DE112014001481T5

DE112014001481T5 - System für dynamisch einstellbare Arretierung

Info

Publication number: DE112014001481T5
Application number: DE112014001481.8T
Authority: DE
Inventors: Glen McAllister
Original assignee: Kostal of America Inc
Current assignee: Kostal of America Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-12-10
Also published as: CN105210000A; DE112014001481T8; CN105210000B; US20160020045A1; WO2014144615A1; US9496105B2

Abstract

Es sind dynamisch einstellbare Dreh-Aktuatoreinrichtungen beschrieben. Wenn ein Knopf in einem elektronischen Systemen, etwa einem Radiogerät, gedreht wird und sich einer Grenze annähert und diese schließlich erreicht (etwa die Grenze der Lautstärke), erzeugen die beschriebenen Systeme und Verfahren eine zunehmende haptische Kraft für den Knopf, um für den Bediener anzuzeigen, dass man sich der Grenze nähert und/oder diese erreicht hat. Wenn beispielsweise eine Grenze für maximale Lautstärke in einer Radio-Anwendung erreicht ist, kann die haptische Kraft verhindern, dass der Knopf weiter gedreht wird.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung mit dem Titel „System für dynamisch einstellbare Arretierung”, die am 15. März 2013 eingereicht wurde und die Seriennummer 61/791,009 hat und hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Bei der Steuerung elektronischer Geräte, etwa einer Audio-Anlage, werden generell Drehaktuator-Einrichtungen für die Lautstärkesteuerung mit harten Anschlägen entlang des Umfangswegs ihrer Drehung bereitgestellt, so dass der Bediener eine Dreheinrichtung in einer Richtung drehen kann, um die Lautstärke zu erhöhen, und in der entgegengesetzten Richtung, um die Lautstärke zu verringern. Durch die Verwendung harter Anschläge erhält der Bediener eine abrupte haptische Rückmeldung, wenn die Einrichtung die maximale Lautstärke erreicht hat, wobei an diesem Punkt keine weitere Drehung des Knopfs in dieser Richtung zugelassen wird. Derartige Dreheinrichtungen haben eine nicht gelöste Problematik, wenn das elektronische Gerät ausgeschaltet wird, während der Lautstärkepegel relativ hoch ist, und wenn später das Audiogerät eingeschaltet wird, ist die Lautstärke weiterhin auf einen hohen Pegel eingestellt, häufig, auch wenn ein derartiger hoher Pegel von dem Bediener nicht gewünscht ist.
Es besteht ein Bedarf für einen richtungsmäßig eindeutig dynamisch einstellbaren Dreh-Aktuator. Derartige Dreh-Aktuatoreinrichtungen können in vielen Arten von Systemen einschließlich von elektronischen Geräten enthalten sein. Als nicht beschränkendes Beispiel können derartige Systeme in den Systemen enthalten sein, die in Fahrzeugen installiert sind.
ÜBERBLICK
In einer Ausführungsform ist eine dynamisch einstellbare Dreh-Aktuatoreinrichtung offenbart, die einen Knopf, der um eine Achse drehbar ist; einen Arretierungsring, der an einer Basis fixiert und mehrere Nockenarretierungen bzw. Nockenarretierungselemente aufweist. Der Arretierungsring umgibt den Knopf und hält den Knopf drehbar innerhalb des Arretierungsrings. Die Aktuatoreinrichtung weist mindestens eine Arretierungseingriffseinrichtung auf, die von einer ersten Position zur Ausübung einer ansteigenden Vorspannkraft gegen die Nockenarretierungen bei Drehung des Knopfs bewegbar ist. Eine Getriebeanordnung ist für das Eingreifen in die Arretierungseingriffseinrichtung vorgesehen. Die Getriebeanordnung kann in Position gehalten sein, solange diese nicht in Reaktion auf Drehung des Knopfs angetrieben wird. Die Getriebeanordnung wird von einem Elektromotor angetrieben, wobei der Motor auf eine manuelle Drehung des Kopfes um die Achse durch einen Bediener reagiert. Wenn der Knopf gedreht wird, folgt die Arretierungseingriffseinrichtung den Nocken in dem Arretierungsring, und Strom wird dem Motor zugeführt, wobei die Getriebeanordnung zunehmend in Eingriff kommt, um eine zunehmende Vorspannkraft auf die Arretierungseingriffseinrichtung auszuüben, und die Arretierungseingriffseinrichtung wird zunehmend gegen die Nockenarretierungen vorgespannt, um eine haptische Kraft für den Bediener zu erzeugen, um eine weitere Drehung des Knopfs zu verhindern. Die Einrichtung kann durch eine elektronische Steuerung mit Speicher und Befehlen zur Steuerung des Motors in Reaktion auf die Drehung des Knopfs gesteuert sein. Mindestens eine Arretierungseingriffseinrichtung kann mit einem Positionssensor derart in Verbindung stehen, dass, wenn eine Arretierungseingriffseinrichtung in Kontakt mit einer Nockenoberfläche ist, die zweite Arretierungseinrichtung vor einem tatsächlichen Kontakt mit der Nockenoberfläche positioniert werden kann, so dass eine unbegrenzte Anzahl einstellbarer Positionen für die Drehung des Knopfs bereitgestellt wird. Wenn der Stromfluss zu dem Motor beendet wird, kehrt die Arretierungseingriffeinrichtung zu ihrer ersten Position zurück. Wenn wieder Strom zum Motor fließt, kann der Bediener den Knopf drehen, wie dies zuvor beschrieben ist, und kann eine haptische Eingabe erhalten, dass keine weitere Drehung des Knopfs zulässig ist, ohne dass harte Anschläge in der Dreh-Aktuatoreinrichtung erforderlich sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Aufrissansicht einer Ausführungsform der Dreh-Aktivierungseinrichtung;
2 ist ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht von oben einer Ausführungsform der Dreheinrichtung, wobei die Nockenarretierung und Arretierungseingriffseinrichtung gezeigt sind;
3 ist ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht von oben einer Ausführungsform der Dreheinrichtung, die auf einer Basiseinheit zur Wechselwirkung mit dem Aktuator montiert ist;
4 ist ein anschauliches Verfahren zum Bedienen einer Dreh-Aktivierungseinrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Obwohl eine Ausführungsform in Bezug zu den Figuren beschrieben ist, ist zu beachten, dass eine derartige Beschreibung lediglich anschaulich ist, und in keiner Weise ist sie als Einschränkung der Erfindung in jeglicher Weise zu verstehen. Ferner sind die Ausdrücke, die zur Beschreibung der Ausführungsformen verwendet sind, keine Begriffe zur Einschränkung sondern lediglich zur Beschreibung.
Auf 1–3 verweisend ist 1 eine Aufrissansicht einer Ausführungsform der Dreh-Aktivierungseinrichtung bzw. Dreh-Aktuatoreinrichtung 10. Ein Aktuator 12 ist als ein Paar elektronischer Elektromotoren entsprechend 14 und 16 gezeigt, wovon jeder ein Aktivierungsgetrieberad hat, das von dem Motor gedreht werden kann und das an Drehhalterungen 18 und 20 drehbar montiert ist. Die Getrieberäder können von den Halterungen für Wartungszwecke entfernt werden.
Eine Basiseinheit 22 ist vorgesehen, die ausgebildet sein kann, den Aktuator zu halten. Die Basiseinheit hat in diesem Falle zwei Öffnungen 24 und 26 mit ausreichender Größe, um die Aktuator-Getriebehalterungen aufzunehmen, so dass die Getriebehalterungen und die Getrieberäder sich durch die Basiseinheit erstrecken können. Die Basiseinheit ist mit Gleitschienen 28 und 30 ausgestattet, um eine koordinierte unabhängige quer laufende Gleitbewegung der Arretierungseingriffseinrichtungen 32 und 34 in Reaktion auf Drehbewegungen der Getrieberäder zu ermöglichen, um in die Nockenarretierungen eines Nockenrings 36 in einer Weise einzugreifen, die nachfolgend beschrieben ist.
Es ist eine Nockenarretierungs-Anordnung 38 vorgesehen, die mit Kodierer-Zähnen versehen ist, um als Positionssensor in Verbindung mit dem Drehknopf-Aktuator 40 in einer Weise zu fungieren, die nachfolgend beschrieben ist. Der Drehknopf ist mit einer Führungsanordnung 42 ausgestattet, die aus einer Antriebsführung 44 aufgebaut ist, die zwischen die Arretierungseingriffseinrichtungen einführbar ist, wenn die Arretierungseingriffseinrichtungen in den quer laufenden Gleitschienen eingeführt wurden, und ist aus Führungen 46 und 48 aufgebaut, die so dimensioniert sind, dass sie mit dem äußeren Umfang 50, 52 der Arretierungseingriffseinrichtungen interagieren, um eine Drehung der Arretierungseingriffseinrichtung in Reaktion auf die Drehung des Knopfs zu ermöglichen. Wie man in 3 am besten erkennt, ist, wenn der Knopf in Position gehalten ist, die Antriebsführung anliegend mit dem Randbereich der Arretierungseingriffseinrichtungen in Kontakt bzw. Eingriff, und die Führungen sind anliegend mit beiden äußeren Umfängen bzw. Randbereichen 56, 58 der Arretierungseingriffseinrichtungen und mit den inneren Umfängen bzw. Randbereichen 60, 62 von Basishalterungen 64 und 66 entsprechend im Eingriff. Wieder mit Bezug zu 1, hat der Arretierungsring mindestens einen und vorzugsweise mehrere Kodierer-Zähne 68, die in Umfangsrichtung entlang des unteren Umfangs 72 des Arretierungsrings angeordnet sind. Der Drehknopf wird innerhalb des Arretierungsrings durch einen Einschnapp-Ring 74 in Position gehalten, der mit geeigneten Öffnungen in dem Arretierungsring formschlüssig im Eingriff ist.
Nachdem der Aufbau generell beschrieben ist, zeigt 2 eine ausgeschnittene Querschnittsdraufsicht, in der der Nockenarretierungsring und eine einzelne Arretierungseingriffseinrichtungs-Konfiguration gezeigt sind. Es wird eine einzelne Arretierungseingriffseinrichtung beschrieben, wobei zu beachten ist, dass jede Führung ähnlich zu der anderen aufgebaut ist.
Die Arretierungseingriffseinrichtung hat einen Hohlkörper 76 mit Außenwänden 78 und 80, die einen Innenraum 82 bilden. Die Wand 78 hat eine größere Länge als die Wand 80, so dass sie eine Kontaktoberfläche zu der Drehknopf-Antriebsführung 44 bildet. Die Wand 80 ist von ähnlicher Länge wie die Führung des Drehknopfs, um anliegenden Kontakt mit der Führung bereitzustellen. Die Aktuator-Getrieberäder sind in unmittelbarer Nähe zu der Arretierungseingriffseinrichtung und sind passend mit den Zähnen 82 des Schlittens 84 in Eingriff. Der Schlitten hat eine Erhebung 86, die als eine Führung für eine Vorspanneinrichtung dient, die als Spiralfeder 87 gezeigt ist, die aber auch aus einem elastischen Material hergestellt sein könnte, das in den Innenraum der Arretierungseingriffseinrichtung eingepasst ist und zunehmend komprimierbar ist, um eine zunehmende Vorspannkraft auf den Nockenmitnehmer 88 in einer gerundeten Auflage 90 an einem Ende der Arretierungseingriffseinrichtung auszuüben, die den Nockenarretierungen bzw. veränderlichen Nockenarretierungselementen 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104 und 106 des Rings während der Drehung des Knopfs folgt.
Die Dreh-Aktuatoreinrichtung ist von einer elektronischen Einrichtung gesteuert, etwa einer Steuerung mit Speicher, etwa PROM, EPROM, EEPROM, FLASH oder einem anderen Speicher, der in der Lage ist, Befehle für den Betrieb des Systems auszugeben. Die Steuerung empfängt eine Eingabe von dem Positionssensor und sendet ein elektrisches Signal zu einem speziellen Motor, um den Aktuator zu veranlassen, die Vorspanneinrichtung zu bewegen und zunehmend die Vorspannkraft zu erhöhen, die auf den Nockenarretierungsmitnehmer entsprechend der erfassten Position ausgeübt wird. Obwohl eine elektronische Steuerung beschrieben ist, ist zu beachten, dass ein computerlesbares Medium mit Software oder Befehlen darin auch mit eingeschlossen ist, so dass die Steuerung Befehle aus dem computerlesbaren Medium zum Betreiben des Systems empfängt.
Während des Betriebs stellt die Dreh-Aktuatoreinrichtung ein System für richtungsmäßig eindeutigen dynamisch einstellbaren Arretierungskraftaufwand einer Dreheingabeeinrichtungen mit Anwender-Rückkopplung in Form eines veränderlichen Drehmoments bereit, das zum Drehen der Eingabeeinrichtung erforderlich ist, die in diesem Falle der Knopf ist. Durch Verwendung von Nockenprofilen, die durch gleiche Abstände oder Winkel wie die Profile selbst getrennt sind, wobei Arretierungsmitnehmer auf gegenüberliegenden Seiten der Nockenprofile vorgesehen sind, führen eindeutige Kräfte auf die beiden Mitnehmer zu entsprechendem eindeutigen Kraftaufwand in zwei Richtungen der Drehung, indem die Vorspannelemente, die die Mitnehmer des Aktuators halten, gedrückt werden. Die zum Bewegen der Arretierungsmitnehmer erforderliche Kraft wird dynamisch zwischen Bewegungen des Knopfs eingestellt, so dass eine unbegrenzte Anzahl virtueller Positionen aus der endlichen Anzahl physikalische Positionen möglich gemacht wird. Ferner ermöglicht die Einrichtung die Erzeugung virtueller Endanschläge für die Drehung des Kopfes, indem die zur Überwindung der Arretierungen erforderliche Kraft über die Kraft hinaus ansteigt, die der Bediener auf das System ausüben kann. Durch Verwendung eines Positionssensors oder Kodierers in Verbindung mit den Aktuatoren beim Betätigen des Knopfs kann derjenige Mitnehmer, der mit keiner Arretierung in Kontakt ist, durch Drehung des Aktuator-Rades auf die nächste Position eingestellt werden, bevor die Position erreicht wird, wodurch nahtlose eindeutiger Kraftaufwand für eine unbegrenzte Anzahl von Positionen oder starre Endanschläge möglich sind.
4 ist eine schematische Darstellung eines anschaulichen Verfahrens 108 zum Betreiben der Dreheinrichtung. Insbesondere ist Schritt 110 ein Schritt zur Aktivierung einer elektrischen Einrichtung, für die der Knopf ein Steuerelement ist. Ein derartiges Gerät kann ein Audio-Gerät, etwa ein Klangsystem in einem Fahrzeug, sein. Im Schritt 112 wird der Knopf gedreht. Im Schritt 114 wird die Position des Nockenmitnehmers erfasst und im Schritt 116 werden unabhängig die Getriebe-Aktuatoren aktiviert, um unabhängig die Mitnehmer von einer ersten Position gegen die Nockenarretierungen zunehmend vorzuspannen. Im Schritt 118 wird die elektrische Einrichtung deaktiviert und die Nockenmitnehmer werden zu einer ersten Position zurückgeführt.
Obwohl eine Ausführungsform beschrieben ist, ist ersichtlich, dass viele Variationen und Modifizierungen ohne Abweichung von dem Schutzbereich und dem Grundgedanken der Erfindung möglich sind.

Claims

Eine dynamisch einstellbare Dreh-Aktuatoreinrichtung, mit: einem Knopf, der um eine Achse drehbar ist; einem Arretierungsring, der an einer Basiseinheit fixiert ist und mehrere Nockenarretierungselemente aufweist, wobei der Arretierungsring den Knopf umgibt und den Knopf drehbar innerhalb des Arretierungsrings hält; mindestens einer Arretierungseingriffseinrichtung, die von einer ersten Position bewegbar ist, um eine zunehmende Vorspannkraft gegen die Nockenarretierungselemente bei Drehung des Knopfs auszuüben; einer Getriebeanordnung, die mit der Arretierungseingriffseinrichtung in Eingriff kommt, wobei die Getriebeanordnung in Position gehalten wird, sofern sie nicht in Reaktion auf die Knopfdrehung angetrieben wird; und einem Elektromotor zum Antreiben der Getriebeanordnung in Reaktion auf eine manuelle Drehung des Knopfs um die Achse durch einen Bediener; wobei, wenn der Knopf gedreht wird, die Arretierungseingriffseinrichtung den Nocken in dem Arretierungsring folgt, die Position der Arretierungseingriffseinrichtung erfasst wird, die erfasste Position einer Steuerung übermittelt wird, die Steuerung die Getriebeanordnung aktiviert, um eine zunehmende Vorspannkraft auf die Arretierungseingriffseinrichtung auszuüben, um eine haptische Kraft bis zu einer vorbestimmten Position zu erzeugen, an der eine weitere Drehung des Kopfes verhindert wird.
Die dynamisch einstellbare Dreh-Aktuatoreinrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn Strom zu dem Motor unterbrochen wird, mindestens eine Eingriffseinrichtung zu der ersten Position zurückkehrt.
Die dynamisch einstellbare Dreh-Aktuatoreinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung einen Speicher mit Befehlen zum Betreiben des Motors in Reaktion auf die Drehung des Knopfs aufweist.
Die dynamisch einstellbare Dreh-Aktuatoreinrichtung nach Anspruch 1, die ferner zwei Arretierungseingriffseinrichtungen und einen Positionssensor in Verbindung mit den Arretierungseingriffseinrichtungen aufweist, so dass, wenn eine erste Arretierungseingriffseinrichtung mit Nockenoberflächen in Kontakt ist, eine zweite Arretierungseingriffseinrichtung, die nicht mit einem Arretierungselement in Kontakt ist, für die nächste Position eingestellt werden kann, bevor die Position tatsächlich erreicht ist, wodurch eine nahtlose Drehung für eine unbegrenzte Anzahl virtueller Positionen während des Drehens des Knopfs ermöglicht wird.
Ein Audio-System mit der einstellbaren Dreh-Aktuatoreinrichtung nach Anspruch 1.
Ein Fahrzeug mit der einstellbaren Dreh-Aktuatoreinrichtung nach Anspruch 1.
Ein System, um einem Drehknopf eine haptische Kraft zu verleihen, mit: einem elektronischen System mit einem Knopf, der um eine Achse drehbar ist; einem Arretierungsring, der an einer Basiseinheit fixiert ist und mehrere Nockenarretierungselemente aufweist, wobei der Arretierungsring den Knopf umgibt und den Knopf drehbar innerhalb des Arretierungsrings hält; mindestens einer Arretierungseingriffseinrichtung, die von einer ersten Position bewegbar ist, um eine zunehmende Vorspannkraft gegen die Nockenarretierungselemente bei Drehung des Knopfs auszuüben; einer Getriebeanordnung, die mit der Arretierungseingriffseinrichtung in Eingriff kommt, wobei die Getriebeanordnung in Position gehalten wird, sofern sie nicht in Reaktion auf die Knopfdrehung angetrieben wird; und einem Elektromotor zum Antreiben der Getriebeanordnung in Reaktion auf eine manuelle Drehung des Knopfs um die Achse durch einen Bediener; wobei, wenn der Knopf gedreht wird, die Arretierungseingriffseinrichtung den Nocken in dem Arretierungsring folgt; einem Positionssensor zum Erfassen einer Position der Arretierungseingriffseinrichtung; und einer Steuerung in elektrischer Verbindung mit dem Sensor, wobei die Steuerung ausgebildet ist, Getriebeanordnung zu aktivieren, auf der Grundlage zumindest zum Teil der erfassten Position der Arretierungseingriffseinrichtung, um eine zunehmende Ausübung einer haptischen Kraft zu veranlassen, bis eine Position erreicht ist, an der eine weitere Drehung des Kopfes verhindert wird.
Das System nach Anspruch 7, wobei, wenn Strom zu dem Motor unterbrochen wird, mindestens eine Eingriffseinrichtung zu der ersten Position zurückkehrt.
Das System nach Anspruch 7, das ferner zwei Arretierungseingriffseinrichtungen und einen Positionssensor in Verbindung mit den Arretierungseingriffseinrichtungen aufweist, so dass, wenn eine erste Arretierungseingriffseinrichtung mit Nockenoberflächen in Kontakt ist, eine zweite Arretierungseingriffseinrichtung, die nicht mit einem Arretierungselement in Kontakt ist, für die nächste Position eingestellt werden kann, bevor die Position tatsächlich erreicht ist, wodurch eine nahtlose Drehung für eine unbegrenzte Anzahl virtueller Positionen während des Drehens des Knopfs ermöglicht wird.
Ein Audio-System, das das System nach Anspruch 7 aufweist.
Ein Fahrzeug, das das System nach Anspruch 7 aufweist.