EP4381362A1 - Drehknebel für eine bedienvorrichtung - Google Patents

Drehknebel für eine bedienvorrichtung

Info

Publication number
EP4381362A1
EP4381362A1 EP22740416.7A EP22740416A EP4381362A1 EP 4381362 A1 EP4381362 A1 EP 4381362A1 EP 22740416 A EP22740416 A EP 22740416A EP 4381362 A1 EP4381362 A1 EP 4381362A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
permanent magnet
rotary
axis
rotation
rotary knob
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
EP22740416.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Forster
Andreas Marbach
Michael Reindl
Ingo Vormann
Ernst Wurnitsch
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.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete 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 BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4381362A1 publication Critical patent/EP4381362A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24C7/082—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/97—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L15/00—Washing or rinsing machines for crockery or tableware
    • A47L15/42—Details
    • A47L15/4293—Arrangements for programme selection, e.g. control panels; Indication of the selected programme, programme progress or other parameters of the programme, e.g. by using display panels
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/28—Arrangements for program selection, e.g. control panels therefor; Arrangements for indicating program parameters, e.g. the selected program or its progress
    • D06F34/30—Arrangements for program selection, e.g. control panels therefor; Arrangements for indicating program parameters, e.g. the selected program or its progress characterised by mechanical features, e.g. buttons or rotary dials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/28—Arrangements for program selection, e.g. control panels therefor; Arrangements for indicating program parameters, e.g. the selected program or its progress
    • D06F34/34—Arrangements for program selection, e.g. control panels therefor; Arrangements for indicating program parameters, e.g. the selected program or its progress characterised by mounting or attachment features, e.g. detachable control panels or detachable display panels
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/94057—Rotary switches
    • H03K2217/94068—Rotary switches with magnetic detection

Definitions

  • the invention relates to a rotary knob for a control device, in particular for a control device of a household appliance, with a central connecting element for holding the rotary knob on a surface of the control device, the connecting element being arranged in the region of an axis of the rotary knob, which serves as the axis of rotation when the rotary knob is used as intended , as well as with a permanent magnet arrangement, which is arranged in an annular area surrounding the axis of rotation of the rotary toggle and is designed to provide a permanent magnetic field at least in an annular space containing the annular area, which extends parallel to the axis of rotation at least up to the surface.
  • the invention also relates to an operating device for a household appliance, with a rotary knob, a surface of a component designed to hold the rotary knob, magnetic field sensors and a control unit coupled to the magnetic field sensors in terms of signals for providing at least one control signal for the household appliance.
  • the invention also relates to a household appliance with an operating device.
  • Rotary toggles for operating devices, operating devices for household appliances and household appliances with operating devices are extensively known in the prior art, so that there is basically no need for separate printed proof of this.
  • operating devices are known which have a rotary toggle which can be detached from a surface or operating element and reattached without destroying it.
  • Such rotary toggles are often held on the surface by means of magnetic handles.
  • Operating devices with rotary knobs are used, for example, in household appliances such as hobs for preparing food, ovens, but also dishwashers, washing machines, tumble dryers or the like.
  • the rotary toggle can be designed in such a way that it can only be rotated in addition to being placed on or removed from the surface.
  • a specific setting for a function of the household appliance can be achieved by manually operating the rotary knob. This can be the case with a hob, for example the selection of a cooking zone, a power setting of a selected cooking zone and/or the like.
  • the operating device includes a rotary knob, which can be arranged or held on a surface of an operating device that is integrated into a hob by means of magnetic force. When placed on the surface, the rotary toggle can be both rotated and tilted.
  • DE 102012 001 997 A1 discloses an operating device for an electrical device.
  • This operating device also has a rotary toggle that can be detachably placed on a surface of a component of the electrical device and can be both rotated and tilted by manual actuation.
  • Different types of sensors are provided in DE 102012 001 997 A1 for the different types of actuation.
  • the invention is based on the object of further developing a rotary knob, an operating device and a household appliance such that, in particular, the detection of different types of manual operations can be improved.
  • a rotary knob, an operating device and a household appliance according to the independent claims are proposed with the invention.
  • the invention proposes in particular that the permanent magnet arrangement has a ring-shaped first permanent magnet and is designed to provide the permanent magnet field with different magnetic flux densities in the circumferential direction around the axis of rotation, in particular successively changing magnetic flux densities or opposite magnetic polarities.
  • the invention proposes in particular that the rotary toggle be designed according to the invention.
  • the invention proposes in particular that the operating device be designed according to the invention.
  • the invention is based, among other things, on the idea that separate sensors adapted for different types of manual actuation of the rotary knob can be avoided by evaluating sensor signals from the magnetic field sensors, in particular all sensor signals relating to a rotary knob.
  • the invention uses the knowledge that the sensor signals can already contain information relating to the different types of manual actuation. This information can be determined by means of an adapted evaluation in order to be able to determine the respective type of manual actuation based thereon.
  • the invention no longer requires separate, spatially separated groups of sensors in order to be able to determine different types of manual actuation of the rotary knob.
  • the rotary toggle can preferably be releasably connected to the surface.
  • the rotary toggle is connected to the surface in such a way, but preferably not in a rotationally fixed manner, that it cannot be removed from the surface can.
  • the type of manual actuation of the rotary toggle can be, for example, rotating the rotary toggle when held on the surface, tilting the rotary toggle when held on the surface, placing the rotary toggle on the surface and/or removing the rotary toggle from the surface if the rotary toggle can be releasably connected to the surface, and/or the like.
  • the rotary toggle can of course be releasably connected to the surface by means of mechanical connecting means, for example by the rotary toggle having a pin or bolt that can be inserted into a receiving opening in the surface or component.
  • the receiving opening can also be provided, for example, by a connection unit arranged on the surface.
  • the connection unit can be connected to the surface, in particular detachably.
  • the rotary toggle is preferably held on the surface of the component of the household appliance by means of magnetic force. This can be provided as an alternative or in addition to the connection unit. This makes it possible in a simple manner to remove the rotary toggle from the surface or to place it on the surface.
  • the rotary toggle can be placed on a mechanical element in the form of a pin or bolt, which is fastened to the surface.
  • a holding force can be achieved here, for example, by a releasably latching mechanical connection.
  • This also makes it possible to hold the rotary toggle on the surface in a detachable manner.
  • further configurations or combinations with regard to the detachable or non-detachable holding of the rotary toggle on the surface are also possible, in particular in the sense of a kinematic reversal.
  • the considerations for the rotary toggle held releasably on the surface also apply equally to a rotary toggle held non-destructively releasably on the surface.
  • the component that provides the surface for holding the rotary toggle is preferably a component of the operating device.
  • it can also be a component of the household appliance, for example, and can be arranged on a housing of the household appliance or integrated into it.
  • it can also be a separate component which itself can be mechanically connected or is connected to the household appliance.
  • the component is preferably part of the household appliance, but at least of the operating device.
  • it can also be a separate component which is connected, for example, to the housing, in particular in the area of an outside of the housing.
  • the component can of course also be integrated into a housing of the household appliance.
  • the component can be designed, for example, as a flat, planar component, which is preferably designed like a plate.
  • the surface is particularly advantageously non-curved.
  • the component can preferably have a material which, as far as possible, does not affect the permanent magnetic field of the rotary knob when it is placed on the surface or when it is held.
  • the magnetic field sensors can also reliably detect the permanent magnetic field of the rotary knob when the magnetic field sensors detect the permanent magnetic field through the component. This is provided, for example, when the magnetic field sensors are arranged on the component side opposite to the rotary toggle held on the surface. While the rotary knob can therefore be arranged on the outside of the household appliance, the corresponding magnetic field sensors can be arranged on the inside in relation to the household appliance, in particular in relation to a housing of the household appliance.
  • the rotary toggle When used as intended, the rotary toggle is in particular in a state connected to the surface.
  • the intended use can also include removing the rotary toggle from the surface and/or placing the rotary toggle on the surface.
  • the rotary toggle has at least partially an essentially cylindrical structure, wherein an outer diameter of the rotary toggle can advantageously be greater than a height of the rotary toggle along its axis of rotation.
  • the rotary toggle can have a disc-shaped outer contour, for example.
  • the rotary knob can be positioned next to a display unit of the operating device.
  • the display unit can preferably display a setting value that can be set or has been set by means of the rotary knob.
  • Manual actuation of the rotary knob causes the rotary knob to move relative to the surface.
  • the surface and the component are preferably at least during the manual actuation of the rotary knob in a predetermined unchanged position. This preferably also applies to the magnetic field sensors.
  • the movement of the rotary toggle and a change caused thereby when the permanent magnetic field of the rotary toggle is detected by the magnetic field sensors can therefore be determined by evaluating the sensor signals.
  • the magnetic field sensors can be formed, for example, by suitable coils, Hall sensors and/or the like.
  • the magnetic field sensors are preferably of essentially the same design.
  • the magnetic field sensors are coupled in terms of signals to a control unit, for example by the magnetic field sensors being electrically connected to the control unit.
  • the control unit is preferably an electronic control unit that can at least partially have an electronic hardware circuit and/or a computer unit that can be controlled by a computer program.
  • the control unit is designed to evaluate the sensor signals provided by the magnetic field sensors and to provide at least one control signal for the household appliance depending on the evaluation. A desired control functionality of the household appliance in relation to an element of the household appliance to be controlled can be achieved with the control signal.
  • the element to be controlled can be, for example, the control of a cooking zone heater on the hob.
  • this can be, for example, an oven heater, a fan and/or the like.
  • the magnetic field sensors can be mechanically coupled to the component, in particular to its surface.
  • the magnetic field sensors are particularly advantageously mechanically connected to the component.
  • the magnetic field sensors are preferably arranged essentially on a circle, the center of which corresponds approximately to the axis of rotation of the rotary toggle when it is held on the surface, in particular when the rotary toggle is not manually actuated.
  • the magnetic field sensors can be arranged equidistantly in relation to the center point.
  • the magnetic field sensors are preferably arranged essentially within the ring area.
  • the magnetic field sensors are particularly advantageously arranged essentially equidistantly in the circumferential direction. Depending on requirements, however, this can also be provided differently.
  • the control signal is preferably an electronic control signal.
  • the control signal can be used to control an electronic switching means or control means by means which the desired element to be controlled can assume the desired operating state.
  • the rotary toggle When held on the surface, the rotary toggle can be rotated about the axis of rotation, for example.
  • the rotary knob can be tilted relative to the axis of rotation.
  • the rotary toggle provides the permanent magnetic field in an annular area surrounding the axis of rotation of the rotary toggle.
  • the permanent magnet arrangement which can have one or more permanent magnets, is arranged in the ring area.
  • the permanent magnetic field has at least one magnetic field component parallel to the axis of rotation. As a result, it can be detected particularly well by the magnetic field sensors, in particular if the magnetic field sensors are arranged at an axial distance from the rotary knob.
  • the permanent magnetic field of the rotary knob is aligned essentially completely parallel to the axis of rotation.
  • the permanent magnetic field extends into the annular space toward the surface in the surface-held condition of the rotary toggle.
  • the magnetic field sensors provide the corresponding sensor signals.
  • the permanent magnetic field is provided in the circumferential direction around the axis of rotation with different magnetic flux densities or magnetic flux densities that deviate from one another in succession. For example, it may have opposite magnetic polarities.
  • the number of deviating or changing magnetic flux densities or magnetic polarity changes can be selected as required. At least four alternating magnetic flux densities or polarity changes are preferably provided. Depending on requirements, however, the number of changing magnetic flux densities or polarity changes can also be chosen to be almost arbitrarily large.
  • a ring-shaped magnet can be provided for this purpose, for example, which provides the corresponding number of magnetic flux density changes or magnetic poles.
  • the control unit preferably includes an evaluation unit which is designed to evaluate the sensor signals in such a way that the type of manual actuation of the rotary knob can be determined as a result.
  • the evaluation unit is preferably coupled in terms of signaling to all magnetic field sensors and is designed to be able to determine a specific, predetermined type of manual actuation of the rotary knob based on the sensor signals.
  • the evaluation unit can be designed to determine rotation of the rotary knob.
  • the evaluation unit can be designed to determine whether the rotary toggle is placed on or removed from the surface if it is arranged detachably on the surface. However, the evaluation unit can also be designed to be able to determine a tilting of the rotary toggle when it is held on the surface. Depending on the type of actuation of the rotary knob to be determined, the evaluation unit is therefore designed to be appropriately adapted.
  • the evaluation unit can provide one or more corresponding evaluation signals, which can be processed by the control unit. The control unit can then determine the at least one control signal at least as a function of the specific type of manual actuation of the rotary knob, for which purpose the control unit can preferably take this evaluation signal into account.
  • the type of manual actuation can be determined with a single sensor group of magnetic field sensors by targeted specific evaluation of the sensor signals of the magnetic field sensors, in particular all sensor signals of the magnetic field sensors at a certain point in time or the like.
  • the effort in relation to sensors and also in relation to the rotary knob can be reduced.
  • the reliability can be improved.
  • the invention enables improved resolution, in particular with regard to turning and/or tilting of the rotary knob.
  • the sensor signals are generated specifically for the type of actuation.
  • the central connecting element serves, among other things, to movably connect the rotary toggle to the surface, so that the rotary toggle can be held on the surface.
  • the annular space preferably not only extends to the surface, but can also extend through the surface, in particular into an area in which the magnetic field sensors are arranged. This makes it possible to detect the permanent magnetic field through the component by means of the magnetic field sensors.
  • the permanent magnet is magnetized parallel to the axis of rotation with a first magnetization, with the permanent magnet arrangement having at least one second permanent magnet in the form of a ring segment, which is magnetized parallel to the axis of rotation with a second magnetization, which is aligned either identically or inversely to the first magnetization , wherein the at least one second permanent magnet is arranged radially adjacent to the first permanent magnet with respect to the axis of rotation.
  • the at least one second permanent magnet is preferably arranged directly on the first permanent magnet and particularly preferably even contacts it. With an inverse orientation of the second magnetization, the two permanent magnets can be kept connected to one another due to the magnetic forces.
  • first and the at least one second permanent magnet can be held in a fixed position relative to one another.
  • An injection-molded, one-piece design made of plastic-bonded rare earths or plastic-bonded hard ferrite with a corresponding shape and corresponding magnetizations can also be provided, which enables a cost-effective design.
  • This permanent magnet arrangement makes it possible to provide changing magnetic flux densities, such as locally increased or locally weakened flux densities, in a simple manner. Furthermore, it allows a design with opposites magnetic polarities.
  • Such configurations can be used to determine the type of manual actuation of the rotary knob with just a single array of magnetic field sensors. It is therefore not necessary to provide a single ring-shaped permanent magnet which has different directions of magnetization in the circumferential direction with respect to the axis of rotation. Rather, almost any configuration of the magnetization can be achieved in a simple manner, so that standardization can be achieved.
  • the rotary toggle can therefore be easily manufactured with standard components for a wide variety of applications.
  • the rotary knob according to the invention therefore not only enables a simple determination of different types of manual actuation of the rotary knob, but also allows a high degree of flexibility with regard to the production of rotary knobs.
  • the rotary toggle of the invention can therefore be easily adapted for a wide variety of applications.
  • not only a single second permanent magnet needs to be provided, but several second permanent magnets can be provided in order to be able to achieve an almost flexible design of the permanent magnet field of the rotary knob.
  • the at least one second permanent magnet extends in the circumferential direction over a predeterminable angle in relation to the axis of rotation.
  • the angle can be about 30° to about 80°, preferably about 45° to about 70°, particularly preferably about 60°.
  • the predeterminable angle can be selected depending on the number of changes in the magnetic flux density or the polarity change of the permanent magnetic field.
  • the angle can be selected depending on the number of second permanent magnets.
  • the first permanent magnet and the at least one second permanent magnet advantageously have approximately the same axial extent in relation to the axis of rotation.
  • the rotary knob can be realized with a small overall height.
  • the rotary knob can therefore be configured ergonomically. In particular, this allows a predetermined alignment of the magnetic flux of the Permanent magnetic field can be achieved. This can be advantageous for the detection by the magnetic field sensors.
  • the first permanent magnet and the at least one second permanent magnet have the same radial extent in relation to the axis of rotation.
  • the radial extents need not be equal.
  • the radial extents differ from one another. From a manufacturing point of view, however, it is advantageous if the radial extensions are preferably of essentially the same design.
  • the first permanent magnet and the at least one second permanent magnet provide the same angle-specific magnetic flux.
  • a compensation of the magnetic flux of the first permanent magnet can be achieved by the at least one second permanent magnet, so that the magnetic field sensors at this point essentially detect either an increased or no or only a very small magnetic flux.
  • almost complete flux cancellation can be achieved in this area. This is advantageous for the detection of the permanent magnetic field and the type of manual actuation determined therefrom within the framework of the evaluation.
  • the permanent magnet arrangement has at least two second permanent magnets, which are arranged radially adjacent to the first permanent magnet in relation to the axis of rotation, the at least two second permanent magnets being arranged spaced apart from one another in the circumferential direction by a predeterminable angle in relation to the axis of rotation .
  • the predeterminable Angle in relation to a respective distance of the second permanent magnets in the circumferential direction is chosen to be essentially the same. Depending on requirements, however, this can also be chosen differently.
  • the at least two second permanent magnets are equally spaced radially from the axis of rotation.
  • at least regional symmetry of the magnetic field in the radial direction can be achieved, so that the annular region can be kept as narrow as possible in the radial direction.
  • the magnetic field sensors therefore only need to be arranged in the area of the annular space that contains the annular area.
  • symmetry can also be achieved with regard to a rotation, in particular with regard to an imbalance of the rotary toggle with regard to the rotation.
  • the central connecting element has at least one central magnet.
  • the central connecting element can therefore be used to hold the rotary toggle on the surface by means of magnetic force.
  • a magnet can also be provided in the region of the component, in particular opposite its surface, which can be designed, for example, as a central magnet or also as an electromagnet. Combinations of these can of course also be provided.
  • the rotary knob has a stator unit and a rotor unit that can be movably connected to the stator unit, with the permanent magnet arrangement being arranged in the rotor unit.
  • This configuration has the advantage that the rotary toggle does not need to have any rubbing contact with the surface due to the rotation. Rather, the stator unit allows the rotary toggle to be held on the surface without the surface itself having to be subjected to mechanical stress due to a friction movement or the like. Rather, the rotating bearing can be provided on the rotary toggle side by providing a corresponding bearing of the rotor unit on the stator unit.
  • a detachable or non-detachable connection can also be provided here, which allows a corresponding rotation and/or a corresponding tilting.
  • the same statements apply to the surface as have already been explained above for the rotary knob as a whole.
  • the central connecting element is at least partially arranged at least in the stator unit or in the rotor unit.
  • the central connecting element is formed by one or more central magnets, it can be provided that at least one of the central magnets is arranged in the stator unit and at least one of the central magnets is arranged in the rotor unit.
  • the connection between the rotor unit and the stator unit can also be realized on the rotary knob side by means of magnetic force.
  • a fixed mechanical connection can also be provided here, for example in the form of a suitable bearing or the like.
  • the central connecting element has at least one central magnet whose magnetization corresponds to the second magnetization.
  • stator unit and the rotor unit are designed to be detachably connected to one another.
  • This configuration proves to be particularly advantageous in the case of household appliances, for example in order to be able to ensure the reliable functioning of the rotary knob over the long term.
  • the stator unit can thus be easily separated from the rotor unit in order to be able to remove dirt or the like, for example.
  • simple handling can be realized in that the rotor unit and the stator unit can also be reassembled in a simple manner.
  • the central connecting element is formed by one or more central magnets.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of the hob with the
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of a on a surface of a
  • Component of the hob according to Fig. 1 arranged rotary knob of the operating device
  • FIGS. 1 and 2 shows a schematic sectional representation of the rotary toggle according to FIGS. 1 and 2, the representation showing a rotor unit of the rotary toggle shown above a stator unit, 4 shows a schematic perspective exploded view of the rotary toggle according to FIGS. 1 and 2,
  • FIGS. 2 to 4 shows a schematic perspective representation of a permanent magnet arrangement of the rotary toggle according to FIGS. 2 to 4,
  • FIG. 6 shows a schematic perspective plan view of a printed circuit board of the operating device with magnetic field sensors as part of an operating device for a hob for household applications
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a magnetic flux density in a section of an annular space between the permanent magnet arrangement of the rotary toggle and the magnetic field sensors according to FIG. 2 in a first rotary position
  • FIG. 8 shows a schematic representation like FIG. 7, with a second rotary position of the rotary knob
  • the household appliance can also be an oven, a steamer, a microwave oven, but also a dishwasher, a washing machine, a tumble dryer or the like.
  • the hob 1 has a hob plate 10 on which cooking zones 4, 5, 6, 7 are formed.
  • the hob 1 also has an operating device 2 .
  • the operating device 2 has a rotary toggle 3 and a surface 8 of a component 9 of the operating device 2 designed to hold the rotary toggle 3 .
  • the component 9 is here integrated as a glass ceramic window in the hob plate 10 .
  • the component 9 is therefore designed essentially like a plate and is firmly connected to the hob plate 10 .
  • the component 9 has an outside that provides the surface 8 .
  • the component 9 has an inner side 19, which will be explained in more detail below.
  • the rotary toggle 3 can be placed on the surface 8 in a non-destructive, detachable manner and removed again.
  • the rotary knob 3 is designed approximately in the shape of a disc or cylinder, with an outer diameter of the rotary knob 3 transverse to a rotation axis 14 of the rotary knob 3 being greater than a height of the rotary knob 3 in the direction of the rotation axis 14 . In alternative configurations, this can also be provided differently.
  • An underside of the rotary toggle 3 facing the surface 8 is designed or shaped in such a way that the rotary toggle 3 can be tilted and rotated by manual actuation when it is arranged on the surface 8 .
  • An operating function of the hob 1 can be selected and/or set by a relative movement of the rotary toggle 3 in the state arranged on the surface 8 in relation to the surface 8 .
  • Such a relative movement of the rotary toggle 3 can be, for example, a rotary movement of the rotary toggle about an axis of rotation 14 of the rotary toggle 3 .
  • a tilting movement relative to the surface 8 can also be provided.
  • the operating device 2 also preferably includes an electronic display field 27, which can form a continuous and thus uninterrupted area with the surface 8 (FIG. 6).
  • Operating states and/or settings of the hob 1 can be displayed in a visually perceptible manner for a user through the display panel. For example, this can be a setting value for a heat output of one of the cooking zones 4 to 7 or the like.
  • radiant heaters, induction heaters and/or the like can be arranged as elements to be controlled in order to achieve the desired heating of one of the cooking zones 4, 5, 6, 7 to be able to carry out arrangeable cookware. However, this is not shown in the figures.
  • the operating device 2 is connected to a control unit 12, which provides the corresponding control signals for the cooking zones 4 to 7, so that a desired heat output can be set on the respective cooking zones 4 to 7 depending on a desired setting that can be made using the rotary knob 3 can.
  • a control unit 12 which provides the corresponding control signals for the cooking zones 4 to 7, so that a desired heat output can be set on the respective cooking zones 4 to 7 depending on a desired setting that can be made using the rotary knob 3 can.
  • Corresponding control elements can be provided for this purpose, but this is also not shown in the figures.
  • FIG. 2 shows the operating device 2 in a schematic sectional view. It can be seen from FIG. 2 that the rotary toggle 3 is placed on the surface 8 of the glass ceramic window 9 .
  • the rotary knob 3 has a central magnet 21 on the rotary knob side, which in the attached state is opposite a central magnet 20 arranged in the region of the inside 19 .
  • the central magnets 21, 20 are used to hold the rotary knob 3 in the desired position, so that a desired setting on the hob 1 can be made by manually actuating the rotary knob 3.
  • the rotary toggle 3 has a stator unit 25 and a rotor unit 26 that can be movably connected to the stator unit 25 .
  • This is shown in a schematic sectional view of rotary toggle 3 in FIG.
  • the rotor unit 26 is not placed directly on the surface 8, but instead on the stator unit 25, which serves as a holding unit, which in turn is connected to the surface 8. In the present embodiment, this connection is detachable.
  • the stator unit 25 also has a central magnet 24 which further supports the holding function of the rotary toggle 3 . In the present case, the central magnets 20 , 21 , 24 are arranged approximately concentrically to the axis of rotation 14 .
  • the rotary toggle 3 has a permanent magnet arrangement 16, which is arranged and formed in an annular area 15 surrounding the axis of rotation 14 of the rotary toggle 3, at least in an annular space 17 containing the annular area 15, which extends parallel to the axis of rotation 3 at least up to the surface 8, provide a permanent magnetic field.
  • the permanent magnet assembly 16 is designed to provide the permanent magnetic field in the circumferential direction around the axis of rotation 14 with successively changing magnetic flux densities, as will be explained further below.
  • FIG. 4 shows an exemplary structure of the rotary knob 3 in a schematic perspective exploded view of the rotary knob 3. It can be seen from FIG. 4 that the rotary knob 3 has a knob housing 60 into which a permanent magnet arrangement 16 is inserted.
  • the permanent magnet arrangement 16 has an annular first permanent magnet 22 which is magnetized parallel to the axis of rotation 14 with a first magnetization. Furthermore, the permanent magnet arrangement 16 in the present embodiment has three ring-segment-shaped second permanent magnets 18 which are magnetized parallel to the axis of rotation 14 with a second magnetization which is the inverse of the first magnetization. In an alternative embodiment, the second magnetization can also be configured in the same direction as the first magnetization, resulting in a local magnetic field reinforcement or flux density increase. The three second permanent magnets 18 are arranged radially adjacent to the first permanent magnet 22 in relation to the axis of rotation 14 .
  • the permanent magnet arrangement 16 in the annular space 17 provides a permanent magnetic field in the circumferential direction around the axis of rotation 14 with successively changing magnetic flux densities.
  • a change in the polarities of the permanent magnet field in the circumferential direction about the axis of rotation 14 can also be achieved in alternative configurations.
  • the permanent magnetic field is provided in such a way that the permanent magnetic field essentially has a magnetic field component parallel to the axis of rotation 14 . It extends in the annular space 17 in the direction of the surface 8 when the rotary toggle 3 is held on the surface 8. It can also be seen from FIG. 2 that the printed circuit board 11 is arranged opposite the inner side 19 and in this embodiment surrounds the central magnet 20 . In alternative configurations, this can also be constructed differently.
  • the printed circuit board 11 has eight magnetic field sensors 13 which are essentially arranged in the annular space 17 so that they can easily detect the permanent magnetic field of the permanent magnet arrangement 16 of the rotary knob 3 , particularly when it is placed on the surface 8 .
  • the rotary toggle 3 provides the permanent magnetic field in the circumferential direction around the axis of rotation 14 with successively changing magnetic flux densities.
  • a change in polarity in the circumferential direction is not provided.
  • the magnetic field sensors 13 detect the magnetic field and provide corresponding sensor signals, in particular depending on the detection of the permanent magnetic field in the annular space 17 .
  • the permanent magnet arrangement 16 is covered by a disk designed as sheet metal, which is made of a magnetizable material and forms a magnetic yoke 29 .
  • the toggle housing 60 is closed by means of a toggle cover 61 .
  • the rotor unit 26 is provided.
  • the rotor unit 26, in particular the toggle housing 60 is placed on a receiving ring 63 of the stator unit 25.
  • the receiving ring 63 is in turn held by a holding foot 64 of the stator unit 25 .
  • the holding foot 64 and the toggle housing 60 each have the central magnet 21 , 24 .
  • the arrangement of the rotary toggle 3 shown in FIG. 4 can be placed on the surface 8 or removed from it. In particular, the rotor unit 26 can be removed from the holding foot 64 .
  • the stator unit 25 has a housing for accommodating the central magnet 24 designed as a cylindrical magnet.
  • a base of the stator unit 25 can either be constructed from a hard plastic component or from a two-component component with a softer component that rests on the hob plate 10 , in particular the glass ceramic window 9 .
  • the rotor unit 26 has a housing in which the axially magnetized central magnet 21 designed as a cylindrical magnet is arranged in the middle.
  • a contact surface between the rotor unit 26 and the stator unit 25 is designed as a slight cone on one side. As a result, the rotor unit 26 can rotate well.
  • the rotor unit 26 can be tilted relative to the stator unit 25 .
  • the permanent magnet arrangement 16 provides successively changing magnetic flux densities in the circumferential direction, as a result of which a modulated magnetic field in the region of the annular space 17 is provided in the circumferential direction. Due to the distance between the permanent magnet arrangement 16 and correspondingly arranged magnetic field sensors 13, the magnetic flux density detected by the magnetic field sensors 13 does not have any abrupt jumps between a minimum and a maximum value, but rather continuous transitions are formed. In the present case, the system is optimized in such a way that an almost sinusoidal course of the magnetic flux density can be achieved in the circumferential direction. This is shown in FIG. 10. Hall sensors are provided as magnetic field sensors 13 in the present case. However, the invention is not limited to this.
  • FIG. 2 also shows a printed circuit board 11 which is arranged under the glass ceramic window 9 and has a through opening in which the central magnet 20 is arranged.
  • eight magnetic field sensors 13 are essentially arranged on a circle, the center point of which coincides with the axis of rotation 14 when the rotary knob 3 is arranged on the surface 8 .
  • FIG. 6 which shows a schematic, perspective plan view of the circuit board 11 of the operating device 2 .
  • Seven-segment displays, not designated, of the display field 27 are also arranged on the printed circuit board 11 .
  • the circuit board 11 with its components, the magnetic return 30 and the central magnet 20 are held by a holding plate 23 arranged underneath.
  • the entire electronics assembly is pressed against the underside of the hob plate 10 in a manner that is not described in any more detail.
  • Further electronic components can be arranged on the printed circuit board 11 which connect the magnetic field sensors 13 and at least partially evaluate their sensor signals and/or can forward them to the control unit 12 .
  • Below the glass ceramic window 9 is the printed circuit board 11 with the magnetic field sensors, the central magnet 20 designed as a cylindrical magnet, axially magnetized, with the ferromagnetic yoke 30 underneath.
  • the printed circuit board 11 is positioned as close as possible to the glass ceramic window 9 .
  • This unit can either be permanently connected to a main circuit board (not shown) and the system thus formed can then be pressed against the glass ceramic window 9, or this unit can be spring-mounted separately with the circuit board 11.
  • the variant with the fixed connection is preferably provided.
  • the sandwich consisting of the printed circuit board 11 sensor board, the central magnet 20 and the ferromagnetic yoke 30 is connected to a plastic part, for example, which is then permanently connected to the main board.
  • the rotary knob 3 according to FIG. 4 is presently equipped with three second permanent magnets 18 designed in the shape of ring segments. This results in six successively changing magnetic flux densities in the circumferential direction.
  • 7 and 8 show schematic representations of the magnetic flux density in a section of the annular space 17 between the permanent magnet arrangement 16 of the rotary toggle 3 and the magnetic field sensors 13 according to FIG. 2.
  • FIGS. 7 and 8 each show the same sectional plane along the axis of rotation 14.
  • FIG. 7 and 8 show two of the magnetic field sensors 13 for alternative operating devices 2 as an example, with the magnetic field sensor 13, which is arranged closer to the axis of rotation 14, corresponding to an arrangement in an operating device serving as an oven control, whereas the magnetic field sensor 13, which is further away from the axis of rotation 14 corresponds to an arrangement in the case of an operating device serving as a cooktop control.
  • FIG. 7 shows the state in a first rotational position in which the magnetic field sensor 13 is opposite a region of the permanent magnet arrangement 16 in which the first annular permanent magnet 22 and one of the second permanent magnets 18 designed in the shape of a ring segment are present.
  • FIG. 8 shows the state in a second rotational position, in which the magnetic field sensor 13 is opposite a region of the permanent magnet arrangement 16 in which only the first annular permanent magnet 22 and not one of the second permanent magnets 18 designed in the shape of a ring segment is present.
  • Numeral 31 denotes magnetic ones Field lines to represent the magnetic field in the section plane shown for the two rotary positions.
  • the detected magnetic flux density in the area of the magnetic field sensors 13 is very small.
  • the magnetic field lines denoted by reference numeral 31, whose local spatial density depends on the local magnetic flux density, are far apart from one another.
  • the resulting sensor signal therefore has a small signal value.
  • FIG. 8 shows that the detected magnetic flux density in the area of the magnetic field sensors 13 is high. Compared to the situation according to FIG. 7, the distance between the magnetic field lines is considerably smaller. Accordingly, the resulting sensor signal has a large signal value.
  • the change in flux density can be influenced in such a way that a large signal difference of the sensor signal can be achieved between the two rotary positions.
  • great sensitivity can be achieved when detecting the permanent magnetic field.
  • a high resolution can also be achieved by a correspondingly large number of magnetic field sensors 13 and second permanent magnets 18 .
  • simple production of the rotary knob 3 is possible, as a result of which the effort involved can be reduced.
  • Fig. 9 shows a schematic diagram of signal curves from five of the eight magnetic field sensors 13 when the rotary knob 3 is tilted into different tilted positions with respective graphs 32 to 36.
  • An ordinate is assigned to the detected magnetic flux density of the respective magnetic field sensor 13 and an abscissa to time. It can be seen that the rotary toggle 3 is tilted manually in a period of approximately 23.5 s to approximately 24 s. It turns out that the sensor signals shown in graphs 32 to 34 increase their signal value because a larger magnetic flux density is detected. In contrast, the sensor signal represented by graph 36 reduces its value because a lower magnetic flux density is detected. The sensor signal represented by the graph 35 approximately retains its signal value because the detected magnetic flux density does not change significantly. The same applies to the periods between 25 s and 26 s and in the range of 27 s, with the tilting position being varied here.
  • FIG. 10 shows signal curves of four selected ones of the eight magnetic field sensors 13 in order to detect the rotation of the rotary knob 3 .
  • the selected sensor signals are denoted by graphs 37-40. It can be seen that from about 3 s all selected sensor signals show an approximately sinusoidal curve due to the turning of the rotary knob 3, with an amplitude being essentially approximately the same.
  • the selected sensor signals essentially only differ from one another in terms of a phase angle, which is determined, among other things, by the position of the respective magnetic field sensors 13 . From this it can be seen that turning the rotary knob 3 changes the phase of the sinusoidal curve accordingly.
  • control unit 12 can then determine the type of manual actuation and also determine a value of the actuation by appropriately evaluating the sensor signals.
  • the tilting movement of the rotary knob 3 is evaluated, for example, by evaluating the change in the magnetic flux density during tilting.
  • the detection can take place with the magnetic field sensors 13, which are arranged directly under permanent magnets 18, 22.
  • the different magnetic flux densities on the circumference of the rotary toggle 3 can be used for the evaluation in relation to the turning of the rotary toggle 3 .
  • the structure for example with special magnets with multi-pole magnetization, can create a pattern with different magnetic flux densities that can be detected when rotating.
  • the magnetic field sensors 13 can also be positioned radially further inwards and do not have to be positioned directly under the center of the permanent magnets 18, 22.
  • the great flexibility of the rotary knob according to the invention allows the rotary knob to be used with a wide variety of operating devices or household appliances.
  • the rotary knob 3 can therefore not only be used on a hob, as shown in the exemplary embodiments, but it can also be used on an oven, a fully automatic coffee machine, but also on a washing machine, a dishwasher, a tumble dryer or the like.
  • each type of manual actuation of the rotary knob 3 that is, for example, tilting, rotating, putting on, taking off and/or the like, affects the entire course of the flux density detected by the magnetic field sensors 13.
  • the rotary knob 3 that is, for example, tilting, rotating, putting on, taking off and/or the like, affects the entire course of the flux density detected by the magnetic field sensors 13.
  • specific properties of partial signals are used and the partial signals are specifically optimized for separability.
  • sinusoidal curves with different period lengths prove to be mathematically separable. Basically, however, a different course can also be provided.
  • At least the cylindrical magnets 20, 21, 24, but preferably also the permanent magnets 18, 22, can be formed at least partially by sintered rare earth magnets (NdFeB).
  • the rare-earth magnet can be made, for example, either from plastic-bonded, sprayed rare earths or, alternatively, from plastic-bonded, sprayed hard ferrite.
  • the solution with the plastic-bonded, sprayed rare-earth magnet with multipole magnetization is preferred. It would also be conceivable to form the special magnet from individual magnets, all common magnet materials are conceivable here.
  • the rotary toggle 3 can also be designed as a one-piece variant, in which case the stator unit 25 can be omitted and everything could be integrated into the rotor unit 26 .
  • the plastic components of the rotor unit 26 and the stator unit 25 can be ultrasonically welded.
  • sealing with seals such as O-rings or the like would also be conceivable.
  • the exemplary embodiments serve exclusively to explain the invention and are not intended to limit it.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehknebel (3) für eine Bedienvorrichtung (2), insbesondere für eine Bedienvorrichtung (2) eines Haushaltgeräts (1), mit einem zentralen Verbindungselement (28) zum Halten des Drehknebels (3) an einer Oberfläche (8) der Bedienvorrichtung (2), wobei das Verbindungselement (20, 21, 24) im Bereich einer Achse des Drehknebels (3) angeordnet ist, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Drehknebels (3) als Drehachse (14) dient, sowie mit einer Permanentmagnetanordnung (16), die in einem die Drehachse (14) des Drehknebels (3) umgebenden Ringbereich (15) angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest in einem den Ringbereich (15) beinhaltenden Ringraum (17), der sich parallel zur Drehachse (3) zumindest bis zur Oberfläche (8) erstreckt, ein Permanentmagnetfeld bereitzustellen. Erfindungsgemäß ist die Permanentmagnetanordnung (16) einen ringförmig ausgebildeten ersten Permanentmagneten (22) aufweist und ausgebildet, das Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse (14) unterschiedlichen magnetischen Flussdichten bereitzustellen.

Description

Drehknebel für eine Bedienvorrichtung
Die Erfindung einen Drehknebel für eine Bedienvorrichtung, insbesondere für eine Bedienvorrichtung eines Haushaltgeräts, mit einem zentralen Verbindungselement zum Halten des Drehknebels an einer Oberfläche der Bedienvorrichtung, wobei das Verbindungselement im Bereich einer Achse des Drehknebels angeordnet ist, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Drehknebels als Drehachse dient, sowie mit einer Permanentmagnetanordnung, die in einem die Drehachse des Drehknebels umgebenden Ringbereich angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest in einem den Ringbereich beinhaltenden Ringraum, der sich parallel zur Drehachse zumindest bis zur Oberfläche erstreckt, ein Permanentmagnetfeld bereitzustellen. Die Erfindung betrifft ferner eine Bedienvorrichtung für ein Haushaltsgerät, mit einem Drehknebel, einer Oberfläche eines zum Halten des Drehknebels ausgebildeten Bauteils, Magnetfeldsensoren und einer mit den Magnetfeldsensoren signaltechnisch gekoppelten Steuereinheit zum Bereitstellen von wenigstens einem Steuersignal für das Haushaltsgerät. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Haushaltgerät mit einer Bedienvorrichtung.
Drehknebel für Bedienvorrichtungen, Bedienvorrichtungen für Haushaltgeräte sowie Haushaltgeräte mit Bedienvorrichtungen sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es dem Grunde nach eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Insbesondere sind Bedienvorrichtungen bekannt, die einen Drehknebel aufweisen, der zerstörungsfrei lösbar von einer Oberfläche beziehungsweise Bedienelement abnehmbar und wiederaufsetzbar ist. Derartige Drehknebel werden häufig mittels magnetischer Haltegriffe an der Oberfläche gehalten.
Bedienvorrichtungen mit Drehknebeln kommen zum Beispiel bei Haushaltgeräten wie Kochfeldern zum Zubereiten von Lebensmitteln, Backöfen, aber auch Geschirrspülgeräten, Waschmaschinen, Wäschetrocknern oder dergleichen zum Einsatz. Der Drehknebel kann dabei derart ausgebildet sein, dass er neben dem Aufsetzen beziehungsweise Abnehmen von der Oberfläche lediglich drehbar ist. Durch manuelles betätigen des Drehknebels kann zum Beispiel eine spezifische Einstellung für eine Funktion des Haushaltgeräts erreicht werden. Bei einem Kochfeld kann dies zum Beispiel das Auswahlen einer Kochzone, eine Leistungseinstellung einer ausgewählten Kochzone und/oder dergleichen sein.
Darüber hinaus sind auch Bedienvorrichtungen bekannt, bei denen der Drehknebel zum Beispiel alternativ oder ergänzend gekippt werden kann. Dadurch kann eine zusätzliche Einstellfunktionalität für das Haushaltgerät erreicht werden.
Eine Bedienvorrichtung für ein Haushaltgerät offenbart zum Beispiel die WO 2009/065 704 A2. Die Bedienvorrichtung umfasst einen Drehknebel, der mittels magnetischer Kraft an einer Oberfläche einer Bedienvorrichtung, die in ein Kochfeld integriert ist, angeordnet beziehungsweise gehalten sein kann. Der Drehknebel kann im auf die Oberfläche aufgesetzten Zustand sowohl gedreht als auch gekippt werden.
Darüber hinaus offenbart die DE 102012 001 997 A1 eine Bedienvorrichtung für ein Elektrogerät. Auch bei dieser Bedienvorrichtung ist ein Drehknebel vorhanden, der lösbar auf eine Oberfläche eines Bauteils des Elektrogeräts aufgesetzt werden kann und durch manuelles betätigen sowohl gedreht als auch gekippt werden kann. Für die unterschiedlichen Arten von Betätigen sind bei der DE 102012 001 997 A1 unterschiedliche Arten von Sensoren vorgesehen.
Auch wenn sich der Stand der Technik bewährt hat, so besteht weiter Verbesserungsbedarf. Insbesondere erweist es sich als für die Erfassung der manuellen Betätigung des Drehknebels, insbesondere der Art der manuellen Betätigung des Drehknebels, als nachteilig, separate aufwändige Sensorsysteme für die unterschiedlichen Arten von manuellen Betätigungen des Drehknebels vorzusehen. Darüber hinaus erweist sich dies insofern als nachteilig, als dass eine Flexibilität von Bedienvorrichtungen dadurch begrenzt ist. Eine Anpassung beziehungsweise Standardisierung von Bedienvorrichtungen ist auf diese Weise nahezu nicht möglich. Darüber hinaus erweist sich die erreichbare Auflösung in Bezug auf ein Steuersignal, welches aus Sensorsignalen der Magnetfeldsensoren ermittelt werden kann, als begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehknebel, eine Bedienvorrichtung sowie ein Haushaltgerät dahingehend weiterzubilden, dass insbesondere das Erfassen von unterschiedlichen Arten von manuellen Betätigungen verbessert werden kann. Als Lösung werden mit der Erfindung ein Drehknebel, eine Bedienvorrichtung sowie ein Haushaltgerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
In Bezug auf einen gattungsgemäßen Drehknebel wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Permanentmagnetanordnung einen ringförmig ausgebildeten ersten Permanentmagneten aufweist und ausgebildet ist, das Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse unterschiedlichen magnetischen Flussdichten, insbesondere aufeinanderfolgend ändernden magnetischen Flussdichten oder entgegengesetzten magnetischen Polaritäten, bereitzustellen.
In Bezug auf einen gattungsgemäßen Bedienvorrichtungen wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass der Drehknebel gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Haushaltgerät wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Bedienvorrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass durch Auswerten von Sensorsignalen der Magnetfeldsensoren, insbesondere aller Sensorsignale in Bezug auf einen Drehknebel, separate für unterschiedliche Arten der manuellen Betätigung des Drehknebels angepasste Sensoren vermieden werden können. Dabei nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass die Sensorsignale bereits Informationen in Bezug auf die unterschiedlichen Arten des manuellen Betätigens enthalten können. Durch ein angepasstes Auswerten können diese Informationen ermittelt werden, um darauf basierend die jeweilige Art des manuellen Betätigens bestimmen zu können. Anders als beim Stand der Technik sind bei der Erfindung somit insbesondere keine separaten, räumlich getrennten Gruppen von Sensoren mehr erforderlich, um unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmen zu können.
Vorzugsweise ist der Drehknebel mit der Oberfläche lösbar verbindbar. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Drehknebel mit der Oberfläche derart, vorzugsweise aber nicht drehfest, verbunden ist, dass er von der Oberfläche nicht abgenommen werden kann. Die Art des manuellen Betätigens des Drehknebels kann beispielsweise ein Drehen des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand, ein Kippen des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand, ein Aufsetzen des Drehknebels auf die Oberfläche und/oder ein Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche, wenn der Drehknebel mit der Oberfläche lösbar verbindbar ist, und/oder dergleichen umfassen.
Dem Grunde nach kann der Drehknebel natürlich mittels mechanischer Verbindungsmittel lösbar mit der Oberfläche verbindbar sein, beispielsweise indem der Drehknebel einen in eine Aufnahmeöffnung der Oberfläche beziehungsweise des Bauteils einführbaren Stift oder Bolzen aufweist. Die Aufnahmeöffnung kann beispielsweise auch durch eine an der Oberfläche angeordnete Verbindungseinheit bereitgestellt sein. Die Verbindungseinheit kann mit der Oberfläche insbesondere lösbar verbunden sein. Vorzugsweise ist der Drehknebel mittels Magnetkraft an der Oberfläche des Bauteils des Haushaltsgeräts gehalten. Dies kann alternativ oder ergänzend zur Verbindungseinheit vorgesehen sein. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, den Drehknebel von der Oberfläche abzunehmen oder ihn auf die Oberfläche aufzusetzen. Dem Grunde nach kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Drehknebel auf ein mechanisches stift- oder bolzenförmiges Element aufgesetzt werden kann, welches an der Oberfläche befestigt ist. Eine Haltekraft kann hierbei zum Beispiel durch eine lösbar rastende mechanische Verbindung erreicht werden. Auch hierdurch kann ein lösbares Halten des Drehknebels an der Oberfläche erreicht werden. Natürlich sind auch weitere Ausgestaltungen beziehungsweise Kombinationen bezüglich des lösbaren oder nicht lösbaren Haltens des Drehknebels an der Oberfläche möglich, insbesondere im Sinne einer kinematischen Umkehr, möglich. Dem Grunde nach gelten die Überlegungen für den an der Oberfläche lösbar gehaltenen Drehknebel gleichermaßen auch für einen nicht zerstörungsfrei lösbar an der Oberfläche gehaltenen Drehknebel.
Das Bauteil, welches die Oberfläche zum Halten des Drehknebels bereitstellt, ist vorzugsweise ein Bauteil der Bedienvorrichtung. Es kann beispielsweise aber auch ein Bauteil des Haushaltsgeräts sein und zum Beispiel an einem Gehäuse des Haushaltsgeräts angeordnet oder in dieses Integriert sein. Es kann aber auch ein separates Bauteil sein, welches selbst mit dem Haushaltsgerät mechanisch verbindbar oder verbunden ist. Vorzugsweise ist das Bauteil Bestandteil des Haushaltsgeräts, zumindest jedoch der Bedienvorrichtung. Es kann aber auch ein separates Bauteil sein, welches beispielsweise mit dem Gehäuse, insbesondere im Bereich einer Außenseite des Gehäuses, verbunden ist. Dem Grunde nach kann das Bauteil natürlich auch in ein Gehäuse des Haushaltsgeräts integriert angeordnet sein. Das Bauteil kann beispielsweise als flaches, ebenes Bauteil ausgebildet sein, welches vorzugsweise plattenartig ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist die Oberfläche ungekrümmt ausgebildet. Das Bauteil kann vorzugsweise einen Werkstoff aufweisen, der das Permanentmagnetfeld des Drehknebels im auf der Oberfläche aufgesetzten Zustand beziehungsweise gehaltenen Zustand möglichst nicht beeinflusst. Dadurch können die Magnetfeldsensoren das Permanentmagnetfeld des Drehknebels auch dann zuverlässig erfassen, wenn die Magnetfeldsensoren das Permanentmagnetfeld durch das Bauteil hindurch erfassen. Dies ist zum Beispiel dann vorgesehen, wenn die Magnetfeldsensoren bauteilseitig gegenüberliegend zum an der Oberfläche gehaltenen Drehknebel angeordnet sind. Während der Drehknebel also außenseitig am Haushaltsgerät anordbar ist, können die entsprechenden Magnetfeldsensoren innenseitig in Bezug auf das Haushaltsgerät, besonders in Bezug auf ein Gehäuse des Haushaltsgeräts, angeordnet sein.
Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch ist der Drehknebel insbesondere in einem mit der Oberfläche verbundenen Zustand. Der bestimmungsgemäße Gebrauch kann aber auch ein Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche und/oder ein Aufsetzen des Drehknebels auf die Oberfläche umfassen.
Vorzugsweise weist der Drehknebel zumindest teilweise eine im Wesentlichen zylindrische Struktur auf, wobei ein Außendurchmesser des Drehknebels vorteilhaft größer als eine Höhe des Drehknebels entlang seiner Drehachse sein kann. Der Drehknebel kann beispielsweise etwa eine diskusförmige Außenkontur aufweisen.
Bei vielen Anwendungen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Drehknebel neben einer Anzeigeeinheit der Bedienvorrichtung positioniert werden kann. Vorzugsweise kann die Anzeigeeinheit einen Einstellwert anzeigen, der mittels des Drehknebels eingestellt werden kann oder eingestellt worden ist.
Das manuelle Betätigen des Drehknebels führt zu einem Bewegen des Drehknebels gegenüber der Oberfläche. Die Oberfläche und das Bauteil sind vorzugsweise zumindest während des manuellen Betätigens des Drehknebels in einer vorgegebenen unveränderten Position. Dies gilt vorzugsweise auch für die Magnetfeldsensoren. Die Bewegung des Drehknebels und eine damit bewirkte Änderung beim Erfassen des Permanentmagnetfeldes des Drehknebels durch die Magnetfeldsensoren, kann daher durch das Auswerten der Sensorsignale ermittelt werden.
Die Magnetfeldsensoren können beispielsweise durch geeignete Spulen, Hall-Sensoren und/oder dergleichen gebildet sein. Vorzugsweise sind die Magnetfeldsensoren im Wesentlichen gleich ausgebildet. Die Magnetfeldsensoren sind signaltechnisch mit einer Steuereinheit gekoppelt, beispielsweise indem die Magnetfeldsensoren elektrisch an die Steuereinheit angeschlossen sind. Die Steuereinheit ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit, die zumindest teilweise eine elektronische Hardwareschaltung und/oder auch eine Rechnereinheit aufweisen kann, die mittels eines Rechnerprogramms steuerbar ist. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, die von den Magnetfeldsensoren bereitgestellten Sensorsignale auszuwerten und abhängig von dem Auswerten wenigstens ein Steuersignal für das Haushaltsgerät bereitzustellen. Mit dem Steuersignal kann eine gewünschte Steuerfunktionalität des Haushaltsgeräts in Bezug auf ein zu steuerndes Element des Haushaltsgeräts erreicht werden. Das zu steuernde Element kann bei einem Kochfeld als Haushaltsgerät zum Beispiel das Steuern einer Kochzonenheizung des Kochfelds sein. Bei einem Backofen als Haushaltsgerät kann es sich hierbei zum Beispiel um eine Backofenheizung, einen Ventilator und/oder dergleichen handeln. Die Magnetfeldsensoren können mechanisch mit dem Bauteil, insbesondere seiner Oberfläche, gekoppelt sein. Besonders vorteilhaft sind die Magnetfeldsensoren mit dem Bauteil mechanisch verbunden. Die Magnetfeldsensoren sind vorzugsweise im Wesentlichen auf einem Kreis angeordnet, dessen Mittelpunkt etwa der Drehachse des Drehknebels im auf der Oberfläche gehaltenen Zustand entspricht, insbesondere wenn der Drehknebel nicht manuell betätigt ist. Die Magnetfeldsensoren können äquidistant in Bezug auf den Mittelpunkt angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Magnetfeldsensoren im Wesentlichen innerhalb des Ringbereichs angeordnet. Besonders vorteilhaft sind die Magnetfeldsensoren in Umfangsrichtung im Wesentlichen äquidistant angeordnet. Je nach Bedarf kann dies jedoch auch abweichend vorgesehen sein.
Das Steuersignal ist vorzugsweise ein elektronisches Steuersignal. Das Steuersignal kann dazu dienen, ein elektronisches Schaltmittel oder Steuermittel zu steuern, mittels welchem das gewünschte zu steuernde Element den gewünschten Betriebszustand einnehmen kann.
Im an der Oberfläche gehaltenen Zustand ist der Drehknebel zum Beispiel um die Drehachse drehbar. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Drehknebel gegenüber der Drehachse kippbar ist. In einem die Drehachse des Drehknebels umgebenden Ringbereich stellt der Drehknebel das Permanentmagnetfeld bereit. Zu diesem Zweck ist im Ringbereich die Permanentmagnetanordnung angeordnet, die einen oder mehrere Permanentmagnete aufweisen kann. Das Permanentmagnetfeld weist zumindest eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse auf. Dadurch kann es durch die Magnetfeldsensoren besonders gut erfasst werden, insbesondere wenn die Magnetfeldsensoren axial beabstandet vom Drehknebel angeordnet sind. Vorzugsweise ist das Permanentmagnetfeld des Drehknebels im Wesentlichen vollständig parallel zur Drehachse ausgerichtet. Das Permanentmagnetfeld erstreckt sich in den Ringraum im an der Oberfläche gehaltenen Zustand des Drehknebels in Richtung zur Oberfläche. Dadurch kann es durch die Magnetfeldsensoren besonders gut erfasst werden. Abhängig vom Erfassen des Permanentmagnetfelds stellen die Magnetfeldsensoren die entsprechenden Sensorsignale bereit.
Das Permanentmagnetfeld wird in Umfangsrichtung um die Drehachse mit unterschiedlichen magnetischen Flussdichten beziehungsweise aufeinanderfolgend voneinander abweichenden magnetischen Flussdichten bereitgestellt. Es kann zum Beispiel entgegengesetzte magnetische Polaritäten aufweisen. Die Anzahl der abweichenden beziehungsweise wechselnden magnetischen Flussdichten oder magnetischen Polaritätswechsel kann bedarfsweise gewählt werden. Vorzugsweise sind mindestens vier wechselnde magnetische Flussdichten oder Polaritätswechsel vorgesehen. Je nach Bedarf kann die Anzahl der wechselnden magnetischen Flussdichten beziehungsweise Polaritätswechsel jedoch auch nahezu beliebig groß gewählt sein. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel ein ringförmiger Magnet vorgesehen sein, der die entsprechende Anzahl von magnetischen Flussdichtewechseln oder magnetischen Polen bereitstellt. Es können aber auch beispielsweise mehrere separate Magnete vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung des Ringbereichs entsprechend angeordnet sind. Auch andere Konstruktionen sowie Kombinationen sind denkbar. Die Steuereinheit umfasst vorzugsweise eine Auswerteeinheit, die ausgebildet ist, die Sensorsignale derart auszuwerten, dass dadurch die Art des manuellen Betätigens des Drehknebels bestimmt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Auswerteeinheit vorzugsweise signaltechnisch mit sämtlichen Magnetfeldsensoren signaltechnisch gekoppelt und ausgebildet, eine bestimmte vorgegebene Art des manuellen Betätigens des Drehknebels anhand der Sensorsignale bestimmen zu können. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit dazu ausgebildet sein, ein Drehen des Drehknebels zu bestimmen. Darüber hinaus kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, ein Aufsetzen oder Abnehmen des Drehknebels von der Oberfläche zu bestimmen, wenn dieser lösbar an der Oberfläche angeordnet ist. Die Auswerteeinheit kann aber auch dazu ausgebildet sein, ein Kippen des Drehknebels im an der Oberfläche gehaltenen Zustand bestimmen zu können. Je nach Art des zu bestimmenden Betätigens des Drehknebels ist die Auswerteeinheit daher entsprechend angepasst ausgebildet. Die Auswerteeinheit kann ein oder mehrere entsprechende Auswertesignale bereitstellen, welches beziehungsweise welche von der Steuereinheit verarbeitet werden können. Die Steuereinheit kann dann das wenigstens eine Steuersignal zumindest abhängig von der bestimmten Art des manuellen Betätigens des Drehknebels ermitteln, zu welchem Zweck die Steuereinheit vorzugsweise dieses Auswertesignal berücksichtigen kann.
Anders als beim Stand der Technik ist es daher nicht mehr erforderlich, für unterschiedliche Arten des manuellen Betätigens des Drehknebels unterschiedliche Sensoren beziehungsweise Sensorgruppen vorzusehen. Vielmehr kann mit einer einzigen Sensorgruppe aus Magnetfeldsensoren durch gezieltes spezifisches Auswerten der Sensorsignale der Magnetfeldsensoren, insbesondere aller Sensorsignale der Magnetfeldsensoren zu einem bestimmten Zeitpunkt oder dergleichen, die Art des manuellen Betätigens bestimmt werden. Dadurch kann der Aufwand in Bezug auf Sensorik und auch in Bezug auf den Drehknebel reduziert werden. Zugleich kann die Zuverlässigkeit verbessert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung eine verbesserte Auflösung insbesondere in Bezug auf ein Drehen und/oder Kippen des Drehknebels. Beim Stand der Technik werden die Sensorsignale betätigungsartspezifisch erzeugt. Das heißt, dass die Sensorsignale für eine jeweilige Art des manuellen Betätigens spezifisch erfasst werden. Solche Sensorsignale können daher in der Regel nicht dazu dienen, mehrere Arten des manuellen Betätigens zu bestimmen. Deshalb nutzt der Stand der Technik - im Gegensatz zur Erfindung - auch spezifische Sensorsysteme für die jeweilige Art des manuellen Betätigens.
Das zentrale Verbindungselement dient unter anderem dazu, den Drehknebel bewegbar mit der Oberfläche zu verbinden, sodass der Drehknebel an der Oberfläche gehalten werden kann.
Der Ringraum erstreckt sich vorzugsweise nicht nur bis zur Oberfläche, sondern kann sich darüber hinaus auch durch die Oberfläche hindurch erstrecken, insbesondere in einen Bereich, in dem die Magnetfeldsensoren angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, das Permanentmagnetfeld durch das Bauteil hindurch mittels der Magnetfeldsensoren zu erfassen.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Permanentmagnet parallel zur Drehachse mit einer ersten Magnetisierung magnetisiert ist, wobei die Permanentmagnetanordnung wenigstens einen ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten aufweist, der parallel zur Drehachse mit einer zweiten Magnetisierung magnetisiert ist, die entweder gleich oder invers zur ersten Magnetisierung ausgerichtet ist, wobei der wenigstens eine zweite Permanentmagnet in Bezug auf die Drehachse radial benachbart zum ersten Permanentmagneten angeordnet ist. Vorzugsweise ist der wenigstens eine zweite Permanentmagnet unmittelbar am ersten Permanentmagneten angeordnet und besonders bevorzugt kontaktiert er diesen sogar. Bei einer inversen Ausrichtung der zweiten Magnetisierung können die beiden Permanentmagnete aufgrund der Magnetkräfte miteinander verbunden gehalten sein. Ansonsten oder darüber hinaus können natürlich auch andere oder zusätzliche Verbindungsmittel vorgesehen sein, beispielsweise eine Klebstoffverbindung, eine Klemmverbindung und/oder dergleichen. Dadurch können der erste und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet in einer festen Position zueinander gehalten werden. Auch kann eine spritztechnisch erzeugte, einteilige Ausbildung aus kunststoffgebundenen Seltenerden, bzw. kunststoffgebundenem Hartferit mit einer entsprechenden Formgebung und entsprechenden Magnetisierungen vorgesehen sein, wodurch eine preisgünstige Ausgestaltung ermöglicht ist. Diese Permanentmagnetanordnung erlaubt es, auf einfache Weise wechselnde magnetische Flussdichten, wie z.B. lokal verstärkte oder lokal abgeschwächte Flussdichten bereitzustellen. Ferner ermöglicht sie eine Ausgestaltung mit entgegengesetzten magnetischen Polaritäten. Derartige Ausgestaltungen können für die Bestimmung der Art der manuellen Betätigung des Drehknebels mit lediglich einer einzigen Anordnung von Magnetfeldsensoren genutzt werden. Es ist daher nicht erforderlich, einen einzigen ringförmigen Permanentmagneten bereitzustellen, der in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse unterschiedliche Magnetisierungsrichtungen aufweist. Vielmehr kann auf einfache Weise eine nahezu beliebige Gestaltung der Magnetisierung erreicht werden, sodass eine Standardisierung erreicht werden kann. Der Drehknebel kann daher für unterschiedlichste Anwendungen auf einfache Weise mit Standardbauteilen angepasst hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Drehknebel ermöglicht also nicht nur eine einfache Bestimmung von unterschiedlichen Arten der manuellen Betätigung des Drehknebels, sondern er ermöglicht darüber hinaus auch eine hohe Flexibilität in Bezug auf die Herstellung von Drehknebeln. Der Drehknebel der Erfindung kann daher für unterschiedlichste Anwendungen auf einfache Weise angepasst werden. Je nach Bedarf braucht nicht nur ein einziger zweiter Permanentmagnet vorgesehen zu sein, sondern es können mehrere zweite Permanentmagneten vorgesehen sein, um eine nahezu flexible Gestaltung des Permanentmagnetfelds des Drehknebels erreichen zu können.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass sich der wenigstens eine zweite Permanentmagnet in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse über einen vorgebbaren Winkel erstreckt. Dadurch kann auf einfache Weise festgelegt werden, wie Änderungen der magnetischen Flussdichte beziehungsweise Polaritätswechsel in Umfangsrichtung erfolgen. Dies kann spezifisch angepasst an eine Anwendung gewählt sein. Beispielsweise kann der Winkel etwa 30° bis etwa 80°, vorzugsweise etwa 45° bis etwa 70°, besonders bevorzugt etwa 60° betragen. Der vorgebbare Winkel kann abhängig von der Anzahl der Änderungen der magnetischen Flussdichte beziehungsweise der Polaritätswechsel des Permanentmagnetfelds gewählt sein. Der Winkel kann abhängig von der Anzahl der zweiten Permanentmagnete gewählt sein.
Vorteilhaft weisen der erste Permanentmagnet und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet etwa die gleiche axiale Erstreckung in Bezug auf die Drehachse auf. Dadurch kann erreicht werden, dass der Drehknebel mit einer kleinen Bauhöhe realisiert werden kann. Der Drehknebel kann daher ergonomisch günstig ausgestaltet sein. Insbesondere kann hierdurch ein vorgebbares Ausrichten des magnetischen Flusses des Permanentmagnetfelds erreicht werden. Dies kann vorteilhaft für die Erfassung durch die Magnetfeldsensoren sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der erste Permanentmagnet und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet die gleiche radiale Erstreckung in Bezug auf die Drehachse aufweisen. Hierdurch können weitere konstruktive Vorteile in Bezug auf den Drehknebel erreicht werden. Dem Grunde nach brauchen jedoch die radialen Erstreckungen nicht gleich zu sein. Je nach Konstruktion kann es auch vorteilhaft sein, wenn die radialen Erstreckungen voneinander abweichen. Aus fertigungstechnischer Sicht ist es jedoch vorteilhaft, wenn die radialen Erstreckungen vorzugsweise im Wesentlichen gleich ausgebildet sind.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der erste Permanentmagnet und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet einen gleichen winkelspezifischen magnetischen Fluss bereitstellen. Dadurch kann erreicht werden, dass im Bereich der Anordnung des zweiten Permanentmagneten entweder bei gleichgerichteten Magnetfeldern eine Erhöhung des magnetischen Flusses, oder bei invers zueinander ausgerichteten Magnetfeldern eine Kompensation des magnetischen Flusses des ersten Permanentmagneten durch den wenigstens einen zweiten Permanentmagneten erreicht werden kann, sodass die Magnetfeldsensoren an dieser Stelle im Wesentlichen entweder einen erhöhten oder keinen oder nur einen sehr geringen magnetischen Fluss erfassen. Bei invers zueinander ausgerichteten Magnetfeldern kann eine nahezu vollständige Flussauslöschung in diesem Bereich erreicht werden. Dies ist für die Erfassung des Permanentmagnetfelds und der daraus im Rahmen der Auswertung bestimmten Art der manuellen Betätigung vorteilhaft.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Permanentmagnetanordnung wenigstens zwei zweite Permanentmagnete aufweist, die in Bezug auf die Drehachse radial benachbart zum ersten Permanentmagneten angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei zweiten Permanentmagneten in Umfangsrichtung über einen vorgebbaren Winkel in Bezug auf die Drehachse voneinander beabstandet angeordnet sind. Durch diese Weiterbildung kann erreicht werden, dass mehrere Flussänderungen beziehungsweise Polaritätswechsel in Bezug auf das Permanentmagnetfeld in Umfangsrichtung erreicht werden können. Dies kann durch die Anzahl der zweiten Permanentmagneten nahezu beliebig erweitert werden. Vorzugsweise ist der vorgebbare Winkel in Bezug auf einen jeweiligen Abstand der zweiten Permanentmagneten in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleich gewählt. Je nach Bedarf kann dies jedoch auch anders gewählt sein.
Vorzugsweise sind die wenigstens zwei zweiten Permanentmagnete zur Drehachse radial gleich beabstandet. Dadurch kann zumindest eine bereichsweise Symmetrie des Magnetfelds in radialer Richtung erreicht werden, sodass der Ringbereich in radialer Richtung möglichst schmal gehalten werden kann. Dies kann vorteilhaft für die Erfassung des Permanentmagnetfelds durch die Magnetfeldsensoren sein. Die Magnetfeldsensoren brauchen deshalb lediglich im Bereich des Ringraums angeordnet zu sein, der den Ringbereich beinhaltet. Darüber hinaus kann auch eine Symmetrie hinsichtlich einer Drehung erreicht werden, insbesondere auf eine Unwucht des Drehknebels in Bezug auf das Drehen.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das zentrale Verbindungselement wenigstens einen Zentralmagneten aufweist. Das zentrale Verbindungselement kann deshalb dazu dienen, den Drehknebel mittels Magnetkraft an der Oberfläche zu halten. Zu diesem Zweck kann im Bereich des Bauteils, insbesondere dessen Oberfläche gegenüberliegend ebenfalls ein Magnet vorgesehen sein, der beispielsweise als Zentralmagnet oder auch als Elektromagnet ausgebildet sein kann. Natürlich können auch Kombinationen hiervon vorgesehen sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Drehknebel eine Statoreinheit und eine bewegbar mit der Statoreinheit verbindbare Rotoreinheit aufweist, wobei die Permanentmagnetanordnung in der Rotoreinheit angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Drehknebel keinen aufgrund der Drehung reibenden Kontakt zur Oberfläche zu haben braucht. Vielmehr kann durch die Statoreinheit erreicht werden, dass der Drehknebel an der Oberfläche gehalten werden kann, ohne dass die Oberfläche selbst einer mechanischen Beanspruchung aufgrund einer Reibbewegung oder dergleichen beansprucht zu werden braucht. Vielmehr kann die drehende Lagerung dadurch drehknebelseitig vorgesehen sein, indem eine entsprechende Lagerung der Rotoreinheit an der Statoreinheit bereitgestellt wird. Natürlich kann auch hier eine lösbare oder eine nicht lösbare Verbindung vorgesehen sein, die eine entsprechende Drehung und/oder ein entsprechendes Kippen erlaubt. Für die Verbindung der Statoreinheit mit der Oberfläche gelten im Übrigen die gleichen Ausführungen, wie sie bereits zuvor für den Drehknebel insgesamt erläutert worden sind.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das zentrale Verbindungselement zumindest teilweise wenigstens in der Statoreinheit oder in der Rotoreinheit angeordnet ist. Besonders wenn das zentrale Verbindungselement durch einen oder mehrere Zentralmagnete gebildet ist, kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Zentralmagnete in der Statoreinheit und wenigstens einer der Zentralmagnete in der Rotoreinheit angeordnet ist. Dadurch kann die Verbindung zwischen der Rotoreinheit und der Statoreinheit drehknebelseitig ebenfalls mittels Magnetkraft realisiert sein. Dem Grunde nach kann hier jedoch auch eine feste mechanische Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise nach Art eines geeigneten Lagers oder dergleichen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass im Falle einer zweiten Magnetisierung, die invers zur ersten Magnetisierung ausgelegt ist, das zentrale Verbindungselement wenigstens einen Zentralmagneten aufweist, dessen Magnetisierung der zweiten Magnetisierung entspricht. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass sich die Magnetisierungen des ersten Permanentmagneten und des Zentralmagneten addieren können, insbesondere wenn der Oberfläche gegenüberliegend ein magnetischer Rückschluss im Drehknebel ausgebildet oder angeordnet ist. Dadurch kann nicht nur die Haltewirkung verbessert werden, sondern es kann darüber hinaus auch das Bestimmen der Art der manuellen Betätigung des Drehknebels durch verbessertes Erfassen des Permanentmagnetfelds verbessert werden.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Statoreinheit und die Rotoreinheit ausgebildet sind, lösbar miteinander verbunden zu werden. Diese Ausgestaltung erweist sich besonders bei Haushaltsgeräten als vorteilhaft, um zum Beispiel die zuverlässige Funktion des Drehknebels dauerhaft gewährleisten zu können. So kann die Statoreinheit von der Rotoreinheit auf einfache Weise getrennt werden, um zum Beispiel Verunreinigungen oder dergleichen entfernen zu können. Zugleich kann eine einfache Handhabung realisiert werden, indem die Rotoreinheit und die Statoreinheit auf einfache Weise auch wieder zusammengefügt werden können. Besonders vorteilhaft erweist sich dies, wenn das zentrale Verbindungselement durch einen oder mehrere Zentralmagnete gebildet ist. Die für den erfindungsgemäßen Drehknebel angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen auch für die mit dem erfindungsgemäßen Drehknebel ausgerüstete Bedienvorrichtung sowie das mit der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ausgerüstete Haushaltsgerät und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisch perspektivische Ansicht des Kochfelds mit der
Bedienvorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines auf einer Oberfläche eines
Bauteils des Kochfelds gemäß Fig. 1 angeordneten Drehknebels der Bedienvorrichtung,
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung des Drehknebels gemäß der Fig. 1 und 2, wobei die Darstellung eine oberhalb einer Statoreinheit dargestellte Rotoreinheit des Drehknebels zeigt, Fig. 4 eine schematisch perspektivische Explosionsansicht des Drehknebels gemäß der Fig. 1 und 2,
Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung einer Permanentmagnetanordnung des Drehknebels gemäß der Fig. 2 bis 4,
Fig. 6 eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Leiterplatte der Bedienvorrichtung mit Magnetfeldsensoren als Teil einer Bedienvorrichtung für ein Kochfeld für Haushaltsanwendungen,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer magnetischen Flussdichte in einem Ausschnitt eines Ringraums zwischen der Permanentmagnetanordnung des Drehknebels und den Magnetfeldsensoren gemäß Fig. 2 bei einer ersten Drehstellung,
Fig. 8 eine schematische Darstellung wie Fig. 7, bei einer zweiten Drehstellung des Drehknebels,
Fig. 9 eine schematische Diagrammdarstellung eines Signalverlaufs beim Kippen des Drehknebels,
Fig. 10 eine schematische Diagrammdarstellung eines Signalverlaufs beim Drehen des Drehknebels,
Fig. 1 zeigt in einer schematisch perspektivischen Darstellung ein Gargerät beziehungsweise Kochfeld 1 , welches hier ein Haushaltsgerät darstellt. Das Haushaltsgerät kann jedoch beispielsweise in alternativen Ausgestaltungen auch ein Backofen, ein Dampfgargerät, ein Mikrowellengargerät, aber auch eine Geschirrspülmaschine, eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner oder dergleichen sein.
Das Kochfeld 1 weist eine Kochfeldplatte 10 auf, auf welcher Kochzonen 4, 5, 6, 7 ausgebildet sind. Das Kochfeld 1 weist darüber hinaus eine Bedienvorrichtung 2 auf. Die Bedienvorrichtung 2 weist einen Drehknebel 3 sowie eine Oberfläche 8 eines zum Halten des Drehknebels 3 ausgebildeten Bauteils 9 der Bedienvorrichtung 2 auf. Das Bauteil 9 ist vorliegend als Glaskeramikfenster in der Kochfeldplatte 10 integriert ausgebildet. Das Bauteil 9 ist daher im Wesentlichen plattenartig ausgebildet und mit der Kochfeldplatte 10 fest verbunden. Das Bauteil 9 weist eine Außenseite auf, die die Oberfläche 8 bereitstellt. Ferner weist das Bauteil 9 eine Innenseite 19 auf, zu der im Folgenden noch weiter ausgeführt werden wird.
Der Drehknebel 3 ist zerstörungsfrei lösbar auf der Oberfläche 8 aufsetzbar und wieder abnehmbar. Der Drehknebel 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa diskusförmig beziehungsweise zylinderartig ausgebildet, wobei ein Außendurchmesser des Drehknebels 3 quer zu einer Drehachse 14 des Drehknebels 3 größer als eine Höhe des Drehknebels 3 in Richtung der Drehachse 14 ist. Bei alternativen Ausgestaltungen kann dies auch abweichend vorgesehen sein.
Eine zur Oberfläche 8 gewandte Unterseite des Drehknebels 3 ist derart gestaltet beziehungsweise geformt, dass der Drehknebel 3 im auf der Oberfläche 8 angeordneten Zustand durch manuelles Betätigen gekippt und gedreht werden kann. Durch eine Relativbewegung des Drehknebels 3 im auf der Oberfläche 8 angeordneten Zustand gegenüber der Oberfläche 8 kann eine Betriebsfunktion des Kochfelds 1 ausgewählt und/oder eingestellt werden. Eine derartige Relativbewegung des Drehknebels 3 kann beispielsweise eine Drehbewegung des Drehknebels um eine Drehachse 14 des Drehknebels 3 sein. Zusätzlich oder alternativ kann dazu auch eine Kippbewegung gegenüber der Oberfläche 8 vorgesehen sein.
Die Bedienvorrichtung 2 umfasst darüber hinaus vorzugsweise ein elektronisches Anzeigefeld 27, welches mit der Oberfläche 8 eine zusammenhängende und somit unterbrechungsfreie Fläche ausbilden kann (Fig. 6). Durch das Anzeigefeld können Betriebszustände und/oder Einstellung des Kochfelds 1 visuell erfassbar für einen Nutzer angezeigt werden. Dies kann zum Beispiel einen Einstellwert für eine Heizleistung einer der Kochzonen 4 bis 7 oder dergleichen sein.
Unterhalb der Kochzonen 4 bis 7 können beispielsweise Strahlungsheizkörper, Induktionsheizungen und/oder dergleichen als zu steuernde Elemente angeordnet sein, um eine gewünschte Beheizung eines auf einer jeweiligen der Kochzonen 4, 5, 6, 7 anordbaren Kochgeschirrs durchführen zu können. Dies ist in den Figuren jedoch nicht dargestellt.
Die Bedienvorrichtung 2 ist an eine Steuereinheit 12 angeschlossen, die für die Kochzonen 4 bis 7 entsprechende Steuersignale bereitstellt, sodass abhängig von einer gewünschten Einstellung, die mittels des Drehknebels 3 vorgenommen werden kann, eine gewünschte Heizleistung an der jeweiligen der Kochzonen 4 bis 7 eingestellt werden kann. Zu diesem Zwecken können entsprechende Steuerelemente vorgesehen sein, was in den Figuren jedoch ebenfalls nicht dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt die Bedienvorrichtung 2 in einer schematischen Schnittdarstellung. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Drehknebel 3 auf der Oberfläche 8 des Glaskeramikfensters 9 aufgesetzt ist. Der Drehknebel 3 weist einen drehknebelseitigen Zentralmagneten 21 auf, der im aufgesetzten Zustand einem im Bereich der Innenseite 19 angeordneten Zentralmagneten 20 gegenüberliegt. Die Zentralmagneten 21, 20 dienen dazu, den Drehknebel 3 in der gewünschten Position zu halten, sodass durch eine manuelle Betätigung des Drehknebels 3 eine gewünschte Einstellung am Kochfeld 1 vorgenommen werden kann.
In dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Drehknebel 3 eine Statoreinheit 25 und eine bewegbar mit der Statoreinheit 25 verbindbare Rotoreinheit 26 aufweist. Dies ist in einer schematischen Schnittdarstellung des Drehknebels 3 in Fig. 3 dargestellt. Die Rotoreinheit 26 ist nicht unmittelbar auf der Oberfläche 8 aufgesetzt, sondern stattdessen auf die Statoreinheit 25, die als Halteeinheit dient, die ihrerseits mit der Oberfläche 8 verbunden ist. In der vorliegenden Ausgestaltung ist diese Verbindung lösbar ausgebildet. Die Statoreinheit 25 weist ebenfalls einen Zentralmagneten 24 auf, der die Haltefunktion des Drehknebels 3 weiter unterstützt. Vorliegend sind die Zentralmagneten 20, 21, 24 etwa konzentrisch zur Drehachse 14 angeordnet.
Der Drehknebel 3 weist eine Permanentmagnetanordnung 16 auf, die in einem die Drehachse 14 des Drehknebels 3 umgebenden Ringbereich 15 angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest in einem den Ringbereich 15 beinhaltenden Ringraum 17, der sich parallel zur Drehachse 3 zumindest bis zur Oberfläche 8 erstreckt, ein Permanentmagnetfeld bereitzustellen. Die Permanentmagnetanordnung 16 ist ausgebildet, das Permanentmagnetfeld in Umfangsnchtung um die Drehachse 14 mit aufeinanderfolgend ändernden magnetischen Flussdichten bereitzustellen, wie dies im Folgenden weiter erläutert wird.
Fig. 4 zeigt in einer schematisch perspektivischen Explosionsansicht des Drehknebels 3 einen beispielhaften Aufbau des Drehknebels 3. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass der Drehknebel 3 ein Knebelgehäuse 60 aufweist, in welches eine Permanentmagnetanordnung 16 eingesetzt ist.
Fig. 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung der Permanentmagnetanordnung 16. Daraus ist ersichtlich, dass die Permanentmagnetanordnung 16 einen ringförmig ausgebildeten ersten Permanentmagneten 22 aufweist, der parallel zur Drehachse 14 mit einer ersten Magnetisierung magnetisiert ist. Ferner weist die Permanentmagnetanordnung 16 in der vorliegenden Ausgestaltung drei ringsegmentförmig ausgebildete zweite Permanentmagneten 18 auf, die parallel zur Drehachse 14 mit einer zweiten Magnetisierung magnetisiert sind, die invers zur ersten Magnetisierung ist. In einer alternativen Ausbildung kann die zweite Magnetisierung auch gleichgerichtet zur ersten Magnetisierung ausgebildet sein, wodurch sich eine lokale Magnetfeldverstärkung, bzw. Flussdichtenerhöhung ergibt. Die drei zweiten Permanentmagnete 18 sind in Bezug auf die Drehachse 14 radial benachbart zum ersten Permanentmagneten 22 angeordnet. Dadurch stellt die Permanentmagnetanordnung 16 im Ringraum 17 ein Permanentmagnetfeld in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 mit aufeinanderfolgend sich ändernden magnetischen Flussdichten bereit. Je nach Magnetisierung des ersten und der zweiten Permanentmagnete 18, 22 kann bei alternativen Ausgestaltungen auch ein Wechsel der Polaritäten des Permanentmagnetfeldes in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 erreicht werden.
Das Permanentmagnetfeld wird derart bereitgestellt, dass das Permanentmagnetfeld im Wesentlichen eine Magnetfeldkomponente parallel zur Drehachse 14 aufweist. Es erstreckt sich in dem Ringraum 17 im an der Oberfläche 8 gehaltenen Zustand des Drehknebels 3 in Richtung zur Oberfläche 8. Aus der Fig. 2 ist ferner ersichtlich, dass der Innenseite 19 gegenüberliegend die Leiterplatte 11 angeordnet ist, die in dieser Ausgestaltung den Zentralmagneten 20 umgibt. In alternativen Ausgestaltungen kann dies auch abweichend konstruiert sein. Die Leiterplatte 11 trägt vorliegend acht Magnetfeldsensoren 13, die im Wesentlichen im Ringraum 17 angeordnet sind, sodass sie das Permanentmagnetfeld der Permanentmagnetanordnung 16 des Drehknebels 3 gut, insbesondere im auf die Oberfläche 8 aufgesetzten Zustand, erfassen können. Der Drehknebel 3 stellt das Permanentmagnetfeld in Umfangsrichtung um die Drehachse 14 mit sich aufeinanderfolgend ändernden magnetischen Flussdichten bereit. In dieser Ausgestaltung ist ein Polaritätswechsel in Umfangsrichtung nicht vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Die Magnetfeldsensoren 13 erfassen das Magnetfeld und stellen entsprechende Sensorsignale, insbesondere abhängig vom Erfassen des Permanentmagnetfelds im Ringraum 17, bereit.
Aus Fig. 4 ist ferner ersichtlich, dass die Permanentmagnetanordnung 16 von einer als Blech ausgebildeten Scheibe abgedeckt ist, die aus einem magnetisierbaren Werkstoff gebildet ist und einen magnetischen Rückschluss 29 bildet. Das Knebelgehäuse 60 ist mittels eines Knebeldeckels 61 verschlossen. Dadurch ist die Rotoreinheit 26 bereitgestellt. Weiterhin ist die Rotoreinheit 26, insbesondere das Knebelgehäuse 60, auf einem Aufnahmering 63 der Statoreinheit 25 aufgesetzt. Der Aufnahmering 63 ist seinerseits von einem Haltefuß 64 der Statoreinheit 25 gehalten. Der Haltefuß 64 sowie das Knebelgehäuse 60 weisen jeweils den Zentralmagneten 21, 24 auf. Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung des Drehknebels 3 kann auf die Oberfläche 8 aufgesetzt beziehungsweise von ihr abgenommen werden. Insbesondere kann die Rotoreinheit 26 vom Haltefuß 64 abgenommen werden.
Die Statoreinheit 25 weist ein Gehäuse zur Aufnahme des als Zylindermagnet ausgebildeten Zentralmagneten 24 auf. Ein Boden der Statoreinheit 25 kann entweder aus einer harten Kunststoff-Komponente oder aus einem Zwei-Koponenten-Bauteil mit einer weicheren Komponente aufgebaut sein, die auf der Kochfeldplatte 10, insbesondere dem Glaskeramikfenster 9, aufliegt.
Die Rotoreinheit 26 weist ein Gehäuse auf, in dem der als Zylindermagnet ausgebildete axial magnetisierte Zentralmagnet 21 in der Mitte angeordnet ist. Eine Kontaktfläche zwischen der Rotoreinheit 26 und der Statoreinheit 25 ist auf einer Seite als leichter Kegel ausgeführt. Dadurch lässt sich die Rotoreinheit 26 gut drehen. Die Rotoreinheit 26 kann gegenüber der Statoreinheit 25 gekippt werden.
Vorliegend ist vorgesehen, dass die Permanentmagnetanordnung 16 aufeinanderfolgend sich ändernde magnetische Flussdichten in Umfangsrichtung bereitstellt, wodurch in Umfangsrichtung ein moduliertes Magnetfeld im Bereich des Ringraumes 17 bereitgestellt wird. Aufgrund des Abstandes zwischen der Permanentmagnetanordnung 16 und entsprechend angeordneten Magnetfeldsensoren 13 wird bewirkt, dass die durch die Magnetfeldsensoren 13 erfasste magnetische Flussdichte keine abrupten Sprünge zwischen einem minimalen und einem maximalen Wert aufweist, sondern stattdessen kontinuierliche Übergänge gebildet werden. Das System ist vorliegend so optimiert, dass ein nahezu sinusförmiger Verlauf der magnetischen Flussdichte in Umfangsrichtung erreicht werden kann. Dies zeigt Fig. 10. Als Magnetfeldsensoren 13 sind vorliegend Hall- Sensoren vorgesehen. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt.
Fig. 2 zeigt ferner eine unter dem Glaskeramikfenster 9 angeordnete Leiterplatte 11 , die eine Durchgangsöffnung aufweist, in der der Zentralmagnet 20 angeordnet ist. Im Bereich des Ringraums 17 sind acht Magnetfeldsensoren 13 im Wesentlichen auf einem Kreis angeordnet, dessen Mittelpunkt mit der Drehachse 14 im auf der Oberfläche 8 angeordneten Zustand des Drehknebels 3 zusammenfällt. Dies ist in Fig. 6 dargestellt, die eine schematisch perspektivische Draufsicht auf die Leiterplatte 11 der Bedienvorrichtung 2 zeigt. Auf der Leiterplatte 11 sind auch nicht bezeichnete Siebensegmentanzeigen des Anzeigefelds 27 angeordnet. Unterhalb der Leiterplatte 11 und des Zentralmagneten 20 ist ein als Blech ausgebildeter magnetischer Rückschuss 30 angeordnet. Die Leiterplatte 11 mit ihren Bauteilen, der magnetische Rückschuss 30 sowie der Zentralmagnet 20 sind von einer darunter angeordneten Halteplatte 23 gehalten. Die komplette Elektronikbaugruppe wird in nicht weiter beschriebener Weise an die Unterseite der Kochfeldplatte 10 angedrückt. Auf der Leiterplatte 11 können weitere elektronische Bauteile angeordnet sein, die die Magnetfeldsensoren 13 anschließen und deren Sensorsignale zumindest teilweise auswerten und/oder an die Steuereinheit 12 weiterleiten können. Unter dem Glaskeramikfenster 9 befindet sich die Leiterplatte 11 mit den Magnetfeldsensoren, der als Zylindermagnet ausgebildete, axial magnetisierte, Zentralmagnet 20 mit dem ferromagnetischen Rückschluss 30 darunter. Die Leiterplatte 11 ist vorliegend so nah wie möglich am Glaskeramikfenster 9 positioniert. Diese Einheit kann entweder fix mit einer nicht weiter dargestellten Hauptplatine verbunden sein und das hierdurch gebildete System dann an das Glaskeramikfenster 9 gedrückt sein, oder diese Einheit kann mit der Leiterplatte 11 separat gefedert gelagert sein. Vorzugsweise ist die Variante mit der fixen Verbindung vorgesehen. Das Sandwich bestehend aus der Leiterplatte 11 Sensorplatine, dem Zentralmagnet 20 und dem ferromagnetischen Rückschluss 30 ist beispielsweise mit einem Kunststoffteil verbunden, welches dann mit der Hauptplatine fix verbunden ist.
Der Drehknebel 3 gemäß Fig. 4 ist vorliegend mit drei ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten 18 ausgerüstet. Dadurch ergeben sich aufeinanderfolgend sechs sich ändernde magnetische Flussdichten in Umfangsrichtung. Die Fig. 7 und 8 zeigen schematische Darstellungen der magnetischen Flussdichte in einem Ausschnitt des Ringraums 17 zwischen der Permanentmagnetanordnung 16 des Drehknebels 3 und den Magnetfeldsensoren 13 gemäß Fig. 2. Die Fig. 7 und 8 zeigen jeweils die gleiche Schnittebene längs der Drehachse 14. In den Fig. 7 und 8 sind exemplarisch zwei der Magnetfeldsensoren 13 für alternative Bedienvorrichtungen 2 darstellt, wobei der Magnetfeldsensor 13, der näher zur Drehachse 14 angeordnet ist, einer Anordnung bei einer als Backofensteuerung dienenden Bedienvorrichtung entspricht, wohingegen der Magnetfeldsensor 13, der weiter entfernt von der Drehachse 14 angeordnet ist, einer Anordnung bei einer als Kochfeldsteuerung dienenden Bedienvorrichtung entspricht.
Fig. 7 zeigt den Zustand in einer ersten Drehstellung, bei der der Magnetfeldsensor 13 einem Bereich der Permanentmagnetanordnung 16 gegenüberliegt, bei dem der erste ringförmige Permanentmagnet 22 und einer der ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten 18 vorhanden sind. Dagegen zeigt Fig. 8 zeigt den Zustand in einer zweiten Drehstellung, bei der der Magnetfeldsensor 13 einem Bereich der Permanentmagnetanordnung 16 gegenüberliegt, bei dem nur der erste ringförmige Permanentmagnet 22 und nicht einer der ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten 18 vorhanden ist. Das Bezugszeichen 31 bezeichnet magnetische Feldlinien zur Darstellung des Magnetfelds in der dargestellten Schnittebene für die beiden Drehstellungen.
Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass die erfasste magnetische Flussdichte im Bereich der Magnetfeldsensoren 13 sehr klein ist. Die mit dem Bezugszeichen 31 bezeichneten magnetischen Feldlinien, deren lokale räumliche Dichte abhängig von der lokalen magnetischen Flussdichte ist, sind weit beabstandet voneinander. Das sich hieraus ergebende Sensorsignal hat daher einen kleinen Signalwert.
Im Unterschied zur Fig. 7 ist aus Fig. 8 ersichtlich, dass die erfasste magnetische Flussdichte im Bereich der Magnetfeldsensoren 13 groß ist. Die magnetischen Feldlinien sind gegenüber der Situation gemäß Fig. 7 erheblich weniger weit voneinander beabstandet. Entsprechend hat das sich hieraus ergebende Sensorsignal einen großen Signalwert.
Durch Gestaltung von insbesondere der Permanentmagneten 18, 22 kann die Flussdichtänderung so beeinflusst werden, dass eine große Signaldifferenz des Sensorsignals zwischen den beiden Drehstellungen erreicht werden kann. Dadurch kann eine große Sensibilität bei der Erfassung des Permanentmagnetfelds erreicht werden. Darüber hinaus kann durch eine entsprechend große Anzahl von Magnetfeldsensoren 13 und zweiten Permanentmagneten 18 auch eine große Auflösung erreicht werden. Dies ermöglicht es zum Beispiel, eine Drehbewegung des Drehknebels 3 mit sehr feiner Auflösung detektieren zu können. Ebenso können Kippwinkel bei einem Kippen des Drehknebels 3 mit sehr feiner Auflösung detektiert werden. Zugleich ist eine einfache Herstellung des Drehknebels 3 möglich, wodurch diesbezüglicher Aufwand reduziert werden kann.
Die Fig. 9 zeigt eine schematische Diagrammdarstellung von Signalverläufen von fünf der acht Magnetfeldsensoren 13 beim Kippen des Drehknebels 3 in unterschiedliche Kippstellungen mit jeweiligen Graphen 32 bis 36. Eine Ordinate ist der erfassten magnetischen Flussdichte des jeweiligen Magnetfeldsensors 13 und eine Abszisse der Zeit zugeordnet. Zu erkennen ist, dass der Drehknebel 3 in einem Zeitraum von etwa 23,5 s bis etwa 24 s manuell gekippt wird. Dabei zeigt sich, dass die mit den Graphen 32 bis 34 dargestellten Sensorsignale ihren Signalwert vergrößern, weil eine größere magnetische Flussdichte erfasst wird. Dahingegen reduziert das mit dem Graphen 36 dargestellte Sensorsignal seinen Wert, weil eine kleinere magnetische Flussdichte erfasst wird. Das mit dem Graphen 35 dargestellte Sensorsignal behält seinen Signalwert etwa bei, weil sich die erfasste magnetische Flussdichte nicht signifikant ändert. Entsprechendes gilt für die Zeiträume zwischen 25 s und 26 s sowie im Beriech von 27 s, wobei hier die Kippposition variiert ist.
Fig. 10 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung wie Fig. 9 Signalverläufe von vier ausgewählten der acht Magnetfeldsensoren 13, um das Drehen des Drehknebels 3 zu detektieren. Die ausgewählten Sensorsignale sind mit Graphen 37 bis 40 bezeichnet. Zu erkennen ist, dass ab etwa 3 s alle ausgewählten Sensorsignale aufgrund des Drehens des Drehknebels 3 einen etwa sinusförmigen Verlauf zeigen, wobei eine Amplitude im Wesentlichen etwa gleich ist. Die ausgewählten Sensorsignale unterschieden sich im Wesentlichen nur durch eine Phasenlage voneinander, die unter anderem durch die Position der jeweiligen Magnetfeldsensoren 13 bestimmt ist. Hieraus ist ersichtlich, dass sich mit dem Drehen des Drehknebels 3 die Phase des sinusförmigen Verlaufs entsprechend verändert.
Aus den zuvor beispielhaft gezeigten Signalverläufen kann dann die Steuereinheit 12 durch entsprechendes Auswerten der Sensorsignale die Art des manuellen Betätigens bestimmen und auch einen Wert des Betätigens ermitteln.
Die Auswertung der Kippbewegung des Drehknebels 3 erfolgt zum Beispiel durch eine Auswertung der Änderung der magnetischen Flußdichte beim Kippen. Das Detektieren kann mit den Magnetfeldsensoren 13 erfolgen, die direkt unter Permanentmagneten 18, 22 angeordnet sind. Für die Auswertung in Bezug auf das Drehen des Drehknebels 3 können die unterschiedlichen magnetischen Flussdichten am Umfang des Drehknebels 3 genutzt werden. Durch den Aufbau zum Beispiel mit Spezialmagneten mit Multipolmagnetisierung kann hier ein Muster mit unterschiedlichen magnetischen Flußdichten entstehen, das beim Drehen detektiert werden kann. Für die Dreherkennung des Knebels können die Magnetfeldsensoren 13 auch radial weiter innen positioniert sein und brauchen nicht direkt unter der Mitte der Permanentmagneten 18, 22 positioniert zu sein. Die große Flexibilität des erfindungsgemäßen Drehknebels erlaubt es, den Drehknebel bei unterschiedlichsten Bedienvorrichtungen beziehungsweise Haushaltsgeräten einzusetzen. Der Drehknebel 3 kann also nicht nur - wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt - bei einem Kochfeld eingesetzt werden, sondern er kann auch bei einem Backofen, einem Kaffeevollautomaten, aber auch bei einer Waschmaschine, einer Geschirrspülmaschine, einem Wäschetrockner oder dergleichen zum Einsatz kommen.
Zu erkennen ist aus den Fig. 7 bis 10 auch, dass sich bei der vorliegenden Ausgestaltung die Flussdichteverläufe überlagern. Jede Art des manuellen Betätigens des Drehknebels 3, das heißt, beispielsweise Kippen, Drehen, Aufsetzen, Abnehmen und/oder dergleichen, wirkt sich auf den gesamten Verlauf der durch die Magnetfeldsensoren 13 erfassten Flussdichte aus. Wie bereits erläutert, ist es mit einer geeigneten Verfahrensführung möglich, aufgrund der Signalverarbeitung diese Bewegungsarten voneinander zu trennen. Bei der Trennung werden spezifische Eigenschaften von Teilsignalen genutzt und die Teilsignale gezielt für die Separierbarkeit optimiert. Insbesondere erweisen sich sinusförmige Verläufe bei unterschiedlichen Periodenlängen als rechnerisch separierbar. Im Grunde nach kann jedoch auch ein anderer Verlauf vorgesehen sein.
Zumindest Zylindermagnete 20, 21, 24, vorzugsweise jedoch auch die Permanentmagnete 18. 22, können zumindest teilweise durch gesinterte Seltenerdmagnete (NdFeB) gebildet sein. Der Seltenerdmagnet kann aus Kostengründen zum Beispiel entweder aus kunststoffgebundenen gespritzten Seltenerden gefertigt oder alternativ aus kunststoffgebundenen gespritzten Hartferrit hergestellt sein. Favorisiert wird die Lösung mit dem kunststoffgebundenen, gespritzten Seltenerdmagneten mit Multipolmagnetisierung. Es wäre auch denkbar den Spezialmagneten aus Einzelmagneten zu bilden, hier sind alle gängigen Magnetmaterialien denkbar.
Alternativ kann der Drehknebel 3 auch als einteilige Variante ausgeführt werden, hier kann die Statoreinheit 25 entfallen und es könnte alles in die Rotoreinheit 26 integriert sein. Um die Magneten vor Feuchtigkeit zu schützen, können die Kunststoffbauteile der Rotoreinheit 26 und der Statoreinheit 25 ultraschallgeschweisst sein. Alternativ wäre auch eine Abdichtung mit Dichtungen wie O-Ringen oder dergleichen denkbar. Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
Bezugszeichenliste
1 Kochfeld
2 Bedienvorrichtung
3 Drehknebel
4 Kochzone
5 Kochzone
6 Kochzone
7 Kochzone
8 Oberfläche
9 Glaskeramikfenster
10 Kochfeldplatte
11 Leiterplatte
12 Steuereinheit
13 Magnetfeldsensor
14 Drehachse
15 Ringbereich
16 Permanentmagnetanordnung
17 Ringraum
18 ringsegmentförmiger Permanentmagnet
19 Innenseite
20 Zentralmagnet
21 Zentralmagnet
22 ringförmiger Permanentmagnet
23 Halteplatte
24 Zentralmagnet
25 Statoreinheit
26 Rotoreinheit
27 Anzeigefeld
28 zentrales Verbindungselement
29 magnetischer Rückschluss
30 magnetischer Rückschluss
31 magnetische Feldlinien 32 Graph
33 Graph
34 Graph
35 Graph 36 Graph
37 Graph
38 Graph
39 Graph
40 Graph 60 Knebelgehäuse
61 Knebeldeckel
63 Aufnahmering
64 Haltefuß

Claims

28 Patentansprüche
1. Drehknebel (3) für eine Bedienvorrichtung (2), insbesondere für eine Bedienvorrichtung (2) eines Haushaltgeräts (1), mit einem zentralen Verbindungselement (28) zum Halten des Drehknebels (3) an einer Oberfläche (8) der Bedienvorrichtung (2), wobei das Verbindungselement (28) im Bereich einer Achse des Drehknebels (3) angeordnet ist, die beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Drehknebels (3) als Drehachse (14) dient, sowie mit einer Permanentmagnetanordnung (16), die in einem die Drehachse (14) des Drehknebels (3) umgebenden Ringbereich (15) angeordnet ist und ausgebildet ist, zumindest in einem den Ringbereich (15) beinhaltenden Ringraum (17), der sich parallel zur Drehachse (3) zumindest bis zur Oberfläche (8) erstreckt, ein Permanentmagnetfeld bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (16) einen ringförmig ausgebildeten ersten Permanentmagneten (22) aufweist und ausgebildet ist, das Permanentmagnetfeld mit in Umfangsrichtung um die Drehachse (14) unterschiedlichen magnetischen Flussdichten bereitzustellen.
2. Drehknebel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmig ausgebildete erste Permanentmagnet (22) parallel zur Drehachse (14) mit einer ersten Magnetisierung magnetisiert ist, wobei die Permanentmagnetanordnung (16) wenigstens einen ringsegmentförmig ausgebildeten zweiten Permanentmagneten (18) aufweist, der parallel zur Drehachse (14) mit einer zweiten Magnetisierung magnetisiert ist, welche entweder gleich, oder invers zur ersten Magnetisierung ausgerichtet ist, wobei der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) in Bezug auf die Drehachse (14) radial benachbart zum ersten Permanentmagneten (22) angeordnet ist.
3. Drehknebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse (14) über einen vorgebbaren Winkel erstreckt.
4. Drehknebel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Permanentmagnet (22) und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) die gleiche axiale Erstreckung in Bezug auf die Drehachse (14) aufweisen.
5. Drehknebel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Permanentmagnet (22) und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) die gleiche radiale Erstreckung in Bezug auf die Drehachse (14) aufweisen.
6. Drehknebel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Permanentmagnet (22) und der wenigstens eine zweite Permanentmagnet (18) einen gleichen winkelspezifischen magnetischen Fluss bereitstellen.
7. Drehknebel nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (16) wenigstens zwei zweite Permanentmagnete (18) aufweist, die in Bezug auf die Drehachse (14) radial benachbart zum ersten Permanentmagneten (22) angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei zweiten Permanentmagneten (18) in Umfangsrichtung über einen vorgebbaren Winkel in Bezug auf die Drehachse (14) voneinander beabstandet angeordnet sind.
8. Drehknebel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei zweiten Permanentmagneten (18) zur Drehachse radial gleich beabstandet sind.
9. Drehknebel nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Verbindungselement (28) wenigstens einen Zentralmagneten (20, 21, 24) aufweist.
10. Drehknebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Statoreinheit (25) und eine bewegbar mit der Statoreinheit (25) verbindbare Rotoreinheit (26), wobei die Permanentmagnetanordnung (16) in der Rotoreinheit (26) angeordnet ist.
11. Drehknebel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Verbindungselement (28) zumindest teilweise wenigstens in der Statoreinheit (25) oder der Rotoreinheit (26) angeordnet ist. Drehknebel nach den Ansprüchen 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer zweiten Magnetisierung, die invers zur ersten Magnetisierung ausgelegt ist, das zentrale Verbindungselement (28) wenigstens einen Zentralmagneten (20, 21, 24) aufweist, dessen Magnetisierung der zweiten Magnetisierung entspricht. Drehknebel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoreinheit (25) und die Rotoreinheit (26) ausgebildet sind, lösbar miteinander verbunden zu werden. Bedienvorrichtung (2) für ein Haushaltsgerät (1), mit einem Drehknebel (3), einer Oberfläche (8) eines zum Halten des Drehknebels (3) ausgebildeten Bauteils (9), Magnetfeldsensoren (13) und einer mit den Magnetfeldsensoren (13) signaltechnisch gekoppelten Steuereinheit (12) zum Bereitstellen von wenigstens einem Steuersignal (32 bis 40) für das Haushaltsgerät (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknebel (3) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. Haushaltsgerät (1) mit einer Bedienvorrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (2) nach Anspruch 14 ausgebildet ist.
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