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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuermodul für Fahrzeuge.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Der Tastsinn wird verwendet, um haptische Auslösereize von verschiedenen Aufgaben zu empfangen, die täglich ausgeführt werden. Haptische Auslösereize werden von z.B. Strukturen, Erhebungen, Drehmomenten und Vibrationen abgeleitet. Typischerweise erfordert ein drehbarer Betätigungsmechanismus eine feste maximale Drehmomentgröße, um den Mechanismus zu drehen.
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In dem
US-Patent Nr. 4,419,546 mit dem Titel „ROTARY SWITCH”, das hiermit zur Bezugnahme vollständig übernommen wird, wird ein drehbarer Betätigungsmechanismus offenbart, der als Drehschalter bezeichnet wird. Der Drehschalter umfasst einen Arretierungsmechanismus. Der Arretierungsmechanismus umfasst einen federnden Kunststoffring, der über sich radial nach außen erstreckende Arretierungserhebungen verfügt, die in Nockenflächen auf den Innenwänden eines Schaltergehäuses eingreifen. Der Ring umfasst zwei federnde Haltekopfabschnitte. Jedes Ende einer Schraubenfeder ist an dem jeweiligen federnden Haltekopfabschnitt montiert und wird dazwischen zusammengedrückt. Es kann eine Federkraft gewählt werden, um ein erwünschtes haptisches Gefühl und ein Betriebsdrehmoment, das für spezifische Anwendungen erforderlich ist, bereitzustellen. Die Feder ist jedoch für einen Benutzer des Drehschalters nicht zugänglich, und das Drehmoment des Drehschalters wird nur durch das Austauschen der Feder geändert.
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Herkömmlicherweise hat der drehbare Betätigungsmechanismus seine Grenzen, um es dem Benutzer zu ermöglichen, ein haptisches Gefühl zu ändern oder ein anderes haptisches Gefühl zu wählen. Ein derartiger drehbarer Betätigungsmechanismus wird in dem
US-Patent Nr. 2,919,602 mit dem Titel „PROTECTIVE KNOB UNIT” offenbart, das hiermit zur Bezugnahme vollständig übernommen wird. Der drehbare Betätigungsmechanismus umfasst eine Buchse, die drehbar auf einer Hülse montiert ist. Die Hülse und die Buchse werden im zusammengefügten Verhältnis durch eine Federscheibe gesichert, die in eine Rille in der Buchse eingeschnappt wird. Die Hülse umfasst eine Bohrung, in der eine Feder und eine Kugel angeordnet sind. Die Kugel wirkt mit einer Vielzahl von beabstandeten Vertiefungen zusammen, die in der Buchse gebildet sind, um ein erwünschtes haptisches Gefühl bereitzustellen. Die Drehmomentgröße, die notwendig ist, um den drehbaren Betätigungsmechanismus zu drehen, kann durch eine in die Bohrung eingedrehte Schraube eingestellt werden. Die Schraube greift in die Feder ein, um eine Federkraft zu ändern, welche die Kugel in die Vertiefungen drückt. Die Schraube ist jedoch für einen Benutzer des drehbaren Betätigungsmechanismus nicht leicht zugänglich und benötigt die Entnahme eines Drehknopfes.
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Derzeit ist der Drehgeber PR-1000, der von Immersion Corporation hergestellt wird, programmierbar, um mehrere haptische Gefühle bereitzustellen und in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen verschiedene maximale Drehmomentgrößen zu erfordern, wie z.B. bei der Klimaregelung, der Regelung der Radiolautstärke, der Fade-Regelung und dergleichen. Der PR-1000 eignet sich jedoch für sehr hochgradige, eher teure Anwendungen, wie etwa die inneren Bestandteile bei Luxusfahrzeugen.
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Obwohl die oben genannten drehbaren Betätigungsmechanismen wirksam funktionieren, erlauben die Mechanismen dem Benutzer entweder nicht, eine erforderliche maximale Drehmomentgröße dynamisch zu ändern, benötigen das Hinzufügen oder Wegnehmen von Bestandteilen zu diesem Zweck, oder sie sind kostspielig.
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In der
DE 197 34 682 B4 wird ein Rastenschalter, insbesondere ein Drehgriffschalter zur Steuerung eines Fahrradgetriebes, beschrieben.
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In der
DE 10 2005 043 587 A1 wird ein Bedienelement mit programmierbarer Haptik für ein Kraftfahrzeug beschrieben.
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Außerdem wird in der
DE 10 2009 002 724 A1 ein drehbarer Betätigungsmechanismus mit wählbaren Drehrädern beschrieben.
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Entsprechend wäre es wünschenswert, einen drehbaren Betätigungsmechanismus zu fertigen, der dazu geeignet ist, es einem Benutzer zu ermöglichen, eine erwünschte Drehmomentbedingung zu wählen, wobei Kosten und Komplexität desselben minimiert werden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Patentanmeldung wird durch ein Steuermodul für Fahrzeuge gelöst, umfassend:
eine Blende, auf der mindestens ein Schalter angeordnet ist; und
einen drehbaren Betätigungsmechanismus, der dazu geeignet ist, um mit der Blende zusammenzuarbeiten, wobei der drehbare Betätigungsmechanismus folgendes umfasst:
einen Drehknopf, der sich durch eine in der Blende gebildete Öffnung erstreckt;
mindestens ein Drehrad, mit einem Drehmomentbedarf für dessen Drehung;
eine Blattfeder, die einen Kontaktabschnitt umfasst, der darauf gebildet ist und dazu geeignet ist, um das mindestens eine Drehrad zu berühren, wobei die Blattfeder eine Widerstandskraft bewirkt, um den Drehmomentbedarf für die Drehung des mindestens einen Drehrads zu erzeugen; und
einen Drehmomentwahlhebel, der dazu geeignet ist, um wahlweise in die Blattfeder einzugreifen, um ihre Widerstandskraft einzustellen, wobei der Drehmomentwahlhebel den Drehmomentbedarf für die Drehung des mindestens einen Drehrads wahlweise verringert und erhöht, wobei der Drehmomentbedarf an einer ersten Positionsgrenze des Drehmomentwahlhebels minimiert wird, an einer zweiten Positionsgrenze des Drehmomentwahlhebels maximiert wird und zwischen einem Minimum und einem Maximum in einer Vielzahl von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze und der zweiten Positionsgrenze des Drehmomentwahlhebels liegt, und wobei der Drehmomentwahlhebel eine mechanische Vorrichtung ist, wobei die mechanische Vorrichtung einen Hebel umfasst, der sich durch einen Schlitz erstreckt, der in der Blende gebildet ist, wobei der Hebel für einen Insassen eines Fahrzeugs zugänglich ist.
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Der Betätigungsmechanismus ist dazu geeignet, es einem Benutzer zu ermöglichen, eine erwünschte Drehmomentbedingung zu wählen, wobei Kosten und Komplexität desselben minimiert werden.
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Bei einer Ausführungsform umfasst der drehbare Betätigungsmechanismus mindestens ein Drehrad, das eine Drehmomentbedingung für seine Drehung aufweist; einen Drückmechanismus, der dazu geeignet ist, das mindestens eine Drehrad zu berühren, wobei der Drückmechanismus eine Widerstandskraft aufweist, um die Drehmomentbedingung für die Drehung des mindestens einen Drehrads hervorzubringen; und einen Drehmomentwahlschalter, der dazu geeignet ist, um wahlweise in den Drückmechanismus einzugreifen, um die Widerstandskraft desselben einzustellen.
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Bei einer anderen Ausführungsform umfasst der drehbare Betätigungsmechanismus für Fahrzeuge mindestens ein Drehrad, das eine Drehmomentbedingung für seine Drehung aufweist; einen Drückmechanismus, der einen Kontaktabschnitt umfasst, der darauf gebildet ist, der dazu geeignet ist, das mindestens eine Drehrad zu berühren, wobei der Drückmechanismus eine Widerstandskraft aufweist, um die Drehmomentbedingung für die Drehung des mindestens einen Drehrads hervorzubringen; und einen Drehmomentwahlschalter, der dazu geeignet ist, um wahlweise in den Drückmechanismus einzugreifen, um die Widerstandskraft desselben einzustellen, wobei der Drehmomentwahlschalter die Drehmomentbedingung für die Drehung des mindestens einen Drehrads wahlweise verringert und erhöht, und wobei der Drehmomentwahlschalter eine mechanische Vorrichtung ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das Steuermodul für Fahrzeuge eine Blende, auf der mindestens ein Schalter angeordnet ist; und einen drehbaren Betätigungsmechanismus, der dazu geeignet ist, mit der Blende zusammenzuwirken, wobei der drehbare Betätigungsmechanismus folgendes umfasst: einen Drehknopf, der sich durch eine in der Blende gebildete Öffnung erstreckt, mindestens ein Drehrad, das eine Drehmomentbedingung für seine Drehung aufweist; eine Blattfeder, die einen Kontaktabschnitt umfasst, der darauf gebildet ist und dazu geeignet ist, das mindestens eine Drehrad zu berühren, wobei die Blattfeder eine Widerstandskraft aufweist, um die Drehmomentbedingung für die Drehung des mindestens einen Drehrads hervorzubringen; und einen Drehmomentwahlschalter, der dazu geeignet ist, um wahlweise in die Blattfeder einzugreifen, um ihre Widerstandskraft einzustellen, wobei der Drehmomentwahlschalter die Drehmomentbedingung für die Drehung des mindestens einen Drehrads wahlweise verringert und erhöht, wobei die Drehmomentbedingung an einer ersten Positionsgrenze des Drehmomentwahlschalters minimiert wird, an einer zweiten Positionsgrenze des Drehmomentwahlschalters maximiert wird und zwischen einem Minimum und einem Maximum in einer Vielzahl von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze und der zweiten Positionsgrenze des Drehmomentwahlschalters liegt, und wobei der Drehmomentwahlschalter eine mechanische Vorrichtung ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen sowie weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann ohne Weiteres nach dem Durchlesen der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung hervorgehen, wenn sie mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gesehen wird. Es zeigen:
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1 eine vordere Aufrissansicht eines Steuermoduls, das einen drehbaren Betätigungsmechanismus nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst.
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2 eine vergrößerte, aufgebrochene Draufsicht, teilweise im Schnitt, des in 1 abgebildeten Steuermoduls.
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3 eine vergrößerte aufgebrochene hintere Aufrissansicht des in 2 abgebildeten Steuermoduls.
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4 eine vergrößerte, aufgebrochene Draufsicht, teilweise im Schnitt, des Steuermoduls nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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5 eine vergrößerte aufgebrochene hintere Aufrissansicht des in 4 abgebildeten Steuermoduls.
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6 eine vergrößerte, aufgebrochene Draufsicht, teilweise im Schnitt, eines Steuermoduls nach einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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7 eine vergrößerte aufgebrochene hintere Aufrissansicht des in 6 abgebildeten Steuermoduls.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Die nachstehende ausführliche Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen beschreiben und erläutern verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Die Beschreibung und Zeichnungen dienen dazu, es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung durchzuführen und zu benutzen, und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung auf irgendeine Art und Weise einzuschränken. Es versteht sich, dass andere als die beschriebenen Sachmittel verwendet werden können, ohne Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen.
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1 zeigt ein Steuermodul 10 für eine (nicht gezeigte) Fahrzeugmittelkonsole nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das Steuermodul 10 umfasst eine Blende 12, mindestens einen drehbaren Betätigungsmechanismus 14 und mindestens einen Schalter 16. Es versteht sich, dass der drehbare Betätigungsmechanismus 14 je nach Bedarf bei anderen Anwendungen verwendet werden kann. Es versteht sich ebenfalls, dass der mindestens eine Schalter 16 eine beliebige Schalterart sein kann, wie z.B. ein Druckschalter, ein Drehschalter und dergleichen.
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Wie in 2 bis 7 gezeigt, weist der drehbare Betätigungsmechanismus 14 eine im Allgemeinen zylindrische Form auf, obwohl es sich versteht, dass der drehbare Betätigungsmechanismus 14 je nach Bedarf andere Formen aufweisen kann. Der drehbare Betätigungsmechanismus 14 umfasst einen ersten Abschnitt 18 und einen zweiten Abschnitt 20. Der erste Abschnitt 18 erstreckt sich durch eine Öffnung 21, die in der Blende 12 gebildet ist. Eine Außenfläche 22 des ersten Abschnitts 18 wird in der Öffnung 21 aufgenommen und endet an einem Ringflansch 24. Der Ringflansch 24 weist eine erste Oberfläche 26 auf, die dazu geeignet ist, an einer Rückseite der Blende 12 anzuschlagen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste Abschnitt 18 ein Drehknopf, auf dem eine Vielzahl von Griffflächen 28 gebildet ist.
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Der zweite Abschnitt 20 umfasst ein Zahnrad 29 und mindestens ein Drehrad 30. Das Zahnrad 29 ist dazu geeignet, einen (nicht gezeigten) Drehgeber oder ein (nicht gezeigtes) Potentiometer anzusteuern, um eine Schnittstelle mit einem (nicht gezeigten) elektrischen System des Fahrzeugs herzustellen. Das gezeigte Drehrad 30 ist einstückig mit dem Zahnrad 29 und dem Flansch 24 gebildet, obwohl es sich versteht, dass das Drehrad 30 je nach Bedarf getrennt gebildet sein kann. Bei der gezeigten Ausführungsform weist das Drehrad 30 eine im Allgemeinen glatte Außenfläche 32 auf, auf der mindestens eine Oberflächenunebenheit 34, wie z.B. eine Vertiefung, wie gezeigt, eine Ausstülpung, eine Arretierung und dergleichen, gebildet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Oberflächenunebenheiten 34 gleichmäßig um einen vorherbestimmten Abstand beabstandet, um die Wahrnehmung eines geringeren Widerstands in einer diskreten Anzahl von Positionen bereitzustellen. Es versteht sich, dass das Drehrad 30 dazu geeignet sein kann, um ein beliebiges haptisches Gefühl bereitzustellen, z.B. indem es keine Oberflächenunebenheiten 34 aufweist und eine Wahrnehmung eines konstanten Widerstands bereitstellt.
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Der drehbare Betätigungsmechanismus 14 umfasst ferner einen Drückmechanismus 40 mit einer Widerstandskraft, um eine Drehmomentbedingung hervorzubringen, um das Drehrad 30 zu drehen. Obwohl der abgebildete Drückmechanismus 40 eine Blattfeder ist, versteht es sich, dass je nach Bedarf andere Drückmechanismen 40 verwendet werden können. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Drückmechanismus 40 eine im Allgemeinen lineare Form auf und umfasst ein erstes Ende 42 und ein zweites Ende 44.
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Es versteht sich, dass der Drückmechanismus 40 je nach Bedarf eine beliebige Form aufweisen kann. Das erste Ende 42 und das zweite Ende 44 arbeiten mit jeweiligen Stützen 46, 48 zusammen, um den Drückmechanismus 40 an der Blende 12 zu sichern. Wie in 3, 5 und 7 gezeigt, umfasst der Drückmechanismus 40 ferner einen Kontaktabschnitt 50, der darauf gebildet ist. Der Kontaktabschnitt 50 ist dazu geeignet, das Drehrad 30 zu berühren und sich an seiner Außenfläche 32 entlang zu bewegen. Der abgebildete Drückmechanismus 40 befindet sich in einer geladenen Position, wodurch das Drehrad 30 eine Kraft auf den Kontaktabschnitt 50 ausübt, die den Drückmechanismus 40 dazu veranlasst, sich nach oben zu verbiegen.
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Bei der in 2 und 3 gezeigten Ausführungsform ist der Drückmechanismus 40 dazu geeignet, mit einem Drehmomentwahlschalter 60 zusammenzuwirken. Der Wahlschalter 60 ist dazu geeignet, die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 einzustellen, und somit eine erwünschte Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu wählen. Der Wahlschalter 60 umfasst einen Hebel 62, der sich durch einen Schlitz 54 erstreckt, der in der Blende 12 gebildet ist. Es versteht sich, dass der Hebel 62 je nach Bedarf eine der Stützen 46, 48 sein kann, wie in 4 und 5 abgebildet. Der Schlitz 54 kann mindestens eine Rille 56 umfassen, wie in 1, 2 und 4 gezeigt, die dazu geeignet ist, um den Hebel 62 darin an erwünschten Positionen des Drückmechanismus 40 aufzunehmen.
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Der Hebel 62 ist wahlweise von einer ersten in 2 gezeigten Positionsgrenze bis zu einer in 2 gestrichelt angegebenen zweiten Positionsgrenze bewegbar. Der Hebel 62 ist auch in eine Vielzahl von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze und der zweiten Positionsgrenze, wie z.B. eine in 3 gezeigte im Wesentlichen dazwischen liegende Position, bewegbar. Es versteht sich, dass eine Position der ersten und zweiten Positionsgrenzen je nach Bedarf ausgewählt werden kann. Der Hebel 62 ist für einen Insassen des Fahrzeugs zugänglich und ist dazu geeignet, um die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 je nach Bedarf wahlweise zu verringern und zu erhöhen, und dadurch wahlweise die Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu verringern und zu erhöhen. An der ersten Positionsgrenze des Hebels 62 werden die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 und die Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 minimiert. An der zweiten Positionsgrenze des Hebels 62 werden die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 und die Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 maximiert.
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Bei einer in 6 und 7 gezeigten, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Drückmechanismus 40 dazu geeignet, mit einem Drehmomentwahlschalter 160 zusammenzuwirken. Der Wahlschalter 160 ist dazu geeignet, die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 einzustellen, und somit eine erwünschte Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu wählen. Der Wahlschalter 160 umfasst einen Hebel 162, der schwenkbar mit der Blende 12 gekoppelt ist. Der Hebel 162 ist wahlweise von einer ersten in 6 gezeigten Positionsgrenze bis zu einer in 6 gestrichelt angegebenen zweiten Positionsgrenze bewegbar. Der Hebel 162 ist auch in eine Vielzahl von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze und der zweiten Positionsgrenze, wie z.B. eine in 7 gezeigte im Wesentlichen dazwischen liegende Position, bewegbar. Es versteht sich, dass eine Position der ersten und zweiten Positionsgrenzen je nach Bedarf ausgewählt werden kann. An der ersten Positionsgrenze des Hebels 162 werden die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 und die Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 minimiert. An der zweiten Positionsgrenze des Hebels 162 werden die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 und die Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 maximiert.
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Wie abgebildet, umfasst der Drehmomentwahlschalter 160 einen Elektromagneten 164. Der Elektromagnet 164 ist dazu geeignet, um mit dem mindestens einen Schalter 16 zusammenzuwirken, der auf der Blende 12 angeordnet ist, um den Hebel 162 wahlweise bis zu der ersten Positionsgrenze, der zweiten Positionsgrenze und der Vielzahl von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze und der zweiten Positionsgrenze zu bewegen. Es versteht sich, dass die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 durch andere mechanische und elektromechanische Mittel eingestellt werden kann, die je nach Bedarf für den Insassen des Fahrzeugs zugänglich sind.
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Im Betrieb verringert oder erhöht der Insasse des Fahrzeugs wahlweise die erforderliche Drehmomentgröße des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 durch Verringern oder Erhöhen der Widerstandskraft des Drückmechanismus 40. Die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 wird von dem Insassen durch Drücken des Hebels 62, wie in 2 bis 5 gezeigt, Betätigen des Elektromagneten 164 durch Drücken auf mindestens einen Schalter 16, wie in 6 und 7 gezeigt, oder durch alternative mechanische und elektromechanische Mittel ausgewählt, die für ihn zugänglich sind, ausgewählt. Anschließend verwendet der Insasse mindestens die erforderliche Drehmomentgröße, um den drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu drehen. Die Drehung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 veranlasst den Kontaktabschnitt 50, sich an der Außenfläche des Drehrads 30 entlang zu bewegen, wodurch dem Insassen das gewünschte haptische Gefühl vermittelt wird.
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Wenn der Insasse wahlweise entweder den Hebel 62 oder den Hebel 162 an der ersten Positionsgrenze positioniert, wird die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 minimiert. Somit wird die Drehmomentgröße, die von dem Insassen benötigt wird, um den drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu drehen, ebenfalls minimiert. Wenn der Insasse alternativ entweder den Hebel 62 oder den Hebel 162 wahlweise an der zweiten Positionsgrenze positioniert, wird die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 maximiert. Somit wird die Drehmomentgröße, die von dem Insassen benötigt wird, um den drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu drehen, ebenfalls maximiert. Wenn der Insasse ferner wahlweise entweder den Hebel 62 oder den Hebel 162 an einer der Vielzahl von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze und der zweiten Positionsgrenze positioniert, liegt die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 zwischen einem Minimum und einem Maximum. Entsprechend liegt die Drehmomentgröße, die von dem Insassen benötigt wird, um den drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu drehen, ebenfalls zwischen einem Minimum und einem Maximum. Es versteht sich, dass der Insasse die erforderliche Drehmomentgröße des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 je nach Bedarf dynamisch ändern kann.
