DE102006028227A1 - Actuator e.g. electronic gear selection switch, for motor vehicle, has handle and rotating unit working together, where break force acting on handle in rotatable position is produced by magnetic strength - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Stellglied nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an actuator according to the preamble of the claim 1.
Stellglieder, wie in der Art eines Joystick- oder Cursor-Schalters ausgebildete elektrische und/oder elektronische Schalter, dienen zur Eingabe von Daten für ein elektrisches Gerät durch einen Benutzer. Beispielsweise werden solche Schalter für Autoradios, Navigationsgeräte, Bordcomputer oder auch zur manuellen Steuerung sonstiger Funktionen in Kraftfahrzeugen verwendet. Insbesondere läßt sich ein solches Stellglied auch als elektronischer Gangwahlschalter für ein durch Shift by Wire gesteuertes Getriebe im Kraftfahrzeug verwenden.Actuators, as formed in the manner of a joystick or cursor switch electrical and / or electronic switches are used to enter Data for an electrical device by a user. For example, such switches for car radios, Navigation devices, On-board computer or also for the manual control of other functions in Used motor vehicles. In particular, such an actuator can be also as electronic gear selector switch for a controlled by shift by wire Use gearbox in the vehicle.
Ein derartiges als elektrischer Schalter ausgebildetes Stellglied ist aus der US-A-4 459 440 bekannt. Dieser Schalter besitzt eine mit Verschwenkmitteln zusammenwirkende, manuell vom Benutzer bewegbare Handhabe, so daß die Handhabe in zwei aufeinander senkrecht stehenden Verschwenkebenen jeweils in zwei Richtungen aus einer neutralen Stellung in Schwenkstellungen verschwenkbar ist. Die Schwenkstellung kann, was allerdings in diesem Dokument nicht weiter erwähnt ist, als Raststellung ausgebildet sein, derart daß eine Rastkraft in der Schwenkstellung auf die Handhabe einwirkt, womit die Handhabe in der Schwenkstellung festgehalten ist.One such is designed as an electrical switch actuator from US-A-4,459,440. This switch has a with Verschwenkmitteln cooperating, manually movable by the user Handle, so that the Handle in two mutually perpendicular pivoting planes each in two directions from a neutral position in pivot positions is pivotable. The pivoting position can, but what in this document not mentioned further is, be designed as a detent position, such that a latching force acting in the pivoting position on the handle, whereby the handle is held in the pivot position.
In der US-A-4 459 440 sind somit zur Ausbildung einer Raststellung keine näheren Angaben gemacht. Desweiteren gibt der bekannte Schalter keinen Hinweis auf die Realisierung von ergonomischen Erfordernissen im Hinblick auf die Rastkraft, insbesondere solche, die für den Einsatz im Kraftfahrzeug wünschenswert sind. Schließlich ist auch nicht weiter ersichtlich, ob dieser Schalter zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit beengten Einbauräumen geeignet ist.In US-A-4 459 440 are thus for forming a detent position no closer Information provided. Furthermore, the known switch gives no indication on the realization of ergonomic requirements with regard to on the locking force, in particular those desirable for use in motor vehicles are. After all is also not clear if this switch is used is suitable in a motor vehicle with tight installation spaces.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das Stellglied im Hinblick auf die Rastierung weiterzubilden, insbesondere indem die Handhabe stromlos in einer definierten Lage fixierbar ist. Bevorzugterweise soll die Rastierung derart ausgestaltet werden, daß die Ergonomie für das mit hoher Funktionalität versehene Stellglied gesteigert ist, wobei das Stellglied insbesondere jedoch mit kleinem Bauraum auskommen soll.Of the Invention is the object of the actuator in terms to develop the detent, in particular by the handle can be fixed without current in a defined position. preferably, should the detent be designed such that the ergonomics for the provided with high functionality Actuator is increased, but the actuator in particular, however to get along with a small space.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Stellglied durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These Task is in a generic actuator by the characterizing Characteristics of claim 1 solved.
Beim erfindungsgemäßen Stellglied ist die Rastkraft durch eine Magnetkraft erzeugt. Vorteilhafterweise erhält man dadurch eine hohe, gegebenenfalls veränderliche Rastkraft bei geringem Energiebedarf. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.At the actuator according to the invention the locking force is generated by a magnetic force. advantageously, receives thereby a high, possibly variable latching force at low Energy demand. Further embodiments of the invention are the subject the dependent claims.
In konstruktiv einfacher Weise läßt sich die Magnetkraft durch das Zusammenwirken eines magnetisierbaren Haftkörpers mit einem Permanentmagneten erzeugen. Die Rastkraft wird dann in der Raststellung durch die Magnetkraft zwischen dem Permanentmagnet und dem Haftkörper bewirkt. Der Haftkörper steht dabei mit dem Permanentmagnet derart in Zusammenwirkung, daß der Haftkörper in der neutralen Stellung der Handhabe im wesentlichen außerhalb des Wirkungsbereichs des Permanentmagneten befindlich ist, wobei eine allenfalls geringfügige Magnetkraft auf die Handhabe einwirkt. In der Schwenkstellung hingegen ist der Haftkörper im wesentlichen innerhalb des Wirkungsbereichs des Permanentmagneten befindlich, wobei die Magnetkraft als Rastkraft auf die Handhabe einwirkt. Beim Verschwenken bewegt die Handhabe den Haftkörper derart, daß der Haftkörper in und/oder außerhalb des Wirkungsbereichs des Permanentmagneten bringbar ist. Falls gewünscht kann dabei die Magnetkraft auch über einen zwischen dem Permanentmagnet und dem Haftkörper befindlichen Luftspalt wirken.In structurally simple way can be the magnetic force through the interaction of a magnetizable adhesive body generate with a permanent magnet. The detent force is then in the detent position by the magnetic force between the permanent magnet and the adhesive body causes. The adhesive body stands with the permanent magnet in such a cooperation that the adhesive body in the neutral position of the handle substantially outside the area of action of the permanent magnet is located, wherein a slight at best Magnetic force acts on the handle. In the pivot position, however is the detention body essentially within the effective range of the permanent magnet located, wherein the magnetic force as a detent force on the handle acts. During pivoting, the handle moves the adhesive body in such a way, that the adhesive body in and / or outside the action range of the permanent magnet can be brought. If desired while the magnetic force over a located between the permanent magnet and the adhesive body air gap Act.
Eine kompakte Ausgestaltung des Stellglieds wird dadurch erzielt, daß das Verschwenkmittel aus einem in mehreren Richtungen beweglichen Drehkörper besteht. Die Handhabe ist mittels des Drehkörpers beweglich gelagert, indem die Handhabe in etwa radial abstehend am Drehkörper angeordnet ist. Der Drehkörper kann wiederum in der Art eines Kugelgelenks in einer Lagerschale gelagert sein. Weiter kann am Drehkörper ein der Handhabe ungefähr gegenüberliegender, in etwa radial abstehender Ansatz angeordnet sein, der in einer Kulisse geführt ist, um so eine exakte Bewegung für die Handhabe zu gewährleisten. Um die Ergonomie für den Benutzer zu steigern, kann mittels der Kulisse eine Haptik für die manuelle Bewegung der Handhabe erzeugbar sein. Mit der Handhabe wirkt hierfür auch eine am abstehenden Ansatz angeordnete Rückstellfeder zur Rückstellung in die neutrale Stellung zusammen.A compact design of the actuator is achieved in that the pivoting means consists of a rotating body movable in several directions. The handle is movably supported by means of the rotary body by the handle is arranged approximately radially projecting on the rotary body. The rotary body can again stored in the manner of a ball joint in a bearing shell be. Next can be on the rotary body one of the handle about opposing be arranged in approximately radially projecting approach, in a Scenery is led, such an exact movement for to ensure the handle. To the ergonomics for To increase the user can, by means of the scenery a haptic for the manual Movement of the handle be generated. With the handle acts for this, too arranged on protruding approach return spring for return in the neutral position together.
Zur weiteren Kompaktifizierung ist am Drehkörper ein Stift, insbesondere mit einem runden Querschnitt angebracht. Der Stift durchgreift eine Aussparung in der Lagerschale und greift, beispielsweise mittels eines verjüngten Endes, in eine Bohrung am Haftkörper ein. Der Haftkörper ist in einer Nut linear geführt. Die Bohrung ist mit einer Fase, einem Radius o. dgl. versehen, wobei die Fase, der Radius o. dgl. größer als der maximale Dreh- bzw. Verschwenkwinkel des Drehkörpers ist, wodurch eine Behinderung der Verschwenkung ausgeschlossen ist.For further compactification, a pin, in particular with a round cross-section, is attached to the rotary body. The pin passes through a recess in the bearing shell and engages, for example by means of a tapered end, into a bore on the adhesive body. The adhesive body is linearly guided in a groove. The bore is provided with a chamfer, a radius o. The like., Wherein the chamfer, the radius o. The like. Is greater than the maximum pivoting or pivoting angle of the rotary body, thereby excluding any obstruction of the pivoting is sen.
Zur Lösung der Rastung in der Schwenkstellung bietet sich ein Elektromagnet an, der eine Spule und einen Anker umfaßt. Der Elektromagnet wirkt mit dem Permanentmagneten derart zusammen, daß zur Lösung des Haftkörpers ein Gegenmagnetfeld erzeugbar ist. Durch Bestromung des Elektromagneten löst sich die Verbindung und das Stellglied kann mittels der Rückstellfeder wieder in seine Ausgangslage gebracht werden. Folglich ist in effizienter Weise lediglich zum Lösen der Rastung ein kurzzeitiger Energiebedarf notwendig. Zweckmäßigerweise ist in kompakter Ausgestaltung der Permanentmagnet am Elektromagnet angeordnet.to solution the detent in the swivel position offers an electromagnet which includes a coil and an armature. The electromagnet acts together with the permanent magnet such that a solution to the adhesive body Countermagnetic field can be generated. By energizing the electromagnet dissolves the connection and the actuator can by means of the return spring be brought back to its original position. Consequently, it is more efficient Way only to solve the latching a short-term energy needs necessary. Conveniently, is in a compact design of the permanent magnet on the electromagnet arranged.
Ist eine große Rastkraft gewünscht, so kann der Permanentmagnet aus einem Neodym-Bor-Seltenerdmagnet bestehen. Der Haftkörper ist in der Art eines Trägers aus Kunststoff ausgestaltet und nimmt ein Magnet-Flußleitstück aus magnetisierbarem Metall auf. Der Träger ist in der Nut spielarm geführt. Zur Geräuschreduzierung für das Anschlagen des Haftkörpers am Permanentmagnet und/oder für das Zurückstellen in die neutrale Stellung wirkt ein Dämpfungselement mit der Handhabe zusammen. Das Dämpfungselement ist beispielsweise am abstehenden Ansatz angebracht.is a big Locking force desired, so the permanent magnet may consist of a neodymium boron rare earth magnet. The adhesive body is in the manner of a carrier made of plastic and takes a magnetic flux guide of magnetizable Metal on. The carrier is guided in the groove low backlash. For noise reduction for the Striking the adhesive body on the permanent magnet and / or for the reset in the neutral position acts a damping element with the handle together. The damping element is for example attached to the protruding approach.
Das erfindungsgemäße Stellglied eignet sich besonders als Betätigungsorgan für einen elektrischen und/oder elektronischen Schalter, der insbesondere in der Art eines Joystick- oder Cursor-Schalters ausgestaltet ist. Beispielsweise kann ein solcher elektrischer Schalter als Gangwahlschalter für ein Kraftfahrzeug Verwendung finden.The actuator according to the invention is particularly suitable as an actuator for one electrical and / or electronic switch, in particular in the manner of a joystick or Cursor switch is configured. For example, such an electrical Switch as a gear selector switch for to use a motor vehicle.
Bei einem solchen elektrischen Schalter ist die Schwenkstellung des Stellglieds als Schaltstellung ausgebildet, derart daß das Stellglied als Betätigungsorgan in der Schaltstellung auf ein Schaltelement, Sensorelement, Signalelement o. dgl. betätigend zur Erzeugung eines Schaltsignals einwirkt. Zweckmäßigerweise kann bei einem solchen Gangwahlschalter das Sensorelement aus wenigstens einer magnetisierten Codeplatte sowie wenigstens einem zugeordneten Hallsensor bestehen. Die Codeplatte ist derart an das Stellglied angelenkt, daß die Kipp- bzw. Verschwenkbewegung des Stellglieds in eine Linearbewegung der Codeplatte umgewandelt wird. Diese lineare Bewegung der Codeplatte wird dann durch die diesbezüglichen Hall-Sensoren erfaßt. Für einen Gangwahlschalter genügen dann sieben Sensoren in x-Richtung sowie fünf Sensoren in y-Richtung, um die manuelle Anwahl sämtlicher Gänge zu gestatten. Ein solcher Schalter bietet trotz einfacher Bauweise eine hohe Funktionalität, wobei die Elemente für die Signalerfassung keine Mißbrauchskräfte aufnehmen.at Such an electrical switch is the pivoting position of the Actuator designed as a switching position, such that the actuator as an actuator in the switching position on a switching element, sensor element, signal element o. Like. Actuating acts to generate a switching signal. Conveniently, can in such a gear selector switch, the sensor element of at least a magnetized code plate and at least one associated Hall sensor exist. The code plate is so to the actuator hinged that the tilting or pivoting movement of the actuator in a linear movement of the Code plate is converted. This linear movement of the code plate is then through the relevant Hall sensors detected. For one Gear selector switch suffice then seven sensors in the x-direction and five sensors in the y-direction, to manually select all Gears too allow. Such a switch offers despite simple design a high functionality, where the elements for the signal acquisition does not absorb any abusive forces.
Zusammenfassend ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung für das Stellglied darin zu sehen, daß die Handhabe durch einen in mehreren Richtungen beweglichen Drehkörper gelagert ist. An dem Drehkörper ist ein Stift mit rundem Querschnitt angebracht. Dieser greift in die Bohrung eines linear geführten Haftkörpers. Die Bohrung ist mit einer Fase, die größer als der Drehwinkel ist, bzw. mit einem entsprechenden Radius versehen. Durch Rotation des Drehkörpers wird der Haftkörper auf einen Permanent-Haftmagneten geschoben, wobei das System stromlos haftet. Durch Bestromung löst sich die Verbindung, die Handhabe kann mit einer Rückstellfeder wieder in ihre Ausgangslage gebracht werden.In summary is a particularly advantageous embodiment for the actuator to see therein that the Handle mounted by a movable in several directions rotary body is. On the rotary body a pin with a round cross-section is attached. This one attacks the bore of a linear guided Adhesive body. The hole is with a chamfer that is larger than the angle of rotation, or provided with a corresponding radius. By rotation of the rotating body becomes the adhesive body pushed onto a permanent magnet, the system is de-energized liable. Solved by energization the connection, the handle can with a return spring be brought back to their original position.
Mittels eines oder mehrerer Dämpfelemente erfolgt eine Geräuschreduzierung beim Anschlagen der beiden Bauteile.through one or more damping elements takes place a noise reduction when striking the two components.
Eine solche Ausbildung realisiert nachfolgende Randbedingungen. Zum einen wird durch kurze Bestromung der Einheit die Rastierung gelöst. Zum anderen erfolgt eine geräuscharme Fixierung der Handhabe in einer Drehachse. Schließlich ist eine Bewegung der anderen Drehachsen weiterhin möglich.A such training realizes the following boundary conditions. On the one hand is achieved by brief energization of the unit, the detent. To the another is a low-noise Fixation of the handle in a rotation axis. Finally, one is Movement of other axes of rotation still possible.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Stellglied trotz hoher Funktionalität mit geringem Platzbedarf auskommt. Damit ist das Stellglied für enge Bauräume, wie sie im Armaturenbrett, der Mittelkonsole, der Armlehne o. dgl. im Kraftfahrzeug gegeben sind, geeignet. Weiter ist das Stellglied fehlerunanfällig und besitzt eine hohe Lebensdauer. Das erfindungsgemäße Stellglied läßt sich somit vorteilhaft in rauhen Umgebungsbedingungen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, einsetzen. Außerdem weist das Stellglied eine gute Haptik auf. Trotz hoher Funktionalität ist das Stellglied einfach zu bedienen, wobei Fehlbedienungen weitgehend ausgeschlossen sind. Schließlich ist das Stellglied auch kostengünstig herzustellen.The particular advantages of the invention are that this Actuator despite high functionality with a small footprint gets along. Thus, the actuator for tight spaces, as in the dashboard, the center console, the armrest o. The like. Given in the vehicle are suitable. Furthermore, the actuator is error-prone and has a long life. The actuator according to the invention can be thus advantageous in harsh environmental conditions, for example in motor vehicles. In addition, the actuator has a good feel on. Despite high functionality, the actuator is simple to operate, with incorrect operations are largely excluded. Finally is the actuator also cost manufacture.
Weitere Vorteile sind darüberhinaus in Folgendem zu sehen:
- – Es ist eine geräuscharme Verriegelung und/oder Fixierung des Stellglieds ermöglicht.
- – Es handelt sich um eine verschleißfreie Konstruktion.
- – Die Haltekraft entsteht erst unmittelbar vor Erreichen der gewünschten Schaltposition.
- – Die Rückstellung durch Bestromung der Spule sowie Aufhebung des magnetischen Feldes kann beliebig oft vorgenommen werden.
- – Es ist keine Dauerbestromung des Systems notwendig.
- – Eine Bewegung des Stellgliedes in den anderen Drehachsen ist möglich.
- – Es ist die Erzeugung einer veränderbaren Fixierkraft bzw. Resthaltekraft ermöglicht.
- - It is a low-noise locking and / or fixation of the actuator allows.
- - It is a wear-free construction.
- - The holding force arises only immediately before reaching the desired switching position.
- - The provision by energizing the coil and cancellation of the magnetic field can be made as often as desired.
- - No continuous power supply of the system is necessary.
- - A movement of the actuator in the other axes of rotation is possible.
- - It's the creation of a changeable fixer force or residual holding force allows.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenOne embodiment the invention with various developments and refinements is shown in the drawings and will be described in more detail below. Show it
In
Das
Rastelement
Das
Verschwenkmittel
Wie
in
Wie
bereits erwähnt,
weist die Handhabe
Zur
Erzeugung einer großen
Rastkraft kann der Permanentmagnet
Wie
in
Wie
bereits erwähnt,
kann das Stellglied
Das
Stellglied
Wie
bereits erläutert,
besitzt das Stellglied
Bei
dem Modul kann es sich beispielsweise um das bereits erwähnte Schaltelement,
Sensorelement
Ein
derartiges Stellglied
- 11
- Stellglied/BetätigungsorganActuator / actuator
- 22
- Handhabehandle
- 33
- VerschwenkmittelVerschwenkmittel
- 44
- Haftkörperadhesive body
- 55
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 66
- Drehkörperrotating body
- 77
- Lagerschalebearing shell
- 88th
- Kulissescenery
- 99
- RückstellfederReturn spring
- 1010
- Stiftpen
- 1111
- Aussparung (in Lagerschale)recess (in bowl)
- 1212
- Bohrung (im Haftkörper)drilling (in the detention body)
- 1313
- Nutgroove
- 1414
- Halterungbracket
- 1515
- Fasechamfer
- 1616
- Elektromagnetelectromagnet
- 1717
- SpuleKitchen sink
- 1818
- Ankeranchor
- 1919
- Magnet-FlußleitstückMagnetic flux guide
- 2020
- Träger/ÜbertragungselementSupport / transfer member
- 2121
- Dämpfungselementdamping element
- 2222
- Sensorelementsensor element
- 2323
- Codeplattecode plate
- 2424
- Rastelement/Modul/RiegelelementLocking element / module / locking element
- 2525
- Ansatzapproach
- 2626
- Taststiftfeeler
- 2727
- Leiterplattecircuit board
- 28, 2928 29
- Verjüngung (am Stift)/verjüngtes EndeRejuvenation (am Pin) / tapered The End
Claims (10)
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