DE102010029817A1

DE102010029817A1 - Bedienelement mit zwei Schalt- oder Regelstufen

Info

Publication number: DE102010029817A1
Application number: DE102010029817A
Authority: DE
Inventors: Volker Gessner; Thilo Schultheis; Arthur Klossek
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-08
Also published as: CN102713784B; WO2011154322A1; CN102713784A; US20130271245A1; EP2580631B1; US8854163B2; EP2580631A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (10) für eine wenigstens zwei Schalt- oder Regelstufen aufweisende Schalt- und/oder Regelfunktionalität, aufweisend:
ein händisch betätigbares und damit aus einer Ruhestellung bewegbares Betätigungsteil (4); wenigstens drei Permanentmagnete (1, 2, 3) umfassend:
einen ersten, bewegbaren Permanentmagneten (1), der in seinem Bewegungsbereich von dem Betätigungsteil (4) synchron angetrieben wird;
einen zweiten, bewegbaren Permanentmagneten (2), der durch Magnetkraft in einem ersten Teilbereich des Bewegungsbereichs des ersten Permanentmagneten (1) synchron von diesem mitgenommenen wird und dessen weitergehende Bewegung in wenigstens einem zweiten Teilbereich des Bewegungsbereichs des ersten Permanentmagneten (1) durch wenigstens einen Anschlag (5a) unterbunden ist;
einen dritten, gegenüber dem Betätigungsteil (4) ruhenden Permanentmagneten (3) zur Erzeugung einer magnetischen Rückstellkraft auf wenigstens den ersten Permanentmagneten (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für eine Regel- und/oder Schaltfunktion mit wenigstens zwei Schalt- oder Regelstufen. Derartige wenigstens zweistufige Bedienelemente sind beispielsweise als Doppelhubtaster bekannt oder werden beispielsweise als Automatikgetriebevorwahlhebel eingesetzt. Es ist bekannt, Bedienelemente mit mehreren Schalt- und/oder Regelstufen im Bewegungsbereichs des Betätigungsteils durch mechanisch miteinander in Eingriff stehende Komponenten, beispielsweise verrastende Komponenten, zu realisieren. Derartige Bedienelemente unterliegen dem Verschleiß, so dass mit zunehmender Abnutzung sich die Haptik und/oder die Position der Schaltstufen ändern.
Vor dem Hintergrund der Nachteile des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bedienelement mit wenigstens zwei Schaltstufen bereitzustellen, das verschleißarm und/oder in Bezug auf die haptische Rückmeldung verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für eine wenigstens zwei Schalt- oder Regelstufen aufweisende Schalt- und/oder Regelfunktionalität. Das erfindungsgemäße Bedienelement weist ein händisch betätigbares und wenigstens aus einer Ruhestellung bewegbares Betätigungsteil auf. Erfindungsgemäß kann daher auch eine Beweglichkeit des Betätigungsteils in zwei, drei oder vier Richtungen oder eine freie, lediglich durch einen Anschlag begrenzte Beweglichkeit des Betätigungsteils vorgesehen sein. Auch hinsichtlich der Art des Betätigungsteils und dessen Lagerung ist die Erfindung nicht eingeschränkt, beispielsweise handelt es sich um einen schwenkbeweglich gelagerten Hebel oder einen Drucktaster.
Das erfindungsgemäße Bedienelement umfasst wenigstens drei Permanentmagnete: einen ersten, bewegbaren Permanentmagneten, der in seinem Bewegungsbereich von dem Betätigungsteil synchron angetrieben wird; einen zweiten, bewegbaren Permanentmagneten, der durch Magnetkraft in einem ersten Teilbereich des Bewegungsbereichs des ersten Permanentmagneten synchron von diesem mitgenommenen wird und dessen weitergehende Bewegung in wenigstens einem zweiten Teilbereich des Bewegungsbereichs des ersten Permanentmagneten durch wenigstens einen Anschlag unterbunden ist und einen dritten, gegenüber dem Betätigungsteil ruhenden Permanentmagneten zur Erzeugung einer magnetischen Rückstellkraft auf wenigstens den ersten Permanentmagneten.
Durch die magnetische Wechselwirkung der Permanentmagnete wird zumindest auf berührunglose und damit verschleißarme Weise eine haptische Rückmeldung für den Bediener erreicht. Das Bedienelement ist hinsichtlich der Detektion der Bewegung des Bedienteils nicht eingeschränkt. In einer einfach Ausgestaltung dienen die Permanentmagnete lediglich der Erzeugung eines haptischen Feedbacks für den Übergang zwischen den wenigstens zwei Schalt- und/Regelstufen während die Bewegung und/oder Position des Betätigungsteils auf andere technisch dem Fachmann geläufige Weise erfolgt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind Mittel zur Detektion der Bewegung und/oder Position des ersten und zweiten Permanentmagneten vorgesehen, um der Bewegung des Betätigungsteils eine Schalt- oder Regelfunktionalität zuzuordnen. Bevorzugt erfolgt diese Detektion berührungslos, beispielsweise mittels optischer oder magnetischer Sensoren.
Zur Erzeugung einer ausgeprägten Haptik sind die Permanentmagnete in der Ruhestellung so angeordnet, dass bei den nächstbenachbart angeordneten Permanentmagneten sich jeweils ungleiche Pole der Permanentmagnete gegenüberliegen.
Bevorzugt sind der erste und zweite Permanentmagnet parallel zu deren Polrichtung verschiebbar gelagert.
Die Erfindung ist hinsichtlich der Auslegung der Rückstellkraft und deren Verlauf nicht eingeschränkt. Beispielsweise ist es in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass zur Erzeugung einer Rasthaptik die Permanentmagnete so ausgebildet und angeordnet sind, dass in dem ersten und zweiten Teilbereich des Bewegungsbereichs des ersten Permanentmagneten die Rückstellkraft ein lokales Maximum aufweist.
In einer anderen Ausgestaltung ist eine selbstständige Rückstellung des Betätigungsteils aus all seinen möglichen Stellungen in die Ruhestellung vorgesehen (monostabile Rückführung).
Die magnetisch bewirkte, insbesondere die monostabile, Rückführung des Betätigungsteils bzw. des ersten Permanentmagneten lässt sich mit vergleichsweise geringem konstruktiven Aufwand und bauraumsparend realisieren, wenn der erste Permanentmagnet zwischen den weiteren Permanentmagneten, also der erste dem dritten Permanentmagneten am nächsten, angeordnet ist,
Ferner ist beispielsweise in einer weiteren Ausführungsform die Rückstellkraft so gewählt sein, dass eine selbstständige Rückstellung des ersten Permanentmagneten und damit des Betätigungsteils in die wenigstens eine Endlage oder Endposition und die Ruhestellung vorgesehen ist (bi- oder mehrstabile Rückführung).
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Permanentmagnete ausschließlich zur Rückstellung bzw. haptischen Rückmeldung vorgesehen sind. Zur Stellungsdetektion des Betätigungsteils können herkömmliche mechanische Sensoren vorgesehen sein, die die Bewegung des Betätigungsteils detektieren.
Bevorzugt sind jedoch Mittel zur berührungslosen Detektion der Stellung des ersten und/oder zweiten Permanentmagneten und eine Auswerteinheit zur Erzeugung eines stellungsabhängigen Signals vorgesehen. Dadurch kann die Stellungsdetektion zuverlässig und verschleißarm erfolgen. Beispielsweise ist wenigstens ein optischer Sensor (Lichtschranke oder ein optischer Encoder) oder wenigstens ein Magnetsensor (Hallsensor oder ein Reedsensor) vorgesehen.
Das Bedienelement findet vorteilhaft Verwendung in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise als Automatikgetriebevorwahlhebel.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
1: die Ruhestellung des Betätigungsteils 4 des erfindungsgemäßen, in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigten Bedienelements 10;
2: die Stellung des Betätigungsteils 4 aus 1 beim Übergang von der ersten zur zweiten Schalt- bzw. Regelstufe;
3: die Endstellung des Betätigungsteils 4 aus 1.
Die Figuren zeigen in einer vereinfachten Prinzipdarstellung die Arbeitsweise der haptischen Rückmeldung des erfindungsgemäßen Bedienelements 10. Es sind drei Permanentmagnete 1, 2, 3 vorgesehen, die beabstandet zueinander oder aneinander angrenzend, wie gezeigt, so angeordnet sind, dass in der in 1 gezeigten Ruhestellung des Bedienelements 10 ungleichnamige Pole benachbart sind. Der zweite und erste Permanentmagnet 1, 2 sind parallel zur Polrichtung beweglich gelagert. Der erste Permanentmagnet 1 ist zwischen dem zweiten und dritten Permanentmagneten 2, 3 angeordnet. Die Bewegung des ersten Permanentmagneten 1 wird durch ein Betätigungsteil 4 bewirkt, das mit dem ersten Permanentmagneten 1 so zusammenwirkt, dass eine synchrone Bewegung beider, insbesondere bei Betätigung des Betätigungsteils 4, erfolgt.
Durch die Bewegung des ersten Permanentmagneten 1 relativ zu dem ruhenden Permanentmagneten 3 wird eine Rückstellungskraft des ersten Permanentmagneten 1 und damit des Betätigungsteils 4 bewirkt, die der händischen Betätigung entgegenwirkt und das Betätigungsteil 4 in die in 1 gezeigte Ruhestellung zurückdrängt. Die spezielle Anordnung des ersten und dritten Permanentmagneten 1, 3 bewirkt ein lokales Maximum im auslenkungsabhängigen Verlauf der Rückstellkraft (Polrucken) was als eine Art Rast am Betätigungsteil 4 haptisch merkbar ist. Durch die magnetische Kopplung nimmt der erste Permanentmagneten 1 den zweiten Permanentmagneten 2 mit, bis letzerer an seinem Anschlag bzw. seiner Wegbegrenzung 5a zum Anliegen kommt, wie es in 2 gezeigt ist. Der Anschlag 5a begrenzt den Bewegungsbereich des zweiten Permanentmagneten 2 auf einen im Vergleich zu dem des ersten Permanentmagneten 1 kleineren Umfang, so dass ab hier im weiteren Bewegungsverlauf des ersten Permanentmagneten 1 die Rückstellwirkung des dritten Permanentmagneten 3 auf den ersten 1 durch die magnetische Kraft aufgrund der Trennung des ersten 1 gegenüber dem zweiten Permanentmagneten beeinflusst wird. Auch hier bewirkt die spezielle Anordnung des ersten und zweiten Permanentmagneten 1, 2 ein lokales Maximum im auslenkungsabhängigen Verlauf der Rückstellkraft (Polrucken), was als eine Art Rast am Betätigungsteil 4 im kinetischen Übergang hin zum Übergang in der in 3 gezeigten Endstellung haptisch merkbar ist.

Claims

Bedienelement (10) für eine wenigstens zwei Schalt- oder Regelstufen aufweisende Schalt- und/oder Regelfunktionalität, aufweisend: ein händisch betätigbares und damit aus einer Ruhestellung bewegbares Betätigungsteil (4); wenigstens drei Permanentmagnete (1, 2, 3) umfassend: einen ersten, bewegbaren Permanentmagneten (1), der in seinem Bewegungsbereich von dem Betätigungsteil (4) synchron angetrieben wird; einen zweiten, bewegbaren Permanentmagneten (2), der durch Magnetkraft in einem ersten Teilbereich des Bewegungsbereichs des ersten Permanentmagneten (1) synchron von diesem mitgenommenen wird und dessen weitergehende Bewegung in wenigstens einem zweiten Teilbereich des Bewegungsbereichs des ersten Permanentmagneten (1) durch wenigstens einen Anschlag (5a) unterbunden ist; einen dritten, gegenüber dem Betätigungsteil (4) ruhenden Permanentmagneten (3) zur Erzeugung einer magnetischen Rückstellkraft auf wenigstens den ersten Permanentmagneten (1).
Bedienelement (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Permanentmagnete (1, 2, 3) in der Ruhestellung so angeordnet sind, dass bei den nächstbenachbart angeordneten Permanentmagneten (1, 2, 3) sich jeweils ungleiche Pole der Permanentmagnete (1, 2, 3) gegenüberliegen.
Bedienelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Permanentmagnet (1, 2) parallel zu deren Polrichtung verschiebbar gelagert sind.
Bedienelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Permanentmagnete (1, 2, 3) so ausgebildet und angeordnet sind, dass in dem ersten und zweiten Teilbereich des Bewegungsbereichs des ersten Permanentmagneten (1) die Rückstellkraft jeweils ein lokales Maximum aufweist.
Bedienelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungsteil (4) in wenigstens zwei Richtungen aus der Ruhestellung bewegbar ist.
Bedienelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Permanentmagnet (1) zwischen den weiteren Permanentmagneten (2, 3) angeordnet ist.
Bedienelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Permanentmagnete (1, 2, 3) so ausgebildet und angeordnet sind, dass jeweils zwei bistabile Endlagen des ersten und/oder zweiten Permanentmagneten (1, 2) vorgesehen sind.
Bedienelement (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Mitteln zur berührungslosen Detektion der Stellung des ersten und/oder zweiten Permanentmagneten und einer Auswerteinheit.
Bedienelement (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mittel zur berührungslosen Detektion einen optischen und/oder magnetischen Sensor umfassen.
Verwendung des Bedienelements (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise als Automatikgetriebevorwahlhebel.