DE10138463C1 - Rotary operating element for automobile heating or air-conditioning provides electrical signal representing rotation of manual operating element rotated through more than 360 degrees - Google Patents
Rotary operating element for automobile heating or air-conditioning provides electrical signal representing rotation of manual operating element rotated through more than 360 degreesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Drehbedienelement zur Umsetzung einer mechani schen Drehung in ein das Ausmaß dieser Drehung und/oder eine Drehstellung repräsentierendes elektrisches Signal nach Patentanspruch 1.The invention relates to a rotary control element for implementing a mechani rule in a the extent of this rotation and / or a rotational position representing electrical signal according to claim 1.
Drehbedienelemente in Form von drehbar angeordneten Drehknöpfen oder allgemein Drehorganen werden in einer Vielzahl von Anwendungsfällen einge setzt. Insbesondere befinden sich mechanische Drehbedienelemente in Kraft fahrzeugen und dort vor allem in Heizungssteuerungsanlagen. So werden bei spielsweise Drehbedienelemente zur Einstellung der Luftverteilung verwendet. Hierbei wird bei manueller Verdrehung eines Drehknopfes eine Kulissenscheibe gedreht, über die ein oder mehrere Hebel verschwenkt werden, welche über Bowdenzüge mit Luftverteilklappen verbunden sind.Rotary controls in the form of rotatable knobs or general Rotating organs are used in a variety of applications puts. In particular, mechanical rotary controls are in effect vehicles and above all in heating control systems. So at for example, rotary controls used to adjust the air distribution. Here, when a rotary knob is turned manually, a link plate is used rotated, over which one or more levers are pivoted, which over Bowden cables are connected to air distribution flaps.
Drehbedienelemente für insbesondere Heizungssteuerungsanlagen in Kraft fahrzeugen der vorstehend genannten Art haben sich grundsätzlich in der Praxis bewährt, weisen jedoch in gewisser Weise den Nachteil eines ver gleichsweise hohen Montageaufwandes und eines Verschleißes insbesondere in Form der Dehnung der Bowdenzüge auf, was nicht wünschenswert ist.Rotary controls for heating control systems in particular vehicles of the type mentioned above have basically in the Proven in practice, but in some ways have the disadvantage of ver equally high installation effort and wear, especially in Form of stretching the Bowden cables on what is not desirable.
Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Problematik bietet es sich grund sätzlich an, die Drehbewegung des manuell verdrehbaren Drehorgans mittels eines Drehpotentiometers in ein elektrisches Signal umzusetzen. Im Falle eines Drehbedienelements, das sich über 360° (und mehr) verdrehen lässt, benötigt man dazu jedoch recht aufwändige Drehpotentiometer bzw. Drehpotentio meteranordnungen, die kostenintensiv sind. Denn ein herkömmliches Dreh potentiometer weist einen signalfreien Drehwinkelbereich auf (siehe z. B. Fig. 3 von DE 196 20 575 A1), innerhalb dessen sich ein über einem ohmschen Widerstandselement entlangstreichender Schleiferarm innerhalb des Bereichs zwischen den Endpunkten des Widerstandselements befindet. Im Stand der Technik existieren daher aufwändig konstruierte Drehpotentiometer bzw. Drehpotentiometeranordnungen aus zwei gegeneinander verdreht angeordneten Drehpotentiometern, die die Abgabe eines elektrischen Signals über 360° ermöglichen. Diese Lösungen sind aber zumeist zu kostenintensiv.To solve the problem described above, it is generally advisable to convert the rotary movement of the manually rotatable rotary member into an electrical signal by means of a rotary potentiometer. In the case of a rotary control element that can be rotated through 360 ° (and more), however, quite complex rotary potentiometers or rotary potentiometer arrangements are required, which are cost-intensive. This is because a conventional rotary potentiometer has a signal-free angle of rotation range (see, for example, FIG. 3 of DE 196 20 575 A1), within which a wiper arm running across an ohmic resistance element is located within the range between the end points of the resistance element. In the prior art, therefore, there are elaborately designed rotary potentiometers or rotary potentiometer arrangements consisting of two rotary potentiometers which are rotated relative to one another and which enable an electrical signal to be emitted over 360 °. However, these solutions are usually too expensive.
Darüber hinaus ist es möglich, mechanische Drehbewegungen mittels Deko dierer in elektrische Signale umzusetzen. Diese Dekodierer sind ebenfalls recht aufwändig konstruiert, da sie zur Detektion der Drehstellung des Drehorgans einen absoluten (Dreh-)Weggeber aufweisen müssen.In addition, it is possible to make mechanical rotary movements by means of decoration convert it into electrical signals. These decoders are also right elaborately constructed, since they are used to detect the rotational position of the rotary organ must have an absolute (rotary) encoder.
Aus DE 198 19 664 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Maßes der Relativverdrehung zweier Teile mit einer Erfassungseinrichtung zur Unterscheidung von Vollumdrehungen bekannt, die einen Absolutlagesensor zur Bestimmung eines von einem Getriebe bewegten Messkörpers aufweist. Ferner ist in DE 195 48 659 C1 eine Betätigungsvorrichtung zur Ansteuerung eines Stellgliedes beschrieben, die ein unbegrenzt drehbares Bedienelement aufweist, dessen Verdrehung in eine Steuersignal-Impulsfolge zur Ansteuerung des Stellgliedes umgesetzt wird. Durch die Eigenschaft der Steuersignal- Impulsfolge sind unter anderem der Verstellweg, die Position und die Verstellrichtung eines mittels des Stellgliedes zu verstellenden Objekts bestimmt.DE 198 19 664 A1 describes a device for determining the dimension of the Relative rotation of two parts with a detection device Differentiation of full revolutions known an absolute position sensor for determining a measuring body moved by a gear. Furthermore, in DE 195 48 659 C1 there is an actuating device for actuation of an actuator described, the an infinitely rotatable control has its rotation in a control signal pulse train for control of the actuator is implemented. Due to the property of the control signal The pulse train includes the adjustment path, the position and the Direction of adjustment of an object to be adjusted by means of the actuator certainly.
Eine Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, ein Bedienelement zur Umset zung einer mechanischen Drehung in ein elektrisches Signal zu schaffen, das bei einfachem Aufbau und kostengünstiger Herstellung ein elektrisches Signal ohne nennenswerte signalfreie Bereiche über eine 360°-Verdrehung eines Drehorgans ermöglicht.An object of the invention is to be seen in a control element for implementation creating a mechanical rotation in an electrical signal that with a simple structure and inexpensive production an electrical signal without significant signal-free areas over a 360 ° rotation of a Rotary organ enables.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Drehbedienelement zur
Umsetzung einer mechanischen Drehung in ein das Ausmaß der Drehung
und/oder eine Drehstellung repräsentierendes elektrisches Signal, insbeson
dere für die Bedieneinheit einer Fahrzeugkomponente, wie beispielsweise einer
Heizungs- und Klimaanlage, vorgeschlagen, wobei das Drehbedienelement
versehen ist mit
To achieve this object, the invention proposes a rotary control element for converting a mechanical rotation into an electrical signal representing the extent of the rotation and / or a rotational position, in particular for the control unit of a vehicle component, such as a heating and air conditioning system, the Rotary control is provided with
- - einem manuell verdrehbaren Drehorgan, das über mehr als 360° drehbar um eine Drehachse gelagert ist,- A manually rotatable rotating organ that can be rotated through more than 360 ° is mounted around an axis of rotation,
- - einem einen signalfreien Drehwinkelbereich aufweisenden, anschlaglosen Drehpotentiometer mit einem ohmschen Widerstandselement und einem dieses kontaktierenden Abgriffelement, wobei das Widerstandselement sich nach Art eines offenen Ringes über einen Bereich erstreckt, der im wesentlichen um den signalfreien Drehwinkelbereich kleiner als 360° ist, und wobei das Abgreifelement an einer im wesentlichen konzentrisch zum Widerstandselement verlaufenden Drehwelle angebracht ist,- a stop-free one with a signal-free rotation angle range Rotary potentiometer with an ohmic resistance element and one this contacting tap element, the resistance element extends in the manner of an open ring over an area which in the is substantially less than 360 ° around the signal-free rotation angle range, and wherein the tapping element at a substantially concentric with Resistance element extending rotary shaft is attached
- - einem zwischen dem Drehorgan und der Drehwelle des Drehpotentiome ters angeordneten Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis zur Transformation eines Verdrehungsmaßes des Drehorgans in ein dem gegenüber größeres Verdrehungsmaß der Drehwelle des Drehpotentio meters und- One between the rotating organ and the rotating shaft of the rotary potentiome ters arranged gear with a gear ratio to Transformation of a degree of twist of the rotary organ into a compared to the greater degree of rotation of the rotary shaft of the rotary potentio meters and
- - einer Detektionsvorrichtung zur Erkennung, in welchem von mehreren Sektoren sich das Drehorgan bezogen auf einen Referenzpunkt augen blicklich befindet, wobei die Anzahl und Winkelgröße der Sektoren durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes bestimmt sind,- A detection device for detection, in which of several Sectors the rotating organ refer to a reference point located, the number and angular size of the sectors by the gear ratio of the transmission is determined,
- - wobei ein die Drehposition und/oder das Ausmaß einer Verdrehung des Drehorgans repräsentierendes elektrisches Signal durch die von dem Drehpotentiometer und der Detektionsvorrichtung erzeugten Signale de finierbar ist.- wherein a the rotational position and / or the extent of rotation of the Rotary organ representing electrical signal by the of the Rotary potentiometer and the detection device generated signals de is definable.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, die Rotation eines Drehorgans in eine
Rotation der Drehweile eines anschlaglosen Drehpotentiometers umzusetzen,
das einen signalfreien Drehwinkelbereich aufweist. Dabei befindet sich
zwischen dem Drehorgan und dem Drehpotentiometer ein Getriebe,
beispielsweise in Form eines Riementriebs oder Zahnrad-Getriebes, dessen
Übersetzungsverhältnis derart gewählt ist, dass ein Verdrehungsmaß des
Drehorgans in ein demgegenüber größeres Verdrehungsmaß der Drehwelle
des Drehpotentiometers umgesetzt wird. Im Falle eines
Übersetzungsverhältnisses von beispielsweise 4 : 1 bedeutet dies, dass bei
einer Umdrehung des Drehorgans sich die Drehwelle des Drehpotentiometers
viermal dreht. Das bedeutet, dass der konstruktionsbedingte signalfreie
Drehwinkelbereich α des Drehpotentiometers in eine der Größe des Über
setzungsverhältnisses entsprechende Anzahl von Drehwinkelbereichen β des
Drehorgans abgebildet wird, wobei für β gilt:
β = α/Übersetzungsverhältnis.According to the invention, it is therefore provided to convert the rotation of a rotary member into a rotation of the rotation of a stop-less rotary potentiometer, which has a signal-free rotation angle range. There is a gear between the rotary member and the rotary potentiometer, for example in the form of a belt drive or gear transmission, the transmission ratio of which is selected such that a degree of rotation of the rotary member is converted into a larger degree of rotation of the rotary shaft of the rotary potentiometer. In the case of a gear ratio of, for example, 4: 1, this means that the rotary shaft of the rotary potentiometer rotates four times with one revolution of the rotary organ. This means that the design-related signal-free angle of rotation range α of the rotary potentiometer is mapped into a number of angle of rotation ranges β of the rotary organ which corresponds to the size of the transmission ratio, where the following applies to β:
β = α / gear ratio.
Zur Erkennung, in welchem von mehreren Sektoren sich das Drehorgan bezo gen auf einen Referenzpunkt augenblicklich befindet, weist das erfindungsge mäße Drehbedienelement noch eine Detektionsvorrichtung auf. Dabei ist noch anzumerken, dass die Anzahl und Winkelgröße der Sektoren des Drehorgans durch das Übersetzungsverhältnis bestimmt ist. Aus dem von der Detektions vorrichtung erzeugten elektrischen Signal und dem elektrischen Signal des Drehpotentiometers wird dann dasjenige elektrische Signal erzeugt, das das Ausmaß einer Verdrehung des Drehorgans und/oder des augenblickliche Dreh position repräsentiert.To identify in which of several sectors the rotating organ is referring gene is located on a reference point at the moment, according to the invention rotating control element still has a detection device. There is still note that the number and angular size of the sectors of the rotary organ is determined by the gear ratio. From that of the detection device generated electrical signal and the electrical signal of the Rotary potentiometer is then generated that electrical signal that Extent of a rotation of the rotating element and / or the current rotation position represents.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Bedienelements ist darin zu sehen, dass ein kostengünstiges Drehpotentiometer mit einem vergleichsweise großen signalfreien Drehwinkelbereich verwendet werden kann, der sich auf Grund des Übersetzungsverhältnisses des zwischen Drehorgan und Drehpotentio meter geschalteten Getriebes auf mehrere kleinere Drehwinkelbereiche des Drehorgans abbilden lässt, die jeweils einem durch das Übersetzungsverhältnis bestimmten Teil des Drehwinkelbereichs des Drehpotentiometers entsprechen. Wird beispielsweise ein handelsübliches anschlagloses Drehpotentiometer mit einem signalfreien Drehwinkelbereich (Todbereich) von α = 40° und ein Ge triebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 4 gewählt, so weist das Dreh organ vier Drehwinkelbereiche von β = 40°/4 = 10° auf, in denen kein die Drehposition innerhalb dieser Drehwinkelbereiche repräsentierendes elektri sches Signal abgegeben wird. Diese Todwinkelbereiche des Drehorgans sind damit gegenüber dem signalfreien Drehwinkelbereich des Potentiometers auf ¼ reduziert und damit wesentlich kleiner. Legt man diese vier Todwinkelbe reiche des Drehorgans darüber hinaus auf vier Drehverrastungspunkte des Drehorgans (im Falle der Steuerung der Luftverteilung beispielsweise Defrost-, Mannanström- und Fußraumstellung sowie kombinierte Defrost-, Mann anström- und Fußraumstellung des Drehorgans), so wirken sich die vier Tod bereiche in der elektrischen Gesamtperformance des erfindungsgemäßen Drehbedienelements nicht nachteilig aus; denn eine Verdrehung von etwa 5° zu beiden Seiten der jeweiligen zentrierten Drehverrastposition des Dreh organs würde bei einem anschließenden Loslassen des Drehorgans automa tisch dessen Zurückbewegung in die zentrierte Rastposition bewirken, so dass innerhalb dieser Todwinkelbereiche des Drehorgans außer der einzigen Stel lung (Mittenstellung) keine weiteren Drehstellungen möglich wären.The advantage of the control element according to the invention can be seen in the fact that an inexpensive rotary potentiometer with a comparatively large one signal-free range of rotation angle can be used, which is due to the gear ratio of the rotary organ and the potentiometer meter gearbox to several smaller rotation angle ranges of the Reveals rotary organ, each one by the gear ratio correspond to a certain part of the angular range of the rotary potentiometer. For example, using a commercially available non-impact rotary potentiometer a signal-free angle of rotation range (dead zone) of α = 40 ° and a Ge gears selected with a gear ratio of 4, so the rotation organ has four rotation angle ranges from β = 40 ° / 4 = 10 °, in which none of the Rotation position within these rotation angle ranges representing electri signal is emitted. These are the dead angle areas of the rotary organ compared to the signal-free range of rotation of the potentiometer ¼ reduced and therefore much smaller. If you put these four Todwinkelbe range of the rotary organ beyond four rotary locking points of the Rotary organ (in the case of controlling the air distribution, for example defrost, Mannan flow and footwell position as well as combined defrost, man inflow and footwell position of the rotary organ), so the four death areas in the overall electrical performance of the invention Rotary control not disadvantageous; because a twist of about 5 ° on both sides of the respective centered rotary locking position of the rotary organs would automa table cause its return movement to the centered rest position, so that within these dead angle areas of the rotary organ except for the single position no further rotary positions would be possible.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe als Zahnrad-Getriebe ausgeführt wird, das ein an dem Drehorgan angeordnetes Zahnrad und ein auf der Drehwelle des Drehpotentiometers angeordnetes sowie in Wirkverbindung mit dem Zahnrad des Drehorgans stehendes Zahnrad aufweist, die zweckmäßigerweise direkt oder über weitere Zahnräder indirekt miteinander kämmen.In an advantageous development of the invention, it is provided that the transmission is designed as a gear transmission, the one on the rotating organ arranged gear and a on the rotary shaft of the rotary potentiometer arranged and in operative connection with the gear of the rotary organ has standing gear, which is expediently directly or via further Comb the gears indirectly.
Die Detektionsvorrichtung kann grundsätzlich jede beliebige Ausgestaltung aufweisen, die es ermöglicht zu erkennen, in welchem der bezüglich Größe und Anzahl durch das Übersetzungsverhältnis definierten Drehsektoren sich das Drehorgan gerade befindet. So könnte man beispielsweise am Drehorgan Nocken vorsehen, die mit Schaltern zusammenwirken und je nach Drehstel lung des Drehorgans unterschiedliche bzw. unterschiedliche Kombinationen von Schaltern betätigen. Darüber hinaus ist es möglich, durch das elektrische Abgreifen von elektrisch leitenden Teilkreissegmenten einer Kodierscheibe zu erkennen, innerhalb welches Winkelbereichs (Sektors) sich das Drehorgan gerade befindet. Die Teilkreissegmente sind nach Art einer Kodierscheibe ein ander überlappend und/oder aneinander angrenzend auf unterschiedlichen Radien angeordnet. Diese Teilkreissegmente bewegen sich bei einer Ver drehung des Drehorgans relativ zu den Schleiferelementen.The detection device can in principle have any configuration have, which makes it possible to recognize in which of the size and Number of rotating sectors defined by the gear ratio Rotary organ just located. So you could, for example, on the rotary organ Provide cams that interact with switches and depending on the turntable different or different combinations of switches. In addition, it is possible through the electrical Tapping off electrically conductive pitch circle segments from a coding disk recognize within which angular range (sector) the rotary organ is is currently located. The pitch circle segments are in the manner of a coding disk others overlapping and / or adjacent to each other on different Radii arranged. These pitch circle segments move with a ver rotation of the rotary member relative to the grinder elements.
An dieser Stelle soll auf die Ausgestaltung von Detektionsvorrichtungen nicht näher eingegangen werden, da diese grundsätzlich dem Fachmann bekannt sind und daher nicht weiter erläutert werden müssen.At this point, the design of detection devices should not are discussed in more detail, since these are known in principle to the skilled worker are and therefore do not need to be explained further.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Im ein zelnen zeigen: The invention is explained below with reference to the drawing. In one show individual:
Fig. 1 eine Vorderansicht der Bedieneinheit für eine Kfz-Heizungsanlage, Fig. 1 is a front view of the operating unit for a vehicle heating system,
Fig. 2 einen Schnitt durch das Drehbedienelement für die Luftverteilung der Heizungsanlage und Fig. 2 shows a section through the rotary control for the air distribution of the heating system and
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der Fig. 2. Fig. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf die Bedieneinheit 10 für eine Kfz-Heizungs- bzw. Klimaanlage, die neben einem Drehschalter 12 zur Temperatureinstellung und einem weiteren Drehschalter 14 zur Gebläseeinstellung auch ein Drehbe dienelement 16 zur Einstellung der Luftverteilung aufweist. Zusätzlich weist die Bedieneinheit 10 weitere Tasten 18, 20 für beispielsweise Umluft-Betrieb und die Zuschaltung eines Kühlaggregat auf. Fig. 1 shows a plan view of the control unit 10 for a motor vehicle heating or air conditioning system which, in addition to a rotary switch 12 for temperature setting and a further rotary switch 14 for fan setting, also has a rotary control element 16 for adjusting the air distribution. In addition, the control unit 10 has further buttons 18 , 20 for, for example, recirculation mode and the connection of a cooling unit.
Wie anhand der Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, weist das Drehbedienelement 16 ein Drehorgan 22 auf, das an einer Frontblende 24 der Bedieneinheit 10 angeordnet ist. Das Drehorgan 22 ist um eine Drehachse 26 drehbar an einer Platine 28 gelagert, die hinter der Frontblende 24 angeordnet und mit dieser verschraubt ist. Das Drehorgan 22 ist anschlaglos gelagert, lässt sich also über mehr als 360° verdrehen. Mit dem Drehorgan 22 kann zwischen mehreren Luftverteilungsstellungen gewählt werden, und zwar beispielsweise einer Dre froststellung (siehe Symbol 30), einer Mannanströmstellung (siehe Symbol 32), einer Fußraum- und Mannanströmstellung (siehe Symbol 34) und einer Fußraumstellung (siehe Symbol 38). Stellungen zwischen diesen Einstellungen sind ebenfalls möglich.As can be seen from FIGS. 2 and 3, the rotary control element 16 has a rotary element 22 which is arranged on a front panel 24 of the control unit 10 . The rotating member 22 is rotatably mounted about an axis of rotation 26 on a circuit board 28 which is arranged behind the front panel 24 and screwed thereto. The rotating member 22 is mounted without a stop, so it can be rotated over more than 360 °. The rotary organ 22 can be used to choose between several air distribution positions, for example a rotary frost position (see symbol 30 ), a man inflow position (see symbol 32 ), a footwell and man inflow position (see symbol 34 ) and a footwell position (see symbol 38 ). Positions between these settings are also possible.
Die Drehbewegung des Drehorgans 22 wird über ein zwischen der Frontblende 24 und der Platine 28 angeordnetes Getriebe 40 auf ein Drehpotentiometer 42 übertragen und dort in ein elektrisches Signal umgesetzt. Das Drehpotentio meter 42 befindet sich auf der Platine 28. Als Getriebe dienen in diesem Aus führungsbeispiel zwei miteinander kämmende Zahnräder, von denen das eine Zahnrad, das Antriebszahnrad 44, drehfest mit dem Drehorgan 22 verbunden und um die Drehachse 26 drehbar gelagert ist und das andere Zahnrand, das Abtriebszahnrad 46, an einer Drehwelle 48 des Drehpotentiometers 42 ange bracht ist. Die Anzahl der Zähne des Abtriebszahnrades 46 ist kleiner als die Anzahl der Zähne des Antriebszahnrades 44 und beträgt in diesem Ausfüh rungsbeispiel ¼ der Zähne des Antriebszahnrades 44. Damit dreht sich das Zahnrad 46 viermal, wenn das Zahnrad 44 über das Drehorgan 22 um 360° gedreht wird.The rotary movement of the rotary member 22 is transmitted to a rotary potentiometer 42 via a gear 40 arranged between the front panel 24 and the circuit board 28 and converted there into an electrical signal. The rotary potentiometer 42 is located on the board 28 . In this example, two gears mesh with one another, the one gear, the drive gear 44 , non-rotatably connected to the rotating member 22 and rotatably mounted about the axis of rotation 26 and the other tooth edge, the driven gear 46 , on a rotary shaft 48 of the Rotary potentiometer 42 is introduced. The number of teeth of the driven gear 46 is smaller than the number of teeth of the drive gear 44 and in this embodiment is ¼ of the teeth of the drive gear 44 . Thus, the gear 46 rotates four times when the gear 44 is rotated through the rotating member 22 through 360 °.
Bei dem Drehpotentiometer 42 handelt es sich um ein anschlagloses Potentio meter, das in einem Gehäuse 50 eine entlang einer Kreislinie angeordnete Widerstandsbahn 52 aufweist, die über zwei Anschlussbeinchen 56 elektrisch kontaktiert ist (siehe Fig. 3). Mit der Drehwelle 48 des Drehpotentiometers 42 dreht sich ein Abgriffelement 58, das über die Widerstandsbahn 52 entlang streicht und sich bei Drehung des Abtriebszahnrades 46 mitdreht. Das am Ab griffelement 58 anliegende elektrische Signal wird über den Anschluss 60 aus dem Drehpotentiometer 42 herausgeführt.The rotary potentiometer 42 is a stop-less potentiometer, which has a resistance path 52 arranged along a circular line in a housing 50 , which is electrically contacted via two connecting legs 56 (see FIG. 3). A tap element 58 rotates with the rotary shaft 48 of the rotary potentiometer 42 , which sweeps along the resistance track 52 and also rotates when the driven gear 46 rotates. The electrical signal applied to the grip element 58 is led out of the rotary potentiometer 42 via the connection 60 .
Wie man insbesondere anhand von Fig. 3 erkennen kann, liefert das Dreh potentiometer 42 nicht in jeder Stellung des Abgriffelements 58 ein elektri sches Ausgangssignal am Anschluss 60, das die augenblickliche Drehstellung des Abgriffelements 58 anzeigt. Der Grund dafür ist darin zu sehen, dass sich die Widerstandsbahn 52 nicht über 360° sondern vielmehr über einen um den Winkel α (beispielsweise 20°) geringeren Winkel als 360° erstreckt. Ein solches Drehpotentiometer ist lediglich bedingt einsetzbar, wenn es, wie im vorliegen den Fall, darum geht, die Drehstellung eines Drehorgans in nahezu sämtlichen Drehstellungen in ein elektrisches Signal umzusetzen. Bei einer derartigen Applikation ist ein signalfreier Raum von beispielsweise 20° zu groß und des halb nicht zu tolerieren.As one particular reference to FIG. 3 can be seen, the rotary potentiometer 42 provides not in any position of the tap element 58, an electrical ULTRASONIC output signal at terminal 60 indicative of the instantaneous rotational position of the tap element 58. The reason for this can be seen in the fact that the resistance track 52 does not extend over 360 °, but rather over an angle smaller than 360 ° by the angle α (for example 20 °). Such a rotary potentiometer can only be used to a limited extent if, as in the present case, the aim is to convert the rotary position of a rotary member into an electrical signal in almost all rotary positions. In such an application, a signal-free space of, for example, 20 ° is too large and therefore cannot be tolerated.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Dreh potentiometer 42 dennoch eingesetzt werden. Denn auf Grund der Kopplung des Drehpotentiometers 42 über das Getriebe 40 mit dem Drehorgan 22 wird erreicht, dass der relativ große signalfreie Bereich α des Drehpotentiometers 42 in mehrere (wegen des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 40 von 1 4 in diesem Ausführungsbeispiel vier) jeweils kleine signalfreie Bereiche umge setzt wird. Jeder Drehwinkelbereich des Drehorgans 22, in dem dessen Dreh stellung nicht durch ein entsprechendes Signal des Drehpotentiometers 42 an gezeigt werden kann, beträgt damit lediglich noch ¼ des signalfreien Bereichs des Drehpotentiometers 42. Die sich in diesem Ausführungsbeispiel ergeben den vier signalfreien Drehwinkelbereiche des Drehorgans 22 sind um 90° gegeneinander versetzt und werden zweckmäßigerweise mit den vier oben er wähnten und durch die Symbole 30 bis 38 gekennzeichneten Luftverteilungs stellungen zusammengelegt. Da diese Luftverteilungsstellungen exponiert sind, fallen sie zumeist mit entsprechenden Raststellungen des Drehorgans 22 zu sammen. Die Verrastung wird dabei zweckmäßigerweise so gewählt, dass sich das Drehorgan 22 bei Verdrehung um 2,5° nach links oder nach rechts selbsttätig wieder zentriert (jeder der vier signalfreien Bereiche des Dreh organs 22 beträgt auf Grund des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 40 von 1 : 4 α/4 = 5°). Damit ist es möglich, ohne Nachteil ein Drehpotentio meter 42 zu verwenden, das einen relativ großen signalfreien Bereich aufweist und damit kostengünstig ist.In the embodiment of the invention described here, the rotary potentiometer 42 can still be used. Because the coupling of the rotary potentiometer 42 via the gear 40 to the rotary member 22 ensures that the relatively large signal-free range α of the rotary potentiometer 42 is divided into several (four due to the transmission ratio of the gear 40 of 14 in this exemplary embodiment four) small signal-free areas is implemented. Each angle of rotation range of the rotary member 22 , in which its rotational position cannot be shown by a corresponding signal from the rotary potentiometer 42 , is thus only ¼ of the signal-free range of the rotary potentiometer 42 . The resulting in this embodiment, the four signal-free rotation angle ranges of the rotary member 22 are offset from each other by 90 ° and are expediently merged with the four above he mentioned and marked by the symbols 30 to 38 air distribution positions. Since these air distribution positions are exposed, they mostly coincide with corresponding locking positions of the rotary organ 22 . The latching is expediently chosen so that the rotating member 22 automatically centers itself when rotated by 2.5 ° to the left or to the right (each of the four signal-free areas of the rotating member 22 is 40 : 1 due to the gear ratio of the transmission 40 α / 4 = 5 °). This makes it possible to use a rotary potentiometer 42 without disadvantage, which has a relatively large signal-free area and is therefore inexpensive.
Der Ausgangssignalverlauf des Dreh potentiometers 42 wiederholt sich auf Grund des gewählten Übersetzungsverhältnisses von 1 : 4 des Getriebes 40 pro Umdrehung des Drehorgans 22 viermal. Um zu erkennen, in welchem Quadranten sich das Drehorgan 22 befindet, bedarf es noch zusätzlich einer Detektionsvorrichtung 62, die in diesem Ausführungsbeispiel in Form mehrerer sich über unterschiedliche und unterschiedlich lange Quadranten erstrecken den Kontaktspuren 64 bis 70 des Antriebszahnrades 44 und eine entsprechen den Anzahl von diese Kontaktspuren abgreifenden elektrischen Schleifer elementen 72 ausgebildet ist. Durch diese Detektionsvorrichtung 62 liegt ein elektrisches Signal vor, das angibt, in welchem der vier Quadranten sich das Drehorgan 22 gerade befindet. Anhand des Ausgangssignals des Drehpoten tiometers 42 kann dann exakt der Drehwinkel des Drehorgans 22 innerhalb des betreffenden Quadranten angegeben werden (mit Ausnahme der relativ kleinen durch die Symbole 30 bis 38 angegebenen Drehwinkelbereiche).The output signal curve of the rotary potentiometer 42 is repeated four times due to the selected gear ratio of 1: 4 of the transmission 40 per revolution of the rotary member 22 . In order to recognize in which quadrant the rotating member 22 is located, a detection device 62 is additionally required, which in this exemplary embodiment in the form of a plurality of quadrants which extend over different and different lengths have the contact tracks 64 to 70 of the drive gear 44 and one correspond to the number of this contact traces electric grinder elements 72 is formed. An electrical signal is present through this detection device 62 , which indicates in which of the four quadrants the rotating member 22 is currently located. On the basis of the output signal of the rotary potentiometer 42 , the exact angle of rotation of the rotary member 22 within the relevant quadrant can then be specified (with the exception of the relatively small ranges of rotation angle indicated by the symbols 30 to 38 ).
Durch die zuvor beschriebene Vorrichtung lässt sich also auf einfache Art und Weise kostengünstig ein Drehbedienelement 16 konstruieren, bei dem die aktuelle Drehstellung eines von Hand verdrehbaren Drehorgans in ein elektri sches Signal umgesetzt wird, ohne dass es dazu eines Drehpotentiometers bedarf, das über 360° hinweg ein die jeweilige Drehstellung eindeutig definie rendes elektrisches Signal abgibt. By means of the device described above, a rotary control element 16 can thus be constructed in a simple and cost-effective manner, in which the current rotary position of a rotary organ which can be rotated by hand is converted into an electrical signal without the need for a rotary potentiometer which extends over 360 ° emits an electrical signal that clearly defines the respective rotary position.
1010
Bedieneinheit
operating unit
1212
Drehschalter
rotary switch
1414
Drehschalter
rotary switch
1616
Drehbedienelement
Rotary control element
1818
Tasten
Keys
2020
Tasten
Keys
2222
Drehorgan
rotary member
2424
Frontblende
front panel
2626
Drehachse
axis of rotation
2828
Platine
circuit board
3232
Symbole
symbols
3434
Symbole
symbols
3838
Symbole
symbols
4040
Getriebe
transmission
4242
Drehpotentiometer
Rotary
4444
Antriebszahnrad
drive gear
4646
Abtriebszahnrad
output gear
4848
Drehwelle
rotary shaft
5050
Gehäuse
casing
5252
Widerstandsbahn
resistance path
5656
Anschlussbeinchen
connecting pins
5858
Abgriffelement
tapping element
6060
Anschluss
connection
6262
Detektionsvorrichtung
detection device
6464
Kontaktspuren
contact marks
6666
Kontaktspuren
contact marks
6868
Kontaktspuren
contact marks
7070
Kontaktspuren
contact marks
7272
Schleiferelemente
grinder elements
Claims (5)
einem manuell verdrehbaren Drehorgan (22), das über mehr als 360° drehbar um eine Drehachse (26) gelagert ist,
einem einen signalfreien Drehwinkelbereich (α) aufweisenden, an schlaglosen Drehpotentiometer (42) mit einem ohmschen Wider standselement (52) und einem dieses kontaktierenden Abgriffelement (58), wobei das Widerstandselement (52) sich nach Art eines offenen Ringes über einen Bereich erstreckt, der im wesentlichen um den signalfreien Drehwinkelbereich (α) kleiner als 360° ist, und wobei das Abgreifelement (58) an einer im wesentlichen konzentrisch zum Widerstandselement (52) verlaufenden Drehwelle (48) angebracht ist,
einem zwischen dem Drehorgan (22) und der Drehwelle (48) des Drehpotentiometers (42) angeordneten Getriebe (40) mit einem Übersetzungsverhältnis zur Transformation eines Verdrehungsmaßes des Drehorgans (22) in ein demgegenüber größeres Verdrehungsmaß der Drehwelle (48) des Drehpotentiometers (42) und
einer Detektionsvorrichtung (62) zur Erkennung, in welchem von mehreren Sektoren sich das Drehorgan (22) bezogen auf einen Referenzpunkt augenblicklich befindet, wobei die Anzahl und Winkel größe der Sektoren durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (40) bestimmt sind,
wobei ein die Drehposition und/oder das Ausmaß einer Verdrehung des Drehorgans (22) repräsentierendes elektrisches Signal durch die von dem Drehpotentiometer (42) und der Detektionsvorrichtung (62) erzeugten Signale definierbar ist. 1. Rotary control element for a vehicle component, in particular a heating or air conditioning system, for converting a mechanical rotation into an electrical signal representing the extent of the rotation and / or the rotational position
a manually rotatable rotating member ( 22 ) which is rotatable about an axis of rotation ( 26 ) over more than 360 °,
a signal-free rotation angle range (α), on impact-free rotary potentiometer ( 42 ) with an ohmic resistance element ( 52 ) and a contacting tapping element ( 58 ), the resistance element ( 52 ) extending in the manner of an open ring over an area which is substantially less than 360 ° around the signal-free angle of rotation range (α), and the tapping element ( 58 ) is attached to a rotary shaft ( 48 ) which runs essentially concentrically to the resistance element ( 52 ),
a transmission ( 40 ) arranged between the rotating member ( 22 ) and the rotating shaft ( 48 ) of the rotating potentiometer ( 42 ) with a transmission ratio for transforming a degree of rotation of the rotating member ( 22 ) into a larger rotating dimension of the rotating shaft ( 48 ) of the rotating potentiometer ( 42 ) and
a detection device ( 62 ) for detecting in which of several sectors the rotating member ( 22 ) is currently located in relation to a reference point, the number and angular size of the sectors being determined by the gear ratio of the transmission ( 40 ),
wherein an electrical signal representing the rotational position and / or the extent of a rotation of the rotary member ( 22 ) can be defined by the signals generated by the rotary potentiometer ( 42 ) and the detection device ( 62 ).
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