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Die
Erfindung betrifft ein Bedienelement mit mehrdimensionaler Haptik
und insbesondere Dreh-, Drück-
und/oder Joystickfunktionen. Die Haptik kann dabei in allen Dimensionen
(Drehen links/rechts und Kippen „Joystik-Funktion”) zentral
mit einem Element im Prinzip eines Kugelmotors magnetisch eingestellt werden.
Die Haptik kann vorzugsweise programmierbar sein. Die Haptiken können auch
durch die Verwendung von Elektromagneten dynamisch verändert werden.
Die Erfindung betrifft außerdem
ein mit diesem Bedienelement ausgestattetes Gerät.
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Heutige
Drehsteller können
durch z. B. die Verwendung eines Elektromotors in der Haptik verändert werden
(z. B. BMW iDrive). Wird auch eine Joystik- oder Schiebefunktion
benötigt,
so wird der gesamte Drehsteller mit zusätzlichen Schaltern und Aufnahmen
kombiniert.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bedienelement
anzugeben, welches die Probleme des Standes der Technik überwindet.
Insbesondere sollen im Bedienelement Funktionen durch Drehen, Kippen
und Drücken
des Elementes realisierbar sein. Darüber hinaus können Funktionen des
Bedienelementes flexibel einstellbar bzw. programmierbar und die
Haptik des Bedienelementes frei gestaltbar sein.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch das Bedienelement nach Anspruch 1, die Verwendung nach Anspruch
22 und das Gerät
nach Anspruch 23. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben
vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bedienelementes an. Darüber hinaus
können
statt der Statorspulen des Kugelmotors auch Permanentmagnete verwendet
werden, falls eine programmierbare Haptik nicht benötigt wird.
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Das
erfindungsgemäße Bedienelement weist
ein Rotorelement auf, welches in einem Aufnahmeelement angeordnet
ist. Das Rotorelement hat zumindest einen kugelförmigen Flächenabschnitt, welcher im Wesentlichen
parallel zu einem kugelförmigen
Flächenabschnitt
einer inneren Oberfläche des
Aufnahmeelementes verläuft.
Das Rotorelement und das Aufnahmeelement weisen also einander zugewandte
Bereiche ihrer Oberflächen
auf, in welchen sie kugelförmig
gekrümmt
sind. Der kugelförmig
gekrümmte
Bereich des Aufnahmeelementes verläuft hierbei zumindest bereichsweise
im Wesentlichen parallel zum kugelförmigen Bereich des Rotorelementes. „Im Wesentlichen” bedeutet
hier, dass die Flächen
zumindest so parallel sind, dass das Rotorelement im vorgesehenen
Bereich im Aufnahmeelement bewegbar ist. Entsprechend sind auch
die Anforderungen an die Genauigkeit der Kugelförmigkeit zu verstehen. Kugelflächen mit
Strukturierungen und Unebenheiten wie beispielsweise durch die Strukturierung
der Magneten oder durch Kerne der Spulen sollen Erfindungsgemäß von dem
Begriff „kugelförmig” umfasst
sein. Es muss außerdem
keine Vollkugel vorliegen. Auch Ausschnitte einer Kugelfläche sind
erfindungsgemäß kugelförmig.
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Vorzugsweise
ist die kugelförmige
Oberfläche
des Aufnahmeelementes eine Kugelfläche, die entlang eines Breitengrades
aufgeschnitten ist. Die hier verwendeten Begriffe „Breitengrad” und „Längengrad” entsprechen
der üblichen
Verwendung auf der Erdkugel. Längengrade
sind also Großkreise,
die sich in den Polen schneiden und mit gleichen Winkeln voneinander
beabstandet sind, während
Breitengrade zu den Längengraden
senkrecht stehende äquidistante
Kreise auf der Kugeloberfläche
sind.
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Die
kugelförmige
Oberfläche
des Rotorelementes kann ein Ausschnitt einer Kugeloberfläche sein,
der vorzugsweise mehr als eine Halbkugel umfasst. Umfasst hierbei
auch die kugelförmig
gekrümmte
Oberfläche
des Aufnahmeelementes mehr als eine Halbkugel, so umgreift die kugelförmige innere
Oberfläche
des Aufnahmeelementes das Rotorelement über einen Bereich von dessen
Oberfläche und
verhindert so, dass das Rotorelement aus dem Aufnahmeelement entfernbar
ist. Der Durchmesser des Breitengrades, entlang welchem das Aufnahmeelement
ausgeschnitten ist, ist also kleiner als der maximale Durchmesser
des sich im Aufnahmeelement befindenden Teils des Rotorelementes.
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In
einer solchen Anordnung ist das Rotorelement im Aufnahmeelement
innerhalb eines bestimmten Raumwinkelbereichs beweglich.
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Das
Rotorelement kann bevorzugt ein Handhabungselement aufweisen, welches
durch die durch das Aufschneiden entlang des Breitengrades entstehende
Aussparung des Aufnahmeelementes nach außen heraussteht. Der Raumwinkelbereich,
in welchem das Rotorelement bewegbar ist, wird dann dadurch begrenzt,
dass das Handhabungselement an den Rand der Aussparung des Aufnahmeelementes stößt. Ein
solches Handhabungselement kann beispielsweise wie ein Joystick
bedient werden.
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Erfindungsgemäß weist
nun das Rotorelement zumindest einen Permanentmagneten auf. Alternativ
oder zusätzlich
kann auch im Aufnahmeelement zumindest ein Dauermagnet verbaut sein.
Außerdem
weist das Aufnahmeelement zumindest eine Spule, beispielsweise eine
Induktionsspule, auf. Alternativ oder zusätzlich kann auch im Rotorelement eine
Spule verbaut sein. Im Folgenden wird der Fall beschrieben, dass
das Rotorelement zumindest einen Magneten und das Aufnahmeelement
zumindest eine Spule aufweist. Für
die genannten Alternativen gelten die folgenden Ausführungen
entsprechend unter Vertauschung von Magneten und Spulen. Der zumindest
eine Magnet und die zumindest eine Spule sind so angeordnet, dass
das Magnetfeld des Magneten die Spule durchsetzt. Das Magnetfeld
durchsetzt die Spule vorzugsweise zumindest dann, wenn sich das
Rotorelement in einer Ruheposition befindet oder um einen bestimmten
Winkel ausgelenkt ist. Vorzugsweise sind der zumindest eine Magnet
und die zumindest eine Spule so zueinander angeordnet, dass sich
der magnetische Fluss durch die Spule ändert, wenn die Position des
Rotorelementes verändert
wird. Auf diese Weise wird bei Positionsänderung des Rotorelementes
eine Spannung in der Spule induziert. Durch Messung dieser Spannung
kann auf die Bewegung zurückgeschlossen
und die aktuelle Lage des Rotorelementes bestimmt werden.
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Es
ist bevorzugt, wenn das Rotorelement eine Vielzahl von Magneten
aufweist. Auf diese Weise kann die Bewegung und Lage des Rotorelementes
relativ zum Aufnahmeelement sehr präzise gemessen werden. Die Magneten
können
hierbei gleichmäßig verteilt
sein. Sie können
aber auch in einem Muster angeordnet sein, welches es erlaubt, anhand
der magnetischen Flussänderung
in der oder den Spulen absolut auf die Lage des Rotorelementes oder
die absolute Lageänderung
relativ zum Aufnahmeelement zu schließen.
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Die
Magnete sind im Rotorelement vorzugsweise so angeordnet, dass einer
ihrer Pole an der Oberfläche
des Rotorelementes liegt. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Anordnung,
bei welcher neben einem Nordpol eines der Magneten die Südpole der
benachbarten Magneten liegen. Neben dem Südpol eines Magneten liegen
dann die Nordpole benachbarter Magneten. Nord- und Südpole sind also abwechselnd
nebeneinander angeordnet. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Anordnung,
bei welcher die Pole der Magneten entlang der Längen- und Breitengrade der
kugelförmigen
Oberfläche
des Rotorelementes angeordnet sind. Die Magneten können hierbei
auf den Flächen
eines über
die Kugeloberfläche gezogenen
Schachbrettmusters angeordnet sein, d. h. an den Kreuzungspunkten
von äquidistanten
Breitengraden und Längengraden
zwischen welchen gleiche Winkel bestehen. Die auf einem Breitengrad angeordneten
Magnete können
jeweils auf dem gleichen Längengrad
wie die jeweils nächstliegenden, auf
einem benachbarten Breitengrad angeordneten Magneten angeordnet
sein, es ist aber auch möglich, dass
die auf einem Breitengrad angeordneten Magneten gegen über den
auf einem benachbarten Breitengrad angeordneten Magneten versetzt
sind. Für eine
regelmäßige Anordnung
ist ein Versatz besonders geeignet, der einem halben Winkelabstand
benachbarter Magneten zueinander entspricht.
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Für eine feine
Bestimmbarkeit der Bewegung und/oder der Lage des Rotorelementes
ist es bevorzugt, wenn das Aufnahmeelement eine Vielzahl von Spulen
aufweist, die mit einer zur kugelförmigen Oberfläche des
Aufnahmeelementes senkrechten Spulenachse entlang der kugelförmigen inneren Oberfläche des
Aufnahmeelementes angeordnet sind. Die Spulen liegen dann hierbei
mit ihrem einen Ende an der besagten inneren Oberfläche. Bevorzugt
ist eine regelmäßige Anordnung
der Spulen auf der Oberfläche
des Aufnahmeelementes, wobei die Anordnungsmuster der Spulen jenen
oben für
die Anordnung der Magneten auf der Oberfläche des Rotorelementes beschriebenen
entsprechen können.
Die Spulen können
also entlang von Längen-
und Breitengraden nebeneinander oder gegeneinander versetzt angeordnet
sein.
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Zur
Messung der Bewegung und Lage des Rotorelementes können die
Spulen zumindest teilweise mit einer oder mehreren Messvorrichtungen elektrisch
kontaktiert sein, mit welchen eine an den Spulen jeweils anliegende
Spannung (z. B. Voltmeter) und/oder ein durch die Spulen jeweils
fließender Strom
(z. B. Amperemeter) gemessen werden können. Die Messungen können vorteilhafterweise
für jede
dieser Spulen einzeln durchgeführt
werden. Diese Messvorrichtungen können Teil einer Auswerteeinheit
sein oder an eine Auswerteeinheit angeschlossen sein, mit welcher
aus den gemessenen Spannungen und/oder Strömen die Bewegung und/oder Lage
des Rotorelementes relativ zum Aufnahmeelement berechenbar ist.
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Darüber hinaus
ist es auch möglich,
zumindest einen Teil der Spulen mit einer oder mehreren Spannungsquellen
zu kontaktieren, mit welchen jeweils eine Spannung an die Spulen
angelegt werden kann. Vorzugsweise können hierbei die Spannungen an die
einzelnen Spulen individuell angelegt werden. Hierdurch ist es möglich, eine
Kraft auf das Rotorelement auszuüben,
welche dieses in bestimmte Positionen bewegt oder einer Bewegung
des Rotorelementes frei gestaltbare Kräfte entgegensetzt. Die Spannungsquellen
sind vorzugsweise Teil einer Steuervorrichtung oder an eine solche
angeschlossen, mit welcher die Kräfte auf das Rotorelement steuerbar
und/oder programmierbar sind. Auf diese Weise kann dem Bedienelement
eine frei gestaltbare Haptik verliehen werden. Insbesondere kann
durch geeignete Bestromung der Spulen des Aufnahmeelementes eine
Rastung erzeugt werden. Auch ist es möglich, das Stellelement aktiv
anzutreiben. Die Stellkraft kann in allen Freiheitsgraden programmierbar
sein. Da das Stellelement in allen Freiheitsgeraden Aktiv angesteuert
werden kann, ist eine aktive Bedienführung oder eine Simulation
von Bedienvorgängen
möglich.
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Um
eine Veränderung
der Steuereigenschaften und eine Dejustierung, beispielsweise im
ausgeschalteten Zustand, zu vermeiden, weist das Bedienelement vorzugsweise
eine Vorrichtung auf, welche das Rotorelement in einen Ausgangszustand
zurückstellen
kann. Eine solche Nullstellungsvorrichtung kann mechanisch ausgeführt oder
mittels eines oder mehrerer Magneten im Aufnahmeelement realisiert sein,
welche das Rotorelement bei Abwesenheit anderer Kräfte in den
Ausgangszustand zurückversetzen,
z. B. durch Permanentmagnete oder Federelemente.
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Um
eine möglichst
ungestörte
Bewegbarkeit des Rotorelementes im Aufnahmeelement zu gewährleisten,
ist es bevorzugt, wenn das Rotorelement im Aufnahmeelement hydrostatisch
gelagert ist. Hierzu weist dann das Bedienelement entsprechende
Dichtungen zwischen dem Rotorelement und dem Aufnahmeelement auf.
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Vorzugsweise
können
zumindest einer, zwei, drei oder mehrere der Magneten eine Oberfläche aufweisen,
die gekrümmt
ist, wobei die Krümmung
vorzugsweise einen Teil einer Kugeloberfläche beschreibt. Diese gekrümmte Oberfläche des
Magneten ist dann dem jeweils anderen Element zugewandt, d. h.,
für den
Fall, dass der Magnet in dem Aufnahmeelement angeordnet ist, ist
die gekrümmte Oberfläche dem
Rotorelement zugewandt und für den
Fall, dass der Magnet in dem Rotorelement angeordnet ist, ist die
gekrümmte
Fläche
dem Aufnahmeelement zugewandt. Ist der Magnet im Rotorelement angeordnet,
dann ist die Oberfläche
in diesem Fall konvex gekrümmt,
ist der Magnet im Aufnahmeelement angeordnet, dann ist die Oberfläche konkav gekrümmt.
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Die
gekrümmten
Oberflächen
der Magnete können
um einen gemeinsamen Mittelpunkt gekrümmt sein. Dies ist für den Fall,
dass die Magneten im Rotorelement angeordnet sind vorzugsweise der Mittelpunkt
des Rotorelementes. Für
den Fall, dass die Elemente im Aufnahmeelement angeordnet sind, ist
dies vorzugsweise der Mittelpunkt der Oberfläche des Aufnahmeelementes.
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Die
genannten gekrümmten
Oberflächen können aber
auch für
jeden Magneten um einen eigenen Mittelpunkt gekrümmt sein. Dieser liegt vorzugsweise
auf einer Längsachse
des entsprechenden Magneten in dessen Innerem, wobei die Längsachse senkrecht
auf der Oberfläche
des entsprechenden Elementes, also des Aufnahmeelementes oder des Starterelementes
steht.
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Zumindest
einer, zwei, drei oder mehrere der Magneten können gefedert gelagert sein,
vorzugsweise auf einer Feder. Die Feder ist hierbei so angeordnet,
dass sie eine Kraft auf den Magneten ausübt, die senkrecht auf der Oberfläche jenes
Elementes steht, in welchem der Magnet angeordnet ist, also senkrecht
auf der Oberfläche
des Aufnahmeelementes oder des Rotorelementes. Die Federkraft wirkt also
vorzugsweise in Richtung der Längsachse
des entsprechenden Magneten. Vorzugsweise sind in diesem Falle die
Magneten mit einem Anschlag ausgestattet, der verhindert, dass die
Feder den Magneten aus dem entsprechenden Element herausdrückt. Durch
derartige Federn kann das Rotorelement im Aufnahmeelement gelagert
wer den, wobei Magneten durch die Federn gegen die oder in Richtung
der Oberfläche
des jeweils anderen Elementes gedrückt werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Lagerung des Rotorelementes im Aufnahmeelement, die alternativ oder
zusätzlich
zu den oben genannten Möglichkeiten
zur Anwendung kommen kann, besteht darin, in der Oberfläche des
Aufnahmeelementes oder des Rotorelementes Spitzen anzuordnen, die über die Oberfläche des
entsprechenden Elementes hinaus stehen. In jenen der entsprechenden
Oberfläche
abgewandten und der Oberfläche
des jeweils anderen Elementes zugewandten Ende dieser Spitzen kann eine
Kugel oder eine Walze beweglich angeordnet sein. Auch diese Spitzen
können
auf Federn gelagert sein, die eine Federkraft auf die entsprechende
Spitze ausüben,
die senkrecht auf der Oberfläche
des jeweiligen Elementes, also des Aufnahmeelementes oder des Rotorelementes
steht. Ist das Rotorelement im Aufnahmeelement angeordnet, wird
dann durch die Federkraft die entsprechende Spitze mit der Kugel
oder der Walze auf die Oberfläche
des jeweils anderen Elementes gedrückt. Auf diese Weise lässt sich
eine präzise
und reibungsarme Lagerung des Rotorelementes im Aufnahmeelement
erzielen.
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Bewegliche
Kugeln und/oder Walzen können auch
zwischen den Magneten und/oder zwischen den Spulen im Rotorelement
und/oder im Aufnahmeelement angeordnet sein. Die Mittelpunkte der
Walzen oder Kugeln liegen hierbei vorzugsweise auf der Oberfläche des
Rotorelementes oder des Aufnahmeelementes in der Weise, dass die
gekrümmte
Oberfläche
der Walze oder der Kugel etwas über
die Magneten und/oder die Spulen hinaus steht. Auf diese Weise kann
das Rotorelement im Aufnahmeelement auf den Kugeln oder Walzen rollen.
Auch diese Kugeln oder Walzen können
gefedert gelagert sein, wobei die Federkraft die Kugeln oder Walzen
gegen die Oberfläche
des jeweils anderen Elementes, in welchem sie nicht angeordnet sind,
drückt.
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Wie
bereits beschrieben, kann das Rotorelement ein Handhabungselement
aufweisen, mit welchem manuell eine Kraft auf das Rotorelement ausübbar ist.
Ein solches Handhabungselement kann u. a. ein Knopf, ein Hebel,
ein Griff oder auch ein Joystick sein. Weitere Vorrichtungen, die
es erlauben, manuell eine Kraft auf das Rotorelement auszuüben, sind
möglich.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bedienelement in der Lage,
eine Druckschalterfunktion zu realisieren. Im einfachsten Fall kann
hierbei ein Druckschalter im Handhabungselement angeordnet sein,
der bedient wird, indem das Handhabungselement in Richtung des Rotorelementes
gedrückt wird.
Eine weniger fehleranfällige
und ohne zusätzlichen
Herstellungsaufwand realisierbare Möglichkeit besteht jedoch auch
darin, jene Spannung zu messen, die beim Ausüben eines Druckes auf das Rotorelement
durch die Magneten des Rotorelementes in die Spulen des Aufnahmeelementes
induziert wird. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann eine
solche Druckfunktion auch dadurch realisiert sein, dass die Oberfläche des
Rotorelementes von der Oberfläche
des Aufnahmeelementes beabstandet ist, so dass das Rotorelement
in diesen Abstand drückbar
ist. Hier wie auch in anderen Ausführungsformen ist es möglich, das
Rotorelement zum Verhindern eines Schleifens am Aufnahmeelement
mittels durch die Spulen auf die Magnete ausgeübte elektromagnetische Kräfte vom
Aufnahmeelement beabstandet zu halten. Die Kräfte können hierbei vom oben beschriebenen
Steuerelement durch Anlegen entsprechender Spannungen an geeignete
Spulen des Aufnahmeelementes realisiert werden. Die Steuerung kann
dabei auch auf der Messung der in den Messspulen induzierten Spannungen
und/oder Ströme
basieren.
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Das
erfindungsgemäße Bedienelement
ist besonders geeignet als zentraler Bediensteller, als Getriebewahlhebel,
als Handbremshebel und/oder als Maus beispielsweise in Kraftfahrzeugen
oder auch Luftfahrzeugen.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Bedienelement sind
beispielsweise Bordcomputer, Navigationsgeräte, Radios, Funktionen eines
Kraftfahrzeugs oder Luftfahrzeugs und andere Geräte steuerbar.
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Wesentliche
Vorteile der vorliegenden Erfindung sind unter anderem, dass das
Bedienelement als nur ein kompaktes Bauteil realisierbar ist. Dabei sind
beispielsweise Rastpunkte in allen Achsen ohne Limitierung frei
programmierbar. Durch die vielen Freiheitsgrade kann das Stellelement
andere Stellelemente ersetzen, wie beispielsweise zentrale Dreh-Drücksteller,
Gangwahlhebel, Handbremshebel und ähnliche Vorrichtungen. Darüber hinaus
können
Funktionen des Bedienelementes flexibel einstellbar bzw. programmierbar
sein und die Haptik des Bedienelementes frei gestaltbar sein.
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand von Figuren beispielhaft erläutert werden.
Es zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäßes Bedienelement,
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2 mögliche
Freiheitsgrade, in welchen das Bedienelement bewegt werden kann,
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3 gefedert
gelagerte Magneten im Rotorelement mit um einen gemeinsamen Mittelpunkt gekrümmten Oberflächen,
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4 Magneten
im Rotorelement mit um individuelle Mittelpunkte gekrümmten Oberflächen,
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5 in
der Oberfläche
des Rotorelementes angeordnete Nadeln mit Kugeln in den Spitzen.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Bedienelement.
Das Bedienelement weist ein Aufnahmeelement 1 und ein Rotorelement 2 auf.
Das Aufnahmeelement 1 hat eine konkave kugelförmig ge krümmte innere
Oberfläche 7.
Das Rotorelement 2 hat eine hierzu parallele konvexe Oberfläche 8.
Das Rotorelement 2 ist hier als Vollkugel ausgestaltet,
während
die innere Oberfläche 7 des
Aufnahmeelementes als Kugeloberfläche ausgestaltet ist, die entlang
eines Breitengrades aufgeschnitten ist, so dass sich eine Kante 9 bildet.
Der Durchmesser der Kante 9 ist hierbei kleiner als der
maximale Durchmesser der Kugel 2 des Rotorelementes, so
dass das Rotorelement 2 nicht aus dem Aufnahmeelement 1 entweichen
kann. An einem Pol des kugelförmigen
Rotorelementes ist ein Handhabungselement 3 angeordnet,
welches in alle Richtungen parallel zur Kugeloberfläche 8 des
Rotorelementes 2 bewegbar ist. Darüber hinaus ist das längliche
Handhabungselement 3 um seine Längsachse drehbar. Eine Drehung
des Handhabungselementes 3 um seine Längsachse führt zu einer Drehung des kugelförmigen Rotorelementes
um dessen Verbindungsachse zwischen seinen zwei Polen. Bei einem
Abstand zwischen den Oberflächen 7 und 8 von
Aufnahmeelement und Rotorelement kann das Handhabungsgerät 3 auch
in einer zur Oberfläche 8 nicht
parallelen Richtung drückbar
sein.
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Das
in 1 gezeigte Rotorelement 2 weist eine
Vielzahl von Magneten 4 auf, die mit abwechselnden Polen
durch Längen-
und Breitengrade voneinander getrennt nebeneinander angeordnet sind. Im
gezeigten Beispiel sind die Magneten 4 zwischen einem obersten
Breitengrad und einem unteren Breitengrad angeordnet.
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Das
Aufnahmeelement 1 weist eine Vielzahl von im Wesentlichen
zylinderförmigen
Spulen 5 auf, deren Spulenachsen senkrecht zur Oberfläche 7 des Aufnahmeelementes 1 stehen.
Die Spulen 5 enden hierbei mit einem Ende auf der inneren
Oberfläche 7 des
Aufnahmeelements. Das Rotorelement 2 ist im gezeigten Beispiel
im Aufnahmeelement 1 in einem Raumwinkelbereich bewegbar,
welcher dadurch begrenzt wird, dass das Handhabungselement 3 gegen den
Rand 9 des Aufnahmeelementes 1 stößt. Das gezeigte
Bedienelement weist eine hydrostatische Lagerung 6 auf,
mit welcher das Rotorelement 2 im Aufnahmeelement 1 ge lagert
ist. Die Pfeile 10 geben die Freiheitsgrade der Bewegung
des Handhabungselementes 3 mit dem Rotorelement 2 an.
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2 zeigt eine Aufsicht auf das Handhabungselement 3,
wobei die Längsachse
des Handhabungselementes senkrecht zur Figurenebene steht.
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2a)
beschreibt hierbei eine Drehbewegung. Das Handhabungselement 3 ist
also um seine Längsachse
drehbar. Das Rotorelement 2 dreht sich dann um seine Achse
zwischen den zwei Polen.
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2b)
zeigt eine Vierwegesteuerung, wobei das Handhabungselement 3 in
zwei zueinander senkrechte Richtungen bewegt werden kann. Die Bewegung
wird dadurch begrenzt, dass das Handhabungselement 3 gegen
den Rand 9 des Aufnahmeelementes stößt.
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2c)
beschreibt eine kombinierte Dreh- und Kippbewegung. Hierbei ist
eine Drehung wie in 2a) gezeigt und eine Kippbewegung
gleichzeitig möglich.
Die Kippbewegung kann hierbei in einem oder mehreren Freiheitsgraden
erlaubt sein.
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2d)
beschreibt schließlich
eine Achtwege-Kippbewegung. Das Handhabungselement 3 ist hierbei
also in acht Richtungen kippbar, die im Winkel von 45° zueinander
stehen. Auch diese Kippbewegung wird dadurch begrenzt, dass das
Handhabungselement 3 gegen den Rand 9 des Aufnahmeelementes 1 stößt.
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3 zeigt
den Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Bedienelementes mit einer
Vielzahl von im Rotorelement 2 angeordneten Permanentenmagneten 4,
deren dem Aufnahmeelement 1 zugewandten Oberflächen 15 um
einen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt 13 gekrümmt sind,
wobei der Krümmungsmittelpunkt 13 mit
dem Mittelpunkt des Rotorelementes 2 zusammen fällt. Die
Magneten 4 sind auf Federn 11 gelagert. Diese
Federn 11 üben eine
Federkraft 12 auf die Magneten aus, welche die Magneten 4 in
Richtung der Oberfläche
des Aufnahmeelementes 1 drückt. Die Magneten 4 können Anschlagelemente
aufweisen, die verhindern, dass die Magneten 4 durch die
Federn 11 aus dem Rotorelement 2 hinausgedrückt werden.
Für im
Aufnahmeelement 1 angeordnete Magnete sieht die Anordnung der
Magnete entsprechende aus.
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4 zeigt
eine Vielzahl von im Rotorelement 2 angeordneten Magneten 4,
deren der Oberfläche
des Aufnahmeelementes 1 zugewandte Oberflächen 15 um
unterschiedliche Mittelpunkte 13 kugelförmig gekrümmt sind. Diese Krümmungsmittelpunkte 13 liegen
auf Längsachsen 14 der
Magnete 4. Diese Längsachsen 14 stehen
senkrecht auf der Oberfläche
des Rotorelementes 2.
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5 zeigt
ein im Aufnahmeelement 1 angeordnetes Rotorelement 2 mit
einer Vielzahl von Nadeln 16, die senkrecht über die
Oberfläche
des Rotorelementes 2 hervor stehen. In den Spitzen dieser
Nadeln sind Kugeln 17 angeordnet, die beweglich gelagert
sind. Die Oberfläche
des Aufnahmeelementes 1 berührt diese beweglich gelagerten
Kugeln 17, so dass das Rotorelement 2 auf den
Kugeln 17 sich im Aufnahmeelement 1 bewegen kann.
Im gezeigten Beispiel werden die Nadeln 16 durch Federn 11 in Richtung
der Federkraft 12 auf die Oberfläche des Aufnahmeelementes 1 gedrückt. Auch
diese Nadeln 16 weisen vorzugsweise eine Anschlagvorrichtung auf,
die verhindert, dass die Nadeln 16 durch die Federn 11 auf
der Oberfläche
des Rotorelementes 2 herausgedrückt werden.