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Die Erfindung betrifft einen Drehsteller. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren eines Drehstellers.
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Aus der
DE 100 29 191 A1 ist ein Drehsteller mit einem betätigbaren Drehknopf und einer magnetorheologischen Bremse für den Drehknopf bekannt. Über die magnetorheologische Bremse kann abhängig von der Beaufschlagung derselben mit einem elektrischen Strom bzw. einer elektrischen Spannung eine Bremswirkung für den Drehknopf bereitgestellt werden.
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Eine magnetorheologische Bremse verfügt über eine magnetorheologische Flüssigkeit, deren Viskosität abhängig von dem elektrischen Strom oder der elektrischen Spannung, mit welcher ein Magnetkreis der magnetorheologischen Bremse beaufschlagt wird, eingestellt werden kann. Abhängig von der Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit stellt dann die magnetorheologische Bremse eine Bremswirkung für den Drehknopf bereit.
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Aus der
DE 10 2005 055 307 A1 ist ein weiterer Drehsteller bekannt, der über eine magnetorheologische Bremse verfügt.
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Die von einer magnetorheologischen Bremse für einen Drehknopf eines Drehstellers bereitgestellte Bremswirkung hängt nicht nur von der Beaufschlagung der magnetorheologischen Bremse mit einem definierten elektrischen Strom oder einer definierten elektrischen Spannung ab, vielmehr haben auch Umgebungsbedingungen und Alterungseinflüsse Auswirkung auf die Bremswirkung, welche die magnetorheologische Bremse bei Beaufschlagung mit einem definierten elektrischen Strom oder einer definierten elektrischen Spannung bereitstellt.
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Abhängig von herrschenden Umgebungsbedingungen bzw. Alterungseinflüssen kann sich demnach das haptische Verhalten eines Drehstellers mit einer magnetorheologischen Bremse ändern. Dies ist von Nachteil.
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US 2018 / 0 284 891 A1 und
EP 1 698 538 A1 offenbaren jeweils Drehsteller nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es besteht Bedarf daran, unabhängig von Umgebungsbedingungen und Alterungseinflüssen immer dasselbe haptische Verhalten für den Drehsteller bereitzustellen.
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Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es, einen neuartigen Drehsteller mit einer magnetorheologischen Bremse und ein Verfahren zum Kalibrieren eines solchen Drehstellers zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Drehsteller gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Drehsteller weist einen betätigbaren Drehknopf auf.
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Der erfindungsgemäße Drehsteller weist ferner eine magnetorheologische Bremse für den Drehknopf auf, wobei über die magnetorheologische Bremse abhängig von einer Beaufschlagung derselben mit einem ersten elektrischen Strom oder einer ersten elektrischen Spannung eine Bremswirkung für den Drehknopf bereitstellbar ist.
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Der erfindungsgemäße Drehsteller weist ferner einen elektrischen Antrieb für den Drehknopf auf, wobei über den elektrischen Antrieb abhängig von einer Beaufschlagung desselben mit einem zweiten elektrischen Strom oder einer zweiten elektrischen Spannung eine Antriebswirkung für den Drehknopf bereitstellbar ist.
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Der erfindungsgemäße Drehsteller weist ferner eine Steuerungseinrichtung auf, wobei über die Steuerungseinrichtung der Drehsteller bei bedienerseitig unbetätigtem Drehknopf derart kalibrierbar ist, dass zunächst die magnetorheologische Bremse mit einem definierten Wert des ersten elektrischen Stroms oder der ersten elektrischen Spannung beaufschlagbar ist und nachfolgend die Beaufschlagung des elektrischen Antriebs mit dem zweiten elektrischen Stroms oder der zweiten elektrischen Spannung bis zu einem Wert vergrößerbar ist, bis sich der bedienerseitig unbetätigte Drehknopf zu drehen beginnt, wobei die Steuerungseinrichtung abhängig von diesen Werten des ersten und zweiten elektrischen Stroms oder der ersten und zweiten elektrischen Spannung den Drehsteller kalibriert.
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Der erfindungsgemäße Drehsteller verfügt nicht nur über den betätigbaren Drehknopf und die magnetorheologische Bremse, sondern vielmehr zusätzlich über einen elektrischen Antrieb für den Drehknopf, über welchen eine Antriebswirkung für den Drehknopf bereitgestellt werden kann, sowie über eine Steuerungseinrichtung, mit der es möglich ist, den Drehsteller zu kalibrieren, um so ein haptisches Verhalten des Drehstellers unabhängig von Umgebungsbedingungen und Alterungseinflüssen zu gestalten.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Drehsteller eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Werts der ersten elektrischen Spannung und/oder eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Werts der zweiten elektrischen Spannung. Alternativ umfasst der Drehsteller eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Werts des ersten elektrischen Stroms und eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Werts des zweiten elektrischen Stroms. Ferner umfasst der Drehsteller einen Sensor zur Überwachung einer Bewegung und/oder Position des Drehknopfs.
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Ein derartiger Drehsteller kann besonders vorteilhaft kalibriert werden, um unabhängig von den herrschenden Umgebungsbedingungen sowie unabhängig von Alterungseinflüssen ein definiertes haptisches Verhalten bereitzustellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren eines Drehstellers ist in Anspruch 5 definiert.
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Die Erfindung erlaubt eine besonders vorteilhafte Kalibrierung des Drehstellers, nämlich dann, wenn der Drehknopf bedienerseitig unbetätigt ist, wobei die Kalibrierung für einen Bediener nicht wahrnehmbar ist.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Drehstellers;
- 2 eine Charakteristik einer magnetorheologischen Bremse des Drehstellers.
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Die Erfindung betrifft einen Drehsteller.
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Bei dem erfindungsgemäßen Drehsteller handelt es sich insbesondere um ein Bedienelement, das in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs verbaut ist.
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1 zeigt eine stark schematisierte Ansicht eines erfindungsgemäßen Drehstellers 10. Der Drehsteller 10 verfügt über einen Drehknopf 11, der von einem Bediener betätigt werden kann, und zwar derart, dass der Drehknopf 11 um eine Drehachse 12 verdreht werden kann.
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Der Drehsteller 10 verfügt weiterhin über eine magnetorheologische Bremse 13 für den Drehknopf 11. Über die magnetorheologische Bremse 13 ist abhängig von einer Beaufschlagung derselben mit einem ersten elektrischen Strom oder einer ersten elektrischen Spannung eine definierte Bremswirkung für den Drehknopf 11 bereitstellbar. Je höher die von der magnetorheologischen Bremse 13 bereitgestellte Bremswirkung ist, desto schwerer lässt sich der Drehknopf 11 bei Betätigung verdrehen.
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Der Aufbau solcher magnetorheologischer Bremsen ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig. So verfügt eine magnetorheologische Bremse über eine magnetorheologische Flüssigkeit, deren Viskosität durch Beaufschlagung einer Spule mit dem ersten elektrischen Strom oder der ersten elektrischen Spannung verändert werden kann. Die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit bestimmt die Bremswirkung der magnetorheologischen Bremse.
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Der erfindungsgemäße Drehsteller 10 verfügt weiterhin über einen elektrischen Antrieb 14, bei welchem es sich zum Beispiel um einen Gleichstrommotor oder auch einen anderen Elektromotor handeln kann.
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Über den elektrischen Antrieb 14 des erfindungsgemäßen Drehstellers 10 kann abhängig von einer Beaufschlagung desselben mit einem zweiten elektrischen Strom oder einer zweiten elektrischen Spannung eine Antriebswirkung für den Drehknopf 11 bereitgestellt werden. Je höher die Antriebswirkung für den Drehknopf 10 ist, welche von dem elektrischen Antrieb 14 bereitgestellt wird, desto leichter lässt sich der Drehknopf 11 verdrehen.
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Die magnetorheologische Bremse 13 sowie der elektrische Antrieb 14 sitzen gemäß 1 beide auf der Drehachse 12 des Drehknopfs 11.
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1 zeigt weiterhin eine Gehäusestruktur 16, in welcher die Drehachse 12 des Drehknopfs 11 drehbar gelagert ist.
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Zusätzlich zu dem betätigbaren Drehknopf 11, der magnetorheologischen Bremse 13 sowie dem elektrischen Antrieb 14 umfasst der Drehsteller 10 eine Steuerungseinrichtung 15. Über die Steuerungseinrichtung 15 kann die magnetorheologische Bremse 13 mit einer definierten ersten elektrischen Spannung bzw. einem definierten ersten elektrischen Strom beaufschlagt werden. Ebenso kann über die Steuerungseinrichtung 15 der elektrische Antrieb 14 mit einer definierten zweiten elektrischen Spannung bzw. einem definierten zweiten elektrischen Strom beaufschlagt werden. Hierdurch kann für den Drehknopf 11 des Drehstellers 10 ein definiertes haptisches Verhalten bereitgestellt werden.
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Über die Steuerungseinrichtung 15 ist der Drehsteller 10 kalibrierbar, um Umgebungseinflüsse und Alterungseinflüsse für den Drehsteller 10 zu kompensieren. 2 zeigt schematisiert ein Bremsmoment M, welches eine magnetorheologische Bremse 13 abhängig von der Beaufschlagung derselben mit dem ersten elektrischen Strom i1 bereitstellt. Das Bremsmoment M ist dabei von Umgebungseinflüssen und/oder Alterungseinflüssen X abhängig.
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Die Kalibrierung des Drehstellers 10 mithilfe der Steuerungseinrichtung 15 erfolgt vorzugsweise derart, dass die Steuerungseinrichtung 15 die magnetorheologische Bremse 13 bei bedienerseitig unbetätigtem Drehknopf 11 zunächst mit einem definierten Wert des ersten elektrischen Stroms oder der ersten elektrischen Spannung beaufschlagt.
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So wird eine definierte Bremswirkung für den Drehknopf 11 bereitgestellt.
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Nachfolgend, und zwar während der weitergehenden Beaufschlagung der magnetorheologischen Bremse 13 mit dem ersten elektrischen Strom oder der ersten elektrischen Spannung, beaufschlagt die Steuerungseinrichtung 15 den elektrischen Antrieb 14 mit dem zweiten elektrischen Strom oder der zweiten elektrischen Spannung, und zwar unter Vergrößerung des Werts der zweiten elektrischen Spannung bzw. des zweiten elektrischen Stroms bis auf einen Wert, bei dem sich der bedienerseitig unbetätigte Drehknopf 11 trotz der von der magnetorheologischen Bremse bereitgestellten Bremswirkung zu drehen beginnt.
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Abhängig von diesen Werten des ersten und zweiten elektrischen Stroms oder der ersten und zweiten elektrischen Spannung kalibriert dann die Steuerungseinrichtung 15 den Drehsteller 10.
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Um den Wert des ersten elektrischen Stroms bzw. der ersten elektrischen Spannung, mit welcher die magnetorheologische Bremse 13 beaufschlagt wird, zu bestimmen, umfasst der Drehsteller 10 eine entsprechende Messeinrichtung 17. Ferner umfasst der Drehsteller 10 eine Messeinrichtung 18, um den Wert des zweiten elektrischen Stroms oder der zweiten elektrischen Spannung zu bestimmen, mit welcher der elektrische Antrieb 14 beaufschlagt wird.
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Ferner umfasst der Drehsteller 10 einen Sensor 19 zur Überwachung einer Bewegung, nämlich Drehbewegung, und/oder Position des Drehknopfs 11.
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Eine Bewegung bzw. Drehung des Drehknopfs 11 entspricht einer Positionsänderung des Drehknopfs 11. Eine Bewegung bzw. Drehung des Drehknopfs 11 liegt dann vor, wenn sich die Position des Drehknopfs 11 zu ändern beginnt.
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Bei einem solchen Sensor 19 kann es sich um einen Winkelsensor, Positionssensor oder dergleichen handeln.
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Wie bereits ausgeführt, erfolgt die Kalibrierung des Drehstellers 10 derart, dass zunächst die magnetorheologische Bremse 13 mit einem definierten Wert eines ersten elektrischen Stroms und einer ersten elektrischen Spannung beaufschlagt wird, um eine definierte Bremswirkung für den Drehknopf 11 bereitzustellen. Anschließend wird der elektrische Antrieb 14 mit dem zweiten elektrischen Strom oder der zweiten elektrischen Spannung beaufschlagt, um eine definierte Antriebswirkung für den Drehknopf 11 bereitzustellen, und zwar derart, dass die Beaufschlagung des elektrischen Antriebs 14 mit dem zweiten elektrischen Strom oder der zweiten elektrischen Spannung bis zu einem Wert vergrößert wird, bis sich der bedienerseitig unbetätigte Drehknopf 11 bei anliegender Bremswirkung der magnetorheologischen Bremse 13 zu drehen beginnt. Abhängig von diesen Werten des ersten und zweiten elektrischen Stroms oder der ersten und zweiten elektrischen Spannung wird dann der Drehsteller 10 kalibriert.
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Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass diese Kalibrierung für mehrere Stützstellen bzw. Wertepaare von erster und zweiter elektrischer Spannung bzw. erstem und zweitem elektrischem Strom erfolgt. Demnach wird die magnetorheologische Bremse 13 vorzugsweise mit unterschiedlichen Werten des ersten elektrischen Stroms bzw. mit unterschiedlichen Werten der ersten elektrischen Spannung beaufschlagt. Für jeden dieser Werte des ersten elektrischen Stroms bzw. der ersten elektrischen Spannung wird nachfolgend die Beaufschlagung des elektrischen Antriebs 14 mit dem zweiten elektrischen Strom bzw. der zweiten elektrischen Spannung bis zu dem Wert vergrößert, bis sich der bedienerseitig unbetätigte Drehknopf 11 bei anliegender Bremswirkung der magnetorheologischen Bremse 13 jeweils zu drehen beginnt. Abhängig von den so ermittelten Wertepaaren des ersten und zweiten elektrischen Stroms bzw. der ersten und zweiten elektrischen Spannung wird dann der Drehsteller 10 kalibriert.
