DE102021209751A1 - MAGNETIC CONTROL SYSTEM FOR A PUSH BUTTON, PUSH BUTTON AND RELEVANT CONTROL PANEL - Google Patents
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Abstract
Steuerungssystem (3) für einen Drucktaster (2) zum Aktivieren eines oder mehrerer elektrischer oder elektronischer Schaltkreise, umfassend: einen feststehenden Abschnitt (4), der geeignet ist, mit einer Halterungsstruktur (25) des Drucktasters (2) verbunden zu werden; einen beweglichen Abschnitt (5), der geeignet ist, mit einer Taste (20) mindestens eines Drucktasters (2) verbunden zu werden, wobei er sich mit dieser bewegt und wobei er sich über Führungssysteme in Bezug auf den feststehenden Abschnitt (4) bewegt; und ein Rückmeldesystem (6), das geeignet ist, eine ruckartige Kraftänderung bei der Verlagerung des beweglichen Abschnitts (5) in Bezug auf den feststehenden Abschnitt (6) zu erzeugen. Der bewegliche Abschnitt (5) ist geeignet, aus einer Ruhelage in eine Schaltlage überzugehen. Das Rückmeldesystem (6) ist magnetisch und umfasst: einen Magneten (62), der einem unter dem feststehenden Abschnitt (4) und dem beweglichen Abschnitt (5) zugeordnet ist; eine Platte (64) aus ferromagnetischem Material, die dem anderen unter dem feststehenden Abschnitt (4) und dem beweglichen Abschnitt (5) zugeordnet ist; und ein Distanzstück (66), das zwischen dem Magneten (62) und der Platte (64) angeordnet ist. Das Distanzstück (66) ist geeignet, den Mindestabstand (d) zwischen der Platte (64) und dem Magneten (62) zu definieren, auf den eine bekannte Anziehungskraft wirkt. Der bewegliche Abschnitt (5) vergrößert beim Übergang zwischen der Ruhelage und der Schaltlage den Abstand (D) zwischen der Platte (64) und dem Magneten (62).Control system (3) for a push button (2) for activating one or more electrical or electronic circuits, comprising: a fixed portion (4) suitable to be connected to a supporting structure (25) of the push button (2); a mobile part (5) capable of being associated with a button (20) of at least one pushbutton (2), moving with it and moving relative to the fixed part (4) via guide systems; and a feedback system (6) capable of generating a sudden change in force upon displacement of the movable portion (5) with respect to the fixed portion (6). The movable section (5) is suitable for changing over from a rest position to a switched position. The feedback system (6) is magnetic and comprises: a magnet (62) associated with one of the fixed portion (4) and the movable portion (5); a plate (64) of ferromagnetic material associated with the other of the fixed portion (4) and the movable portion (5); and a spacer (66) positioned between the magnet (62) and the plate (64). The spacer (66) is adapted to define the minimum distance (d) between the plate (64) and the magnet (62) to which a known attractive force acts. The movable section (5) increases the distance (D) between the plate (64) and the magnet (62) during the transition between the rest position and the switched position.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Steuerungssystem für Drucktaster, das insbesondere im Fahrzeug- oder Bootsbereich zum Einsatz kommt.The present invention relates to a magnetic control system for push buttons, which is used in particular in the automotive or marine field.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Drucktaster, der das erfindungsgemäße Steuerungssystem umfasst, sowie ein Bedienfeld, das einen oder mehrere Drucktaster und/oder ein Steuerungssystem gemäß dieser Erfindung umfasst.Furthermore, the present invention relates to a push button, which includes the control system according to the invention, as well as a control panel, which includes one or more push buttons and/or a control system according to this invention.
Bekannt sind Tasten, Konsolen und/oder Bedienfelder, die ein Steuerungssystem umfassen, das wiederum ein Rückmeldesystem umfasst, welches geeignet ist, während des Aufbringens einer Kraft auf eine Taste eine bestimmte taktile Rückmeldung für den Benutzer zu erzeugen. Derartige Rückmeldesysteme sind in der Lage, eine Kraftänderung zur Verlagerung eines beweglichen Abschnitts in Bezug auf einen feststehenden Abschnitt zu erzeugen, die vom Benutzer wahrnehmbar ist.Buttons, consoles and/or control panels are known which comprise a control system which in turn comprises a feedback system which is suitable for generating a certain tactile feedback for the user during the application of a force on a button. Such feedback systems are capable of generating a change in force to displace a moveable portion with respect to a fixed portion that is perceptible to the user.
Im Fahrzeugbereich wird gefordert, dass ein Benutzer beim Einwirken auf eine Taste sensorisch einen Ruck wahrnimmt, der durch eine Änderung der zum Verlagern der Taste aufzubringenden Kraft gegeben wird. Bevorzugt wird diese Änderung als Ruck wahrgenommen und definiert, der einer mehr oder weniger schnellen Verringerung der aufzubringenden Kraft entspricht. Bei einigen Anwendungen wird ein schneller Ruck mit einer plötzlichen Verringerung der aufzubringenden Kraft gefordert, um einen relativ kurzen Tastenhub zu vollführen.In the vehicle sector, it is required that when a user acts on a button, he/she perceives a jolt caused by a change in the force to be applied to move the button. This change is preferably perceived and defined as a jerk, which corresponds to a more or less rapid reduction in the force to be applied. Some applications call for a quick jerk with a sudden reduction in force to perform a relatively short keystroke.
Bekannt sind Rückmeldesysteme, die ein elastisches Element wie beispielsweise eine Metallfolie und/oder eine Silikonkuppel umfassen, die in der Lage sind, sich nach dem Aufbringen einer Kraft darauf zu verformen, wobei sie Energie speichern, die beim Erreichen eines bestimmten Hubs und/oder einer bestimmten aufgebrachten Kraft freigesetzt wird und dadurch eine Beschleunigung der Verlagerung des beweglichen Abschnitts ermöglicht, wodurch der Benutzer eine plötzliche Verringerung der zur Verlagerung der Taste aufzubringenden Kraft wahrnehmen kann.Feedback systems are known which comprise an elastic element, such as a metal foil and/or a silicone dome, capable of deforming after a force is applied thereto, storing energy that is released when a certain stroke and/or a certain applied force is released, thereby enabling the displacement of the movable portion to be accelerated, allowing the user to perceive a sudden decrease in the force to be applied to displace the key.
Diese Lösungen sehen eine fortwährende Verformung des elastischen Elements bei jedem Verwendungszyklus der Taste vor.These solutions provide for a continuous deformation of the elastic element with each cycle of use of the button.
Diese Beanspruchungen verursachen im Laufe der Zeit die Abnutzung des elastischen Elements und die dadurch bedingte Beeinträchtigung der Leistungen des elastischen Elements, was eine Änderung des vom Benutzer wahrgenommenen taktilen Empfindens oder Gefühls verursacht. Diese Art von Rückmeldesystem ist zudem heikel und anfällig für mechanische Beanspruchungen, die Fehlfunktionen verursachen oder die Verwendung beeinträchtigen könnten.Over time, these stresses cause the elastic element to wear and the consequent deterioration in the performance of the elastic element, causing a change in the tactile sensation or sensation perceived by the user. This type of feedback system is also delicate and susceptible to mechanical stresses that could cause malfunctions or affect use.
In bestimmten Kraftfahrzeugbereichen, beispielsweise im Bereich der Nutzfahrzeuge wie Kastenwagen, Lkws, Straßenzugmaschinen usw., wird eine sehr lange Haltbarkeit der im Fahrerhaus befindlichen Komponenten gefordert. Insbesondere wird gefordert, dass die Tasten und Bedienfelder einer Anzahl von Zyklen standhalten, die mindestens doppelt so hoch wie bei anderen Fahrzeugen wie beispielsweise Pkws ist. So wird auf dem Gebiet der Fahrzeuge, insbesondere im Bereich der Nutzfahrzeuge, immer häufiger gefordert, dass es gelingt, eine sehr hohe Anzahl von Schaltvorgängen bei gleichbleibenden Leistungen zu garantieren, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit garantiert wird.In certain motor vehicle areas, for example in the area of commercial vehicles such as box vans, trucks, road tractors, etc., a very long service life of the components located in the driver's cab is required. In particular, it is required that the buttons and control panels withstand a number of cycles that is at least twice that of other vehicles such as passenger cars. Thus, in the field of vehicles, particularly in the field of commercial vehicles, it is increasingly necessary to be able to guarantee a very high number of gear changes with consistent performance, thereby guaranteeing high reliability and longevity.
Zudem wird auf dem Gebiet der Fahrzeuge, insbesondere im Bereich der Nutzfahrzeuge, immer häufiger gefordert, dass die im Fahrerhaus befindlichen Tasten und/oder die darin enthaltenen Steuerungssysteme keine Vibrationen, Geräusche und/oder ästhetische Mängel aufgrund von externen Beanspruchungen verursachen, wie beispielsweise Vibrationen, die durch das Fahrzeug selbst im Stand oder während der Fahrt verursacht werden.In addition, in the field of vehicles, particularly in the field of commercial vehicles, it is increasingly required that the buttons located in the cab and/or the control systems contained therein do not cause vibrations, noise and/or aesthetic defects due to external stresses such as vibrations, caused by the vehicle itself when stationary or while driving.
Ferner werden im Bereich der Nutzfahrzeuge zunehmend technische Lösungen angestrebt, bei denen falsche Schaltvorgänge verhindert werden und das vom Benutzer bei der Verringerung der Kraft nach dem Schaltvorgang wahrgenommene Ruckempfinden auch bei kurzen Tastenhüben klar und deutlich wahrnehmbar ist.Furthermore, in the field of commercial vehicles, technical solutions are increasingly being sought in which incorrect shifting operations are prevented and the jerk sensation perceived by the user when the force is reduced after the shifting operation can be clearly and distinctly perceived even with short button strokes.
Die derzeit bekannten Lösungen ermöglichen es nicht, eine Langlebigkeit der Steuerungssysteme sowie eine langfristige Aufrechterhaltung der Leistungen beim Erzeugen der haptischen Rückmeldung für den Benutzer zu gewährleisten, insbesondere im Fall einer hohen Zahl vorgesehener Schaltzyklen.The currently known solutions do not make it possible to ensure the longevity of the control systems and long-term maintenance of the performances in generating the haptic feedback for the user, especially in the case of a large number of switching cycles envisaged.
Zudem ermöglicht keine der bekannten Lösungen es, auch bei sehr kurzen Tastenhüben, auch von weniger als 1 mm, ein vom Benutzer wahrgenommenes deutliches Gefühl zu erhalten.In addition, none of the known solutions makes it possible to obtain a clear feeling perceived by the user even with very short key strokes, even less than 1 mm.
Schließlich ist es bei den derzeit bekannten Lösungen sehr komplex, die Kraft-Weg-Kennlinie eines Steuerungssystems in Abhängigkeit von den Projektspezifikationen zu ändern und/oder etwaige Fertigungstoleranzen der Komponenten des Drucktasters auszugleichen und so eine Einheitlichkeit der ausgeführten Vorrichtungen zu gewährleisten.Finally, with the currently known solutions, it is very complex to modify the force-displacement curve of a control system depending on the project specifications and/or to compensate for any manufacturing tolerances of the push button components, thus ensuring uniformity of the devices produced.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese und weitere technische Probleme zu lösen, indem ein Steuerungssystem mit einem neuartigen magnetischen Rückmeldesystem ausgeführt wird.It is an object of the present invention to solve these and other technical problems by implementing a control system with a novel magnetic feedback system.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für einen Drucktaster mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1.One aspect of the present invention relates to a push button control system having the features of appended
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Drucktaster mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 8.Another aspect of the present invention relates to a push button having the features of appended claim 8.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bedienfeld mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 10.Yet another aspect of the present invention relates to a control panel having the features of appended
Die Merkmale und Vorteile des Steuerungssystems, des Drucktasters und des Bedienfelds gemäß der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von verschiedenen möglichen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren verdeutlicht. Es zeigen:
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1 eine mögliche, beispielhafte und nicht einschränkende Ausführungsform eines Bedienfelds, das mindestens einen Drucktaster und/oder mindestens ein Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst; - -
2A und2B einige Merkmale des erfindungsgemäßen Rückmeldesystems; insbesondere zeigt2A in stilisierter Form ein erfindungsgemäßes Rückmeldesystem;2B zeigt eine Grafik mit der Kraft-Weg-Kennlinie eines Rückmeldesystems gemäß2A im Vergleich zur Kennlinie der Anziehungskraft zwischen einem Magneten und einer Platte; - -
3 in einer axonometrischen Ansicht einen erfindungsgemäßen Drucktaster im Schnitt entlang einer vertikalen Ebene, in der im Schnitt ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem zu erkennen ist.
- -
1 a possible, exemplary and non-limiting embodiment of a control panel comprising at least one push button and/or at least one control system according to the present invention; - -
2A and2 B some features of the feedback system according to the invention; in particular shows2A in stylized form, a feedback system according to the invention;2 B shows a graphic with the force-displacement characteristic of a feedback system2A compared to the characteristic curve of the attractive force between a magnet and a plate; - -
3 in an axonometric view, a push button according to the invention in section along a vertical plane in which a control system according to the invention can be seen in section.
Unter Bezugnahme auf die genannten Figuren bezieht sich das Bezugszeichen 1 auf ein Bedienfeld als Ganzes, während sich das Bezugszeichen 2 auf einen Drucktaster als Ganzes bezieht. Das Bezugszeichen 3 schließlich bezieht sich auf ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem als Ganzes.With reference to said figures,
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 3 ist besonders geeignet, in Drucktastern 2 zum Aktivieren eines oder mehrerer elektrischer oder elektronischer Schaltkreise eingesetzt zu werden. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 3 umfasst: einen feststehenden Abschnitt 4, der geeignet ist, mit einer Halterungsstruktur 25 des Drucktasters 2 verbunden zu werden; einen beweglichen Abschnitt 5, der geeignet ist, mit einer Taste 20 mindestens eines Drucktasters 2 verbunden zu werden, wobei er sich mit dieser Taste 20, beispielsweise fest verbunden, bewegt und wobei er sich zudem in Bezug auf den feststehenden Abschnitt 4 über nicht dargestellte Führungssysteme bewegt; und ein Rückmeldesystem 6, das geeignet ist, eine ruckartige Kraftänderung bei der Verlagerung des beweglichen Abschnitts 5 in Bezug auf den feststehenden Abschnitt 4 zu erzeugen. Insbesondere ermöglicht das Rückmeldesystem 6 es, eine Änderung der auf den beweglichen Abschnitt 5 zu dessen Verlagerung entlang seines Hubs aufzubringenden Kraft zu erhalten. Dieses Rückmeldesystem 6 ermöglicht es, eine erwünschte Kraft/Weg-Funktion des beweglichen Abschnitts 5 zu erhalten.The
Genauer gesagt, ist der bewegliche Abschnitt 5 geeignet, aus einer Ruhelage in eine Schaltlage überzugehen. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Begriff Ruhelage die Lage verstanden, die das Steuerungssystem 3 und insbesondere der bewegliche Abschnitt 5 einnimmt, wenn keine äußere Kraft auf das Steuerungssystem 3 selbst, insbesondere auf den beweglichen Abschnitt 5, aufgebracht wird, während unter dem Begriff Schaltlage die Lage verstanden wird, die das Steuerungssystem 3 und insbesondere der bewegliche Abschnitt 5 einnimmt, wenn eine äußere Kraft auf das Steuerungssystem 3, insbesondere auf den beweglichen Abschnitt 5, aufgebracht wird und diesen in Bezug auf den feststehenden Abschnitt 4 bewegt und ihn speziell zu einem mechanischen Endanschlag führt.More specifically, the
In der bevorzugten Ausführungsform des Steuerungssystems 3 ist das Rückmeldesystem 6 magnetisch. Insbesondere umfasst das magnetische Rückmeldesystem 6: einen Magneten 62, eine Platte 64 und ein Distanzstück 66.In the preferred embodiment of the
Der Magnet 62 ist dem einen unter dem feststehenden Abschnitt 4 und dem beweglichen Abschnitt 5 zugeordnet.The
Die Platte 64 umfasst mindestens einen Abschnitt aus einem ferromagnetischen Material, beispielsweise Stahl. Die Platte 64 ist dem anderen unter dem feststehenden Abschnitt 4 und dem beweglichen Abschnitt 5 zugeordnet, insbesondere in Bezug auf denjenigen, dem der Magnet 62 zugeordnet ist.
Das Distanzstück 66 ist zwischen dem Magneten 62 und der Platte 64 angeordnet. Insbesondere ist das Distanzstück 66 geeignet, einen Mindestabstand „d“ zwischen der Platte 64 und dem Magneten 62 zu definieren. Zwischen der Platte 64 und dem Magneten 62, die in einem Mindestabstand „d“ gelegen sind, wirkt eine bekannte Anziehungskraft.The
Die Anziehungskraft zwischen einem Magneten 62 und einer Platte 64 lässt sich grundsätzlich von einem Fachmann bestimmen, wenn er die intrinsischen Merkmale und die Abmessungen des Magneten 62 sowie einen Abstand „D“ zwischen dem Magneten 62 und der Platte 64 kennt, so dass er die Anziehungskraft zwischen dem Magneten 62 und der Platte 64 für den Mindestabstand „d“ bestimmen kann.Generally, the force of attraction between a
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 3 ist so ausgelegt, dass der bewegliche Abschnitt 5 beim Übergang zwischen der Ruhelage und der Schaltlage einen Abstand „D“ zwischen der Platte 64 und dem Magneten 62 vergrößert. Insbesondere vergrößert sich beim Übergang zwischen der Ruhelage und der Schaltlage der Abstand „D“ zwischen der Platte 64 und dem Magneten 62 in Bezug auf den Mindestabstand „d“. Die Vergrößerung des Abstands „D“ verursacht eine Verringerung der Anziehungskraft, die zwischen der Platte 64 und dem Magneten 62 wirkt.The
Diese Lösung ermöglicht es, eine Änderung der Kraft zu erzeugen, die vom Benutzer beim Verlagern des beweglichen Abschnitts 5 durch Drücken auf die Taste 20 des Drucktasters 2 wahrgenommenen wird, insbesondere eine ruckartige Kraftänderung.This solution makes it possible to generate a change in the force perceived by the user when displacing the
Darüber hinaus vermeidet die vorliegende Erfindung die Verwendung von elastischen Elementen, die verformt werden müssen, um eine solche ruckartige Kraftänderung zu erzeugen, mit dem daraus resultierenden Vorteil, dass eine längere Haltbarkeit des Steuerungssystems 3 gewährleistet wird, indem die Merkmale der taktilen Wahrnehmung, die der Benutzer beim Verlagern des beweglichen Abschnitts 5 wahrnimmt, im Laufe der Zeit unverändert beibehalten werden, selbst nach einer hohen Anzahl von Schaltzyklen des Steuerungssystems 3.In addition, the present invention avoids the use of elastic elements that must be deformed in order to generate such a sudden change in force, with the consequent advantage of ensuring longer durability of the
Die vorliegende Lösung ermöglicht es, den erwünschten taktilen Effekt auch dann zu erhalten, wenn der Hub, den der bewegliche Abschnitt 5 und infolgedessen der ihm zugeordnete Drucktaster 2 vollführen kann, gering ist.The present solution makes it possible to obtain the desired tactile effect even when the stroke that the
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 3 kann beispielsweise so ausgelegt werden, dass der bewegliche Abschnitt 5 beim Übergang zwischen der Ruhelage und der Schaltlage einen Hub von weniger als 1 mm, beispielsweise einen Hub von weniger als 0,7 mm, beispielsweise zwischen 0,6 mm und 0,4 mm, vollführt. Obwohl der von diesem beweglichen Abschnitt 5 zurückgelegte Hub kurz ist, können alle oben genannten technischen Effekte erhalten werden.The
Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Lösung es ganz allgemein, die Merkmale der Kraft-Weg-Kennlinie entsprechend den Erfordernissen zu kontrollieren und zu verändern und den Hystereseeffekt beim Übergang zwischen den beiden Betriebslagen deutlich zu reduzieren.In addition, the present solution makes it possible, in general, to control and modify the characteristics of the force-displacement curve according to the needs, and to significantly reduce the hysteresis effect in the transition between the two operating positions.
In einer bevorzugten, beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 3 entspricht die ruckartige Kraftänderung bei der Verlagerung des beweglichen Abschnitts 5 in Bezug auf den feststehenden Abschnitt 6, insbesondere beim Übergang aus der Ruhelage in die Schaltlage, einer Abnahme der Kraft um mindestens 25 % nach dem Erreichen eines Kraftspitzenwerts. Diese Abnahme ist vom Benutzer leicht feststellbar und ergibt somit den gewünschten taktilen Effekt.In a preferred, exemplary and non-limiting embodiment of the
Bei näherem Eingehen auf weitere mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 3 ist der Magnet 62 bevorzugt ein Permanentmagnet. In einer alternativen Ausführungsform ist der Magnet 62 ein Elektromagnet.If further possible embodiments of the
In einer bevorzugten, beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 3 ist der Magnet 62, bevorzugt ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet, dem festen Abschnitt 4 zugeordnet, während die Platte 64 dem beweglichen Abschnitt 5 zugeordnet ist. Das Distanzstück 66 besteht vorteilhafterweise aus Silikonmaterial. Diese Ausführungsform ermöglicht es, dem beweglichen Abschnitt 5 das Element des Rückmeldesystems 6 mit den geringsten Abmessungen und dem geringsten Gesamtgewicht zuzuordnen und so die Trägheiten des beweglichen Abschnitts 5 zu verringern.In a preferred, exemplary and non-limiting embodiment of the
Diese Lösung ermöglicht es ferner, den Magneten 62 geeignet zu befestigen und dadurch zu verhindern, dass er sich unbeabsichtigt bewegen kann, beispielweise, indem er während der Nutzung des Fahrzeugs, in dem dieses Steuerungssystem 3 eingesetzt ist, vibriert.This solution also makes it possible to suitably fix the
In einer alternativen, beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 3 ist der Magnet 62 ein Permanentmagnet oder dem beweglichen Abschnitt 5 zugeordnet, während die Platte 64 dem feststehenden Abschnitt 4 zugeordnet ist. Das Distanzstück 66 ist vorteilhafterweise aus Silikonmaterial ausgeführt.In an alternative, exemplary and non-limiting embodiment of the
Das Distanzstück kann 66 grundsätzlich auch aus anderen Materialien mit anderen elastischen Eigenschaften ausgeführt sein. Dieses Distanzstück 66 kann alternativ mittels von mechanischen Endanschlägen definiert werden, die dem feststehenden Abschnitt 4 geeignet zugeordnet sind, so dass Bewegungen am beweglichen Abschnitt 5, die den Abstand „D“ zwischen dem Magneten 62 und der Platte 64 auf einen Wert unterhalb des Mindestabstands „d“ verringern, verhindert werden. Das Distanzstück 66 ist bevorzugt aus elastischem Material ausgeführt, beispielsweise Silikon, so dass die Rückkehr in die Ruhelage des beweglichen Abschnitts 5 abgefedert wird, wenn auf diesen beweglichen Abschnitt 5 keine äußere Kraft mehr aufgebracht wird, und die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magneten 62 und der Platte 64 dazu tendiert, sie einander anzunähern und dabei die Verlagerung zu beschleunigen, bis der durch das Distanzstück 66 definierte Mindestabstand „d“ erreicht ist.In principle, the
Das Distanzstück 66 verhindert ganz allgemein, dass sich der Magnet 62 und die Platte 64 über einen Abstand „D“ hinaus nähern können, der geringer als der Mindestabstand „d“ ist.The
Der Magnet 62 und die Platte 64 können ihren eigenen Abstand „D“ entlang einer Achse, beispielsweise einer Achse „Z“, bevorzugt ändern.The
Bevorzugt bewegt sich der bewegliche Abschnitt 5 in Bezug auf den feststehenden Abschnitt 4, indem er eine lineare Bewegung vollführt, beispielsweise entlang einer Achse, beispielsweise entlang der Achse „Z“.Preferably, the
Ein mögliches Verfahren zur Ausführung des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 3 umfasst die folgenden Schritte:
- -
Erhalten eines Steuerungssystems 3, das einen feststehenden Abschnitt 4, einen beweglichen Abschnitt 5und ein Rückmeldesystem 6 umfasst; - -
Erhalten eines Magneten 62, beispielsweise eines Permanentmagneten, mit bekannten physikalischen und strukturellen Eigenschaften und einerPlatte 64, dieim Rückmeldesystem 6 enthalten ist; - - Bestimmen der Kennlinie für die Anziehungskraft zwischen
Magnet 62und Platte 64 in Abhängigkeit vom Abstand „D“ zwischen ihnen; - - Auswählen eines Mindestabstands „d“ zwischen
dem Magneten 62 und derPlatte 64, wodurch die Ruhelage des beweglichen Abschnitts 5 definiert wird; - -
Bereitstellen eines Distanzstücks 66 mit der Dicke gleich dem Mindestabstand „d“, daszwischen dem Magneten 62 und derPlatte 64 anzuordnen ist; - - Bestimmen, auf der Kennlinie für die Anziehungskraft, der Aktivierungskraft des
Steuerungssystems 3; - - Festlegen des maximalen Hubs des beweglichen Abschnitts 5, wodurch ein Endanschlag definiert wird.
- - obtaining a
control system 3 comprising a fixedsection 4, amovable section 5 and afeedback system 6; - - obtaining a
magnet 62, e.g. a permanent magnet, with known physical and structural characteristics and aplate 64 included in thefeedback system 6; - - Determination of the characteristic curve for the attraction force between
magnet 62 andplate 64 as a function of the distance "D" between them; - - choosing a minimum distance "d" between the
magnet 62 and theplate 64, which defines the rest position of themobile portion 5; - - providing a
spacer 66 of thickness equal to the minimum distance "d" to be placed between themagnet 62 and theplate 64; - - determining, on the attraction force characteristic, the activation force of the
control system 3; - - Defining the maximum travel of the moving
section 5, thereby defining an end stop.
Auf diese Weise ist es möglich, das gewünschte Gefühl mit einer ruckartigen Kraftänderung zu erhalten.In this way it is possible to obtain the desired feeling with a sudden change in force.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 3 ist das Rückmeldesystem 6 einstellbar. Insbesondere umfasst dieses Rückmeldesystem 6 ein Kalibrierungssystem 61. Das Kalibrierungssystem 61 ist in der Lage, den Abstand „D“ zwischen der Platte 64 und dem Magneten 62 in Bezug auf den durch das Distanzstück 66 definierten Mindestabstand „d“ zu ändern, bevorzugt zu vergrößern, insbesondere in der Ruhelage. Diese Lösung ermöglicht es, den Abstand „D“ zwischen dem Magneten 62 und der Platte 64 so zu ändern, dass etwaige Änderungen der Kraft-Weg-Kennlinie in Bezug auf die erwünschte oder erwartete, die durch die Fertigungstoleranzen der Teile des Steuerungssystems 3 und/oder des Drucktasters 2, in dem das Steuerungssystem 3 eingesetzt wird, verursacht werden, ausgeglichen werden können, wodurch eine Einheitlichkeit der ausführbaren Steuerungssysteme 3 gewährleistet wird.In a preferred embodiment of the
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungssystems 2 ist der Magnet 62 in einer Aufnahme 42 aufgenommen, die in dem feststehenden Abschnitt 4 ausgeführt ist. In dieser Ausführungsform ist das Kalibrierungssystem 61 geeignet, die Position des Magneten 62 innerhalb der Aufnahme 42 zu ändern. In einer möglichen Ausführungsform des Kalibrierungssystems 61 ist in der Aufnahme 42 ein Gewindestift angeordnet, der geeignet ist, sein Eindringen in die Aufnahme 42 zu ändern, was die Verlagerung des Magneten 62 in der Aufnahme 42 verursacht.In a preferred embodiment of the
In einer bevorzugten, beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform ist der Magnet 62 zylindrisch. In einer möglichen Ausführungsform ist die Seitenfläche des zylindrischen Magneten 62 zumindest teilweise mit einem Gewinde versehen, so dass sie mit einem in der Aufnahme 42 ausgeführten Gegengewinde 42 gekoppelt werden kann, so dass durch Drehen des Magneten 62, beispielsweise mit einem speziellen Schlüssel, die Position des Magneten 62 innerhalb der Aufnahme 42 und infolgedessen der Abstand „D“ zu der Platte 64 geändert werden kann.In a preferred, exemplary and non-limiting embodiment,
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 3 ist besonders geeignet, in einem Drucktaster 2 für Fahrzeuge oder Boote eingesetzt zu werden, in denen dieser Drucktaster 2 zum Aktivieren eines oder mehrerer elektrischer oder elektronischer Schaltkreise geeignet ist. Der Drucktaster 2 umfasst bevorzugt: eine Halterungsstruktur 25, die geeignet ist, mit einem Bedienfeld 1 verbunden zu werden; und mindestens eine Taste 20. Auf diese Taste 20 kann ein Benutzer zum Aktivieren einer oder mehrerer Funktionalitäten einwirken, die einem oder mehreren der elektrischen und/oder elektronischen Schaltkreise zugeordnet sind, beispielsweise der Funktionalitäten der Fahrzeugheizung, der Scheibenentfrostung, der Sitzheizung/-kühlung, der Klimaanlage, der Innenraumleuchten, der Fahrzeugleuchten, der Lautstärkeregelung der Lautsprecher usw. Diese nicht dargestellten elektrischen und/oder elektronischen Schaltkreise sind zumindest teilweise auf einer oder mehreren Leiterplatten ausgeführt, die innerhalb der Halterungsstruktur 25 geeignet aufgenommen sind.The
Der Drucktaster 2 umfasst somit mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Schaltkreis, der geeignet ist, in Abhängigkeit von der Einwirkung des Benutzers auf die mindestens eine Taste 20 zu schalten.The
Die Taste 20 ist geeignet, sich zu bewegen und dabei eine lineare Bewegung zu vollführen, beispielsweise entlang einer Achse, beispielsweise einer Achse „Z“, oder eine Drehbewegung zu vollführen, beispielsweise um eine senkrecht zu der Achse „Z“ verlaufende Achse.The
Der erfindungsgemäße Drucktaster 2, der ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem 3 umfasst, bewirkt, dass die Taste 20 durch die zwischen der Platte 64 und dem Magneten 62 des Rückmeldesystems 6 wirkende Anziehungskraft in Position gehalten wird.The
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 3 bewirkt, dass der bewegliche Abschnitt 3, der mechanisch mit der Taste 20 verbunden ist, vorgespannt wird, da eine magnetische Kraft auf ihn wirkt. Die Taste 20 bleibt daher in ihrer Stellung, wodurch unerwünschte Bewegungen, beispielsweise Vibrationen, vermieden werden.The
Der Drucktaster 2 und das erfindungsgemäße Steuerungssystem 3 sind besonders geeignet, in einem Bedienfeld 1 für Fahrzeuge enthalten zu sein.The
Das erfindungsgemäße Bedienfeld 1 ist besonderes geeignet, in Fahrzeugen oder Booten eingesetzt zu werden. Dieses Bedienfeld 1 ist geeignet, in einem Fahrgastraum oder einer Kabine des Fahrzeugs angeordnet zu werden. Das erfindungsgemäße Bedienfeld 1 umfasst einen oder mehrere Drucktaster 2, wobei mindestens einer von ihnen ein erfindungsgemäßer Drucktaster 2 ist und/oder ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem 3 umfasst.The
Das Bedienfeld 1 kann eine Mehrzahl von Drucktastern 2 umfassen, von denen jeder eine eigene Taste 20 besitzt, oder aber eine Mehrzahl von Drucktastern 2 umfassen, die sich alle eine einzige Taste 20 in Form eines Felds teilen, dessen verschiedene Bereiche den einzelnen Drucktastern 2 zugeordnet sind. In dieser Ausführungsform ist es über ein kapazitives System möglich, das Annähern an einen Abschnitt und/oder Berühren eines Abschnitts des Felds des Bedienfelds 1 festzustellen und infolgedessen den jeweiligen Drucktaster 2 zu aktivieren, der wiederum den entsprechenden elektrischen/elektronischen Schaltkreis schaltet. Dieses Feld des Bedienfelds 1 ist geeignet, sich zu bewegen und dabei eine lineare Bewegung zu vollführen, beispielsweise entlang einer Achse, beispielsweise einer Achse „Z“, oder eine Drehbewegung zu vollführen, beispielsweise um eine senkrecht zu der Achse „Z“ verlaufende Achse.The
Anhand des Diagramms in
Aus dem Diagramm lässt sich ferner auch der variable Verlauf der Kraft bestimmen, die aufzubringen ist, um den Hub des beweglichen Abschnitts 5 in Bezug auf den feststehenden Abschnitt 4 zu erlauben.The diagram also makes it possible to determine the variable progression of the force that is to be applied in order to allow the
In der Figur ist eine Änderung der aufgebrachten Kraft nach einem Spitzenwert bei etwa 12 N/m zu erkennen, während der Abstand „D“ zwischen Magnet 62 und Platte 64 vom Mindestabstand „d“ von 0,6 mm bis auf 1,2 mm steigt und damit den Endanschlag definiert.The figure shows a change in applied force after a peak at about 12 N/m as the distance "D" between
Anhand dieser Figur ist verständlich, dass es dem Benutzer erst gelingt, die Platte 64 vom Magneten 62 oder umgekehrt zu entfernen, wenn er die Anziehungskraft zwischen der Platte 64 und dem Magnet 62 überwunden hat. Sobald diese Kraft überschritten wird, beginnt das Steuerungssystem 3 und insbesondere der bewegliche Abschnitt 5, aus der Ruhe- in die Schaltlage überzugehen. Der Benutzer wird bei einem Abnehmen der Kraft, die zur Verlagerung des beweglichen Abschnitts 5 erforderlich ist, einen Ruck wahrnehmen und so das gewünschte Gefühl erhalten.From this figure it can be understood that the user is only able to remove the
Beim Erreichen des Endanschlags bewegt sich der bewegliche Abschnitt nicht weiter, und wenn der Benutzer weiterhin eine Kraft ausüben würde, würde er eine Zunahme der erforderlichen Kraft ohne eine merkliche Bewegung des beweglichen Abschnitts 5 empfinden. Nach Beendigung des Aufbringens der Kraft durch den Benutzer führt die magnetische Anziehungskraft zwischen der Platte 64 und dem Magneten 62 das Steuerungssystem 3 wieder in die Ruhelage. Diese Lösung ermöglicht es, den Hystereseeffekt zwischen dem Übergang aus der Ruhe- in die Schaltlage und dem umgekehrten Übergang erheblich zu verringern, der typisch für Systeme nach dem Stand der Technik ist und auf der Verformung eines elastischen Elements beruht. In dem Diagramm ist die Verringerung der Kraft oder der Ruck zu erkennen, die/der mit einem erfindungsgemäßen Rückmeldesystem 6 erhalten werden kann.On reaching the end stop, the movable section does not move any further and if the user were to continue to exert force, he would feel an increase in the force required without any appreciable movement of the
In der dargestellten Ausführung umfasst der Drucktaster 2 eine Taste 20, die mechanisch mit dem beweglichen Abschnitt 5 verbunden ist, der die Platte 64 aufnimmt. Die Taste 20 ist geeignet, sich entlang der Achse „Z“ zu bewegen. In dieser Ausführungsform ist der Magnet 62 in einer Aufnahme 42 des feststehenden Abschnitts 4 aufgenommen.In the embodiment shown, the
In dieser Ausführung ist ein Kalibrierungssystem 61 vorhanden, das es mittels geeigneter Gewinde ermöglicht, den Magneten 62 innerhalb der Aufnahme 42 zu verlagern, beispielsweise unter Verwendung eines geeigneten Schlüssels, beispielsweise eines Inbusschlüssels.In this embodiment there is a
Die Platte 64 wird durch das Distanzstück 66, das zwischen dem Magneten und der Platte 64 angeordnet ist, mindestens im Mindestabstand „d“ gehalten. Dieses Distanzstück 66 besteht aus Silikonmaterial und ist so geformt, dass es eine Aufnahme bildet, in der ein Teil des Magneten 62 aufgenommen werden kann.The
Das Einwirken eines Benutzers auf die Taste 20 des Drucktasters 2 aktiviert das Steuerungssystem 3, das bewirkt, dass sich die Platte 64 nach Überwindung der zwischen dem Magneten 62 und der Platte 64 wirkenden Anziehungskraft von dem Magneten 62 entfernen kann. Diese Bewegung wird vom Benutzer als ruckartige Kraftänderung bei der Verlagerung der Taste 20 wahrgenommen.Action of a user on the
In der Figur ist zu erkennen, dass der feststehende Abschnitt 4 des Steuerungssystems 3 an der Halterungsstruktur 25 des Drucktasters 2 befestigt ist, beispielsweise mit Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben.In the figure it can be seen that the fixed
In der dargestellten Ausführungsform ist eine spezielle Bohrung zu erkennen, die sowohl in der Halterungsstruktur 25 als auch im Steuerungssystem 3 ausgeführt ist, so dass auf das Kalibrierungssystem 61 zu seiner Einstellung mühelos eingewirkt werden kann.In the embodiment shown, a special hole can be seen, made both in the
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die typischen Nachteile der Abnutzung der derzeit bekannten Lösungen zu überwinden.The present invention makes it possible to overcome the typical wear and tear drawbacks of the currently known solutions.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die vom Benutzer wahrnehmbaren haptischen Rückmeldemerkmale im Laufe der Zeit unverändert aufrechtzuerhalten, so dass jegliche Beeinträchtigung des Gefühls, die normalerweise bei Lösungen aus dem Stand der Technik auftritt, vermieden wird.The present invention allows the haptic feedback characteristics perceptible by the user to remain unchanged over time, avoiding any degradation in feel normally associated with prior art solutions.
Die vorliegende Erfindung verhindert Verformungen und/oder Reibungen zwischen den Komponenten des Steuerungssystems 3 und des Rückmeldesystems 6 und ermöglicht dadurch eine geringere Hysterese beim Schaltzyklus des Steuerungssystems 3.The present invention prevents deformation and/or friction between the components of the
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Kraft-Weg-Kennlinie des Steuerungssystems 3 auf der Basis der Konstruktionsspezifikationen schnell und einfach individuell anzupassen, wobei die strukturellen Abmessungen des Steuerungssystems 3 im Wesentlichen unverändert bleiben.The present invention allows the force-displacement characteristics of the
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, das Steuerungssystem 3 schnell und einfach zu kalibrieren, auch nach der Montage, um etwaige Fertigungstoleranzen der einzelnen Komponenten des Steuerungssystems 3, des Drucktasters 2 und/oder des Bedienfelds 1 auszugleichen.The present invention makes it possible to calibrate the
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dem Benutzer mit einer ruckartigen Kraftänderung auch dann eine haptische Rückmeldung zu geben, wenn der Hub der Taste 20 sehr kurz ist.The present invention makes it possible to give the user haptic feedback with a sudden change in force even when the stroke of the key 20 is very short.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es zu gewährleisten, dass am beweglichen Abschnitt 5 des Steuerungssystems 3 und infolgedessen an der Taste 20 des zugeordneten Drucktasters 2 eine Vorspannkraft anliegt, die in der Lage ist, diese Taste 20 in Position zu halten und mögliche unerwünschte Vibrationen und/oder Bewegungen der Taste 20 des Drucktasters 2 zu vermeiden. The present invention makes it possible to ensure that the moving
Die vorliegende Lösung ermöglicht es, eine Kraft-Weg-Kennlinie zu erhalten, in welcher der Größtwert der Kraft auf Höhe der Andruckkraft liegt, die der Benutzer auf die Taste 20 aufbringt, so dass ein schnelles Schalten des Drucktasters 2 ermöglicht wird und falsche Kontakte und/oder Schaltvorgänge verhindert werden.The present solution makes it possible to obtain a force-displacement curve in which the maximum value of the force is at the level of the pressing force that the user applies to the
Alternative, nicht dargestellte und/oder beschriebene Ausführungsformen, die sich dem Fachmann angesichts der vorliegenden Beschreibung und der beigefügten Figuren erschließen, sind als in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallend zu betrachten.Alternative embodiments, not shown and/or described, which will be apparent to those skilled in the art in view of the present description and attached figures, are to be considered as falling within the scope of the present invention.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Bedienfeldcontrol panel
- 22
- Drucktasterpush button
- 2020
- Tastebutton
- 2525
- Halterungsstrukturbracket structure
- 33
- Steuerungssystem, Feststehender Abschnitt, AufnahmeControl System, Fixed Section, Recording
- 55
- Beweglicher AbschnittMovable section
- 66
- Rückmeldesystemfeedback system
- 6161
- Kalibrierungssystemcalibration system
- 6262
- Magnetmagnet
- 6464
- Platteplate
- 6666
- Distanzstückspacer
- „d“"d"
- Mindestabstandminimum distance
- „D“"D"
- Abstanddistance
- „Z“"Z"
- Achseaxis
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
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DE102007005362B3 (en) * | 2006-10-30 | 2008-02-14 | Siemens Ag | Actuating element for machinery and/or systems has light arranged around the button that produces tactile feedback when operated and briefly illuminates light |
-
2020
- 2020-09-14 IT IT102020000021640A patent/IT202000021640A1/en unknown
-
2021
- 2021-09-03 DE DE102021209751.0A patent/DE102021209751A1/en active Pending
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