DE102006023534A1

DE102006023534A1 - Drehsteller

Info

Publication number: DE102006023534A1
Application number: DE200610023534
Authority: DE
Inventors: Tim Büdenbender; Jens Maciejewski; Alexander Koch
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2007-11-22

Abstract

Ein Drehsteller mit einer drehbar gelagerten Stellwelle und einer damit verbundenen Handhabe sowie mit einer eine Rastkurve und einen in diese eingreifenden, federbelasteten Rastbolzen umfassenden Einrichtung zum Erzeugen einer Haptik beim Drehen der Handhabe, wobei die Handhabe zusätzlich in zumindest einer Richtung verschwenkbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stellwelle in einer in einem Gehäuse schwenkbar gelagerten Manschette geführt ist, an deren oberem Ende eine radial nach außen geöffnete Hülse angeformt ist, in der der in die an der Innenseite der Handhabe eingeformte Rastkurve eingreifende Rastbolzen aufgenommen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehsteller mit einer drehbar gelagerten Stellwelle und einer damit verbundenen Handhabe, sowie mit einer eine Rastkurve und einen in diese eingreifenden, federbelasteten Rastbolzen umfassende Einrichtung zum Erzeugen einer Haptik beim Drehen der Handhabe, wobei die Handhabe zusätzlich in zumindest einer Richtung verschwenkbar ist.
Drehsteller werden beispielsweise bei Dateneingabegeräten eingesetzt, bei denen durch Drehen des Drehstellers und gegebenenfalls durch Drücken oder Verschwenken desselben etwa eine Cursorsteuerung in unterschiedlichen Menüebenen durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann ein solcher Drehsteller Teil eines sogenannten Joysticks sein. Ein solcher Drehsteller ist bekannt aus der DE 197 12 049 A1 . Bei diesem vorbekannten Drehsteller ist getrieblich mit der Stellwelle eine Einrichtung zum Erzeugen einer Haptik gekoppelt. Bei dieser Einrichtung handelt es sich um einen Elektromotor, der entsprechend beaufschlagt ein der Drehbewegung entgegengesetztes Drehmoment auf die Stellwelle ausübt. In Abhängigkeit von der Ansteuerung bzw. Aktivierung des Elektromotors sowohl hinsichtlich der den Elektromotor beaufschlagenden Stromstärke als auch in Abhängigkeit von der aktuellen Drehwinkelstellung der Stellwelle können unterschiedliche Haptiken bereitgestellt werden. Im Gegensatz zu den nach Art einer mechanischen Rastung ausgebildeten Haptikerzeugungseinrichtungen wird jedoch bei diesem Drehsteller als nachteilig empfunden, dass die Nulllage des Drehstellers relativ weich ist, und dass infolge des notwendigen Aufbringens eines Gegenmomentes durch den Elektromotor beim Drehen der Handhabe ein Regelvibrieren spürbar ist.
Durch die DE 100 41 935 A1 ist ein Drehsteller bekannt geworden, bei dem mehrere ringförmig angeordnete Rastkurven übereinander angeordnet und zur Erzeugung unterschiedlicher Haptiken wahlweise durch elektromagnetisch betätigbare Spannringe aktivierbar sind. Mit dieser Einrichtung werden die zuvor genannten Nachteile bezüglich des zu schwammigen Gefühls der elektromotorisch erzeugten Haptik überwunden. Auch dieser Drehsteller ist zusätzlich zu seiner Drehbarkeit auch um zwei Achsen schwenkbar in dem Gehäuse aufgenommen, wobei jedoch eine aufwendige mechanische Gelenkanordnung zur Erreichung der Verschwenkbarkeit erforderlich ist, die einen relativ großen Bauraum erfordert.
Der Drehsteller gemäß der vorliegenden Erfindung hat gegenüber den aus dem beschriebenen Stand der Technik bekannten den Vorteil, die markante Haptik der mechanischen Rasteinrichtung mit einer Verschwenkbarkeit der Handhabe zu kombinieren in einer robusten und vergleichsweise klein bauenden Einheit.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch möglich, dass die Stellwelle in einer in einem Gehäuse schwenkbar gelagerten Manschette geführt ist, an deren oberem Ende eine radial nach außen geöffnete Hülse angeformt ist, in der der in die an der Innenseite der Handhabe eingeformte Rastkurve eingreifende Rastbolzen aufgenommen ist.
Eine Erweiterung der Bedienmöglichkeiten ergibt sich dadurch, dass die Handhabe durch Drücken in axialer Richtung der Stellwelle bewegbar ist, und dass die Rastkurve an der Innenseite der Handhabe zur Erzeugung einer Rückstellkraft für die Drückbewegung konisch ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Manschette in dem Gehäuse in einer kardanischen Aufhängung um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar gelagert ist.
Die Rückstellkräfte für die Schwenkbewegung der Handhabe werden bevorzugt dadurch erzeugt, dass die Stellwelle in ihrem unteren Bereich hohl ist und dort einen weiteren federbelasteten Rastbolzen aufnimmt, welcher mit einer dreidimensional ausgebildeten Rastkurve kooperiert.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass am unteren Ende der Stellwelle ein ringförmiger Permanentmagnet angeordnet ist, dessen Magnetfeld eine unterhalb der dreidimensionalen Rastkurve angeordnete Magnetfeldsensoranordnung beaufschlagt, wobei die Ausgangssignale der Magnetfeldsensoranordnung sowohl zur Bestimmung der lateralen Position des Magneten als auch zur Bestimmung seiner Drehstellung herangezogen sind.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehsteller.
Wie in der Zeichnung zu erkennen, ist der erfindungsgemäße Drehsteller in einem durch ein Gehäuseunterteil 7 sowie ein Gehäuseoberteil 6 gebildeten Gehäuse aufgenommen und umfasst eine als Drehknopf ausgebildete Handhabe 1, die einstückig mit einer drehbar gelagerten Stellwelle 3 ausgebildet ist. Die Stellwelle 3 ist dabei in einer Manschette 4 geführt, welche selbst wiederum schwenkbar in dem Gehäuse 6, 7 aufgenommen ist. Die Manschette 4 ist durch eine kardanische Aufhängung 5 um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar, so dass die Handhabe 1 kreuzförmig in vier Richtungen verlagerbar ist. Die Öffnung 8 in dem Gehäuseoberteil 6, durch die die Manschette 4 mit der darin aufgenommenen Stellwelle 3 aus dem Gehäuse 6, 7 herausragt, ist mit einer allein diese Bewegungen zulassenden Kulisse versehen.
Am oberen Ende der Manschette 4 sind zwei einander gegenüberliegend radial nach außen abragende Hülsen 14, 14' angeformt, in denen jeweils ein federbelasteter Rastbolzen 15, 15' aufgenommen ist. Die Rastbolzen 15, 15' wirken mit einer in der Innenseite der Handhabe 1 eingeformten ringförmigen Rastkurve 2 zur Erzeugung einer rastenden Haptik bei einer Drehbewegung der Handhabe 1 zusammen. Eine nach oben hin konisch zulaufende Ausprägung der Rastkurve 2 bewirkt zusammen mit den Rastbolzen 15, 15' eine Rückstellkraft bei einer nach unten gerichteten Drückbewegung der Handhabe 1, welche eine weitere Bedienmöglichkeit neben der Drehung oder Schwenkung derselben darstellt.
Die Rückstellkräfte für die Schwenkbewegung der Handhabe 1 werden durch einen weiteren federbelasteten Rastbolzen 9 erzeugt, welcher im unteren, hohl ausgeführten Bereich der Stellwelle 3 aufgenommen ist und mit einer dreidimensional ausgebildeten Rastkurve 11 kooperiert.
Unterhalb der dreidimensionalen Rastkurve 11 ist eine Leiterplatte 13 angeordnet, auf deren Oberseite sich ein Bauelement befindet, welches eine monolithisch auf einem Halbleiterchip integrierte Magnetfeldsensoranordnung 12 beinhaltet. Bei dieser integrierten Magnetfeldsensoranordnung 12 handelt es sich insbesondere um eine beispielsweise vier oder auch acht einzelne Hallsensor-Elemente umfassende Hallsensor-Anordnung. Neben diesem Bauelement kann die Leiterplatte 13 noch weitere elektronische Bauelemente etwa für eine Mess- und/oder Auswerteelektronik aufnehmen.
Angesteuert wird die Magnetfeldsensoranordnung 12 durch einen am unteren Ende der Stellwelle 3 angebrachten ringförmigen Permanentmagneten 10. Der Permanentmagnet 10 ist diametral aufmagnetisiert und beaufschlagt mit seinem Magnetfeld die Magnetfeldsensoranordnung 12.
Die einzelnen Hallsensor-Elemente der Magnetfeldsensoranordnung 12 sind in dem Bauelement so angeordnet und elektrisch kontaktiert, dass aus der Kombination ihrer Ausgangssignale durch entsprechende hard- und/oder softwaremäßige Verknüpfung sowohl die laterale Position des Permanentmagneten 10 als auch dessen Drehstellung ermittelbar ist. Darüber hinaus kann sogar die mit einer Drückbewegung der Handhabe 1 verbundene Annäherung des Permanentmagneten 10 an die Magnetfeldsensoranordnung 12 registriert werden, so dass sämtliche Bedienoperationen des Drehstellers durch Auswertung der Ausgangssignale dieses einen Bauelements erfassbar sind.

Claims

Drehsteller mit einer drehbar gelagerten Stellwelle (3) und einer damit verbundenen Handhabe (1), sowie mit einer eine Rastkurve (2) und einen in diese eingreifenden, federbelasteten Rastbolzen (15, 15') umfassende Einrichtung zum Erzeugen einer Haptik beim Drehen der Handhabe (1), wobei die Handhabe (1) zusätzlich in zumindest einer Richtung verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellwelle (3) in einer in einem Gehäuse (6, 7) schwenkbar gelagerten Manschette (4) geführt ist, an deren oberem Ende eine radial nach außen geöffnete Hülse (14, 14') angeformt ist, in der der in die an der Innenseite der Handhabe (1) eingeformte Rastkurve (2) eingreifende Rastbolzen (15, 15') aufgenommen ist.
Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe (1) durch Drücken in axialer Richtung der Stellwelle (3) bewegbar ist, und dass die Rastkurve (2) an der Innenseite der Handhabe (1) zur Erzeugung einer Rückstellkraft für die Drückbewegung konisch ausgebildet ist.
Drehsteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (4) in dem Gehäuse in einer kardanischen Aufhängung (5) um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar gelagert ist.
Drehsteller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellwelle (3) in ihrem unteren Bereich hohl ist und dort einen weiteren federbelasteten Rastbolzen (9) aufnimmt, welcher zur Erzeugung der Rückstellkräfte für die Schwenkbewegung der Handhabe (1) mit einer dreidimensional ausgebildeten Rastkurve (11) kooperiert.
Drehsteller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende der Stellwelle (3) ein ringförmiger Permanentmagnet (10) angeordnet ist, dessen Magnetfeld eine unterhalb der dreidimensionalen Rastkurve (11) angeordnete Magnetfeldsensoranordnung (12) beaufschlagt.
Drehsteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der Magnetfeldsensoranordnung (12) sowohl zur Bestimmung der lateralen Position des Permanentmagneten (10) als auch zur Bestimmung seiner Drehstellung herangezogen sind.
Drehsteller nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldsensoranordnung (12) eine monolithisch auf einem Halbleiterchip integrierte Hallsensor-Anordnung ist.