EP3914989A1 - Stellglied, insbesondere für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Stellglied, insbesondere für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP3914989A1
EP3914989A1 EP20803511.3A EP20803511A EP3914989A1 EP 3914989 A1 EP3914989 A1 EP 3914989A1 EP 20803511 A EP20803511 A EP 20803511A EP 3914989 A1 EP3914989 A1 EP 3914989A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnet
handle
magnetizable element
actuator
rotary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20803511.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Wax
Wolfgang Angst
Hubert Willmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marquardt GmbH
Original Assignee
Marquardt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marquardt GmbH filed Critical Marquardt GmbH
Publication of EP3914989A1 publication Critical patent/EP3914989A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/08—Controlling members for hand actuation by rotary movement, e.g. hand wheels
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G05G2009/04766—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks providing feel, e.g. indexing means, means to create counterforce
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G05G2009/04781—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks with additional rotation of the controlling member
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks

Definitions

  • the invention is based on an actuator according to the preamble of claim 1.
  • Such actuators are designed in particular as rotary encoders, for example in the manner of a rotary wheel encoder, and are used to generate incremental signals for the manual control and / or triggering of functions in a motor vehicle.
  • Such switching devices are used, inter alia, for inputting data for an electrical device by a user, for example in car radios, navigation devices, on-board computers or similar devices in motor vehicles.
  • such an actuator can be used in a door control unit, for example for a mirror adjustment switch in a motor vehicle.
  • Such an actuator has a handle which can be designed, for example, in the manner of a rotary wheel or an actuating button.
  • the handle can be rotated manually by the user and interacts with a rotating means. Because of this interaction of the handle with the rotating means, the handle can be rotated into at least one rotational position in the manner of a latching position.
  • the handle can preferably be rotated into several successive rotary positions.
  • a haptic can be provided for the handle, which is formed by mechanical means, for example a ball catch.
  • Such mechanical haptics are complex.
  • the invention is based on the object of providing an actuator with a simply designed haptic. In particular, an actuator with magnetic haptics is to be created.
  • a magnet and another magnet and / or a magnetizable element are provided.
  • the magnet interacts with the further magnet or the magnet interacts with the magnetizable element in such a way that the magnetic force between the magnet and the further magnet or the magnetic force between the magnet and the magnetizable element when rotating the rotating means has a haptic in the direction of rotation and / or a Generated locking force in the rotary position for the handle.
  • simple means are used to achieve special ergonomics for the actuator. Further developments of the invention are the subject of the subclaims.
  • the rotary means can act on an electrical switching element, a sensor or the like in the rotary position in order to generate a signal.
  • the signal which acts in particular in the manner of a switching signal, can be used to control and / or trigger the assigned functions.
  • the rotating means can comprise a stator and a rotor which is rotatably arranged on the stator. Furthermore, the magnet on the rotor and the further magnet on the stator or the magnet on the rotor and the magnetizable element on the stator or the magnetizable element on the rotor and the magnet on the stator can be arranged.
  • the magnet and / or the further magnet can be annular with alternating magnetic poles be trained.
  • the magnet and the further magnet can expediently be arranged concentrically to one another.
  • a plurality of magnets can be arranged in a circle, in particular at approximately the same distance from one another.
  • the respective magnetic poles of the magnets of the same name can be arranged facing the magnetizable element.
  • the magnetizable element can expediently be designed in the shape of a ring.
  • the magnetizable element can have teeth facing the magnets, specifically in accordance with the number of latching positions.
  • a housing can be provided to protect against external, negative influences such as dust, dirt, water or the like.
  • the handle can expediently protrude from the housing in a manually accessible manner and / or the rotating means can be located in the interior of the housing.
  • the handle can be designed to be displaceable by means of a displacement means, so that further functions are made possible for the user by a displacement movement.
  • at least part of the rotating means can then be arranged on the displacement means in an integrated manner.
  • a rotary switch with magnetic haptics in particular by means of permanent magnets, is to be created.
  • 2 or 4 magnets are arranged in a circle in one part. One pole points inwards and one outwards.
  • a second part which is designed as a star made of magnetizable material with several teeth, depending on the number of detents, is arranged with a special shape.
  • two magnetic rings with 16 poles each are arranged one inside the other. The The tightening torque acts 16 times and there are 8 detents. If more poles are provided, more detents are possible. With fewer poles, there are correspondingly fewer detents.
  • the rotary switch can be designed with at least one additional sliding movement as a rotary actuator with magnetic haptics for rotating and sliding.
  • the rotary movement is made possible via a rotary knob with an endless rotary movement to the left or right and has several locking positions here. If a detent position is selected, the rotary knob can be moved to four positions using a linear XY shift. Both modes of operation are implemented using magnetic haptics.
  • the magnet is fixed in a plunger for turning. This stands on a magnetizable material.
  • the slide in which the plunger is mounted is moved when it is pushed.
  • the plunger then tilts over an edge and thereby creates the feel.
  • the reset is generated by the attraction of the magnet. Since the magnet is square, this works in the X and Y directions as well as in the + and - directions.
  • FIG. 1 shows an actuator with a displaceable and / or rotatable flange handle in a perspective view
  • FIG. 2 shows the actuator from FIG. 1 in a cut-away view
  • FIG. 3a shows a detail from FIG. 2, the handle being in the neutral position
  • FIG. 3b shows the detail section according to FIG. 3a, the handle being in the shifted position
  • FIG. 4 shows a further cut-away view of the actuator from FIG. 1,
  • FIG. 5a shows a rotating means consisting of a stator and a rotor for the actuator from FIG. 4 as an individual part, FIG.
  • FIG. 5b shows the rotor from FIG. 5a as an individual part in a perspective view
  • Fig. 5c individual parts of the rotor and the stator from Fig. 5a in a principle
  • FIG. 6a shows a rotating means consisting of a stator and a rotor for the actuator from FIG. 4 as an individual part corresponding to a further embodiment and FIG 6b shows individual parts of the rotor and the stator from FIG. 6a in a schematic representation.
  • an actuator 1 can be seen, which is used for manual control and / or triggering of functions in a motor vehicle.
  • the actuator 1 can be a door control unit located in the driver's side door of the motor vehicle, with the aid of which the user can adjust the exterior mirrors of the motor vehicle by an electric motor.
  • the actuator 1 has a housing 2 from which a flange 3 protrudes in a manually accessible manner for the user.
  • the manually movable flange handle 3 interacts with a displacement means 4 shown in FIG. 2 in such a way that the flange handle 3 can be displaced in a displacement plane in at least one direction 5 from a neutral position into a displacement position.
  • the flange handle 3 can be moved into further displacement positions in a further direction 6, which is essentially perpendicular to the direction 5, as can be seen from FIG. 1.
  • a magnet 7 and a magnetizable element 8 are provided for the actuator 1.
  • the magnet 7 interacts with the magnetizable element 8 in such a way that the magnetic force between the magnet 7 and the magnetizable element 8 generates a haptic in the direction of the displacement position for the flange handle 3 when the displacement means 4 is displaced.
  • the user has to overcome the magnetic force acting between the magnet 7 and the magnetizable element 8 in the neutral position in order to move the Flandhabe 3 into the displacement position, which is perceived by the user as a haptic and in a special way ergonomic.
  • the magnetic force acts as a restoring force in the direction 5, 6 of the neutral position, so that the handle 3 released by the user automatically moves back into the neutral position.
  • the displacement means 4 acts on an electrical switching element 9, which is only shown schematically in FIG. 4.
  • the switching element 9 is arranged on a printed circuit board 10 located in the housing 2.
  • the switching element 9 then generates an electrical signal in the form of a switching signal in the shift position.
  • the signal then in turn serves to control and / or trigger the assigned functions in the motor vehicle, for example to control the electric motor for adjusting the exterior mirror in the corresponding direction.
  • a sensor or the like can also be used to generate the switching signal.
  • the displacement means 4 is designed in the manner of a slide.
  • a plunger 11 is movably mounted in the displacement means 4.
  • the magnet 7 is arranged facing the magnetizable element 8 in the plunger 11.
  • the magnet 7 is fixed at the one, lower end of the tappet 11 in the tappet 11 in such a way that the magnet 7 protrudes somewhat from the tappet 11. This protruding part of the magnet 7 rests on the magnetizable element 8.
  • the other, upper end of the plunger 11 is held in an opening 12 of the displacement means 4 such that it can be tilted. If the displacement means 4 is moved by means of the handle 3 from the neutral position visible in FIG.
  • the magnet 7 is prismatic with a rectangular cross section.
  • the magnet 7 is cube-shaped with a square cross-section.
  • the magnetizable element 8 is designed as a strip-shaped sheet metal.
  • the displacement means 4 is designed symmetrically with respect to the handle 3, so that a plunger 11 with magnet 7 and a magnetizable element 8 are located both on the left-hand side of the handle 3 in FIG. 2 and on the right-hand side, whereby when the handle 3 is displaced, a particularly ergonomic feel is achieved.
  • the haptics and / or the restoring force can be generated in two mutually perpendicular directions 5, 6 for the movement of the handle 3.
  • the movable displacement means 4 is located in the interior of the housing 2.
  • the magnetizable element 8, however, is arranged immovably in the interior of the housing 2.
  • the handle 3 can also be designed to be rotatable.
  • a rotating means 13 located in the interior of the housing 2 is provided for the handle 3.
  • the rotary means 13 is arranged on the displacement means 4, as can be seen in FIG. 4. In other words, the rotating means 13 is then integrated into the displacement means 4. If the handle 3 is only designed to be rotatable, the displacement means 4 is omitted or if the handle 3 is only designed to be displaceable, the rotary means 13 is omitted.
  • the actuator 1 as a rotary encoder in the manner of a rotary wheel encoder for manual control and / or triggering of functions in a motor vehicle will be described in more detail below with reference to FIG. 4.
  • the handle 3 for the actuator 1 can be rotated manually by means of the rotating means 13 in the direction of rotation 16 (see FIG. 1).
  • the handle 3 interacts with the rotating means 13 in such a way that the handle 3 can be rotated into at least one rotational position in the manner of a latching position.
  • the handle 3 can preferably be rotated into several successive rotary positions.
  • a magnet 14 and a further magnet 15 are provided.
  • a magnetizable element can also be provided, but this is not further shown here.
  • the magnet 14 interacts with the further magnet 15 or the magnet 14 interacts with the magnetizable element in such a way that the magnetic force between the magnet 14 and the further magnet 15 or the magnetic force a haptic in the direction of rotation 16 and / or a latching force in the rotary position for the handle 3 is generated between the magnet 14 and the magnetizable element when the rotary means 13 is rotated.
  • the rotating means 13 acts on an electrical switching element 9, shown only schematically, a sensor or the like, in order to generate a signal.
  • the signal is then used in the form of a switching signal to control and / or trigger the assigned functions in the motor vehicle, for example to select the corresponding exterior mirror.
  • the rotating means 13 comprises a stator 17 and a rotor 18 which is rotatably arranged on the stator 17.
  • the rotor 18 is connected to the handle 3.
  • the magnet 14 is arranged on the rotor 18 and the further magnet 15 is arranged on the stator 17.
  • the magnet 14 and / or the further magnet 15 are annular with alternating magnetic poles, as shown in principle in FIG. 5c.
  • the magnet 14 and the further magnet 15 are arranged concentrically to one another.
  • the more detailed arrangement of the magnet 14 on the rotor 18 is shown in FIG. 5b.
  • FIG. 5a shows the more detailed configuration of the rotor 18 and stator 17 in connection with the magnets 14,
  • magnets 14 are arranged in a circle on the stator 17, as can be seen in FIG. 6a.
  • the magnetizable element 19 is fastened to the rotor 18, which is connected to the handle 3, and is arranged within the stator 17.
  • the magnets 14 are approximately evenly spaced from one another.
  • the magnetic poles of the magnets 14 of the same name are arranged facing the magnetizable element 19.
  • the magnetizable element 19 is ring-shaped and has teeth 20 facing the magnet 14.
  • the number of teeth 20 corresponds to the number of latching positions for the rotatable handle 3.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiment described and illustrated. Rather, it also includes all technical developments within the scope of the invention defined by the patent claims.
  • such an actuator 1 can advantageously also be used as an input means for computers, machine tools, household appliances or the like.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stellglied, insbesondere einen Drehgeber in der Art eines Drehradgebers zur manuellen Ansteuerung und/oder Auslösung von Funktionen in einem Kraftfahrzeug. Das Stellglied umfasst eine manuell drehbare Handhabe (3) und ein Drehmittel (13), wobei die Handhabe (3) mit dem Drehmittel (13) derart zusammenwirkt, dass die Handhabe (3) in wenigstens eine Drehstellung, bevorzugterweise in mehrere aufeinander folgende Drehstellungen, in der Art einer Raststellung verdrehbar ist. Für das Stellglied sind ein Magnet (14) sowie ein weiterer Magnet (15) und/oder ein magnetisierbares Element vorgesehen. Der Magnet (14) wirkt mit dem weiteren Magneten (15) oder der Magnet (14) wirkt mit dem magnetisierbaren Element derart zusammen, dass die Magnetkraft zwischen dem Magneten (14) sowie dem weiteren Magneten (15) oder die Magnetkraft zwischen dem Magneten (14) sowie dem magnetisierbaren Element beim Drehen des Drehmittels (13) eine Haptik in Drehrichtung und/oder eine Rastkraft in der Drehstellung für die Handhabe (3) erzeugt.

Description

Stellglied, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung geht aus von einem Stellglied nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Stellglieder sind insbesondere als Drehgeber, beispielsweise in der Art eines Drehradgebers, ausgestaltet und dienen zur Erzeugung von incrementalen Signalen für die manuelle Ansteuerung und/oder Auslösung von Funktionen in einem Kraftfahrzeug. Unter anderem werden solche Schaltvorrichtungen zur Eingabe von Daten für ein elektrisches Gerät durch einen Benutzer verwendet, beispielsweise bei Autoradios, Navigationsgeräten, Bordcomputer o. dgl. Geräten im Kraftfahrzeug. Insbesondere lässt sich ein solches Stellglied in einem Türbedienteil, beispielsweise für einen Spiegelverstell-Schalter im Kraftfahrzeug einsetzen.
Ein solches Stellglied weist eine Handhabe auf, die beispielsweise in der Art eines Drehrades oder Betätigungsknopfes ausgebildet sein kann. Die Handhabe ist vom Benutzer manuell drehbar und wirkt mit einem Drehmittel zusammen. Aufgrund dieses Zusammenwirkens der Handhabe mit dem Drehmittel ist die Handhabe in wenigstens eine Drehstellung in der Art einer Raststellung verdrehbar. Bevorzugterweise ist die Handhabe in mehrere aufeinanderfolgende Drehstellungen verdrehbar. Zwecks ergonomischer Bedienung der Handhabe für den Benutzer kann eine Haptik für die Handhabe vorgesehen sein, welche mittels mechanischen Mitteln, beispielsweise einer Kugelrastung, ausgebildet ist. Eine solche mechanische Haptik ist aufwändig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stellglied mit einer einfach ausgestalteten Haptik bereitzustellen. Insbesondere soll ein Stellglied mit einer Magnethaptik geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Stellglied durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Stellglied sind ein Magnet sowie ein weiterer Magnet und/oder ein magnetisierbares Element vorgesehen. Der Magnet wirkt mit dem weiteren Magneten oder der Magnet wirkt mit dem magnetisierbaren Element derart zusammen, dass die Magnetkraft zwischen dem Magneten sowie dem weiteren Magneten oder die Magnetkraft zwischen dem Magneten sowie dem magnetisierbaren Element beim Drehen des Drehmittels eine Haptik in Drehrichtung und/oder eine Rastkraft in der Drehstellung für die Handhabe erzeugt. In vorteilhafter Weise wird mit einfachen Mitteln eine besondere Ergonomie für das Stellglied erzielt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einfacher weiterer Ausgestaltung kann das Drehmittel in der Drehstellung auf ein elektrisches Schaltelement, einen Sensor o. dgl. zur Erzeugung eines Signals einwirken. Das Signal, das insbesondere in der Art eines Schaltsignals wirkt, kann zur Ansteuerung und/oder Auslösung der zugeordneten Funktionen dienen.
In kompakter Bauweise kann das Drehmittel einen Stator und einen drehbar am Stator angeordneten Rotor umfassen. Des Weiteren kann der Magnet am Rotor sowie der weitere Magnet am Stator oder der Magnet am Rotor sowie das magnetisierbare Element am Stator oder das magnetisierbare Element am Rotor sowie der Magnet am Stator angeordnet sein.
In einer einfachen ersten Ausgestaltung kann der Magnet und/oder der weitere Magnet ringförmig mit einander abwechselnd angeordneten Magnetpolen ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise können der Magnet sowie der weitere Magnet konzentrisch zueinander angeordnet sein.
In einer zweiten, ebenfalls einfachen Ausgestaltung können mehrere Magnete kreisförmig, insbesondere in etwa gleichmäßig voneinander beabstandet, angeordnet sein. Die jeweils gleichnamigen Magnetpole der Magnete können dem magnetisierbaren Element zugewandt angeordnet sein. Zweckmäßigerweise kann das magnetisierbare Element ringförmig ausgebildet sein. Das magnetisierbare Element kann den Magneten zugewandte Zähne, und zwar insbesondere entsprechend der Anzahl der Raststellungen, aufweisen.
Zum Schutz vor äußeren, negativen Einflüssen, wie Staub, Schmutz, Wasser o. dgl. , kann ein Gehäuse vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise kann die Handhabe manuell zugänglich aus dem Gehäuse herausragen und/oder das Drehmittel im Inneren des Gehäuses befindlich sein.
Zwecks Erweiterung der Funktionalität für das Stellglied kann die Handhabe mittels eines Verschiebemittels verschiebbar ausgebildet sein, so dass weitere Funktionen durch eine Verschiebebewegung für den Benutzer ermöglichst sind. Der Kompaktheit sowie der Kostengünstigkeit halber kann dann in integrierter Art wenigstens ein Teil des Drehmittels am Verschiebemittel angeordnet sein.
Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist nachfolgendes festzustellen.
Es soll ein Drehschalter mit Magnethaptik, und zwar insbesondere mittels Dauermagneten, geschaffen werden. Bei einem ersten Konzept sind 2 oder 4 Magnete im Kreis in einem Teil angeordnet. Ein Pol zeigt jeweils nach innen und einer nach außen. Im Inneren ist ein zweites Teil, das als ein Stern aus magnetisierbaren Material mit mehreren Zähnen, und zwar je nach Anzahl der Rastungen, ausgebildet ist, mit spezieller Form angeordnet. Bei einem zweiten Konzept sind zwei Magnetringe mit jeweils 16 Polen ineinander angeordnet. Das Anzugsmoment wirkt 16 mal und es gibt 8 Rastungen. Werden mehr Pole vorgesehen, so sind mehr Rastungen ermöglicht. Bei weniger Polen ergeben sich dementsprechend weniger Rastungen. in Erweiterung kann der Drehschalter mit wenigstens einer zusätzlichen Schiebebewegung als Drehsteller mit Magnethaptik für das Drehen und das Schieben ausgestaltet sein. Die Drehbewegung wird über einen Drehknopf mit einer endlosen Drehbewegung nach links oder rechts ermöglicht und hat hier mehrere Raststellungen. Ist eine Raststellung angewählt kann der Drehknopf über eine lineare X-Y-Verschiebung in vier Stellungen geschoben werden. Beide Funktionsweisen sind über eine Magnethaptik realisiert.
Beim Drehsteller mit Magnethaptik ist für das Drehen der Magnet in einem Stößel fixiert. Dieser steht auf einem magnetisierbaren Material. Bei dem Schieben wird der Schieber bewegt, in dem der Stößel gelagert ist. Der Stößel kippt dann über eine Kante und erzeugt dadurch die Haptik. Das Zurückstellen wird durch die Anziehungskraft des Magneten erzeugt. Da der Magnet quadratisch ist, funktioniert dies in X- und Y-Richtung sowie in Richtung + und -.
Beim Drehsteller mit Magnethaptik sind für das Schieben zwei Magnetringe mit beispielsweise jeweils 16 Polen ineinander angeordnet. Das Anzugsmoment wirkt dann 16 mal und es gibt 8 Rastungen. Durch Anordnung von mehr Polen lassen sich mehr Rastungen erzielen beziehungsweise von weniger Polen lassen sich weniger Rastungen erzielen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Erzeugung einer speziellen Haptik mittels den Dauermagneten für eine Drehfunktion der Handhabe ermöglicht ist. Des Weiteren erfolgt die Erzeugung der Haptik berührungslos, womit das Stellglied verschleißlos betreibbar ist. Das Stellglied bietet eine gute Ergonomie und ist dennoch einfach ausgestaltet, womit das Stellglied kostengünstig ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein Stellglied mit einer verschieb- und/oder drehbaren Flandhabe in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 das Stellglied aus Fig. 1 in aufgeschnittener Ansicht,
Fig. 3a einen Detailausschnitt aus Fig. 2, wobei die Handhabe in der neutralen Stellung befindlich ist,
Fig. 3b den Detailausschnitt gemäß Fig. 3a, wobei die Handhabe in der Verschiebstellung befindlich ist,
Fig. 4 eine weitere aufgeschnittene Ansicht des Stellglieds aus Fig. 1 ,
Fig. 5a ein aus einem Stator und einem Rotor bestehendes Drehmittel für das Stellglied aus Fig. 4 als Einzelteil,
Fig. 5b den Rotor aus Fig. 5a als Einzelteil in perspektivischer Ansicht,
Fig. 5c Einzelteile des Rotors und des Stators aus Fig. 5a in einer Prinzip-
Darstellung,
Fig. 6a ein aus einem Stator und einem Rotor bestehendes Drehmittel für das Stellglied aus Fig. 4 als Einzelteil entsprechend einerweiteren Ausführung und Fig. 6b Einzelteile des Rotors und des Stators aus Fig. 6a in einer Prinzip- Darstellung.
In Fig. 1 ist ein Stellglied 1 zu sehen, das zur manuellen Ansteuerung und/oder Auslösung von Funktionen in einem Kraftfahrzeug dient. Beispielsweise kann es sich bei dem Stellglied 1 um eine in der fahrerseitigen Seitentüre des Kraftfahrzeugs befindliche Türbedieneinheit handeln, mit deren Hilfe der Benutzer die Außenspiegel des Kraftfahrzeugs elektromotorisch verstellen kann.
Das Stellglied 1 weist ein Gehäuse 2 auf, aus dem eine Flandhabe 3 für den Benutzer manuell zugänglich herausragt. Die manuell bewegbare Flandhabe 3 wirkt mit einem in Fig. 2 gezeigten Verschiebemittel 4 derart zusammen, dass die Flandhabe 3 in einer Verschiebeebene in wenigstens eine Richtung 5 aus einer neutralen Stellung in eine Verschiebestellung verschiebbar ist. Vorliegend ist die Flandhabe 3 in eine weitere Richtung 6, die im Wesentlichen senkrecht zur Richtung 5 steht, in weitere Verschiebestellungen bewegbar, wie anhand von Fig. 1 zu erkennen ist.
Wie weiter in Fig. 2 zu sehen ist, sind ein Magnet 7 und ein magnetisierbares Element 8 für das Stellglied 1 vorgesehen. Der Magnet 7 wirkt mit dem magnetisierbaren Element 8 derart zusammen, dass die Magnetkraft zwischen dem Magneten 7 und dem magnetisierbaren Element 8 beim Verschieben des Verschiebemittels 4 eine Haptik in Richtung der Verschiebestellung für die Flandhabe 3 erzeugt. Mit anderen Worten muss der Benutzer die zwischen dem Magneten 7 und dem magnetisierbaren Element 8 in der neutralen Stellung wirkende Magnetkraft überwinden, um die Flandhabe 3 in die Verschiebestellung zu bewegen, was vom Benutzer als Haptik und in besondererWeise ergonomisch empfunden wird. Außerdem wirkt die Magnetkraft bei in der Verschiebestellung befindlichen Handhabe 3 als eine Rückstellkraft in Richtung 5, 6 der neutralen Stellung, so dass sich die vom Benutzer losgelassene Handhabe 3 selbsttätig in die neutrale Stellung zurückbewegt. Das Verschiebemittel 4 wirkt in der Verschiebestellung auf ein lediglich schematisch in Fig. 4 gezeigtes elektrisches Schaltelement 9 ein. Das Schaltelement 9 ist auf einer im Gehäuse 2 befindlichen Leiterplatte 10 angeordnet. Das Schaltelement 9 erzeugt dann in der Verschiebestellung ein elektrisches Signal in der Art eines Schaltsignals. Das Signal dient dann wiederum zur Ansteuerung und/oder Auslösung der zugeordneten Funktionen im Kraftfahrzeug, beispielsweise also zur Ansteuerung des Elektromotors für die Verstellung des Außenspiegels in die entsprechende Richtung. Anstelle eines Schaltelements 9 kann auch ein Sensor o. dgl. zur Erzeugung des Schaltsignals Verwendung finden.
Wie anhand der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist das Verschiebemittel 4 in der Art eines Schiebers ausgebildet. Im Verschiebemittel 4 ist ein Stößel 11 beweglich gelagert. Der Magnet 7 ist dem magnetisierbaren Element 8 zugewandt im Stößel 11 angeordnet. Und zwar ist der Magnet 7 an dem einen, unteren Ende des Stößels 11 derart im Stößel 11 fixiert, dass der Magnet 7 etwas aus dem Stößel 11 herausragt. Dieser herausragende Teil des Magneten 7 liegt auf dem magnetisierbaren Element 8 an. Des Weiteren ist der Stößel 11 mit dem anderen, oberen Ende in einer Öffnung 12 des Verschiebemittels 4 verkippbar gehalten. Wird das Verschiebemittel 4 mittels der Handhabe 3 aus der in Fig. 3a sichtbaren neutralen Stellung in die Verschiebestellung bewegt, so kippt der Stößel 11 mit seinem oberen Ende um die Öffnung 12, wie in Fig. 3b zu sehen ist. Dabei bewegt sich das untere Ende des Stößels 11 auf dem magnetisierbaren Element 8, wobei wie bereits erwähnt die Magnetkraft unter Erzeugung der Haptik zu überwinden ist.
Wie man in Fig. 2 sieht, ist der Magnet 7 prismatisch mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet. In bevorzugterWeise ist der Magnet 7 würfelförmig mit einem quadratischen Querschnitt ausgebildet. Das magnetisierbare Element 8 ist als ein streifenförmiges Blech ausgebildet. Des Weiteren ist das Verschiebemittel 4 symmetrisch in Bezug auf die Handhabe 3 ausgebildet, so dass sowohl auf der in Fig. 2 linken Seite der Handhabe 3 als auch der rechten Seite jeweils ein Stößel 11 mit Magnet 7 sowie ein magnetisierbares Element 8 befindlich sind, wodurch bei Verschiebung der Handhabe 3 eine besonders ergonomisch empfundene Haptik erzielt wird. Insbesondere ist aufgrund des rechteckigen Querschnitts des Magneten 7 die Haptik und/oder die Rückstellkraft in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen 5, 6 für die Bewegung der Handhabe 3 erzeugbar. Zum Schutz vor äußeren Einflüssen ist das bewegliche Verschiebemittel 4 im Inneren des Gehäuses 2 befindlich. Das magnetisierbare Element 8 ist im Inneren des Gehäuses 2 hingegen unbeweglich angeordnet.
Alternativ oder auch ergänzend im Hinblick auf die Verschiebbarkeit kann die Handhabe 3 auch drehbar ausgebildet sein. Hierzu ist für die Handhabe 3 ein im Inneren des Gehäuses 2 befindliches Drehmittel 13 vorgesehen. Soweit die Drehbarkeit der Handhabe 3 ergänzend zu deren Verschiebbarkeit vorgesehen ist, ist wenigstens ein Teil des Drehmittels 13 am Verschiebemittel 4 angeordnet, wie in Fig. 4 zu sehen ist. Mit anderen Worten ist dann das Drehmittel 13 in das Verschiebemittel 4 integriert. Bei lediglich drehbar ausgebildeter Handhabe 3 entfällt das Verschiebemittel 4 beziehungsweise bei lediglich verschiebbar ausgebildeter Handhabe 3 entfällt das Drehmittel 13.
Nachfolgend soll das Stellglied 1 als Drehgeber in der Art eines Drehradgebers zur manuellen Ansteuerung und/oder Auslösung von Funktionen in einem Kraftfahrzeug anhand der Fig. 4 näher beschrieben werden. Hierbei ist die Handhabe 3 für das Stellglied 1 mittels des Drehmittels 13 in Drehrichtung 16 (siehe Fig. 1) manuell drehbar. Dabei wirkt die Handhabe 3 mit dem Drehmittel 13 derart zusammen, dass die Handhabe 3 in wenigstens eine Drehstellung in der Art einer Raststellung verdrehbar ist. Bevorzugterweise ist die Handhabe 3 in mehrere aufeinander folgende Drehstellungen drehbar.
Zur Ausbildung des Drehmittels 13 sind ein Magnet 14 sowie ein weiterer Magnet 15 vorgesehen. Anstelle eines weiteren Magneten 15 oder ergänzend kann auch ein magnetisierbares Element vorgesehen sein, was jedoch hier nicht weiter gezeigt ist. Der Magnet 14 wirkt mit dem weiteren Magneten 15 oder der Magnet 14 wirkt mit dem magnetisierbaren Element derart zusammen, dass die Magnetkraft zwischen dem Magneten 14 sowie dem weiteren Magneten 15 oder die Magnetkraft zwischen dem Magneten 14 sowie dem magnetisierbaren Element beim Drehen des Drehmittels 13 eine Haptik in Drehrichtung 16 und/oder eine Rastkraft in der Drehstellung für die Handhabe 3 erzeugt. Das Drehmittel 13 wirkt bei der Drehung in Drehrichtung16 in der Drehstellung auf ein lediglich schematisch gezeigtes elektrisches Schaltelement 9, einen Sensor o. dgl. zur Erzeugung eines Signals ein. Das Signal dient dann in der Art eines Schaltsignals zur Ansteuerung und/oder Auslösung der zugeordneten Funktionen im Kraftfahrzeug, beispielsweise zur Anwahl des entsprechenden Außenspiegels.
Das Drehmittel 13 umfasst einen Stator 17 und einen drehbar am Stator 17 angeordneten Rotor 18. Der Rotor 18 steht mit der Handhabe 3 in Verbindung. Am Rotor 18 ist der Magnet 14 sowie der weitere Magnet 15 ist am Stator 17 angeordnet. Beziehungsweise der Magnet 14 ist am Rotor 18 sowie das magnetisierbare Element ist am Stator 17 oder das magnetisierbare Element ist am Rotor 18 sowie der Magnet 14 ist am Stator 17 angeordnet. Des Weiteren sind in einer ersten Ausgestaltung der Magnet 14 und/oder der weitere Magnet 15 ringförmig mit einander abwechselnd angeordneten Magnetpolen ausgebildet, wie in Fig. 5c prinzipiell gezeigt ist. Dabei sind der Magnet 14 sowie der weitere Magnet 15 konzentrisch zueinander angeordnet. Die nähere Anordnung des Magneten 14 am Rotor 18 ist in Fig. 5b dargestellt. In Fig. 5a ist schließlich die nähere Ausgestaltung des Rotors 18 und Stators 17 in Verbindung mit den Magneten 14,
15 zu sehen.
In einerweiteren, zweiten Ausgestaltung sind mehrere Magnete 14 kreisförmig am Stator 17 angeordnet, wie in Fig. 6a zu sehen ist. An dem mit der Handhabe 3 in Verbindung stehenden Rotor 18 ist das magnetisierbare Element 19 befestigt und innerhalb des Stators 17 angeordnet. Wie weiter anhand von Fig. 6b zu erkennen ist, sind die Magnete 14 in etwa gleichmäßig voneinander beabstandet. Die jeweils gleichnamigen Magnetpole der Magnete 14 sind dem magnetisierbare Element 19 zugewandt angeordnet. Das magnetisierbare Element 19 ist ringförmig ausgebildet und weist den Magneten 14 zugewandte Zähne 20 auf. Die Anzahl der Zähne 20 entspricht der Anzahl der Raststellungen für die drehbare Handhabe 3. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. Neben Kraftfahrzeuganwendungen kann ein derartiges Stellglied 1 in vorteilhafterWeise auch als Eingabemittel für Computer, Werkzeugmaschinen, Haushaltsgeräte o. dgl eingesetzt werden.
Bezugszeichen-Liste: : Stellglied : Gehäuse : Handhabe : Verschiebemittel ,6: Richtung (für Verschiebung Handhabe) : Magnet (für Verschiebemittel) : magnetisierbares Element (für Verschiebemittel): Schaltelement 0: Leiterplatte 1 : Stößel 2: Öffnung (im Verschiebemittel) 3: Drehmittel : Magnet (für Drehmittel) 5: (weiterer) Magnet (für Drehmittel) 6: Drehrichtung 7: Stator 8: Rotor 9: magnetisierbares Element (für Drehmittel) 0: Zahn (an magnetisierbarem Element)

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Stellglied, insbesondere Drehgeber in der Art eines Drehradgebers zur manuellen Ansteuerung und/oder Auslösung von Funktionen in einem Kraftfahrzeug, mit einer manuell drehbaren Handhabe (3) und mit einem Drehmittel
(13), wobei die Handhabe (3) mit dem Drehmittel (13) derart zusammenwirkt, dass die Handhabe (3) in wenigstens eine Drehstellung, bevorzugterweise in mehrere aufeinanderfolgende Drehstellungen, in der Art einer Raststellung verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnet (14) sowie ein weiterer Magnet (15) und/oder ein magnetisierbares Element (19) vorgesehen sind, und dass der Magnet
(14) mit dem weiteren Magneten (15) oder der Magnet (14) mit dem magnetisierbaren Element (19) derart Zusammenwirken, dass die Magnetkraft zwischen dem Magneten (14) sowie dem weiteren Magneten (15) oder die Magnetkraft zwischen dem Magneten (14) sowie dem magnetisierbaren Element (19) beim Drehen des Drehmittels (13) eine Haptik in Drehrichtung (16) und/oder eine Rastkraft in der Drehstellung für die Handhabe (3) erzeugt.
2. Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmittel (13) in der Drehstellung auf ein elektrisches Schaltelement (9), einen Sensor o. dgl. zur Erzeugung eines Signals, insbesondere in der Art eines Schaltsignals, einwirkt, und dass vorzugsweise das Signal zur Ansteuerung und/oder Auslösung der zugeordneten Funktionen dient.
3. Stellglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmittel (13) einen Stator (17) und einen drehbar am Stator (17) angeordneten Rotor (18) umfasst, und dass vorzugsweise der Magnet (14) am Rotor (18) sowie der weitere Magnet (15) am Stator (17) oder der Magnet (14) am Rotor (18) sowie das magnetisierbare Element (19) am Stator (17) oder das magnetisierbare Element (19) am Rotor (18) sowie der Magnet (14) am Stator (17) angeordnet sind.
4. Stellglied nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (14) und/oder der weitere Magnet (15) ringförmig mit einander abwechselnd angeordneten Magnetpolen ausgebildet sind, und dass vorzugsweise der Magnet (14) sowie der weitere Magnet (15) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
5. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnete (14) kreisförmig, insbesondere in etwa gleichmäßig voneinander beabstandet, angeordnet sind, dass vorzugsweise die jeweils gleichnamigen Magnetpole der Magnete (14) dem magnetisierbaren Element (19) zugewandt angeordnet sind, dass weiter vorzugsweise das magnetisierbare Element (19) ringförmig ausgebildet ist, und dass noch weiter vorzugsweise das magnetisierbare Element (19) den Magneten (14) zugewandte Zähne (20), insbesondere entsprechend der Anzahl der Raststellungen, aufweist.
6. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (2) vorgesehen ist, dass vorzugsweise die Handhabe (3) manuell zugänglich aus dem Gehäuse (2) herausragt, und dass weiter vorzugsweise das Drehmittel (13) im Inneren des Gehäuses (2) befindlich ist.
7. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabe (3) mittels eines Verschiebemittels (4) verschiebbar ausgebildet ist, und dass vorzugsweise wenigstens ein Teil des Drehmittels (13) am Verschiebemittel (4) angeordnet ist.
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