WO2020074605A1 - Magnetischer drehsteller und kraftfahrzeugbedieneinheit - Google Patents
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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- H01F7/02—Permanent magnets [PM]
Definitions
- the invention relates to a magnetic rotary actuator for a motor vehicle control unit.
- the invention further relates to a motor vehicle control unit for a motor vehicle.
- Motor vehicle control units are known from the prior art which have a rotary knob which outputs haptic feedback to the operator when the operator actuates the rotary knob accordingly, that is to say rotates it. As a result, the operator of the motor vehicle operating unit is given a corresponding operating feeling, so that he can feel the position of the rotary knob.
- Motor vehicle control units of this type are used, for example, for heating, ventilation and / or air conditioning devices (HVAC), multimedia systems and, in general, vehicle control systems.
- HVAC heating, ventilation and / or air conditioning devices
- the motor vehicle control units comprise so-called magnetic rotary actuators, which are assigned to the rotary knobs.
- the haptic feedback is generated magnetically, which is also referred to as magnetic latching haptics.
- the advantage of magnetic haptics or magnetic feedback compared to mechanical turntables is that there is little or no noise and that there is no mechanical wear.
- the magnetic rotary actuator usually comprises a rotatable rotary actuator which has a magnet which interacts with a plurality of fixed magnets in order to be able to form the corresponding latching positions.
- the object of the invention is to provide a simply constructed turntable that includes numerous magnetic locking positions.
- a magnetic rotary actuator for a motor vehicle control unit with a stationary part and a rotary member which can be rotated relative to the stationary part, the magnetic rotary actuator having a magnetic latching feel which comprises a plurality of magnetic latching positions, and both the stationary part and the rotatable rotary member each comprise at least two separately formed magnetic elements that cooperate to generate the plurality of magnetic detent positions.
- the basic idea of the invention is that the magnetic rotary actuator can be made more compact, since both the fixed part and the rotatable rotary member each comprise at least two magnetic elements, so that several locking positions can be defined compared to a magnetic rotary actuator, the rotary member of which is only one Has magnets.
- both the fixed part and the rotatable rotary member have a plurality of magnetic elements, which are each arranged in such a way that as many magnetic locking positions as possible can be generated.
- the magnetic elements each have, in particular, a south pole and a north pole, the magnetic elements on the rotatable rotary member and the magnetic elements on the stationary part being aligned with each other with different poles. Accordingly, the south poles of the magnetic elements of the rotating member are opposite to the north poles of the magnetic elements on the fixed part or vice versa. This ensures that the respective magnetic elements can interact with one another in order to form the corresponding latching positions of the rotary actuator.
- both magnetic elements are magnetic elements that are attached to the fixed part is arranged, and a magnetic element which is provided on the rotatable rotary member.
- One aspect provides that in each magnetic locking position only one magnetic element of the rotatable rotary member fully contributes to the locking position of the rotary actuator in the corresponding magnetic locking position.
- the only one magnetic element of the rotatable rotary member interacts with exactly one magnetic element of the stationary part in order to bring about the latching position of the rotary actuator. This accordingly ensures that the plurality of magnetic elements generate the highest possible number of magnetic locking positions for the rotary actuator.
- the rotary member can be coupled to an actuating element, in particular via a rotary shaft.
- the actuating element can be an actuating or rotary knob which is actuated or rotated by an operator of the motor vehicle operating unit, which is transmitted via the rotary shaft to the rotary member which rotates relative to the stationary part. Due to the rotary movement, the magnetic elements arranged on the rotatable rotary member move along the fixedly arranged magnetic elements which are coupled to the fixed part. A corresponding magnetic interaction is generated here, which the operator perceives as magnetic latching haptics.
- the number of magnetic locking positions is equal to the product of the number of magnetic elements provided on the rotatable rotary member and the number of magnetic elements provided on the stationary part.
- M magnetic elements can be provided on the stationary part, whereas N magnetic elements are provided on the rotatable rotary member, so that results in a number of magnetic locking positions, which is M x N.
- a maximum number of magnetic locking positions is achieved with the existing magnetic elements.
- the at least two magnetic elements are arranged equidistantly from one another on the stationary part. This means that they are equally objected to each other. If a plurality of magnetic elements, in particular more than two magnetic elements, are provided on the stationary part, this means that the corresponding magnetic elements are each at the same distance from one another, so that they are evenly distributed.
- the distance is generally an angular distance, which can also be referred to as the angular distance, radian measure or arc length.
- the at least two magnetic elements on the rotatable rotary member are assisted differently from one another.
- the arc length in one direction is 3/4 * u * r, whereas the distance in the other direction is 5/4 * u * r.
- a plurality of magnetic elements are provided on the rotatable rotary member, in particular more than two magnetic elements, this means that the magnetic elements each have different distances from one another.
- more magnetic elements can be provided on the fixed part than on the rotatable rotary member.
- the rotatable rotary member can be surrounded by the fixed part, so that the radius of the rotatable rotary member is smaller than that of the fixed part if it is round. This results in less space for the magnetic elements on the rotatable rotary member, which is why the number of magnetic elements on the rotatable rotary member is usually correspondingly smaller.
- the rotatable rotary member that adjacent magnetic elements are each objected to differently from one another.
- the magnetic elements on the stationary part are arranged equidistant from each other.
- adjacent magnetic elements on the rotatable rotary member each have an angular distance from one another which is limited at the top by an upper limit angle, which is calculated as follows and which is bounded at the bottom by a lower critical angle, the
- N is the number of magnetic elements on the rotatable rotary member. However, this also depends on the arrangement of the magnetic elements on the stationary part.
- N 3 magnetic elements on the rotatable rotary member, there are angular distances for adjacent magnetic elements that are between 80 ° and 160 °.
- N 4 magnetic elements on the rotatable rotary member, there are angular distances for adjacent magnetic elements that lie between 67.5 ° and 1 12.5 °.
- N 5 magnetic elements on the rotatable rotary member, there are angular distances for adjacent magnetic elements that lie between 57.6 ° and 86.4 °.
- N 6 magnetic elements on the rotatable rotary member, there are angular distances for adjacent magnetic elements that are between 50 ° and 70 °.
- the different angular distances of the adjacent magnetic elements can each be different from one another.
- the correspondingly selected angular distances ensure that only one magnetic element of the rotatable rotary member contributes maximally or completely to the locking position of the rotary actuator, whereas the magnetic interaction of the other magnetic elements on the rotatable rotary member are minimized as far as possible. So there is currently no increase in locking force in which two magnetic elements of the rotary member or of the stationary part are simultaneously active in a locking position.
- the stationary part is a magnet housing that radially surrounds the rotatable rotary member.
- the stationary part is a magnet housing that radially surrounds the rotatable rotary member.
- the magnetic elements are each formed by bar magnets and / or at least one magnetic ring.
- the bar magnets are permanent magnets, the ends of which provide the south and north poles. This ensures a simple construction of the magnetic rotary actuator.
- the at least one magnetic ring can be a magnetic ring with multipolar magnetization in order to provide the corresponding magnetic elements.
- the magnetic ring with the multi-pole magnetization can be manufactured in a special magnetization device so that it encompasses the multiple magnetizations via which the magnetic elements are produced accordingly.
- a motor vehicle control unit which comprises a magnetic rotary actuator of the aforementioned type.
- the magnetic elements are arranged in a common plane.
- Figure 2 is a sectional view through the magnetic rotary actuator shown in Figure 1 along II - II.
- FIG. 1 shows a motor vehicle control unit 10 for a motor vehicle, which comprises a magnetic rotary actuator 12 which can be operated by an operator or a vehicle occupant in order to set a function of the motor vehicle control unit 10.
- the motor vehicle operating unit 10 can be an operating unit for a heating, ventilation and / or air conditioning device (HVAC) of the motor vehicle or a multimedia device of the motor vehicle.
- HVAC heating, ventilation and / or air conditioning device
- the magnetic rotary actuator 12 comprises an actuating element 14 designed as a rotary knob, which is coupled via a rotary shaft 16 to a rotatable rotary member 18, which is radially surrounded by a stationary part 22 designed as a magnet housing 20.
- the magnetic rotary actuator 12 comprises a housing 24, which is shown partially transparent in FIG. 1.
- Both the stationary part 22 and the rotatable rotary member 18 are arranged in the housing 24 and are visible due to the partially transparent representation.
- the actuating element 14, is provided outside the housing 24, so that it can be operated accordingly by the operator.
- the rotary shaft 16 extends through an opening 26 in the housing 24 to the rotary member 18 in order to transmit the rotary movement to the rotary member 18.
- the opening 26 can be sealed so that no dirt can enter the housing 24.
- the magnetic rotary actuator 12 has a magnetic latching feel 28, which comprises a plurality of magnetic latching positions in which a magnetic force holds the rotary actuator 12 in place holds corresponding position, as will be explained below with reference to Figure 2.
- the magnetic latching feel 28 is formed by a plurality of magnetic elements 30, which are arranged on the stationary part 22, as can already be seen in FIG. 1.
- the magnetic elements 30 are also provided on the rotatable rotary member 18, as can be seen in FIG. 2, which shows a sectional view of FIG. 1 along line II-II.
- the magnetic elements 30 provided on the stationary part 22 and on the rotatable rotary member 18 interact with one another in order to generate the plurality of magnetic latching positions in which the rotary actuator 12 can remain, provided that when the actuating element 14 is actuated in rotation, a smaller force than the magnetic force of the interacting elements magnetic elements 30 is exercised.
- the magnetic elements 30 are aligned with each other with different poles, for example the south poles of the magnetic elements 30 provided on the rotatable rotary member 18 point radially outwards, whereas the north poles of the magnetic elements 30 provided on the fixed part 22 point radially inwards, so that the south poles and the north poles are opposite, as can be seen from FIG. 2.
- the north poles of the magnetic elements 30 provided on the rotatable rotary member 18 point radially outwards, whereas the south poles of the magnetic elements 30 provided on the stationary part 22 point radially inwards, so that the north poles and the south poles are opposite one another.
- the stationary part 22 comprises eight magnetic elements 30, which are each arranged equidistant from one another.
- the magnetic elements 30, which are provided on the stationary part 22, are each at the same distance from one another.
- the magnetic elements 30 each have an angular distance of 45 ° to one another. In principle, the distance can be viewed as radians, arc lengths or angular distances.
- the rotatable rotary member 16 comprises four magnetic elements 30, each of which is different from another, as is also clearly shown in FIG. 2.
- first magnetic element 30a and the second magnetic element 30b of the rotatable rotary member 18 are spaced apart from each other by an angle of 78.75 °
- second magnetic element 30b and the third magnetic element 30c are spaced apart from one another by an angle of 67.5 °
- third magnetic element 30c and the fourth magnetic element 30d are spaced apart from one another by an angle of 101.25 °
- fourth magnetic element 30d and the first magnetic element 30a are spaced apart from one another by an angle of 1 12.5 ° are.
- the eight equidistantly spaced apart magnetic elements 30 on the stationary part 22, on the other hand, are each spaced apart by the same angle of 45 °.
- the adjacent magnetic elements 30 on the rotatable rotary member 18 are at an angular distance from one another, which is at an upward angle - is limited, where N is the number of magnetic elements 30 on the rotatable rotary member 18.
- the first magnetic element 30a interacts with exactly one magnetic element 30 on the stationary part 22.
- the other magnetic elements 30b, 30c, 30d of the rotatable rotary member 18 are not directly assigned to a corresponding magnetic element 30 on the stationary part 22.
- the number of locking positions corresponds to the product of the number of magnetic elements 30a-30d provided on the rotatable rotary member 18, namely four, and the number of magnetic elements 30 provided on the fixed part 22, namely eight. In this respect, the 32 magnetic locking positions of the rotary actuator 12 result.
- the number of magnetic locking positions is N x M, where N is the number of magnetic elements 30 on the rotatable rotary member 18 and M is the number of magnetic elements 30 on the fixed part 22.
- the rotatable rotary member Since the fixed part 22 radially surrounds the rotatable rotary member 18, the rotatable rotary member has a smaller radius than the fixed part 22, which also does not necessarily have to have a circular shape. Because of the smaller radius of the rotatable rotary member 18, basically more magnetic elements 30 are provided on the stationary part 22 than on the rotatable rotary member 18, since correspondingly more space is available.
- the magnetic elements 30 can each be formed by bar magnets and / or at least one magnetic ring which comprises multipole magnetization. This is clearly shown in Figure 2.
- the magnetic rotary actuator 12 according to the invention thus ensures that a maximum number of magnetic latching positions can be provided, the structure of the rotary actuator 12 being correspondingly compact.
- both the fixed part 22 and the rotatable rotary member 18 each comprise a plurality of magnetic elements 30, each in Locking position only one magnetic element 30 of the rotatable rotary member 18 and only one magnetic element 30 of the fixed part 22 contributes to the locking position.
- the number of magnetic latching positions can be maximized because the magnetic elements 30 on the rotatable rotary member 18 are each differently objected to.
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Abstract
Ein magnetischer Drehsteller (12) für eine Kraftfahrzeugbedieneinheit (10) ist beschrieben, mit einem ortsfesten Teil (22) und einem relativ zum ortsfesten Teil (22) drehbaren Drehglied (18). Der magnetische Drehsteller (12) weist eine magnetische Rasthaptik (28) auf, die mehrere magnetische Rastpositionen umfasst. Sowohl der ortsfeste Teil (22) als auch das drehbare Drehglied (18) umfassen jeweils wenigstens zwei separat ausgebildete magnetische Elemente (30), die zusammenwirken, um die mehreren magnetischen Rastpositionen zu erzeugen. Ferner ist eine Kraftfahrzeugbedieneinheit (10) beschrieben.
Description
Magnetischer Drehsteller und Kraftfahrzeugbedieneinheit
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Drehsteller für eine Kraftfahrzeugbedieneinheit. Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftfahrzeugbedien einheit für ein Kraftfahrzeug. Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeugbedieneinheiten bekannt, die einen Drehknopf aufweisen, welcher eine haptische Rückmeldung an den Bediener ausgibt, wenn dieser den Drehknopf entsprechend betätigt, also dreht. Hierdurch wird dem Bediener der Kraftfahrzeugbedieneinheit ein entsprechendes Bediengefühl vermittelt, sodass er fühlen kann, in welcher Stellung sich der Drehknopf befindet.
Derartige Kraftfahrzeugbedieneinheiten werden beispielsweise für Heizungs- Lüftungs- und/oder Klimavorrichtungen (HVAC), Multimediasysteme sowie allgemein Fahrzeugbediensysteme verwendet.
Darüber hinaus ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Kraftfahrzeugbedieneinheiten sogenannte magnetische Drehsteller umfassen, welche den Drehknöpfen zugeordnet sind. Bei den magnetischen Drehstellern wird die haptische Rückmeldung magnetisch erzeugt, was auch als magnetische Rasthaptik bezeichnet wird. Der Vorteil der magnetischen Rasthaptik bzw. magnetischen Rückmeldung im Vergleich zu mechanischen Drehstellern ist es, dass keine bzw. kaum Geräusche auftreten und zudem kein mechanischer Verschleiß vorliegt.
Üblicherweise umfasst der magnetische Drehsteller hierzu einen drehbaren Drehsteller, welcher einen Magneten aufweist, der mit mehreren feststehenden Magneten wechselwirkt, um die entsprechenden Rastpositionen ausbilden zu können.
Sofern die magnetische Rasthaptik jedoch mehrere Rastpositionen umfassen soll, müssen entsprechend viele Magnete vorgesehen sein, wodurch der Bauraumbedarf des magnetischen Drehstellers entsprechend hoch ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten Drehsteller bereitzustellen, der zahlreiche magnetische Rastpositionen umfasst.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen magnetischen Drehsteller für eine Kraftfahrzeugbedieneinheit, mit einem ortsfesten Teil und einen relativ zum ortsfesten Teil drehbaren Drehglied, wobei der magnetische Drehsteller eine magnetische Rasthaptik aufweist, die mehrere magnetische Rastpositionen umfasst, und wobei sowohl der ortsfeste T eil als auch das drehbare Drehglied jeweils wenigstens zwei separat ausgebildete magnetische Elemente umfassen, die Zusammenwirken, um die mehreren magnetischen Rastpositionen zu erzeugen.
Der Grundgedanke der Erfindung ist es, dass der magnetische Drehsteller kompakter ausgebildet werden kann, da sowohl der ortsfeste Teil als auch das drehbare Drehglied jeweils wenigstens zwei magnetische Elemente umfasst, sodass mehrere Rastpositionen definiert werden können im Vergleich zu einem magnetischen Drehsteller, dessen Drehglied nur einen Magneten aufweist.
Insbesondere weisen sowohl der ortsfeste Teil als auch das drehbare Drehglied mehrere magnetische Elemente auf, die jeweils derart angeordnet sind, dass möglichst viele magnetische Rastpositionen erzeugt werden können.
Die magnetischen Elemente weisen insbesondere jeweils einen Südpol und einen Nordpol auf, wobei die magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied und die magnetischen Elemente am ortsfesten Teil mit jeweils unterschiedlichen Polen zueinander ausgerichtet sind. Demnach liegen die Südpole der magnetischen Elemente des Drehglieds den Nordpolen der magnetischen Elemente am ortsfesten Teil gegenüber oder umgekehrt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die jeweiligen magnetischen Elemente miteinander wechselwirken können, um die entsprechenden Rastpositionen des Drehstellers auszubilden.
Grundsätzlich ergibt sich eine vollständige magnetische Wechselwirkung, sofern sich zwei magnetische Elemente direkt gegenüberliegen, also mit unterschiedlichen Polen, sodass sich eine maximale magnetische Wechsel wirkung zwischen den beiden magnetische Elementen ergibt. Bei beiden magnetischen Elementen handelt es sich um ein magnetisches Element, das am
ortsfesten Teil angeordnet ist, und ein magnetisches Element, das am drehbaren Drehglied vorgesehen ist.
Die Bewegung des drehbaren Drehglieds relativ zum ortsfesten Teil ist somit erschwert, da die magnetischen Kräfte zwischen den beiden magnetischen Elementen das drehbare Drehglied in der entsprechenden Rastposition halten, wodurch die magnetische Rasthaptik erzeugt wird.
Ein Aspekt sieht vor, dass in jeder magnetischen Rastposition nur ein magnetisches Element des drehbaren Drehglieds vollständig zur Raststellung des Drehstellers in der entsprechenden magnetischen Rastposition beiträgt. Dies bedeutet, dass nur ein magnetisches Element der wenigstens zwei magnetischen Elemente des drehbaren Drehglieds einem magnetischen Element am ortsfesten Teil direkt gegenüberliegt. Insbesondere wirkt das nur eine magnetische Element des drehbaren Drehglieds mit exakt nur einem magnetischen Element des ortsfesten Teils zusammen, um die Raststellung des Drehstellers zu bewirken. Hierdurch ist entsprechend sichergestellt, dass die mehreren magnetischen Elemente eine möglichst hohe Anzahl an magnetischen Rastpositionen für den Drehsteller erzeugen.
Grundsätzlich kann das Drehglied mit einem Betätigungselement gekoppelt sein, insbesondere über eine Drehwelle. Bei dem Betätigungselement kann es sich um einen Betätigungs- bzw. Drehknopf handeln, der von einem Bediener der Kraftfahrzeugbedieneinheit betätigt bzw. gedreht wird, was über die Drehwelle an das Drehglied übertragen wird, welches sich relativ zum ortsfesten Teil dreht. Aufgrund der Drehbewegung bewegen sich die am drehbaren Drehglied angeordneten magnetischen Elemente entlang der ortsfest angeordneten magnetischen Elemente, die mit dem ortsfesten Teil gekoppelt sind. Hierbei wird eine entsprechende magnetische Wechselwirkung erzeugt, die als magnetische Rasthaptik vom Bediener wahrgenommen wird.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Anzahl der magnetischen Rastpositionen gleich dem Produkt der Anzahl der am drehbaren Drehglied vorgesehenen magnetischen Elemente und der Anzahl der am ortfesten Teil vorgesehen magnetischen Elemente ist. Mit anderen Worten können M magnetische Elemente am ortsfesten Teil vorgesehen sein, wohingegen N magnetische Elemente am drehbaren Drehglied vorgesehen sind, sodass sich
eine Anzahl an magnetischen Rastpositionen ergibt, die M x N ist. Insofern wird mit den vorhandenen magnetischen Elementen eine maximale Anzahl an magnetischen Rastpositionen erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform sind die wenigstens zwei magnetischen Elemente am ortsfesten Teil äquidistant zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass sie jeweils gleich beanstandet zueinander sind. Sofern am ortsfesten Teil mehrere magnetische Elemente, insbesondere mehr als zwei magnetische Elemente, vorgesehen sind, ergibt sich hieraus, dass die entsprechenden magnetischen Elemente jeweils den gleichen Abstand zueinander aufweisen, sodass sie gleichmäßig verteilt sind.
Bei dem Abstand handelt es sich generell um einen Winkelabstand, was auch als Winkeldistanz, Bogenmaß bzw. Bogenlänge bezeichnet werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt sind die wenigstens zwei magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied unterschiedlich zueinander beistandet. Dies bedeutet im Fall von zwei magnetischen Elementen, dass sie sich nicht exakt gegenüberliegen, sondern versetzt zueinander angeordnet sind, sodass der relative Abstand in eine Richtung größer als der relative Abstand in der anderen Richtung ist. Beispielsweise beträgt die Bogenlänge in eine Richtung 3/4*u*r, wohingegen der Abstand in der anderen Richtung 5/4*u*r beträgt. Sofern an dem drehbaren Drehglied mehrere magnetische Elemente vorgesehen sind, insbesondere mehr als zwei magnetische Elemente, ergibt sich hieraus, dass die magnetischen Elemente jeweils unterschiedliche Abstände zueinander haben.
Grundsätzlich können am ortsfesten Teil mehr magnetische Elemente vorgesehen sein als am drehbaren Drehglied. Das drehbare Drehglied kann vom ortsfesten Teil umgeben sein, sodass der Radius des drehbaren Drehglieds kleiner als der des ortsfesten Teils ist, sofern dieses rund ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich auf dem drehbaren Drehglied weniger Platz für die magnetischen Elemente, weswegen die Anzahl der magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied üblicherweise entsprechend kleiner ist.
Insbesondere ist beim drehbaren Drehglied vorgesehen, dass benachbarte magnetische Elemente jeweils unterschiedlich zueinander beanstandet sind. Die
magnetischen Elemente am ortsfesten Teil sind dagegen äquidistant zueinander angeordnet.
Es kann vorgesehen sein, dass benachbarte magnetische Elemente am drehbaren Drehglied jeweils einen Winkelabstand zueinander aufweisen, der nach oben durch einen oberen Grenzwinkel begrenzt ist, der sich wie folgt berechnet
und der nach unten durch einen unteren Grenzwinkel begrenzt ist, der
360 360
sich wie folgt berechnet— -— , wobei N die Anzahl der magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied ist. Dies hängt allerdings auch von der Anordnung der magnetischen Elemente am ortsfesten Teil ab.
Bei N=3 magnetischen Elementen am drehbaren Drehglied ergeben sich somit Winkelabstände für benachbarte magnetische Elemente, die zwischen 80° und 160° liegen.
Bei N=4 magnetischen Elementen am drehbaren Drehglied ergeben sich somit Winkelabstände für benachbarte magnetische Elemente, die zwischen 67,5° und 1 12,5° liegen.
Bei N=5 magnetischen Elementen am drehbaren Drehglied ergeben sich somit Winkelabstände für benachbarte magnetische Elemente, die zwischen 57,6° und 86,4° liegen.
Bei N=6 magnetischen Elementen am drehbaren Drehglied ergeben sich somit Winkelabstände für benachbarte magnetische Elemente, die zwischen 50° und 70° liegen.
Die verschiedenen Winkelabstände der benachbarten magnetischen Elemente können jeweils unterschiedlich zueinander sein.
Über die entsprechend gewählten Winkelabstände ist sichergestellt, dass nur ein magnetisches Element des drehbaren Drehglieds maximal bzw. vollständig zur Raststellung des Drehstellers beiträgt, wohingegen die magnetische Wechselwirkung der anderen magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied möglichst minimiert sind.
Es ist also gerade keine Rastkrafterhöhung vorgesehen, bei der in einer Raststellung zwei magnetischen Elemente des Drehglieds bzw. des ortsfesten Teils gleichzeitig aktiv sind.
Vielmehr lässt sich in einfacher Weise eine maximale Anzahl an magnetischen Rastpositionen erzeugen, die möglichst eindeutig voneinander unterscheidbar sind, also mit den geringsten Störeffekten.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das ortsfeste Teil ein Magnetgehäuse ist, dass das drehbare Drehglied radial umgibt. Hierdurch ergibt sich, dass das drehbare Drehglied von dem ortsfesten Teil umgeben ist, wodurch dieses entsprechend geschützt ist. Zudem ergibt sich eine geringere Drehmasse, wodurch die Bedienung des Drehstellers entsprechend einfacher und angenehmer für den Bediener ist.
Insbesondere sind die magnetischen Elemente jeweils durch Stabmagnete und/oder wenigstens einen Magnetring gebildet. Bei den Stabmagneten handelt es sich um Permanentmagnete, deren Enden den Süd- sowie den Nordpol bereitstellen. Hierdurch ist ein einfacher Aufbau des magnetischen Drehstellers gewährleistet. Der wenigstens eine Magnetring kann ein Magnetring mit vielpoliger Magnetisierung sein, um die entsprechenden magnetischen Elemente bereitzustellen. Der Magnetring mit der vielpoligen Magnetisierung lässt sich in einer speziellen Magnetisierungsvorrichtung hersteilen, sodass dieser die mehreren Magnetisierungen umfasst, über die die magnetischen Elemente entsprechend hergestellt sind.
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Kraftfahrzeugbedien einheit gelöst, die einen magnetischen Drehsteller der zuvor genannten Art umfasst. Die oben genannten Vorteile ergeben sich somit in analoger Weise für die Kraftfahrzeugbedieneinheit.
Insbesondere sind die magnetischen Elemente in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
Figurl eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraft fahrzeugbedieneinheit mit einem erfindungsgemäßen magnetischen Dreh steller, und
Figur 2 eine Schnittdarstellung durch den in Figur 1 gezeigten magnetischen Drehsteller entlang II - II.
In Figur 1 ist eine Kraftfahrzeugbedieneinheit 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, die einen magnetischen Drehsteller 12 umfasst, der von einem Bediener bzw. einem Fahrzeuginsassen bedient werden kann, um eine Funktion der Kraftfahrzeugbedieneinheit 10 einzustellen.
Bei der Kraftfahrzeugbedieneinheit 10 kann es sich um eine Bedieneinheit für eine Heizungs- Lüftungs- und/oder Klimavorrichtung (HVAC) des Kraftfahrzeugs bzw. eine Multimediavorrichtung des Kraftfahrtzeugs handeln.
Der magnetische Drehsteller 12 umfasst in der gezeigten Ausführungsform ein als Drehknopf ausgebildetes Betätigungselement 14, dass über eine Drehwelle 16 mit einem drehbaren Drehglied 18 gekoppelt ist, welches von einem als Magnetgehäuse 20 ausgebildeten ortfesten Teil 22 radial umgeben ist.
Zudem umfasst der magnetische Drehsteller 12 ein Gehäuse 24, das in der in Figur 1 teilweise transparent dargestellt ist.
In dem Gehäuse 24 sind sowohl der ortsfeste Teil 22 als auch das drehbare Drehglied 18 angeordnet, die aufgrund der teilweise transparenten Darstellung sichtbar sind.
Das Betätigungselement 14 ist dagegen außerhalb des Gehäuses 24 vorgesehen, sodass es vom Bediener entsprechend bedient werden kann. Insofern erstreckt sich die Drehwelle 16 durch eine Öffnung 26 im Gehäuse 24 zum Drehglied 18, um die Drehbewegung an das Drehglied 18 zu übertragen. Die Öffnung 26 kann abgedichtet sein, sodass kein Schmutz in das Gehäuse 24 eintreten kann.
Aus der Figur 1 geht bereits hervor, dass der magnetische Drehsteller 12 eine magnetische Rasthaptik 28 aufweist, die mehrere magnetische Rastpositionen umfasst, in denen eine magnetische Kraft den Drehsteller 12 in der
entsprechenden Position hält, wie nachfolgend noch mit Bezug auf Figur 2 erläutert wird.
Die magnetische Rasthaptik 28 ist durch mehrere magnetische Elemente 30 gebildet, die am ortsfesten Teil 22 angeordnet sind, wie aus Figur 1 bereits hervorgeht.
Die magnetischen Elemente 30 sind darüber hinaus auch an dem drehbaren Drehglied 18 vorgesehen, wie aus Figur 2 hervorgeht, die eine Schnittdarstellung der Figur 1 entlang ll-ll zeigt.
Die am ortsfesten Teil 22 und am drehbaren Drehglied 18 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 wechselwirken miteinander, um die mehreren magnetischen Rastpositionen zu erzeugen, in denen der Drehsteller 12 verharren kann, sofern bei der Drehbetätigung des Betätigungselements 14 eine geringere Kraft als die magnetische Kraft der miteinander wirkenden magnetischen Elemente 30 ausgeübt wird.
Hierzu sind die magnetischen Elemente 30 mit unterschiedlichen Polen zueinander ausgerichtet, beispielsweise weisen die Südpole der am drehbaren Drehglied 18 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 nach radial außen, wohingegen die Nordpole der am ortsfesten Teil 22 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 nach radial innen weisen, sodass sich die Südpole und die Nordpole gegenüberliegen, wie aus Figur 2 hervorgeht.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Nordpole der am drehbaren Drehglied 18 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 nach radial außen weisen, wohingegen die Südpole der am ortsfesten Teil 22 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 nach radial innen weisen, sodass sich die Nordpole und die Südpole gegenüberliegen.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst der ortsfeste Teil 22 acht magnetische Elemente 30, die jeweils äquidistant zueinander angeordnet sind Dies bedeutet, dass die magnetischen Element 30, die an dem ortsfesten Teil 22 vorgesehen sind, jeweils den gleichen Abstand zueinander aufweisen. Konkret weisen die magnetischen Elemente 30 jeweils einen Winkelabstand von 45° zueinander auf.
Grundsätzlich kann der Abstand als Bogenmaß, Bogenlänge bzw. Winkelabstand angesehen werden.
Des Weiteren umfasst in der gezeigten Ausführungsform das drehbare Drehglied 16 vier magnetische Elemente 30, die jeweils unterschiedlich zueinander beanstandet sind, wie ebenfalls anschaulich aus Figur 2 hervorgeht.
Beispielsweise sind das erste magnetische Element 30a und das zweite magnetische Element 30b des drehbaren Drehglieds 18 um einen Winkel von 78,75° voneinander beanstandet, wohingegen das zweite magnetische Element 30b und das dritte magnetische Element 30c um einen Winkel von 67,5° voneinander beanstandet sind, wohingegen wiederum das dritte magnetische Element 30c und das vierte magnetische Element 30d um einen Winkel von 101 ,25° voneinander beanstandet sind, wohingegen das vierte magnetische Element 30d und das erste magnetische Element 30a um einen Winkel von 1 12,5° voneinander beanstandet sind.
Wie bereits erläutert sind die acht äquidistant voneinander beanstandeten magnetischen Elemente 30 am ortfesten Teil 22 dagegen jeweils um den gleichen Winkel von 45 ° voneinander beanstandet.
Generell lässt sich feststellen, dass die benachbarten magnetische Elemente 30 am drehbaren Drehglied 18 einen Winkelabstand zueinander aufweisen, der nach oben durch einen Winkel
- begrenzt ist, wobei N die Anzahl der magnetischen Elemente 30 am drehbaren Drehglied 18 ist.
Aufgrund dieser unterschiedlich zueinander beanstandeten magnetischen Elemente 30 am drehbaren Drehglied 18 ist sichergestellt, dass in jeder magnetischen Rastposition nur ein einziges magnetisches Element 30 des drehbaren Drehglieds 18 vollständig zur Raststellung des Drehstellers 12 beiträgt, wie anschaulich aus Figur 2 hervorgeht.
Dort wirkt nur das erste magnetische Element 30a mit exakt einem magnetischen Element 30 am ortsfesten Teil 22 zusammen.
Die anderen magnetischen Elemente 30b, 30c, 30d des drehbaren Drehglieds 18 sind dagegen keinem entsprechenden magnetischen Element 30 am ortsfesten Teil 22 direkt zugeordnet.
Hierdurch lässt sich die Anzahl der magnetischen Rastpositionen des magnetischen Drehstellers 12 entsprechend maximieren.
Aufgrund der entsprechenden Anordnung der magnetischen Elemente 30a - 30d am drehbaren Drehglied 18 lassen sich insgesamt 32 magnetische Rastpositionen erreichen.
Die Anzahl der Rastpositionen entspricht dem Produkt der Anzahl der am drehbaren Drehglied 18 vorgesehenen magnetischen Elemente 30a - 30d, nämlich vier, und der Anzahl der am ortsfesten Teil 22 vorgesehenen magnetischen Elemente 30, nämlich acht. Insofern ergeben sich die 32 magnetischen Rastpositionen des Drehstellers 12.
Allgemein ausgedrückt ist die Anzahl der magnetischen Rastpositionen gleich N x M, wobei N die Anzahl der magnetischen Elemente 30 am drehbaren Drehglied 18 ist und M die Anzahl der magnetischen Elemente 30 am ortsfesten Teil 22 ist.
Da der ortsfeste Teil 22 das drehbare Drehglied 18 radial umgibt, weist das drehbare Drehglied einen kleineren Radius als der ortsfeste Teil 22 auf, der zudem nicht zwangsläufig eine kreisrunde Form haben muss. Aufgrund des kleineren Radius des drehbaren Drehglieds 18 sind am ortsfesten T eil 22 grundsätzlich mehr magnetische Elemente 30 vorgesehen als am drehbaren Drehglied 18, da entsprechend mehr Platz zur Verfügung steht.
Grundsätzlich lassen sich die die magnetischen Elemente 30 jeweils durch Stabmagnete und/oder wenigstens einen Magnetring ausbilden, der eine vielpolige Magnetisierung umfasst. Dies geht anschaulich aus Figur 2 hervor.
Mit dem erfindungsgemäßen magnetischen Drehsteller 12 ist somit gewährleistet, dass eine maximale Anzahl an magnetischen Rastpositionen bereitgestellt werden kann, wobei der Aufbau des Drehstellers 12 entsprechend kompakt ist.
Dies wird erreicht, da sowohl der ortsfeste Teil 22 als auch das drehbare Drehglied 18 jeweils mehrere magnetische Elemente 30 umfassen, wobei in jeder
Rastposition nur ein magnetisches Element 30 des drehbaren Drehglieds 18 und nur ein magnetisches Element 30 des ortsfesten Teils 22 zur Raststellung beiträgt.
Die Anzahl der magnetischen Rastpositionen kann maximiert werden, da die magnetischen Elemente 30 am drehbaren Drehglied 18 jeweils unterschiedlich zueinander beanstandet sind.
Claims
1 . Magnetischer Drehsteller (12) für eine Kraftfahrzeugbedieneinheit (10), mit einem ortsfesten Teil (22) und einem relativ zum ortsfesten Teil (22) drehbaren Drehglied (18), wobei der magnetische Drehsteller (12) eine magnetische Rasthaptik (28) aufweist, die mehrere magnetische Rastpositionen umfasst, und wobei sowohl der ortsfeste Teil (22) als auch das drehbare Drehglied (18) jeweils wenigstens zwei separat ausgebildete magnetische Elemente (30) umfassen, die Zusammenwirken, um die mehreren magnetischen Rastpositionen zu erzeugen.
2. Magnetischer Drehsteller (12) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in jeder magnetischen Rastposition nur ein magnetisches Element (30) des drehbaren Drehglieds (18) vollständig zur Raststellung des Drehstellers (12) in der magnetischen Rastposition beiträgt.
3. Magnetischer Drehsteller (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der magnetischen Rastpositionen gleich dem Produkt der Anzahl der am drehbaren Drehglied (18) vorgesehenen magnetischen Elemente (30) und der Anzahl der am ortsfesten Teil (22) vorgesehenen magnetischen Elemente (30) ist.
4. Magnetischer Drehsteller (12) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei magnetischen Elemente (30) am ortsfesten Teil (22) äquidistant zueinander angeordnet sind.
5. Magnetischer Drehsteller (12) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei magnetischen Elemente (30) am drehbaren Drehglied (18) unterschiedlich zueinander beanstandet sind.
6. Magnetischer Drehsteller (12) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ortsfesten Teil (22) mehr magnetische Elemente (30) vorgesehen sind als am drehbaren Drehglied (18).
7. Magnetischer Drehsteller (12) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte magnetische Elemente (30) am drehbaren Drehglied (18) einen Winkelabstand zueinander aufweisen, der nach oben durch einen Winkel begrenzt ist, der sich wie folgt
360° 360°
berechnet +— , und der nach unten durch einen Winkel begrenzt ist, der sich
360° 360°
wie folgt berechnet — -— , wobei N die Anzahl der magnetischen
Elemente (30) am drehbaren Drehglied (18) ist.
8. Magnetischer Drehsteller (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ortsfeste Teil (22) ein
Magnetgehäuse (20) ist, das das drehbare Drehglied (18) radial umgibt.
9. Magnetischer Drehsteller (12) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Elemente (30) jeweils durch Stabmagnete und/oder wenigstens einen Magnetring gebildet sind.
10. Kraftfahrzeugbedieneinheit (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem magnetischen Drehsteller (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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