WO2018145825A1 - Knurled-wheel switch having magnetic coding and magnetic sensors - Google Patents

Knurled-wheel switch having magnetic coding and magnetic sensors Download PDF

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WO2018145825A1
WO2018145825A1 PCT/EP2018/050176 EP2018050176W WO2018145825A1 WO 2018145825 A1 WO2018145825 A1 WO 2018145825A1 EP 2018050176 W EP2018050176 W EP 2018050176W WO 2018145825 A1 WO2018145825 A1 WO 2018145825A1
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WO
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magnetic
knurled wheel
wheel
knurled
switch
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/050176
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German (de)
French (fr)
Inventor
Reiner Mozer
Original Assignee
Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/02—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means
    • G01D5/06—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means acting through a wall or enclosure, e.g. by bellows, by magnetic coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • 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
    • H03K2217/94057—Rotary switches
    • H03K2217/94068—Rotary switches with magnetic detection

Definitions

  • the present invention relates to a knurled wheel switch, in particular for
  • a vehicle with a thumbwheel, which is rotatably held along its central axis, and an evaluation unit with a plurality of magnetic sensors.
  • the present invention relates to a vehicle having an above
  • a knurled wheel switch is a rotatable switch in which a rotational position or switching position corresponds to an angular adjustment of a knurling wheel.
  • Knurled wheel switches known in the prior art are usually implemented with an encoder or a potentiometer. However, these implementations are disadvantageous for various reasons.
  • thumbwheel switches Due to their size, known thumbwheel switches are not suitable for all applications. Also, the distinctness of a larger number is different
  • Potentiometers in particular, are subject to aging effects, so that resistance values associated with the switching positions may change over time. This can lead to incorrect detection of switch positions.
  • the invention is therefore based on the object to provide a knurled wheel switch of the type mentioned above and a vehicle with such Rändelradschalter, which overcome the aforementioned disadvantages at least partially.
  • it is the task of the present invention
  • a knurled wheel switch is specified, in particular for use with a vehicle, with a thumbwheel, which is held rotatable about its center axis, and an evaluation unit with a plurality of magnetic sensors, wherein the thumbwheel has a matrix-like magnetic coding for coding a plurality of rotational positions of the knurl wheel, those of a majority
  • Single magnet is formed in a matrix-like arrangement, the plurality
  • Magnetic sensors are arranged in a row, one row each of the
  • Output position signal with the rotational position of the thumbwheel depending on the detected line of the magnetic coding is also indicated with a knurled wheel switch above.
  • the basic idea of the present invention is thus to magnetically encode the rotational positions in order to be able to reliably distinguish the individual rotational positions.
  • the rotational positions are detected by the evaluation unit, which reads the magnetic coding of the respective rotary position with the magnetic sensors.
  • the rotational positions can be clearly recognized.
  • Knurled wheel switches are used, for example, in vehicles in different places.
  • knurled wheel switches can be used as control switches for various components in the vehicle. They are known, for example, for setting the beam range, backlight, volume, selection switch or the like. Partial knurled wheel switches are also used as switching elements on the steering wheel or on the shift lever. The operation is done by turning the thumbwheel around its central axis.
  • the number of magnetic sensors corresponds to the number of independent columns of the magnetic coding.
  • the magnetic sensors can be designed as conventional magnetic sensors, for example as HALL sensors.
  • the HALL sensors are usually very small and can be easily accommodated on a printed circuit board.
  • the magnetic coding can be carried out with a basically arbitrary number of columns in order to be able to code a given number of rotational positions.
  • a total of eight rotational positions can be distinguished.
  • Each additional column causes a doubling of the number of encodable rotational positions in a binary coding.
  • the rotational positions are preferably formed equidistantly on the knurl wheel, i. for example, with a constant angular distance.
  • the rotational positions can be over the entire circumference of the knurling wheel or just one
  • the magnetic coding is in a non-visible region of the
  • the knurl wheel is in this case rotatable only by an angle of, for example, 90 °, and the magnetic coding encodes the rotary one
  • each magnetic pole can encode a value.
  • each magnetic pole can encode a value.
  • each magnetic pole can encode a value.
  • the evaluation unit has a
  • Evaluation circuit having a plurality of switches in accordance with a number of columns of the magnetic encoding of the knurl, wherein each switch is associated with a resistor, and the evaluation unit is adapted to output an analog position signal depending on the resistors associated with the switches.
  • an analog position signal can be generated in a simple manner, which directly indicates the position of the thumbwheel of Rändelradschalters. This is possible over a potentiometer with high reliability and accuracy.
  • the individual switches are actuated by the magnetic sensors, whereby the evaluation circuit can be easily realized.
  • the resistance values of the resistors are chosen so that the individual rotational positions can be specified analogously without the risk of confusion.
  • Position signal can be saved strands, space and also costs.
  • the binary code and its analog implementation with the switch produces a unique signal in the form of a resistance value. An additional electronics is not necessary. Short circuits and strand breaks can be easily detected. It is a simple design of the knurled wheel switch allows, with no programming is required.
  • the evaluation unit has a
  • Base resistance and a total resistance is formed by a parallel connection of the respective resistors in parallel to the base resistance depending on a position of the individual switches.
  • In parallel connection can by the
  • Base resistance is a requirement for the resulting total resistance.
  • the total resistance is always smaller than the smallest
  • the total resistance can be simple can be calculated by adding the reciprocals of all individual resistors to the reciprocal of the total resistance.
  • the analog position signal is proportional to the rotational position of the thumbwheel. This allows a simple determination of the rotational position of the thumbwheel done. Successive rotational positions are encoded by successive signal values of the analog position signal.
  • the magnetic coding is arranged on an end face of the knurling wheel.
  • the matrix is formed from radially arranged rows. Geometrically, the matrix does not have a rectangular structure. Nevertheless, the individual magnets are logically arranged in a matrix.
  • Magnetic coding on the outer peripheral surface is the matrix formed of circumferentially arranged columns. Accordingly, the lines are coaxial on the
  • the magnetic sensors can also be offset in the circumferential direction, so that they simultaneously detect corresponding positions of the columns, that is to say a complete logical row.
  • the row position in a column results in the row membership, i. that, for example, the first individual magnets of all columns form a row.
  • the thumbwheel is made of magnetic material, and the individual magnets are formed in the magnetic material. Accordingly, no separate individual magnets must be provided and attached. The individual magnets are magnetized by the thumbwheel.
  • the individual magnets are mounted on or in the thumbwheel. The attachment of the individual magnets allows a large
  • Knurl wheel become the individual magnets within an outer peripheral surface
  • the thumbwheel can be rotated without any restrictions, up to complete 360 ° turns. Due to the integra tion of the magnetic coding in the thumbwheel no additional space outside the knurled wheel is required.
  • the thumbwheel is designed as an injection molded part, and the individual magnets are mounted by injection molding on or in the thumbwheel.
  • injection molding typically takes place with a liquid plastic material, so that there is no influence on the magnetic properties of the individual magnets.
  • Individual magnets are completely encapsulated with the injection molding material so that they are positioned in the knurled wheel. The individual magnets are thus partially or completely cast in the injection molding material.
  • the thumbwheel is lockable in a plurality of rotational positions.
  • the rotational positions can also be detected and distinguished by an operator immediately in the operation, which facilitates the setting of a desired rotational position.
  • the knurled wheel switch can be designed with a latching device. The latching is here in the sense of a tangible overcoming of a mechanical resistance during
  • the thumbwheel in the circumferential direction on a waveform, each wave trough with a rotational position
  • the thumbwheel switch has a spring-loaded engagement member which abuts the waveform to lock the knurl in the troughs.
  • the waveform includes wave troughs and wave crests, and the detailed shape of the wave crests may be formed in the manner of teeth or the like.
  • the magnetic sensors are designed as latched HALL ICs.
  • the HALL ICs are usually very small and can be easily accommodated on a printed circuit board.
  • the HALL ICs include all necessary components for controlling the HALL sensor and facilitate the provision of a compact evaluation circuit.
  • the latched HALL ICs ensure robustness against ESD, EMC and external magnetic fields.
  • the latched HALL ICs are also referred to as Hall switches and are preferably integral with a switch.
  • the magnetic coding is carried out according to the Gray code.
  • the Gray code is characterized by the fact that only one single magnet in each line changes between two adjacent lines. Thus, for example, larger individual magnets can be used, which extend in a column over several columns. Single magnets with the size of only a single position are largely avoided. For example, a three-bit Gray code requires only a total of eight magnetic code state changes in all three columns.
  • FIG. 1 is a schematic view of a knurled wheel switch according to a first preferred embodiment of the invention in a perspective view obliquely from above,
  • Fig. 2 is a side sectional view of the knurled wheel switch of FIG. 1 with
  • Fig. 3 is a side sectional view of the knurled wheel switch of FIG. 1 with
  • Knurl wheel which is designed with a wave profile, and a spring-loaded engagement element
  • Fig. 5 is a table with a Gray code for three-bit feasible
  • Figures 1 to 3 show a thumbwheel 10 according to a first preferred embodiment of the invention.
  • the knurled wheel switch 10 is designed for use with a vehicle not shown in the figures.
  • the knurled wheel switch 10 comprises a knurled wheel 12, which is held rotatably on a housing 16 about its central axis 14.
  • the knurled wheel switch 10 further comprises an evaluation unit 18 with three magnetic sensors 20, which are arranged in a row.
  • the magnetic sensors 20 are arranged coaxially with the central axis 14 of the knurled wheel 12.
  • the magnetic sensors 20 are implemented as latched HALL ICs and mounted on a circuit board 21.
  • the evaluation unit 18 includes electrical evaluation circuit 22 with the
  • Magnetic sensors 20 associated switches 24 and associated resistors 26.
  • the evaluation circuit 22 is designed to generate an analog signal.
  • the evaluation circuit 22 is shown in Fig. 4 in accordance with the thumbwheel 10 of the first embodiment, where there are a total of three similar
  • Each evaluation circuit 22 comprises, in accordance with the three columns 38 of the magnetic coding 30 of the thumbwheel 12, three switches 24, each switch 24 being actuated directly by the respective magnetic sensor 20.
  • Each switch 24 is assigned a resistor 26.
  • the evaluation circuit 22 has a base resistor 28.
  • the base resistor 28 and the three resistors 26 of the three switches 24 are connected in parallel, so that the inverse of all of the switches 24 connected in parallel resistors 26 and the base resistor 28 add up to the reciprocal of the total resistance.
  • the total resistance is thus formed depending on a position of the individual switches 24.
  • By the Total resistance is outputted an analog position signal depending on the switches 24 associated resistors 26.
  • the individual switches 24 are actuated by the magnetic sensors 20.
  • the resistance values of the resistors 26 and the base resistor 28 are selected so that individual rotational positions 44 can be reproduced without the risk of confusion.
  • the knurling wheel 12 has a matrix-like magnetic coding 30 for coding a plurality of rotational positions 44 of the knurling wheel 12.
  • the magnetic coding 30 is formed by a plurality of individual magnets 32, 34 in a matrix-like arrangement.
  • the individual magnets 32, 34 are aligned with a first orientation and a second orientation, respectively. In the first and second orientations, different magnetic poles of the individual magnets 32, 34 point radially outward.
  • the individual magnets 32, 34 thus form the digital magnetic coding 30, wherein each magnetic pole of a single magnet 32, 34 encodes a binary value.
  • the magnetic encoder 30 is disposed on an outer peripheral surface 40 of the thumbwheel 12. It is formed as a matrix with three circumferentially arranged columns 38. Accordingly, their lines 36 are arranged coaxially on the outer circumferential surface 40.
  • the number of magnetic sensors 20 thus corresponds to the number of columns 38 of the magnetic coding 30.
  • the rotary positions 44 are digitally coded here, the magnetic code 30 being executed after that according to the Gray code, so that in each case only a single magnet 32, 34 changes between two adjacent lines 36.
  • the magnetic code 30 after that according to the Gray code is shown in FIG.
  • the individual rotational positions 44 can be reliably distinguished, with one line 36 of the magnetic encoder 30 being read by the magnetic sensors 20 as the rotational position of the thumbwheel 12.
  • the evaluation unit 18 then outputs the position signal with the rotational position 44 of the thumbwheel 12 as a function of the recognized line 36 of the magnetic coding 30.
  • the individual magnets 32, 34 are mounted on the knurled wheel 12 such that they do not rise above its outer circumferential surface 40.
  • the thumbwheel 12 is designed as an injection molded part, and the individual magnets 32, 34 are in the injection molding of the
  • the magnetic coding 30 is arranged in a non-visible region of the knurling wheel 12.
  • the thumbwheel 12 is rotatable in this case by an angle of about 90 °, and the magnetic encoder 30 encodes eight rotational positions 44 therein
  • the rotational positions 44 are formed equidistant with a constant angular distance on the knurled wheel 12.
  • the knurled wheel 12 has a waveform 42 in the circumferential direction, wherein each wave trough 44 corresponds to a rotational position 44.
  • the thumbwheel 10 has an engagement member 46 which abuts the waveform 42.
  • the engagement element 46 is designed like a pin and loaded with a spring 48 to lock the thumbwheel 12 in the troughs 44.
  • a sensible force upon transfer from a rotational position 44 to an adjacent rotational position 44, a sensible force must be applied against the spring 48.
  • the engagement member 46 and the spring 48 are held on a holder 50, wherein the holder 50 on the
  • Housing 16 is mounted.

Abstract

The invention relates to a knurled-wheel switch (10), in particular for use for a vehicle, comprising a knurled wheel (12), which is held for rotation about the center axis (14) thereof, and an evaluating unit (18) having a plurality of magnetic sensors (20), the knurled wheel (12) having a matrix-type magnetic coding (30) for coding a plurality of rotational positions (44) of the knurled wheel (12), which magnetic coding is formed by a plurality of individual magnets (32, 34) in a matrix-type arrangement, the plurality of magnetic sensors (20) being arranged in a row in order to read out one line (36) of the magnetic coding (30) at a time, and the evaluating unit (18) being designed to output a position signal having the rotational position (44) of the knurled wheel (12) in accordance with the detected row (36) of the magnetic coding (30). The invention further relates to a vehicle (10) having a knurled-wheel switch (10) as described above.

Description

Rändelradschalter mit Magnetkodierung und Magnetsensoren  Knurled wheel switch with magnetic coding and magnetic sensors
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rändelradschalter, insbesondere zur The present invention relates to a knurled wheel switch, in particular for
Verwendung für ein Fahrzeug, mit einem Rändelrad, das entlang seiner Mittelachse drehbar gehalten ist, und einer Auswerteeinheit mit einer Mehrzahl Magnetsensoren. Use for a vehicle, with a thumbwheel, which is rotatably held along its central axis, and an evaluation unit with a plurality of magnetic sensors.
Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem obigen Also, the present invention relates to a vehicle having an above
Rändelradschalter. Rändelradschalter.
Ein Rändelradschalter ist ein drehbarer Schalter, bei dem eine rotatorische Position oder auch Schaltposition einer Winkeleinstellung eines Rändelrades entspricht. Im Stand der Technik bekannte Rändelradschalter werden meist mit einem Enkoder oder einem Potentiometer implementiert. Diese Implementierungen sind jedoch aus verschiedenen Gründen nachteilig. A knurled wheel switch is a rotatable switch in which a rotational position or switching position corresponds to an angular adjustment of a knurling wheel. Knurled wheel switches known in the prior art are usually implemented with an encoder or a potentiometer. However, these implementations are disadvantageous for various reasons.
So sind bekannte Rändelradschalter aufgrund ihrer Größe nicht für alle Anwendungen geeignet. Auch ist die Unterscheidbarkeit einer größeren Zahl verschiedener Due to their size, known thumbwheel switches are not suitable for all applications. Also, the distinctness of a larger number is different
Schaltpositionen teilweise nicht gegeben. Dies kann beispielsweise durch Switch positions partially not given. This can be done, for example
Ungenauigkeiten der Potentiometerwerte bedingt sein. Darüber hinaus unterliegen insbesondere Potentiometer Alterungseffekten, so dass sich zu den Schaltpositionen gehörende Widerstandswerte im Laufe er Zeit ändern können. Dies kann bis zu einer falschen Erkennung von Schaltpositionen führen. Inaccuracies of Potentiometerwerte be conditional. In addition, potentiometers, in particular, are subject to aging effects, so that resistance values associated with the switching positions may change over time. This can lead to incorrect detection of switch positions.
Prinzipiell ist es jedoch gewünscht, mit Rändelradschaltern möglichst viele In principle, however, it is desirable to use as many knurled-wheel switches as possible
Schaltpositionen unterscheiden zu können, wodurch sich kleine Winkelunterschiede zwischen den Schaltpositionen ergeben. Beispielsweise gibt es Anforderungen, um acht oder mehr Schaltpositionen in einem Winkelsegment von 90°bereitzustellen. Daher ist eine baumraumeffiziente Implementierung mit genauen Widerstandswerten zum sicheren Schalten trotz kleiner Winkelunterschiede wünschenswert. To be able to distinguish switching positions, resulting in small angle differences between the switching positions. For example, there are requirements to provide eight or more shift positions in an angular segment of 90 °. Therefore, a tree space efficient implementation with accurate resistance values for safe switching despite small angular differences is desirable.
Enkoder erfordern üblicherweise eine digitale Auswertung, die aufwendig und darüber hinaus teilweise mit bestehenden Applikationen nicht kompatibel ist. Eine Übertragung von Schaltpositionen erfolgt üblicherweise digital über einen Bus, was einen hohen Aufwand in der Signalverarbeitung erfordert. In diesem Zusammenhang ist aus der US 2009/0096750 A1 die Bereitstellung und Anpassung von elektromagnetischen Mitteln, um eine Drehung eines Radmoduls in kontinuierliche elektrische Signale zu übersetzen. Ein Permanentmagnet ist in dem Radmodul eingebaut, um ein Magnetfeld bereitzustellen. Zwei Sensoren sind tangential zur Spinnrichtung des Permanentmagneten angeordnet und werden verwendet, um die Variationen des magnetischen Feldes durch die Drehung des Radmoduls in Encoders typically require a digital evaluation that is expensive and, moreover, partially incompatible with existing applications. A transmission of switching positions usually takes place digitally via a bus, which requires a high outlay in signal processing. In this context, US 2009/0096750 A1 discloses the provision and adaptation of electromagnetic means for translating a rotation of a wheel module into continuous electrical signals. A permanent magnet is incorporated in the wheel module to provide a magnetic field. Two sensors are arranged tangentially to the spinning direction of the permanent magnet and are used to measure the variations of the magnetic field by the rotation of the wheel module in FIG
Übereinstimmung mit dem Hall-Effekt zu erkennen. Diese Implementierung ist ebenfalls für einen Schalter aufgrund der geringen Genauigkeit nicht immer geeignet. Identify agreement with the Hall effect. This implementation is also not always suitable for a switch due to the low accuracy.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, einen Rändelradschalter der oben genannten Art und ein Fahrzeug mit einem solchen Rändelradschalter anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile zumindest teilweise überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Based on the above-mentioned prior art, the invention is therefore based on the object to provide a knurled wheel switch of the type mentioned above and a vehicle with such Rändelradschalter, which overcome the aforementioned disadvantages at least partially. In particular, it is the task of the present invention
Erfindung, einen Rändelradschalter der oben genannten Art und ein Fahrzeug mit einem solchen Rändelradschalter anzugeben, die eine zuverlässige Erkennung von einer Mehrzahl rotatorischer Positionen oder Schaltpositionen mit geringen Invention to provide a thumbwheel switch of the type mentioned above and a vehicle with such a thumbwheel switch, the reliable detection of a plurality of rotational positions or switching positions with low
Winkelunterschieden zwischen den Schaltpositionen mit geringem Platzbedürfnis ermöglichen. Allow angular differences between the switching positions with little space requirement.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der The object is achieved by the features of the invention
unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß ist somit ein Rändelradschalter angegeben, insbesondere zur Verwendung für ein Fahrzeug, mit einem Rändelrad, das um seine Mittelachse drehbar gehalten ist, und einer Auswerteeinheit mit einer Mehrzahl Magnetsensoren, wobei das Rändelrad eine matrixartige Magnetkodierung zur Kodierung einer Mehrzahl rotatorischer Positionen des Rändelrads aufweist, die von einer Mehrzahl According to the invention, therefore, a knurled wheel switch is specified, in particular for use with a vehicle, with a thumbwheel, which is held rotatable about its center axis, and an evaluation unit with a plurality of magnetic sensors, wherein the thumbwheel has a matrix-like magnetic coding for coding a plurality of rotational positions of the knurl wheel, those of a majority
Einzelmagneten in einer matrixartigen Anordnung gebildet ist, die Mehrzahl Single magnet is formed in a matrix-like arrangement, the plurality
Magnetsensoren in einer Reihe angeordnet sind, um jeweils eine Zeile der Magnetic sensors are arranged in a row, one row each of the
Magnetkodierung auszulesen, und die Auswerteeinheit ausgeführt ist, ein Magnetic code read, and the evaluation is executed, a
Positionssignal mit der rotatorischen Position des Rändelrads abhängig von der erkannten Zeile der Magnetkodierung auszugeben. Erfindungsgemäß ist außerdem ein Fahrzeug mit einem obigen Rändelradschalter angegeben. Output position signal with the rotational position of the thumbwheel depending on the detected line of the magnetic coding. According to the invention, a vehicle is also indicated with a knurled wheel switch above.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, die rotatorischen Positionen magnetisch zu kodieren, um die einzelnen rotatorischen Positionen zuverlässig unterscheiden zu können. Die Erkennung der rotatorischen Positionen erfolgt durch die Auswerteeinheit, die mit den Magnetsensoren die magnetische Kodierung der jeweiligen rotatorischen Position einliest. Somit können die rotatorischen Positionen eindeutig erkannt werden. The basic idea of the present invention is thus to magnetically encode the rotational positions in order to be able to reliably distinguish the individual rotational positions. The rotational positions are detected by the evaluation unit, which reads the magnetic coding of the respective rotary position with the magnetic sensors. Thus, the rotational positions can be clearly recognized.
Rändelradschalter finden beispielsweise in Fahrzeugen an unterschiedlichen Stellen Verwendung. Beispielsweise können Rändelradschalter als Bedienschalter für verschiedene Komponenten im Fahrzeug verwendet werden. Sie sind beispielsweise zur Einstellung von Leuchtweite, Hintergrundbeleuchtung, Lautstärke, Auswahlschalter oder ähnlichen bekannt. Teilweise werden Rändelradschalter auch als Schaltelemente am Lenkrad oder am Schalthebel verwendet. Die Bedienung erfolgt über Drehen des Rändelrads um seine Mittelachse. Knurled wheel switches are used, for example, in vehicles in different places. For example, knurled wheel switches can be used as control switches for various components in the vehicle. They are known, for example, for setting the beam range, backlight, volume, selection switch or the like. Partial knurled wheel switches are also used as switching elements on the steering wheel or on the shift lever. The operation is done by turning the thumbwheel around its central axis.
Die Anzahl der Magnetsensoren entspricht der Anzahl der unabhängigen Spalten der Magnetkodierung. Die Magnetsensoren können als übliche Magnetsensoren ausgeführt sein, beispielsweise als HALL -Sensoren. Die HALL-Sensoren sind üblicherweise sehr klein und können problemlos auf einer Leiterplatte untergebracht werden. The number of magnetic sensors corresponds to the number of independent columns of the magnetic coding. The magnetic sensors can be designed as conventional magnetic sensors, for example as HALL sensors. The HALL sensors are usually very small and can be easily accommodated on a printed circuit board.
Die Magnetkodierung kann mit einer prinzipiell beliebigen Anzahl Spalten ausgeführt sein, um eine sich ergebene Anzahl rotatorischer Positionen kodieren zu können. The magnetic coding can be carried out with a basically arbitrary number of columns in order to be able to code a given number of rotational positions.
Beispielsweise können mit drei Spalten bei einer binären Kodierung insgesamt acht rotatorische Positionen unterschieden werden. Jede zusätzliche Spalte bewirkt bei einer binären Kodierung jeweils eine Verdopplung der Anzahl der kodierbaren rotatorischen Positionen. For example, with three columns in a binary coding a total of eight rotational positions can be distinguished. Each additional column causes a doubling of the number of encodable rotational positions in a binary coding.
Die rotatorischen Positionen sind vorzugsweise äquidistant an dem Rändelrad ausgebildet, d.h. beispielsweise mit einem konstanten Winkelabstand. Die rotatorischen Positionen können über den gesamten Umfang des Rändelrads oder nur einen The rotational positions are preferably formed equidistantly on the knurl wheel, i. for example, with a constant angular distance. The rotational positions can be over the entire circumference of the knurling wheel or just one
Winkelabschnitt davon verteilt angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Magnetkodierung in einem nicht sichtbaren Bereich des Angular section thereof be arranged distributed. Preferably, the magnetic coding is in a non-visible region of the
Rändelrades angeordnet. Das Rändelrad ist in diesem Fall nur um einen Winkel von beispielsweise 90°drehbar, und die Magnetkodierung kodiert die rotatorischen Knurled wheel arranged. The knurl wheel is in this case rotatable only by an angle of, for example, 90 °, and the magnetic coding encodes the rotary one
Positionen in diesem Segment. Positions in this segment.
Die Einzelmagneten formen eine digitale Magnetkodierung, wobei jeder magnetische Pol einen Wert kodieren kann. Prinzipiell könnte beispielsweise durch einen fehlenden Einzelmagneten ein dritter Wert kodiert werden. The individual magnets form a digital magnetic coding, wherein each magnetic pole can encode a value. In principle, for example, could be encoded by a missing individual magnet, a third value.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinheit eine In an advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit has a
Auswerteschaltung mit einer Mehrzahl Schalter in Übereinstimmung mit einer Anzahl Spalten der Magnetkodierung des Rändelrads auf, wobei jedem Schalter ein Widerstand zugeordnet ist, und die Auswerteeinheit ausgeführt ist, ein analoges Positionssignal abhängig von den den Schaltern zugeordneten Widerständen auszugeben. Somit kann auf einfache Weise ein analoges Positionssignal erzeugt werden, was unmittelbar die Position des Rändelrads des Rändelradschalters angibt. Dies ist gegenüber einem Potentiometer mit hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit möglich. Die einzelnen Schalter werden durch die Magnetsensoren betätigt, wodurch die Auswerteschaltung einfach realisiert werden kann. Die Widerstandswerte der Widerstände sind so gewählt, dass sich die einzelnen rotatorischen Positionen ohne Verwechslungsgefahr analog angeben lassen. Durch die Verwendung eines einfach erzeugten analogen Evaluation circuit having a plurality of switches in accordance with a number of columns of the magnetic encoding of the knurl, wherein each switch is associated with a resistor, and the evaluation unit is adapted to output an analog position signal depending on the resistors associated with the switches. Thus, an analog position signal can be generated in a simple manner, which directly indicates the position of the thumbwheel of Rändelradschalters. This is possible over a potentiometer with high reliability and accuracy. The individual switches are actuated by the magnetic sensors, whereby the evaluation circuit can be easily realized. The resistance values of the resistors are chosen so that the individual rotational positions can be specified analogously without the risk of confusion. By using a simply generated analog
Positionssignals können Litzen, Bauraum und auch Kosten eingespart werden. Durch den Binärkode und dessen analoge Umsetzung mit dem Schalter wird ein eindeutiges Signal in der Form eines Widerstandswerts erzeugt. Eine zusätzliche Elektronik ist nicht notwendig. Kurzschlüsse und Litzenbrüche können einfach erkannt werden. Es wird ein einfacher Aufbau des Rändelradschalters ermöglicht, wobei keine Programmierung erforderlich ist. Position signal can be saved strands, space and also costs. The binary code and its analog implementation with the switch produces a unique signal in the form of a resistance value. An additional electronics is not necessary. Short circuits and strand breaks can be easily detected. It is a simple design of the knurled wheel switch allows, with no programming is required.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Auswerteeinheit einen In an advantageous embodiment of the invention, the evaluation unit has a
Basiswiderstand auf, und ein Gesamtwiderstand wird durch eine Parallelschaltung der jeweiligen Widerstände parallel zu dem Basiswiderstand abhängig von einer Position der einzelnen Schalter gebildet. Bei der Parallelschaltung kann durch den Base resistance, and a total resistance is formed by a parallel connection of the respective resistors in parallel to the base resistance depending on a position of the individual switches. In parallel connection can by the
Basiswiderstand eine Vorgabe hinsichtlich des sich ergebenden Gesamtwiderstands gemacht werden. Der Gesamtwiderstand ist dabei stets kleiner als der kleinste Base resistance is a requirement for the resulting total resistance. The total resistance is always smaller than the smallest
Einzelwiderstand. In der Parallelschaltung kann der Gesamtwiderstand einfach berechnet werden, indem die Kehrwerte aller Einzelwiderstände zum Kehrwert des Gesamtwiderstandes aufaddiert werden. Single resistor. In parallel connection, the total resistance can be simple can be calculated by adding the reciprocals of all individual resistors to the reciprocal of the total resistance.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das analoge Positionssignal proportional zu der rotatorischen Position des Rändelrads. Dadurch kann eine einfache Bestimmung der rotatorischen Position des Rändelrads erfolgen. Aufeinanderfolgende rotatorische Positionen sind durch aufeinanderfolgende Signalwerte des analogen Positionssignals kodiert. In an advantageous embodiment of the invention, the analog position signal is proportional to the rotational position of the thumbwheel. This allows a simple determination of the rotational position of the thumbwheel done. Successive rotational positions are encoded by successive signal values of the analog position signal.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Magnetkodierung an einer Stirnfläche des Rändelrads angeordnet ist. Bei einer Anbringung der Magnetkodierung an der Stirnfläche ist die Matrix aus radial angeordneten Zeilen gebildet. Die Matrix hat also geometrisch keine rechteckige Struktur. Gleichwohl sind die Einzelmagneten logisch in einer Matrix angeordnet. In an advantageous embodiment of the invention, the magnetic coding is arranged on an end face of the knurling wheel. When the magnetic coding is applied to the end face, the matrix is formed from radially arranged rows. Geometrically, the matrix does not have a rectangular structure. Nevertheless, the individual magnets are logically arranged in a matrix.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Magnetkodierung an einer In an advantageous embodiment of the invention, the magnetic coding on a
Außenumfangsfläche des Rändelrads angeordnet. Bei einer Anbringung der Outer peripheral surface of the knurling arranged. When attaching the
Magnetkodierung an der Außenumfangsfläche ist die Matrix aus in Umfangsrichtung angeordneten Spalten gebildet. Entsprechend sind die Zeilen koaxial auf der Magnetic coding on the outer peripheral surface is the matrix formed of circumferentially arranged columns. Accordingly, the lines are coaxial on the
Außenumfangsfläche angeordnet. In diesem Fall sind die Magnetsensoren Outer peripheral surface arranged. In this case, the magnetic sensors
entsprechend koaxial zu der Mittelachse des Rändelrads angeordnet, um jeweils eine Zeile der Magnetkodierung einlesen zu können. Prinzipiell ist es auch möglich, dass die Spalten in der Matrix in Umfangsrichtung verschoben sind. Entsprechend können auch die Magnetsensoren in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sein, so dass sie korrespondierende Positionen der Spalten, also eine vollständige logische Zeile, gleichzeitig erfassen. Es ergibt sich also durch die korrespondierende Position in einer Spalte die Zeilenzugehörigkeit, d.h. dass beispielsweise die ersten Einzelmagneten aller Spalten eine Zeile bilden. arranged coaxially to the central axis of the knurled wheel, in order to read in each case one line of the magnetic coding can. In principle, it is also possible that the columns in the matrix are shifted in the circumferential direction. Accordingly, the magnetic sensors can also be offset in the circumferential direction, so that they simultaneously detect corresponding positions of the columns, that is to say a complete logical row. Thus, the row position in a column results in the row membership, i. that, for example, the first individual magnets of all columns form a row.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Rändelrad aus magnetischem Material hergestellt, und die Einzelmagneten sind in dem magnetischen Material ausgebildet. Entsprechend müssen keine separaten Einzelmagnete vorgesehen und angebracht werden. Die Einzelmagnete werden durch Magnetisierung des In an advantageous embodiment of the invention, the thumbwheel is made of magnetic material, and the individual magnets are formed in the magnetic material. Accordingly, no separate individual magnets must be provided and attached. The individual magnets are magnetized by the
magnetischen Materials ausgebildet. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Einzelmagnete an oder in dem Rändelrad montiert. Die Anbringung der Einzelmagnete ermöglicht eine große formed of magnetic material. In an advantageous embodiment of the invention, the individual magnets are mounted on or in the thumbwheel. The attachment of the individual magnets allows a large
Flexibilität bei der Ausgestaltung des Rändelrads. Bei einer Anbringung in dem Flexibility in the design of the thumbwheel. When mounted in the
Rändelrad werden die Einzelmagneten innerhalb einer Außenumfangsfläche Knurl wheel become the individual magnets within an outer peripheral surface
positioniert, so dass sie sich nicht über diese Außenumfangsfläche erheben. Im positioned so that they do not rise above this outer circumferential surface. in the
Ergebnis kann das Rändelrad ohne Beschränkungen gedreht werden, bis hin zu vollständigen Drehungen um 360°. Aufgrund der Integ ration der Magnetkodierung in das Rändelrad ist kein zusätzlicher Bauraum außerhalb des Rändelrads erforderlich. As a result, the thumbwheel can be rotated without any restrictions, up to complete 360 ° turns. Due to the integra tion of the magnetic coding in the thumbwheel no additional space outside the knurled wheel is required.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Rändelrad als Spritzgussteil ausgeführt, und die Einzelmagneten sind im Spritzgussverfahren an oder in dem Rändelrad angebracht. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Rändelrads, indem die Einzelmagnete wie gewünscht positioniert werden, und mit dem Spritzgießen automatisch an oder in dem Rändelrad angebracht sind. Spritzgießen erfolgt typischerweise mit einem flüssigen Kunststoffmaterial, so dass keine Beeinflussung der magnetischen Eigenschaften der Einzelmagneten erfolgt. Prinzipiell können die In an advantageous embodiment of the invention, the thumbwheel is designed as an injection molded part, and the individual magnets are mounted by injection molding on or in the thumbwheel. This allows easy manufacture of the knurl wheel by positioning the individual magnets as desired and automatically attached to or in the knurl wheel by injection molding. Injection molding typically takes place with a liquid plastic material, so that there is no influence on the magnetic properties of the individual magnets. In principle, the
Einzelmagneten vollständig mit dem Spritzgussmaterial umgössen werden, so dass sie in dem Rändelrad positioniert sind. Die Einzelmagneten sind also teilweise oder vollständig in dem Spritzgussmaterial eingegossen. Individual magnets are completely encapsulated with the injection molding material so that they are positioned in the knurled wheel. The individual magnets are thus partially or completely cast in the injection molding material.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Rändelrad in einer Mehrzahl rotatorischer Positionen verrastbar. Somit können die rotatorischen Positionen auch von einer Bedienperson unmittelbar bei der Bedienung erkannt und unterschieden werden, was die Einstellung einer gewünschten rotatorischen Position erleichtert. Dazu kann der Rändelradschalter mit einer Verrastvorrichtung ausgeführt sein. Das Verrasten ist hier im Sinne einer fühlbaren Überwindung eines mechanischen Widerstands beim In an advantageous embodiment of the invention, the thumbwheel is lockable in a plurality of rotational positions. Thus, the rotational positions can also be detected and distinguished by an operator immediately in the operation, which facilitates the setting of a desired rotational position. For this purpose, the knurled wheel switch can be designed with a latching device. The latching is here in the sense of a tangible overcoming of a mechanical resistance during
Überführen des Rändelrads von einer rotatorischen Position in eine benachbarte rotatorische Position zu verstehen. To translate the knurl from a rotational position to an adjacent rotational position to understand.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Rändelrad in Umfangsrichtung eine Wellenform auf, wobei jedes Wellental mit einer rotatorischen Position In an advantageous embodiment of the invention, the thumbwheel in the circumferential direction on a waveform, each wave trough with a rotational position
korrespondiert, und der Rändelradschalter weist ein federbelastetes Eingriffselement auf, welches an der Wellenform anliegt, um das Rändelrad in den Wellentälern zu verrasten. Somit muss beim Überführen von einer rotatorischen Position in eine benachbarte rotatorische Position eine Kraft gegen die Feder aufgebracht werden, was beim Bedienen fühlbar ist. Die Wellenform umfasst Wellentäler und Wellenberge, wobei die detaillierte Form der Wellenberge auch in der Art von Zähnen oder ähnlichem ausgebildet sein kann. corresponds, and the thumbwheel switch has a spring-loaded engagement member which abuts the waveform to lock the knurl in the troughs. Thus, when transferring from a rotational position to an adjacent rotational position, a force must be applied against the spring, which is felt when operating. The waveform includes wave troughs and wave crests, and the detailed shape of the wave crests may be formed in the manner of teeth or the like.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Magnetsensoren als gelatchte HALL-ICs ausgeführt. Die HALL-ICs sind üblicherweise sehr klein und können problemlos auf einer Leiterplatte untergebracht werden. Die HALL-ICs umfassen neben dem eigentlichen HALL-Sensor alle erforderlichen Komponenten zur Ansteuerung des HALL-Sensors und erleichtern die Bereitstellung einer kompakten Auswerteschaltung. Die gelatchten HALL-ICs stellen Robustheit gegenüber ESD, EMV und externen magnetischen Felder sicher. Die gelatchten HALL-ICs werden auch als Hall-Schalter bezeichnet und sind vorzugsweise integral mit einem Schalter ausgeführt. In an advantageous embodiment of the invention, the magnetic sensors are designed as latched HALL ICs. The HALL ICs are usually very small and can be easily accommodated on a printed circuit board. In addition to the actual HALL sensor, the HALL ICs include all necessary components for controlling the HALL sensor and facilitate the provision of a compact evaluation circuit. The latched HALL ICs ensure robustness against ESD, EMC and external magnetic fields. The latched HALL ICs are also referred to as Hall switches and are preferably integral with a switch.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Magnetkodierung nach dem Gray- Code ausgeführt. Der Gray-Code zeichnet sich dadurch aus, dass sich zwischen zwei benachbarten Zeilen jeweils nur ein Einzelmagnet in jeder Zeile ändert. Damit können beispielsweise größere Einzelmagnete verwendet werden, die sich in einer Spalte über mehrere Spalten erstrecken. Einzelmagnete mit der Größe nur einer einzelnen Position werden weitgehend vermieden. Ein Gray-Code mit drei Bit erfordert hier beispielsweise nur insgesamt acht Zustandsänderungen der Magnetkodierung in allen drei Spalten. In an advantageous embodiment of the invention, the magnetic coding is carried out according to the Gray code. The Gray code is characterized by the fact that only one single magnet in each line changes between two adjacent lines. Thus, for example, larger individual magnets can be used, which extend in a column over several columns. Single magnets with the size of only a single position are largely avoided. For example, a three-bit Gray code requires only a total of eight magnetic code state changes in all three columns.
Es zeigt It shows
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Rändelradschalters gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Darstellung von schräg oben, 1 is a schematic view of a knurled wheel switch according to a first preferred embodiment of the invention in a perspective view obliquely from above,
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht des Rändelradschalters aus Fig. 1 mit Fig. 2 is a side sectional view of the knurled wheel switch of FIG. 1 with
Rändelrad und Auswerteeinheit,  Knurling wheel and evaluation unit,
Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht des Rändelradschalters aus Fig. 1 mit Fig. 3 is a side sectional view of the knurled wheel switch of FIG. 1 with
Rändelrad, das mit einem Wellenprofil ausgeführt ist, und einem federbelasteten Eingriffselement,  Knurl wheel, which is designed with a wave profile, and a spring-loaded engagement element,
Fig. 4 eine elektrische Auswerteschaltung in Übereinstimmung mit der ersten 4 shows an electrical evaluation circuit in accordance with the first
Ausführungsform mit den Magnetsensoren zugeordneten Schaltern und diesen zugeordneten Widerständen zur Erzeugung eines analogen Signals basierend auf der Kodierung der rotatorischen Position für insgesamt drei Rändelradschalter mit einer Magnetkodierung basierend auf jeweils drei Spalten, und Embodiment with the magnetic sensors associated switches and these associated resistors for generating an analog signal based on the coding of the rotational position for a total of three knurled wheel switches with a magnetic coding based on three columns, and
Fig. 5 eine Tabelle mit einem Gray-Code für mit drei Bit realisierbare Fig. 5 is a table with a Gray code for three-bit feasible
Kodierungen.  Encodings.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen einen Rändelradschalter 10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Rändelradschalter 10 ist zur Verwendung für ein nicht in den Figuren dargestelltes Fahrzeug ausgeführt. Figures 1 to 3 show a thumbwheel 10 according to a first preferred embodiment of the invention. The knurled wheel switch 10 is designed for use with a vehicle not shown in the figures.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, umfasst der Rändelradschalter 10 ein Rändelrad 12, das um seine Mittelachse 14 drehbar an einem Gehäuse 16 gehalten ist. Der Rändelradschalter 10 umfasst weiter eine Auswerteeinheit 18 mit drei Magnetsensoren 20, die in einer Reihe angeordnet sind. Die Magnetsensoren 20 sind koaxial zu der Mittelachse 14 des Rändelrads 12 angeordnet. Die Magnetsensoren 20 sind als gelatchte HALL-ICs ausgeführt und auf einer Platine 21 montiert. As can be seen in FIG. 1, the knurled wheel switch 10 comprises a knurled wheel 12, which is held rotatably on a housing 16 about its central axis 14. The knurled wheel switch 10 further comprises an evaluation unit 18 with three magnetic sensors 20, which are arranged in a row. The magnetic sensors 20 are arranged coaxially with the central axis 14 of the knurled wheel 12. The magnetic sensors 20 are implemented as latched HALL ICs and mounted on a circuit board 21.
Die Auswerteeinheit 18 umfasst elektrische Auswerteschaltung 22 mit den The evaluation unit 18 includes electrical evaluation circuit 22 with the
Magnetsensoren 20 zugeordneten Schaltern 24 und diesen zugeordneten Widerständen 26. Die Auswerteschaltung 22 ist zur Erzeugung eines analogen Signals ausgeführt. Die Auswerteschaltung 22 ist in Fig. 4 in Übereinstimmung mit dem Rändelradschalter 10 der ersten Ausführungsform dargestellt, wobei dort insgesamt drei gleichartige Magnetic sensors 20 associated switches 24 and associated resistors 26. The evaluation circuit 22 is designed to generate an analog signal. The evaluation circuit 22 is shown in Fig. 4 in accordance with the thumbwheel 10 of the first embodiment, where there are a total of three similar
Auswerteschaltungen 22 von drei Rändelradschaltern 10 gezeigt sind. Evaluation circuits 22 of three thumbwheel switches 10 are shown.
Jede Auswerteschaltung 22 umfasst in Übereinstimmung mit den drei Spalten 38 der Magnetkodierung 30 des Rändelrads 12 drei Schalter 24, wobei jeder Schalter 24 unmittelbar von dem jeweiligen Magnetsensor 20 betätigt wird. Jedem Schalter 24 ist dabei ein Widerstand 26 zugeordnet. Außerdem weist die Auswerteschaltung 22 einen Basiswiderstand 28 auf. Der Basiswiderstand 28 und die drei Widerstände 26 der drei Schalter 24 sind dabei parallel verschaltet, so dass sich die Kehrwerte aller von den Schaltern 24 parallel geschalteten Widerstände 26 und des Basiswiderstands 28 zum Kehrwert des Gesamtwiderstandes aufaddieren. Der Gesamtwiderstand wird somit abhängig von einer Position der einzelnen Schalter 24 gebildet. Durch den Gesamtwiderstand wird ein analoges Positionssignal abhängig von den den Schaltern 24 zugeordneten Widerständen 26 ausgegeben. Die einzelnen Schalter 24 werden durch die Magnetsensoren 20 betätigt. Die Widerstandswerte der Widerstände 26 und des Basiswiderstands 28 sind so gewählt, dass sich einzelne rotatorische Positionen 44 ohne Verwechslungsgefahr widergeben lassen. Each evaluation circuit 22 comprises, in accordance with the three columns 38 of the magnetic coding 30 of the thumbwheel 12, three switches 24, each switch 24 being actuated directly by the respective magnetic sensor 20. Each switch 24 is assigned a resistor 26. In addition, the evaluation circuit 22 has a base resistor 28. The base resistor 28 and the three resistors 26 of the three switches 24 are connected in parallel, so that the inverse of all of the switches 24 connected in parallel resistors 26 and the base resistor 28 add up to the reciprocal of the total resistance. The total resistance is thus formed depending on a position of the individual switches 24. By the Total resistance is outputted an analog position signal depending on the switches 24 associated resistors 26. The individual switches 24 are actuated by the magnetic sensors 20. The resistance values of the resistors 26 and the base resistor 28 are selected so that individual rotational positions 44 can be reproduced without the risk of confusion.
Das Rändelrad 12 weist eine matrixartige Magnetkodierung 30 zur Kodierung einer Mehrzahl rotatorischer Positionen 44 des Rändelrads 12 auf. Die Magnetkodierung 30 wird von einer Mehrzahl Einzelmagneten 32, 34 in einer matrixartigen Anordnung gebildet. Die Einzelmagneten 32, 34 sind mit einer ersten Ausrichtung bzw. einer zweiten Ausrichtung ausgerichtet. In der ersten und zweiten Ausrichtung zeigen unterschiedliche magnetische Pole der Einzelmagneten 32, 34 radial nach außen. Die Einzelmagnete 32, 34 formen somit die digitale Magnetkodierung 30, wobei jeder magnetische Pol eines Einzelmagneten 32, 34 einen binären Wert kodiert. The knurling wheel 12 has a matrix-like magnetic coding 30 for coding a plurality of rotational positions 44 of the knurling wheel 12. The magnetic coding 30 is formed by a plurality of individual magnets 32, 34 in a matrix-like arrangement. The individual magnets 32, 34 are aligned with a first orientation and a second orientation, respectively. In the first and second orientations, different magnetic poles of the individual magnets 32, 34 point radially outward. The individual magnets 32, 34 thus form the digital magnetic coding 30, wherein each magnetic pole of a single magnet 32, 34 encodes a binary value.
Die Magnetkodierung 30 ist an einer Außenumfangsfläche 40 des Rändelrads 12 angeordnet. Sie ist als Matrix mit drei in Umfangsrichtung angeordneten Spalten 38 gebildet. Entsprechend sind ihre Zeilen 36 koaxial auf der Außenumfangsfläche 40 angeordnet. Die Anzahl der Magnetsensoren 20 entspricht somit der Anzahl der Spalten 38 der Magnetkodierung 30. The magnetic encoder 30 is disposed on an outer peripheral surface 40 of the thumbwheel 12. It is formed as a matrix with three circumferentially arranged columns 38. Accordingly, their lines 36 are arranged coaxially on the outer circumferential surface 40. The number of magnetic sensors 20 thus corresponds to the number of columns 38 of the magnetic coding 30.
Die rotatorischen Positionen 44 sind hier digital kodiert, wobei die Magnetkodierung 30 nach dem nach dem Gray-Code ausgeführt, so dass sich zwischen zwei benachbarten Zeilen 36 jeweils nur ein Einzelmagnet 32, 34 ändert. Die Magnetkodierung 30 nach dem nach dem Gray-Code ist in Fig. 5 dargestellt. Durch die digitale Magnetkodierung 30 können die einzelnen rotatorischen Positionen 44 zuverlässig unterschieden werden, wobei jeweils eine Zeile 36 der Magnetkodierung 30 von den Magnetsensoren 20 als rotatorische Position des Rändelrads 12 ausgelesen wird. Die Auswerteeinheit 18 gibt dann das Positionssignal mit der rotatorischen Position 44 des Rändelrads 12 abhängig von der erkannten Zeile 36 der Magnetkodierung 30 aus. The rotary positions 44 are digitally coded here, the magnetic code 30 being executed after that according to the Gray code, so that in each case only a single magnet 32, 34 changes between two adjacent lines 36. The magnetic code 30 after that according to the Gray code is shown in FIG. By the digital magnetic encoder 30, the individual rotational positions 44 can be reliably distinguished, with one line 36 of the magnetic encoder 30 being read by the magnetic sensors 20 as the rotational position of the thumbwheel 12. The evaluation unit 18 then outputs the position signal with the rotational position 44 of the thumbwheel 12 as a function of the recognized line 36 of the magnetic coding 30.
Die Einzelmagnete 32, 34 sind derart an dem Rändelrad 12 montiert, dass sie sich nicht über dessen Außenumfangsfläche 40 erheben. Das Rändelrad 12 ist als Spritzgussteil ausgeführt, und die Einzelmagnete 32, 34 sind im Spritzgussverfahren an dem The individual magnets 32, 34 are mounted on the knurled wheel 12 such that they do not rise above its outer circumferential surface 40. The thumbwheel 12 is designed as an injection molded part, and the individual magnets 32, 34 are in the injection molding of the
Rändelrad 12 angebracht. Das Spritzgießen erfolgt mit einem flüssigen Kunststoffmaterial, dass die magnetischen Eigenschaften der Einzelmagneten 32, 34 nicht beeinflusst. Knurl wheel 12 attached. The injection molding is done with a liquid Plastic material that does not affect the magnetic properties of the individual magnets 32, 34.
Die Magnetkodierung 30 ist in einem nicht sichtbaren Bereich des Rändelrades 12 angeordnet. Das Rändelrad 12 ist in diesem Fall um einen Winkel von etwa 90°drehbar, und die Magnetkodierung 30 kodiert acht rotatorischen Positionen 44 in diesem The magnetic coding 30 is arranged in a non-visible region of the knurling wheel 12. The thumbwheel 12 is rotatable in this case by an angle of about 90 °, and the magnetic encoder 30 encodes eight rotational positions 44 therein
Winkelsegment. Die rotatorischen Positionen 44 sind äquidistant mit einem konstanten Winkelabstand an dem Rändelrad 12 ausgebildet. Angular segment. The rotational positions 44 are formed equidistant with a constant angular distance on the knurled wheel 12.
Weiterhin weist das Rändelrad 12 in Umfangsrichtung eine Wellenform 42 auf, wobei jedes Wellental 44 mit einer rotatorischen Position 44 korrespondiert. Außerdem weist der Rändelradschalter 10 ein Eingriffselement 46 auf, welches an der Wellenform 42 anliegt. Das Eingriffselement 46 ist stiftartig ausgeführt und mit einer Feder 48 belastetet, um das Rändelrad 12 in den Wellentälern 44 zu verrasten. Somit muss beim Überführen von einer rotatorischen Position 44 in eine benachbarte rotatorische Position 44 eine fühlbare Kraft gegen die Feder 48 aufgebracht werden. Das Eingriffselement 46 und die Feder 48 sind an einem Halter 50 gehalten, wobei der Halter 50 an dem Furthermore, the knurled wheel 12 has a waveform 42 in the circumferential direction, wherein each wave trough 44 corresponds to a rotational position 44. In addition, the thumbwheel 10 has an engagement member 46 which abuts the waveform 42. The engagement element 46 is designed like a pin and loaded with a spring 48 to lock the thumbwheel 12 in the troughs 44. Thus, upon transfer from a rotational position 44 to an adjacent rotational position 44, a sensible force must be applied against the spring 48. The engagement member 46 and the spring 48 are held on a holder 50, wherein the holder 50 on the
Gehäuse 16 montiert ist. Housing 16 is mounted.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Rändelradschalter 10Knurled wheel switch 10
Rändelrad 12Knurl wheel 12
Mittelachse 14Central axis 14
Gehäuse 16Housing 16
Auswerteeinheit 18Evaluation unit 18
Magnetsensor 20Magnetic sensor 20
Platine 21Board 21
Auswerteschaltung 22Evaluation circuit 22
Schalter 24Switch 24
Widerstand 26Resistance 26
Basiswiderstand 28Base resistor 28
Magnetkodierung 30Magnetic coding 30
Einzelmagnet, erste Ausrichtung 32Single magnet, first orientation 32
Einzelmagnet, zweite Ausrichtung 34Single magnet, second orientation 34
Zeile 36Line 36
Spalte 38Column 38
Außenumfangsfläche 40Outer peripheral surface 40
Wellenform 42Waveform 42
Wellental, Position 44Wellental, position 44
Eingriffselement 46Engaging element 46
Feder 48Spring 48
Halter 50 Holder 50

Claims

Patentansprüche claims
1 . Rändelradschalter (10), insbesondere zur Verwendung für ein Fahrzeug, mit 1 . Knurl wheel switch (10), in particular for use in a vehicle, with
einem Rändelrad (12), das um seine Mittelachse (14) drehbar gehalten ist, und einer Auswerteeinheit (18) mit einer Mehrzahl Magnetsensoren (20),  a knurling wheel (12), which is held rotatably about its center axis (14), and an evaluation unit (18) with a plurality of magnetic sensors (20),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Rändelrad (12) eine matrixartige Magnetkodierung (30) zur Kodierung einer Mehrzahl rotatorischer Positionen (44) des Rändelrads (12) aufweist, die von einer Mehrzahl Einzelmagneten (32, 34) in einer matrixartigen Anordnung gebildet ist, die Mehrzahl Magnetsensoren (20) in einer Reihe angeordnet sind, um jeweils eine Zeile (36) der Magnetkodierung (30) auszulesen, und  the knurling wheel (12) has a matrix-like magnetic coding (30) for coding a plurality of rotational positions (44) of the knurling wheel (12), which is formed by a plurality of individual magnets (32, 34) in a matrix-like arrangement, the plurality of magnetic sensors (20) are arranged in a row to read out one row (36) of the magnetic coding (30), and
die Auswerteeinheit (18) ausgeführt ist, ein Positionssignal mit der rotatorischen Position (44) des Rändelrads (12) abhängig von der erkannten Zeile (36) der Magnetkodierung (30) auszugeben.  the evaluation unit (18) is designed to output a position signal with the rotational position (44) of the thumbwheel (12) as a function of the recognized line (36) of the magnetic coding (30).
2. Rändelradschalter (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 2. knurled wheel switch (10) according to claim 1, characterized in that
die Auswerteeinheit (18) eine Auswerteschaltung (22) mit einer Mehrzahl Schalter the evaluation unit (18) has an evaluation circuit (22) with a plurality of switches
(24) in Übereinstimmung mit einer Anzahl Spalten (38) der Magnetkodierung (30) des Rändelrads (12) aufweist, wobei (24) in accordance with a number of columns (38) of the magnetic encoding (30) of the knurling wheel (12), wherein
jedem Schalter (24) ein Widerstand (26) zugeordnet ist, und  each switch (24) is associated with a resistor (26), and
die Auswerteeinheit (18) ausgeführt ist, ein analoges Positionssignal abhängig von den den Schaltern (24) zugeordneten Widerständen (26) auszugeben.  the evaluation unit (18) is designed to output an analog position signal as a function of the resistors (26) assigned to the switches (24).
3. Rändelradschalter (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 3. knurled wheel switch (10) according to claim 1, characterized in that
die Auswerteeinheit (18) einen Basiswiderstand (28) aufweist, und ein  the evaluation unit (18) has a base resistor (28), and a
Gesamtwiderstand durch eine Parallelschaltung der jeweiligen Widerstände (26) parallel zu dem Basiswiderstand (28) abhängig von einer Position der einzelnen Schalter (24) gebildet wird.  Total resistance is formed by a parallel connection of the respective resistors (26) parallel to the base resistor (28) depending on a position of the individual switches (24).
4. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, 4. knurled wheel switch (10) according to one of the preceding claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das analoge Positionssignal proportional zu der rotatorischen Position (44) des Rändelrads (12) ist. the analog position signal is proportional to the rotational position (44) of the thumbwheel (12).
5. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 5. knurled wheel switch (10) according to one of the preceding claims, characterized in that
die Magnetkodierung (30) an einer Stirnfläche des Rändelrads (12) angeordnet ist.  the magnetic coding (30) is arranged on an end face of the knurling wheel (12).
6. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. knurled wheel switch (10) according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
die Magnetkodierung (30) an einer Außenumfangsfläche (40) des Rändelrads (12) angeordnet ist.  the magnetic encoder (30) is disposed on an outer peripheral surface (40) of the knurled wheel (12).
7. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 7. knurled wheel switch (10) according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
das Rändelrad (12) aus magnetischem Material hergestellt ist, und die  the knurled wheel (12) is made of magnetic material, and the
Einzelmagneten (32, 34) in dem magnetischen Material ausgebildet sind.  Single magnets (32, 34) are formed in the magnetic material.
8. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 8. knurled wheel switch (10) according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
die Einzelmagnete (32, 34) an oder in dem Rändelrad (12) montiert sind.  the individual magnets (32, 34) are mounted on or in the knurled wheel (12).
9. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9. knurled wheel switch (10) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
das Rändelrad (12) als Spritzgussteil ausgeführt ist, und die Einzelmagneten (32, 34) im Spritzgussverfahren an oder in dem Rändelrad (12) angebracht sind.  the knurling wheel (12) is designed as an injection molded part, and the individual magnets (32, 34) are attached by injection molding to or in the knurling wheel (12).
10. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 10. knurled wheel switch (10) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
das Rändelrad (12) in einer Mehrzahl rotatorischer Positionen (44) verrastbar ist.  the knurled wheel (12) can be latched in a plurality of rotational positions (44).
1 1 . Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 1 1. Knurled wheel switch (10) according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
das Rändelrad (12) in Umfangsrichtung eine Wellenform (42) aufweist, wobei jedes Wellental (44) mit einer rotatorischen Position korrespondiert, und der Rändelradschalter (10) ein federbelastetes Eingriffselement (46) aufweist, welches an der Wellenform (42) anliegt, um das Rändelrad (12) in den the thumbwheel (12) has a waveform (42) in the circumferential direction, each trough (44) corresponding to a rotational position, and the knurled wheel switch (10) comprises a spring loaded engagement member (46) which abuts against the waveform (42) to engage the knurling wheel (12) in the
Wellentälern (44) zu verrasten.  Wave troughs (44) to lock.
12. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 12. knurled wheel switch (10) according to one of the preceding claims, characterized in that
Die Magnetsensoren (20) als gelatchte HALL-ICs ausgeführt sind.  The magnetic sensors (20) are designed as latched HALL ICs.
13. Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 13. knurled wheel switch (10) according to one of the preceding claims, characterized in that
die Magnetkodierung (30) nach dem Gray-Code ausgeführt ist.  the magnetic coding (30) is executed according to the Gray code.
14. Fahrzeug (10) mit einem Rändelradschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 14. Vehicle (10) with a knurled wheel switch (10) according to one of the preceding claims.
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