EP3167550A1 - Schaltvorrichtung und verfahren zum erkennen eines betätigens einer schaltvorrichtung - Google Patents

Schaltvorrichtung und verfahren zum erkennen eines betätigens einer schaltvorrichtung

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EP3167550A1
EP3167550A1 EP15729132.9A EP15729132A EP3167550A1 EP 3167550 A1 EP3167550 A1 EP 3167550A1 EP 15729132 A EP15729132 A EP 15729132A EP 3167550 A1 EP3167550 A1 EP 3167550A1
Authority
EP
European Patent Office
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magnetic field
magnet
switching device
field values
value
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15729132.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Kernebeck
Hans-Werner NANZ
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP3167550A1 publication Critical patent/EP3167550A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/97—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
    • H03K17/972—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element having a plurality of control members, e.g. keyboard
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
    • H01H36/02—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding actuated by movement of a float carrying a magnet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96062—Touch switches with tactile or haptic feedback

Definitions

  • the present invention relates to a switching device and a method for detecting an actuation of a switching device.
  • An exemplary key switch of the prior art has four keys, each having a separate sensor system consisting of a magnet and an analog sensor. Pressing a key moves the magnet closer to the sensor, increasing the magnetic field in the sensor. An unactuated button acts on the sensor with a weak magnetic field.
  • the present invention provides an improved switching device and method for detecting an actuation of a switching device according to the main claims.
  • Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
  • a switching device presented herein comprises, in addition to a tiltably mounted magnet and a transducer device coupled to the magnet for executing a tilting movement of the magnet, a sensor device with two sensor elements for sensing the tilting movement.
  • a switching device comprises the following features:
  • a transmitter coupled to the magnet and configured to cause a tilting movement of the magnet in response to a switching operation of the switch
  • a sensor device which has a first sensor element and a second sensor element for sensing the tilting movement, wherein the first sensor element is designed to detect a plurality of first magnetic field values of a first magnetic field displacement of a magnetic field generated by the tilting movement, and the second sensor element is formed to detect a plurality of second magnetic field values of a second magnetic field displacement of the magnetic field generated by the magnet caused by the tilting movement.
  • the switching device can be used, for example, integrated in a vehicle in a dashboard of the vehicle used.
  • the switching device can be designed as a button or switch.
  • the magnet may, for example, be a bar magnet which may be tiltably or rotatably mounted via an axis passing through its center.
  • the magnet may be implemented as a permanent magnet with a permanent north pole section and a permanent south pole section.
  • the encoder device can be designed to transmit the switching operation of an operator of the switching device to the magnet by means of suitable encoder elements so that the tilting movement can be carried out.
  • the tilting movement can take place from a rest position of the magnet, in which the magnet can be located in a horizontal position relative to the first and second sensor element.
  • the switching operation may be performed by pressing an actuator button on the switching device by an operator of the switching device, e.g. As a driver of the vehicle exist. Due to the tilting movement, the entire magnetic field of the magnet can shift.
  • the first magnetic field displacement may relate to a displacement of a first portion of the magnetic field and the second magnetic field displacement may relate to a second portion of the magnetic field.
  • the first and second magnetic field displacements can thus be based on a tilting-based rotation of the magnetic field produced by the magnet to be led back.
  • the first and the second sensor element may in this case be arranged in relation to the magnet that, based on the tilting movement, a section of the magnetic field is moved towards the one of the sensor elements, while at the same time a different section of the magnetic field is moved away from the other of the two sensor elements.
  • the first and the second sensor element can respectively detect magnetic field values which change at the same rate but vary in opposite directions.
  • both sensor elements or one of the sensor elements of the sensor device may be a Hall sensor.
  • the magnetic field values can be reliably detected in any position of the magnet.
  • the first sensor element may be associated with the magnetic north pole portion of the magnet. Accordingly, the second sensor element may be assigned to the magnetic south pole section of the magnet. For example, the first sensor element may be positioned on a side of the switching device associated with the north pole section and the second sensor element on a side associated with the south pole section with respect to an imaginary separation plane between the magnetic north pole section and the magnetic south pole section of the magnet.
  • the switching device may have an evaluation device coupled to the sensor device.
  • the evaluation device may be configured to provide an actuation signal for indicating the switching actuation if one of the plurality of first magnetic field values corresponds to a predetermined first actuation value and additionally or alternatively one of the plurality of second magnetic field values corresponds to a predetermined second actuation value.
  • the evaluation device can be arranged directly on or in the sensor device or be connected via lines to the sensor device.
  • the predetermined actuation values can be determined in the production process of the switching device and stored in the evaluation device. Alternatively, the predetermined actuation values can be learned by an actuation of the switching device. For example, the actuation values may correspond to a predetermined degree of tilt of the magnet.
  • the evaluation device can be designed to use a suitable algorithm to make a comparison of the first magnetic field values with the predetermined first actuation value and a comparison of the second magnetic field values with the predetermined second actuation value.
  • the actuation signal may be provided as soon as one of the first magnetic field values is close enough to the predetermined first actuation value and one of the second magnetic field values is close enough to the predetermined second actuation value.
  • the actuation signal may be performed using a threshold comparison, wherein the threshold or thresholds of the comparison may be defined by the actuation value (s).
  • the extension of the switching device to the evaluation can contribute to a fast us safe provision of the actuating signal.
  • the switching device may comprise a mechanical element which may be designed to haptically and / or acoustically indicate a switching operation of the transducer device sufficient for providing the actuating signal.
  • an operator of the switching device receives feedback on successful operation of the switching device and can dispense with a visual confirmation of the successful operation.
  • this embodiment is in terms of safety aspects when driving a great advantage.
  • a characteristic change in course in a course of the tilting movement of the magnet can be effected.
  • the characteristic progression change can lead to a characteristic course of the magnetic field values and thus be recognized by an evaluation of the magnetic field values.
  • the mechanical element may comprise at least one snap-action disc.
  • a snap-action disc can be installed, for example, coupled to the transducer device in the switching device.
  • the use of a snap-action disc is cost-effective. -effectively.
  • a snap-action disc is a very robust element that does not need to be replaced over the entire life of the switching device.
  • the evaluation device may be configured to determine a progression of the first magnetic field values based on the plurality of first magnetic field values, to detect a first current magnetic field value of the plurality of first magnetic field values if the profile has a predetermined characteristic, and the predetermined first actuation value to to change the first current magnetic field value. Accordingly, the evaluation device may be configured to determine a course of the second magnetic field values based on the plurality of second magnetic field values, to detect a second current magnetic field value of the plurality of second magnetic field values if the profile has a predetermined characteristic, and the predetermined second actuation value to to change the second current magnetic field value. As a course of the magnetic field values, a rate of change of the magnetic field values can also be detected.
  • the corresponding current magnetic field value can be detected if the course of the rate of change has a predetermined characteristic.
  • a switching point of the switching device represented by the actuation values can readily be adapted to, for example, alteration-related changes in mechanical interaction of the switching device elements and shifted accordingly.
  • a "shame feeling" to be designated feedback to the actuator on a correctly done switching can thus be maintained over a lifetime of the switching device away.
  • the evaluation device may be configured to change the predetermined first actuation value to the first actual magnetic field value if the first actual magnetic field value is within a predetermined first magnetic field value interval for the plurality of first magnetic field values.
  • the evaluation device may be configured to change the predetermined second actuation value to the second actual magnetic field value if the second actual magnetic field value is within a predetermined second magnetic field value interval for the plurality of second magnetic field values. So can easy on and cost-effective way to ensure that unrealistic magnetic field values do not lead to a change of the switching point.
  • the transmitter device can also be designed to effect, in response to a further switching operation of the switching device, a further tilting movement of the magnet opposite to the tilting movement.
  • the first sensor element can accordingly also be designed to detect a plurality of further first magnetic field values of a further first magnetic field displacement of the magnetic field generated by the magnet, which are opposed to the first magnetic field values.
  • the second sensor element may also be designed to detect a plurality of, for example, the second magnetic field values, opposite further second magnetic field values of a further second magnetic field displacement of the magnetic field generated by the magnet caused by the further tilting movement.
  • the switching device can be used as a toggle switch with two unique switch positions. The advantage here is that a current functionality of the switching device can be identified at a glance beyond doubt. Incorrect assumptions as to whether a device switched on and off with the switching device is in operation or out of operation can be virtually ruled out.
  • the switching device may comprise a disk carrying the magnet and an axis passing through the disk for tiltably supporting the magnet.
  • the encoder device may have a first transmitter element and a second transmitter element.
  • the first donor element may be coupled to the disk at a first position and configured to effect the tilting movement.
  • the second donor member may be coupled to the disk at a second position and configured to effect the further tilting movement.
  • the switching device is inexpensive to manufacture and low maintenance and can be used universally.
  • a method of detecting an actuation of a switching device comprising a tiltably mounted magnet, a transducer coupled to the magnet configured to cause a tilting movement of the magnet in response to a switching operation of the switching device, and a sensor device for sensing the tilting motion first sensor element and a second sensor element, wherein the first sensor element is configured to detect a plurality of first magnetic field values of a first magnetic field displacement of the magnetic field generated by the tilting movement of a magnetic field generated by the magnet, and the second sensor element is formed to a plurality of second magnetic field values of a second magnetic field displacement caused by the tilting movement of the magnetic field generated by the magnet, comprises the following step:
  • the method can be carried out, for example, using an evaluation device already mentioned.
  • the evaluation device can be an electrical device which processes electrical signals, for example sensor signals, and outputs control signals in response thereto.
  • the evaluation device may have one or more suitable interfaces, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which functions of the evaluation device are implemented.
  • the interfaces may also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • the method further comprises a step of determining a course of the first magnetic field values and a course of the second magnetic field values, a step of detecting a first current magnetic field value of the plurality of first magnetic field values, if the course has a predetermined characteristic, and a second current magnetic field value the plurality of second magnetic field values when the waveform has a predetermined characteristic, and a step of changing the predetermined first operation value to the first current magnetic field value and the predetermined second operation value to the second actual magnetic field value.
  • a switching point of a switching device carrying out the method can be adapted to mechanical changes within the switching device so that an actuator of the switching device has a positive "shame feeling" of successfully performed switching operations over an entire service life of the switching device.
  • a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.
  • Fig. 1 is a block diagram of a switching device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an application of a defined switching point of the switching device according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 3 is a schematic diagram of a switching device according to another
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the switching device of FIG. 3 after a
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the switching device from FIG. 3 after a further tilting movement of the magnet, according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a flowchart of a method of detecting an actuation of a switching device according to an embodiment of the present invention.
  • the exemplary shift apparatus 100 may be integrated with a dashboard of a vehicle, such as a passenger or truck, or positioned at other locations within the vehicle.
  • a dashboard of a vehicle such as a passenger or truck
  • comfort and safety functions of the vehicle such as headlamp lighting, electric windows, the air conditioning, etc. can be controlled or regulated by the driver or another occupant of the vehicle with a finger pressure on a button of the switching device 100.
  • the switching device 100 can be designed as a switch or pushbutton.
  • the switching device 100 has a magnet 102, a transducer 104 and a sensor device 106.
  • the magnet 102 is a permanent magnet, which is designed here rod-shaped.
  • a first - in the illustration left - half of the magnet 102 forms a Nordpolabêt 108 of the magnet and a second - in the representation right - half of the magnet 102 forms a Südpolabrough 1 10 of the magnet.
  • the permanent magnet 102 generates a magnetic field 1 12, which in the illustration in Fig. 1 by means of a characteristic course of the magnetic field lines is characterized.
  • the magnet 102 is mounted rotatably or tiltably via an axis 1 14 guided here, for example, through an opening in a center of the magnet 102.
  • the encoder 104 is coupled via at least one encoder element directly or indirectly to the magnet 102 or coupled and adapted to cause in response to actuation by an actuator here indicated by arrows tilting 1 1 6 of the magnet 102 about the axis 1 14.
  • the encoder 104 may be connected to an actuator of the switching device one or two pieces. Thus, by pressing a button of the actuator, an actuator may place the magnet 102 in a tilted position via the transducer 104, thereby triggering a desired shift in the shift apparatus 100.
  • the sensor device 106 is arranged below the magnet 102 on a printed circuit board 1 18 or alternatively on any other carrier element of the switching device 100.
  • the sensor device 106 is designed to sense the tilting movement 1 1 6 of the magnet 102 and includes a first sensor element 120 and a second sensor element 122.
  • the first sensor element 120 is the north pole section 108 of the magnet 102 and the second sensor element 122 is the south pole section 1 10 of the magnet 102 assigned.
  • these assignments are given by the first sensor element 120 being referenced to an imaginary axis of symmetry 124 by a center of the magnet 102 (indicated by a vertical dashed line in FIG.
  • the assignments are exemplary. In accordance with alternative embodiments, the assignments may generally be realized such that, in principle, the sensor element assigned to a specific section of the magnet 102 is positioned closer to it than to the other section.
  • the sensors or sensor elements 120, 122 are Hall sensors executed. Alternatively, other suitable transducers can be used.
  • the encoder 104 is positioned relative to the magnet 102, that a switching device 104 performed by the switching operation, the tilting movement 1 1 6 in the form of tilting the Südpolabitess 1 10 of the magnet 102 down and simultaneously the north pole section 108 causes upward.
  • the tilting movement 1 1 6 the south pole section 1 10 approaches the second sensor 122, while the north pole section 108 moves away from the first sensor 120.
  • the magnetic field 1 12 generated by the magnet 102 shifts, ie it approaches the second sensor 122 on the right in the illustration and moves away from the first sensor 120 in the illustration on the left.
  • the first sensor element 120 is designed to detect a plurality of first magnetic field values 126 of a first magnetic field displacement of the magnetic field 1 12 of the magnet 102 caused by the tilting movement 1 1 6.
  • the second sensor element 122 is correspondingly designed to detect a plurality of second magnetic field values 128 of a second magnetic field displacement of the magnetic field 1 12 of the magnet 102 caused by the tilting movement 1 1 6.
  • the first magnetic field values 126 are always sign-like in the second magnetic field values 128 according to this exemplary embodiment exactly opposite, d. that is, the first magnetic field values 126 increase, then the second magnetic field values 128 decrease, and vice versa.
  • the exemplary switching device 100 in FIG. 1 also has an evaluation device 130.
  • the evaluation device 130 is coupled to the sensor device 106 and configured to process the detected magnetic field values 126, 128 using a suitable algorithm and to provide an actuation signal 132 for indicating a switching actuation if a magnetic field value of the plurality of first magnetic field values 126 corresponds to a predetermined first actuation value and a magnetic field value of the plurality of second magnetic field values 128 corresponds to a predetermined second actuation value.
  • the first and second operation values represent a switching point of the switching device 100.
  • the switching device 100 executes a switching operation initiated by the operation of the encoder 104, that is, provides the operation signal 132 suitable for, for example, switching device 100 Turn on or off the paired device.
  • the embodiment of the switching device 100 shown in FIG. 1 has an optional mechanical element 134.
  • the mechanical element 134 is one
  • Snap disk designed and coupled to the transmitter 104 or coupled.
  • the snap disk 134 is arranged in or on the switching device 100, that they with sufficient switching operation of the encoder 104 for effecting the tilting movement 1 1 6 - ie at a sufficiently long and / or strong pressure on the actuator of the switching device 100 by the actuator - from a stable state in a metastable state and possibly jump back to the stable state.
  • a course of the tilting movement 1 16 can be designed so that the tilting movement 1 16 first braked and, caused by jumping the snap disk 134, is greatly accelerated.
  • the jumping over of the snap-action disc 134 results in a characteristic progression change in the course of the tilting movement 16.
  • the snap-action disc 134 is arranged and designed so that the snap-in disc 134 falls within the period of the switching point of the switching device 100 and thus is suitable for providing the haptic and / or audible indicating the actuation signal 132 and thus to give the actuator information about a successful operation of the switching device 100.
  • the mechanical element 134 may also be used in a different form than a snap-action disc 134 and be installed at different positions in the switching device 100. It can also be found according to embodiments, a plurality of mechanical elements 134 in the switching device 100 use.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an application of a defined switching point of the switching device according to an embodiment of the present invention.
  • a schematically represented curve 200 of first magnetic field values 126 and a schematically illustrated curve 204 of second magnetic field values 128 are plotted over time t when a switching device is actuated.
  • the switching device is equipped with a explained with reference to FIG. 1 mechanical element for haptic and / or audible indication of a switching operation of the switching device.
  • the first magnetic field values 126 may, for example, be detected and provided by the first sensor element shown in FIG. 1.
  • the second magnetic field values 128 can be detected and provided by the second sensor element shown in FIG. 1.
  • the course 200 of the first magnetic field values 126 initially has a first gradient upon actuation of the encoder device of the switching device, so that a first rate of change between successive first magnetic field values 126 is present.
  • a resistance of the incorporated mechanical element against a pressing force of the actuator on the transducer increases and the trace 200 of the first magnetic field values 126 flattens, thereby also decreasing the rate of change between successive first magnetic field values 126 versus the first rate of change.
  • the resistance collapses and the trace 200 has a third slope greater than the first slope. This results in a third rate of change between successive first magnetic field values 126 that is greater than the first rate of change.
  • a kink between the flat and steep portions of the trace 200 represents a predetermined characteristic in the trace 200 or a predetermined characteristic in the rate of change between successive first magnetic field values 126 resulting from a characteristic change in the tilting motion of the mechanical element Magnet is.
  • a current magnetic field value which is, for example, immediately before the bend, on the bend or immediately after the bend, can be used as the first current magnetic field value 202 of the plurality of first magnetic field values.
  • recorded field values 126 and used to teach a defined switching point of the switching device.
  • an evaluation device or a suitable control device of the switching device set the predetermined first actuation value to the first current magnetic field value 202.
  • the course 204 of the second magnetic field values 128 corresponds in magnitude, but with a reversed sign, to the course 200 of the first magnetic field values 126.
  • the course 204 has a corresponding bend at which a second current magnetic field value 206 of the plurality of second magnetic field values 128 is detected and for teaching a defined switching point Switching device can be used.
  • the evaluation device or the suitable control device of the switching device can set the predetermined second actuation value to the second current magnetic field value 206.
  • an evaluation device or a control device of an exemplary switching device presented here may be configured to change the predetermined first actuation value to the first actual magnetic field value 202 if the first current magnetic field value 202 lies within a predetermined first magnetic field value interval 208.
  • the evaluation device or the control unit may be configured to change the predetermined second actuation value to the second actual magnetic field value 206 if the second actual magnetic field value 206 is within a predetermined second magnetic field value interval 210.
  • the functionality for teaching the switching point presented on the basis of the diagrams in FIG. 2 can also be realized without the use of a mechanical element or with the use of a mechanical element differing from the mechanical element described with reference to FIG. 1, in order to change a change in the aging process of the switching device balance mechanical interaction.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the switching device 100 according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • magnet 102 is implemented as a bar magnet with north pole section 108 and south pole section 110.
  • the magnet 102 becomes supported by a disc 300 whose diameter corresponds approximately to a length of the magnet 102.
  • the axis 1 14 for tiltably supporting the magnet 102 passes through both the magnet 102 and the disk 102 supporting the disc 300 in the center.
  • the first sensor element 120 is arranged obliquely below the north pole section 108 and assigned thereto
  • the second sensor element 122 is arranged obliquely below the south pole section 11 and assigned thereto.
  • the encoder device of the exemplary switching device 100 shown in FIG. 3 has a transducer device comprising a first transmitter element 302 and a second transmitter element 304.
  • This design of the encoder 104 allows the execution of the switching device 100 as a switch with two stable or even two unstable switching positions.
  • the encoder elements 302, 304 are each designed rod-shaped.
  • the first donor member 302 extends from a first position 306 on the disk 300 near the north pole portion 108 of the magnet 102 to a first actuator 308 of the switching device 100.
  • the second encoder element 304 extends from a second position 310 on the disk 300 near the north pole portion 108 of the magnet 102 to a second actuating element 312 of the switching device 100.
  • FIG. 3 shows the exemplary switching device 100 in a rest position.
  • the bar magnet 102 lies parallel with respect to the sensor elements 120, 122.
  • a distance of the north pole section 108 from the first sensor element 120 is equal to a distance of the south pole section 110 from the second sensor element 122. Accordingly, the sensors 120, 122 detect identical first and second magnetic field values.
  • FIG. 4 shows the exemplary switching device 100 from FIG. 3 in a first tilted position on the basis of a further basic illustration.
  • the illustration in FIG. 4 shows the switching device 100 after a switching operation of the second actuating element 312.
  • the second encoder element 304 has, by means of a rotation of the disk 300, already produced with reference to the representation in FIG. Purified tilting motion caused 1 1 6.
  • the Südpolabêt 1 10 of the magnet 102 is now closer to the second sensor element 122 than in the rest position shown in Fig. 3 of the switching device 100.
  • the north pole section 108 of the magnet 102 is now further away from the first sensor element 120 than in the rest position of the switching device 100 shown in FIG. 3. With the tilting movement 1 1 6, a displacement of the magnetic field 1 12 caused by the magnet 102 has taken place. Thus, in sensing the tilting movement 1 1 6, the first sensor 120 has detected a plurality of changing first magnetic field values and the second sensor 122 has detected a plurality of second magnetic field values which change in the opposite direction to the first magnetic field values.
  • FIG. 5 again shows the exemplary switching device 100 from FIG. 3 in a second tilted position, preceded by a further switching operation of the transducer device, on the basis of a schematic illustration.
  • an actuator has pressed on the first actuating element 308.
  • the first encoder element 302 has caused a further tilting movement 500 of the magnet 102 which opposes the tilting movement by means of a further rotation of the disk 300 opposite to the rotation.
  • the magnet 102 was brought from the first tilting position shown in FIG. 4 via the rest position shown in FIG. 3 into the second stable tilting position shown in the illustration in FIG. 5.
  • the south pole section 110 of the magnet 102 is now further away from the second sensor element 122 than in the rest position of the switching device 100 shown in FIG. 3.
  • the north pole section 108 of the magnet 102 is closer to 3 with the further tilting movement 500, a displacement to that shown in Fig. 4 opposite further displacement of the caused by the magnet 102 magnetic field 1 12 has taken place.
  • the first sensor 120 has a plurality of further first magnetic field values which change in an opposite manner to the first magnetic field values.
  • the second sensor 122 has detected a plurality of further second magnetic field values which change in an opposite manner to the second magnetic field values.
  • the disk 300 shown in the embodiment games of Figures 3 to 5 is selected only by way of example.
  • another tilting means may be used, or the donor members 302, 304 may be coupled directly to the magnet 102.
  • the switching device 100 a return device, such as a spring element, have to move the tilting magnet 102 from the positions shown in Figures 4 and 5 without further actuation of an actuator back to the rest position shown in Fig. 3. If the switching device is designed with a mechanical element, for example the snap disk described, then the mechanical element can be used to effect a corresponding return movement into the rest position.
  • FIGS. 3 to 5 clearly show an exemplary position detection of the switching device 100 presented here by the tilting magnet 102, which in the exemplary embodiment shown is designed as a rotatably mounted bar magnet.
  • the tilting magnet 102 is actuated by the two encoder elements 302, 304 in such a way that it is rotated in a first direction by the first encoder element 302 for executing the tilting movement 16 and is rotated by the second encoder element 304 in a second direction to execute the further tilting movement 500 becomes.
  • the bar magnet 102 is arranged horizontally relative to a printed circuit board (not shown) carrying the sensors 120, 122.
  • the first magnetic sensor 120 is disposed and arranged to the south pole 1 10 of the second magnetic sensor 122.
  • the magnetic field 1 12 of both magnetic sensors 120, 122 is influenced; upon actuation of the second encoder element 304, the magnetic field 1 12 in both sensors 120, 122 is influenced in opposite directions.
  • the detection of the operation of the encoder elements 302, 304 of the encoder unit is detected by a change in the magnetic field direction of the two magnetic sensors 120, 122, so that the influence of external fields detected or can be deducted.
  • analog Hall sensors are used for the magnetic sensors 120, 122.
  • the use of a "double-die" 3D sensor is also conceivable, in which case an external field influence is not recognized under all conditions.
  • a defined switching point or switching point can be taught, which is coupled, for example, with a mechanical click sound.
  • the mechanical click sound can be generated, for example, with a snap disk.
  • the time can be recognized, to which z. B. the snap disc is stretched maximum - since then there is a speed of almost zero - and when z. B. the snap disc collapses - because then the speed is very high.
  • the switching point can be placed exactly in this transition, whereby a mechanical feeler is simulated via the haptic and the clicking sound.
  • FIG. 6 shows a flow chart of an embodiment of a method 600 for detecting an actuation of a switching device.
  • the method 600 may be implemented to detect an actuation of an embodiment of the above-discussed switching device.
  • an actuation signal for indicating the switching operation is provided when a magnetic field value of a plurality of first magnetic field values detected by a first sensor of the switching device corresponds to a predetermined first actuation value and a magnetic field value of the plurality of second magnetic field values detected by a second sensor of the switching device is predetermined second actuation value corresponds.
  • a course of the first magnetic field values and a profile of the second magnetic field values or a progression of a rate of change of the first magnetic field values and a profile of a rate of change of the second magnetic field values are determined.
  • a first current magnetic field value of the Detected a plurality of first magnetic field values and a second current magnetic field value of the plurality of second magnetic field values is changed to the first actual magnetic field value and the predetermined second actuation value is changed to the second actual magnetic field value.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature
  • this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.

Abstract

Es wird eine Schaltvorrichtung (100) vorgestellt. Die Schaltvorrichtung (100) umfasst einen kippbar gelagerten Magneten (102), eine mit dem Magneten (102) gekoppelte Gebereinrichtung, die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Schaltbetätigung der Schaltvorrichtung (100) eine Kippbewegung (116) des Magneten (102) zu bewirken, und eine Sensoreinrichtung, die zum Sensieren der Kippbewegung (116) ein erstes Sensorelement (120) und ein zweites Sensorelement (122) aufweist, wobei das erste Sensorelement (120) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten einer durch die Kippbewegung (116) bewirkten ersten Magnetfeldverlagerung eines von dem Magneten (102) erzeugten Magnetfelds (112) zu erfassen, und das zweite Sensorelement (122) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten einer durch die Kippbewegung (116) bewirkten zweiten Magnetfeldverlagerung des von dem Magneten (102) erzeugten Magnetfelds (112) zu erfassen.

Description

Schaltvorrichtung und Verfahren zum Erkennen eines Betätiaens
einer Schaltvorrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen eines Betätigens einer Schaltvorrichtung.
Viele Tastenschalter, die beispielsweise in Fahrzeugen am Armaturenbrett eingesetzt werden, sind zur Positionserfassung mit analogen Sensoren ausgestattet. Ein beispielhafter Tastenschalter aus dem Stand der Technik weist vier Tasten auf, die jeweils über ein separates Sensorsystem bestehend aus einem Magneten und einem analogen Sensor verfügen. Beim Betätigen einer Taste wird der Magnet dichter zum Sensor bewegt, wobei das Magnetfeld im Sensor stärker wird. Eine unbetätigte Taste wirkt mit einem schwachen Magnetfeld auf den Sensor.
Die DE 86 08 400 U1 offenbart einen elektrischen Schalter mit zwei an einem Schaltergehäuse federnd abgestützten Schafttasten, die jeweils über einen Stößel auf jeweils einen Wippenarm einer Schaltwippe eines Schaltschützes drückbar sind.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Schaltvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Erkennen eines Betätigens einer Schaltvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Eine hierin vorgestellte Schaltvorrichtung umfasst neben einem kippbar gelagerten Magneten und einer mit dem Magneten gekoppelten Gebereinrichtung zum Ausführen einer Kippbewegung des Magneten eine Sensoreinrichtung mit zwei Sensorelementen zum Sensieren der Kippbewegung.
Mit der aufgrund der zwei Sensorelementen doppelt ausgelegten Sensorik der vorgeschlagenen Schaltvorrichtung können Verfälschungen der Positionserfassung und damit Fehldiagnosen durch von außen wirkende magnetische Störfelder verhindert werden. Auch kann zum Erreichen der Sicherheitsziele durch den Einsatz der Dop- pelsensorik auf eine weitere Erkennungseinheit pro Gebereinheit verzichtet werden. Eine Schaltvorrichtung umfasst die folgenden Merkmale:
einen kippbar gelagerten Magneten;
eine mit dem Magneten gekoppelte Gebereinrichtung, die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Schaltbetätigung der Schaltvorrichtung eine Kippbewegung des Magneten zu bewirken; und
eine Sensoreinrichtung, die zum Sensieren der Kippbewegung ein erstes Sensorelement und ein zweites Sensorelement aufweist, wobei das erste Sensorelement ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten einer durch die Kippbewegung bewirkten ersten Magnetfeldverlagerung eines von dem Magneten erzeugten Magnetfelds zu erfassen, und das zweite Sensorelement ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten einer durch die Kippbewegung bewirkten zweiten Magnetfeldverlagerung des von dem Magneten erzeugten Magnetfelds zu erfassen.
Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise in einem Fahrzeug in ein Armaturenbrett des Fahrzeugs integriert zum Einsatz kommen. Die Schaltvorrichtung kann als Taster oder Schalter ausgebildet sein. Bei dem Magneten kann es sich beispielsweise um einen Stabmagneten handeln, der über eine sein Zentrum durchgreifende Achse kippbar bzw. drehbar gelagert sein kann. Der Magnet kann als ein Dauermagnet mit einem permanenten Nordpolabschnitt und einem permanenten Südpolabschnitt ausgeführt sein. Die Gebereinrichtung kann ausgebildet sein, um mittels geeigneter Geberelemente die Schaltbetätigung eines Bedieners der Schaltvorrichtung so an den Magneten zu übertragen, dass die Kippbewegung ausgeführt werden kann. Die Kippbewegung kann aus einer Ruhelage des Magneten heraus erfolgen, in der sich der Magnet in einer Waagerechten gegenüber dem ersten und zweiten Sensorelement befinden kann. Die Schaltbetätigung kann in einem Drücken auf eine Schaltfläche der Schaltvorrichtung durch einen Betätiger der Schaltvorrichtung, z. B. einen Fahrer des Fahrzeugs, bestehen. Durch die Kippbewegung kann sich das gesamte Magnetfeld des Magneten verlagern. Die erste Magnetfeldverlagerung kann sich auf eine Verlagerung eines ersten Abschnitts des Magnetfelds und die zweite Magnetfeldverlagerung kann sich auf einen zweiten Abschnitt des Magnetfelds beziehen. Die erste und zweite Magnetfeldverlagerung können somit auf eine auf der Kippbewegung basierende Drehung des von dem Magneten hervorgerufenen Magnetfelds zurückgeführt werden. Das erste und das zweite Sensorelement können dabei so gegenüber dem Magneten angeordnet sein, dass basierend auf der Kippbewegung ein Abschnitt des Magnetfeldes zu dem einen der Sensorelemente hinbewegt wird, während gleichzeitig ein anderer Abschnitt des Magnetfeldes von dem anderen der beiden Sensorelemente weg bewegt wird. Entsprechend können das erste und das zweite Sensorelement jeweils sich mit gleicher Rate verändernde, jedoch sich gegensätzlich verändernde, Magnetfeldwerte erfassen.
Als Sensorelemente können bekannte Sensoren eingesetzt werden, die geeignet sind, ein Magnetfeld oder eine Magnetfeldänderung zu erfassen. Gemäß einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung kann es sich bei beiden Sensorelementen oder einem der Sensorelemente der Sensorvorrichtung um einen Hall-Sensor handien. Damit können in jeder Stellung des Magneten zuverlässig die Magnetfeldwerte er- fasst werden.
Das erste Sensorelement kann dem magnetischen Nordpolabschnitt des Magneten zugeordnet sein. Entsprechend kann das zweite Sensorelement dem magnetischen Südpolabschnitt des Magneten zugeordnet sein. Beispielsweise kann das erste Sensorelement bezogen auf eine gedachte Trennebene zwischen dem magnetischen Nordpolabschnitt und dem magnetischen Südpolabschnitt des Magneten auf einer dem Nordpolabschnitt zugeordneten Seite der Schaltvorrichtung und das zweite Sensorelement auf einer dem Südpolabschnitt zugeordneten Seite positioniert sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Schaltvorrichtung eine mit der Sensoreinrichtung gekoppelte Auswerteeinrichtung aufweisen. Die Auswerteeinrichtung kann ausgebildet sein, um ein Betätigungssignal zum Anzeigen der Schaltbetätigung bereitzustellen, wenn einer der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten einem vorbestimmten ersten Betätigungswert entspricht und zusätzlich oder alternativ einer der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten einem vorbestimmten zweiten Betätigungswert entspricht. Die Auswerteeinrichtung kann dabei direkt an oder in der Sensoreinrichtung angeordnet sein oder über Leitungen mit der Sensoreinrichtung verbunden sein. Die vorbestimmten Betätigungswerte können im Produktionsprozess der Schaltvorrichtung bestimmt und in der Auswerteeinrichtung hinterlegt werden. Alternativ können die vorbestimmten Betätigungswerte durch eine Betätigung der Schaltvorrichtung angelernt werden. Die Betätigungswerte können beispielsweise einem vorbestimmten Grad der Kippung des Magneten entsprechen. Zum Ermitteln des Betätigungssignals kann die Auswerteinrichtung ausgebildet sein, um unter Verwendung eines geeigneten Algorithmus einen Vergleich der ersten Magnetfeldwerte mit dem vorbestimmten ersten Betätigungswert und einen Vergleich der zweiten Magnetfeldwerte mit dem vorbestimmten zweiten Betätigungswert anzustellen. Beispielsweise kann das Betätigungssignal bereitgestellt werden, sobald einer der ersten Magnetfeldwerte nahe genug an dem vorbestimmten ersten Betätigungswert liegt und einer der zweiten Magnetfeldwerte nahe genug an dem vorbestimmten zweiten Betätigungswert liegt. Somit kann das Betätigungssignal unter Verwendung eines Schwellenwertvergleichs durchgeführt werden, wobei die Schwelle oder die Schwellen des Vergleichs durch den oder die Betätigungswerte definiert sein können. Die Erweiterung der Schaltvorrichtung um die Auswerteeinrichtung kann zu einer schnellen uns sicheren Bereitstellung des Betätigungssignals beitragen.
Insbesondere kann die Schaltvorrichtung ein mechanisches Element aufweisen, das ausgebildet sein kann, um eine zum Bereitstellen des Betätigungssignals ausreichende Schaltbetätigung der Gebereinrichtung haptisch und/oder akustisch anzuzeigen. Damit erhält ein Betätiger der Schaltvorrichtung eine Rückmeldung über ein erfolgreiches Betätigen der Schaltvorrichtung und kann auf eine visuelle Bestätigung der erfolgreichen Betätigung verzichten. Insbesondere bei einem Einsatz der Schaltvorrichtung in einem Fahrzeug ist diese Ausführungsform im Hinblick auf Sicherheitsaspekte beim Fahren von großem Vorteil.
Durch das mechanische Element kann eine charakteristische Verlaufsänderung in einem Verlauf der Kippbewegung des Magneten bewirkt werden. Die charakteristische Verlaufsänderung kann zu einem charakteristischen Verlauf der Magnetfeldwerte führen und somit durch eine Auswertung der Magnetfeldwerte erkannt werden.
Das mechanische Element kann zumindest eine Schnappscheibe umfassen. Eine derartige Schnappscheibe kann beispielsweise mit der Gebereinrichtung gekoppelt in der Schaltvorrichtung verbaut sein. Die Verwendung einer Schnappscheibe ist kos- tengünstig. Zudem handelt es sich bei einer Schnappscheibe um ein sehr robustes Element, das über die gesamte Lebensdauer der Schaltvorrichtung nicht ausgetauscht zu werden braucht.
Ferner kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um basierend auf der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten einen Verlauf der ersten Magnetfeldwerte zu bestimmen, einen ersten aktuellen Magnetfeldwert der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten zu erfassen, wenn der Verlauf eine vorbestimmte Charakteristik aufweist, und den vorbestimmten ersten Betätigungswert auf den ersten aktuellen Magnetfeldwert zu ändern. Entsprechend kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um basierend auf der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten einen Verlauf der zweiten Magnetfeldwerte zu bestimmen, einen zweiten aktuellen Magnetfeldwert der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten zu erfassen, wenn der Verlauf eine vorbestimmte Charakteristik aufweist, und den vorbestimmten zweiten Betätigungswert auf den zweiten aktuellen Magnetfeldwert zu ändern. Als Verlauf der Magnetfeldwerte kann auch eine Änderungsrate der Magnetfeldwerte erfasst werden. Entsprechend kann der entsprechende aktuelle Magnetfeldwert erfasst werden, wenn der Verlauf der Änderungsrate eine vorbestimmte Charakteristik aufweist. So kann ein durch die Betätigungswerte repräsentierter Schaltpunkt der Schaltvorrichtung ohne Weiteres an beispielsweise alterungsbedingte Änderungen eines mechanischen Zusammenspiels der Schaltvorrichtungselemente angepasst und entsprechend verschoben werden. Eine als„Schamgefühl" zu bezeichnende Rückmeldung an den Betätiger über ein korrekt erfolgtes Schalten kann damit über eine gesamte Lebensdauer der Schaltvorrichtung hinweg aufrechterhalten werden.
Insbesondere kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um den vorbestimmten ersten Betätigungswert auf den ersten aktuellen Magnetfeldwert zu ändern, wenn der erste aktuelle Magnetfeldwert innerhalb eines vorbestimmten ersten Magnetfeldwerteintervalls für die Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten liegt. Entsprechend kann die Auswerteeinrichtung ausgebildet sein, um den vorbestimmten zweiten Betätigungswert auf den zweiten aktuellen Magnetfeldwert zu ändern, wenn der zweite aktuelle Magnetfeldwert innerhalb eines vorbestimmten zweiten Magnetfeldwerteintervalls für die Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten liegt. So kann auf einfache und kostengünstige Weise gewährleistet werden, dass unrealistische Magnetfeldwerte nicht zu einer Änderung des Schaltpunktes führen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Gebereinrichtung ferner ausgebildet sein, um ansprechend auf eine weitere Schaltbetätigung der Schaltvorrichtung eine zu der Kippbewegung entgegengesetzte weitere Kippbewegung des Magneten zu bewirken. Zum Sensieren der weiteren Kippbewegung kann entsprechend das erste Sensorelement ferner ausgebildet sein, um eine Mehrzahl von, beispielsweise zu den ersten Magnetfeldwerten gegensätzlichen, weiteren ersten Magnetfeldwerten einer durch die weitere Kippbewegung bewirkten weiteren ersten Magnetfeldverlagerung des von dem Magneten erzeugten Magnetfelds zu erfassen. Ebenso kann das zweite Sensorelement ferner ausgebildet sein, um eine Mehrzahl von, beispielsweise zu den zweiten Magnetfeldwerten, gegensätzlichen weiteren zweiten Magnetfeldwerten einer durch die weitere Kippbewegung bewirkten weiteren zweiten Magnetfeldverlagerung des von dem Magneten erzeugten Magnetfelds zu erfassen. In dieser Ausführungsform kann die Schaltvorrichtung als ein Kippschalter mit zwei eindeutigen Schaltstellungen eingesetzt werden. Vorteilhaft hierbei ist, dass eine aktuelle Funktionalität der Schaltvorrichtung mit einem Blick zweifelsfrei identifiziert werden kann. Fehlannahmen, ob sich eine mit der Schaltvorrichtung ein- und auszuschaltende Einrichtung im Betrieb oder außer Betrieb befindet, können quasi ausgeschlossen werden.
In einer besonderen Ausführungsform kann die Schaltvorrichtung eine den Magneten tragende Scheibe sowie eine die Scheibe durchgreifende Achse zum kippbaren Lagern des Magneten aufweisen. Ferner kann die Gebereinrichtung ein erstes Geberelement und ein zweites Geberelement aufweisen. Das erste Geberelement kann an einer ersten Position mit der Scheibe gekoppelt und ausgebildet sein, um die Kippbewegung zu bewirken. Das zweite Geberelement kann an einer zweiten Position mit der Scheibe gekoppelt und ausgebildet sein, um die weitere Kippbewegung zu bewirken. In dieser Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung kostengünstig in der Herstellung sowie wartungsarm und kann universell eingesetzt werden. Ein Verfahren zum Erkennen eines Betätigens einer Schaltvorrichtung, die einen kippbar gelagerten Magneten, eine mit dem Magneten gekoppelte Gebereinrichtung, die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Schaltbetätigung der Schaltvorrichtung eine Kippbewegung des Magneten zu bewirken, und eine Sensoreinrichtung, die zum Sensieren der Kippbewegung ein erstes Sensorelement und ein zweites Sensorelement umfasst, aufweist, wobei das erste Sensorelement ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten einer durch die Kippbewegung bewirkten ersten Magnetfeldverlagerung eines von dem Magneten erzeugten Magnetfelds zu erfassen, und das zweite Sensorelement ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten einer durch die Kippbewegung bewirkten zweiten Magnetfeldverlagerung des von dem Magneten erzeugten Magnetfelds zu erfassen, weist den folgenden Schritt auf:
Bereitstellen eines Betätigungssignals zum Anzeigen der Schaltbetätigung, wenn ein Magnetfeldwert der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten einem vorbestimmten ersten Betätigungswert entspricht und ein Magnetfeldwert der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten einem vorbestimmten zweiten Betätigungswert entspricht.
Vorteilhafterweie können Störfaktoren ausschließende und hoch funktionale Ein-, Aus- und Umschaltvorgänge mit einer das Verfahren ausführenden Schaltvorrichtung getätigt werden. Das Verfahren kann beispielsweise unter Verwendung einer bereits genannten Auswerteeinrichtung ausgeführt werden. Bei der Auswerteeinrichtung kann es sich um ein elektrisches Gerät handeln, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale, verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Auswerteeinrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Auswerteeinrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikro- controller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner einen Schritt des Bestimmens eines Verlaufs der ersten Magnetfeldwerte und eines Verlaufs der zweiten Magnetfeldwerte, einen Schritt des Erfassens eines ersten aktuellen Magnetfeldwerts der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten, wenn der Verlauf eine vorbestimmte Charakteristik aufweist, und eines zweiten aktuellen Magnetfeldwerts der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten, wenn der Verlauf eine vorbestimmte Charakteristik aufweist, und einen Schritt des Änderns des vorbestimmten ersten Betätigungswerts auf den ersten aktuellen Magnetfeldwert und des vorbestimmten zweiten Betätigungswerts auf den zweiten aktuellen Magnetfeldwert auf.
So kann auf einfache Weise ein Schaltpunkt einer das Verfahren ausführenden Schaltvorrichtung so an mechanische Veränderungen innerhalb der Schaltvorrichtung so angepasst werden, dass sich einem Betätiger der Schaltvorrichtung über eine gesamte Lebensdauer der Schaltvorrichtung hinweg ein positives„Schamgefühl" erfolgreich getätigter Schaltbetätigungen bietet.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung eines Anlernens eines definierten Umschaltpunktes der Schaltvorrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer Schaltvorrichtung gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Ruhestellung; Fig. 4 eine Prinzipdarstellung der Schaltvorrichtung aus Fig. 3 nach einer
Kippbewegung des Magneten, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung der Schaltvorrichtung aus Fig. 3 nach einer weiteren Kippbewegung des Magneten, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen eines Betätigens einer Schaltvorrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die beispielhafte Schaltvorrichtung 100 kann in ein Armaturenbrett eines Fahrzeugs wie eines Personen- oder Lastkraftwagens integriert oder an anderen Positionen innerhalb des Fahrzeugs positioniert sein. Mittels der Schaltvorrichtung 100 können beispielsweise Komfort- und Sicherheitsfunktionen des Fahrzeugs wie Scheinwerferbeleuchtung, elektrische Fensterheber, die Klimaanlage etc. vom Fahrer oder einem anderen Insassen des Fahrzeugs mit einem Fingerdruck auf eine Schaltfläche der Schaltvorrichtung 100 gesteuert bzw. geregelt werden. Die Schaltvorrichtung 100 kann als ein Schalter oder Taster ausgeführt sein.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Schaltvorrichtung 100 einen Magneten 102, eine Gebereinrichtung 104 und eine Sensoreinrichtung 106 auf. Bei dem Magneten 102 handelt es sich um einen Dauermagneten, der hier stabförmig ausgeführt ist. Eine erste - in der Darstellung linke - Hälfte des Magneten 102 bildet einen Nordpolabschnitt 108 des Magneten und eine zweite - in der Darstellung rechte - Hälfte des Magneten 102 bildet einen Südpolabschnitt 1 10 des Magneten. Der Dauermagnet 102 erzeugt ein Magnetfeld 1 12, das in der Darstellung in Fig. 1 mittels eines charakteristischen Verlaufs der Magnetfeldlinien gekennzeichnet ist. Über eine, hier beispielsweise durch eine Öffnung in einem Zentrum des Magneten 102 geführte, Achse 1 14 ist der Magnet 102 drehbar bzw. kippbar gelagert. Die Gebereinrichtung 104 ist über zumindest ein Geberelement mittelbar oder unmittelbar mit dem Magneten 102 gekoppelt oder koppelbar und ausgebildet, um ansprechend auf eine Betätigung durch einen Betätiger eine hier mittels Pfeilen gekennzeichnete Kippbewegung 1 1 6 des Magneten 102 um die Achse 1 14 zu bewirken. Die Gebereinrichtung 104 kann mit einem Betätigungselement der Schaltvorrichtung ein- oder zweistückig verbunden sein. So kann ein Betätiger durch Drücken auf eine Schaltfläche des Betätigungselements über die Gebereinrichtung 104 den Magneten 102 in eine Kippstellung bringen und so einen erwünschten Schaltvorgang in der Schaltvorrichtung 100 auslösen.
Die Sensoreinrichtung 106 ist in dem in Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung unterhalb des Magneten 102 auf einer Leiterplatte 1 18 oder alternativ auf einem beliebigen anderen Trägerelement der Schaltvorrichtung 100 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 106 ist ausgebildet, um die Kippbewegung 1 1 6 des Magneten 102 zu sensieren und umfasst dazu ein erstes Sensorelement 120 und ein zweites Sensorelement 122. Dabei ist das erste Sensorelement 120 dem Nordpolabschnitt 108 des Magneten 102 und das zweite Sensorelement 122 dem Südpolabschnitt 1 10 des Magneten 102 zugeordnet. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 100 sind diese Zuordnungen gegeben, indem das erste Sensorelement 120 bezogen auf eine gedachte Symmetrieachse 124 durch eine Mitte des Magneten 102 (in der Darstellung in Fig. 1 mittels einer senkrechten Strichlinie gekennzeichnet) aufseiten des Nordpolabschnitts 108 schräg unterhalb des Nordpolabschnitts 108 positioniert ist und das zweite Sensorelement 122 bezogen auf die gedachte Symmetrieachse 124 aufseiten des Südpolabschnitts 1 10 schräg unterhalb des Südpolabschnitts 1 10 positioniert ist. Diese Zuordnungen sind beispielhaft. Gemäß alternativen Ausführungsbeispielen können die Zuordnungen im Allgemeinen so realisiert sein, dass prinzipiell das einem bestimmten Abschnitt des Magneten 102 zugeordnete Sensorelement jeweils näher bei diesem als bei dem anderen Abschnitt positioniert ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten beispielhaften Schaltvorrichtung 100 sind die Sensoren bzw. Sensorelemente 120, 122 als Hall-Sensoren ausgeführt. Es können alternativ auch andere geeignete Messwertaufnehmer eingesetzt werden.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 100 ist die Gebereinrichtung 104 so gegenüber dem Magneten 102 positioniert, dass eine über die Gebereinrichtung 104 ausgeführte Schaltbetätigung die Kippbewegung 1 1 6 in Form eines Kippens des Südpolabschnitts 1 10 des Magneten 102 nach unten und gleichzeitig des Nordpolabschnitts 108 nach oben bewirkt. In der Kippbewegung 1 1 6 nähert sich der Südpolabschnitt 1 10 dem zweiten Sensor 122 an, während sich der Nordpolabschnitt 108 von dem ersten Sensor 120 weg bewegt. Entsprechend verlagert sich das von dem Magneten 102 erzeugte Magnetfeld 1 12, nähert sich also rechts in der Darstellung dem zweiten Sensor 122 an und entfernt sich links in der Darstellung von dem ersten Sensor 120.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 ist das erste Sensorelement 120 ausgebildet, um eine Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten 126 einer durch die Kippbewegung 1 1 6 bewirkten ersten Magnetfeldverlagerung des Magnetfelds 1 12 des Magneten 102 zu erfassen. Das zweite Sensorelement 122 ist entsprechend ausgebildet, um eine Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten 128 einer durch die Kippbewegung 1 1 6 bewirkten zweiten Magnetfeldverlagerung des Magnetfelds 1 12 des Magneten 102 zu erfassen. Basierend auf der Entfernung des Magnetfeldbereichs des Magneten 102 um den Nordpol 108 von dem ersten Sensor 120 und der Annäherung des Magnetfeldbereichs des Magneten 102 um den Südpol 1 10 an den zweiten Sensor 122 sind die ersten Magnetfeldwerte 126 den zweiten Magnetfeldwerten 128 gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorzeichenmäßig stets genau entgegengesetzt, d. h., steigen die ersten Magnetfeldwerte 126, dann fallen die zweiten Magnetfeldwerte 128, und umgekehrt.
Die beispielhafte Schaltvorrichtung 100 in Fig. 1 weist ferner eine Auswerteeinrichtung 130 auf. Die Auswerteeinrichtung 130 ist mit der Sensoreinrichtung 106 gekoppelt und ausgebildet, um die erfassten Magnetfeldwerte 126, 128 unter Verwendung eines geeigneten Algorithmus zu verarbeiten und ein Betätigungssignal 132 zum Anzeigen einer Schaltbetätigung bereitzustellen, wenn ein Magnetfeldwert der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten 126 einem vorbestimmten ersten Betätigungswert entspricht und ein Magnetfeldwert der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten 128 einem vorbestimmten zweiten Betätigungswert entspricht. Der erste und zweite Betätigungswert repräsentieren hier einen Schaltpunkt der Schaltvorrichtung 100. An dem Schaltpunkt führt die Schaltvorrichtung 100 einen durch das Betätigen der Gebereinrichtung 104 eingeleiteten Schaltvorgang aus, d. h., stellt das Betätigungssignal 132 bereit, das beispielsweise geeignet ist, um ein mit der Schaltvorrichtung 100 gekoppeltes Gerät ein- oder auszuschalten.
Als weitere Besonderheit weist das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 100 ein optionales mechanisches Element 134 auf. Bei der beispielhaften Schaltvorrichtung 100 ist das mechanische Element 134 als eine
Schnappscheibe ausgeführt und mit der Gebereinrichtung 104 gekoppelt oder koppelbar. Die Schnappscheibe 134 ist so in oder an der Schaltvorrichtung 100 angeordnet, dass sie bei ausreichender Schaltbetätigung der Gebereinrichtung 104 zum Bewirken der Kippbewegung 1 1 6 - also bei ausreichend langem und/oder starkem Drücken auf das Betätigungselement der Schaltvorrichtung 100 durch den Betätiger - aus einem stabilen Zustand in einen metastabilen Zustand und eventuell zurück in den stabilen Zustand springt. Durch die Schnappscheibe 134 kann ein Verlauf der Kippbewegung 1 16 so gestaltet werden, dass die Kippbewegung 1 16 zunächst gebremst und, hervorgerufen durch ein Umspringen der Schnappscheibe 134, stark beschleunigt wird. Somit führt das Umspringen der Schnappscheibe 134 zu einer charakteristischen Verlaufsänderung in einem Verlauf der Kippbewegung 1 16. Die Schnappscheibe 134 ist so angeordnet und ausgeführt, dass das Umspringen der Schnappscheibe 134 in den Zeitraum des Schaltpunktes der Schaltvorrichtung 100 fällt und somit geeignet ist, das Bereitstellen des Betätigungssignals 132 haptisch und/oder akustisch anzuzeigen und damit dem Betätiger eine Information über eine erfolgreiche Betätigung der Schaltvorrichtung 100 zu geben. Das mechanische Element 134 kann auch in anderer Form denn als Schnappscheibe 134 zum Einsatz kommen und an unterschiedlichen Positionen in der Schaltvorrichtung 100 installiert sein. Es kann gemäß Ausführungsbeispielen auch eine Mehrzahl von mechanischen Elementen 134 in der Schaltvorrichtung 100 Verwendung finden. Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Anlernens eines definierten Umschaltpunktes der Schaltvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem kartesischen Koordinatensystem ist ein schematisch dargestellter Verlauf 200 von ersten Magnetfeldwerten 126 und ein schematisch dargestellter Verlauf 204 von zweiten Magnetfeldwerten 128 beim Betätigen einer Schaltvorrichtung über die Zeit t aufgetragen. Dabei ist die Schaltvorrichtung mit einem anhand der Fig. 1 erläuterten mechanischen Element zum haptischen und/oder akustischen Anzeigen einer Schaltbetätigung der Schaltvorrichtung ausgerüstet. Die ersten Magnetfeldwerte 126 können beispielsweise von dem in Fig. 1 gezeigten ersten Sensorelement erfasst und bereitgestellt werden. Entsprechend können die zweiten Magnetfeldwerte 128 von dem in Fig. 1 gezeigten zweiten Sensorelement erfasst und bereitgestellt werden.
Der Verlauf 200 der ersten Magnetfeldwerte 126 weist beim Betätigen der Gebereinrichtung der Schaltvorrichtung zunächst eine erste Steigung auf, sodass eine erste Änderungsrate zwischen aufeinanderfolgenden ersten Magnetfeldwerten 126 vorliegt. Beim weitergehenden Betätigen steigt ein Widerstand des inkorporierten mechanischen Elements gegen eine Druckkraft des Betätigers auf die Gebereinrichtung und der Verlauf 200 der ersten Magnetfeldwerte 126 flacht ab, wodurch auch die Änderungsrate zwischen aufeinanderfolgenden ersten Magnetfeldwerten 126 gegenüber der ersten Änderungsrate abnimmt. Mit der auf weitergehendes Betätigen erfolgten Überwindung des mechanischen Elements bricht der Widerstand zusammen und der Verlauf 200 weist eine dritte Steigung auf, die größer als die erste Steigung ist. Dadurch ergibt sich eine dritte Änderungsrate zwischen aufeinanderfolgenden ersten Magnetfeldwerten 126, die größer als die erste Änderungsrate ist. Ein Knick zwischen dem flach und dem steil verlaufenden Abschnitt des Verlaufs 200 stellt eine vorbestimmte Charakteristik in dem Verlauf 200 oder eine vorbestimmte Charakteristik in der Änderungsrate zwischen aufeinanderfolgenden ersten Magnetfeldwerten 126 dar, die eine Folge einer durch das mechanische Element bewirkten charakteristischen Verlaufsänderung in der Kippbewegung des Magneten ist. Wenn die vorbestimmte Charakteristik erkannt wird, kann ein aktueller Magnetfeldwert, der beispielsweise unmittelbar vor dem Knick, auf dem Knick oder unmittelbar nach dem Knick liegt, als erster aktueller Magnetfeldwert 202 der Mehrzahl von ersten Magnet- feldwerten 126 erfasst und zum Anlernen eines definierten Umschaltpunktes der Schaltvorrichtung verwendet werden. Dazu kann eine Auswerteeinrichtung oder ein geeignetes Steuergerät der Schaltvorrichtung den vorbestimmten ersten Betätigungswert auf den ersten aktuellen Magnetfeldwert 202 setzen.
Der Verlauf 204 der zweiten Magnetfeldwerte 128 entspricht betragsmäßig, jedoch vorzeichenverkehrt dem Verlauf 200 der ersten Magnetfeldwerte 126. Der Verlauf 204 weist einen entsprechenden Knick auf, an dem ein zweiter aktueller Magnetfeldwert 206 der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten 128 erfasst und zum Anlernen eines definierten Umschaltpunktes der Schaltvorrichtung verwendet werden kann. Dazu kann die Auswerteeinrichtung oder das geeignete Steuergerät der Schaltvorrichtung den vorbestimmten zweiten Betätigungswert auf den zweiten aktuellen Magnetfeldwert 206 setzen.
Gemäß Ausführungsbeispielen kann eine Auswerteeinrichtung bzw. ein Steuergerät einer beispielhaften hier vorgestellten Schaltvorrichtung ausgebildet sein, um den vorbestimmten ersten Betätigungswert auf den ersten aktuellen Magnetfeldwert 202 zu ändern, wenn der erste aktuelle Magnetfeldwert 202 innerhalb eines vorbestimmten ersten Magnetfeldwerteintervalls 208 liegt. Entsprechend kann die Auswerteeinrichtung bzw. das Steuergerät ausgebildet sein, um den vorbestimmten zweiten Betätigungswert auf den zweiten aktuellen Magnetfeldwert 206 zu ändern, wenn der zweite aktuelle Magnetfeldwert 206 innerhalb eines vorbestimmten zweiten Magnetfeldwerteintervalls 210 liegt. Die anhand der Diagramme in Fig. 2 vorgestellte Funktionalität zum Anlernen des Schaltpunktes kann auch ohne Einsatz eines mechanischen Elements oder unter Verwendung eines sich von dem anhand von Fig. 1 beschriebenen mechanischen Element unterscheidenden mechanischen Element realisiert werden, um ein sich im Alterungsprozess der Schaltvorrichtung änderndes mechanisches Zusammenspiel auszugleichen.
Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung der Schaltvorrichtung 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wieder ist der Magnet 102 als ein Stabmagnet mit Nordpolabschnitt 108 und Südpolabschnitt 1 10 ausgeführt. Im in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 100 wird der Magnet 102 von einer Scheibe 300 getragen, deren Durchmesser in etwa einer Länge des Magneten 102 entspricht. Die Achse 1 14 zum kippbaren Lagern des Magneten 102 durchtritt sowohl den Magneten 102 als auch die den Magneten 102 tragende Scheibe 300 im Zentrum. Wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch hier das erste Sensorelement 120 schräg unterhalb des Nordpolabschnitts 108 angeordnet und diesem zugeordnet und das zweite Sensorelement 122 schräg unterhalb des Südpolabschnitts 1 10 angeordnet und diesem zugeordnet.
Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Gebereinrichtung der in Fig. 3 gezeigten beispielhaften Schaltvorrichtung 100 eine Gebereinrichtung auf, die ein erstes Geberelement 302 und ein zweites Geberelement 304 umfasst. Diese Gestaltung der Gebereinrichtung 104 ermöglicht die Ausführung der Schaltvorrichtung 100 als Schalter mit zwei stabilen oder auch zwei instabilen Schaltstellungen. Wie die Darstellung zeigt, sind die Geberelemente 302, 304 jeweils stabförmig ausgeführt. Das erste Geberelement 302 erstreckt sich von einer ersten Position 306 an der Scheibe 300 nahe dem Nordpolabschnitt 108 des Magneten 102 zu einem ersten Betätigungselement 308 der Schaltvorrichtung 100. Das zweite Geberelement 304 erstreckt sich von einer zweiten Position 310 an der Scheibe 300 nahe des Nordpolabschnitts 108 des Magneten 102 zu einem zweiten Betätigungselement 312 der Schaltvorrichtung 100.
Die Darstellung in Fig. 3 zeigt die beispielhafte Schaltvorrichtung 100 in einer Ruhestellung. Der Stabmagnet 102 liegt parallel bezüglich der Sensorelemente 120, 122. Ein Abstand des Nordpolabschnitts 108 von dem ersten Sensorelement 120 ist gleich einem Abstand des Südpolabschnitts 1 10 von dem zweiten Sensorelement 122. Entsprechend erfassen die Sensoren 120, 122 betragsmäßig gleiche erste und zweite Magnetfeldwerte.
Fig. 4 zeigt anhand einer weiteren Prinzipdarstellung die beispielhafte Schaltvorrichtung 100 aus Fig. 3 in einer ersten Kippstellung. Die Darstellung in Fig. 4 zeigt die Schaltvorrichtung 100 nach einer Schaltbetätigung des zweiten Betätigungselements 312. Ansprechend auf die Schaltbetätigung hat das zweite Geberelement 304 durch eine Drehung der Scheibe 300 die bereits anhand der Darstellung in Fig. 1 er- läuterte Kippbewegung 1 1 6 verursacht. In der in Fig. 4 gezeigten ersten Kippstellung befindet sich der Südpolabschnitt 1 10 des Magneten 102 nun näher bei dem zweiten Sensorelement 122 als in der in Fig. 3 gezeigten Ruhestellung der Schaltvorrichtung 100. Der Nordpolabschnitt 108 des Magneten 102 hingegen befindet nun weiter entfernt von dem ersten Sensorelement 120 als in der in Fig. 3 gezeigten Ruhestellung der Schaltvorrichtung 100. Mit der Kippbewegung 1 1 6 hat eine Verlagerung des von dem Magneten 102 verursachten Magnetfeldes 1 12 stattgefunden. So hat im Sensieren der Kippbewegung 1 1 6 der erste Sensor 120 eine Mehrzahl sich ändernder erster Magnetfeldwerte erfasst und der zweite Sensor 122 eine Mehrzahl sich gegenüber den ersten Magnetfeldwerten gegengerichtet ändernder zweiter Magnetfeldwerte erfasst.
Fig. 5 zeigt wiederum anhand einer Prinzipdarstellung die beispielhafte Schaltvorrichtung 100 aus Fig. 3 in einer zweiten Kippstellung, der eine weitere Schaltbetätigung der Gebereinrichtung vorausgegangen ist. Im Zuge der weiteren Schaltbetätigung hat ein Betätiger auf das erste Betätigungselement 308 gedrückt. Entsprechend hat das erste Geberelement 302 durch eine zu der Drehung entgegengesetzte weitere Drehung der Scheibe 300 eine zu der Kippbewegung entgegengesetzte weitere Kippbewegung 500 des Magneten 102 bewirkt. Im Zuge der weiteren Kippbewegung 500 wurde der Magnet 102 aus der in Fig. 4 gezeigten ersten Kippstellung über die in Fig. 3 gezeigte Ruhelage in die in der Darstellung in Fig. 5 gezeigte zweite stabile Kippstellung gebracht.
In der in Fig. 5 gezeigten zweiten Kippstellung befindet sich nun der Südpolabschnitt 1 10 des Magneten 102 weiter entfernt von dem zweiten Sensorelement 122 als in der in Fig. 3 gezeigten Ruhestellung der Schaltvorrichtung 100. Der Nordpolabschnitt 108 des Magneten 102 befindet sich dagegen näher bei dem ersten Sensorelement 120 als in der in Fig. 3 gezeigten Ruhestellung der Schaltvorrichtung 100. Mit der weiteren Kippbewegung 500 hat eine zu der in Fig. 4 gezeigten Verlagerung entgegengesetzte weitere Verlagerung des von dem Magneten 102 verursachten Magnetfeldes 1 12 stattgefunden. Entsprechend hat zum Sensieren der weiteren Kippbewegung 500 der erste Sensor 120 eine Mehrzahl von sich zu den ersten Magnetfeldwerten gegensätzlich ändernden weiteren ersten Magnetfeldwerten er- fasst. Der zweite Sensor 122 hat eine Mehrzahl von sich zu den zweiten Magnetfeldwerten gegensätzlich ändernden weiteren zweiten Magnetfeldwerten erfasst.
Die in den Ausführungsbeispielspielen der Figuren 3 bis 5 gezeigte Scheibe 300 ist nur beispielhaft gewählt. Alternativ kann eine andere Kippeinrichtung verwendet werden, oder die Geberelemente 302, 304 können direkt mit dem Magneten 102 gekoppelt sein. Auch kann die Schaltvorrichtung 100 eine Rücksteileinrichtung, beispielsweise ein Federelement, aufweisen, um den Kippmagneten 102 aus den in den Figuren 4 und 5 gezeigten Stellungen ohne weitere Betätigung eines Betätigers zurück in die in Fig. 3 gezeigte Ruhestellung zu bewegen. Ist die Schaltvorrichtung mit einem mechanischen Element, beispielsweise der beschriebenen Schnappscheibe, ausgeführt, so kann das mechanische Element verwendet werden, um eine entsprechende Rückbewegung in die Ruhestellung zu bewirken.
Die Darstellungen in den Figuren 3 bis 5 zeigen anschaulich eine hier vorgestellte beispielhafte Positionserfassung der Schaltvorrichtung 100 durch den Kippmagneten 102, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als drehbar gelagerter Stabmagnet ausgebildet ist. Der Kippmagnet 102 wird von den zwei Geberelementen 302, 304 derart betätigt, dass er von dem ersten Geberelement 302 zur Ausführung der Kippbewegung 1 16 in eine erste Richtung verdreht wird und von dem zweiten Geberelement 304 zur Ausführung der weiteren Kippbewegung 500 in eine zweite Richtung verdreht wird. In der in Fig. 3 gezeigten Ruhelage ist der Stabmagnet 102 waagerecht zu einer die Sensoren 120, 122 tragenden (nicht gezeigten) Leiterplatte angeordnet. Zum Nordpol 108 des Magneten 102 ist der erste magnetische Sensor 120 angeordnet und zu dessen Südpol 1 10 der zweite magnetische Sensor 122 angeordnet. Beim Betätigen des ersten Geberelements 302 wird das Magnetfeld 1 12 beider magnetischen Sensoren 120, 122 beeinflusst, beim Betätigen des zweiten Geberelements 304 wird das Magnetfeld 1 12 in beiden Sensoren 120, 122 jeweils entgegengesetzt beeinflusst.
Die Erkennung der Betätigung der Geberelemente 302, 304 der Gebereinheit wird durch eine Änderung der Magnetfeldrichtung von beiden magnetischen Sensoren 120, 122 erkannt, sodass der Einfluss von äußeren Fremdfeldern erkannt bzw. herausgerechnet werden kann. Vorwiegend werden für die magnetischen Sensoren 120, 122 analoge Hall-Sensoren verwendet. Der Einsatz eines„Double-Die"-3D- Sensors ist auch denkbar, wobei in diesem Fall ein Fremdfeldeinfluss nicht unter allen Bedingungen erkannt wird.
Wie bereits anhand Fig. 2 erläutert, kann gemäß Ausführungsbeispielen des hier vorgestellten Konzepts zusätzlich zu der Positionserfassung ein definierter Schaltpunkt bzw. Umschaltpunkt angelernt werden, der zum Beispiel mit einem mechanischen Klickgeräusch gekoppelt wird. Das mechanische Klickgeräusch kann beispielsweise mit einer Schnappscheibe generiert werden. Anhand der Verfahrge- schwindigkeit kann der Zeitpunkt erkannt werden, zu dem z. B. die Schnappscheibe maximal gespannt ist - da dann eine Geschwindigkeit von nahezu Null besteht - und wann z. B. die Schnappscheibe zusammenbricht - da dann die Geschwindigkeit sehr groß ist. Der Umschaltpunkt kann zum Beispiel genau in diesen Übergang gelegt werden, wobei über die Haptik und das Klickgeräusch ein mechanischer Taster simuliert wird.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Erkennen eines Betätigens einer Schaltvorrichtung. Das Verfahren 600 kann zum Erkennen einer Betätigung eines Ausführungsbeispiels der oben erläuterten Schaltvorrichtung ausgeführt werden.
In einem Schritt 602 wird ein Betätigungssignal zum Anzeigen der Schaltbetätigung bereitgestellt, wenn ein Magnetfeldwert einer Mehrzahl von von einem ersten Sensor der Schaltvorrichtung erfassten ersten Magnetfeldwerten einem vorbestimmten ersten Betätigungswert entspricht und ein Magnetfeldwert der Mehrzahl von von einem zweiten Sensor der Schaltvorrichtung erfassten zweiten Magnetfeldwerten einem vorbestimmten zweiten Betätigungswert entspricht. In einem Schritt 604 wird ein Verlauf der ersten Magnetfeldwerte und ein Verlauf der zweiten Magnetfeldwerte oder ein Verlauf einer Änderungsrate der ersten Magnetfeldwerte und ein Verlauf einer Änderungsrate der zweiten Magnetfeldwerte bestimmt. Wenn die Verläufe der Magnetfeldwerte oder die Verläufe der Änderungsraten eine vorbestimmte Charakteristik aufweisen, werden in einem Schritt 606 ein erster aktueller Magnetfeldwert der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten und ein zweiter aktueller Magnetfeldwert der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten erfasst. Basierend auf der aktuellen Magnetfeldwerterfassung wird in einem Schritt 608 der vorbestimmte erste Betätigungswert auf den ersten aktuellen Magnetfeldwert geändert und der vorbestimmte zweite Betätigungswert auf den zweiten aktuellen Magnetfeldwert geändert.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
310 zweite Position an der Scheibe
312 zweites Betätigungselement
500 weitere Kippbewegung
600 Verfahren zum Erkennen eines Betätigens einer Schaltvorrichtung
602 Schritt des Bereitstellens eines Betätigungssignals
604 Schritt des Bestimmens eines Verlaufs von Änderungsraten
606 Schritt des Erfassens eines ersten und zweiten aktuellen Magnetfeldwerts
608 Schritt des Änderns der vorbestimmten Betätigungswerte auf die aktuellen Magnetfeldwerte

Claims

1 . Schaltvorrichtung (100), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist:
einen kippbar gelagerten Magneten (102);
eine mit dem Magneten (102) gekoppelte Gebereinrichtung (104), die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Schaltbetätigung der Schaltvorrichtung (100) eine Kippbewegung (1 16) des Magneten (102) zu bewirken; und
eine Sensoreinrichtung (106), die zum Sensieren der Kippbewegung (1 1 6) ein erstes Sensorelement (120) und ein zweites Sensorelement (122) aufweist, wobei das erste Sensorelement (120) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten (126) einer durch die Kippbewegung (1 1 6) bewirkten ersten Magnetfeldverlagerung eines von dem Magneten (102) erzeugten Magnetfelds (1 12) zu erfassen, und das zweite Sensorelement (122) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten (128) einer durch die Kippbewegung (1 1 6) bewirkten zweiten Magnetfeldverlagerung des von dem Magneten (102) erzeugten Magnetfelds (1 12) zu erfassen.
2. Schaltvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (120) einem magnetischen Nordpolabschnitt (108) des Magneten (102) und das zweite Sensorelement (122) einem magnetischen Südpolabschnitt (1 10) des Magneten (102) zugeordnet ist.
3. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) ferner eine mit der Sensoreinrichtung (106) gekoppelte Auswerteeinrichtung (130) aufweist, die ausgebildet ist, um ein Betätigungssignal (132) zum Anzeigen der Schaltbetätigung bereitzustellen, wenn einer der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten (126) einem vorbestimmten ersten Betätigungswert entspricht und/oder einer der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten (128) einem vorbestimmten zweiten Betätigungswert entspricht.
4. Schaltvorrichtung (100) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) ein mechanisches Element (134) aufweist, das ausgebildet ist, um eine zum Bereitstellen des Betätigungssignals (132) ausreichende Schaltbetätigung der Gebereinrichtung (104) haptisch und/oder akustisch anzuzeigen.
5. Schaltvorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Element (134) zumindest eine Schnappscheibe umfasst.
6. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (130) ausgebildet ist, um basierend auf der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten (126) einen Verlauf (200) der ersten Magnetfeldwerte (126) zu bestimmen, einen ersten aktuellen Magnetfeldwert (202) der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten (126) zu erfassen, wenn der Verlauf (200) eine vorbestimmte Charakteristik aufweist, und den vorbestimmten ersten Betätigungswert auf den ersten aktuellen Magnetfeldwert (202) zu ändern und/oder basierend auf der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten (128) einen Verlauf (204) der zweiten Magnetfeldwerte (128) zu bestimmen, einen zweiten aktuellen Magnetfeldwert (206) der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten (128) zu erfassen, wenn der Verlauf (204) eine vorbestimmte Charakteristik aufweist, und den vorbestimmten zweiten Betätigungswert auf den zweiten aktuellen Magnetfeldwert (206) zu ändern.
7. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (130) ferner ausgebildet ist, um den vorbestimmten ersten Betätigungswert auf den ersten aktuellen Magnetfeldwert (202) zu ändern, wenn der erste aktuelle Magnetfeldwert (202) innerhalb eines vorbestimmten ersten Magnetfeldwerteintervalls (208) liegt, und den vorbestimmten zweiten Betätigungswert auf den zweiten aktuellen Magnetfeldwert (206) zu ändern, wenn der zweite aktuelle Magnetfeldwert (206) innerhalb eines vorbestimmten zweiten Magnetfeldwerteintervalls (210) liegt.
8. Schaltvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebereinrichtung (104) ferner ausgebildet ist, um ansprechend auf eine weitere Schaltbetätigung der Schaltvorrichtung (100) eine zu der Kippbewegung (1 1 6) entgegengesetzte weitere Kippbewegung (500) des Magneten (102) zu bewirken, wobei zum Sensieren der weiteren Kippbewegung (500) das erste Sensorelement (120) ferner ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von weiteren ersten Magnetfeldwerten einer durch die weitere Kippbewegung (500) bewirkten weiteren ersten Magnetfeldverlagerung des von dem Magneten (102) erzeugten Magnetfelds (1 12) zu erfassen, und das zweite Sensorelement (122) ferner ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von weiteren zweiten Magnetfeldwerten einer durch die weitere Kippbewegung (500) bewirkten weiteren zweiten Magnetfeldverlagerung des von dem Magneten (102) erzeugten Magnetfelds (1 12) zu erfassen.
9. Schaltvorrichtung (100) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (100) eine den Magneten (102) tragende Scheibe (300) und eine die Scheibe (300) durchgreifende Achse (1 14) zum kippbaren Lagern des Magneten (102) aufweist sowie die Gebereinrichtung (104) ein erstes Geberelement (302) und ein zweites Geberelement (304) aufweist, wobei das erste Geberelement (302) an einer ersten Position (306) mit der Scheibe (300) gekoppelt und ausgebildet ist, um die Kippbewegung (1 1 6) zu bewirken und das zweite Geberelement (304) an einer zweiten Position (310) mit der Scheibe (300) gekoppelt und ausgebildet ist, um die weitere Kippbewegung (500) zu bewirken.
10. Verfahren (600) zum Erkennen eines Betätigens einer Schaltvorrichtung (100), die einen kippbar gelagerten Magneten (102), eine mit dem Magneten (102) gekoppelte Gebereinrichtung (104), die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Schaltbetätigung der Schaltvorrichtung (100) eine Kippbewegung (1 16) des Magneten (102) zu bewirken, und eine Sensoreinrichtung (106), die zum Sensieren der Kippbewegung (1 16) ein erstes Sensorelement (120) und ein zweites Sensorelement (122) umfasst, aufweist, wobei das erste Sensorelement (120) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten (126) einer durch die Kippbewegung (1 1 6) bewirkten ersten Magnetfeldverlagerung eines von dem Magneten (102) erzeugten Magnetfelds (1 12) zu erfassen, und das zweite Sensorelement (122) ausgebildet ist, um eine Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten (128) einer durch die Kippbewegung (1 16) bewirkten zweiten Magnetfeldverlagerung des von dem Magneten (102) erzeugten Magnetfelds (1 12) zu erfassen, wobei das Verfahren (600) den folgenden Schritt aufweist:
Bereitstellen (602) eines Betätigungssignals (132) zum Anzeigen der Schaltbetätigung, wenn einer der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten (126) einem vorbestimmten ersten Betätigungswert entspricht und einer der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten (128) einem vorbestimmten zweiten Betätigungswert entspricht.
1 1 . Verfahren (600) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (600) ferner einen Schritt (604) des Bestimmens eines Verlaufs (200) der ersten Magnetfeldwerte (126) und eines Verlaufs (204) der zweiten Magnetfeldwerte (128), einen Schritt (606) des Erfassens eines ersten aktuellen Magnetfeldwerts (202) der Mehrzahl von ersten Magnetfeldwerten (126), wenn der Verlauf (200) der ersten Magnetfeldwerte (126) eine vorbestimmte Charakteristik aufweist, und eines zweiten aktuellen Magnetfeldwerts (206) der Mehrzahl von zweiten Magnetfeldwerten (128), wenn der Verlauf (204) der zweiten Magnetfeldwerte (128) eine vorbestimmte Charakteristik aufweist, und einen Schritt (608) des Änderns des vorbestimmten ersten Betätigungswerts auf den ersten aktuellen Magnetfeldwert (202) und des vorbestimmten zweiten Betätigungswerts auf den zweiten aktuellen Magnetfeldwert (206) aufweist.
12. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (600) nach Anspruch 10 oder 1 1 , wenn das Programmprodukt auf einer Schaltvorrichtung (100) ausgeführt wird.
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