃

Schaltstellung

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren, zwangsgeführten Schaltmittels (Schaltstellungser fassungsvorrichtung), welche Schaltstellungserfassungsvorrichtung einen eine Schaltstellung anzeigenden Signalgeber und eine Si gnalempfängeranordnung aufweist, wobei als Signalgeber ein an die Bewegung des Schaltmittels gekoppelter magnetischer Signal geber (9, 17) und als Signalempfänger ein zumindest zwei magne toelektrische Wandler (10, 11, 12) umfassendes Sensorarray vor gesehen sind und der Signalgeber mit den Wandlern des Sensorar rays zusammenwirkt, damit eine Schaltbewegung des Schaltmittels und die damit einhergehenden Bewegung des Signalgebers am Ausgang von zumindest zwei Wandlern (10, 11, 12) eine Span nungsänderung zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler in Bezug auf den Signalgeber in unterschiedlichen, ortho gonal zueinanderstehenden Ebenen zum Erfassen jeweils unter schiedlicher Magenetfeldvektoren angeordnet sind, und dass sich der Signalgeber in jeder seiner möglichen, den Schaltstellungen entsprechenden Positionen im Erfassungsbereich von jedem Wandler des Sensorarrays befindet, so dass jede Schaltstellung durch charakteristische Spannungswerte der unterschiedliche Ma genetfeldvektoren erfassenden Wandler definiert ist.

2. Schaltstellungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Signalgeber ein Magnet (9) vorgesehen ist.

3. Schaltstellungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Signalgeber ein Geber aus einem Werkstoff mit ferromagnetischen Eigenschaften zum Modulieren eines anstehenden Magnetfeldes vorgesehen ist.

4. Schaltstellungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Wandler Hall-Sensoren, insbesondere Hall-IC's (5, 10, 11, 12) eingesetzt sind.

5. Schaltstellungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Wandler magnetoresisti ve Sensorelemente eingesetzt sind.

6. Schaltstellungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Wandler (10, 11, 12) an den Eingang eines Multiplexers (13) angeschlossen ist, dessen Ausgang den Eingang eines A/D-Wandlers (14) beauf schlagt und welcher A/D-Wandler (14) an eine Prozessoreinheit (15) mit einem dieser zugeordneten Speichermodul (16), in dem die charakteristischen Wandlerausgangsspannungen der eingesetzten Wandler für die bestimmten Schaltstellungen (S_1-3) hinterlegt sind, angeschlossen ist.

7. Schaltstellungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Sensorarray in einer zum ersten Sensorarray unterschiedlichen Anordnung vorge sehen ist.

8. Schaltstellungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der ausgangsseitig an den magnetoelektrischen Wandlern anliegenden Signale eine Prozessoreinheit, insbesondere ein Mikroprozessor, vorgesehen ist.