DE102019220005A1

DE102019220005A1 - Drehsteller mit einer optischen Erfassung der Drehposition

Info

Publication number: DE102019220005A1
Application number: DE102019220005.2A
Authority: DE
Inventors: Sven Schumacher; Mevlüt Erdogan; Florian Oefelein; Robert Kötschau; Dirk Beilker
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-06-24

Abstract

Bei einem Drehsteller mit einer optischen Erfassung der Drehposition mit mindestens einer Lichtquelle (110) und mindestens einem Photosensor (120, 121), wobei der Drehsteller eine Handhabe(100) mit einer Drehachse (103) aufweist und Reflektoren (1011,1012,1013) in radialem Abstand zu der Drehachse(103) der Handhabe (100) des Drehstellers angeordnet sind und mit der Handhabe(100) des Drehstellers verdrehfest verbunden sind, ist vorgesehen, dass die Handhabe (100) des Drehstellers auf einer ersten Seite eines Displays (200) angeordnet ist und die Lichtquelle(110) und der mindestens eine Photosensor (120, 121) auf einer zweiten Seite des Displays (200) angeordnet sind, wobei auf der ersten Seite des Displays (200) mindestens eine Informationsdarstellung des Displays (200) anzeigbar ist und Licht von der Lichtquelle (110) durch das Display (200) hindurch zu den Reflektoren (1001, 11012, 1013) gelangt und von dort zu dem mindestens einen Sensor (120, 121) wieder durch das Display (200) hindurch reflektiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehsteller mit einer optischen Erfassung der Drehposition und oder der Drehrichtung. Aus dem Stand der Technik sind derartige Drehsteller mit mindestens einer Lichtquelle und einem Photosensor bekannt, wobei der Drehsteller eine Handhabe mit einer Drehachse aufweist und Reflektoren in radialem Abstand zu der Drehachse der Handhabe angeordnet sind und mit der Handhabe verdrehfest verbunden sind. Hierdurch kann eine Drehposition und oder Drehrichtung des Drehstellers ermittelt werden, ohne dass es zu übermäßigen mechanischen Abnutzungen kommt. Weiterhin sind elektrooptische Displays bekannt, die mit einem derartigen Drehsteller zusammenwirken. Wünschenswert wäre es, wenn derartige Drehsteller auf der Anzeigefläche eines derartigen Displays angeordnet wären. Bekannte Lösungen sehen eine mechanische Durchbrechung bzw. eine Öffnung der Anzeigefläche des Displays vor. Diese Lösung erfordert eine aufwändige Ausgestaltung des Displays und eine aufwändige Montage des Drehstellers. Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen einfachen Aufbau eines Drehstellers und eine einfache Montagemöglichkeit eines Drehstellers auf der Anzeigefläche eines Displays anzugeben. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Handhabe des Drehsteller auf einer ersten Seite eines Displays angeordnet ist und die Lichtquelle und der Photosensor auf einer zweiten Seite des Displays angeordnet sind, wobei auf der ersten Seite des Displays mindestens eine Informationsdarstellung des Displays anzeigbar ist und Licht von der Lichtquelle durch das Display hindurch zu den Reflektoren gelangt und von dort zu den Sensoren wieder durch das Display hindurch reflektiert wird. Hierdurch kann auf eine Durchbrechung bzw. Öffnung der Anzeigefläche des Displays verzichtet werden. So wird zum einen Herstellung des Displays wesentlich kostengünstiger und auch die Montage des Drehstellers vereinfacht, da er auf einer Seite des Displays befestigt werden kann und nicht mehr durch das Display geführt werden muss. Die Befestigung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Drehsteller in einer Lagerung drehbar gelagert ist und die Lagerung mit der Anzeigefläche verbunden ist, beispielsweise durch ein verkleben oder ein verschweißen.
Wenn die Reflektoren verschiedenartig ausgestaltet kann die Drehposition des Drehstellers noch einfacher und/ oder genauer bestimmt werden. Es ist auch möglich, einen einzigen Reflektor oder eine einzige Art von Reflektoren vorzusehen. Dann müssen gegebenenfalls mehr Sensoren vorgesehen werden.
Besonders einfach ist die Anordnung der Reflektoren, wenn sie an der Handhabe angeordnet sind, insbesondere an der Unterseite der Handhabe. Dann stören sie auch nicht die optische Erscheinung der Handhabe.
Weiterhin werden der Aufbau und die Montage des Drehstellers vereinfacht, wenn die Lichtquelle bzw. Lichtquellen und der Photosensor bzw. die Photosensoren auf einer Leiterplatte angeordnet sind, wobei die Leiterplatte ebenfalls Teile einer Ansteuerschaltung des Displays aufweist. Hierdurch wird keine zusätzliche Leiterplatte erforderlich. Weiterhin können dann die Lichtquelle bzw. Lichtquellen und der Photosensor oder die Photosensoren gleichzeitig mit der sonstigen Ansteuerschaltung des Displays hergestellt werden.
Wenn die Reflektoren zumindest teilweise axial bewegbar sind kann eine weitere Schaltfunktion realisiert werden, beispielsweise die eines Tasters. Diese Schaltfunktion kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Handhabe des Drehstellers vollständig auch axial beweglich ausgestaltet ist. Es ist aber auch möglich, nur Teile der Handhabe in axialer Richtung beweglich auszugestalten. Beispielsweise kann ein Taster vorgesehen werden, der innerhalb der Handhabe oder seitlich am Rand der Handhabe des Drehstellers angeordnet ist und dessen Handhabe gedrückt oder gezogen werden kann.
Wenn die Reflektoren mit der Handhabe des Tasters verbunden sind kann zum einen die Drehposition des Drehstellers der Handhabe bestimmt werden. Wenn weiterhin der mit der Handhabe verbunden Reflektor bzw. die mit der Handhabe verbundenen Reflektoren ihr Licht nicht parallel zur Drehachse der Handhabe des Drehstellers reflektieren, verändert sich je nach axialer Position des Reflektors bzw. der Reflektoren der Abstand des reflektierten Lichts zu der Drehachse der Handhabe, so dass durch Auswertung der Position des reflektierten Lichtes mittels des Photosensors bzw. der Photosensoren auch die axiale Position der Handhabe des Tasters bzw. des Drehstellers ermittelt werden kann und so bestimmt werden kann, ob der vorhandene Taster eine Schaltfunktion ausführt bzw. ausgeführt hat.
Wenn die Reflektoren bei Nichtvorliegen einer auf die Handhabe des Drehstellers oder Tasters einwirkenden axialen Kraft in einer axialen Position gehalten sind kann die zusätzliche Schaltfunktion durch einen manuellen Druck in axialer Richtung auf die Handhabe des Drehstellers bzw. auf die Handhabe des Tasters realisiert werden.
Wenn die Reflektoren eine von ihrer Umgebung unterschiedliche Oberflächenrauheit aufweisen können sie ohne einen zusätzlichen Arbeitsgang gleichzeitig mit der Handhabe des Drehstellers oder der Handhabe des Tasters hergestellt werden. Eine zusätzliche Beschichtung mit einem Lack oder Metall kann dann entfallen.
Wenn das von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandte Licht im für Menschen nicht sichtbaren Bereich liegt, stört eventuell auftretendes Streulicht der mindestens einen Lichtquelle nicht das elektrooptische Display.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Skizze eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung
2 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
3a einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem zusätzlichen Taster in einer ersten Position
3b einen Schnitt durch das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung aus 3a mit dem zusätzlichen Taster in einer zweiten Position

In 1 erkennt man von einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehstellers eine Handhabe 100 mit einer Drehachse 102 und Rückseite 101 mit Reflektoren 1011, 1012,1013, eine Lichtquelle 110 und Photosensoren 120. Weiterhin ist ein elektrooptisches Display 200 mit einer rückwärtigen Beleuchtung 210 dargestellt. Schließlich kann man Lichtstrahlen 111,112 und eine Hand H eines ansonsten nicht dargestellten Bedieners der Handhabe 100 erkennen. Eine erforderliche Lagerung der Handhabe 100 des Drehstellers ist nicht dargestellt. Das Licht der Lichtquelle 110 gelangt als Lichtstrahlen 111 durch die rückwärtige Beleuchtung 210 und das elektrooptische Display 200 zur Rückseite 101 der Handhabe 100 des Drehstellers und wird von den Reflektoren 1011, 1012, 1013 als Lichtstrahlen 112 zu den Photosensoren 120 reflektiert. Die von den Photosensoren 120 generierten Signale werden von einer nicht dargestellten Auswerteschaltung ausgewertet und so die Stellung der Handhabe 100 des Drehstellers ermittelt. Dies ist im Ausführungsbeispiel deshalb möglich, weil die Reflektoren 1011, 1012, 1013 unsymmetrisch ausgestaltet sind und so aus den reflektierten Lichtstrahlen 112 auf die Drehstellung der Handhabe 100 geschlossen werden kann. Bei einem Drehen der Handhabe 100 um ihre Drehachse 102 ist es auch möglich, nur einen einzigen Reflektor-typ einzusetzen, der über den Umfang der Handhabe verteilt ist. Wenn diese Verteilung ungleichmäßig ist, kann aus den empfangenen Lichtstrahlen 112 auch die Drehrichtung der Handhabe 100 des Drehstellers bestimmt werden, wobei aus der Anzahl der empfangenen Lichtstrahlen auch die Anzahl der Umdrehungen oder Teilumdrehungen der Handhabe 100 des Drehstellers bestimmt wird. Diese Auswertung ist seit langem bekannt und wird deshalb hier nicht weiter ausgeführt.
Die Reflektoren 1011,1012,1013 können durch eine Beschichtung der Unterseite 101 des Drehstellers 100 mit Metall oder Lacken oder durch eine unterschiedliche Oberflächenrauheit realisiert sein. Bei einer spritzgegossenen Handhabe 100 des Drehstellers kann eine unterschiedliche Oberflächenrauheit der Rückseite der Handhabe durch eine entsprechende Ausgestaltung der für die Handhabe verwendeten Spritzgussform realisiert werden. Die Photosensoren 120 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorzugsweise im gleichen Abstand von der Drehachse 102 des Drehstellers100 entfernt angeordnet.
In 2 erkennt man neben den bereits aus 1 bekannten Bauteilen ein Drehlager 103, eine Leiterplatte 130 und eine Oberseite 201 des elektrooptischen Displays 200. Die Handhabe 100 des Drehstellers ist in dem Drehlager 103 drehbar gelagert. Das Drehlager 103 ist auf der Oberseite 201 des elektrooptischen Displays 200 mit dem elektrooptischen Display 200 verbunden, vorteilhafterweise durch Verkleben oder Verschweißen des Drehlagers103 mit der Oberseite 201 des elektrooptischen Displays 200. Die Lichtquelle 110 und die Photosensoren 120 sind auf der Leiterplatte 130 angeordnet, auf der vorteilhafterweise auch eine nicht dargestellte Auswerteschaltung und eine nicht dargestellte Ansteuerschaltung für das elektrooptische Display 200 angeordnet sind. Die Lichtstrahlen 111 der Lichtquelle 110 gelangen durch die rückwärtige Beleuchtung 210 und das elektrooptische Display 200 zur Rückseite 101 der Handhabe 100 des Drehstellers und werden von den Reflektoren 1013 als Lichtstrahlen 112 zu den Photosensoren 120 reflektiert.
In den 3a, 3b erkennt man zusätzlich zu den aus 2 bekannten Bauteilen eine Handhabe 130 eines Tasters und Photosensoren 121. Die Handhabe 130 des Tasters ist beweglich innerhalb der Handhabe 100 des Drehstellers angeordnet und nimmt im unbelasteten Zustand die in 3a gezeigte Position ein. Wenn die Handhabe 130 des Tasters von oben gedrückt wird, bewegt sie sich nach unten und nimmt schließlich die in 3b gezeigte Endposition ein. Bei der in 3a gezeigten Position werden die Lichtstrahlen 111 der Lichtquelle 110 von den Reflektoren 1113 zu den Photosensoren 120 reflektiert. Wenn die Handhabe 130 des Tasters gedrückt in der in 3b gezeigten Endposition ist, werden die Lichtstrahlen 111 der Lichtquellen 120 als Lichtstrahlen 112 zu den Photosensoren 121 reflektiert. So kann neben der Drehung der Handhabe 100 des Drehstellers zusätzlich die axiale Position der Reflektoren 1113 bestimmt werden, im vorliegenden Ausführungsbespiel die Position der Handhabe 130 des Tasters. Es ist aber auch möglich, die Handhabe 100 des Drehstellers axial verschiebbar zu lagern und dann die Handhabe 100 des Drehstellers vollständig drücken oder ziehen zu können. Auch bei einer solchen Lagerung ist eine axiale Grundposition vorteilhaft, die beispielsweise durch elastische Elemente erzielt werden kann.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde die Brechung der Lichtstrahlen 111, 112 beim Übergang von optisch unterschiedlich dichten Medien in den Zeichnungen nicht dargestellt, muss aber bei einem tatsächlichen Entwurf eines Drehstellers berücksichtigt werden.

Claims

Drehsteller mit einer optischen Erfassung der Drehposition mit mindestens einer Lichtquelle (110) und mindestens einem Photosensor (120, 121), wobei der Drehsteller eine Handhabe(100) mit einer Drehachse (103) aufweist und Reflektoren (1011,1012,1013) in radialem Abstand zu der Drehachse (103) der Handhabe (100) des Drehstellers angeordnet sind und mit der Handhabe (100) des Drehstellers verdrehfest verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe (100) des Drehstellers auf einer ersten Seite eines Displays (200) angeordnet ist und die Lichtquelle(110) und der mindestens eine Photosensor (120, 121)auf einer zweiten Seite des Displays (200) angeordnet sind, wobei auf der ersten Seite des Displays (200) mindestens eine Informationsdarstellung des Displays (200) anzeigbar ist und Licht von der Lichtquelle (110) durch das Display (200) hindurch zu den Reflektoren (1001, 11012, 1013) gelangt und von dort zu dem mindestens einen Sensor (120, 121) wieder durch das Display (200) hindurch reflektiert wird.
Drehsteller nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (1011, 1012, 1013) verschiedenartig ausgestaltet sind.
Drehsteller nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (1011, 1012, 1013) an der Handhabe (100) angeordnet sind.
Drehsteller nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (110) und der mindestens eine Photosensor (120, 121) auf einer Leiterplatte (130) angeordnet sind, wobei die Leiterplatte (130) ebenfalls Teile einer Ansteuerschaltung des Displays (200) aufweist.
Drehsteller nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (1011, 1012, 1013) zumindest teilweise axial bewegbar sind.
Drehsteller nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (1011, 1012, 1013) an einer Handhabe (130) eines Tasters angeordnet sind und die Handhabe (130) des Tasters an oder innerhalb der Handhabe (100) des Drehstellers angeordnet ist.
Drehsteller nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (1011, 1012, 1013) bei Nichtvorliegen einer auf die Handhabe (100,130) des Drehstellers oder Tasters einwirkenden axialen Kraft in einer axialen Position gehalten sind.
Drehsteller nach Patentanspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (1011, 1012, 1013) das Licht in eine oder mehrere Richtungen reflektieren, die nicht parallel zur Drehachse (103) liegt bzw. liegen.
Drehsteller nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (1011, 1012, 1013) eine gegenüber ihrer Umgebung unterschiedliche Oberflächenrauheit aufweisen.
Drehsteller nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (110) Licht im für Menschen unsichtbaren Bereich aussendet.