WO2007104479A1 - Schalter, insbesondere fahrzeugschalter, auswerteeinheit hierfür und zugehörige schaltereinheit - Google Patents

Schalter, insbesondere fahrzeugschalter, auswerteeinheit hierfür und zugehörige schaltereinheit Download PDF

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WO2007104479A1
WO2007104479A1 PCT/EP2007/002045 EP2007002045W WO2007104479A1 WO 2007104479 A1 WO2007104479 A1 WO 2007104479A1 EP 2007002045 W EP2007002045 W EP 2007002045W WO 2007104479 A1 WO2007104479 A1 WO 2007104479A1
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WO
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switch
switching
magnetic field
field sensors
south
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PCT/EP2007/002045
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Reiner Mozer
Daniel Horst
Margit Karger
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • 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

Definitions

  • Switch in particular vehicle switch, evaluation unit therefor and associated switch unit
  • the invention relates to a switch, in particular a vehicle switch, with a switchable with an actuating element, displaceably mounted along a direction of displacement and in defined, in particular latchable, shift positions engageable switching piece.
  • the invention also relates to an associated evaluation unit and a switch unit comprising such a switch, including evaluation.
  • Switches in particular vehicle switches, are already known in various ways from the prior art.
  • the switching signals generated by the switch are usually transmitted and processed in parallel, with a separate signal line is required for each switching position. If electrical contacts are closed or interrupted in the respective switch positions, wear occurs. In addition, corresponding actuating forces are required to open or close a corresponding contact.
  • the present invention is based on the object, a switch mentioned above, in particular a Vehicle switch, in such a way that on the one hand a permanent functionally reliable detection of the individual switching positions is made possible and on the other a simple signal transmission to an evaluation unit is achieved.
  • Such a switch has an engageable with an actuator, slidably mounted along a direction of displacement and engageable in defined switching positions switching piece, wherein the contact piece comprises at least one more south and north pole sections having permanent magnet. Further, at least two relative to the switching piece fixedly arranged magnetic field sensors are provided, the output signals depending on the switching position of the switching piece depend on whether a south or north pole portion of the at least one permanent magnet in the detection range of the respective magnetic field sensor. The output signals of the magnetic field sensors then form a definable binary switching code in the respective switching position.
  • Such a switch has the advantage that due to the non-contact detection of the respective switching position by the magnetic field sensors no wear occurs. Furthermore, due to the output signals of the magnetic field sensors, which form the binary switching code, it is achieved that this switching code can be made available directly to a corresponding evaluation unit. Due to the clearly identifiable switching code can be clearly deduced on the respective switching position of the contact piece.
  • a permanent magnet having a plurality of north and south pole sections can be used, which is then designed and arranged so that it extends into the detection range of the two magnetic field sensors.
  • a separate permanent magnet is used, which provides respectively trained south or north pole sections.
  • the individual permanent magnets then advantageously have a suitable magnetic code track, which is detected by the respective magnetic field sensors when the switching piece is moved.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the magnetic field sensors are arranged side by side transversely to the displacement direction of the switching piece and that the south or north pole sections are arranged lying one behind the other in the direction of displacement.
  • the respective south or north pole sections advantageously form one code track for each magnetic field sensor. With the provision of only one permanent magnet these code tracks are then immediately next to each other. When providing two or more permanent magnets, the code tracks can then be arranged at least partially spaced from each other. By means of such an arrangement, an unambiguous assignment of the individual south or north pole sections can be made to the magnetic field sensors, wherein comparatively little space is claimed.
  • the south or north pole sections are gapless in the direction of one behind the other lying, the magnetic code track forming arranged.
  • This has the advantage that there is always either a south or a north pole section in the detection ranges of the magnetic field sensors. In this respect, a clear pole detection by the magnetic field sensor results; either a North Pole or a South Pole is detected.
  • each magnetic field sensor either a Südpolabêt or a
  • a sufficiently good protection against external interference magnetic fields which can lead to a falsified switching code, can be achieved.
  • the south and north pole sections of the at least one permanent magnet can form a magnetic pattern such that when the switching element is moved from a switching position to an adjacent switching position, the switching code only changes by an output signal of a magnetic field sensor.
  • the number of magnetic field sensors basically corresponds to the number of bits of the switching code. When switching the switching piece in an adjacent switching position then changes only one bit of the switching code.
  • the magnetic pattern " preferably provides a field of two by four pole sections, whereby the two magnetic field sensors can then recognize a maximum of four switching positions lying one behind the other. in which case a maximum of eight switching positions can be recognized.
  • a neutral position of the switching piece no south or north pole portion of the permanent magnet is present in the detection ranges of the magnetic field sensors.
  • a neutral position can be provided, for example, as a reference point in which the magnetic field sensors detect a detection gap.
  • the switch may comprise a holder which guides the switching piece displaceable along a rectilinear displacement direction. This ensures that the contact piece can be safely transferred from a switch position to an adjacent switch position.
  • locking means are provided which hold the switching piece releasably latching in the respective switching position.
  • the switching piece can assume defined switching positions due to the latching means.
  • the latching means are preferably arranged on the one hand on the holder and on the other hand act against the contact piece.
  • the switching piece can also be formed of plastic, in which case the at least one permanent magnet can be molded into the contact piece or attached thereto.
  • the shaping of the permanent magnet or magnets in the contact piece has the advantage that the permanent magnet or magnets is permanently protected secure.
  • the permanent magnet or magnets are formed as plastic-bonded magnets, which are made of a molded, magnetized plastic material composite. This has the advantage that, in particular when only one permanent magnet is used, it can be produced in the intended form by, for example, injection molding and can then be provided with corresponding poles, such as magnetizing coils, at the respectively provided sections.
  • Hall ICs arranged on a printed circuit board can be used. For example, when a north pole section enters the detection area of a Hall IC, it is turned on; For example, when a north pole enters the detection range of the Hall IC, it is again switched off safely.
  • an evaluation unit for a switch according to the invention wherein such an evaluation unit from the respective switching code of the switch determines an associated switching position and initiates a corresponding switching operation.
  • the evaluation unit can be arranged directly on the switch or provided away from the switch.
  • the evaluation unit checks the sequence of the switching codes for plausibility and / or redundancy.
  • the sequence of switching codes can be stored in the evaluation unit, in which case it is compared in the actual switching operation whether the actual sequence of switching codes coincides with the stored sequence of switching codes. Furthermore, it can be checked in which direction the contact piece is moved.
  • the evaluation unit can evaluate the switching code generated directly by the magnetic field sensors. This has the advantage that no intermediate coding and / or no intermediate conversion of the signals has to take place.
  • the invention also encompasses that the switching code generated by the magnetic field sensors is converted into a digital signal before being evaluated by the evaluation unit. For this purpose, for example, find in A / D converter and / or a corresponding resistance or voltage encoding use.
  • a switch unit which comprises a switch according to the invention and an evaluation unit according to the invention.
  • Figure 1 is a partial perspective view of a switch according to the invention.
  • Figure 2 shows a holder with a contact piece of a switch according to the invention
  • Figure 3 shows a contact piece of a switch according to the invention with magnetic pattern
  • FIG. 4 shows a table with the binary switching codes of the contact piece according to FIG. 3 in the various switching positions
  • Figure 5 is a schematic representation of a switch unit according to the invention with switch and evaluation.
  • the switch 10 according to the invention shown in Figure 1 comprises a switchable with an actuating element, along a sliding direction 12 slidably mounted switching piece 14.
  • the switching piece 14 is movable in defined switching positions.
  • the contact piece 14 has a coupling pin 16.
  • the switch 10 comprises three magnetic field sensors 24.1, 24.2 and 24.3 arranged side by side transversely to the displacement direction 12, which are arranged on a printed circuit board 26.
  • a printed circuit board 26 On the circuit board 26 two further rails 28 are provided which form a holder, along which the switching piece 14 is slidably guided in the direction of displacement 12.
  • the contactor 14 further comprises a plurality of south and north pole sections having permanent magnet 18.
  • the magnetic field sensors 24 facing South Polabterrorisme are identified by the reference numeral 20 and the Nordpolabitese by the reference numeral 22.
  • the permanent magnet 18 is a plastic-bonded magnet, in the formed of plastic contact piece 14 is cast. To produce the plastic-bonded magnet 18, a magnetizable mass is injected in the intended form. Ansch manend this mass can be magnetized with a suitable magnetization device at the respective sections with a north or south pole 20, 22.
  • the Südpolabête 20 and Nordpolabbalde 22 shown in Figures 1 and 3 are only present on the magnetic field sensors 24.1, 24.2 and 24.3 side facing the permanent magnet; on the magnetic field sensors 24.1,
  • the output signals of the three magnetic field sensors 24.1, 24.2 and 24.3 change due to the respective south or north pole sections of the permanent magnet 18 in the detection ranges of the respective magnetic field sensors.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the switch 10 according to the invention, in which a grid-like holder 30 for supporting the contact piece 14 is used.
  • the permanent magnet 18 is arranged with the individual pole sections.
  • the holder 30 can be placed on a printed circuit board, on which the associated magnetic field sensors are arranged.
  • FIG. 3 now shows a contact piece 14, in which the south pole sections 20 and the north pole sections 22 are arranged consecutively lying one behind the other in the displacement direction.
  • the individual south pole sections 20 are shown darkly and the north pole sections 22 are light.
  • FIG. 3 also shows the three magnetic field sensors 24.1, 24.2 and 24.3 arranged in a fixed position relative to the contact section 14.
  • the switching element 14 is in this case in a switch position ST1, in which north poles 22 are present in each case in the detection regions of the three magnetic field sensors.
  • the table associated with FIG. 3 according to FIG. 4 shows that in the switching position ST1 the three magnetic field sensors 24.1, 24.2 and 24.3 each have the value zero as output signals due to the north pole sections present in the detection regions.
  • the associated binary switching code is therefore 000. If now the switching element 14 moves according to Figure 3 in the direction of displacement 12 in a second switching position ST2, the binary switching code changes the magnetic field sensor 24.3 by one bit; In the detection range of the magnetic field sensor 24.3 now enters a Südpolab mustard 20. Insofar results in the switching position ST2 of the binary switching code 001. In the switching position ST3 then the switching code changes by one bit in the detection range of the magnetic field sensor 24.2; the switching code here is 011.
  • corresponding locking means For releasably latching holding the contact piece 14 in the respective switching position corresponding locking means may be provided, which are not shown in the figures.
  • an evaluation unit 32 is used according to FIG. 5, which determines the respective switching position from the switching codes and initiates corresponding switching operations.
  • the evaluation unit 32 can check the sequence of the switching code for plausibility. For this purpose, it is advantageous if the sequence of the switching code is stored in the evaluation unit 32. Just when, as in Figure 3 and 4, the switching code of two adjacent switching positions changes by only one bit, a corresponding review of the switching process can be done in a simple manner.
  • the switching signals generated by the magnetic field sensors can be made available directly to the evaluation unit 32 or converted into digital signals by means of corresponding converters.
  • the switch 10 and the corresponding evaluation unit 32 are components of the switch unit 34.
  • the evaluation unit 32 can be arranged, for example, on the circuit board on which the magnetic field sensors are arranged, or remote from this.

Landscapes

  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere Fahrzeugschalter, mit einem mit einem Betätigungselement koppelbaren, entlang einer Verschieberichtung veschieblich gelagerten und in definierte Schaltstellungen bringbaren Schaltstück, wobei das Schaltstück wenigstens einen mehrere Süd- und Nordpolabschnitte aufweisenden Dauermagneten umfasst, und mit wenigstens zwei gegenüber dem Schaltstück ortsfest angeordneten Magnetfeldsensoren, deren Ausgangssignale je nach Schaltstellung des Schaltstücks davon abhängen, ob ein Süd- oder Nordpolabschnitt des wenigstens einen Dauermagneten im Erfassungsbereich des jeweiligen Magnetfeldsensors liegt und deren Ausgangssignale in der jeweiligen Schaltstellung einen eindeutig bestimmbaren digitalen Schaltcode bilden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Auswerteeinheit für einen solchen Schalter sowie eine Schaltereinheit umfassend einen solchen Schalter und eine Auswerteeinheit.

Description

Titel: Schalter, insbesondere Fahrzeugschalter, Auswerteeinheit hierfür und zugehörige Schaltereinheit
Besehreibung
Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Fahrzeugschalter, mit einem mit einem Betätigungselement koppelbaren, entlang einer Verschieberichtung verschieblich gelagerten und in definierte, insbesondere einrastbare, Schaltstellungen bringbaren Schaltstück. Die Erfindung betrifft außerdem eine zugehörige Auswerteeinheit und eine Schaltereinheit, umfassend einen derartigen Schalter samt Auswerteeinheit .
Schalter, insbesondere Fahrzeugschalter, sind in vielfältiger Art und Weise aus dem Stand der Technik vorbekannt. Dabei werden die vom Schalter erzeugten Schaltsignale in der Regel parallel übertragen und verarbeitet, wobei für jede Schaltstellung eine eigene Signalleitung erforderlich ist. Werden in den jeweiligen Schaltstellungen elektrische Kontakte geschlossen oder unterbrochen, so tritt hierbei Verschleiß auf. Zudem sind entsprechende Betätigungskräfte erforderlich, die einen entsprechenden Kontakt öffnen beziehungsweise schließen.
Bei bekannten Schaltern hat sich zudem als problematisch herausgestellt, dass die erzeugten Schaltsignale zur Übertragung an eine Auswerteeinheit, beziehungsweise in einer Auswerteeinheit Widerstands- oder spannungscodiert werden, um sie dort digital verarbeiten zu können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Schalter, insbesondere einen Fahrzeugschalter, derart weiterzubilden, dass zum einen ein dauerhaftes funktionssicheres Erkennen der einzelnen Schaltstellungen ermöglicht wird und zum anderen eine einfache Signalübertragung an eine Auswerteeinheit erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Schalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein derartiger Schalter weist ein mit einem Betätigungselement koppelbaren, entlang einer Verschieberichtung verschieblich gelagertes und in definierte Schaltstellungen bringbares Schaltstück auf, wobei das Schaltstück wenigstens einen mehrere Süd- und Nordpolabschnitte aufweisenden Dauermagneten umfasst. Ferner sind wenigstens zwei gegenüber dem Schaltstück ortsfest angeordnete Magnetfeldsensoren vorgesehen, deren Ausgangssignale je nach Schaltstellung des Schaltstücks davon abhängen, ob ein Süd- oder Nordpolabschnitt des wenigstens einen Dauermagneten im Erfassungsbereich des jeweiligen Magnetfeldsensors liegt. Die Ausgangssignale der Magnetfeldsensoren bilden dann in der jeweiligen Schaltstellung einen eindeutig bestimmbaren binären Schaltcode .
Ein derartiger Schalter hat den Vorteil, dass aufgrund des berührungslosen Erkennens der jeweiligen Schaltstellung durch die Magnetfeldsensoren kein Verschleiß auftritt. Ferner wird aufgrund der Ausgangssignale der Magnetfeldsensoren, die den binären Schaltcode bilden, erreicht, dass dieser Schaltcode unmittelbar einer entsprechenden Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden kann. Aufgrund des eindeutig bestimmbaren Schaltcodes kann auf die jeweilige Schaltstellung des Schaltstücks eindeutig rückgeschlossen werden .
Gemäß der Erfindung kann lediglich ein mehrere Nord- und Südpolabschnitte aufweisender Dauermagnet Verwendung finden, der dann so ausgebildet und angeordnet ist, dass er in den Erfassungsbereich der beiden Magnetfeldsensoren reicht. Andererseits kann vorgesehen sein, dass für jeden Magnetfeldsensor ein eigener Dauermagnet Verwendung findet, der jeweils entsprechend ausgebildete Süd- oder Nordpolabschnitte vorsieht. Die einzelnen Dauermagnete weisen dann vorteilhafterweise eine geeignete magnetische Codespur auf, welche bei Bewegen des Schaltstücks von den jeweiligen Magnetfeldsensoren erkannt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Magnetfeldsensoren quer zur Verschieberichtung des Schaltstücks nebeneinander angeordnet sind und dass die Südoder Nordpolabschnitte in Verschieberichtung hintereinander liegend angeordnet sind. Die jeweiligen Süd- oder Nordpolabschnitte bilden dabei vorteilhafterweise je eine Codespur für je einen Magnetfeldsensor . Bei Vorsehen von lediglich einem Dauermagneten liegen diese Codespuren dann unmittelbar nebeneinander. Bei Vorsehen von zwei oder mehr Dauermagneten können die Codespuren dann wenigstens bedingt voneinander beabstandet angeordnet sein. Mittels einer derartigen Anordnung kann eine eindeutige Zuordnung der einzelnen Süd- oder Nordpolabschnitte zu den Magnetfeldsensoren erfolgen, wobei vergleichsweise wenig Bauraum beansprucht wird.
Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung sind die Süd- oder Nordpolabschnitte lückenlos in Verschieberichtung hintereinander liegend, die magnetische Codespur bildend, angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass in den Erfassungsbereichen der Magnetfeldsensoren stets entweder ein Süd- oder ein Nordpolabschnitt vorhanden ist. Insofern ergibt sich eine eindeutige Polerkennung durch den Magnetfeldsensor; entweder wird ein Nordpol oder ein Südpol erkannt. Dadurch, dass in jeder Schaltstellung jedem Magnetfeldsensor entweder ein Südpolabschnitt oder ein Nordpolabschnitt zugeordnet ist, kann zudem ein ausreichend guter Schutz gegen äußere Störmagnetfelder, die zu einem verfälschten Schaltcode führen können, erreicht werden.
Die Süd- und Nordpolabschnitte des wenigstens einen Dauermagneten können gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Magnetmuster derart bilden, dass beim Verschieben des Schaltstücks von einer Schaltstellung in eine benachbarte Schaltstellung sich der Schaltcode lediglich um ein Ausgangssignal eines Magnetfeldsensors ändert. Die Anzahl der Magnetfeldsensoren entspricht dabei grundsätzlich der Anzahl der Bits des Schaltcodes. Beim Schalten des Schaltstücks in eine benachbarte Schaltstellung ändert sich dann lediglich ein Bit des Schaltcodes.
Das Magnetmuster "sieht bei Vorsehen von zwei Magnetfeldsensoren vorzugsweise ein Feld von zwei mal vier Polabschnitten vor, wobei dann mit den beiden Magnetfeldsensoren maximal vier hintereinander liegende Schaltstellungen erkannt werden können. Bei Vorsehen von drei Magnetfeldsensoren sieht das Magnetmuster dann vorzugsweise drei mal acht Polabschnitte vor, wobei dann maximal acht Schaltstellungen erkennbar sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist denkbar, dass in einer Neutralstellung des Schaltstücks kein Süd- oder Nordpolabschnitt des Dauermagneten in den Erfassungsbereichen der Magnetfeldsensoren vorhanden ist. Eine derartige Neutralstellung kann beispielsweise als Referenzpunkt vorgesehen sein, in dem die Magnetfeldsensoren eine Detektionslücke erkennen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann der Schalter einen Halter umfassen, der das Schaltstück entlang einer geradlinig verlaufenden Verschieberichtung verschiebbar führt. Dadurch wird gewährleistet, dass das Schaltstück sicher von einer Schaltstellung in eine benachbarte Schaltstellung überführt werden kann.
Ferner ist denkbar, dass Rastmittel vorgesehen sind, die das Schaltstück in der jeweiligen Schaltstellung lösbar rastend halten. Das Schaltstück kann aufgrund der Rastmittel definierte Schaltstellungen einnehmen. Die Rastmittel sind dabei vorzugsweise einerseits am Halter angeordnet und wirken andererseits gegen das Schaltstück.
Das Schaltstück kann ferner aus Kunststoff ausgebildet sein, wobei dann der wenigstens eine Dauermagnet in das Schaltstück eingeformt oder an diesem befestigt sein kann. Das Einformen des oder der Dauermagneten in das Schaltstück hat den Vorteil, dass der oder die Dauermagnete dauerhaft sicher geschützt ist.
Insbesondere ist der oder sind die Dauermagneten als kunststoffgebundene Magnete ausgebildet, die aus einem gespritztem, magnetisierten Kunststoffmaterialverbund sind. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei Verwendung von lediglich einem Dauermagneten dieser in der vorgesehenen Form durch beispielsweise Spritzgießen hergestellt werden kann und anschließend mittels entsprechenden Vorrichtungen, wie beispielsweise Magnetisierungsspulen, an den jeweils vorgesehenen Abschnitten mit einem entsprechenden Pol versehen werden können.
Als Magnetfeldsensoren können beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnete Hall-Ics Verwendung finden. Bei Eintreten eines Nordpolabschnitts in den Erfassungsbereich eines Hall-Ics wird dieser beispielsweise eingeschaltet; bei Eintreten eines Nordpols in den Erfassungsbereich des Hall- Ics wird dieser wieder beispielsweise sicher ausgeschaltet. Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine Auswerteeinheit für einen erfindungsgemäßen Schalter gelöst, wobei eine derartige Auswerteeinheit aus dem jeweiligen Schaltcode des Schalters eine zugehörige Schaltstellung bestimmt und einen entsprechenden Schaltvorgang einleitet. Die Auswerteeinheit kann dabei unmittelbar am Schalter angeordnet oder fern vom Schalter vorgesehen sein.
Vorteilhaft ist, wenn die Auswerteeinheit die Abfolge der Schaltcodes auf Plausibilität und/oder Redundanz überprüft. Dabei kann die Abfolge der Schaltcodes in der Auswerteeinheit hinterlegt sein, wobei dann beim tatsächlichen Schaltvorgang verglichen wird, ob die tatsächliche Abfolge der Schaltcodes mit der hinterlegten Abfolge der Schaltcodes übereinstimmt. Ferner kann überprüft werden, in welche Richtung das Schaltstück bewegt wird.
Die Auswerteeinheit kann gemäß der Erfindung den unmittelbar von den Magnetfeldsensoren erzeugten Schaltcode auswerten. Dies hat den Vorteil, dass keine Zwischencodierung und/oder keine Zwischenwandlung der Signale zu erfolgen hat. Allerdings ist von der Erfindung auch umfasst, dass der von den Magnetfeldsensoren erzeugte Schaltcode vor einer Auswertung durch die Auswerteeinheit in ein digitales Signal umgewandelt wird. Hierzu kann beispielsweise in A/D-Wandler und/oder eine entsprechende Widerstands- oder Spannungscodierung Verwendung finden.
Die eingangs genannte Aufgabe wird zudem gelöst durch eine Schaltereinheit, die einen erfindungsgemäßen Schalter sowie eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit umfasst.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Schalters;
Figur 2 ein Halter mit einem Schaltstück eines erfindungsgemäßen Schalters;
Figur 3 ein Schaltstück eines erfindungsgemäßen Schalters mit Magnetmuster;
Figur 4 eine Tabelle mit den binären Schaltcodes des Schaltstücks gemäß Figur 3 in den verschiedenen Schaltstellungen; und
Figur 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltereinheit mit Schalter und Auswerteeinheit.
Der in der Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Schalter 10 umfasst ein mit einem Betätigungselement koppelbares, entlang einer Verschieberichtung 12 verschieblich gelagertes Schaltstück 14. Das Schaltstück 14 ist dabei in definierte Schaltstellungen bewegbar. Zur Kopplung des Schaltstücks 14 mit einem in den Figuren nicht dargestellten Betätigungselement weist das Schaltstück 14 einen Kopplungszapfen 16 auf.
Der Schalter 10 umfasst dabei drei quer zur Verschieberichtung 12 nebeneinander angeordnete Magnetfeldsensoren 24.1, 24.2 und 24.3, die auf einer Leiterplatte 26 angeordnet sind. Auf der Leiterplatte 26 sind ferner zwei einen Halter bildende Schienen 28 vorgesehen, entlang denen das Schaltstück 14 in die Verschieberichtung 12 verschiebbar geführt ist.
Das Schaltstück 14 umfasst ferner einen mehrere Süd- und Nordpolabschnitte aufweisenden Dauermagneten 18. Die den Magnetfeldsensoren 24 zugewandten Südpolabschnitte sind dabei mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet und die Nordpolabschnitte mit dem Bezugszeichen 22. Beim Dauermagneten 18 handelt es sich um einen kunststoffgebundenen Magneten, der in das aus Kunststoff ausgebildete Schaltstück 14 eingegossen ist. Zur Herstellung des kunststoffgebundenen Magneten 18 wird eine magnetisierbare Masse in der vorgesehenen Form gespritzt. Anschießend kann diese Masse mit einer geeigneten Magnetisierungsvorrichtung an den jeweiligen Abschnitten mit einem Nord- oder Südpol 20, 22 magnetisiert werden. Die in den Figuren 1 und 3 gezeigten Südpolabschnitte 20 und Nordpolabschnitte 22 sind dabei lediglich auf der den Magnetfeldsensoren 24.1, 24.2 und 24.3 zugewandten Seite des Dauermagneten vorhanden; auf der den Magnetfeldsensoren 24.1,
24.2 und 24.3 abgewandten Seite befindet sich ein dazu umgekehrte Vorzeichen tragendes, die Bipole der dargestellten Südpolabschnitte 20 und Nordpolabschnitte 22 bildendes Magnetmuster .
Beim Verschieben des Schaltstücks 14 in die jeweiligen Schaltstellungen ändern sich die Ausgangssignale der drei Magnetfeldsensoren 24.1, 24.2 und 24.3 aufgrund der jeweiligen Süd- oder Nordpolabschnitte des Dauermagneten 18 in den Erfassungsbereichen der jeweiligen Magnetfeldsensoren. Die Ausgangssignale der Magnetfeldsensoren 24.1, 24.2 und
24.3 bilden in den einzelnen Schaltstellungen einen eindeutig bestimmbaren binären Schaltcode. Hierzu wird in der Beschreibung zu den Figuren 3 und 4 näher eingegangen. Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters 10, bei dem ein gitterartiger Halter 30 zur Lagerung des Schaltstücks 14 Verwendung findet. Im Schaltstück 14 ist der Dauermagnet 18 mit den einzelnen Polabschnitten angeordnet. Der Halter 30 kann dabei auf eine Leiterplatte aufgesetzt werden, auf der die zugehörigen Magnetfeldsensoren angeordnet sind.
Figur 3 zeigt nun ein Schaltstück 14, bei dem die Südpolabschnitte 20 und die Nordpolabschnitte 22 lückenlos in Verschieberichtung hintereinander liegend angeordnet sind. Die einzelnen Südpolabschnitte 20 sind dabei dunkel dargestellt und die Nordpolabschnitte 22 hell. In Figur 3 sind ferner die drei gegenüber dem Schaltstück 14 ortsfest angeordneten Magnetfeldsensoren 24.1., 24.2 und 24.3 dargestellt. Das Schaltstück 14 befindet sich dabei in einer Schalterstellung STl, bei der in den Erfassungsbereichen der drei Magnetfeldsensoren jeweils Nordpole 22 vorhanden sind.
Der zur Figur 3 zugehörigen Tabelle gemäß Figur 4 ist zu entnehmen, dass in der Schaltstellung STl die drei Magnetfeldsensoren 24.1, 24.2 und 24.3 aufgrund der in den Erfassungsbereichen vorhandenen Nordpolabschnitte jeweils als Ausgangssignale den Wert Null aufweisen. Der zugehörige binäre Schaltcode lautet folglich 000. Wird nun das Schaltstück 14 gemäß Figur 3 in die Verschieberichtung 12 in eine zweite Schaltstellung ST2 bewegt, so ändert sich der binäre Schaltcode beim Magnetfeldsensor 24.3 um ein Bit; in den Erfassungsbereich des Magnetfeldsensors 24.3 gelangt nun ein Südpolabschnitt 20. Insofern ergibt sich in der Schaltstellung ST2 der binäre Schaltcode 001. In der Schaltstellung ST3 ändert sich dann der Schaltcode um ein Bit im Erfassungsbereich des Magnetfeldsensors 24.2; der Schaltcode lautet hier 011. Wie der Tabelle gemäß Figur 4 entnommen werden kann, verändern sich aufgrund der entsprechend gewählten Anordnung der Polabschnitte beim weiteren Verschieben des Schaltstücks von einer Schaltstellung in eine benachbarte Schaltstellung der Schaltcode immer lediglich um ein Ausgangssignal eines Magnetfeldsensors beziehungsweise um lediglich ein Bit. Bei Vorsehen von drei Magnetfeldsensoren können insgesamt maximal acht verschiedene Schaltstellungen STl bis ST8 eindeutig erkannt werden.
Zum lösbar rastenden Halten des Schaltstücks 14 in der jeweiligen Schaltstellung können entsprechende Rastmittel vorgesehen sein, die in den Figuren nicht dargestellt sind.
Zur Auswertung der von dem Schalter 10 erzeugten Schaltcode findet gemäß Figur 5 eine Auswerteeinheit 32 Verwendung, die aus den Schaltcoden die jeweilige Schaltstellung bestimmt und entsprechende Schaltvorgänge einleitet. Die Auswerteeinheit 32 kann dabei die Abfolge der Schaltcode auf Plausibilität überprüfen. Dazu ist vorteilhaft, wenn die Abfolge der Schaltcode in der Auswerteeinheit 32 hinterlegt ist. Gerade dann, wenn sich, wie in Figur 3 und 4, der Schaltcode von zwei benachbarten Schaltstellungen um lediglich ein Bit ändert, kann eine entsprechende Überprüfung des Schaltvorgangs auf einfache Art und Weise erfolgen. Die von den Magnetfeldsensoren erzeugten Schaltsignale können dabei direkt der Auswerteeinheit 32 zur Verfügung gestellt werden oder mittels entsprechenden Wandlern in digitale Signale umgewandelt werden. Der Schalter 10 und die entsprechende Auswerteeinheit 32 sind dabei Bestandteile der Schaltereinheit 34. Die Auswerteeinheit 32 kann dabei beispielsweise auf der Leiterplatte, auf der die Magnetfeldsensoren angeordnet sind, oder fern von dieser angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Schalter (10) besondere Fahrzeugschalter, mit einem mit einem Betätigungselement koppelbaren, entlang einer Verschieberichtung (12) veschieblich gelagerten und in definierte Schaltstellungen bringbaren Schaltstück (14), wobei das Schaltstück (14) wenigstens einen mehrere Süd- und Nordpolabschnitte (20, 22) aufweisenden Dauermagneten (18) umfasst, und mit wenigstens zwei gegenüber dem Schaltstück (14) ortsfest angeordneten Magnetfeldsensoren (24), deren Ausgangssignale je nach Schaltstellung des Schaltstücks davon abhängen, ob ein Süd- oder Nordpolabschnitt (20, 22) des wenigstens einen Dauermagneten (18) im Erfassungsbereich des jeweiligen Magnetfeldsensors (24) liegt und deren Ausgangssignale in der jeweiligen Schaltstellung einen eindeutig bestimmbaren binären Schaltcode bilden.
2. Schalter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (24) quer zur Verschieberichtung (12) des Schaltstücks nebeneinander angeordnet sind und dass die Süd- oder Nordpolabschnitte (20, 22) in Verschieberichtung (12) hintereinander liegend derart angeordnet sind, dass sie für den jeweiligen Magnetfeldsensor (24) eine Codespur bilden.
3. Schalter (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Süd- oder Nordpolabschnitte (20, 22) lückenlos in Verschieberichtung (12) hintereinander liegend angeordnet sind.
4. Schalter (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Süd- und Nordpolabschnitte (20, 22) ein Magnetmuster derart bilden, dass beim Verschieben des Schaltstücks (14) von einer Schaltstellung in eine benachbarte Schaltstellung sich der Schaltcode um lediglich ein Ausgangssignal eines Magnetfeldsensors (24) ändert.
5. Schalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter zwei Magnetfeldsensoren (24) und maximal vier Schaltstellungen oder drei Magnetfeldsensoren (24.1, 24.2, 24.3) und maximal acht Schaltstellungen (STl bis ST8) umfasst.
6. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Neutralstellung des Schaltstücks kein Süd- oder Nordpolabschnitt (20, 22) des Dauermagneten (18) in den Erfassungsbereichen der Magnetfeldsensoren (24) vorhanden ist.
7. Schalter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter einen Halter (30) umfasst, der das Schaltstück (14) entlang einer geradlinig verlaufenden Verschieberichtung
(12) verschiebbar führt.
8. Schalter (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rastmittel vorgesehen sind, die das Schaltstück (14) in der jeweiligen Schaltstellung lösbar rastend halten.
9. Schalter (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltstück
(14) aus Kunststoff ausgebildet ist und/oder dass der oder die Dauermagneten (18) als kunststoffgebundene Magnete ausgebildet sind, die in das Schaltstück (14) eingeformt oder an diesem befestigt sind.
10. Schalter (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoren (24) als auf einer Leiterplatte angeordnete HaIl-ICs ausgebildet sind.
11. Auswerteeinheit (32) für einen Schalter (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, die aus dem jeweiligen Schaltcode eine zugehörige Schaltstellung bestimmt und einen entsprechenden Schaltvorgang einleitet .
12. Auswerteeinheit (32) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Abfolge der Schaltcodes auf Plausibilität und/oder Redundanz überprüft .
13. Auswerteeinheit (32) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit den unmittelbar von den Magnetfeldsensoren (24) erzeugten Schaltcode auswertet .
14. Auswerteeinheit (32) nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der von den Magnetfeldsensoren (24) erzeugte Schaltcode vor einer Auswertung durch die Auswerteeinheit in ein digitales Signal umgewandelt wird.
15. Schaltereinheit (34), umfassend einen Schalter (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 und eine Auswerteeinheit (32) nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14.
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