阅读说明：本技术 载具的旋转开关设备和确定旋转开关的开关位置的方法 (Rotary switch device for a vehicle and method for determining the switch position of a rotary switch ) 是由 H-W·南斯 J·斯泽克雷斯-克里塞利厄斯 J·格里斯 于 2019-06-28 设计创作，主要内容包括：一种旋转开关设备(102)具有旋转开关,旋转开关具有以能够运动的方式安装的操作体(210),操作体具有用于提供磁场的磁体装置(220)。旋转开关设备(102)还具有：霍尔传感器装置(222),霍尔传感器装置被形成为用于提供表示磁场的特性的传感器信号(224)；以及确定装置(226),确定装置被形成为用于在使用传感器信号(224)的情况下确定定位信号(106),定位信号指示操作体(210)绕操纵轴线(218)的旋转定位和操作体(210)沿操纵轴线(218)的纵向定位。(A rotary switch device (102) has a rotary switch with a movably mounted operating body (210) having a magnet arrangement (220) for providing a magnetic field. The rotary switch device (102) further has: a hall sensor arrangement (222) formed to provide a sensor signal (224) indicative of a characteristic of the magnetic field; and a determination device (226) which is formed to determine a positioning signal (106) using the sensor signal (224), the positioning signal indicating a rotational positioning of the operating body (210) about the operating axis (218) and a longitudinal positioning of the operating body (210) along the operating axis (218).)

载具的旋转开关设备和确定旋转开关的开关位置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于载具的旋转开关设备和一种用于确定旋转开关的开关位置的方法。

背景技术

旋转开关例如在载具中被用作载具的乘员的操作元件。在此，旋转开关也可以包括所谓的按下功能，从而使得旋转开关不仅可以被旋转而且还可以被按压。

发明内容

在此背景下，本发明根据独立权利要求提供了一种改进的用于载具的旋转开关设备和一种改进的用于确定旋转开关的开关位置的方法。有利的设计方案自从属权利要求和以下描述中得出。

有利地，可以有利地在使用一个或多个霍尔传感器的情况下检测旋转开关的开关位置，该开关位置已通过旋转运动和线性运动在该旋转开关上被设定。根据一个实施方式，为此可以使用仅基于一个或多个霍尔传感器的测量原理。这样，例如可以在没有附加的传感器的情况下藉由唯一的3D传感器来实现旋转功能和按压功能。

用于载具的旋转开关设备具有以下特征：

带有操作体的旋转开关，所述操作体以能够运动的方式被安装，以便能够实施绕所述操作体的操纵轴线的旋转运动和沿所述操纵轴线的纵向运动，其中所述操作体具有用于提供磁场的磁体装置；

霍尔传感器装置，所述霍尔传感器装置被形成为用于提供表示所述磁场的特性的传感器信号；以及

确定装置，所述确定装置被形成为用于在使用所述传感器信号的情况下确定定位信号，所述定位信号指示所述操作体绕所述操纵轴线的旋转定位和所述操作体沿所述操纵轴线的纵向定位。

该旋转开关设备可以在载具(例如道路载具、水上载具或航空载具)中使用或者与其他设备(例如机器)相结合地使用。操作体可以由人员来操作，并且在此一方面可以被旋转，以便引起绕操纵轴线的旋转运动；而另一方面可以被按压，以便引起沿操纵轴线的纵向运动。该旋转开关设备可以包括适合的固持装置，该固持装置可以固持操作体并且在此使得能够实现操作体的旋转运动和纵向运动。磁体装置可以具有至少一个磁体。磁体装置可以被整合到操作体中或者可以被固定到操作体上。霍尔传感器装置可以包括至少一个霍尔传感器。霍尔传感器装置可以被布置成使得操作体可以实施相对于霍尔传感器装置的旋转运动和纵向运动。例如，霍尔传感器装置可以被固定在固持装置上。霍尔传感器装置可以被形成为用于检测磁场的磁通密度作为特性并且在传感器信号中呈现该磁通密度。确定装置可以包括电路。确定装置可以被形成为用于例如在使用适合的确定规则、查找表或阈值比较的情况下确定定位信号。有利地，定位信号不仅可以指示操作体的由于旋转运动所引起的定位，而且可以附加地指示操作体的由于纵向运动所引起的定位。以这种方式，可以指示被实施为旋转按压开关的旋转开关设备的开关位置。

对于识别操作体的竖直定位而言，可以有利地省去使用滑动触点、滑环或操纵杆，它们都可能操纵附加的接触部。替代于此，也可以在使用霍尔传感器装置的情况下识别该竖直定位，由此可以将机械耗费和电耗费保持得很低。

根据一个实施方式，所述确定装置可以被形成为用于在使用温度信号的情况下确定定位信号。温度信号可以指示在操作体处的当前环境温度。这样的温度信号适合用于补偿由于温度不同而引起的测量不准确。

例如，确定装置可以被形成为用于在使用传感器信号和温度信号的情况下确定经温度补偿的传感器信号。确定装置还可以被形成为用于在使用经温度补偿的传感器信号的情况下确定定位信号。这使得能够实现用于进行温度补偿的非常简单的做法。例如可以在使用查找表或适合的补偿规则的情况下确定经温度补偿的传感器信号。

所述确定装置可以被形成为用于在使用被指配给预定旋转定位和/或预定纵向定位的预定参考值的情况下确定所述定位信号。例如，可以将藉由定位信号所传输的值与参考值进行比较，以便确定操作体的当前定位是否与被指配给该参考值的定位相对应。也可以提供多个预定参考值，这些预定参考值可以被指配给多个不同的预定定位(又被称为位置或开关位置)。以这种方式，可以非常准确地确定操作体的当前定位。根据一个实施方式，也可以使用至少一个被指配给预定旋转定位的预定旋转参考值和至少一个被指配给预定纵向定位的预定纵向参考值来确定定位信号。

在此，所述确定装置可以被形成为用于响应于校准信号、在使用所述传感器信号的情况下确定所述预定参考值。在此，例如可以存储由传感器信号所传输的传感器值作为预定参考值。以这种方式，可以非常简单地校准该旋转开关设备。

根据一个实施方式，所述确定装置可以被形成为用于在使用预定参考值和温度信号的情况下确定经温度补偿的参考值。确定装置还可以被形成为用于在使用传感器信号和经温度补偿的参考值的情况下确定定位信号。以这种方式，可以考虑当前环境温度与在规定参考值时占主导的环境温度之间的温度差。

例如，确定装置可以被形成为用于：确定定位信号作为信号；指示操作体的当前的旋转定位作为可能的第二预定旋转定位；并且指示操作体的当前的纵向定位作为操作体的可能的第二纵向定位。在此，预定定位可以被指配有预定开关位置。

磁体装置可以被成形为环形磁体。藉由作为信号发生器的环形磁体不仅可以探测旋转运动、而且可以探测纵向运动。

霍尔传感器装置可以包括至少一个霍尔传感器。有利地，霍尔传感器装置的一个或多个霍尔传感器可以是被用于确定该旋转开关设备的开关位置的唯一的传感器。根据一个实施方式，被用于感测旋转运动的霍尔传感器同时也可以被用于感测纵向运动。如果使用多个霍尔传感器，则被用于感测旋转运动的霍尔传感器同时也可以被用于感测纵向运动。以这种方式，不需要单独的传感器装置来感测可以被操作体占据的纵向定位。因此，所述至少一个霍尔传感器可以被形成为用于感测能够由于所述旋转运动以及由于所述纵向运动引起的所述磁场的特性的变化。

根据一个实施方式，所述霍尔传感器装置仅包括唯一的3D霍尔传感器。这样的传感器可以适合用于感测磁场的磁通密度的三维矢量。该唯一的传感器不仅可以被用于感测可以被操作体占据的纵向定位、而且可以被用于感测可以被操作体占据的旋转定位。

一种用于确定带有操作体的旋转开关的开关位置的方法，所述操作体以能够运动的方式被安装，以便能够实施绕所述操作体的操纵轴线的旋转运动和沿所述操纵轴线的纵向运动，其中所述操作体具有用于提供磁场的磁体装置，所述方法可以包括以下步骤：

经由与霍尔传感器装置的接口来读取传感器信号，所述霍尔传感器装置被形成为用于提供表示所述磁场的特性的传感器信号；以及

在使用所述传感器信号的情况下确定定位信号，其中所述定位信号指示所述操作体绕所述操纵轴线的旋转定位和所述操作体沿所述操纵轴线的纵向定位。

例如可以在使用确定装置的情况下执行该方法的步骤。确定装置可以是电气设备，该电气设备对电信号(例如传感器信号)进行处理并且根据这些电信号来输出控制信号。该设备可以具有一个或多个适合的接口，这些接口可以被设计为硬件式的和/或软件式的。在硬件式的设计中，这些接口例如可以是实现该设备的功能的集成电路的一部分。这些接口还可以是固有的集成电路或者至少部分地由离散的器件构成。在软件式的设计中，这些接口可以是软件模块，这些软件模块例如除了其他软件模块之外存在于微控制器上。

附图说明

借助于附图示例性地更详细地阐述本发明。在附图中：

图1示出了具有根据一个实施例的旋转开关设备的载具；

图2示出了根据一个实施例的用于载具的旋转开关设备；

图3示出了根据一个实施例的旋转开关设备的确定装置；

图4示出了根据一个实施例的旋转开关设备的确定装置；并且

图5示出了根据一个实施例的用于确定旋转开关的开关位置的方法的流程图。

具体实施方式

在本发明的优选实施例的以下描述中，在不同的图中所展示的并且类似作用的要素使用相同的或类似的附图标记，其中省去对这些要素的重复性描述。

图1示出了具有根据一个实施例的旋转开关设备102的载具100。示例性地，旋转开关设备102被用于使操作人员能够对载具100的部件104、例如载具100的信息系统进行操作。为此，旋转开关设备102被形成为用于输出定位信号106，该定位信号指示旋转开关设备102的开关位置。示例性地，部件104或控制装置使用定位信号106，以控制部件104的功能。

在此，示例性地选择旋转开关设备102在载具100中的应用。旋转开关设备102通常可以被用于对机器进行操作。

图2示出了根据一个实施例的旋转开关设备102的示意图。示例性地，该旋转开关设备可以是在图1中示出的并且被布置在载具中的旋转开关设备102。

旋转开关设备102具有旋转开关，该旋转开关带有可以由操作人员来操作的操作体210。示例性地，操作体210为此以能够运动的方式被安装在适合的支承装置212中并且可以被操作人员旋转和按压。根据该实施例，旋转开关被成形为使得操作体210可以实施绕操纵轴线218的旋转运动214和纵向运动216。仅示例性地，操作体210被实施为圆柱形的。

操作体210包括磁体装置220，例如永磁体。磁体装置220被形成为用于提供磁场。如果使操作体210运动，则磁体装置220一并运动。根据一个实施例，磁体装置220被成形为环形磁体，该环形磁体示例性地呈环形包围操作体220。

旋转开关设备102具有霍尔传感器装置222，该霍尔传感器装置是与操作体210解耦的。示例性地，霍尔传感器装置222被固定在支承装置212上。霍尔传感器装置222被形成为用于检测由磁体装置220所提供的磁场的特性并且提供表示该特性的传感器信号224。磁场的特性在操作体210运动时发生变化，使得传感器信号224适合用于指示操作体210的运动并且附加地或替代性地指示该操作体的位置(又被称为定位)。

根据不同的实施例，霍尔传感器装置222包括仅一个霍尔传感器或者两个或更多个霍尔传感器。例如，霍尔传感器装置222包括一个或多个3D霍尔传感器。因此，传感器信号224也可以由一个或多个单独信号组成。根据一个实施例，霍尔传感器装置的至少一个霍尔传感器被形成为用于感测能够由于旋转运动214以及由于纵向运动216引起的磁场的特性的变化。例如，该特性在此是磁场的磁通密度的大小和/或方向。

旋转开关设备102还具有确定装置226。确定装置226被形成为用于在使用传感器信号224的情况下确定定位信号106，该定位信号指示操作体210的位置。根据一个实施例，定位信号106被形成为用于指示操作体210绕操纵轴线218的旋转定位和操作体210沿操纵轴线218的纵向定位。

根据一个实施例，确定装置226被形成为用于在使用温度信号230的情况下确定定位信号106，该定位信号例如指示在操作体210处的当前环境温度。温度信号230例如由温度传感器232来提供，该温度传感器可以是旋转开关设备102的一部分。

根据一个实施例，确定装置226被形成为用于在使用被指配给操作体210的预定位置(例如预定旋转定位和/或预定纵向定位)的预定参考值234的情况下确定定位信号。示例性地，预定参考值234被存储在存储器236中，该存储器可以是旋转开关设备102的一部分。根据一个实施例，确定装置226被形成为用于响应于校准信号238、在使用传感器信号224的情况下确定预定参考值234。校准过程例如包含：使操作体210到达预定位置，并且接着存储传感器信号224或基于传感器信号224的信号作为预定参考值234。在此，校准信号238例如指示：操作体210已到达预定位置。

根据一个实施例，使用多个参考值234，这些参考值被指配给不同的开关位置。例如，第一值指示，操作体既没有被按压、也没有被旋转；第二值指示，操作体没有被按压、但是被旋转；第三值指示，操作体被按压、但是没有被旋转；而第四值指示，操作体被按压、且被旋转。通过使操作体旋转，可以使操作体例如被锁定在当前的纵向定位。

根据一个实施例，旋转开关设备102被形成为用于为旋转开关的所谓的按下功能提供对多个不同的竖直定位的识别。在此，通过操作体210的纵向运动216可以调整不同的竖直定位。有利地，旋转开关设备102使得在没有(除了感测旋转运动214的一个或多个传感器之外可能还需要的)附加的传感器或开关或其他机械接触部或操纵杆的情况下就能够实现可供使用的按下功能。例如藉由霍尔传感器装置222的一个或多个2D或3D霍尔传感器(其检测磁体装置220、例如环形磁体的磁场)来检测旋转运动214。

根据一个实施例，对于识别竖直定位而言，有利地不使用滑动触点、滑环、操纵杆或类似元件，它们需要附加的接触部。根据一个实施例，为了减少机械耗费和电耗费，也通过2D或3D传感器来识别竖直定位。例如藉由由磁体装置220所提供的磁场的场强来识别第三维度。

根据不同的实施例，为了可靠地识别操作体210的不同定位而执行一系列附加的措施。

根据一个实施例，使传感器装置、即霍尔传感器装置222和/或确定装置226进行学习，以确定磁体装置220在预定温度下、例如在室温下的确切场强。

根据一个实施例，根据当前温度来使所存储的切换点(例如呈参考点234或多个参考点的形式)移位。

即使通过消除公差也难以实现旋转开关设备102的鲁棒的切换点。根据一个实施例，附加的温度补偿能够实现稳定地探测到定位。通过这种措施，可以稳定地区分上下，即，区分出操作体210是处于被按压的定位还是处于伸出的定位。支承装置212例如包括锁止机构，该锁止机构能够使通过旋转运动214被按压的操作体210锁止在被按压的定位。通过与旋转运动214相反的214其他旋转运动214，操作体210例如可以再次被释放并且再次伸出。

根据一个实施例，旋转开关设备102被形成为用于识别操作体210的以下定位：

-在顶部未被按压；

-在顶部被按压且被锁止；

-在底部未被按压且未被锁止；

-在底部被按压。

根据一个实施例，定位信号106被形成为用于指示操作体210的所提到的定位；或者根据其他实施例，定位信号被形成为用于指示该操作体的附加的和/或其他的定位。关于这些定位中的每个定位，例如可以在启用该旋转开关设备时记录参考值并且存储该参考值作为预定参考值。

图3示出了根据一个实施例的旋转开关设备的确定装置226。该确定装置例如是如借助图2所示出的确定装置226。确定装置226被形成为用于接收或读取传感器信号224并且在使用传感器信号224的情况下提供定位信号106，该定位信号(如借助图2所示地)指示该旋转开关设备的一个或多个开关位置。

根据该实施例，确定装置226包括第一确定装置340和第二确定装置342。第一确定装置340被形成为用于在使用传感器信号224和(如示例性地借助图2所描述的)温度信号230的情况下确定经温度补偿的传感器信号344。第二确定装置342被形成为用于在使用经温度补偿的传感器信号344的情况下确定定位信号106。以这种方式，可以补偿由于温度不同而引起的、使识别开关位置变得困难的影响。

根据一个实施例，第二确定装置342被形成为用于在使用例如借助图2所描述的至少一个预定参考值234的情况下确定定位信号106。例如可以将经温度补偿的传感器信号342与至少一个预定参考值234进行比较，并且定位信号106可以在使用该比较的结果的情况下被确定或者可以呈现该结果。

图4示出了根据一个实施例的旋转开关设备的确定装置226。该确定装置例如是如借助图2所示出的确定装置226。确定装置226被形成为用于接收或读取传感器信号224并且在使用传感器信号224的情况下提供定位信号106，该定位信号(如借助图2所示地)指示该旋转开关设备的一个或多个开关位置。

根据该实施例，确定装置226包括第三确定装置440和第四确定装置442。第三确定装置440被形成为用于在使用(例如借助图2所描述的)至少一个预定参考值234和(如示例性地借助图2所描述的)温度信号230的情况下确定经温度补偿的参考值444。以这种方式，可以使预定参考值234与温度信号230所指示的、发生了变化的温度相匹配，该预定参考值例如限定在预定温度下(例如在室温下)预定开关位置与传感器信号224的信号状态之间的指配关系。为此，例如可以使用查找表或匹配规则。第四确定装置442被形成为用于在使用传感器信号224和经温度补偿的参考值444的情况下确定定位信号106。例如可以将传感器信号342与至少一个经温度补偿的参考值444进行比较，并且定位信号106可以在使用该比较的结果的情况下被确定或者可以呈现该结果。

图5示出了根据一个实施例的用于确定旋转开关的开关位置的方法的流程图。例如可以在使用旋转开关设备的(如借助以上附图所描述的)装置的情况下实施该方法。

在步骤550中，经由与霍尔传感器装置的接口来读取传感器信号，该霍尔传感器装置被形成为用于提供表示磁场的特性的传感器信号。在此，可以由例如借助图2所描述的磁体装置来提供该磁场。

在步骤552中，在使用传感器信号的情况下确定定位信号。在此，该定位信号指示旋转开关的开关位置，例如旋转开关的操作体绕操纵轴线的旋转定位和操作体沿操纵轴线的纵向定位。

可以连续地、重复地实施步骤550、552或者例如响应于对操作体的操纵来实施这些步骤。以这种方式，该定位信号可以始终指示该旋转开关设备的当前的开关位置。

如果实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关系，那么这可以被解读为：根据一个实施方式的实施例既具有第一特征、也具有第二特征，而根据另一个实施方式的实施例或者仅具有第一特征、或者仅具有第二特征。

附图标记清单

100 载具

102 旋转开关设备

104 部件

106 定位信号

210 操作体

212 支承装置

214 旋转运动

216 纵向运动

218 操纵轴线

220 磁体装置

222 霍尔传感器装置

224 传感器信号

226 确定装置

230 温度信号

232 温度传感器

234 预定参考值

236 存储器

238 校准信号

340 第一确定装置

342 第二确定装置

344经温度补偿的传感器信号

440 第三确定装置

442 第四确定装置

444 经温度补偿的参考值

550 读取步骤

552 确定步骤