DE102005001560A1

DE102005001560A1 - Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005001560A1
Application number: DE102005001560A
Authority: DE
Inventors: Harald Donner
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2006-07-27

Abstract

Beschrieben wird ein Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte in einem Kraftfahrzeug, mit einem Bedienelement und mit einem gegenüber feststehenden Gehäuseteilen des Bedienelements drehbeweglichen Stellelement, das eine Rastverzahnung aufweist, und mit einer mittels eines Linearaktuators steuerbaren Verriegelungsvorrichtung, welche in einer Stellung des Linearaktuators die Drehbeweglichkeit des Stellelements gegenüber den feststehenden Gehäuseteilen einschränkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte in einem Kraftfahrzeug, mit einem Bedienelement und mit einem gegenüber feststehenden Gehäuseteilen des Bedienelements drehbeweglichen Stellelement, das eine Rastverzahnung aufweist, und mit einer mittels eines Linearaktuators steuerbaren Verriegelungsvorrichtung, welche in einer Stellung des Linearaktuators die Drehbeweglichkeit des Stellelements gegenüber den feststehenden Gehäuseteilen einschränkt.
Ein derartiger Drehsteller in einem Kraftfahrzeug ist im allgemeinen nicht für eine einzelne einzustellende Funktion vorgesehen, sondern vermag, besonders im Zusammenhang mit einer menügeführten Steuerung, eine Vielzahl von Funktionen zu steuern.
Zur Erleichterung der Bedienung ist es wünschenswert, daß der Bediener des Drehstellers eine haptische Rückmeldung erhält, wenn für eine ausgewählte Stellgröße der Anfang oder das Ende des einstellbaren Wertebereiches erreicht ist. Dies ist prinzipiell durch eine elektromagnetische oder elektromotorische Vorrichtung im Inneren des Drehstellergehäuses möglich. Soll das Drehstellergehäuse allerdings sehr kleinbauend ausgeführt sein und beispielsweise einen Durchmesser von nur wenigen Zentimetern aufweisen, so ist es problematisch, einen gleichermaßen ausreichend kleinbauenden, kräftigen und kostengünstigen Aktuator für das Drehstellergehäuse vorzusehen.

Ein gattungsgemäßer Drehsteller ist in der DE 101 53 002 A1 beschrieben. Der Drehsteller weist einen Rastring auf, der durch ein steuerbares Feststellelement, gebildet durch eine Spannschelle mit einem Hubmagneten, blockiert oder freigegeben werden kann. Hierdurch kann der Drehsteller entweder rastend oder frei drehend betätigt werden.

Ein weiterer Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte ist aus der DE 198 24 149 A1 bekannt. In dieser Schrift wird vorgeschlagen, daß die Verriegelungsvorrichtung mindestens eine steuerbare Klinkenanordnung aufweist, die mit entlang des Umfangs des Drehknopfs umlaufend angeordneten Rastmitteln zusammenwirkt, um Endanschläge zu simulieren.

In der DE 198 24 149 A1 nicht gelöst ist das Problem, wie eine steuerbare Klinkenanordnung auf vorteilhafte Weise konstruktiv ausgeführt werden kann und zwar insbesondere bei einem Drehsteller, der einen besonders kleinbauenden Drehknopf aufweisen soll und daher nur wenig Bauraum für eine steuerbare Klinkenanordnung zur Verfügung stellt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für das vorgenannte Problem zu finden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Linearaktuator über einen Stößel den Eingriff einer Sperrklinke in eine mit dem Stellelement verbundene Sperraufnahme steuert.

Der Linearaktuator kann auf einfache und kostengünstige Weise als Hubankermagnet ausgebildet sein. In alternativen vorteilhaften Ausführungen kann der Linearaktuator auch einen piezomotorischen Antrieb oder einen elektromotorischen Linearantrieb aufweisen.

Das Stellelement kann vorteilhaft als ein in das Bedienelement integrierter Stellring ausgebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 eine erste Schnittzeichnung des Drehstellers,
2 eine zweite Schnittzeichnung des Drehstellers,
3 und 4 jeweils eine Detailansicht des Stellrings und der Verriegelungsvorrichtung,
5 eine Detailansicht der Verriegelungsvorrichtung.
Die 2 zeigt das Bedienelement (30) eines erfindungsgemäßen Drehstellers. Das Bedienelement (30) besteht aus einem Knopfoberteil (1) und einem Knopfunterteil (2), die gegeneinander unbeweglich angeordnet sind und damit die feststehenden Gehäuseteile (1, 2) des Bedienelements (30) ausbilden. Dazwischen befindet sich ein gegenüber den feststehenden Gehäuseteilen (1, 2) drehbar gelagerter Stellring (3). Die Außenfläche des Knopfoberteils (1) wird durch eine Tastenkappe (4) abgeschlossen, durch die mindestens eine Tastschaltfunktion auslösbar ist. In die Tastenkappe (4) sind zudem mehrere Anzeigeelemente (5) integriert.
Wie die 1 zeigt, ist das Bedienelement (30) über einen Verbindungsschacht (29) mit dem Schaltstück (31) eines Unterschalters (32) verbunden. Innerhalb des Unterschalters (32) werden insbesondere Schwenkbewegungen des Bedienelementes (30) zur Auslösung von Schaltfunktionen ausgewertet.
In dem Schaltstück (31) ist ein Hubankermagnet (7) fest montiert. Der längsverschiebliche Hubanker ist außerhalb des Magnetspulenbereichs als Stößel (6) ausgebildet und mittels eines Stiftes (33) mit einer Sperrklinke (18) verbunden. Eine Feder (28) stützt sich mit dem einen Ende am Hubankermagneten (7) und mit dem anderen Ende an der Sperrklinke (18) ab und hält diese, solange der Hubankermagnet (7) unbestromt ist, in der den Stellring (3) nicht verriegelnden Ruhelage.
Im Inneren des Knopfunterteils (2) sind mehrere Dome (8) angeformt, welche über ein in der 2 dargestelltes Verbindungselement (9) das Knopfunterteil (2) mit dem Knopfoberteil (1) mechanisch verbinden. Wie die 2 weiter zeigt, durchgreifen die Dome (8) Ausnehmungen einer Leiterplatte (10), welche mindestens ein Schaltelement (11) und mehrere Leuchtelemente (12) trägt. Das mittig auf der Leiterplatte (10) befestigte Schaltelement (11) wird durch einen Schaltstößel (13) betätigt, der mit der vom Knopfoberteil (1) getragenen Tastenkappe (4) verbunden ist. Zwischen dem Schaltstößel (13) und dem Verbindungselement (9) befinden sich mehrere, als abgewinkelte Säulen geformte Lichtleiter (14), welche das von den Leuchtelementen (12) abgestrahlte Licht zu den Anzeigeelementen (5) auf der Tastenkappe (4) führen. Hierdurch kann der Drehsteller insbesondere Statusinformationen zu momentan ausgewählten Funktionen anzeigen.
Zwischen den feststehenden Gehäuseteilen (1, 2) des Bedienelements (30) ist der Stellring (3) drehbar gelagert. Hierzu ist zwischen der Innenfläche des Stellrings (3) und der Außenfläche des Verbindungselements (9) ein Kugellager (15) eingefügt, wobei der Stellring (3) mit dem Außenring und das Verbindungselement (9) mit dem Innenring des Kugellagers (15) verbunden ist. Der Stellring (3) ist damit leichtgängig gegenüber den feststehenden Gehäuseteilen (1, 2) drehbar.
An den Stellring (3) ist in Umfangsrichtung eine umlaufende Zahnreihe (16) angeformt, deren Zähne bei einer Drehung des Stellrings (3) eine auf der Leiterplatte (10) angeordnete Gabellichtschranke (17) durchlaufen. Hierdurch kann die Bewegung des Stellrings (3) hinsichtlich Geschwindigkeit und Drehwinkel durch eine hier nicht dargestellte Auswerteschaltung, die insbesondere durch einen auf der Leiterplatte (10) angeordneten Schaltkreis gebildet sein kann, erfaßt und ausgewertet werden.
5 zeigt die Verriegelungsvorrichtung des Drehstellers. Diese besteht aus dem Hubankermagneten (7) mit dem federbelasteten Stößel (6), an dessen freiem Endabschnitt die Sperrklinke (18) drehbar angelenkt ist. Durch eine durch einen mittleren Abschnitt der Sperrklinke (18) verlaufende Drehachse (19) ist die Sperrklinke (18) mit einem Rastbolzenhebel (21) verbunden. Der Rastbolzenhebel (21) weist an einem Endabschnitt mindestens eine Bohrung (20) zur Herstellung einer Schraubverbindung auf, über die der Rastbolzenhebel (21) mit den feststehenden Gehäuseteilen des Drehstellers verbunden ist.
An seinem zweiten Endabschnitt besitzt der Rastbolzenhebel (21) eine hülsenförmige Rastbolzenaufnahme (22). Wie die 3 verdeutlicht, ist in die Rastbolzenaufnahme (22) eine Druckfeder (23) eingesetzt, die zwei Rastbolzen (24a, 24b) gegen eine an den Stellring (3) angeformte Rastverzahnung (25) preßt. Die Rastverzahnung (25) definiert dabei die möglichen Stellpositionen des Stellrings (3).
Wie die 4 zeigt, sind zur Realisierung von Endanschlägen bei einer Betätigung des Drehstellers an dem Stellring (3) Sperraufnahmen (26) angebracht, in die die Sperrklinke (18) eingreifen kann. Diese Sperraufnahmen (26) sind hier als Zwischenräume zwischen am Umfang des Stellrings (3) angeformten Sperrstiften (27) ausgebildet. Die Anzahl der Sperraufnahmen (26) am Umfang des Stellrings (3) entspricht genau der durch die Rastverzahnung (25) vorgegebenen Anzahl der Rastpositionen bei einer vollständigen Umdrehung des Stellrings (3). Die Sperraufnahmen (26) sind hierbei deutlich breiter ausgeführt als die Sperrstifte (27). Insbesondere sind die Zwischenräume auch breit im Vergleich mit dem in die Zwischenräume eingreifenden Abschnitt der Sperrklinke (18).
Die Funktionsweise des Drehstellers ist nachfolgend beschrieben. Bei einer Drehung des Stellrings (3) von einer Rastposition in eine andere, erfaßt die Gabellichtschranke (17) die Positionsänderung des Stellrings (3) anhand der Unterbrechungen der Lichtschranke durch die am Stellring (3) angeformten Zähne der Zahnreihe (16). Entsprechend der eingestellten Stellringposition bestimmt die zum Drehsteller gehörende Auswerteschaltung oder ein mit dem Drehsteller verbundenes Steuergerät den jeweiligen Wert der momentan zu steuernden Stellgröße. Der Drehsteller kann im allgemeinen zur Einstellung verschiedener Stellgrößen vorgesehen sein, die jeweils beispielsweise über eine Menüauswahl vorgewählt werden kann.
Wird in einer Menüauswahl eine Stellgröße ausgewählt, so kann der der Stellgröße momentan zugewiesene Wert durch den Drehsteller geändert werden. Für eine komfortable Beeinflussung einer Stellgröße ist es für den Bediener insbesondere wichtig zu wissen, wenn er den Anfang oder das Ende des zur jeweiligen Stellgröße gehörenden Stellbereichs erreicht hat, d. h. wann eine weitere Betätigung des Drehstellers keine weitere Änderung der Stellgröße bewirken wird.
Um den Fahrer eines Kraftfahrzeug nicht unnötig, beispielsweise durch eine optische Signalisierung des Erreichen eines Stellbereichendes abzulenken, erfolgt hierzu eine haptische Signalisierung direkt am Drehsteller.
Befindet sich der Drehsteller am Ende eines Stellbereichs, so wird eine weitere Bewegung des Stellrings (3) in Richtung auf die Stellbereichsgrenze hin blockiert, während eine Bewegung des Stellrings (3) von der Stellbereichsgrenze weg weiterhin möglich bleibt. Dieses wird folgendermaßen erreicht: in jeder Rastposition des Stellrings (3) befindet sich die Sperrklinke (18) genau zwischen zwei zu einer Sperraufnahme (26) gehörenden Sperrstiften (27). Eine Bewegung des Stellrings (3) aus der Rastposition heraus wird durch die Gabellichtschranke (17), bedingt durch ein entsprechend hohes Auflösungsvermögen der Zahnreihe (16), bereits bei einer geringen Auslenkung registriert; insbesondere lange, bevor der Stellring (3) in die nächste Rastposition gelangt. Stellt die zur Gabellichtschranke (17) gehörende Auswerteanordnung fest, daß für die gewählte Stellrichtung bereits die Stellbereichsgrenze erreicht war, so steuert die Auswerteschaltung den Hubankermagneten (7) an. Dadurch zieht der Hubankermagnet (7) den Stößel (6) ein, wodurch der freie Endabschnitt der mit dem Stößel (6) verbundenen Sperrklinke (18), die durch die Lagerung am Rastbolzenhebel (21) einen zweiarmigen Hebel ausbildet, in eine der Sperraufnahmen (26) eingreift. Bei einem Weiterdrehen des Stellrings (3) fährt nun der nächstliegende Sperrstift (27) gegen die Sperrklinke (18), was vom Bediener des Drehstellers als Endanschlag registriert wird.
Bei einer Bewegung des Stellrings (3) in die entgegengesetzte Drehrichtung wird der Hubankermagnet (7) deaktiviert, wodurch unter Mithilfe der den Stößel (6) umgebenden Feder (28) die Sperrklinke (18) in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt wird und die Bewegung des Stellrings (3) freigegeben wird.
Damit realisiert der beschriebene Drehsteller mittels einer elektromechanisch angetriebenen Sperre selektiv aktivierbare Endanschläge in einer Drehrastung.

1: Knopfoberteil
2: Knopfunterteil
1, 2: feststehende Gehäuseteile
3: Stellelement (Stellring)
4: Tastenkappe
5: Anzeigeelemente
6: Stößel
7: Linearaktuator (Hubankermagnet)
8: Dome
9: Verbindungselement
10: Leiterplatte
11: Schaltelement
12: Leuchtelemente
13: Schaltstößel
14: Lichtleiter
15: Kugellager
16: Zahnreihe
17: Gabellichtschranke
18: Sperrklinke
19: Drehachse
20: Bohrung
21: Rastbolzenhebel
22: Rastbolzenaufnahme
23: Druckfeder
24a, 24b: Rastbolzen
25: Rastverzahnung
26: Sperraufnahmen
27: Sperrstifte
28: Feder
29: Verbindungsschacht
30: Bedienelement
31: Schaltstück
32: Unterschalter
33: Stift

Claims

Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte in einem Kraftfahrzeug, mit einem Bedienelement und mit einem gegenüber feststehenden Gehäuseteilen des Bedienelements drehbeweglichen Stellelement, das eine Rastverzahnung aufweist, und mit einer mittels eines Linearaktuators steuerbaren Verriegelungsvorrichtung, welche in einer Stellung des Linearaktuators die Drehbeweglichkeit des Stellelements gegenüber den feststehenden Gehäuseteilen einschränkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearaktuator (7) über einen Stößel (6) den Eingriff einer Sperrklinke (18) in eine mit dem Stellelement (3) verbundene Sperraufnahme (26) steuert.
Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (3) als Stellring ausgebildet ist.
Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearaktuator (7) als Hubankermagnet ausgebildet ist.
Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearaktuator (7) als piezomotorischer Antrieb oder als Linearmotor ausgebildet ist.
Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (18) drehbar am Stößel (6) des Linearaktuators (7) angelenkt ist.
Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke (18) einen zweiarmigen Hebel ausbildet, dessen Hebelachse an einem drehfest mit einem feststehenden Gehäuseteil (1, 2) verbundenen Teil (21) des Drehstellers gelagert ist.
Drehsteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das drehfest mit einem Gehäuseteil (1, 2) verbundene Teil (21) des Drehstellers gleichzeitig Bestandteil einer mit einer Rastverzahnung (25) am Stellring (3) zusammenwirkenden Rastvorrichtung ist.
Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zur Erfassung einer Positionsänderung des Stellrings (3) relativ zu den feststehenden Gehäuseteilen (1, 2) vorgesehen ist.
Drehsteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zumindest eine Lichtschrankenanordnung, vorzugsweise ausgeführt als Gabellichtschranke (17), sowie eine am Stellring (3) angeformte Zahnreihe (16) umfaßt.
Drehsteller nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine innerhalb des Bedienelements (30) angeordnete Auswerteschaltung umfaßt.
Drehsteller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung den Linearaktuator (7) steuert.
Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperraufnahmen (25) durch die Zwischenräume von am Stellring (3) angeformten Sperrstiften (27) gebildet sind.
Drehsteller nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperraufnahmen (25) breiter als die Sperrstifte (27) ausgeführt sind.
Drehsteller nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperraufnahmen (25) breiter als die Sperrklinke (18) ausgeführt sind.
Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Sperrklinke (18) in eine Sperraufnahme (25) eingreift, wenn der Stellring (3) für die zu beeinflussende Stellgröße einen Endbereich erreicht hat und wenn eine Betätigung des Stellrings (3) in Richtung auf den Endbereich erfolgt.