DE19824149A1 - Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte (21, 22, 23), mit einem Drehknopf (10). Um dem Benutzer bei einfachem Aufbau des Drehstellers eine Bezugsstellung des Drehknopfes (10) beim Auswählen zwischen verschiedenen Möglichkeiten oder beim Einstellen von Parametern zu bieten, ist erfindungsgemäß eine steuerbare Rast- und Verriegelungseinrichtung (15) vorgesehen, durch die der Drehknopf (10) wahlweise verriegelbar ist, um einen Anschlag für die Drehbewegung vorzusehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte.

Bei Systemen mit mehreren elektronischen oder elektronischen Geräten wird für eine Vielzahl von Bedienungsfunktionen der einzelnen Geräte heutzutage oft ein einziger Drehsteller vorgesehen, um entsprechend einer Jeweils ausgewählten Bedienungsfunktion Parameter einzustellen oder zwischen verschiedenen Möglichkeiten auszuwählen. Sind derartige Drehsteller in beiden Richtungen frei drehbar, so ist sowohl beim Einstel­ len von Parametern als auch beim Auswählen von vorgegebenen Möglich­ keiten eine optische Rückmeldung über den eingestellten Parameter bzw. die eingestellte Möglichkeit erforderlich. Um hierbei dem Benutzer zumin­ dest ein Gefühl für das Drehen am Drehknopf des Drehstellers zu vermit­ teln, ist es bekannt, eine Vielzahl von leichten, am Drehknopf fühlbaren Rastklicks zu erzeugen.

Ferner ist ein Bediensystem für Komponenten in einem Kraftfahrzeug be­ kannt (DE 196 08 869 C2), bei dem einem Betätigungsmittel verschiedene Bedienungsfunktionen und Arten der haptischen Rückmeldung zugewie­ sen werden. Zur Einstellung der haptischen Rückmeldung sind elektrome­ chanische und/oder elektromagnetische Aktuatoren vorgesehen, mit de­ nen es möglich ist, Kräfte auf das Betätigungsmittel wirken zu lassen. Um das Erreichen des jeweiligen Endwertes anzuzeigen, wird das Betäti­ gungsmittel für das Weiterdrehen in die entsprechende Richtung gesperrt. Zur Vermittlung eines Funktionsmittelwertes oder von Raststellen wird das Weiterdrehen etwas erschwert.

Bei einem bekannten Drehsteller (DE 42 05 875 A1) sind ein Drehknopf und ein Inkrementalgeber auf einer gemeinsamen Welle angeordnet und über ein Getriebe mit einem Motor verbunden. Um Raststellungen zu reali­ sieren, erzeugt der Motor ein rückstellendes Drehmoment. Wird das rück­ stellende Drehmoment einer Raststellung überwunden, so wird der Motor so angesteuert, daß er das Rückstellmoment für die nächste Raststellung liefert. Um federnde Endanschläge zu erhalten, wird der Motor entspre­ chend der Drehstellung des Drehknopfes so angesteuert, daß er bei Errei­ chen der jeweiligen Enden eines Einstellbereiches ein sprungartig anstei­ gendes Rückstellmoment liefert.

Ferner ist es aus der DE 36 05 088 C2 bekannt, einem Drehsteller ver­ schiedenen Bedienungsfunktionen zuzuweisen und zur Erzeugung ver­ schiedener haptischer Rückmeldungen eine elektromagnetische Bremse vorzusehen, die der Drehbewegung des Drehstellers einen variablen Wi­ derstand entgegensetzt und auch Raststellungen simulieren kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen weiteren Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte bereitzustellen, der Insbesondere bei einfachem Aufbau dem Benutzer eine Bezugsstellung beim Auswählen zwischen verschiedenen Möglichkeiten oder beim Ein­ stellen von Parametern bietet.

Diese Aufgabe wird durch den Drehsteller nach Anspruch 1 gelöst. Vorteil­ hafte Welterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen beschrie­ ben.

Erfindungsgemäß ist also bei einem Drehsteller mit einem Drehknopf eine steuerbare Rast- und Verriegelungseinrichtung vorgesehen, durch die der Drehknopf wahlweise verriegelbar ist, um einen Anschlag für die Drehbe­ wegung des Drehknopfes vorzusehen. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Rast- und Verriegelungseinrichtung zumindest eine steuerbare Klinkenanordnung aufweist, die mit entsprechenden, bezüglich der Dreh­ bewegung des Drehknopfes umfangsmäßig umlaufend angeordneten Rastmitteln zusammenwirkt.

Hierdurch läßt sich auf konstruktiv besonders einfache Weise eine Be­ zugsstellung des Drehknopfes für die Jeweilige Bedienungsfunktion unab­ hängig von der tatsächlichen Drehstellung des Drehknopfes erreichen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwei Klinkenanordnungen vorgesehen sind, die jeweils in unter­ schiedlichen Drehrichtungen des Drehknopfes wirken.

Um dem Benutzer neben der mit Hilfe des Anschlag fühlbaren Bezugsstel­ lung eine oder mehrere Referenzdrehstellungen sowie ein verbessertes Ge­ fühl für die Drehbewegung zu vermitteln, kann bei einer vorteilhaften Wei­ terbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß jede Klinkenanordnung so steuerbar ist, daß sie zum Erzeugen unterschiedlich stark fühlbarer Rast­ klicks mit unterschiedlich großen Federkräften beaufschlagbar ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die bezüglich der Drehbewegung des Drehknopfes umfangsmäßig an­ geordneten Rastmittel der Rast- und Verriegelungseinrichtung als Signal­ auslöser für eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Drehstellung und/oder einer Drehrichtung des Drehknopfes dienen. Diese Ausgestal­ tung der Erfindung hat den Vorteil, daß die Rast- und Verriegelungsein­ richtung mit der Sensoreinrichtung zusammengefaßt werden kann, wo­ durch sich ein besonders kompakter Aufbau ergibt. Da die Klinkenanord­ nung und die Sensoreinrichtung umfangsmäßig versetzt angeordnet wer­ den können, läßt sich insbesondere eine besonders kurze axiale Baulänge erreichen. Als Sensoreinrichtung zum Erfassen der Drehstellung kann da­ bei beispielsweise eine Lichtschrankenanordnung, induktive oder kapazi­ tive Näherungsfühler oder Näherungsschalter verwendet werden. Umge­ kehrt ist es auch möglich, daß bei einem Drehsteller, der als Signalauslö­ ser für die Sensoreinrichtung eine Zahnscheibe verwendet, diese als Rast­ mittel für eine Rast- und Verriegelungseinrichtung einzusetzen.

Eine weitere Vereinfachung des erfindungsgemäßen Drehstellers ergibt sich, wenn die Klinkenanordnungen als Drehrichtungs- und Drehwinkel­ signalgeber ausgebildet sind.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Rast- und Verriegelungseinrichtung von einer Benutzer­ schnittstelle derart steuerbar ist, daß jedes Ende eines Einstell- oder Aus­ wahlbereichs durch einen entsprechenden Anschlag für die Drehbewe­ gung fühlbar ist, wobei der Anschlag für die Drehbewegung durch Blockie­ ren des Drehknopfes erzeugt wird.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Drehbereich des Drehknopfes entsprechend einer Anzahl von Aus­ wahlmöglichkeiten bei einer gewünschten Bedienungsfunktion be­ schränkt ist, wobei jeder Auswahlmöglichkelt bei einer gewünschten Be­ dienungsfunktion ein fühlbarer Rastklick zugeordnet ist, der von der Rast- und Verriegelungseinrichtung beim drehen des Drehknopfes er­ zeugt wird.

Auf diese Weise läßt sich insbesondere dann, wenn die gewünschte Bedie­ nungsfunktion im Auswählen zwischen wenigen, beispielsweise drei oder vier Möglichkeiten besteht, der Drehsteller wie ein einfacher Wahlschalter handhaben, so daß der Benutzer den erfindungsgemäßen Drehsteller auch ohne eine optische und/oder akustische Rückmeldung in der ge­ wünschten Weise bedienen kann.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes schematisches Blockdiagramm eines erfindungs­ gemäßen Drehstellers zusammen mit einem zugeordneten System elektri­ scher oder elektronischer Geräte,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung einer steuerbaren Rast- und Verriege­ lungseinrichtung für den erfindungsgemäßen Drehsteller,

Fig. 3 (a) bis (c) verschiedenen Verriegelungszustände der Rast- und Ver­ riegelungseinrichtung nach Fig. 2 und

Fig. 4 eine Darstellung einer weiteren Rast- und Verriegelungseinrich­ tung für den erfindungsgemäßen Drehsteller.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile und Schaltungselemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie Fig. 1 zeigt, weist der erfindungsgemäße Drehsteller einen Dreh­ knopf 10 mit einer Welle 11 auf, die in einem Lager 12 an einem nicht näher dargestellten Gehäuse 13 gelagert ist. An der Welle 11 ist eine Sensorein­ richtung 14 zum Erfassen der Drehrichtung und/oder der Drehstellung des Drehknopfes 10 sowie eine Rast- und Verriegelungseinrichtung 15 an­ geordnet, mit der die Drehbewegung des Drehknopfes 10 auf unterschied­ liche Weise beeinflußbar ist, um den Drehbereich des Drehknopfes 10 wahlweise zu beschränken, Raststellungen fühlbar zu machen und be­ stimmte Positionen eines Auswahlbereichs haptisch zu markieren.

Die Rast- und Verriegelungseinrichtung 15 wird von einer Benutzer­ schnittstelle 16 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Sensorein­ richtung 14 und einer ausgewählten Bedienungsfunktion gesteuert. An die Benutzerschnittstelle 16 ist eine optische Anzeigevorrichtung 17, die beispielsweise einen Bildschirm 18 umfaßt, sowie gegebenenfalls ein akustischer Signalgeber 19 angeschlossen.

Die von der Sensoreinrichtung 14 gelieferten Drehrichtungs- und/oder Drehstellungssignale werden in der Benutzerschnittstelle 16 in Abhängig­ keit von der jeweils ausgewählten Bedienungsfunktion in entsprechende Bedienungs- oder Stellsignale umgesetzt, und über einen Verteilerschalt­ kreis 20 an ein zu bedienendes elektrisches oder elektronisches Gerät 21, 22, 23 weitergeleitet. Als elektrisches oder elektronisches Gerät können dabei beispielsweise ein Rundfunkempfänger 21, ein CD-Plattenspieler, ein Bordcomputer 22, ein Navigationssystem 23 oder dergleichen vorgese­ hen sein. Der Verteilerschaltkreis 20 wird dabei von der Benutzerschnitt­ stelle 16 in Abhängigkeit von der ausgewählten Bedienungsfunktion und dem zu bedienenden elektronischen Gerät 21, 22, 23 gesteuert.

Wie Fig. 2 zeigt, weist die Rast- und Verriegelungseinrichtung 15 bei­ spielsweise eine an ihrem Außenumfang mit Rastzähnen 24 versehene Zahnscheibe 25 auf, die koaxial auf der Welle 11 angeordnet und drehfest mit ihr verbunden ist. Es ist auch möglich, anstelle der Zahnscheibe 25 Rastzähne oder ähnliche Rastmittel direkt am Außenumfang der Welle 11 vorzusehen.

Mit der Zahnscheibe 25 wirken zwei Klinken 26, 27 zusammen, die mittels Stellgliedern 28, 29 verschwenkbar sind. Die Stellglieder werden von der Benutzerschnittstelle 16 gesteuert, um die Klinken 26, 27 wahlweise aus der in Fig. 2 und 3 (a) dargestellten Freigabestellung in eine Sperrstel­ lung zu verschwenken. Als Stellglieder 28, 29 können dabei beispielsweise Elektromagneten vorgesehen sein. In der Sperrstellung können die Klin­ ken 26, 27 mit unterschiedlich großen Kräften in einer oder in beiden Drehrichtungen federnd gehalten sein, um beim Betätigen des Drehknop­ fes verschieden starke Rastklicks fühlbar zu machen.

Die Rastzähne 24 können auch als Impulsauslöser für die Sensoreinrich­ tung 14 ausgebildet sein. z. B. können die Rastzähne zu Unterbrechung von Lichtschranken dienen, die als Sensoreinrichtung 14 einsetzbar sind.

Desweiteren ist es denkbar, die Klinken 26, 27 zur Erfassung einer Dreh­ bewegung des Drehknopfes 10 zu verwenden, in dem diese beispielsweise bei jedem Rastklick mittels eines Schalters oder dergleichen ein entspre­ chendes Signal an die Benutzerschnittstelle 16 liefern.

Der von der Benutzerschnittstelle 16 gesteuerte Betrieb der Rast- und Ver­ riegelungseinrichtung 15 des erfindungsgemäßen Drehstellers wird nun anhand von Fig. 3 (a) bis (c) näher erläutert. Fig. 3 (a) zeigt die Rast- und Verriegelungseinrichtung 15 mit in ihrer Freigabestellung gehaltenen Klinken 26, 27. Damit wird eine erste Betriebsart des Drehstellers reali­ siert, in der der Drehknopf 10 in beiden Richtungen frei drehbar ist.

Gemäß Fig. 3 (b) ist die in der Zeichnung linke Klinke 26 in ihre Sperrstel­ lung geschwenkt, in der sie so mit den Rastzähnen 24 zusammenwirkt, daß sie ein Verdrehen des Drehknopfes 10 im Gegenuhrzeigersinn verhin­ dert, während sie bei einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn zurückge­ drückt wird und in ihre in Fig. 3a gezeigte Freigabestellung zurückkehrt, um innerhalb des Stellbereichs die ungehinderte Stellbewegung des Dreh­ knopfes 10 in beiden Richtungen wieder zu ermöglichen. Hierdurch läßt sich eine sowohl konstruktiv als auch steuerungsmäßig besonders einfa­ che Ausbildung des erfindungsgemäßen Drehstellers erzielen. Dabei kann zusätzlich ein federndes Rastmittel zur Erzeugung von Rastklicks vorge­ sehen sein.

Andererseits ist es auch möglich, daß die in ihrer Sperrstellung gemäß Fig. 3b befindliche Klinke bei einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn ge­ gen eine vom Stellglied 28 gelieferte Federkraft zurückgedrückt wird, um nach dem Vorbeigehen eines Rastzahns 24 wieder in ihre Sperrstellung zu schnappen und somit ein am Drehknopf 10 fühlbares Klicken zu bewirken. Auf diese Weise läßt sich eine Endstellung des Drehknopfes 10 für einen Einstell- oder Auswahlbereich einer ausgewählten Bedienungsfunktion markieren, während durch das Klicken ein besseres Gefühl für die Dreh­ bewegung erzeugt wird. Durch unterschiedlich große, vom Stellglied gelie­ ferte Federkräfte läßt sich das fühlbare Klicken am Drehknopf variieren, um weitere Drehstellungen zu markieren. Das andere Ende des Einstell- oder Auswahlbereichs kann dann durch eine entsprechende Betätigung der in der Zeichnung rechten Klinke 27 vorgenommen werden.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausgestaltung der Rast- und Verriegelungsein­ richtung 15, bei der eine einzige, in beiden Drehrichtungen wirksame Klin­ ke 30 mit den Rastzähnen 24 der Zahnscheibe 25 zusammenwirkt. Die Klinke 30 wird dabei von einem Stellglied 31 aus ihrer nicht weiter darge­ stellten Freigabestellung in eine Sperrstellung verschoben, in der sie ela­ stisch mit unterschiedlichen Federkräften oder unbeweglich gehalten wird, um am Drehknopf 10 unterschiedlich stark führbare Rastklicks zu bewirken bzw. um den Drehknopf 10 beim Erreichen des Endes eines Ein­ stell- oder Auswahlbereichs gegen eine weitere Drehbewegung zu blockie­ ren, wodurch wiederum das entsprechende Ende des Einstell- oder Aus­ wahlbereichs angezeigt wird.

Das in Fig. 4 dargestellte Stellglied 31 mit der Klinke 30 läßt sich auch zusammen mit der Klinkenanordnung nach Fig. 3 als zusätzliches Rast­ mittel zur Erzeugung von Rastklicks einsetzen, wenn die Klinken 26, 27 nur eine reine, die Enden eines Stellbereichs anzeigende Funktion besit­ zen. Dabei wird die von Stellglied 31 erzeugte Federkraft so gewählt, daß sie stets eine Stellbewegung mit mehr oder weniger stark fühlbaren Rast­ klicks ermöglicht.

Neben dieser fühlbaren Anzeige des Anfangs und des Endes des Einstell- und Auswahlbereichs kann zusätzlich noch ein akustische s Signal von der Benutzerschnittstelle 16 über den akustischen Signalgeber 19 ausgege­ ben werden, um insbesondere bei einer Auswahl aus einer Vielzahl von Möglichkeiten anzugeben, daß die letzte Wahlmöglichkeit erreicht ist.

Der erfindungsgemäße Drehsteller besitzt somit einen variablen Drehbe­ reich, der von der Benutzerschnittstelle 16 durch Steuerung der Rast- und Verriegelungseinrichtung 15 entsprechend dem Einstell- oder Auswahl­ bereich der jeweiligen Bedienungsfunktion eingestellt wird. Besonders vorteilhaft läßt sich der erfindungsgemäße Drehsteller einsetzen, wenn beispielsweise bei der Bedienung eines Navigationssystems oder bei der Auswahl der elektrischen oder elektronischen Geräte nur eine relativ klei­ ne Anzahl von Auswahlmöglichkeiten gegeben ist. Hierbei erkennt der Be­ nutzer die nächste eingestellte Auswahlmöglichkeit durch das am Dreh­ knopf 10 fühlbare klicken, das mittels der Rast- und Verriegelungsein­ richtung 15 in jeder Stellung des Drehknopfes erzeugt wird. Durch das Blockieren des Drehknopfes 10 am Anfang und am Ende einer Liste von Auswahlmöglichkeiten kann der Anfang oder das Ende der Liste als Refe­ renz gewählt werden, um eine bestimmte Auswahlmöglichkeit schnell aus­ wählen zu können. Die jeweiligen Stoppositionen des Drehstellers, in de­ nen der Drehknopf 10 gegen ein Weiterdrehen in einer Richtung blockiert ist, werden dabei von der Benutzerschnittstelle 16 entsprechend der An­ zahl der Auswahlmöglichkeiten bei der aktuellen Bedienungsfunktion an­ gepaßt.

Claims (9)

1. Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte (21, 22, 23), mit einem Drehknopf (10) und einer steuerbaren Rast- und Verriegelungsein­ richtung (15), durch die der Drehknopf (10) wahlweise verriegelbar ist, um einen Anschlag für die Drehbewegung vorzusehen.

2. Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rast- und Verriegelungseinrichtung (15) zumindest eine steuerbare Klin­ kenanordnung (26, 28; 27, 29; 30, 31) aufweist, die mit entsprechenden, bezüglich der Drehbewegung des Drehknopfes (10) umfangsmäßig umlau­ fend angeordneten Rastmitteln (24) zusammenwirkt.

3. Drehsteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Klinkenanordnungen (26, 28; 27, 29) vorgesehen sind, die jeweils in unter­ schiedlichen Drehrichtungen des Drehknopfes (10) wirken.

4. Drehsteller nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Klinkenanordnung (26, 28; 27, 29; 30, 31) so steuerbar ist, daß sie zum Erzeugen unterschiedlich stark fühlbarer Rastklicks mit unter­ schiedlich großen Federkräften beaufschlagbar ist.

5. Drehsteller nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastmittel (24) der Rast- und Verriegelungseinrichtung (15) als Signal­ geber für eine Sensoreinrichtung (14) zum Erfassen einer Drehstellung und/oder einer Drehrichtung des Drehknopfes (10) dienen.

6. Drehsteller nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinkenanordnungen als Drehrichtungs- und Drehwinkelsignalgeber ausgebildet sind.

7. Drehsteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rast- und Verriegelungseinrichtung (15) von einer Benutzerschnittstelle (16) derart steuerbar ist, daß jedes Ende eines Ein­ stell- oder Auswahlbereichs durch einen entsprechenden Anschlag für die Drehbewegung fühlbar ist, wobei der Anschlag für die Drehbewegung durch Blockieren des Drehknopfes (10) erzeugt wird.

8. Drehsteller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehbereich des Drehknopfes (10) entsprechend einer Anzahl von Aus­ wahlmöglichkeiten bei einer gewünschten Bedienungsfunktion be­ schränkt ist.

9. Drehsteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Auswahlmöglichkelt bei einer gewünschten Bedienungsfunktion ein fühl­ barer Rastklick zugeordnet ist, der von der Rast- und Verriegelungsein­ richtung (15) beim Drehen des Drehknopfes (10) erzeugt wird.