EP2027439A1 - Bedienelement zur manuellen eingabe von steuersignalen - Google Patents

Bedienelement zur manuellen eingabe von steuersignalen

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Publication number
EP2027439A1
EP2027439A1 EP07725743A EP07725743A EP2027439A1 EP 2027439 A1 EP2027439 A1 EP 2027439A1 EP 07725743 A EP07725743 A EP 07725743A EP 07725743 A EP07725743 A EP 07725743A EP 2027439 A1 EP2027439 A1 EP 2027439A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
sensor
permanent magnets
operating element
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07725743A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Rüttiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Preh GmbH
Original Assignee
Preh GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Preh GmbH filed Critical Preh GmbH
Publication of EP2027439A1 publication Critical patent/EP2027439A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0362—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of one-dimensional [1D] translations or rotations of an operating part of the device, e.g. scroll wheels, sliders, knobs, rollers or belts

Definitions

  • Control element for manual input of control signals
  • the invention relates to an operating element for a motor vehicle with a rotatably mounted actuator, a cooperating with the actuator, signaling permanent magnet, a working according to a magnetoelectric principle rotation angle detection means for detecting the angular positions and rotational movements of the actuator and a downstream evaluation.
  • a generic operating device for manual input of control signals to an evaluation unit is described in DE 199 06 535 A1.
  • a knob is provided as a handle for an actuator.
  • certain rotational angles of the actuator are assigned to individual functions of a menu, so that a corresponding menu item or function selection by turning the actuator takes place.
  • the determination of the actuator position takes place here with an electromagnetically operating transducer. Described a working according to a magnetoelectric principle transducer module, the actuator a associated with signaling permanent magnet.
  • the converter module is connected to the input of a controller, such as a microprocessor.
  • the object of the invention to develop an operating element for a motor vehicle that allows a precise evaluation of the rotational movements and angular positions of an actuator that is structurally simple, which is inexpensive to manufacture and which also allows To arrange buttons, light guides or statically positioned elements inside the actuator of the operating device.
  • the object of the invention is achieved in that the rotational angle detection of the permanent magnet is rotatably mounted on the actuator, wherein the field lines of the permanent magnets are evaluated directly by means of a stationary fixed in the control element, field line directions evaluating sensor. Due to the inventive design of a control that, for example, a knob in a climate control device, the possibility is now created to provide a non-contact system that detects a precise evaluation of the angular positions and rotational movements of the actuator and a downstream or integrated circuit is provided for evaluation.
  • the permanent magnet attached to the actuator in this case moves in a circle over the field line directions evaluating sensor which is mounted on a printed circuit board arranged in the control element.
  • the actuator By attaching a permanent magnet or a permanent magnet ring on the actuator, it is inventively possible to form the actuator hollow and inside the actuator, for example, a button which can be actuated by a button located in the actuator, or for example to attach a light guide for backlighting of the actuator.
  • At least two permanent magnets with different polarization are mounted on a diameter and with different polarization with respect to the evaluating sensor on the actuator of the operating element. If now the actuator is rotated by an angle, so the field line directions evaluating sensor is able to detect this rotational movement and evaluate in a downstream microprocessor, for example, based on permanently stored characteristics.
  • the at least two permanent magnets attached to an iron ring on the actuator.
  • the permanent magnets are firmly connected to the iron ring by positive engagement or non-positively.
  • the integrated circuit for rotational evaluation whose part is the sensor on the back, i. attached to the actuator opposite side of a circuit board.
  • a button or a light source can be fastened centrally below the actuator on the circuit board.
  • the actuator is a turntable with integrated button.
  • the probe element on the circuit board can be actuated centrally by means of the button.
  • the circuit board lamp is fastened for uniform illumination of the actuator or a rotary actuator centrally below the actuator on the circuit board.
  • An essential element for improving the evaluation of the rotational movements of the actuator with an arranged on the opposite side of the actuator integrated circuits for Drehausêt is the use of a fixed metal grid.
  • the metal grid is hereby produced as a stamped part of a sheet.
  • the metal grid antenna-like amplifies the field lines generated by the permanent magnets and directs them directed towards the sensor.
  • the iron ring has a mean diameter of 26 mm are attached to the about 10 mm high permanent magnets.
  • the metal grid in one embodiment has about 40 circumferentially distributed uniform radially outwardly widening bars.
  • Two diametrically arranged permanent magnets are attached to the rotating iron ring.
  • the field lines of these permanent magnets penetrate the respectively standing under this permanent magnet rods, which can also be marked as lamellae, the metal grid.
  • These lamellae in each case the two diametrically opposite, transport the field lines to the integrated circuit with the sensor for detecting the field line directions. It is expedient and advantageous to adapt the size of the permanent magnets to the size of the slats of the metal grid, so that a Permanent magnet corresponds approximately to the width of the lamella on the outer circumference. For a more accurate evaluation, the lamellae are spaced apart from each other regularly distributed on the circumference.
  • the permanent magnet consists of a metal ring provided with two poles, which is secured against rotation on the actuator.
  • FIG. 1 shows a section through the lower part of an inventive control element equipped in the side view, as well as detail views,
  • Figure 2 shows a section through an inventive control panel with inventive rotation angle detection in the side view and detail views and
  • Figure 3 shows another embodiment in the lateral section with detail views.
  • the three figures for description each show in their upper picture a section through the lower part of an operating device 1 below the actuator in the region of the circuit board 2 of the actuator attached to the iron ring 3 carries the permanent magnets 4, 5, which in turn cooperate with the metal grid.
  • the metal mesh are angular and formed as a separate slats 6 and extend from the lower end of the permanent magnets 4, 5 through the circuit board 2 to the with the Sensor 7 provided integrated circuits for rotational evaluation.
  • components 9 can be fastened, which can be used, for example, a light source, light guide elements, buttons or the like for backlighting or illumination or projecting the back of the actuator.
  • the actuator and thus the iron ring 3 and the permanent magnets 4, 5 are rotatable in the direction of the arrow P.
  • the dimensions in mm entered in the upper image of FIG. 1 give preferred values, but these are not restrictive.
  • the middle image of Figure 1 shows a detailed view and in particular a plan view of the iron ring 3 and the circuit board 2.
  • the middle picture shows here the one-piece or two-piece constructed iron ring 3 and the fixed below the iron ring 3 permanent magnets, which are fixed diametrically on the iron ring 3 are.
  • the permanent magnets 4, 5 are fastened to the iron ring 3 in such a way that they have a different polarity in the direction of the lamellae 6. This different polarity can be evaluated via the sensor 7 and a microprocessor integrated into the integrated circuit with, for example, stored characteristic curves.
  • the lower image of Figure 3 shows a view of the sensor 7 on the underside of the circuit board 2.
  • the dimensions of the permanent magnets 4, 5 match the outer widths of the lamellae 6, so that a unique assignment of Field lines of the permanent magnets 4, 5 to the fins 6 can be produced.
  • the lamellae 6 extend radially and widening from the sensor radially outward in the direction of the permanent magnets 4, 5. If now the actuator moves in the direction of the arrow P, then moves the iron ring 3 and attached to the iron ring permanent magnets 4, 5 over the ends of the fins 10. The field lines of the permanent magnets 4, 5 are passed through the ends 10 of the fins 6 to the sensor 7 and are there ready for evaluation.
  • FIG. 2 likewise shows a lateral section through the lower part of a control element 11 according to the invention, with only the components essential to the invention being reproduced in their arrangement.
  • a two-part permanent magnet ring 12 is rotatably mounted and held in the control element 11 on the actuator. It should be noted that the same components have been given the same reference numerals for the sake of clarity. The registered in the drawing composition indicate a preferred order of magnitude, but not limiting and essential to the invention.
  • the field lines must run horizontally through the sensor IC.
  • the required field strength at the sensor IC surface is> 30 kA / m at a distance of ⁇ 2mm.
  • the operating temperature of the sensor is between -40 0 C and + 85 ° C.
  • the permanent magnet 12 shown in Figure 2 consists of two halves 13, 14 which are polarized differently. Upon rotation of the actuator and thus of the iron ring and the permanent magnet ring attached to the iron ring, the different polarization by means of the fins 6 of the metal grid 15 can be detected.
  • each rod extends radially to outside and branches, so that the shape of a Y is formed in plan view.
  • the rods 17 are angled and extend through the printed circuit board 2 in the direction of the permanent magnets 13, 14.
  • the distance between the ends 20 and the permanent magnets 13, 14 has a distance of less than 2 mm substantially on.
  • the angled radial ends 20 of the rods 17 are shown in dashed lines. It is of course understood that a branch, the rods 17, depending on the required resolution and sensitivity may have further branching. It is also conceivable not only three rods 17, as shown in Figure 3, but a larger number of branching rods 17 to use.

Landscapes

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (1 , 11) für ein Kraftfahrzeug mit einem drehbar gelagerten Stellglied, einem mit dem Stellglied zusammenwirkenden, signalgebenden Dauermagneten, einer nach einem magnetoelektrischen Prinzip arbeitenden Drehwinkelerfassungseinrichtung, zur Erfassung der Winkelstellungen und Drehbewegungen des Stellgliedes und einer nachgeschalteten Auswerteeinheit (7), wobei zur Drehwinkelerfassung der Permanentmagnet (4, 5, 12, 13, 14) drehfest am Stellglied befestigt ist, wobei die Feldlinien des Permanentmagneten (4, 5, 12, 13, 14) unmittelbar mittels eines stationär im Bedienelement (1 , 11) befestigten, Feldlinienrichtungen auswertenden Sensor (7) ausgewertet werden.

Description

B E S C H R E I B U N G
Bedienelement zur manuellen Eingabe von Steuersignalen
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug mit einem drehbar gelagerten Stellglied, einem mit dem Stellglied zusammenwirkenden, signalgebenden Dauermagneten, einer nach einem magnetoelektrischen Prinzip arbeitenden Dreh- winkelerfassungseinrichtung, zur Erfassung der Winkelstellungen und Drehbewegungen des Stellgliedes und einer nachgeschalteten Auswerteeinheit.
Um die Drehbewegungen eines Stellgliedes einer Bedieneinrichtung in einem Kraftfahrzeug auszuwerten, sind verschiedenste Auswerteverfahren bekannt. Ausgewertet wird hierbei beispielsweise die Verstellung der Lautstärke eines Rundfunkempfängers, die Verstellung eines Gebläses, die Temperatur einer Sitzheizung und vergleichbares. Da in modernen Kraftfahrzeugen Stellglieder in Bedieneinrichtungen vielfach mit der Verstellung unterschiedlichster Funktionen belegbar sind, werden Auswerteeinrichtungen zur Ermittlung der Winkel und Drehbewegungen der Stellglieder bevorzugt, die auf einem elektrischen Prinzip basieren. Hierdurch ist es möglich, alleine die Winkelstellungen und Drehbewegungen des Stellgliedes aufzunehmen ohne an fest vorgegebene mechanische Einrichtungen im Bedienelement gebunden zu sein.
Eine gattungsbildende Bedieneinrichtung zur manuellen Eingabe von Steuersignalen an eine Auswerteeinheit ist in der DE 199 06 535 A1 beschrieben. In dieser Bedieneinrichtung ist als Handhabe für ein Stellglied ein Drehknopf vorgesehen. Hierbei werden bestimmte Drehwinkel des Stellgliedes einzelne Funktionen eines Menüs zugeordnet, so dass eine entsprechende Menüpunkt- bzw. Funktionsanwahl durch Drehen des Stellgliedes erfolgt. Die Bestimmung der Stellgliedposition erfolgt hierbei mit einem elektromagnetisch arbeitenden Wandler. Beschrieben ein nach einem magnetoelektrischen Prinzip arbeitendes Wandlermodul, wobei dem Stellglied ein signalgebender Dauermagnet zugeordnet ist. Ausgangsseitig ist das Wandlermodul an den Eingang eines Controllers, etwa eines Mikroprozessors angeschlossen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die erfindungsgemäße Aufgabe, ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug zu entwickeln, dass eine präzise Auswertung der Drehbewegungen und Winkelstellungen eines Stellgliedes ermöglicht, das konstruktiv einfach aufgebaut ist, das kostengünstig zu fertigen ist und das es darüber hinaus erlaubt, Taster, Lichtleitelemente oder statisch zu positionierende Elemente im Inneren des Stellgliedes der Bedieneinrichtung anzuordnen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zur Drehwinkelerfassung der Permanentmagnet drehfest am Stellglied befestigt ist, wobei die Feldlinien des Permanentmagneten unmittelbar mittels eines stationär im Bedienelement befestigten, Feldlinienrichtungen auswertenden Sensor ausgewertet werden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Bedienelementes, dass beispielsweise ein Drehknopf in einem Klimabediengerät ist, ist nun die Möglichkeit geschaffen, ein berührungslos arbeitendes System bereitzustellen, dass eine präzise Auswertung der Winkelstellungen und Drehbewegungen des Stellgliedes erfasst und einer nachgeschalteten oder integrierten Schaltung zur Auswertung bereitgestellt ist. Der am Stellglied befestigte Permanentmagnet bewegt sich hierbei kreisförmig über dem Feldlinienrichtungen auswertenden Sensor, der auf einer im Bedienelement angeordneten Leiterplatte befestigt ist. Durch die Befestigung eines Permanentmagneten oder eines Permanentmagnetenrings am Stellglied ist es erfindungsgemäß möglich, dass Stellglied hohl auszubilden und im Inneren des Stellgliedes beispielsweise einen Taster, der durch eine im Stellglied befindliche Taste betätigbar ist, oder beispielsweise ein Lichtleitelement zur Hinterleuchtung des Stellgliedes zu befestigen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung sind mindestens zwei Permanentmagnete mit unterschiedlicher Polarisierung auf einem Durchmesser und mit unterschiedlicher Polarisierung in Bezug auf den auswertenden Sensor am Stellglied des Bedienelementes befestigt. Wird nun das Stellglied um einen Winkel verdreht, so ist der Feldlinienrichtungen auswertende Sensor in der Lage, diese Drehbewegung zu detektieren und in einem nachgeschalteten Mikroprozessor zum Beispiel anhand von fest hinterlegten Kennlinien auszuwerten. In vorteilhafterweise wer- den die mindestens zwei Permanentmagnete an einem Eisenring am Stellglied befestigt. Hierbei sind die Permanentmagnete fest mit dem Eisenring mittels Formschluß oder kraftschlüssig verbunden.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung, wird die integrierte Schaltung zur Drehauswertung deren Teil der Sensor ist auf die Rückseite, d.h. der dem Stellglied gegenüberliegende Seite einer Leiterplatte befestigt. Hierdurch wird der erfindungsgemäße Vorteil erzielt, dass zum Beispiel ein Taster oder ein Leuchtmittel mittig unterhalb des Stellgliedes auf der Leiterplatte befestigbar ist. Dies ist zum Beispiel dann vorteilhaft, wenn das Stellglied ein Drehsteller mit integrierter Taste ist. In diesem Fall, ist mittels des Tasters das Tastelement auf der Leiterplatte mittig betätigbar. Aber auch ein auf der Leiterplatte angeordnetes Leuchtmittel ist zur gleichmäßigen Ausleuchtung des Stellgliedes bzw. eines Drehstellers mittig unterhalb des Stellgliedes auf der Leiterplatte befestigbar.
Ein wesentliches Element zur Verbesserung der Auswertung der Drehbewegungen des Stellgliedes mit einer auf der dem Stellglied gegenüberliegenden Seite angeordneten integrierten Schaltungen zur Drehauswertung ist der Einsatz eines feststehenden Metallgitters. Das Metallgitter ist hierbei als Stanzteil aus einem Blech herstellbar. Das Metallgitter verstärkt antennenartig die durch die Permanentmagnete erzeugten Feldlinien und leitet sie gerichtet in Richtung des Sensors. Hierbei ist es vorstellbar, das Metallgitter aus feststehenden Stäben, die sich radial und strahlenartig vom Sensor in Richtung der Permanentmagnete erstrecken auszubilden. In einer bevorzugten Ausführungsvariante besitzt der Eisenring einen mittleren Durchmesser von 26 mm an den etwa 10 mm hohe Permanentmagnete befestigt sind. Das Metallgitter besitzt in einem Ausführungsbeispiel etwa 40 über den Umfang verteilte gleichmäßige sich radial nach außen verbreiternde Stäbe. An dem rotierenden Eisenring werden zwei diametral angeordnete Permanentmagnete befestigt. Die Feldlinien dieser Permanentmagnete durchdringen die jeweils unter diesem Permanentmagneten stehenden Stäbe, die auch als Lamellen bezeichenbar sind, des Metallgitters. Diese Lamellen, jeweils die beiden diametral gegenüberliegenden, transportieren die Feldlinien zur integrierten Schaltung mit dem Sensor zur Erfassung der Feldlinienrichtungen. Hierbei ist es zweckmäßig und vorteilhaft, die Größe der Permanentmagnete an die Größe der Lamellen des Metallgitters anzupassen, so dass ein Permanentmagnet in etwa der Breite der Lamelle am äußeren Umfang entspricht. Zur genaueren Auswertung sind die Lamellen beabstandet zueinander am Umfang regelmäßig verteilt.
Erfindungsgemäß ist es ebenfalls vorstellbar nicht nur einzelne Lamellen am Umfang zu befestigen sondern sich verzweigende Metallgitter am Sensor anzuordnen, wobei sich die einzelnen Metallgitter ausgehend von dem mittig angeordneten Sensor radial nach außen hin verzweigen und beispielsweise in einer Y-Form nach außen unterhalb der Permanentmagnete erstrecken. In diesem Ausführungsfall, ist es zweckmäßig, einen Permanentmagnetring am Stellglied zu befestigen. Hierbei besteht der Permanentmagnet aus einem mit zwei Polen versehenen Metallring, der am Stellglied drehfest befestigt ist. Durch die Bewegung des Permanentmagnetring der wiederum fest mit dem Eisenring verbunden ist, und der sich verzweigenden Metallgitter ist wiederum eine sehr präzise Auswertung der Drehbewegungen des Stellgliedes ermöglicht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen an Prinzipsskizzen näher erläutert. Es zeigt
Figur 1 einen Schnitt durch den unteren Teil eines erfindungsgemäß ausgestatteten Bedienelementes in der Seitenansicht, sowie Detailansichten,
Figur 2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bedienteil mit erfindungsgemäßer Drehwinkelerfassung in der Seitenansicht sowie Detailansichten und
Figur 3 eine weitere Ausführungsform im seitlichen Schnitt mit Detailansichten.
Die drei Figuren zur Beschreibung zeigen jeweils in ihrem oberen Bild einen Schnitt durch den unteren Teil eines Bedieneinrichtung 1 unterhalb des Stellgliedes im Bereich der Leiterplatte 2 der am Stellglied befestigte Eisenring 3 trägt die Permanentmagnete 4, 5, die wiederum mit dem Metallgitter zusammenwirken. Die Metallgitter sind winkelförmig und als separate Lamellen 6 ausgebildet und erstrecken sich vom unteren Ende der Permanentmagnete 4, 5 durch die Leiterplatte 2 bis zur mit dem Sensor 7 versehenen integrierten Schaltungen zur Drehauswertung. Im Inneren 8 des Eisenrings 3 und somit des Stellgliedes zwischen den Permanentmagneten 4, 5 sind Bauteile 9 befestigbar, die beispielsweise ein Leuchtmittel, Lichtleitelemente, Taster oder vergleichbares zur Hinterleuchtung oder Ausleuchtung oder Projizierung der Rückseite des Stellgliedes einsetzbar sind. Das Stellglied und somit der Eisenring 3 und die Permanentmagnete 4, 5 sind in Richtung des Pfeils P drehbar. Die in das obere Bild der Figur 1 eingetragenen Masse in mm geben bevorzugte Größen, die aber nicht beschränkend sind vor.
Das mittlere Bild der Figur 1 zeigt eine Detailansicht und insbesondere eine Draufsicht auf den Eisenring 3 und die Leiterplatte 2. Das mittlere Bild zeigt hierbei den einteilig oder zweiteilig aufgebauten Eisenring 3 und die unterhalb des Eisenrings 3 befestigten Permanentmagnete, die diametral auf dem Eisenring 3 befestigt sind. Wie im oberen Bild der Figur 1 ersichtlich, sind die Permanentmagnete 4, 5 derart am Eisenring 3 befestigt, dass sie in Richtung der Lamellen 6 eine unterschiedliche Polarität aufweisen. Diese unterschiedliche Polarität ist über den Sensor 7 und einen in die integrierte Schaltung integrierter Mikroprozessor mit beispielsweise hinterlegten Kennlinien auswertbar. Das untere Bild der Figur 3 zeigt eine Ansicht auf den Sensor 7 auf die Unterseite der Leiterplatte 2. Wie aus dem unteren Bild ersichtlich, stimmen die Abmaße der Permanentmagnete 4, 5 mit den äußeren Breiten der Lamellen 6 überein, so dass eine eindeutige Zuordnung der Feldlinien der Permanentmagnete 4, 5 zu den Lamellen 6 herstellbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Lamellen 6 strahlenförmig und verbreiternd vom Sensor radial nach außen in Richtung der Permanentmagnete 4, 5. Wird nun das Stellglied in Richtung des Pfeils P bewegt, so bewegt sich der Eisenring 3 und die an dem Eisenring befestigten Permanentmagnete 4, 5 über die Enden der Lamellen 10. Die Feldlinien der Permanentmagnete 4, 5 werden durch die Enden 10 der Lamellen 6 zum Sensor 7 geleitet und stehen dort zur Auswertung bereit. Durch die Lamellen 6 wird die Drehbewegung des Stellgliedes präzise auswertbar und es ist erfindungsgemäß der Vorteil gegeben, dass nebst der berührungslosen Drehrichtungs- und Verdrehwinkelerkennung im Inneren des Stellgliedes auf der Leiterplatte 2 Bauteile 9 applizierbar sind. Die Figur 2 zeigt gleichfalls einen seitlichen Schnitt durch das untere Teil eines erfindungsgemäßen Bedienelementes 11 , wobei lediglich die erfindungswesentlichen Bauteile in ihrer Anordnung wiedergeben sind. Über der Leiterplatte 2 ist ein zweigeteilter Permanentmagnetring 12 im Bedienelement 11 drehbar am Stellglied befestigt und gehalten. Hierbei bleibt anzumerken, dass zur Erhaltung der Übersichtlichkeit gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen wurden. Die in die Zeichnung eingetragenen Masse geben eine bevorzugte Größenordnung an, die aber nicht einschränkend und für die Erfindung wesentlich ist. Wesentlich ist die erforderliche Feldstärke an der Oberfläche der integrierten Schaltung 7 bzw. am Sensor der integrierten Schaltung (Sensor-IC). Die Feldlinien müssen hier horizontal durch den Sensor-IC verlaufen. Die hierfür erforderliche Feldstärke an der Sensor-IC-Oberfläche beträgt > 30 kA/m bei einem Abstand von < 2mm. Die Betriebstemperatur des Sensors liegt zwischen -400C und +85°C.
Der in der Figur 2 dargestellte Permanentmagnet 12 besteht aus zwei Hälften 13, 14 die unterschiedlich polarisiert sind. Bei einer Drehung des Stellgliedes und somit des Eisenrings und dem am Eisenring befestigten Permanentmagnetring ist die unterschiedliche Polarisierung mittels der Lamellen 6 des Metallgitters 15 detektierbar.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in der Figur 3 wiedergeben. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist das Metallgitter 16 nicht aus separaten Lamellen 6 aufgebaut, sondern besteht aus sich verzweigenden Stäben 17. Ausgehend von der Mitte des Stellgliedes, die als strichpunktierte Linie 18 in den Figuren eingezeichnet ist, erstreckt sich jeder Stab radial nach außen und verzweigt sich, so dass die Form eines Y in der Draufsicht gebildet ist. An den radialen Enden 19 der Stäbe 17 sind die Stäbe 17 abgewinkelt und erstrecken sich durch die Leiterplatte 2 in Richtung der Permanentmagnete 13, 14. Der Abstand zwischen den Enden 20 und den Permanentmagneten 13, 14 weist im Wesentlichen einen Abstand von weniger als 2 mm auf. In das mittlere Bild der Figur 3 sind die abgewinkelten radialen Enden 20 der Stäbe 17 gestrichelt eingezeichnet. Es ist hierbei natürlich selbstverständlich, dass eine Verzweigung, der Stäbe 17, je nach benötigter Auflösung und Empfindlichkeit weitere Verzweigung aufweisen kann. Es ist ebenso vorstellbar nicht nur drei Stäbe 17, wie in Figur 3 dargestellt, sondern eine größere Anzahl von sich verzweigenden Stäben 17 einzusetzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1.
Bedienelement für ein Kraftfahrzeug mit einem drehbar gelagerten Stellglied, einem mit dem Stellglied zusammenwirkenden, signalgebenden Dauermagneten (4, 5, 12, 13, 14), einer nach einem magnetoelektrischen Prinzip arbeitenden Drehwinkelerfas- sungseinrichtung, zur Erfassung der Winkelstellungen und Drehbewegungen des Stellgliedes und einer nachgeschalteten Auswerteeinrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehwinkelerfassung der Permanentmagnet (4, 5, 12, 13, 14) drehfest am Stellglied befestigt ist, wobei die Feldlinien des Permanentmagneten (4, 5, 12, 13, 14) unmittelbar mittels eines stationär im Bedienelement (1 , 11) befestigten, Feldlinienrichtungen auswertenden Sensor (7) ausgewertet werden.
2.
Bedienelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Permanentmagnete (4, 5, 12, 13, 14) diametral am Stellglied befestigt sind, wobei die Polarisierung der Permanentmagnete (4, 5, 12, 13, 14) in Bezug auf den Sensor (7) unterschiedlich ist.
3.
Bedienelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Stellglied ein Eisenring (3) befestigt ist und die Permanentmagnete (4, 5, 12, 13, 14) fest mit dem Eisenring (3) verbunden sind.
4.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) auf einer Leiterplatte (2) befestigt ist, wobei der Sensor (7) auf einer dem Stellglied gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte (2) befestigt ist.
5.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein feststehendes, sich von dem Permanentmagneten (4, 5, 12, 13, 14) in Richtung des Sensors (7) erstreckendes, einteilig oder mehrteilig aufgebautes Metallgitter (15, 16) zwischen dem Sensor (7) und den Permanentmagneten (4, 5, 12, 13, 14) befestigt ist, so dass eine Ausrichtung und Weiterleitung der Feldlinien ermöglicht ist.
6.
Bedienelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgitter (15, 16) ein Stanzteil ist und sich radial und strahlenartig oder verzweigend vom Sensor (7) in Richtung der Permanentmagnete (4, 5, 12, 13, 14) erstreckt.
7.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Metallgitter (15, 16) parallel zur Leiterplatte (2) unterhalb der Bereiche der Permanentmagnete (4, 5, 12, 13, 14) abgewinkelt und durch die Leiterplatte (2) hindurch bis in einen Bereich unterhalb der Permanentmagnete (4, 5, 12, 13, 14) erstreckt.
8.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Stellglied zugewandten Seiten der Leiterplatte (2) und innerhalb des Eisenrings (3) mindestens jeweils ein Taster (9) und/oder ein Leuchtmittel (9) und/oder ein .Lichtleitelement (9) und/oder ein Element (9) zur freien Programmierung des Stellgliedes befestigt ist.
EP07725743A 2006-06-14 2007-06-01 Bedienelement zur manuellen eingabe von steuersignalen Withdrawn EP2027439A1 (de)

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