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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine in einem Kraftfahrzeug vorgesehene Rotationsdetektorvorrichtung.
Die FR-A-2 668 427 offenbart eine in einem Kraftfahrzeug vorgesehene
Rotationsdetektorvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2. Die Winkelposition des Rotationselements
wird durch ein Muster von elektrisch leitfähigen Abschnitten erfasst,
die von einer Schleifeinrichtung des Rotationselements kontaktiert
werden. Eine derartige Vorrichtung gibt ein Signal ab, wenn sich
ein drehbar gelagerter Rotor dreht, um dadurch den Rotationswinkel
oder die Rotationsrichtung des Rotors nach Maßgabe des Signals zu detektieren.
Im Spezielleren betrifft die Erfindung eine in einem Kraftfahrzeug
vorgesehene Rotationsdetektorvorrichtung, die in idealer Weise zum Einstellen
des Volumens des Luftstroms oder der Zuführöffnung einer in einem Kraftfahrzeug
vorgesehenen Klimaanlage bzw. Klimatisierungseinrichtung oder der
Temperatur in einem Kraftfahrzeug geeignet ist.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
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Eine in einem Fahrzeug, wie z.B.
ein Kraftfahrzeug, angebrachte Klimaanlage ist mit vielen Schaltern
zum Steuern der Betriebszustände
derselben ausgestattet, und zwar einschließlich der Schalter zum Einschalten/Ausschalten
einer Klimaanlage sowie zum Einstellen des durch ein Klimaanlagengebläses zugeführten Luftstroms,
eines Schalters zum Einstellen der Temperatur in dem Fahrzeug sowie
eines Schalters zum Einstellen der Richtung des Luftstroms. Diese
Schalter besitzen normalerweise Knöpfe, die drehbar in Axialrichtung
gelagert sind und die zum Einstellen der Kraft oder der Richtung des
Luftstroms und der Temperatur gedreht werden. Mit anderen Worten
können
die vorstehend ge nannten Schalter als Rotationsdetektorvorrichtungen
zum Detektieren der aktuellen Winkelpositionen sowie der Richtungen
der jeweiligen Knöpfe
bezeichnet werden; auf der Basis der von diesen Vorrichtungen abgegebenen
Signale wird die Klimaanlage gesteuert oder wird die Richtung des
Luftstroms eingestellt.
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Zusätzlich zu Standardschaltern
werden auch Codeschalter für
eine solche Rotationsdetektorvorrichtung verwendet. Bei einer Rotationsdetektorvorrichtung,
die Codeschalter verwendet, sind die Codeschalter an einer gedruckten
Schaltungsplatte angebracht, und eine Mehrzahl von Anschlüssen der Codeschalter
sind in Durchgangslöcher
eingesetzt, die als Inseln bzw. Anschlussbereiche der gedruckten
Schaltungsplatte bezeichnet werden. In den Codeschaltern sind mit
Drehwellen einstückig
ausgebildete Rotoren mit den Mustern eines Gray-Codes versehen, wobei sich jeweils nur
eine Schaltung auf ein Mal einschalten/ausschalten läßt, um die
Möglichkeit
von fehlerhaften Ausgängen
zu minimieren. Eine Mehrzahl von Anschlüssen und Bürsten werden durch Gleitberührung in
Kontakt gebracht; die Bürsten
drehen sich um die Drehwellen der Rotoren, um auf den Codemustern
eine Gleitbewegung auszuführen.
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Die Verwendung einer derartigen Rotationsdetektorvorrichtung
zum Steuern der vorstehend erwähnten
Klimaanlage würde
die Verwendung von teueren Codeschaltern mit sich bringen, die so
viele Codes aufweisen wie Anzahlen von zu steuernden Positionen
vorhanden sind. Andererseits wäre
auch die Verwendung von Allzweck-Codeschaltern, die die Standardisierung
von Komponenten in den Vordergrund stellen, teuer, da die Anzahl
von Steuerpositionen unweigerlich groß wäre und nicht benutzte Codes
resultieren würden.
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Alternativ hierzu könnte ein
Codemuster direkt auf eine gedruckte Schaltungsplatte aufgedruckt werden,
so dass sich eine Gleiteinrichtung auf dem Muster bewegt anstatt
dass getrennte Codeschalter verwendet werden; hierbei ergibt sich
jedoch ein Problem hinsichtlich der Lebensdauer, da eine längere Verwendung
der sich auf dem Muster bewegenden Gleiteinrichtung zu Verschleiß der Gleitoberfläche führen würde und Änderungen
im Widerstandswert hervorrufen würde,
obwohl die gleiche Funktion wie die von dem vorstehend be schriebenen
Codeschalter ausgeführte
geschaffen werden kann. Noch ein weiterer Nachteil besteht darin,
dass Staub leicht zu Fehlfunktionen führen könnte und die Muster bzw. Strukturen
in erster Linie durch Auflöten
von Silber auf das Schaltungsmuster einer gedruckten Schaltungsplatte
hergestellt werden, wodurch unweigerlich hohe Kosten entstehen.
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Die eingangs genannte FR-A-2 668
427 offenbart eine Rotationsdetektorvorrichtung zum Detektieren
von Einstellungen eines Klimaanlagensystems eines Kraftfahrzeugs.
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Die US-A-4,697,057 offenbart ein
Mikrowellenherd-Bedienfeld, bei dem ein Rotationselement zum Einstellen
der Kochzeit und/oder der Temperatur vorgesehen ist. Die winkelmäßige Position
des Rotationselements wird durch elektrische Signale detektiert,
die man von einem Muster leitfähiger
Wege erhält,
die auf einem Substrat vorgesehen sind, wobei einer dieser Wege
von einem Schleifeinrichtungsarm verfolgt wird, der an dem Rotationselement
angebracht ist.
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Die US-A-5,373,142 offenbart ein
Bedienfeld eines Mikrowellenherds, das ein Rotationselement beinhaltet,
das zum Auswählen
von einem einer Mehrzahl von zu kochenden Gerichten verwendet wird.
Ein Rotationselement ist an einem Codierer angebracht, der elektrische
Signale erzeugt, die von der winkelmäßigen Position des Rotationselements
abhängig
sind und von einem Mikrocomputer verarbeitet werden.
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Die GB 2 093 240 offenbart eine Rotationselement-Positionsanzeigeeinrichtung.
Das Rotationselement betreibt bei Betätigung einen elektronischen Zähler, wobei
der Zählstand
für die
winkelmäßige Position
des Rotationselements repräsentativ
ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht somit in der Schaffung einer kostengünstigen, in einem Kraftfahrzeug
vorgesehenen Rotationsdetektorvor richtung, die in der Lage ist,
den Betrag und die Richtung der Rotation eines Rotationselements,
d. h. eines Knopfes, mittels einer einfachen Konfiguration exakt
zu detektieren, und die eine kompakte Ausbildung zuläßt.
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Erreicht wird dieses Ziel durch die
Merkmale eines jeden der Ansprüche
1 bis 3. In Anspruch 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform angegeben.
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Die Detektion der rotationsmäßigen Position des
Knopfes in kleinem Maßstab
macht nur eine Erhöhung
der Anzahl der Einrichtungen zum Detektieren von Eingriffsabschnitten
erforderlich, um dadurch die Anzahl von Typen von abzugebenden Codesignalen
zu steigern; die Detektionsgenauigkeit kann somit sehr einfach gesteigert
werden, indem die Eingriffsabschnitte sowie die Einrichtungen zum
Detektieren der Eingriffsabschnitte entsprechend vorgegeben werden.
Ferner benötigt
die in einem Kraftfahrzeug vorgesehene Rotationsdetektorvorrichtung
keine teueren Codeschalter wie bei der eingangs beschriebenen herkömmlichen
Detektionsvorrichtung, so dass sich niedrigere Herstellungskosten
erzielen lassen.
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Die in einem Kraftfahrzeug vorgesehene
Rotationsdetektorvorrichtung ist in der Lage, einen eingestellten
Rotationswinkel des Rotationselements exakt zu detektieren.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie sie in Anspruch 3 definiert ist, sind bei einer in einem Kraftfahrzeug
vorgesehenen Rotationsdetektorvorrichtung mindestens zwei erste
Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen in der Lage, die rotationsmäßige Position
oder die Rotationsrichtung entweder durch ein äußeres Knopfelement oder durch ein
inneres Knopfelement zu detektieren, und mindestens drei zweite
Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen sind in der Lage, die
absolute Position des Rotationswinkels durch das andere Knopfelement
zu detektieren. Diese ersten und zweiten Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen
gestatten eine kompakte Ausbildung der gesamten Vorrichtung, wobei dies
wiederum zu einem verbesserten Platzfaktor führt.
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Eine in integraler Weise in einen
Rotor integrierte Anzeigeeinheit verbessert die Platzbedingungen
eines Bedienfeldes und ermöglicht
auch eine einfachere Bedienung.
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Gemäß Anspruch 1 können der
Betrag und die Richtung der Rotation des Rotationselements durch
eine einfache Konfiguration exakt detektiert werden, und die Rotationsdetektorvorrichtung
insgesamt läßt sich
kleiner ausbilden. Eine Detektion der rotationsmäßigen Position des Rotationselements
in einen kleinem Maßstab
macht lediglich eine Erhöhung
der Anzahl der Einrichtungen zum Detektieren von Eingriffsabschnitten
erforderlich, um dadurch die Anzahl von Typen von auszugebenden
Codesignalen zu erhöhen;
die Detektionsgenauigkeit läßt sich somit
sehr leicht steigern, indem die Eingriffsabschnitte sowie die Einrichtungen
zum Detektieren der Eingriffsabschnitte entsprechend vorgegeben
werden. Ferner benötigt
die in einem Kraftfahrzeug vorgesehene Rotationsdetektorvorrichtung
keine teueren Codeschalter, wie bei der eingangs beschriebenen herkömmlichen
Detektionsvorrichtung, so dass sich niedrigere Herstellungskosten
erzielen lassen.
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Gemäß Anspruch 2 läßt sich
die vorgegebene Rotationswinkelposition des Rotationselements exakt
detektieren, da das an einem Teil der Umschließung drehbar angebrachte Rotationselement,
die Mehrzahl von Eingriffsabschnitten, die an der Peripherie an
einem Ende des Rotationselements ausgebildet sind, sowie mindestens
drei Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen vorgesehen sind,
die mit diesen Eingriffsabschnitten selektiv in Eingriff treten,
um einzuschalten/auszuschalten und Signale zu erzeugen; wobei diese
Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen derart angeordnet sind,
dass sie durch die Rotation des Rotationselements zu unterschiedlichen
Zeitpunkten eingeschaltet/ausgeschaltet werden und die Rotationswinkelposition
des Rotationselements durch die Kombinationen von Ein-/Aus-Signalen
bestimmt wird.
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Gemäß Anspruch 3 sind mindestens
zwei erste Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen in der Lage,
die Rotationsposition sowie die Rotationsrichtung beispielsweise
durch das äußere Knopfelement
zu detektieren, und wenigstens drei zweite Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen
sind in der Lage, die absolute Position des Rotationswinkels durch
das innere Knopfelement zu detektieren. Die ersten und die zweiten
Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen ermöglichen somit eine reduzierte Größe sowie
einen verbesserten Platzfaktor der Rotationsdetektorvorrichtung.
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Die Anzeigeeinheit für die Anzeige
ist in das Rotationselement eingesetzt, so dass der Zustand desselben
sichtbar ist, während
das Rotationselement gedreht wird. Dies erlaubt der Bedienungsperson,
die Einstellung oder dergleichen des Rotationselements zu sehen,
während
dieses betätigt
wird, wodurch ein verbesserter Platzfaktor für das Bedienfeld und auch eine
einfachere Betätigung
ermöglicht werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 eine
Frontansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung, wobei ein Teil davon weggeschnitten
ist;
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2 eine
Längsschnittansicht
entlang der Linie A-A in 1;
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3 eine
Längsschnittansicht
entlang der Linie B-B in 1;
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4 eine
Frontansicht zur Erläuterung
einer schematischen positionsmäßigen Beziehung zwischen
einem Knopfelement und Detektionsschaltern bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
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5 eine
Wellenform zur Erläuterung
der Arbeitsweise der Detektionsschalter bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
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6 eine
Ansicht zur Erläuterung
der Arbeitsweisen der Detektionsschalter bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
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7 ein
Schaltbild unter Darstellung einer Detektorschaltung bei dem ersten
Ausführungsbeispiel;
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8A ein
Konzeptionsdiagramm zur Erläuterung
einer schematischen positionsmäßigen Beziehung
zwischen den Knopfelementen und den Detektionsschaltern bei einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
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8B eine
Frontansicht einer Steuereinheit einer in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen
Klimaanlage, bei der das zweite Ausführungsbeispiel Anwendung findet;
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9 eine
Frontansicht einer Steuereinheit einer in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen
Klimaanlage, bei der ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung Anwendung findet;
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10 ein
schematisches Konstruktionsdiagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen
dem inneren Knopfelement und den Detektionsschaltern;
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11 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Betriebszustände
der Detektionsschalter;
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12 ein
Schaltbild zum Erzeugen von acht digitalen Codes aus den Betriebszuständen der Detektionsschalter;
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13 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Beziehung zwischen den Knopfelementen und den Detektionsschaltern
bei dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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14 ein
Diagramm zur Erläuterung
der Beziehung zwischen den Knopfelementen und den Detektionsschaltern
bei einer exemplarischen Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nun in Verbindung mit den Begleitzeichnungen beschrieben.
Insbesondere sind dabei gleichen Bestandteilen gleiche Bezugszeichen
bei allen Ausführungsbeispielen
zugeordnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung derselben verzichtet wird.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 wird ein erstes Ausführungsbeispiel
beschrieben, das zum Detektieren von relativen Positionen ausgelegt ist. 1 zeigt dabei eine Frontansicht
des ersten Ausführungsbeispiels,
wobei ein Teil davon weggeschnitten ist; 2 zeigt eine Längsschnittansicht entlang der
Linie A-A in 1; 3 zeigt eine Längsschnittansicht
entlang der Linie B-B in 1; 4 zeigt eine Frontansicht
zur Erläuterung
einer schematischen positionsmäßigen Beziehung
zwischen einem Knopfelement und Detektionsschaltern bei dem ersten
Ausführungsbeispiel; 5 zeigt eine Wellenform
zur Erläuterung
der Arbeitsweise der Detektionsschalter des ersten Ausführungsbeispiels; 6 zeigt ein Diagramm zur
Erläuterung
der Arbeitsweise der Detektionsschalter bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
und 7 zeigt ein Schaltbild zur
Erläuterung
einer Detektorschaltung bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Wie in den 1 bis 3 dargestellt
ist, weist die Rotationsdetektorvorrichtung eine aus einer vorderen
Platte 1 und einer seitlichen Platte 2 gebildete Umschließung 3,
eine gedruckte Schaltungsplatte 4, die in eine Öffnung in
der rückwärtigen Oberfläche der
Umschließung 3 eingesetzt
ist, sowie ein in etwa zylindrisches Knopfelement 6 auf,
das in eine zylindrische Aussparung 5 eingesetzt ist, die
nahezu im Zentrum der vorderen Platte 1 der Umschließung 3 ausgebildet
ist.
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Die Innenumfangsfläche der
Aussparung 5 der Umschließung 3 ist mit Vorsprüngen 7 in
Umfangsrichtung versehen. Die Vorsprünge 7 werden lose
in eine ringförmige
Nut 9, die in einem äußeren zylindrischen
Abschnitt 8 eines Knopfelements 6 ausgebildet
ist, eingepasst, wenn das Knopfelement 6 in die Aussparung 5 eingesetzt
wird, so dass das Knopfelement 6 in Axialrichtung desselben
drehbar abgestützt
ist und nicht aus der Aussparung 5 heraus rutscht.
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Das Knopfelement 6 ist gebildet
aus dem vorstehend genannten äußeren zylindrischen
Abschnitt 8, einem inneren zylindrischen Abschnitt 11, der
sich unter Freilassung eines Spalts innerhalb des äußeren, zylindrischen
Abschnitts 8 befindet, sowie aus einem vorderen Abschnitt 12,
bei dem zumindest ein den inneren zylindrischen Abschnitt 11 überdeckender
Teil transparent ausgebildet ist. Der vordere Abschnitt 12 ist
linsenförmig
ausgebildet, um die später
erläuterte
Anzeigeeinheit zu vergrößern. Ein
gewellter Abschnitt 13 ist in kontinuierlicher Weise über den
gesamten Umfang an dem Endabschnitt ausgebildet, der sich auf der
hinsichtlich des vorderen Abschnitts 12 des äußeren zylindrischen
Abschnitts 8 entgegengesetzten Seite befindet. Der auf
der zu dem vorderen Abschnitt 12 des inneren zylindrischen Abschnitts 11 entgegengesetzten
Seite befindliche Endabschnitt erstreckt sich über eine größere Länge als der Endabschnitt des äußeren zylindrischen
Abschnitts 8; an dem peripheren Endabschnitt desselben
ist eine Mehrzahl von Vorsprüngen 14 in
gleichmäßiger Beabstandung
voneinander ausgebildet.
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Eine Kugel 15 wird durch
eine Feder 16 elastisch mit Druck beaufschlagt, so dass
sie sich in Berührung
mit einem Teil des Vorsprungbereichs 13 des äußeren zylindrischen
Abschnitts 8 befindet. Die Kugel 15 und die Feder 16 sind
in einem Gehäuse 17 enthalten,
das am Boden der Aussparung 5 ausgebildet ist. Diese Konstruktion
ermöglicht
dem Knopfelement 16 eine Rotationsbewegung mit Klickgeräuschen.
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Die Vorsprünge 14 des inneren
zylindrischen Abschnitts 11 treten mit den Betätigungsvorsprüngen von
zwei durch Drücken
angetriebenen Detektionsschaltern 18 und 19 in
Eingriff, die auf der gedruckten Schaltungsplatte 4 angebracht
sind, um die Schalter ein oder aus zu schalten.
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Wie in 4 gezeigt
ist, sind diese beiden Detektionsschalter 18 und 19 auf
der gedruckten Schaltungsplatte 4 derart angebracht, dass
sie einander nahezu gegenüber
liegen; sie sind hinsichtlich ihrer zugehörigen Vorsprünge 14 positi onsmäßig derart
verschoben, dass sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingeschaltet/ausgeschaltet
werden. Genauer gesagt ist die positionsmäßige Beziehung zwischen den
beiden Detektionsschaltern 18, 19 und den Vorsprüngen 14 um
den Betrag X verschoben vorgegeben, um dadurch vier verschiedene
Betriebszustände
zu schaffen, nämlich
einen Betriebszustand, in dem beide Detektionsschalter 18 und 19 EIN
sind, einen Betriebszustand, in dem beide Detektionsschalter 18 und 19 AUS
sind, einen Betriebszustand, in dem der Detektionsschalter 18 EIN
ist, während
der Detektionsschalter 19 AUS ist, sowie einen Betriebszustand,
in dem der Detektionsschalter 18 AUS ist, während der
Detektionsschalter 19 EIN ist. Diese Betriebszustände sind
in den 5 und 6 veranschaulicht. Eine Anzeigeeinheit 20 ist
an dem dem vorderen Abschnitt 12 zugeordneten transparenten Teil
des Knopfelements 6 auf der gedruckten Schaltungsplatte 4 angebracht.
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Ein Signal, das von einem aus den
Detektionsschaltern 18 und 19 gebildeten Detektor 35 detektiert
wird, wird einer Rotationsrichtungs-Bestimmungsschaltung 36 zugeführt, um
die Rotationsrichtung des Knopfes zu bestimmen. Zum Beispiel ist
die Einstellung derart ausgeführt,
dass bei Rotation des Knopfes im Uhrzeigersinn das Codesignal sich
von 0 auf 1 sowie auf 2 ändert,
wie dies in 6 dargestellt ist,
während
bei Rotation des Knopfes im Gegenuhrzeigersinn das Codesignal sich
von 0 auf 3 und auf 2 ändert,
wie dies in 11 dargestellt
ist. Dies ermöglicht
die Bestimmung der Rotationsrichtung durch Detektieren der Änderungen
der Codesignale. Eine Rotationsbetrag-Bestimmungsschaltung 37,
die aus einem Zähler
gebildet ist, ist mit dem Ausgang der Rotationsrichtungs-Bestimmungsschaltung 36 verbunden,
um den Rotationsbetrag des Knopfes zu bestimmen. Ein Treiber 38,
dem ein Ausgangssignal der Rotationsbetrag-Bestimmungsschaltung 37 zugeführt wird,
treibt eine gewünschte
Vorrichtung entsprechend der bestimmten Rotationsrichtung und dem
bestimmten Rotationsbetrag an.
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Bei dem derart konfigurierten ersten
Ausführungsbeispiel
werden durch Einstellen des Rotationsbetrags des Knopfelements 6 durch
den in zusammenwirkender Weise von dem Vorsprung 13 und
der Kugel 15 ausgeführten
Klickvorgang durch diesen Klickvorgang des Knopfelements 6 vier
verschiedene Schalterzustände
erzeugt, nachdem die Detektionsschalter 18 und 19 beide
von der AUS-Position (a) starten, wie dies in den 5 und 6 gezeigt
ist, nämlich
eine Position „b" in der der Detektionsschalter 18 AUS
ist, während
der Detektionsschalter 19 EIN ist, eine Position „c" in der beide Detektionsschalter 18 und 19 EIN
sind, eine Position „d" in der der Detektionsschalter 18 EIN
ist, während
der Detektionsschalter 19 AUS ist, sowie zurück zu der
Position „a" in der beide Detektionsschalter 18 und 19 AUS
sind. Auf der Basis der vier verschiedenen Schalterzustände können somit
vier digitale Codes erzeugt werden, wie dies in 6 dargestellt ist. Nach Maßgabe der
digitalen Codes kann die Rotationsrichtung, d. h. ob der Knopf im
Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht worden ist, bestimmt
werden, und ferner kann auch der Rotationsbetrag des Knopfes durch Zählen der
digitalen Codes bestimmt werden, um dadurch eine relative Position
zu detektieren. Dies wird in nützlicher
Weise für
solche Einstellungen, wie die Temperatureinstellung in der in einem
Kraftfahrzeug vorhandenen Klimatisierungseinrichtung bzw. Klimaanlage
verwendet, wo eine Feineinstellung eines vorgegebenen Werts erforderlich
ist. Eine eingestellte Temperatur kann auf der Anzeigeeinheit in
dem Knopfelement 6 angezeigt werden, und sie kann unter
Verstellung der Temperatur geprüft
werden, wodurch eine bemerkenswert einfachere Handhabung und visuelle Überprüfung möglich sind.
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Unter Bezugnahme auf die 8A und 8B wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel
beschrieben, das die Detektion von relativen Positionen sowie die
Detektion von absoluten Positionen ausführt.
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8A zeigt
eine Konzeptionsdarstellung zur Erläuterung einer schematischen
positionsmäßigen Beziehung
zwischen den Knopfelementen und den Detektionsschaltern bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel,
und 8B zeigt eine Frontansicht zur
Erläuterung
einer Konsole einer in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Klimaanlage,
bei der das zweite Ausführungsbeispiel
Anwendung findet.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
detektiert ein äußeres Knopfelement
die relative Position, während
ein inneres Knopfelement die absolute Position detektiert.
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Wie in den 8A und 8B gezeigt
ist, weist die Knopfanordnung dieser Rotationsdetektorvorrichtung
ein äußeres Knopfelement 21,
das ringförmig
an der Außenseite
vorgesehen ist, sowie ein inneres Knopfelement 22 auf,
das unabhängig
von dem äußeren Knopfelement 21 drehbar
in das äußere Knopfelement 21 eingepasst
ist. Die Detektionsschalter 18 und 19 sind auf
der gedruckten Schaltungsplatte 4 gegenüber dem äußeren Knopfelement 21 angebracht;
auf der gedruckten Schaltungsplatte 4 sind gegenüber dem
inneren Knopfelement 22 drei Detektionsschalter 23, 24 und 25 in
vorbestimmten winkelmäßigen Intervallen
in Bezug auf die Rotationsrichtung des inneren Knopfelements 22 vorgesehen,
wie dies in 10 gezeigt
ist.
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Genauer gesagt ist das innere Knopfelement 22 an
einer scheibenförmigen
Steuerflächenplatte 26 angebracht,
die auf der gedruckten Schaltungsplatte 4 drehbar abgestützt ist.
An der rückwärtigen Oberfläche der
Steuerflächenplatte 26 befinden
sich drei Steuerflächenvorsprünge 27, 28 und 29,
die selektiv mit den Betätigungsvorsprüngen der
drei Detektionsschalter 23, 24 und 25 in
Eingriff treten, während
sich die Steuerflächenplatte 26 dreht,
um dadurch die Schalter einzuschalten/auszuschalten. Diese Steuerflächenvorsprünge 27, 28 und 29 sind
derart angeordnet, dass sie sich durch Einstellen des Rotationswinkels
der Steuerflächenplatte 26 in
insgesamt acht verschiedene Positionen setzen lassen, nämliche eine
Position in der keiner von ihnen mit den Betätigungsvorsprüngen der
Detektionsschalter 23, 24 und 25 in Eingriff
tritt, drei Positionen, in denen sie mit jedem der drei Betätigungsvorsprünge der
Detektionsschalter 23, 24 und 25 in Eingriff
treten, drei Positionen, in denen sie mit zwei Betätigungsvorsprüngen der
Detektionsschalter 23, 24 und 25 in Eingriff
treten, sowie eine Position, in der sie mit allen Betätigungsvorsprüngen der
Detektionsschalter 23, 24 und 25 in Eingriff
treten. Wie in 8 gezeigt
ist, lassen sich diese acht verschiedenen Positionen durch die acht
verschiedenen Codesignale darstellen. Die schraffierten Bereiche
in 11 bezeichnen den
Zustand, in dem die Schalter EIN sind.
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Das in 12 gezeigte
Schaltbild kann zum Erzeugen von acht digitalen Codes auf der Basis
der acht verschiedenen Betriebszustände der Detektionsschalter 23, 24 und 25 verwendet
werden. Genauer gesagt sind die Detektionsschalter 23, 24 und 25 mit
den drei Eingangsanschlüssen
eines Decodierers 30 verbunden, der acht verschiedene digitale Codes
nach Maßgabe
einer vorgegebenen Tabelle, wie sie in 11 gezeigt ist, abgibt. Diese Codesignale
werden zum Bestimmen der Rotationswinkelposition des inneren Knopfelements 22 verwendet.
Zum Beispiel ist die Einstellung derart, dass bei Drehen des inneren
Knopfelements 22 im Uhrzeigersinn das Codesignal sich von
0 auf 1 und auf 2 ändert,
wie dies in 11 gezeigt
ist, während
bei Drehung des inneren Knopfelements 22 im Gegenuhrzeigersinn
das Codesignal sich von 0 auf 7 und auf 6 ändert, wie dies in 11 gezeigt ist. Dies ermöglicht die
Bestimmung der Rotationswinkelposition durch Detektieren der Änderungen
in den Codesignalen. Genauer gesagt ist der Rotationsbereich des
inneren Knopfelements 22 in acht Segmente unterteilt, so
dass: Alle Detektionsschalter 23, 24 und 25 ausschalten,
wenn der Punkt den Ausgangspunkt des Rotationsbereichs erreicht
und der in 11 mit „0" bezeichnende digitale
Code ausgegeben wird; und der Detektionsschalter 25 einschaltet,
während
die Detektionsschalter 23 und 24 ausschalten,
wenn der Punkt den Endpunkt des Rotationsbereichs erreicht und der
in 11 mit „7" bezeichnete digitale
Code ausgegeben wird. Ferner ist der Rotationsbereich in gleiche Distanzen
unterteilt, so dass: Der in 11 „1"darstellende digitale
Code ausgegeben wird, wenn die Detektionsschalter 24 und 25 AUS
sind, während
der Detektionsschalter 23 EIN ist; der in 11 „2" darstellende digitale
Code ausgegeben wird, wenn der Detektionsschalter 25 AUS
ist, während
die Detektionsschalter 23 und 24 EIN sind; der
in 11 „3" darstellende digitale
Code ausgegeben wird, wenn die Detektionsschalter 23, 24 und 25 EIN
sind; der in 11 „4" darstellende Code
ausgegeben wird, wenn der Detektionsschalter 23 AUS ist,
während
die Detektionsschalter 24 und 25 EIN sind; der
in 11 „5" darstellende digitale
Code ausgegeben wird, wenn der Detektionsschalter 24 AUS
ist, während
die Detektionsschalter 23 und 25 EIN sind; und
der in 11 „6" darstellende digitale
Code ausgegeben wird, wenn die Detektionsschalter 23 und 25 AUS sind,
während
der Detektionsschalter 24 EIN ist. Durch Ablesen dieser
digitalen Codesignale läßt sich in
einfacher Weise bestimmen, auf welche Position, d. h. Gebläsemodus,
das innere Knopfelement 22 in der in 8B dargestellten Weise eingestellt worden ist.
Zum Ausbilden des inneren Knopfelements 22 mit der Anzeigeeinheit,
wie dies bei dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben worden ist, sind der zentrale Bereich der Steuerflächenplatte 26 und
das innere Knopfelement 22 aus einem transparenten Material
gebildet, so dass die Anzeigen auf der Anzeigeeinheit, die auf der
gedruckten Schaltungsplatte 4 vorgesehen ist, durch diese
hindurch sichtbar sind.
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Gemäß der Konfiguration des vorstehend beschriebenen
zweiten Ausführungsbeispiels,
wie es in 8B dargestellt
ist, werden beim Drehen des inneren Knopfelements 22 zum
Ausrichten des an der Oberfläche
desselben vorgesehenen Zeigers mit einer Gebläsemodusmarkierung, die um das äußere Knopfelement 21 herum
vorgesehen ist, von den drei Detektionsschaltern 23, 24 und 25 die
digitalen Codes in der vorstehend beschriebenen Weise ausgegeben,
um die Rotationswinkelposition des inneren Knopfelements 22 zu
detektieren, und es wird der diesem speziellen Gebläsemodus
entsprechende Gebläsemodus
ausgeführt.
Wenn das äußere Knopfelement 21 gedreht
wird, geben die beiden Detektionsschalter 18 und 19 die
digitalen Codes in der vorstehend beschriebenen Weise aus, um dadurch
die eingestellte Raumtemperatur entsprechend der Richtung und dem
Betrag der Rotation zu ändern.
Die neu eingestellte Temperatur wird auf der Anzeigeeinheit angezeigt,
wobei diese durch das im Zentrum des inneren Knopfelements 22 vorgesehene
Fenster hindurch sichtbar ist.
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Bei dem in 8B dargestellten Ausführungsbeispiel wird das innere
Knopfelement zum Einstellen des Modus des Luftstroms der in dem
Kraftfahrzeug vorgesehenen Klimaanlage verwendet, und das äußere Knopfelement
wird zum Einstellen der Temperatur im Inneren des Fahrzeugs verwendet; die
Anwendung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und
es kann entweder das innere Knopfelement oder das äußere Knopfelement
z. B. zum Einstellen des Volumens des Luftstroms verwendet werden.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
sind die beiden Knopfelemente zum Detektieren von relativen Positionen
bzw. absoluten Positionen koaxial vorgesehen. Wenn nur das Knopfelement
zum Detektieren von absoluten Positionen vorgesehen ist, kann jedoch
ein drittes Ausführungsbeispiel
zur Anwendung kommen, wie es in den 9 bis 13 dargestellt ist. Dieses
dritte Ausführungsbeispiel
zum Detektieren von absoluten Positionen wird nun beschrieben.
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9 zeigt
eine Frontansicht einer Steuereinheit einer in einem Kraftfahrzeug
vorgesehenen Klimaanlage, bei der das dritte Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung Anwendung findet; 10 zeigt eine schematische Konstruktionsdarstellung
zur Erläuterung
der Beziehung zwischen dem inneren Knopfelement und den Detektionsschaltern; 11 zeigt eine Darstellung
zur Erläuterung der
Betriebszustände
der Detektionsschalter; 12 zeigt
ein Schaltbild zum Erzeugen von acht digitalen Codes aus den Betriebszuständen der
Detektionsschalter; und 13 zeigt
eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem
Knopfelement und den Detektionsschaltern bei dem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Die Rotationsdetektorvorrichtung
wird z. B. für
die Steuereinheit einer in einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Klimaanlage
verwendet, wie sie in 9 dargestellt
ist. Die Rotationsdetektorvorrichtung findet dabei Anwendung bei
einem Luftstrom-Steuerknopf.
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Genauer gesagt ersetzt das Knopfelement 62 das
Knopfelement 6 des ersten Ausführungsbeispiels; die drei Detektionsschalter 23, 24 und 25 sind auf
der gedruckten Schaltungsplatte 4 ringförmig derart angeordnet, dass
sie dem Endabschnitt des inneren zylindrischen Abschnitts 11 gegenüber liegen. Auf
dem Endabschnitt des inneren zylindrischen Abschnitts 11 des
Knopfelements 6 befinden sich drei Vorsprünge 31, 32 und 33 zum
gleichzeitigen Drücken
der Vorsprünge
der drei Detektionsschalter 23, 24 und 25,
sowie ein mit einem Spalt ausgebildeter Vorsprung 34, der äquivalent
einem Detektionsschalter ist und in der Zeichnung durch einen freien
Raum dargestellt ist. Dies ermöglicht
das Ausgeben von acht verschiedenen digitalen Codes, wie diese in 11 gezeigt sind. Diese Detektionsschalter 23, 24 und 25 sowie
die Vorsprünge 31, 32, 33,
34 usw.
sind unter Aufteilung des Rotationsbereichs θ des Knopfelements 6 in
acht Segmente angeordnet. Dies bedeutet, dass jeder der vorstehenden
Intervalle oder der freie Raum in der Zeichnung einem Achtel entspricht.
Die Detektorvorrichtung insgesamt läßt sich somit kleiner ausbilden.
Der in 13 dargestellte Zustand
entspricht dem in 11 dargestellten
digitalen Code „0".
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Eine exemplarische Modifikation des
dritten Ausführungsbeispiels,
wie sie in 14 dargestellt ist,
besitzt vier Detektionsschalter zum Ausgeben von sechzehn verschiedenen
digitalen Codes. 14 zeigt
eine schematische Darstellung zum Erläutern der Beziehung zwischen
dem Knopfelement und den Detektionsschaltern bei der exemplarischen Modifikation
des dritten Ausführungsbeispiels.
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Wie bei dem vorstehend beschriebenen
dritten Ausführungsbeispiel
weist diese exemplarische Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels
vier Detektionsschalter 41, 42, 43 und 44 auf,
die auf der gedruckten Schaltungsplatte 4 ringförmig angeordnet sind,
und zwar gegenüber
dem Endabschnitt des inneren zylindrischen Abschnitts 11 des
Knopfelements 6 des ersten Ausführungsbeispiels. An dem Endabschnitt
des inneren zylindrischen Abschnitts 11 befinden sich vier
Vorsprünge 45, 46, 47 und 48 zum gleichzeitigen
Drücken
der vier Detektionsschalter 41, 42, 43 und 44,
ein einzelner separater Vorsprung 49 der unter Freilassung
eines zwei Detektionsschaltern entsprechenden Spalts von dem Vorsprung 48 angeordnet
ist, zwei Vorsprünge 50 und 51,
die unter Freilassung eines einem Detektionsschalter entsprechenden
Spalts von dem Vorsprung 49 entfernt vorgesehen sind, sowie
ein einzelner separater Vorsprung 52, der unter Freilassung
eines einem Detektionsschalter entsprechenden Spalts von dem Vorsprung 49 vorgesehen
ist. Diese Vorsprünge
schalten die vier Detektionsschalter 41, 42, 43 und 44 EIN/AUS,
um dadurch sechzehn verschiedene digitale Codes zu erzeugen. Bei
dieser exemplarischen Modifikation ist der Rotationsbereich θ des Knopfelements 6 in
sechzehn Segmente unterteilt.
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Diese exemplarische Modifikation
besitzt dieselbe Größe wie das
dritte Ausführungsbeispiel, ist
jedoch in der Lage, doppelt so viele verschiedene digitale Codes
zu erzeugen, wodurch eine genauere Einstellung ermöglicht wird.
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Es ist offensichtlich, dass bei dieser
exemplarischen Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels der in 12 gezeigte Decodierer 30 durch
einen ersetzt werden kann, der vier Eingangsanschlüsse und
sechzehn Ausgangsanschlüsse
aufweist.
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Somit können gemäß dem ersten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung die Rotationsposition und der Rotationsbetrag
durch die einfache Konfiguration exakt detektiert werden, bei der
die Mehrzahl von Eingriffsabschnitten an der Peripherie an einem
Ende des Rotationselements ausgebildet sind und die Mehrzahl von
Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen vorgesehen sind, die
mit den Eingriffsabschnitten selektiv in Eintritt treten. Die Rotationsdetektorvorrichtung
gemäß dem ersten
Gesichtspunkt der Erfindung läßt sich
kostengünstiger
herstellen, da sie eine einfache Konstruktion aufweist, eine Größenreduzierung
zuläßt und ohne
Einsatz teuerer Codeschalter konfiguriert werden kann, wie diese
bei den herkömmlichen
Rotationsdetektorvorrichtungen vorhanden sind. Eine Detektion der
Rotationsposition des Rotationselements in einem kleinen Maßstab erfordert
lediglich eine Erhöhung
der Anzahl von Einrichtungen zum Detektieren von Eingriffsabschnitten,
um dadurch die Anzahl der auszugebenden Typen von Codesignalen zu
erhöhen;
die Detektionsgenauigkeit läßt sich
somit sehr leicht steigern, indem die Eingriffsabschnitte und die
Einrichtungen zum Detektieren der Eingriffsabschnitte in entsprechender
Weise vorgegeben werden.
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Die Rotationsdetektorvorrichtung
gemäß dem zweiten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ausgestattet mit dem
Rotationselement, das an einem Teil der Umschließung drehbar angebracht ist,
der Mehrzahl von Eingriffsabschnitten, die an der Peripherie an
einem Ende des Rotationselements ausgebildet sind, sowie durch mindestens
drei Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichturigen, die mit diesen
Eingriffsabschnitten selektiv in Eingriff treten, um einzuschalten/auszuschalten
und Signale zu erzeugen; wobei diese Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen
derart angeordnet sind, dass sie durch die Rotation des Rotationselements
zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingeschaltet/ausgeschaltet werden
und die Rotationswinkelposition des Rotationsele ments durch die
Kombinationen von EIN/AUS-Signalen bestimmt wird. Dies erlaubt eine
exakte Detektion eines eingestellten Rotationswinkels des Rotationselements.
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Bei der Rotationsdetektorvorrichtung
gemäß dem dritten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind mindestens zwei erste
Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen in der Lage, die Rotationsposition
und die Rotationsrichtung durch das äußere Knopfelement zu detektieren,
und mindestens drei zweite Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen
sind dazu in der Lage, die absolute Position des Rotationswinkels
durch das innere Knopfelement zu detektieren. Die ersten und die
zweiten Eingriffsabschnitt-Detektionseinrichtungen ermöglichen somit
eine reduzierte Größe sowie
eine Verbesserung des Platzfaktors der Rotationsdetektorvorrichtung.
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Weiterhin ist die Anzeigeeinheit
in das Rotationselement eingesetzt, so dass der Zustand derselben
während
der Drehung des Rotationselements zu sehen ist. Dies ermöglicht der
Bedienungsperson eine Betrachtung der Einstellung oder dergleichen des
Rotationselements, während
dieses in Betrieb ist, wodurch ein verbesserter Platzfaktor des
Bedienfeldes und auch eine einfachere Betätigung ermöglicht werden.