DE102021208398A1

DE102021208398A1 - Drehknebel für eine Bedienvorrichtung

Info

Publication number: DE102021208398A1
Application number: DE102021208398.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Forster; Andreas Marbach; Michael Reindl; Ingo Vormann; Ernst Wurnitsch
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2021-08-03
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2023-02-09
Also published as: CN117795451A; WO2023011837A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehknebel (3) für eine Bedienvorrichtung (2), insbesondere für eine Bedienvorrichtung (2) eines Haushaltgeräts (1), mit einem zentralen Verbindungselement (28) zum Halten des Drehknebels (3) an einer Oberfläche (8) der Bedienvorrichtung (2), wobei das Verbindungselement (20, 21, 24) im Bereich einer Achse des Drehknebels (3) angeordnet ist, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Drehknebels (3) als Drehachse (14) dient, sowie mit einer Permanentmagnetanordnung (16), die in einem die Drehachse (14) des Drehknebels (3) umgebenden Ringbereich (15) angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest in einem den Ringbereich (15) beinhaltenden Ringraum (17), der sich parallel zur Drehachse (3) zumindest bis zur Oberfläche (8) erstreckt, ein Permanentmagnetfeld bereitzustellen.
Erfindungsgemäß ist die Permanentmagnetanordnung (16) einen ringförmig ausgebildeten ersten Permanentmagneten (22) aufweist und ausgebildet, das Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse (14) unterschiedlichen magnetischen Flussdichten bereitzustellen.

Description

Die Erfindung einen Drehknebel für eine Bedienvorrichtung, insbesondere für eine Bedienvorrichtung eines Haushaltgeräts, mit einem zentralen Verbindungselement zum Halten des Drehknebels an einer Oberfläche der Bedienvorrichtung, wobei das Verbindungselement im Bereich einer Achse des Drehknebels angeordnet ist, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Drehknebels als Drehachse dient, sowie mit einer Permanentmagnetanordnung, die in einem die Drehachse des Drehknebels umgebenden Ringbereich angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest in einem den Ringbereich beinhaltenden Ringraum, der sich parallel zur Drehachse zumindest bis zur Oberfläche erstreckt, ein Permanentmagnetfeld bereitzustellen. Die Erfindung betrifft ferner eine Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät, mit einem Drehknebel, einer Oberfläche eines zum Halten des Drehknebels ausgebildeten Bauteils, Magnetfeldsensoren und einer mit den Magnetfeldsensoren signaltechnisch gekoppelten Steuereinheit zum Bereitstellen von wenigstens einem Steuersignal für das Haushaltsgerät. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Haushaltgerät mit einer Bedienvorrichtung.
Drehknebel für Bedienvorrichtungen, Bedienvorrichtungen für Haushaltgeräte sowie Haushaltgeräte mit Bedienvorrichtungen sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es dem Grunde nach eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Insbesondere sind Bedienvorrichtungen bekannt, die einen Drehknebel aufweisen, der zerstörungsfrei lösbar von einer Oberfläche beziehungsweise Bedienelement abnehmbar und wiederaufsetzbar ist. Derartige Drehknebel werden häufig mittels magnetischer Haltegriffe an der Oberfläche gehalten.
Bedienvorrichtungen mit Drehknebeln kommen zum Beispiel bei Haushaltgeräten wie Kochfeldern zum Zubereiten von Lebensmitteln, Backöfen, aber auch Geschirrspülgeräten, Waschmaschinen, Wäschetrocknern oder dergleichen zum Einsatz. Der Drehknebel kann dabei derart ausgebildet sein, dass er neben dem Aufsetzen beziehungsweise Abnehmen von der Oberfläche lediglich drehbar ist. Durch manuelles betätigen des Drehknebels kann zum Beispiel eine spezifische Einstellung für eine Funktion des Haushaltgeräts erreicht werden. Bei einem Kochfeld kann dies zum Beispiel das Auswählen einer Kochzone, eine Leistungseinstellung einer ausgewählten Kochzone und/oder dergleichen sein.
Darüber hinaus sind auch Bedienvorrichtungen bekannt, bei denen der Drehknebel zum Beispiel alternativ oder ergänzend gekippt werden kann. Dadurch kann eine zusätzliche Einstellfunktionalität für das Haushaltgerät erreicht werden.
Eine Bedienvorrichtung für ein Haushaltgerät offenbart zum Beispiel die WO 2009/065 704 A2 . Die Bedienvorrichtung umfasst einen Drehknebel, der mittels magnetischer Kraft an einer Oberfläche einer Bedienvorrichtung, die in ein Kochfeld integriert ist, angeordnet beziehungsweise gehalten sein kann. Der Drehknebel kann im auf die Oberfläche aufgesetzten Zustand sowohl gedreht als auch gekippt werden.
Darüber hinaus offenbart die DE 10 2012 001 997 A1 eine Bedienvorrichtung für ein Elektrogerät. Auch bei dieser Bedienvorrichtung ist ein Drehknebel vorhanden, der lösbar auf eine Oberfläche eines Bauteils des Elektrogeräts aufgesetzt werden kann und durch manuelles betätigen sowohl gedreht als auch gekippt werden kann. Für die unterschiedlichen Arten von Betätigen sind bei der DE 10 2012 001 997 A1 unterschiedliche Arten von Sensoren vorgesehen.
Auch wenn sich der Stand der Technik bewährt hat, so besteht weiter Verbesserungsbedarf. Insbesondere erweist es sich als für die Erfassung der manuellen Betätigung des Drehknebels, insbesondere der Art der manuellen Betätigung des Drehknebels, als nachteilig, separate aufwändige Sensorsysteme für die unterschiedlichen Arten von manuellen Betätigungen des Drehknebels vorzusehen. Darüber hinaus erweist sich dies insofern als nachteilig, als dass eine Flexibilität von Bedienvorrichtungen dadurch begrenzt ist. Eine Anpassung beziehungsweise Standardisierung von Bedienvorrichtungen ist auf diese Weise nahezu nicht möglich. Darüber hinaus erweist sich die erreichbare Auflösung in Bezug auf ein Steuersignal, welches aus Sensorsignalen der Magnetfeldsensoren ermittelt werden kann, als begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehknebel, eine Bedienvorrichtung sowie ein Haushaltgerät dahingehend weiterzubilden, dass insbesondere das Erfassen von unterschiedlichen Arten von manuellen Betätigungen verbessert werden kann.
Als Lösung werden mit der Erfindung ein Drehknebel, eine Bedienvorrichtung sowie ein Haushaltgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In Bezug auf einen gattungsgemäßen Drehknebel wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Permanentmagnetanordnung einen ringförmig ausgebildeten ersten Permanentmagneten aufweist und ausgebildet ist, das Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse unterschiedlichen magnetischen Flussdichten, insbesondere aufeinanderfolgend ändernden magnetischen Flussdichten oder entgegengesetzten magnetischen Polaritäten, bereitzustellen.
In Bezug auf einen gattungsgemäßen Bedienvorrichtungen wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass der Drehknebel gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Haushaltgerät wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Bedienvorrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass durch Auswerten von Sensorsignalen der Magnetfeldsensoren, insbesondere aller Sensorsignale in Bezug auf einen Drehknebel, separate für unterschiedliche Arten der manuellen Betätigung des Drehknebels angepasste Sensoren vermieden werden können. Dabei nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass die Sensorsignale bereits Informationen in Bezug auf die unterschiedlichen Arten des manuellen Betätigens enthalten können. Durch ein angepasstes Auswerten können diese Informationen ermittelt werden, um darauf basierend die jeweilige Art des manuellen Betätigens bestimmen zu können. Anders als beim Stand der Technik sind bei der Erfindung somit insbesondere keine separaten, räumlich getrennten Gruppen von Sensoren mehr erforderlich, um unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmen zu können.
Vorzugsweise ist der Drehknebel mit der Oberfläche lösbar verbindbar. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Drehknebel mit der Oberfläche derart, vorzugsweise aber nicht drehfest, verbunden ist, dass er von der Oberfläche nicht abgenommen werden kann. Die Art des manuellen Betätigens des Drehknebels kann beispielsweise ein Drehen des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand, ein Kippen des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand, ein Aufsetzen des Drehknebels auf die Oberfläche und/oder ein Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche, wenn der Drehknebel mit der Oberfläche lösbar verbindbar ist, und/oder dergleichen umfassen.
Dem Grunde nach kann der Drehknebel natürlich mittels mechanischer Verbindungsmittel lösbar mit der Oberfläche verbindbar sein, beispielsweise indem der Drehknebel einen in eine Aufnahmeöffnung der Oberfläche beziehungsweise des Bauteils einführbaren Stift oder Bolzen aufweist. Die Aufnahmeöffnung kann beispielsweise auch durch eine an der Oberfläche angeordnete Verbindungseinheit bereitgestellt sein. Die Verbindungseinheit kann mit der Oberfläche insbesondere lösbar verbunden sein. Vorzugsweise ist der Drehknebel mittels Magnetkraft an der Oberfläche des Bauteils des Haushaltsgeräts gehalten. Dies kann alternativ oder ergänzend zur Verbindungseinheit vorgesehen sein. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, den Drehknebel von der Oberfläche abzunehmen oder ihn auf die Oberfläche aufzusetzen. Dem Grunde nach kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Drehknebel auf ein mechanisches stift- oder bolzenförmiges Element aufgesetzt werden kann, welches an der Oberfläche befestigt ist. Eine Haltekraft kann hierbei zum Beispiel durch eine lösbar rastende mechanische Verbindung erreicht werden. Auch hierdurch kann ein lösbares Halten des Drehknebels an der Oberfläche erreicht werden. Natürlich sind auch weitere Ausgestaltungen beziehungsweise Kombinationen bezüglich des lösbaren oder nicht lösbaren Haltens des Drehknebels an der Oberfläche möglich, insbesondere im Sinne einer kinematischen Umkehr, möglich. Dem Grunde nach gelten die Überlegungen für den an der Oberfläche lösbar gehaltenen Drehknebel gleichermaßen auch für einen nicht zerstörungsfrei lösbar an der Oberfläche gehaltenen Drehknebel.
Das Bauteil, welches die Oberfläche zum Halten des Drehknebels bereitstellt, ist vorzugsweise ein Bauteil der Bedienvorrichtung. Es kann beispielsweise aber auch ein Bauteil des Haushaltsgeräts sein und zum Beispiel an einem Gehäuse des Haushaltsgeräts angeordnet oder in dieses Integriert sein. Es kann aber auch ein separates Bauteil sein, welches selbst mit dem Haushaltsgerät mechanisch verbindbar oder verbunden ist. Vorzugsweise ist das Bauteil Bestandteil des Haushaltsgeräts, zumindest jedoch der Bedienvorrichtung. Es kann aber auch ein separates Bauteil sein, welches beispielsweise mit dem Gehäuse, insbesondere im Bereich einer Außenseite des Gehäuses, verbunden ist. Dem Grunde nach kann das Bauteil natürlich auch in ein Gehäuse des Haushaltsgeräts integriert angeordnet sein. Das Bauteil kann beispielsweise als flaches, ebenes Bauteil ausgebildet sein, welches vorzugsweise plattenartig ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist die Oberfläche ungekrümmt ausgebildet. Das Bauteil kann vorzugsweise einen Werkstoff aufweisen, der das Permanentmagnetfeld des Drehknebels im auf der Oberfläche aufgesetzten Zustand beziehungsweise gehaltenen Zustand möglichst nicht beeinflusst. Dadurch können die Magnetfeldsensoren das Permanentmagnetfeld des Drehknebels auch dann zuverlässig erfassen, wenn die Magnetfeldsensoren das Permanentmagnetfeld durch das Bauteil hindurch erfassen. Dies ist zum Beispiel dann vorgesehen, wenn die Magnetfeldsensoren bauteilseitig gegenüberliegend zum an der Oberfläche gehaltenen Drehknebel angeordnet sind. Während der Drehknebel also außenseitig am Haushaltsgerät anordbar ist, können die entsprechenden Magnetfeldsensoren innenseitig in Bezug auf das Haushaltsgerät, besonders in Bezug auf ein Gehäuse des Haushaltsgeräts, angeordnet sein.
Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch ist der Drehknebel insbesondere in einem mit der Oberfläche verbundenen Zustand. Der bestimmungsgemäße Gebrauch kann aber auch ein Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche und/oder ein Aufsetzen des Drehknebels auf die Oberfläche umfassen.
Vorzugsweise weist der Drehknebel zumindest teilweise eine im Wesentlichen zylindrische Struktur auf, wobei ein Außendurchmesser des Drehknebels vorteilhaft größer als eine Höhe des Drehknebels entlang seiner Drehachse sein kann. Der Drehknebel kann beispielsweise etwa eine diskusförmige Außenkontur aufweisen.
Bei vielen Anwendungen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Drehknebel neben einer Anzeigeeinheit der Bedienvorrichtung positioniert werden kann. Vorzugsweise kann die Anzeigeeinheit einen Einstellwert anzeigen, der mittels des Drehknebels eingestellt werden kann oder eingestellt worden ist.
Das manuelle Betätigen des Drehknebels führt zu einem Bewegen des Drehknebels gegenüber der Oberfläche. Die Oberfläche und das Bauteil sind vorzugsweise zumindest während des manuellen Betätigens des Drehknebels in einer vorgegebenen unveränderten Position. Dies gilt vorzugsweise auch für die Magnetfeldsensoren. Die Bewegung des Drehknebels und eine damit bewirkte Änderung beim Erfassen des Permanentmagnetfeldes des Drehknebels durch die Magnetfeldsensoren, kann daher durch das Auswerten der Sensorsignale ermittelt werden.
Die Magnetfeldsensoren können beispielsweise durch geeignete Spulen, Hall-Sensoren und/oder dergleichen gebildet sein. Vorzugsweise sind die Magnetfeldsensoren im Wesentlichen gleich ausgebildet. Die Magnetfeldsensoren sind signaltechnisch mit einer Steuereinheit gekoppelt, beispielsweise indem die Magnetfeldsensoren elektrisch an die Steuereinheit angeschlossen sind. Die Steuereinheit ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit, die zumindest teilweise eine elektronische Hardwareschaltung und/oder auch eine Rechnereinheit aufweisen kann, die mittels eines Rechnerprogramms steuerbar ist. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, die von den Magnetfeldsensoren bereitgestellten Sensorsignale auszuwerten und abhängig von dem Auswerten wenigstens ein Steuersignal für das Haushaltsgerät bereitzustellen. Mit dem Steuersignal kann eine gewünschte Steuerfunktionalität des Haushaltsgeräts in Bezug auf ein zu steuerndes Element des Haushaltsgeräts erreicht werden. Das zu steuernde Element kann bei einem Kochfeld als Haushaltsgerät zum Beispiel das Steuern einer Kochzonenheizung des Kochfelds sein. Bei einem Backofen als Haushaltsgerät kann es sich hierbei zum Beispiel um eine Backofenheizung, einen Ventilator und/oder dergleichen handeln. Die Magnetfeldsensoren können mechanisch mit dem Bauteil, insbesondere seiner Oberfläche, gekoppelt sein. Besonders vorteilhaft sind die Magnetfeldsensoren mit dem Bauteil mechanisch verbunden. Die Magnetfeldsensoren sind vorzugsweise im Wesentlichen auf einem Kreis angeordnet, dessen Mittelpunkt etwa der Drehachse des Drehknebels im auf der Oberfläche gehaltenen Zustand entspricht, insbesondere wenn der Drehknebel nicht manuell betätigt ist. Die Magnetfeldsensoren können äquidistant in Bezug auf den Mittelpunkt angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Magnetfeldsensoren im Wesentlichen innerhalb des Ringbereichs angeordnet. Besonders vorteilhaft sind die Magnetfeldsensoren in Umfangsrichtung im Wesentlichen äquidistant angeordnet. Je nach Bedarf kann dies jedoch auch abweichend vorgesehen sein.
Das Steuersignal ist vorzugsweise ein elektronisches Steuersignal. Das Steuersignal kann dazu dienen, ein elektronisches Schaltmittel oder Steuermittel zu steuern, mittels welchem das gewünschte zu steuernde Element den gewünschten Betriebszustand einnehmen kann.
Im an der Oberfläche gehaltenen Zustand ist der Drehknebel zum Beispiel um die Drehachse drehbar. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Drehknebel gegenüber der Drehachse kippbar ist. In einem die Drehachse des Drehknebels umgebenden Ringbereich stellt der Drehknebel das Permanentmagnetfeld bereit. Zu diesem Zweck ist im Ringbereich die Permanentmagnetanordnung angeordnet, die einen oder mehrere Permanentmagnete aufweisen kann. Das Permanentmagnetfeld weist zumindest eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse auf. Dadurch kann es durch die Magnetfeldsensoren besonders gut erfasst werden, insbesondere wenn die Magnetfeldsensoren axial beabstandet vom Drehknebel angeordnet sind. Vorzugsweise ist das Permanentmagnetfeld des Drehknebels im Wesentlichen vollständig parallel zur Drehachse ausgerichtet. Das Permanentmagnetfeld erstreckt sich in den Ringraum im an der Oberfläche gehaltenen Zustand des Drehknebels in Richtung zur Oberfläche. Dadurch kann es durch die Magnetfeldsensoren besonders gut erfasst werden. Abhängig vom Erfassen des Permanentmagnetfelds stellen die Magnetfeldsensoren die entsprechenden Sensorsignale bereit.
Das Permanentmagnetfeld wird in Umfangsrichtung um die Drehachse mit unterschiedlichen magnetischen Flussdichten beziehungsweise aufeinanderfolgend voneinander abweichenden magnetischen Flussdichten, insbesondere zum Beispiel entgegengesetzten magnetischen Polaritäten, bereitgestellt. Die Anzahl der abweichenden beziehungsweise wechselnden magnetischen Flussdichten oder magnetischen Polaritätswechsel kann bedarfsweise gewählt werden. Vorzugsweise sind mindestens vier wechselnde magnetische Flussdichten oder Polaritätswechsel vorgesehen. Je nach Bedarf kann die Anzahl der wechselnden magnetischen Flussdichten beziehungsweise Polaritätswechsel jedoch auch nahezu beliebig groß gewählt sein. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel ein ringförmiger Magnet vorgesehen sein, der die entsprechende Anzahl von magnetischen Flussdichtewechseln oder magnetischen Polen bereitstellt. Es können aber auch beispielsweise mehrere separate Magnete vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung des Ringbereichs entsprechend angeordnet sind. Auch andere Konstruktionen sowie Kombinationen sind denkbar.
Die Steuereinheit umfasst vorzugsweise eine Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, die Sensorsignale derart auszuwerten, dass dadurch die Art des manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Auswerteeinheit vorzugsweise signaltechnisch mit sämtlichen Magnetfeldsensoren signaltechnisch gekoppelt und ausgebildet, eine bestimmte vorgegebene Art des manuellen Betätigens des Drehknebels anhand der Sensorsignale bestimmen zu können. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit dazu ausgebildet sein, ein Drehen des Drehknebels zu bestimmen. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, ein Aufsetzen oder Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche zu bestimmen, wenn dieser lösbar an der Oberfläche angeordnet ist. Die Auswerteeinheit kann aber auch dazu ausgebildet sein, ein Kippen des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand bestimmen zu können. Je nach Art des zu bestimmenden Betätigens des Drehknebels ist die Auswerteeinheit daher entsprechend angepasst ausgebildet. Die Auswerteeinheit kann ein oder mehrere entsprechende Auswertesignale bereitstellen, welches beziehungsweise welche von der Steuereinheit verarbeitet werden können. Die Steuereinheit kann dann das wenigstens eine Steuersignal zumindest abhängig von der bestimmten Art des manuellen Betätigens des Drehknebels ermitteln, zu welchem Zweck die Steuereinheit vorzugsweise dieses Auswertesignal berücksichtigen kann.
Anders als beim Stand der Technik ist es daher nicht mehr erforderlich, für unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels unterschiedliche Sensoren beziehungsweise Sensorgruppen vorzusehen. Vielmehr kann mit einer einzigen Sensorgruppe aus Magnetfeldsensoren durch gezieltes spezifisches Auswerten der Sensorsignale der Magnetfeldsensoren, insbesondere aller Sensorsignale der Magnetfeldsensoren zu einem bestimmten Zeitpunkt oder dergleichen, die Art des manuellen Betätigens bestimmt werden. Dadurch kann der Aufwand in Bezug auf Sensorik und auch in Bezug auf den Drehknebel reduziert werden. Zugleich kann die Zuverlässigkeit verbessert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine verbesserte Auflösung insbesondere in Bezug auf ein Drehen und/oder Kippen des Drehknebels. Beim Stand der Technik werden die Sensorsignale betätigungsartspezifisch erzeugt. Das heißt, dass die Sensorsignale für eine jeweilige Art des manuellen Betätigens spezifisch erfasst werden. Solche Sensorsignale können daher in der Regel nicht dazu dienen, mehrere Arten des manuellen Betätigens zu bestimmen. Deshalb nutzt der Stand der Technik - im Gegensatz zur Erfindung - auch spezifische Sensorsysteme für die jeweilige Art des manuellen Betätigens.
Das zentrale Verbindungselement dient unter anderem dazu, den Drehknebel bewegbar mit der Oberfläche zu verbinden, sodass der Drehknebel an der Oberfläche gehalten werden kann.
Der Ringraum erstreckt sich vorzugsweise nicht nur bis zur Oberfläche, sondern kann sich darüber hinaus auch durch die Oberfläche hindurch erstrecken, insbesondere in einen Bereich, in dem die Magnetfeldsensoren angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, das Permanentmagnetfeld durch das Bauteil hindurch mittels der Magnetfeldsensoren zu erfassen.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Permanentmagnet parallel zur Drehachse mit einer ersten Magnetisierung magnetisiert ist, wobei die Permanentmagnetanordnung wenigstens einen ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten aufweist, der parallel zur Drehachse mit einer zweiten Magnetisierung magnetisiert ist, die invers zur ersten Magnetisierung ist, wobei der wenigstens eine zweite Permanentmagnet in Bezug auf die Drehachse radial benachbart zum ersten Permanentmagneten angeordnet ist. Vorzugsweise ist der wenigstens eine zweite Permanentmagnet unmittelbar am ersten Permanentmagneten angeordnet und besonders bevorzugt kontaktiert er diesen sogar. Bereits aufgrund der Magnetkräfte können die beiden Permanentmagnete miteinander verbunden gehalten sein. Darüber hinaus können natürlich auch zusätzliche Verbindungsmittel vorgesehen sein, beispielsweise eine Klebstoffverbindung, eine Klemmverbindung und/oder dergleichen. Dadurch können der erste und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet in einer festen Position zueinander gehalten werden. Diese Permanentmagnetanordnung erlaubt es, auf einfache Weise wechselnde magnetische Flussdichten, insbesondere entgegengesetzte magnetische Polaritäten, bereitzustellen. Dies kann für die Bestimmung der Art der manuellen Betätigung des Drehknebels mit lediglich einer einzigen Anordnung von Magnetfeldsensoren genutzt werden. Es ist daher nicht erforderlich, einen einzigen ringförmigen Permanentmagneten bereitzustellen, der in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse unterschiedliche Magnetisierungsrichtungen aufweist. Vielmehr kann auf einfache Weise eine nahezu beliebige Gestaltung der Magnetisierung erreicht werden, sodass eine Standardisierung erreicht werden kann. Der Drehknebel kann daher für unterschiedlichste Anwendungen auf einfache Weise mit Standardbauteilen angepasst hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Drehknebel ermöglicht also nicht nur eine einfache Bestimmung von unterschiedlichen Arten der manuellen Betätigung des Drehknebels, sondern er ermöglicht darüber hinaus auch eine hohe Flexibilität in Bezug auf die Herstellung von Drehknebeln. Der Drehknebel der Erfindung kann daher für unterschiedlichste Anwendungen auf einfache Weise angepasst werden. Je nach Bedarf braucht nicht nur ein einziger zweiter Permanentmagnet vorgesehen zu sein, sondern es können mehrere zweite Permanentmagneten vorgesehen sein, um eine nahezu flexible Gestaltung des Permanentmagnetfelds des Drehknebels erreichen zu können.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass sich der wenigstens eine zweite Permanentmagnet in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse über einen vorgebbaren Winkel erstreckt. Dadurch kann auf einfache Weise festgelegt werden, wie Änderungen der magnetischen Flussdichte beziehungsweise Polaritätswechsel in Umfangsrichtung erfolgen. Dies kann spezifisch angepasst an eine Anwendung gewählt sein. Beispielsweise kann der Winkel etwa 30° bis etwa 80°, vorzugsweise etwa 45° bis etwa 70°, besonders bevorzugt etwa 60° betragen. Der vorgebbare Winkel kann abhängig von der Anzahl der Änderungen der magnetischen Flussdichte beziehungsweise der Polaritätswechsel des Permanentmagnetfelds gewählt sein. Der Winkel kann abhängig von der Anzahl der zweiten Permanentmagnete gewählt sein.
Vorteilhaft weisen der ersten Permanentmagnet und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet etwa die gleiche axiale Erstreckung in Bezug auf die Drehachse auf. Dadurch kann erreicht werden, dass der Drehknebel mit einer kleinen Bauhöhe realisiert werden kann. Der Drehknebel kann daher ergonomisch günstig ausgestaltet sein. Insbesondere kann hierdurch ein vorgebbares Ausrichten des magnetischen Flusses des Permanentmagnetfelds erreicht werden. Dies kann vorteilhaft für die Erfassung durch die Magnetfeldsensoren sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der erste Permanentmagnet und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet die gleiche radiale Erstreckung in Bezug auf die Drehachse aufweisen. Hierdurch können weitere konstruktive Vorteile in Bezug auf den Drehknebel erreicht werden. Dem Grunde nach brauchen jedoch die radialen Erstreckungen nicht gleich zu sein. Je nach Konstruktion kann es auch vorteilhaft sein, wenn die radialen Erstreckungen voneinander abweichen. Aus fertigungstechnischer Sicht ist es jedoch vorteilhaft, wenn die radialen Erstreckungen vorzugsweise im Wesentlichen gleich ausgebildet sind.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der erste Permanentmagnet und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet einen gleichen winkelspezifischen magnetischen Fluss bereitstellen. Dadurch kann erreicht werden, dass im Bereich der Anordnung des zweiten Permanentmagneten eine Kompensation des magnetischen Flusses des ersten Permanentmagneten durch den wenigstens einen zweiten Permanentmagneten erreicht werden kann, sodass die Magnetfeldsensoren an dieser Stelle im Wesentlichen keinen oder nur einen sehr geringen magnetischen Fluss erfassen. Vorzugsweise kann eine nahezu vollständige Flussauslöschung in diesem Bereich erreicht werden. Dies ist für die Erfassung des Permanentmagnetfelds und der daraus im Rahmen der Auswertung bestimmten Art der manuellen Betätigung vorteilhaft.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Permanentmagnetanordnung wenigstens zwei zweite Permanentmagnete aufweist, die in Bezug auf die Drehachse radial benachbart zum ersten Permanentmagneten angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei zweiten Permanentmagneten in Umfangsrichtung über einen vorgebbaren Winkel in Bezug auf die Drehachse voneinander beabstandet angeordnet sind. Durch diese Weiterbildung kann erreicht werden, dass mehrere Flussänderungen beziehungsweise Polaritätswechsel in Bezug auf das Permanentmagnetfeld in Umfangsrichtung erreicht werden können. Dies kann durch die Anzahl der zweiten Permanentmagneten nahezu beliebig erweitert werden. Vorzugsweise ist der vorgebbare Winkel in Bezug auf einen jeweiligen Abstand der zweiten Permanentmagneten in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleich gewählt. Je nach Bedarf kann dies jedoch auch anders gewählt sein.
Vorzugsweise sind die wenigstens zwei zweiten Permanentmagnete zur Drehachse radial gleich beabstandet. Dadurch kann zumindest eine bereichsweise Symmetrie des Magnetfelds in radialer Richtung erreicht werden, sodass der Ringbereich in radialer Richtung möglichst schmal gehalten werden kann. Dies kann vorteilhaft für die Erfassung des Permanentmagnetfelds durch die Magnetfeldsensoren sein. Die Magnetfeldsensoren brauchen deshalb lediglich im Bereich des Ringraums angeordnet zu sein, der den Ringbereich beinhaltet. Darüber hinaus kann auch eine Symmetrie hinsichtlich einer Drehung erreicht werden, insbesondere auf eine Unwucht des Drehknebels in Bezug auf das Drehen.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das zentrale Verbindungselement wenigstens einen Zentralmagneten aufweist. Das zentrale Verbindungselement kann deshalb dazu dienen, den Drehknebel mittels Magnetkraft an der Oberfläche zu halten. Zu diesem Zweck kann im Bereich des Bauteils, insbesondere dessen Oberfläche gegenüberliegend ebenfalls ein Magnet vorgesehen sein, der beispielsweise als Zentralmagnet oder auch als Elektromagnet ausgebildet sein kann. Natürlich können auch Kombinationen hiervon vorgesehen sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Drehknebel eine Statoreinheit und eine bewegbar mit der Statoreinheit verbindbare Rotoreinheit aufweist, wobei die Permanentmagnetanordnung in der Rotoreinheit angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Drehknebel keinen aufgrund der Drehung reibenden Kontakt zur Oberfläche zu haben braucht. Vielmehr kann durch die Statoreinheit erreicht werden, dass der Drehknebel an der Oberfläche gehalten werden kann, ohne dass die Oberfläche selbst einer mechanischen Beanspruchung aufgrund einer Reibbewegung oder dergleichen beansprucht zu werden braucht. Vielmehr kann die drehende Lagerung dadurch drehknebelseitig vorgesehen sein, indem eine entsprechende Lagerung der Rotoreinheit an der Statoreinheit bereitgestellt wird. Natürlich kann auch hier eine lösbare oder eine nicht lösbare Verbindung vorgesehen sein, die eine entsprechende Drehung und/oder ein entsprechendes Kippen erlaubt. Für die Verbindung der Statoreinheit mit der Oberfläche gelten im Übrigen die gleichen Ausführungen, wie sie bereits zuvor für den Drehknebel insgesamt erläutert worden sind.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das zentrale Verbindungselement zumindest teilweise wenigstens in der Statoreinheit oder in der Rotoreinheit angeordnet ist. Besonders wenn das zentrale Verbindungselement durch einen oder mehrere Zentralmagnete gebildet ist, kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Zentralmagnete in der Statoreinheit und wenigstens einer der Zentralmagnete in der Rotoreinheit angeordnet ist. Dadurch kann die Verbindung zwischen der Rotoreinheit und der Statoreinheit drehknebelseitig ebenfalls mittels Magnetkraft realisiert sein. Dem Grunde nach kann hier jedoch auch eine feste mechanische Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise nach Art eines geeigneten Lagers oder dergleichen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das zentrale Verbindungselement wenigstens einen Zentralmagneten aufweist, dessen Magnetisierung der zweiten Magnetisierung entspricht. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass sich die Magnetisierungen des ersten Permanentmagneten und des Zentralmagneten addieren können, insbesondere wenn der Oberfläche gegenüberliegend ein magnetischer Rückschluss im Drehknebel ausgebildet oder angeordnet ist. Dadurch kann nicht nur die Haltewirkung verbessert werden, sondern es kann darüber hinaus auch das Bestimmen der Art der manuellen Betätigung des Drehknebels durch verbessertes Erfassen des Permanentmagnetfelds verbessert werden.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Statoreinheit und die Rotoreinheit ausgebildet sind, lösbar miteinander verbunden zu werden. Diese Ausgestaltung erweist sich besonders bei Haushaltsgeräten als vorteilhaft, um zum Beispiel die zuverlässige Funktion des Drehknebels dauerhaft gewährleisten zu können. So kann die Statoreinheit von der Rotoreinheit auf einfache Weise getrennt werden, um zum Beispiel Verunreinigungen oder dergleichen entfernen zu können. Zugleich kann eine einfache Handhabung realisiert werden, indem die Rotoreinheit und die Statoreinheit auf einfache Weise auch wieder zusammengefügt werden können. Besonders vorteilhaft erweist sich dies, wenn das zentrale Verbindungselement durch einen oder mehrere Zentralmagnete gebildet ist.
Die für den erfindungsgemäßen Drehknebel angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen auch für die mit dem erfindungsgemäßen Drehknebel ausgerüstete Bedienvorrichtung sowie das mit der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ausgerüstete Haushaltsgerät und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Es zeigen:

1 eine schematisch perspektivische Ansicht des Kochfelds mit der Bedienvorrichtung,
2 eine schematische Schnittdarstellung eines auf einer Oberfläche eines Bauteils des Kochfelds gemäß 1 angeordneten Drehknebels der Bedienvorrichtung,
3 eine schematische Schnittdarstellung des Drehknebels gemäß der 1 und 2, wobei die Darstellung eine oberhalb einer Statoreinheit dargestellte Rotoreinheit des Drehknebels zeigt,
4 eine schematisch perspektivische Explosionsansicht des Drehknebels gemäß der 1 und 2,
5 eine schematische perspektivische Darstellung einer Permanentmagnetanordnung des Drehknebels gemäß der 2 bis 4,
6 eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Leiterplatte der Bedienvorrichtung mit Magnetfeldsensoren als Teil einer Bedienvorrichtung für ein Kochfeld für Haushaltsanwendungen,
7 eine schematische Darstellung einer magnetischen Flussdichte in einem Ausschnitt eines Ringraums zwischen der Permanentmagnetanordnung des Drehknebels und den Magnetfeldsensoren gemäß 2 bei einer ersten Drehstellung,
8 eine schematische Darstellung wie 7, bei einer zweiten Drehstellung des Drehknebels,
9 eine schematische Diagrammdarstellung eines Signalverlaufs beim Kippen des Drehknebels,
10 eine schematische Diagrammdarstellung eines Signalverlaufs beim Drehen des Drehknebels,

1 zeigt in einer schematisch perspektivischen Darstellung ein Gargerät beziehungsweise Kochfeld 1, welches hier ein Haushaltsgerät darstellt. Das Haushaltsgerät kann jedoch beispielsweise in alternativen Ausgestaltungen auch ein Backofen, ein Dampfgargerät, ein Mikrowellengargerät, aber auch eine Geschirrspülmaschine, eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner oder dergleichen sein.
Das Kochfeld 1 weist eine Kochfeldplatte 10 auf, auf welcher Kochzonen 4, 5, 6, 7 ausgebildet sind. Das Kochfeld 1 weist darüber hinaus eine Bedienvorrichtung 2 auf. Die Bedienvorrichtung 2 weist einen Drehknebel 3 sowie eine Oberfläche 8 eines zum Halten des Drehknebels 3 ausgebildeten Bauteils 9 der Bedienvorrichtung 2 auf. Das Bauteil 9 ist vorliegend als Glaskeramikfenster in der Kochfeldplatte 10 integriert ausgebildet. Das Bauteil 9 ist daher im Wesentlichen plattenartig ausgebildet und mit der Kochfeldplatte 10 fest verbunden. Das Bauteil 9 weist eine Außenseite auf, die die Oberfläche 8 bereitstellt. Ferner weist das Bauteil 9 eine Innenseite 19 auf, zu der im Folgenden noch weiter ausgeführt werden wird.
Der Drehknebel 3 ist zerstörungsfrei lösbar auf der Oberfläche 8 aufsetzbar und wieder abnehmbar. Der Drehknebel 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa diskusförmig beziehungsweise zylinderartig ausgebildet, wobei ein Außendurchmesser des Drehknebels 3 quer zu einer Drehachse 14 des Drehknebels 3 größer als eine Höhe des Drehknebels 3 in Richtung der Drehachse 14 ist. Bei alternativen Ausgestaltungen kann dies auch abweichend vorgesehen sein.
Eine zur Oberfläche 8 gewandte Unterseite des Drehknebels 3 ist derart gestaltet beziehungsweise geformt, dass der Drehknebel 3 im auf der Oberfläche 8 angeordneten Zustand durch manuelles Betätigen gekippt und gedreht werden kann. Durch eine Relativbewegung des Drehknebels 3 im auf der Oberfläche 8 angeordneten Zustand gegenüber der Oberfläche 8 kann eine Betriebsfunktion des Kochfelds 1 ausgewählt und/oder eingestellt werden. Eine derartige Relativbewegung des Drehknebels 3 kann beispielsweise eine Drehbewegung des Drehknebels um eine Drehachse 14 des Drehknebels 3 sein. Zusätzlich oder alternativ kann dazu auch eine Kippbewegung gegenüber der Oberfläche 8 vorgesehen sein.
Die Bedienvorrichtung 2 umfasst darüber hinaus vorzugsweise ein elektronisches Anzeigefeld 27, welches mit der Oberfläche 8 eine zusammenhängende und somit unterbrechungsfreie Fläche ausbilden kann (6). Durch das Anzeigefeld können Betriebszustände und/oder Einstellung des Kochfelds 1 visuell erfassbar für einen Nutzer angezeigt werden. Dies kann zum Beispiel einen Einstellwert für eine Heizleistung einer der Kochzonen 4 bis 7 oder dergleichen sein.
Unterhalb der Kochzonen 4 bis 7 können beispielsweise Strahlungsheizkörper, Induktionsheizungen und/oder dergleichen als zu steuernde Elemente angeordnet sein, um eine gewünschte Beheizung eines auf einer jeweiligen der Kochzonen 4, 5, 6, 7 anordbaren Kochgeschirrs durchführen zu können. Dies ist in den Figuren jedoch nicht dargestellt.
Die Bedienvorrichtung 2 ist an eine Steuereinheit 12 angeschlossen, die für die Kochzonen 4 bis 7 entsprechende Steuersignale bereitstellt, sodass abhängig von einer gewünschten Einstellung, die mittels des Drehknebels 3 vorgenommen werden kann, eine gewünschte Heizleistung an der jeweiligen der Kochzonen 4 bis 7 eingestellt werden kann. Zu diesem Zwecken können entsprechende Steuerelemente vorgesehen sein, was in den Figuren jedoch ebenfalls nicht dargestellt ist.
2 zeigt die Bedienvorrichtung 2 in einer schematischen Schnittdarstellung. Aus 2 ist ersichtlich, dass der Drehknebel 3 auf der Oberfläche 8 des Glaskeramikfensters 9 aufgesetzt ist. Der Drehknebel 3 weist einen drehknebelseitigen Zentralmagneten 21 auf, der im aufgesetzten Zustand einem im Bereich der Innenseite 19 angeordneten Zentralmagneten 20 gegenüberliegt. Die Zentralmagneten 21, 20 dienen dazu, den Drehknebel 3 in der gewünschten Position zu halten, sodass durch eine manuelle Betätigung des Drehknebels 3 eine gewünschte Einstellung am Kochfeld 1 vorgenommen werden kann.
In dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Drehknebel 3 eine Statoreinheit 25 und eine bewegbar mit der Statoreinheit 25 verbindbare Rotoreinheit 26 aufweist. Dies ist in einer schematischen Schnittdarstellung des Drehknebels 3 in 3 dargestellt. Die Rotoreinheit 26 ist nicht unmittelbar auf der Oberfläche 8 aufgesetzt, sondern stattdessen auf die Statoreinheit 25, die als Halteeinheit dient, die ihrerseits mit der Oberfläche 8 verbunden ist. In der vorliegenden Ausgestaltung ist diese Verbindung lösbar ausgebildet. Die Statoreinheit 25 weist ebenfalls einen Zentralmagneten 24 auf, der die Haltefunktion des Drehknebels 3 weiter unterstützt. Vorliegend sind die Zentralmagneten 20, 21, 24 etwa konzentrisch zur Drehachse 14 angeordnet.
Der Drehknebel 3 weist eine Permanentmagnetanordnung 16 auf, die in einem die Drehachse 14 des Drehknebels 3 umgebenden Ringbereich 15 angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest in einem den Ringbereich 15 beinhaltenden Ringraum 17, der sich parallel zur Drehachse 3 zumindest bis zur Oberfläche 8 erstreckt, ein Permanentmagnetfeld bereitzustellen. Die Permanentmagnetanordnung 16 ist ausgebildet, das Permanentmagnetfeld in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 mit aufeinanderfolgend ändernden magnetischen Flussdichten bereitzustellen, wie dies im Folgenden weiter erläutert wird.
4 zeigt in einer schematisch perspektivischen Explosionsansicht des Drehknebels 3 einen beispielhaften Aufbau des Drehknebels 3. Aus 4 ist ersichtlich, dass der Drehknebel 3 ein Knebelgehäuse 60 aufweist, in welches eine Permanentmagnetanordnung 16 eingesetzt ist.
5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung der Permanentmagnetanordnung 16. Daraus ist ersichtlich, dass die Permanentmagnetanordnung 16 einen ringförmig ausgebildeten ersten Permanentmagneten 22 aufweist, der parallel zur Drehachse 14 mit einer ersten Magnetisierung magnetisiert ist. Ferner weist die Permanentmagnetanordnung 16 in der vorliegenden Ausgestaltung drei ringsegmentförmig ausgebildete zweite Permanentmagneten 18 auf, die parallel zur Drehachse 14 mit einer zweiten Magnetisierung magnetisiert sind, die invers zur ersten Magnetisierung ist. Die drei zweiten Permanentmagnete 18 sind in Bezug auf die Drehachse 14 radial benachbart zum ersten Permanentmagneten 22 angeordnet. Dadurch stellt die Permanentmagnetanordnung 16 im Ringraum 17 ein Permanentmagnetfeld in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 mit aufeinanderfolgend ändernden magnetischen Flussdichten bereit. Je nach Magnetisierung des ersten und der zweiten Permanentmagnete 18, 22 kann bei alternativen Ausgestaltungen auch ein Wechsel der Polaritäten des Permanentmagnetfeld in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 erreicht werden.
Das Permanentmagnetfeld wird derart bereitgestellt, dass das Permanentmagnetfeld im Wesentlichen eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse 14 aufweist. Es erstreckt sich in dem Ringraum 17 im an der Oberfläche 8 gehaltenen Zustand des Drehknebels 3 in Richtung zur Oberfläche 8.
Aus der 2 ist ferner ersichtlich, dass der Innenseite 19 gegenüberliegend die Leiterplatte 11 angeordnet ist, die in dieser Ausgestaltung den Zentralmagneten 20 umgibt. In alternativen Ausgestaltungen kann dies auch abweichend konstruiert sein. Die Leiterplatte 11 trägt vorliegend acht Magnetfeldsensoren 13, die im Wesentlichen im Ringraum 17 angeordnet sind, sodass sie das Permanentmagnetfeld der Permanentmagnetanordnung 16 des Drehknebels 3 gut, insbesondere im auf die Oberfläche 8 aufgesetzten Zustand, erfassen können. Der Drehknebel 3 stellt das Permanentmagnetfeld in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 mit aufeinanderfolgend ändernden magnetischen Flussdichten bereit. In dieser Ausgestaltung ist ein Polaritätswechsel in Umfangsrichtung nicht vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Die Magnetfeldsensoren 13 erfassen das Magnetfeld und stellen entsprechende Sensorsignale, insbesondere abhängig vom Erfassen des Permanentmagnetfelds im Ringraum 17, bereit.
Aus 4 ist ferner ersichtlich, dass die Permanentmagnetanordnung 16 von einer als Blech ausgebildeten Scheibe abgedeckt ist, die aus einem magnetisierbaren Werkstoff gebildet ist und einen magnetischen Rückschluss 29 bildet. Das Knebelgehäuse 60 ist mittels eines Knebeldeckels 61 verschlossen. Dadurch ist die Rotoreinheit 26 bereitgestellt. Weiterhin ist die Rotoreinheit 26, insbesondere das Knebelgehäuse 60, auf einem Aufnahmering 63 der Statoreinheit 25 aufgesetzt. Der Aufnahmering 63 ist seinerseits von einem Haltefuß 64 der Statoreinheit 25 gehalten. Der Haltefuß 64 sowie das Knebelgehäuse 60 weisen jeweils den Zentralmagneten 21, 24 auf. Die in 4 dargestellte Anordnung des Drehknebels 3 kann auf die Oberfläche 8 aufgesetzt beziehungsweise von ihr abgenommen werden. Insbesondere kann die Rotoreinheit 26 vom Haltefuß 64 abgenommen werden.
Die Statoreinheit 25 weist ein Gehäuse zur Aufnahme des als Zylindermagnet ausgebildeten Zentralmagneten 24 auf. Ein Boden der Statoreinheit 25 kann entweder aus einer harten Kunststoff-Komponente oder aus einem Zwei-Koponenten-Bauteil mit einer weicheren Komponente aufgebaut sein, die auf der Kochfeldplatte 10, insbesondere dem Glaskeramikfenster 9, aufliegt.
Die Rotoreinheit 26 weist ein Gehäuse auf, in dem der als Zylindermagnet ausgebildete axial magnetisierte Zentralmagnet 21 in der Mitte angeordnet ist. Eine Kontaktfläche zwischen der Rotoreinheit 26 und der Statoreinheit 25 ist auf einer Seite als leichter Kegel ausgeführt. Dadurch lässt sich die Rotoreinheit 26 gut drehen. Die Rotoreinheit 26 kann gegenüber der Statoreinheit 25 gekippt werden.
Vorliegend ist vorgesehen, dass die Permanentmagnetanordnung 16 aufeinanderfolgend sich ändernde magnetische Flussdichten in Umfangsrichtung bereitstellt, wodurch in Umfangsrichtung ein moduliertes Magnetfeld im Bereich des Ringraumes 17 bereitgestellt wird. Aufgrund des Abstandes zwischen der Permanentmagnetanordnung 16 und entsprechend angeordneten Magnetfeldsensoren 13 wird bewirkt, dass die durch die Magnetfeldsensoren 13 erfasste magnetische Flussdichte keine abrupten Sprünge zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert aufweist, sondern stattdessen kontinuierliche Übergänge gebildet werden. Das System ist vorliegend so optimiert, dass ein nahezu sinusförmiger Verlauf der magnetischen Flussdichte in Umfangsrichtung erreicht werden kann. Dies zeigt 10. Als Magnetfeldsensoren 13 sind vorliegend Hall-Sensoren vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt.
2 zeigt ferner eine unter dem Glaskeramikfenster 9 angeordnete Leiterplatte 11, die eine Durchgangsöffnung aufweist, in der der Zentralmagnet 20 angeordnet ist. Im Bereich des Ringraums 17 sind acht Magnetfeldsensoren 13 im Wesentlichen auf einem Kreis angeordnet, dessen Mittelpunkt mit der Drehachse 14 im auf der Oberfläche 8 angeordneten Zustand des Drehknebels 3 zusammenfällt. Dies ist in 6 dargestellt, die eine schematisch perspektivische Draufsicht auf die Leiterplatte 11 der Bedienvorrichtung 2 zeigt. Auf der Leiterplatte 11 sind auch nicht bezeichnete Siebensegmentanzeigen des Anzeigefelds 27 angeordnet. Unterhalb der Leiterplatte 11 und des Zentralmagneten 20 ist ein als Blech ausgebildeter magnetischer Rückschuss 30 angeordnet. Die Leiterplatte 11 mit ihren Bauteilen, der magnetische Rückschuss 30 sowie der Zentralmagnet 20 sind von einer darunter angeordneten Halteplatte 23 gehalten. Die komplette Elektronikbaugruppe wird in nicht weiter beschriebener Weise an die Unterseite der Kochfeldplatte 10 angedrückt. Auf der Leiterplatte 11 können weitere elektronische Bauteile angeordnet sein, die die Magnetfeldsensoren 13 anschließen und deren Sensorsignale zumindest teilweise auswerten und/oder an die Steuereinheit 12 weiterleiten können.
Unter dem Glaskeramikfenster 9 befindet sich die Leiterplatte 11 mit den Magnetfeldsensoren, der als Zylindermagnet ausgebildete, axial magnetisierte, Zentralmagnet 20 mit dem ferromagnetischen Rückschluss 30 darunter. Die Leiterplatte 11 ist vorliegend so nah wie möglich am Glaskeramikfenster 9 positioniert. Diese Einheit kann entweder fix mit einer nicht weiter dargestellten Hauptplatine verbunden sein und das hierdurch gebildete System dann an das Glaskeramikfenster 9 gedrückt sein, oder diese Einheit kann mit der Leiterplatte 11 separat gefedert gelagert sein. Vorzugsweise ist die Variante mit der fixen Verbindung vorgesehen. Das Sandwich bestehend aus der Leiterplatte 11 Sensorplatine, dem Zentralmagnet 20 und dem ferromagnetischen Rückschluss 30 ist beispielsweise mit einem Kunststoffteil verbunden, welches dann mit der Hauptplatine fix verbunden ist.
Der Drehknebel 3 gemäß 4 ist vorliegend mit drei ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten 18 ausgerüstet. Dadurch ergeben sich aufeinanderfolgend sechs sich ändernde magnetische Flussdichten in Umfangsrichtung. Die 7 und 8 zeigen schematische Darstellungen der magnetischen Flussdichte in einem Ausschnitt des Ringraums 17 zwischen der Permanentmagnetanordnung 16 des Drehknebels 3 und den Magnetfeldsensoren 13 gemäß 2. Die 7 und 8 zeigen jeweils die gleiche Schnittebene längs der Drehachse 14. In den 7 und 8 sind exemplarisch zwei der Magnetfeldsensoren 13 für alternative Bedienvorrichtungen 2 darstellt, wobei der Magnetfeldsensor 13, der näher zur Drehachse 14 angeordnet ist, einer Anordnung bei einer als Backofensteuerung dienenden Bedienvorrichtung entspricht, wohingegen der Magnetfeldsensor 13, der weiter entfernt von der Drehachse 14 angeordnet ist, einer Anordnung bei einer als Kochfeldsteuerung dienenden Bedienvorrichtung entspricht.
7 zeigt den Zustand in einer ersten Drehstellung, bei der der Magnetfeldsensor 13 einem Bereich der Permanentmagnetanordnung 16 gegenüberliegt, bei dem der erste ringförmige Permanentmagnet 22 und einer der ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten 18 vorhanden sind. Dagegen zeigt 8 zeigt den Zustand in einer zweiten Drehstellung, bei der der Magnetfeldsensor 13 einem Bereich der Permanentmagnetanordnung 16 gegenüberliegt, bei dem nur der erste ringförmige Permanentmagnet 22 und nicht einer der ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten 18 vorhanden ist. Das Bezugszeichen 31 bezeichnet magnetische Feldlinien zur Darstellung des Magnetfelds in der dargestellten Schnittebene für die beiden Drehstellungen.
Aus 7 ist ersichtlich, dass die erfasste magnetische Flussdichte im Bereich der Magnetfeldsensoren 13 sehr klein ist. Die mit dem Bezugszeichen 31 bezeichneten magnetischen Feldlinien, deren lokale räumliche Dichte abhängig von der lokalen magnetischen Flussdichte ist, sind weit beabstandet voneinander. Das sich hieraus ergebende Sensorsignal hat daher einen kleinen Signalwert.
Im Unterschied zur 7 ist aus 8 ersichtlich, dass die erfasste magnetische Flussdichte im Bereich der Magnetfeldsensoren 13 groß ist. Die magnetischen Feldlinien sind gegenüber der Situation gemäß 7 erheblich weniger weit voneinander beabstandet. Entsprechend hat das sich hieraus ergebende Sensorsignal einen großen Signalwert.
Durch Gestaltung von insbesondere der Permanentmagneten 18, 22 kann die Flussdichtänderung so beeinflusst werden, dass eine große Signaldifferenz des Sensorsignals zwischen den beiden Drehstellungen erreicht werden kann. Dadurch kann eine große Sensibilität bei der Erfassung des Permanentmagnetfelds erreicht werden. Darüber hinaus kann durch eine entsprechend große Anzahl von Magnetfeldsensoren 13 und zweiten Permanentmagneten 18 auch eine große Auflösung erreicht werden. Dies ermöglicht es zum Beispiel, eine Drehbewegung des Drehknebels 3 mit sehr feiner Auflösung detektieren zu können. Ebenso können Kippwinkel bei einem Kippen des Drehknebels 3 mit sehr feiner Auflösung detektiert werden. Zugleich ist eine einfache Herstellung des Drehknebels 3 möglich, wodurch diesbezüglicher Aufwand reduziert werden kann.
Die 9 zeigt eine schematische Diagrammdarstellung von Signalverläufen von fünf der acht Magnetfeldsensoren 13 beim Kippen des Drehknebels 3 in unterschiedliche Kippstellungen mit jeweiligen Graphen 32 bis 36. Eine Ordinate ist der erfassten magnetischen Flussdichte des jeweiligen Magnetfeldsensors 13 und eine Abszisse der Zeit zugeordnet. Zu erkennen ist, dass der Drehknebel 3 in einem Zeitraum von etwa 23,5 s bis etwa 24 s manuell gekippt wird. Dabei zeigt sich, dass die mit den Graphen 32 bis 34 dargestellten Sensorsignale ihren Signalwert vergrößern, weil eine größere magnetische Flussdichte erfasst wird. Dahingegen reduziert das mit dem Graphen 36 dargestellte Sensorsignal seinen Wert, weil eine kleinere magnetische Flussdichte erfasst wird. Das mit dem Graphen 35 dargestellte Sensorsignal behält seinen Signalwert etwa bei, weil sich die erfasste magnetische Flussdichte nicht signifikant ändert. Entsprechendes gilt für die Zeiträume zwischen 25 s und 26 s sowie im Beriech von 27 s, wobei hier die Kippposition variiert ist.
10 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung wie 9 Signalverläufe von vier ausgewählten der acht Magnetfeldsensoren 13, um das Drehen des Drehknebels 3 zu detektieren. Die ausgewählten Sensorsignale sind mit Graphen 37 bis 40 bezeichnet. Zu erkennen ist, dass ab etwa 3 s alle ausgewählten Sensorsignale aufgrund des Drehens des Drehknebels 3 einen etwa sinusförmigen Verlauf zeigen, wobei eine Amplitude im Wesentlichen etwa gleich ist. Die ausgewählten Sensorsignale unterschieden sich im Wesentlichen nur durch eine Phasenlage voneinander, die unter anderem durch die Position der jeweiligen Magnetfeldsensoren 13 bestimmt ist. Hieraus ist ersichtlich, dass sich mit dem Drehen des Drehknebels 3 die Phase des sinusförmigen Verlaufs entsprechend verändert.
Aus den zuvor beispielhaft gezeigten Signalverläufen kann dann die Steuereinheit 12 durch entsprechendes Auswerten der Sensorsignale die Art des manuellen Betätigens bestimmen und auch einen Wert des Betätigens ermitteln.
Die Auswertung der Kippbewegung des Drehknebels 3 erfolgt zum Beispiel durch eine Auswertung der Änderung der magnetischen Flußdichte beim Kippen. Das Detektieren kann mit den Magnetfeldsensoren 13 erfolgen, die direkt unter Permanentmagneten 18, 22 angeordnet sind. Für die Auswertung in Bezug auf das Drehen des Drehknebels 3 können die unterschiedlichen magnetischen Flussdichten am Umfang des Drehknebels 3 genutzt werden. Durch den Aufbau zum Beispiel mit Spezialmagneten mit Multipolmagnetisierung kann hier ein Muster mit unterschiedlichen magnetischen Flußdichten entstehen, das beim Drehen detektiert werden kann. Für die Dreherkennung des Knebels können die Magnetfeldsensoren 13 auch radial weiter innen positioniert sein und brauchen nicht direkt unter der Mitte der Permanentmagneten 18, 22 positioniert zu sein.
Die große Flexibilität des erfindungsgemäßen Drehknebels erlaubt es, den Drehknebel bei unterschiedlichsten Bedienvorrichtungen beziehungsweise Haushaltsgeräten einzusetzen. Der Drehknebel 3 kann also nicht nur - wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt - bei einem Kochfeld eingesetzt werden, sondern er kann auch bei einem Backofen, einem Kaffeevollautomaten, aber auch bei einer Waschmaschine, einer Geschirrspülmaschine, einem Wäschetrockner oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Zu erkennen ist aus den 7 bis 10 auch, dass sich bei der vorliegenden Ausgestaltung die Flussdichteverläufe überlagern. Jede Art des manuellen Betätigens des Drehknebels 3, das heißt, beispielsweise Kippen, Drehen, Aufsetzen, Abnehmen und/oder dergleichen, wirkt sich auf den gesamten Verlauf der durch die Magnetfeldsensoren 13 erfassten Flussdichte aus. Wie bereits erläutert, ist es mit einer geeigneten Verfahrensführung möglich, aufgrund der Signalverarbeitung diese Bewegungsarten voneinander zu trennen. Bei der Trennung werden spezifische Eigenschaften von Teilsignalen genutzt und die Teilsignale gezielt für die Separierbarkeit optimiert. Insbesondere erweisen sich sinusförmige Verläufe bei unterschiedlichen Periodenlängen als rechnerisch separierbar. Im Grunde nach kann jedoch auch ein anderer Verlauf vorgesehen sein.
Zumindest Zylindermagnete 20, 21, 24, vorzugsweise jedoch auch die Permanentmagnete 18. 22, können zumindest teilweise durch gesinterte Seltenerdmagnete (NdFeB) gebildet sein. Der Seltenerdmagnet kann aus Kostengründen zum Beispiel entweder aus kunststoffgebundenen gespritzten Seltenerden gefertigt oder alternativ aus kunststoffgebundenen gespritzten Hartferrit hergestellt sein. Favorisiert wird die Lösung mit dem kunststoffgebundenen, gespritzten Seltenerdmagneten mit Multipolmagnetisierung. Es wäre auch denkbar den Spezialmagneten aus Einzelmagneten zu bilden, hier sind alle gängigen Magnetmaterialien denkbar.
Alternativ kann der Drehknebel 3 auch als einteilige Variante ausgeführt werden, hier kann die Statoreinheit 25 entfallen und es könnte alles in die Rotoreinheit 26 integriert sein. Um die Magneten vor Feuchtigkeit zu schützen, können die Kunststoffbauteile der Rotoreinheit 26 und der Statoreinheit 25 ultraschallgeschweisst sein. Alternativ wäre auch eine Abdichtung mit Dichtungen wie O-Ringen oder dergleichen denkbar.
Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
Bezugszeichenliste

1: Kochfeld
2: Bedienvorrichtung
3: Drehknebel
4: Kochzone
5: Kochzone
6: Kochzone
7: Kochzone
8: Oberfläche
9: Glaskeramikfenster
10: Kochfeldplatte
11: Leiterplatte
12: Steuereinheit
13: Magnetfeldsensor
14: Drehachse
15: Ringbereich
16: Permanentmagnetanordnung
17: Ringraum
18: ringsegmentförmiger Permanentmagnet
19: Innenseite
20: Zentralmagnet
21: Zentralmagnet
22: ringförmiger Permanentmagnet
23: Halteplatte
24: Zentralmagnet
25: Statoreinheit
26: Rotoreinheit
27: Anzeigefeld
28: zentrales Verbindungselement
29: magnetischer Rückschluss
30: magnetischer Rückschluss
31: magnetische Feldlinien
32: Graph
33: Graph
34: Graph
35: Graph
36: Graph
37: Graph
38: Graph
39: Graph
40: Graph
60: Knebelgehäuse
61: Knebeldeckel
63: Aufnahmering
64: Haltefuß

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009065704 A2 [0005]
DE 102012001997 A1 [0006]

Claims

Drehknebel (3) für eine Bedienvorrichtung (2), insbesondere für eine Bedienvorrichtung (2) eines Haushaltgeräts (1), mit einem zentralen Verbindungselement (28) zum Halten des Drehknebels (3) an einer Oberfläche (8) der Bedienvorrichtung (2), wobei das Verbindungselement (28) im Bereich einer Achse des Drehknebels (3) angeordnet ist, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Drehknebels (3) als Drehachse (14) dient, sowie mit einer Permanentmagnetanordnung (16), die in einem die Drehachse (14) des Drehknebels (3) umgebenden Ringbereich (15) angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest in einem den Ringbereich (15) beinhaltenden Ringraum (17), der sich parallel zur Drehachse (3) zumindest bis zur Oberfläche (8) erstreckt, ein Permanentmagnetfeld bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (16) einen ringförmig ausgebildeten ersten Permanentmagneten (22) aufweist und ausgebildet ist, das Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse (14) unterschiedlichen magnetischen Flussdichten bereitzustellen.
Drehknebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmig ausgebildete erste Permanentmagnet (22) parallel zur Drehachse (14) mit einer ersten Magnetisierung magnetisiert ist, wobei die Permanentmagnetanordnung (16) wenigstens einen ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten (18) aufweist, der parallel zur Drehachse (14) mit einer zweiten Magnetisierung magnetisiert ist, die invers zur ersten Magnetisierung ist, wobei der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) in Bezug auf die Drehachse (14) radial benachbart zum ersten Permanentmagneten (22) angeordnet ist.
Drehknebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse (14) über einen vorgebbaren Winkel erstreckt.
Drehknebel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Permanentmagnet (22) und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) die gleiche axiale Erstreckung in Bezug auf die Drehachse (14) aufweisen.
Drehknebel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Permanentmagnet (22) und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) die gleiche radiale Erstreckung in Bezug auf die Drehachse (14) aufweisen.
Drehknebel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Permanentmagnet (22) und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) einen gleichen winkelspezifischen magnetischen Fluss bereitstellen.
Drehknebel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (16) wenigstens zwei zweite Permanentmagnete (18) aufweist, die in Bezug auf die Drehachse (14) radial benachbart zum ersten Permanentmagneten (22) angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei zweiten Permanentmagneten (18) in Umfangsrichtung über einen vorgebbaren Winkel in Bezug auf die Drehachse (14) voneinander beabstandet angeordnet sind.
Drehknebel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei zweiten Permanentmagneten (18) zur Drehachse radial gleich beabstandet sind.
Drehknebel nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Verbindungselement (28) wenigstens einen Zentralmagneten (20, 21, 24) aufweist.
Drehknebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Statoreinheit (25) und eine bewegbar mit der Statoreinheit (25) verbindbare Rotoreinheit (26), wobei die Permanentmagnetanordnung (16) in der Rotoreinheit (26) angeordnet ist.
Drehknebel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Verbindungselement (28) zumindest teilweise wenigstens in der Statoreinheit (25) oder der Rotoreinheit (26) angeordnet ist.
Drehknebel nach den Ansprüchen 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Verbindungselement (28) wenigstens einen Zentralmagneten (20, 21, 24) aufweist, dessen Magnetisierung der zweiten Magnetisierung entspricht.
Drehknebel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinheit (25) und die Rotoreinheit (26) ausgebildet sind, lösbar miteinander verbunden zu werden.
Bedienvorrichtung (2) für ein Haushaltsgerät (1), mit einem Drehknebel (3), einer Oberfläche (8) eines zum Halten des Drehknebels (3) ausgebildeten Bauteils (9), Magnetfeldsensoren (13) und einer mit den Magnetfeldsensoren (13) signaltechnisch gekoppelten Steuereinheit (12) zum Bereitstellen von wenigstens einem Steuersignal (32 bis 40) für das Haushaltsgerät (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknebel (3) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Haushaltsgerät (1) mit einer Bedienvorrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (2) nach Anspruch 14 ausgebildet ist.