DE102010022337A1

DE102010022337A1 - Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels betätigbaren Schaltmittels eines Fahrzeugs, Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung sowie Verfahren zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines derartigen Schaltmittels

Info

Publication number: DE102010022337A1
Application number: DE102010022337A
Authority: DE
Inventors: Georg Poslowsky
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2011-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels (2) eines Fahrzeugs, mit einer Lichtquelle (6) und einem Lichtdetektor (5), wobei abhängig von einer durch den Lichtdetektor (5) detektierten Lichtfarbe eines Lichtstrahls (12, 13, 14) eine der Lichtfarbe zugeordnete Schaltstellung erkennbar ist, wobei ein Farbträger (7) ausgebildet ist, und abhängig von der Bewegung des Schaltmittels (2) eine Relativbewegung zwischen dem Farbträger (7) und der Lichtquelle (6) ausgebildet ist, wobei auf dem Farbträger (7) Farbbereiche (9, 10, 11) unterschiedlicher Farbe ausgebildet sind und der Farbträger (7) so angeordnet ist, dass abhängig von der Relativbewegung des Farbträgers (7) und der Lichtquelle (6) unterschiedliche Farbbereiche (9 bis 11) von dem Lichtstrahlen (8) der Lichtquelle (6) anstrahlbar sind und abhängig von den von einem Farbbereich (9 bis 11) zum Lichtdetektor (5) reflektierten Lichtstrahlen (12, 13, 14) mit ihrer Lichtfarbe die Schaltstellung erkennbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Erfassen von Schaltstellungen eines Lenkstockschalters (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels eines Fahrzeugs.
Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquelle und einen Lichtdetektor, wobei abhängig von einer durch den Lichtdetektor detektierten Lichtfarbe des Lichtsignals eine der Lichtfarbe zugeordnete Schaltstellung des Schaltmittels erkennbar ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum elektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch bestätigbaren Schaltmittels eines Fahrzeugs.
Die Schalterstellungen von Lenkstockschaltern in einem Fahrzeug werden überwiegend mit mechanischen Kontakten ausgewertet. Diese sind immer mit einem gewissen Verschleiß behaftet.
Darüber hinaus sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen die Schaltstellung eines, Lenkstockschalters mittels Hallsensoren erfasst werden, die mit einem Magneten betätigt werden. Diese Systeme sind dabei jedoch anfällig gegenüber äußeren Magnetfeldern. Dadurch wird die Funktionalität und die Genauigkeit der Schalterstellungsdetektion beeinträchtigt.
Darüber hinaus ist aus der DE 101 41 975 C2 eine Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines Lenkstockschalters bekannt. Abhängig von detektierten Lichtsignalen und deren Lichtfarbe wird eine zugeordneten Schalterstellung erkannt.
Bei der bekannten Vorrichtung werden jedoch mehrere Lichtquellen unterschiedlicher Lichtfarbe benötigt. Der Aufbau ist daher sehr aufwändig und kostenintensiv.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine optoelektronisch arbeitende Vorrichtung zur Erfassung von Schalterstellungen eines Schaltmittels zu schaffen, die aufwandsreduziert aufgebaut ist und dennoch eine sehr präzise Detektion gewährleistet. Entsprechend ist es auch Aufgabe ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum optoelektronischen Auswerten von Schalterstellungen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, ein Fahrzeug, welches die Merkmale nach Anspruch 11 aufweist, und ein Verfahren, welches die Merkmale nach Anspruch 12 aufweist, gelöst.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels eines Fahrzeugs umfasst eine Lichtquelle und zumindest einen Lichtdetektor. Abhängig von einer durch den Lichtdetektor detektieren Lichtfarbe eines Lichtsignals ist eine der Lichtfarbe zugeordnete Schaltstellung des Schaltmittels erkennbar. Die Vorrichtung umfasst einen Farbträger, der mehrere Farbbereiche unterschiedlicher Farbe aufweist. Darüber hinaus ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass zwischen dem Farbträger und der Lichtquelle eine Relativbewegung initiierbar ist, wobei dies abhängig von der Bewegung des Schaltmittels erfolgt. Der Farbträger ist so angeordnet, dass abhängig von der Relativbewegung des Farbträgers und der Lichtquelle unterschiedliche Farbbereiche mit dem Licht der Lichtquelle anstrahlbar sind und abhängig von den von den Farbbereichen zum Detektor reflektierten Lichtstrahlen mit ihren Lichtfarben die Schaltstellung erkennbar ist. Durch eine derartige Ausgestaltung einer Vorrichtung kann eine hochpräzise Detektion der Schaltstellungen ermöglicht werden, wobei dies mit einer aufwandsarmen und somit auch kostengünstig ausgestalteten Vorrichtung erreicht werden kann.
Vorzugsweise ist der Farbträger mit der Bewegung des Schaltmittels gekoppelt und die Lichtquelle ortsfest angeordnet. Die Relativbewegung zu dem Farbträger und der Lichtquelle wird somit dahingehend realisiert, dass mit der Bewegung des Schaltmittels auch der Farbträger bewegt wird und somit unterschiedliche Relativpositionen zwischen dem Farbträger und der Lichtquelle einstellbar sind. Ein derartiges Konzept ist gerade im Hinblick auf die Positionierung der elektronischen Komponenten der Lichtquelle des Detektors sehr vorteilhaft, da diese ortsfest angeordnet werden können. Darüber hinaus ist eine derartige Ausgestaltung robust und verschleißarm aufgebaut, da die Farbpalette bzw. der Farbträger als robusteres Bauteil als der Schaltungsträger mit der Lichtquelle ausgebildet werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle zur Emission von weißem Licht ausgebildet ist. Diese Farbneutralität ermöglicht eine besonders geeignete Ausführung, um dann die Farbbereiche des Farbträgers entsprechend anstrahlen zu können und dann die von denen abgestrahlte individuelle Lichtfarbe kräftiger ist und damit die der Farbe zugeordnete Schalterstellung einfach und präzise erkannt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung lediglich eine einzige Lichtquelle aufweist. Dies ist ein besonders vorteilhaftes Konzept, das dann auch sehr aufwandsarm aufgebaut werden kann.
Darüber hinaus ist durch eine derartige Ausgestaltung ein besonders energieeffizienter Betrieb möglich. Die Ansteuerung unterschiedlicher Lichtquellen ist dadurch nicht mehr erforderlich, so dass auch im Hinblick auf das Steuerungskonzept der Lichtquellen, wie es im Stand der Technik erforderlich ist, eine deutliche Aufwandreduzierung erreicht werden kann.
Vorzugsweise ist die Lichtquelle und der zumindest eine Detektor benachbart zueinander auf einem Schaltungsträger angeordnet. Durch diese örtliche Nähe kann das Abstrahlen des Lichts einerseits und die Detektion andererseits besonders vorteilhaft erfolgen und es sind somit keine unerwünschten anderweitigen Lichtanteile von dem Detektor in unnötig großer und verfälschender Weise erfasst.
Vorzugsweise sind die Farbbereiche des Farbträgers in einer Reihe und beabstandet zueinander auf dem Farbträger angeordnet. Gerade im Hinblick auf die Bewegungsführung und die präzise Nichtanstrahlung oder -abstrahlung werden somit sehr exakte Lichtfarben generiert und somit die Erkennung der Schaltstellung besonders präzisiert.
Es kann vorgesehen sein, dass die Farbbereiche jeweils ein Material aufweisen, welches zur Absorption des Lichts der Lichtquelle ausgebildet ist und zur Farbkonversion des Lichts der Lichtquelle in ein Lichtsignal mit einer die Farbe des Farbbereichs charakterisierenden Lichtfarbe ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht beispielsweise eine individuelle Beschichtung des Farbträgers zur Erzeugung der Farbbereiche. Dadurch kann ein sehr gewichtsreduziertes Bauteil geschaffen werden, welches darüber hinaus auch noch sehr klein und kompakt aufgebaut werden kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Farbbereiche als Farbfilter ausgebildet sind. Fotodioden mit Farbfiltern ermöglichen eine kostengünstige Realisierung der Farbbestimmung.
Insbesondere ist die Lichtquelle der Vorrichtung eine Leuchtdiode.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Lichtquelle, der Detektor und der Farbträger in einem geschlossenen, insbesondere lichtdichten, Gehäuse angeordnet sind. Dadurch kann das Einstrahlen von Fremdlicht verhindert werden und dadurch die Detektion der Schaltstellung nochmals präzisiert werden.
Insbesondere ist das Schaltmittel ein Lenkstockschalter.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung oder eine vorteilhafte Ausgestaltung davon wird die optoelektronische Farbbestimmung mit der Auswerteelektronik des Schaltmittels kombiniert.
Insbesondere ist somit der von mechanischen Kontakten her bekannte Schleiferfinger bei Lenkstockschaltern durch eine den Schaltpositionen entsprechende Farbpalette bzw. den Farbträger ersetzt. Insbesondere ist die Farbpalette bzw. der Farbträger durch den Lenkstockschalter bewegt und die einzelnen Farben repräsentieren jeweils eine Schalterstellung.
Insbesondere wird durch die Vorrichtung erreicht, dass keine Veränderung der elektrisch leitenden Strukturen bei der Schalterbewegung erforderlich sind, so dass eine stabilere elektromagnetische Verträglichkeit erreicht wird.
Darüber hinaus wird auch ein höherer Integrationsgrad möglich, da keine Schalterflächen-Arrays verdrahtet werden müssen. Darüber hinaus sind gerade bei Lenkstockschaltern Stellungen nach oben und nach unten sowie Drücken und Ziehen auf einer entsprechenden Layoutseite des Farbträgers realisierbar.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einer vorteilhaften Ausgestaltung davon.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels eines Fahrzeugs, mit zumindest einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor. Abhängig von einer durch den Lichtdetektor detektierten Lichtfarbe eines Lichtsignals wird eine der Lichtfarbe zugeordnete Schaltstellung des Schaltmittels erkannt.
Es wird ein Farbträger ausgebildet und abhängig von der Bewegung des Schaltmittels eine Relativbewegung zwischen dem Farbträger und der Lichtquelle durchgeführt. Auf dem Farbträger werden Farbbereiche unterschiedlicher Farbe ausgebildet und abhängig von der Relativbewegung des Farbträgers und der Lichtquelle werden unterschiedliche Farbbereiche von dem Licht der Lichtquelle angestrahlt. Abhängig von den von den Farbbereichen zum Detektor reflektierten Lichtstrahlen wird abhängig von den Lichtfarben der reflektierten Lichtstrahlen die Schaltstellung des Schaltmittels erkannt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, als auch die in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen und/oder alleine in der Figurenbeschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Vorrichtung 1 ist zur optoelektronischen Erfassung von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Lenkstockschalters 2, welcher schematisch und symbolhaft dargestellt ist, ausgebildet. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 3, welches geschlossen und vorzugsweise auch lichtdicht ausgebildet ist. In dem Gehäuse 3 ist ein Schaltungsträger 4 bzw. eine Leiterplatte angeordnet, auf der zumindest ein Lichtdetektor 5 und benachbart dazu eine einzige Lichtquelle 6 angeordnet ist. Die Lichtquelle 6 ist eine Leuchtdiode und beispielsweise zur Emission von weißem Licht und somit von Lichtstrahlen von weißer Lichtfarbe ausgebildet. Die Abstrahlrichtung der Lichtquelle 6 ist gemäß der gezeigten Darstellung in Richtung eines Farbträgers 7, der mit dem Lenkstockschalter 2 mechanisch gekoppelt ist.
Durch Betätigung des Lenkstockschalters 2 in unterschiedliche Schaltstellungen wird somit auch eine Bewegung des Farbträgers 7 hervorgerufen. Der Schaltungsträger 4 hingegen ist ortsfest angeordnet, so dass auch der Fotodetektor bzw. der Lichtdetektor 5 und die Lichtquelle 6 ortsfest angeordnet sind. Die Vorrichtung 1 umfasst lediglich eine einzige Lichtquelle 6.
Die Richtung der Lichtemission der Lichtquelle 6 ist zum Farbträger 7 hin gerichtet, was durch die Pfeile dargestellt ist, welche Lichtstrahlen 8 repräsentieren.
Durch die Anordnung des Schaltungsträgers 4 einerseits und die bewegbare Positionierung des Farbträgers 7 andererseits wird eine Relativbewegung zwischen der Lichtquelle 6 und somit auch dem Lichtdetektor 5 einerseits und dem Farbträger 7 andererseits ermöglicht. Auf der dem Schaltungsträger 4 zugewandten Seite des Farbträgers 7 sind mehrere Farbbereiche ausgebildet, wobei im Ausführungsbeispiel drei Farbbereiche 9, 10 und 11 ausgebildet sind. Diese sind beabstandet zueinander ausgebildet. Darüber hinaus sind sie Farbbereiche 9 bis 11 unterschiedlicher Farbgebung. Dies bedeutet, dass der erste Farbbereich 9 zur Abstrahlung von Lichtstrahlen 12 einer ersten Lichtfarbe ausgebildet ist. Der zweite Farbbereich 10 ist zur Abstrahlung von Lichtstrahlen 13 einer zweiten Lichtfarbe, die unterschiedlich zur Lichtfarbe der Lichtstrahlen 12 ist, ausgebildet. Darüber hinaus ist der dritte Farbbereich 11 zur Abstrahlung von Lichtstrahlen 14 mit einer dritten Lichtfarbe ausgebildet. Diese dritte Lichtfarbe ist unterschiedlich zur Lichtfarbe der Lichtstrahlen 12 und 13. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Farbbereich 9 zur Abstrahlung von roten Lichtstrahlen 12, der zweite Farbbereich 10 zur Abstrahlung von grünen Lichtstrahlen 13 und der dritte Farbbereich 11 zur Abstrahlung von blauen Lichtstrahlen 14 ausgebildet ist.
Sowohl die Anzahl der Farbbereiche 9 bis 11 als auch deren individuelle Lichtstrahlenfarbe ist lediglich beispielhaft.
Im Hinblick auf die Bewegungsmöglichkeit des Farbträgers 7 ist diese zumindest in eine Raumrichtung gemäß der horizontalen in x-Richtung beidseits möglich. Insbesondere ist auch vorgesehen, dass zusätzlich eine weitere Bewegungsmöglichkeit relativ zum Schaltungsträger 4 senkrecht zur Figurenebene möglich ist, wobei insbesondere dann dies in einer Ebene erfolgt, die die x-Achse aufweist.
Im Hinblick auf die Detektion der Schalterstellung des Lenkstockschalters 2 wird mit der Bewegung des Lenkstockschalters 2 auch eine Bewegung des Farbträgers 7 relativ zum Schaltungsträger 4 hervorgerufen. Dadurch wird das von der Lichtquelle 6 emittierte Licht auf ein oder mehrere der Farbbereiche 9 bis 11 abgestrahlt. Abhängig von der Relativposition zwischen dem Farbträger 7 und dem Schaltungsträger 4 wird dann nur eines von dem der Farbbereiche 9 bis 11 reflektierten Lichts in Richtung des Lichtdetektors 5 abgestrahlt und von diesem detektiert. Im Ausführungsbeispiel ist eine Schaltstellung gezeigt, bei der lediglich die Lichtstrahlen 12 des ersten Farbbereichs 9 vom Lichtdetektor 5 detektiert werden. Durch diese Detektion und die daraus erkannte Lichtfarbe wird dann auch die zugeordnete spezifische Schaltstellung des Lenkstockschalters 2 erfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10141975 C2 [0005]

Claims

Vorrichtung zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels (2) eines Fahrzeugs, mit einer Lichtquelle (6) und einem Lichtdetektor (5), wobei abhängig von einer durch den Lichtdetektor (5) detektierten Lichtfarbe eines Lichtstrahls (12, 13, 14) eine der Lichtfarbe zugeordnete Schaltstellung erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Farbträger (7) ausgebildet ist, und abhängig von der Bewegung des Schaltmittels (2) eine Relativbewegung zwischen dem Farbträger (7) und der Lichtquelle (6) ausgebildet ist, wobei auf dem Farbträger (7) Farbbereiche (9, 10, 11) unterschiedlicher Farbe ausgebildet sind und der Farbträger (7) so angeordnet ist, dass abhängig von der Relativbewegung des Farbträgers (7) und der Lichtquelle (6) unterschiedliche Farbbereiche (9 bis 11) von den Lichtstrahlen (8) der Lichtquelle (6) anstrahlbar sind und abhängig von den von einem Farbbereich (9 bis 11) zum Lichtdetektor (5) reflektierten Lichtstrahlen (12, 13, 14) mit ihrer Lichtfarbe die Schaltstellung erkennbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbträger (7) mit der Bewegung des Schaltmittels (2) gekoppelt ist und die Lichtquelle (6) ortsfest angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (6) weißes Licht emittiert.
Vorrichtung nach einem der vorehrgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine einzige Lichtquelle (6) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (6) und der zumindest eine Lichtdetektor (5) benachbart zueinander auf einem Schaltungsträger (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorehrgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbbereiche (9 bis 11) in einer Reihe und beabstandet zueinander auf dem Farbträger (7) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbbereiche (9 bis 11) jeweils ein Material aufweisen, welches zur Absorption der Lichtstrahlen (8) der Lichtquelle (6) ausgebildet ist und zur Farbkonversion des Lichts der Lichtquelle (6) in Lichtstrahlen 1 (12, 13, 14) mit einer die Farbe des Farbbereichs (9 bis 11) charakterisierenden Lichtfarbe ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorehrgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbbereiche (9 bis 11) als Farbfilter ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorehrgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (6), der Detektor (5) und der Farbträger (7) in einem geschlossenen, insbesondere lichtdichten, Gehäuse (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel ein Lenkstockschalter (2) ist.
Fahrzeug mit einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum optoelektronischen Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels (2) eines Fahrzeugs, mit zumindest einer Lichtquelle (6) und einem Lichtdetektor (5), wobei abhängig von einer durch den Lichtdetektor (5) detektierten Lichtfarbe eines Lichtstrahls (12, 13, 14) eine der Lichtfarbe zugeordnete Schaltstellung erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Farbträger (7) ausgebildet wird und abhängig von der Bewegung des Schaltmittels (2) eine Relativbewegung zwischen dem Farbträger (7) und der Lichtquelle (6) durchgeführt wird, wobei auf dem Farbträger (7) Farbbereiche (9 bis 11) unterschiedlicher Farbe ausgebildet werden und abhängig von der Relativbewegung des Farbträgers (7) und der Lichtquelle (6) unterschiedliche Farbbereiche (9 bis 11) von den Lichtstrahlen (8) der Lichtquelle (6) angestrahlt werden und abhängig von den von einem Farbbereich (9 bis 11) zum Lichtdetektor (5) reflektierten Lichtstrahlen (12, 13, 14) mit ihrer Lichtfarbe die Schaltstellung erkannt wird.