WO2020127418A1 - Rotary control device - Google Patents

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WO2020127418A1
WO2020127418A1 PCT/EP2019/085843 EP2019085843W WO2020127418A1 WO 2020127418 A1 WO2020127418 A1 WO 2020127418A1 EP 2019085843 W EP2019085843 W EP 2019085843W WO 2020127418 A1 WO2020127418 A1 WO 2020127418A1
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WO
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user interface
interface surface
control device
housing
rotation
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/085843
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rainer Haevescher
Artur Neumann
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
Application filed by Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/08Controlling members for hand actuation by rotary movement, e.g. hand wheels
    • G05G1/082Controlling members for hand actuation by rotary movement, e.g. hand wheels having safety devices, e.g. means for disengaging the control member from the actuated member
    • B60K35/10
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • B60K2360/126
    • B60K2360/128
    • B60K2360/133
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/02Details
    • H01H19/10Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H19/14Operating parts, e.g. turn knob

Definitions

  • the invention relates to a rotation control device for a vehicle, which comprises a user interface surface, in particular a button, which is designed to rotate with respect to a housing of the device about an axis of rotation of the device, which further comprises a sensor unit for monitoring the alignment and / or rotary movement of the user interface surface with respect to the housing, a processing unit and a communication interface for transmitting control signals according to an output from the processing unit, wherein the output is generated by the processing unit on the basis of sensor data from the sensor unit, the user interface surface in one is arranged in the first position along the axis of rotation of the device, the device being designed such that the user interface surface can be shifted along the axis of rotation in a first direction into a second position.
  • a rotation control device for a vehicle which comprises a user interface surface, in particular a button, which is designed to rotate with respect to a housing of the device about an axis of rotation of the device, which further comprises a sensor unit for monitoring the alignment and / or rotary movement of the user
  • a rotation control device of this type is described in European patent publication EP1809928 B1.
  • This document discloses a rotary control device for selecting operating modes of a vehicle with a user interface which can be pressed into an operating panel of the vehicle by an operator or user, for example to signal that the vehicle is not ready for operation.
  • the object of the invention is to provide a safer rotation control device for selecting operating modes of a vehicle.
  • the object of the invention is achieved by a rotary control device defined by the subject matter of the independent claims.
  • the dependent claims and the description further define advantageous embodiments of the device.
  • the object of the invention is therefore achieved by a rotary control device for selecting operating modes from a vehicle.
  • the device comprises a user interface surface, in particular a button, which is designed to rotate with respect to a housing of the device about an axis of rotation of the device.
  • the device comprises a sensor unit for monitoring the alignment and / or rotational movement of the user interface surface with respect to the housing, a processing unit and a communication interface for transmitting control signals according to an output from the processing unit, the output from the processing unit based on sensor data is generated by the sensor unit, the user interface surface being arranged in a first position along the axis of rotation of the device, the device being designed such that the user interface surface can be moved in a first direction along the axis of rotation to a second position, and wherein the first direction points away from the housing and a holding mechanism is provided, the holding mechanism serving to resist displacement of the user interface surface from the first position to the second position, and wherein the communication interface transmits control signals to select the operating modes of the vehicle only when the user interface surface has been moved to the second position and rotated to an orientation other than an initial orientation.
  • a position of the user interface surface in the sense of the invention relates to the placement of the user interface surface within a plane which is spatially offset from the housing at a certain distance.
  • a direction of the user interface in the sense of the invention relates to a rotational displacement of the user interface by a certain one Degree of rotation with respect to an initial setting of the user interface surface with respect to the housing about the axis of rotation of the device.
  • the device is used to select an operating mode of the vehicle, for example a forward driving operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the vehicle to propel the vehicle in a forward direction, a reverse driving operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the Vehicle is transmitted to propel the vehicle in a reverse direction, an idle operating mode in which no torque is transmitted from a drive unit of the vehicle, a parking position operating mode in which a torque transmission unit attached to the drive unit of the vehicle is mechanically locked, or another operating mode.
  • an operating mode of the vehicle for example a forward driving operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the vehicle to propel the vehicle in a forward direction, a reverse driving operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the Vehicle is transmitted to propel the vehicle in a reverse direction, an idle operating mode in which no torque is transmitted from a drive unit of the vehicle, a parking position operating mode in which a torque transmission unit attached to the drive unit of the vehicle is mechanically locked, or another operating mode.
  • the user interface surface must advantageously
  • the device is very resistant to accidental operation mode selection and requires movement in two-dimensional degrees of freedom before an operation mode selection signal is transmitted through the communication interface. Since security-relevant applications can be controlled when the user interface surface is in the second position, designing the second position as unstable increases the security of the device because the user interface surface cannot accidentally remain in the second position.
  • a position and / or orientation of the user interface surface remains constant in the absence of a force applied to the device from an external source, then this position and / or orientation of the user interface surface can be referred to as a stable position.
  • the user interface surface does not remain in a certain position or orientation, for example because a mechanism of the device applies a force internally, then this position and / or orientation can be described as unstable.
  • the rotation control device is therefore designed such that the user interface surface remains in the first position when there is no externally applied force, characterized in that the device is designed to return the user interface surface to the first position when one is applied externally Force that caused the user interface to move to the second position is removed.
  • a communication path in the sense of the invention can be, for example, a fixed wiring for transmitting data, such as a data bus, and / or a wireless data transmission channel.
  • a CAN data bus is a preferred type of communication.
  • the user interface surface or the button in the sense of the invention can comprise the outer surface of an annular and / or half-shell-shaped structure which is accessible to an operator, that is to say a user, of the vehicle.
  • the user interface surface may further include a structure underlying the outer surface of the user interface surface.
  • the user interface surface is configured to be rotatable about the axis of rotation to achieve rotational orientations in the first and second positions, and wherein the device transmits control signals according to the rotation orientation of the user interface surface, and wherein the device is configured to transmit control signals for non-safety-related functions of the vehicle when the user interface surface is in the first position, and the device is configured to transmit control signals for safety-related functions of the vehicle when the user interface surface is in the second position .
  • a safety-relevant function of the vehicle in the sense of the invention can be, for example, the selection of an operating mode of the vehicle, steering, acceleration or braking of the vehicle.
  • a non-safety function of the vehicle can be navigation or control of a multimedia interface, for example.
  • the rotary control device further comprises a magnetorheological actuator, the magnetorheological actuator comprising a rotary element that is mechanically connected to the user interface surface and is used to interact with a magnetorheological fluid of the magnetorheological actuator, and wherein the magnetorheological actuator is an arrangement for generating a magnetic field acting on the magnetorheological fluid and / or influencing its properties, so that the magnetorheological actuator is used to modulate a torque transmission between the user interface surface and the housing.
  • the magnetorheological fluid defines the behavior of the rotary control device.
  • a voltage with which the arrangement is supplied is varied in order to induce a surrounding magnetic field which changes the viscosity of the fluid.
  • the MRF can vary between a liquid and a solid state, which can be controlled very precisely. In a liquid state, the MRF transmits little to no torque between the rotating element and the housing. However, as the viscosity increases and the fluid approaches a solid state, the shear forces in the fluid and between the fluid and the rotating member, and between the fluid and the housing or a component that is fixedly attached to the housing.
  • the rotary control device of the rotary member includes a chamber that contains the magnetorheological fluid, and a static member is provided that is fixed with respect to the housing and at least partially disposed within the chamber so that the torque transmission between an inner surface the chamber of the rotating element and the static element is dependent on the properties of a magnetic field.
  • the rotary element is designed to rotate within a chamber of the actuator, which contains the magnetorheological fluid, the chamber being arranged in relation to the housing, so that the torque transmission between the rotary element and one Inner surface of the chamber is dependent on the properties of a magnetic field.
  • the holding mechanism comprises a spring mechanism, the spring mechanism being connected to the user interface surface and a mechanical connection part, the mechanical connection part serving to remain stationary when the user interface surface is moved from the first position to the second position becomes.
  • the device further includes a spring-loaded pin in the housing and a contour that is engaged by the pin, and the contour and the spring-loaded pin are configured to cooperate so that the user interface interface is in a predetermined orientation and / or position is returned or remains in a predetermined orientation and / or position if there is no externally applied force.
  • the device further comprises a servo actuator and / or a spring mechanism, the servo actuator being configured such that the user interface interface is returned to a predetermined orientation or remains in a predetermined orientation when there is no externally applied force , and wherein the spring mechanism is configured such that the user interface interface is returned to a predetermined position along the axis of rotation or remains in a predetermined position along the axis of rotation when there is no externally applied force.
  • the sensor unit comprises a permanent magnet, which is arranged to move according to the user Move interface surface, and a sensor which is fixedly arranged on the housing, the sensor being used to monitor the magnetic field generated by the permanent magnet.
  • Figure 1 is a schematic diagram of an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment of the invention
  • Figure 3 is a perspective view of an embodiment of a user interface and a mechanical connection part, which are suitable for inclusion in a rotary control device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of the rotation control device 1 according to the invention, which has a user interface surface 3, which can be moved and rotated by a user or operator of a vehicle.
  • the user interface surface can be rotated about an axis of rotation 7 of the device 1 in various orientations.
  • the user interface 3 can also be moved by a user or operator of the vehicle between a first and a second position P 1, P2.
  • the device 1 comprises a housing 5, which at least partially encloses a processing unit 11 mounted on a substrate 15, which is a printed circuit board.
  • the processing unit 11 is connected to a communication interface 13. Signals, such as control signals Ts, can be transmitted and received via the communication interface 13.
  • the processing unit 11 is also connected to a sensor unit 9 which is used for monitoring Chen the rotational movement and / or the orientation of the user interface surface with respect to the housing 5 is used.
  • the sensor unit 9 transmits sensor data Ds to the processing unit 11, and on the basis of this sensor data Ds the processing unit 11 can generate control signals for transmission via the communication interface 13.
  • the device comprises an arrangement 17 for generating and influencing a magnetic field in a chamber 19 of the housing 5.
  • the chamber contains a magnetorheological fluid 21 also known as an MRF.
  • a rotary element 23 is partially positioned within the chamber. The rotating element 23 is mechanically connected to the user interface surface 3 and rotates with the rotation of the interface 3.
  • the arrangement 17 According to changes in properties of the magnetic field caused by the arrangement 17, such as field strength and direction, particles are aligned within the magnetorheological fluid 12, and the viscosity of the fluid varies. Accordingly, the fluid accordingly transmits more or less torque between the user interface surface 3 and the housing 5 of the device 1. This is caused by the changing shear forces in the fluid and between the fluid and the chamber wall. Since the housing 5 of the device is generally fixedly mounted in the vehicle, it can be considered that the arrangement modulates a kind of deceleration force that acts on the user interface surface 3.
  • Such systems which include an MRF 21 in a chamber 19, rotary elements 23 and arrangements 17 for influencing the magnetic field in the chamber 19, are often referred to as MRF actuators.
  • the processing unit 11 is designed to issue command signals for controlling the arrangement 17.
  • the arrangement 17 can be controlled, for example, by a circuit on the substrate 15 which supplies the arrangement 17 with a pulse-width-modulated (PWM) current or a pulse-width-modulated (PWM) voltage in accordance with the command signals from the processing unit 11. Furthermore, the device comprises a servo actuator 25 which engages with the rotating element 23 and can therefore apply a torque to the user interface surface 3.
  • PWM pulse-width-modulated
  • PWM pulse-width-modulated
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of an embodiment of the rotary control device 1 according to the invention, the user interface surface 3 being shifted to the second position P2.
  • a mechanical connecting part 27 is provided, which is fixed in a vertical direction with respect to the housing 5. That is, the mechanical connection part 27 is arranged in the device such that it is stationary with respect to the vertical direction as defined by the axis of rotation 7.
  • a Garme mechanism 29 is shown as a spring 29 which connects the user interface surface 3 and the mechanical connector 22. When the user interface surface 3 is pulled or shifted up by the operator of the vehicle to the second position P2, the spring 29 provides a resistance force. When the operator releases the user interface surface 3, the surface returns to the starting position P1.
  • the rotation control device 1 is designed such that an operator of a vehicle can only control safety-relevant functions of the vehicle with the device 1 if the user interface surface 3 is moved to and / or pulled into the second position P2. This prevents accidental selection of an operating mode P, R, N, D, AD, such as reverse travel R.
  • a spring-loaded pin 31 is shown, which is connected to a movable part 35, which is fixed to the user interface surface 3.
  • a corresponding contour 33 is shown as a recess in a part of the mechanical connection part 27 Ver.
  • the contour 33 is engaged by the pin 31.
  • the contour 33 and the spring-loaded pin 31 are arranged here in such a way that they interact so that the user interface surface 3 is returned to a predetermined starting orientation SO and position P1 when an operator releases the user interface surface 3. That is, the user interface surface 3 returns to a predetermined orientation and / or position when there is no external force.
  • one can be made from a pen 31 and a contour 33 existing system can be provided in many arrangements in order to provide various stable and / or unstable positions and orientations of the user interface surface 3.
  • FIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of a user interface surface 3 and a mechanical connecting part 27, which are suitable for receiving in a rotary control device 1 according to the invention.
  • the user interface surface 3 shown must be pulled up by the user / operator in a first or initial orientation SO and then rotated in another orientation S1-S7 in order to select an operating mode P, R, N, D, AD of the vehicle.
  • a display 37 is provided which shows a currently selected operating mode AD.

Abstract

The invention relates to a rotary control device (1) for selecting operating modes (P, R, N, D) of a vehicle, comprising a user interface (3), particularly a knob, which is designed to rotate about an axis of rotation (7) of the device (1) with respect to a housing (5) of the device (1). Said rotary control device further comprises a sensor unit (9) for monitoring the orientation and/or the rotary movement of the user interface (3) with respect to the housing (5), a processing unit (11) and a communication interface (13) for transmitting control signals (Ts), wherein the communication interface (13) transmits control signals (Ts) for selecting the operating modes (P, R, N, D, AD) of the vehicle exclusively if the user interface is moved to the second position (P2) and is rotated to an orientation (S1 to S8) which is different from an initial orientation (S0).

Description

Drehsteuervorrichtung Rotary control device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehsteuervorrichtung für ein Fahrzeug, die eine Benutzerschnittstellenoberfläche, insbesondere einen Knopf, umfasst, der dahinge hend ausgestaltet ist, sich bezüglich eines Gehäuses der Vorrichtung um eine Dreh achse der Vorrichtung zu drehen, die ferner eine Sensoreinheit zur Überwachung der Ausrichtung und/oder Drehbewegung der Benutzerschnittstellenoberfläche bezüglich des Gehäuses, eine Verarbeitungseinheit und eine Kommunikationsschnittstelle zur Übertragung von Steuersignalen gemäß einer Ausgabe von der Verarbeitungseinheit umfasst, wobei die Ausgabe von der Verarbeitungseinheit auf der Basis von Sensor daten von der Sensoreinheit erzeugt wird, wobei die Benutzerschnittstellenoberfläche in einer ersten Position entlang der Drehachse der Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass die Benutzerschnittstellenoberfläche entlang der Drehachse in einer ersten Richtung in eine zweite Position verschoben werden kann. The invention relates to a rotation control device for a vehicle, which comprises a user interface surface, in particular a button, which is designed to rotate with respect to a housing of the device about an axis of rotation of the device, which further comprises a sensor unit for monitoring the alignment and / or rotary movement of the user interface surface with respect to the housing, a processing unit and a communication interface for transmitting control signals according to an output from the processing unit, wherein the output is generated by the processing unit on the basis of sensor data from the sensor unit, the user interface surface in one is arranged in the first position along the axis of rotation of the device, the device being designed such that the user interface surface can be shifted along the axis of rotation in a first direction into a second position.
Eine Drehsteuervorrichtung dieser Art wird in der europäischen Patentveröffentli chung EP1809928 B1 beschrieben. Diese Schrift offenbart eine Drehsteuervorrich tung zur Auswahl von Betriebsmodi eines Fahrzeugs mit einer Benutzerschnittstel lenoberfläche, die durch einen Bediener oder Benutzer in eine Bedienungsschalttafel des Fahrzeugs gedrückt werden kann, um zum Beispiel zu signalisieren, dass das Fahrzeug nicht betriebsbereit ist. A rotation control device of this type is described in European patent publication EP1809928 B1. This document discloses a rotary control device for selecting operating modes of a vehicle with a user interface which can be pressed into an operating panel of the vehicle by an operator or user, for example to signal that the vehicle is not ready for operation.
Andere Drehsteuervorrichtungen sind zum Beispiel zum Navigieren von Multimedia- Menüs von Bordcomputern in modernen Fahrzeugen und zum Steuern von Multime- dia-Funktionen, wie zum Beispiel Radio-, Lautstärke- und Navigationsmenüs, be kannt. Viele dieser Drehvorrichtungen sind jedoch im Allgemeinen nicht für die si cherheitsrelevante Funktion der Auswahl von Betriebsmodi des Fahrzeugs geeignet. Die Patentveröffentlichungsschriften US2016/0378131 A1 , US2016/0216763A1 und US2011/0181405A1 offenbaren weitere solche Drehsteuervorrichtungen, die allge mein zur Verwendung in Kraftfahrzeugen geeignet sind. Other rotary control devices are known, for example, for navigating multimedia menus from on-board computers in modern vehicles and for controlling multimedia functions, such as radio, volume and navigation menus. However, many of these turning devices are generally not suitable for the safety-relevant function of the selection of operating modes of the vehicle. The patent publications US2016 / 0378131 A1, US2016 / 0216763A1 and US2011 / 0181405A1 disclose further such rotary control devices which are generally suitable for use in motor vehicles.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine sicherere Drehsteuervorrichtung zur Auswahl von Betriebsmodi eines Fahrzeugs vorzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine durch den Gegenstand des unabhängi gen Anspruchs definierte Drehsteuervorrichtung gelöst. Die abhängigen Ansprüche und die Beschreibung definieren weiter vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrich tung. The object of the invention is to provide a safer rotation control device for selecting operating modes of a vehicle. The object of the invention is achieved by a rotary control device defined by the subject matter of the independent claims. The dependent claims and the description further define advantageous embodiments of the device.
Die Aufgabe der Erfindung wird deshalb durch eine Drehsteuervorrichtung zur Aus wahl von Betriebsmodi eines Fahrzeugs gelöst. Die Vorrichtung umfasst eine Benut zerschnittstellenoberfläche, insbesondere einen Knopf, der dahingehend ausgestaltet ist, sich bezüglich eines Gehäuses der Vorrichtung um eine Drehachse der Vorrich tung zu drehen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Sensoreinheit zur Überwachung der Ausrichtung und/oder Drehbewegung der Benutzerschnittstellenoberfläche be züglich des Gehäuses, eine Verarbeitungseinheit und eine Kommunikationsschnitt stelle zur Übertragung von Steuersignalen gemäß einer Ausgabe von der Verarbei tungseinheit, wobei die Ausgabe von der Verarbeitungseinheit auf der Basis von Sensordaten von der Sensoreinheit erzeugt wird, wobei die Benutzerschnittstellen oberfläche in einer ersten Position entlang der Drehachse der Vorrichtung angeord net ist, wobei die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass die Benutzerschnittstellenober fläche in einer ersten Richtung entlang der Drehachse zu einer zweiten Position ver schoben werden kann, und wobei die erste Richtung von dem Gehäuse weg weist, und wobei ein Haltemechanismus vorgesehen ist, wobei der Haltemechanismus da zu dient, einer Verschiebung der Benutzerschnittstellenoberfläche von der ersten Position zu der zweiten Position zu widerstehen, und wobei die Kommunikations schnittstelle Steuersignale zur Auswahl der Betriebsmodi des Fahrzeugs ausschließ lich, wenn die Benutzerschnittstellenoberfläche zu der zweiten Position verschoben und in eine von einer anfänglichen Ausrichtung verschiedene Ausrichtung gedreht worden ist, überträgt. The object of the invention is therefore achieved by a rotary control device for selecting operating modes from a vehicle. The device comprises a user interface surface, in particular a button, which is designed to rotate with respect to a housing of the device about an axis of rotation of the device. Furthermore, the device comprises a sensor unit for monitoring the alignment and / or rotational movement of the user interface surface with respect to the housing, a processing unit and a communication interface for transmitting control signals according to an output from the processing unit, the output from the processing unit based on sensor data is generated by the sensor unit, the user interface surface being arranged in a first position along the axis of rotation of the device, the device being designed such that the user interface surface can be moved in a first direction along the axis of rotation to a second position, and wherein the first direction points away from the housing and a holding mechanism is provided, the holding mechanism serving to resist displacement of the user interface surface from the first position to the second position, and wherein the communication interface transmits control signals to select the operating modes of the vehicle only when the user interface surface has been moved to the second position and rotated to an orientation other than an initial orientation.
Eine Position der Benutzerschnittstellenoberfläche im Sinne der Erfindung bezieht sich auf die Platzierung der Benutzerschnittstellenoberfläche innerhalb einer Ebene, die in einem bestimmten Abstand räumlich von dem Gehäuse versetzt ist. Eine Aus richtung der Benutzerschnittstellenoberfläche im Sinne der Erfindung bezieht sich auf eine Drehverschiebung der Benutzerschnittstellenoberfläche um einen bestimmten Drehungsgrad bezüglich einer anfänglichen Einstellung der Benutzerschnittstellen oberfläche mit Bezug auf das Gehäuse um die Drehachse der Vorrichtung. A position of the user interface surface in the sense of the invention relates to the placement of the user interface surface within a plane which is spatially offset from the housing at a certain distance. A direction of the user interface in the sense of the invention relates to a rotational displacement of the user interface by a certain one Degree of rotation with respect to an initial setting of the user interface surface with respect to the housing about the axis of rotation of the device.
Die Vorrichtung wird zur Auswahl eines Betriebsmodus des Fahrzeugs verwendet, wobei es sich zum Beispiel um einen Vorwärtsfahrtbetriebsmodus, bei dem Dreh moment von einer Antriebseinheit des Fahrzeugs zum Vortrieb des Fahrzeugs in ei ne Vorwärtsrichtung übertragen wird, einen Rückwärtsfahrtbetriebsmodus, bei dem Drehmoment von einer Antriebseinheit des Fahrzeugs zum Vortrieb des Fahrzeugs in eine Rückwärtsrichtung übertragen wird, einen Leerlaufbetriebsmodus, bei dem kein Drehmoment von einer Antriebseinheit des Fahrzeugs übertragen wird, einen Parkstellungsbetriebsmodus, bei dem eine an der Antriebseinheit des Fahrzeugs an gebrachte Drehmomentübertragungseinheit mechanisch gesperrt wird, oder einen anderen Betriebsmodus handelt. Zur Auswahl solch eines Betriebsmodus muss die Benutzerschnittstellenoberfläche vorteilhafterweise zunächst von dem Gehäuse weg in Richtung des Bedieners oder der Hand des Bedieners nach oben gezogen und dann in eine Ausrichtung zur Auswahl des gewünschten Betriebsmodus gedreht werden. Deshalb ist die Vorrichtung sehr widerstandsfähig gegenüber einer verse hentlichen Betriebsmodusauswahl und erfordert eine Bewegung in zweidimensiona len Freiheitsgraden, bevor ein Signal zur Auswahl eines Betriebsmodus durch die Kommunikationsschnittstelle übertragen wird. Da sicherheitsrelevante Anwendungen gesteuert werden können, wenn sich die Benutzerschnittstellenoberfläche in der zweiten Position befindet, wird durch Ausgestaltung der zweiten Position als instabil die Sicherheit der Vorrichtung erhöht, weil die Benutzerschnittstellenoberfläche nicht versehentlich in der zweiten Position bleiben kann. The device is used to select an operating mode of the vehicle, for example a forward driving operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the vehicle to propel the vehicle in a forward direction, a reverse driving operating mode in which torque is transmitted from a drive unit of the Vehicle is transmitted to propel the vehicle in a reverse direction, an idle operating mode in which no torque is transmitted from a drive unit of the vehicle, a parking position operating mode in which a torque transmission unit attached to the drive unit of the vehicle is mechanically locked, or another operating mode. To select such an operating mode, the user interface surface must advantageously first be pulled upward away from the housing in the direction of the operator or the hand of the operator and then rotated into an orientation to select the desired operating mode. Therefore, the device is very resistant to accidental operation mode selection and requires movement in two-dimensional degrees of freedom before an operation mode selection signal is transmitted through the communication interface. Since security-relevant applications can be controlled when the user interface surface is in the second position, designing the second position as unstable increases the security of the device because the user interface surface cannot accidentally remain in the second position.
Wenn eine Position und/oder Ausrichtung der Benutzerschnittstellenoberfläche bei Fehlen einer von einer externen Quelle an die Vorrichtung angelegten Kraft konstant bleibt, dann kann diese Position und/oder Ausrichtung der Benutzerschnittstellen oberfläche als eine stabile Position bezeichnet werden. Wenn die Benutzerschnitt stellenoberfläche andererseits nicht in einer gewissen Position oder Ausrichtung bleibt, weil zum Beispiel ein Mechanismus der Vorrichtung innen eine Kraft anlegt, dann kann diese Position und/oder Ausrichtung als instabil bezeichnet werden. Die Drehsteuervorrichtung ist deshalb so ausgestaltet, dass die Benutzerschnittstel lenoberfläche in der ersten Position bleibt, wenn keine von außen angelegte Kraft vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dahingehend ausge staltet ist, die Benutzerschnittstellenoberfläche in die erste Position zurückzuführen, wenn eine von außen angelegte Kraft, die ein Verschieben der Benutzerschnittstel lenoberfläche in die zweite Position bewirkte, entfernt wird. If a position and / or orientation of the user interface surface remains constant in the absence of a force applied to the device from an external source, then this position and / or orientation of the user interface surface can be referred to as a stable position. On the other hand, if the user interface surface does not remain in a certain position or orientation, for example because a mechanism of the device applies a force internally, then this position and / or orientation can be described as unstable. The rotation control device is therefore designed such that the user interface surface remains in the first position when there is no externally applied force, characterized in that the device is designed to return the user interface surface to the first position when one is applied externally Force that caused the user interface to move to the second position is removed.
Ein Kommunikationsweg im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel eine Festver drahtung zum Übertragen von Daten, wie etwa ein Datenbus, und/oder ein drahtloser Datenübertragungskanal sein. In vielen modernen Straßenfahrzeugen ist ein CAN- Datenbus eine bevorzugte Art des Kommunikationswegs. A communication path in the sense of the invention can be, for example, a fixed wiring for transmitting data, such as a data bus, and / or a wireless data transmission channel. In many modern road vehicles, a CAN data bus is a preferred type of communication.
Die Benutzerschnittstellenoberfläche oder der Knopf im Sinne der Erfindung kann die Außenfläche einer ringförmigen und/oder halbschalenförm igen Struktur umfassen, die für einen Bediener, das heißt, einen Benutzer, des Fahrzeugs zugänglich ist. Die Benutzerschnittstellenoberfläche kann ferner eine unter der Außenfläche der Benut zerschnittstellenoberfläche liegende Konstruktion umfassen. The user interface surface or the button in the sense of the invention can comprise the outer surface of an annular and / or half-shell-shaped structure which is accessible to an operator, that is to say a user, of the vehicle. The user interface surface may further include a structure underlying the outer surface of the user interface surface.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung ist die Benutzerschnittstellen oberfläche dahingehend ausgestaltet, um die Drehachse drehbar zu sein, um Dreh ausrichtungen in der ersten und zweiten Position zu erreichen, und wobei die Vor richtung Steuersignale gemäß der Drehausrichtung der Benutzerschnittstellenober fläche überträgt, und wobei die Vorrichtung dahingehend ausgestaltet ist, Steuersig nale für nichtsicherheitsrelevante Funktionen des Fahrzeugs zu übertragen, wenn sich die Benutzerschnittstellenoberfläche in der ersten Position befindet, und wobei die Vorrichtung dahingehend ausgestaltet ist, Steuersignale für sicherheitsrelevante Funktionen des Fahrzeugs zu übertragen, wenn sich die Benutzerschnittstellenober fläche in der zweiten Position befindet. In one embodiment of the rotation control device, the user interface surface is configured to be rotatable about the axis of rotation to achieve rotational orientations in the first and second positions, and wherein the device transmits control signals according to the rotation orientation of the user interface surface, and wherein the device is configured to transmit control signals for non-safety-related functions of the vehicle when the user interface surface is in the first position, and the device is configured to transmit control signals for safety-related functions of the vehicle when the user interface surface is in the second position .
Eine sicherheitsrelevante Funktion des Fahrzeugs im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel die Auswahl eines Betriebsmodus des Fahrzeugs, Lenken, Beschleunigen oder Bremsen des Fahrzeugs sein. Eine Nicht-Sicherheitsfunktion des Fahrzeugs kann zum Beispiel Navigation oder Steuerung einer Multimedia-Schnittstelle sein. Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung umfasst die Drehsteuervorrich tung ferner einen magnetorheologischen Aktor, wobei der magnetorheologische Ak tor ein Drehelement umfasst, das mit der Benutzerschnittstellenoberfläche mecha nisch verbunden ist und zum Zusammenwirken mit einem magnetorheologischen Fluid des magnetorheologischen Aktors dient, und wobei der magnetorheologische Aktor eine Anordnung zum Erzeugen eines auf das magnetorheologische Fluid ein wirkenden Magnetfelds und/oder Beeinflussen von dessen Eigenschaften umfasst, so dass der magnetorheologische Aktor zum Modulieren einer Drehmomentübertra gung zwischen der Benutzerschnittstellenoberfläche und dem Gehäuse dient. A safety-relevant function of the vehicle in the sense of the invention can be, for example, the selection of an operating mode of the vehicle, steering, acceleration or braking of the vehicle. A non-safety function of the vehicle can be navigation or control of a multimedia interface, for example. In one embodiment of the rotary control device, the rotary control device further comprises a magnetorheological actuator, the magnetorheological actuator comprising a rotary element that is mechanically connected to the user interface surface and is used to interact with a magnetorheological fluid of the magnetorheological actuator, and wherein the magnetorheological actuator is an arrangement for generating a magnetic field acting on the magnetorheological fluid and / or influencing its properties, so that the magnetorheological actuator is used to modulate a torque transmission between the user interface surface and the housing.
Das magnetorheologische Fluid definiert das Verhalten der Drehsteuervorrichtung. Dazu wird eine Spannung, mit der die Anordnung versorgt wird, variiert, um ein um gebendes Magnetfeld zu induzieren, das die Viskosität des Fluids ändert. In Abhän gigkeit vom Magnetfeld, insbesondere in Abhängigkeit von Eigenschaften des Mag netfelds, wie zum Beispiel Intensität und/oder Richtung, kann das MRF zwischen ei nem flüssigen und einem festen Zustand variieren, der sehr genau gesteuert werden kann. In einem flüssigen Zustand überträgt das MRF wenig bis kein Drehmoment zwischen dem Drehelement und dem Gehäuse. Wenn sich die Viskosität jedoch er höht und sich das Fluid einem festen Zustand nähert, erhöhen sich die Scherkräfte in dem Fluid und zwischen dem Fluid und dem Drehelement sowie zwischen dem Fluid und dem Gehäuse oder einer Komponente, die fest am Gehäuse angebracht ist.The magnetorheological fluid defines the behavior of the rotary control device. For this purpose, a voltage with which the arrangement is supplied is varied in order to induce a surrounding magnetic field which changes the viscosity of the fluid. Depending on the magnetic field, in particular depending on properties of the magnetic field, such as intensity and / or direction, the MRF can vary between a liquid and a solid state, which can be controlled very precisely. In a liquid state, the MRF transmits little to no torque between the rotating element and the housing. However, as the viscosity increases and the fluid approaches a solid state, the shear forces in the fluid and between the fluid and the rotating member, and between the fluid and the housing or a component that is fixedly attached to the housing.
Dies führt zu einer erhöhten Drehmomentübertragung zwischen der Benutzerschnitt stellenoberfläche und dem Gehäuse. This leads to increased torque transmission between the user interface surface and the housing.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Drehsteuervorrichtung des Drehelements eine Kammer, die das magnetorheologische Fluid enthält, und es ist ein statisches Element vorgesehen, das bezüglich des Gehäuses fest angeordnet ist und zumin dest teilweise innerhalb der Kammer angeordnet ist, so dass die Drehmomentüber tragung zwischen einer Innenfläche der Kammer des Drehelements und dem stati schen Element von den Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig ist. Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung ist das Drehelement dahinge hend ausgestaltet, sich innerhalb einer Kammer des Aktors, die das magnetorheolo- gische Fluid enthält, zu drehen, wobei die Kammer bezüglich des Gehäuses fest an geordnet ist, so dass die Drehmomentübertragung zwischen dem Drehelement und einer Innenfläche der Kammer von den Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig ist. In one embodiment, the rotary control device of the rotary member includes a chamber that contains the magnetorheological fluid, and a static member is provided that is fixed with respect to the housing and at least partially disposed within the chamber so that the torque transmission between an inner surface the chamber of the rotating element and the static element is dependent on the properties of a magnetic field. In one embodiment of the rotary control device, the rotary element is designed to rotate within a chamber of the actuator, which contains the magnetorheological fluid, the chamber being arranged in relation to the housing, so that the torque transmission between the rotary element and one Inner surface of the chamber is dependent on the properties of a magnetic field.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung umfasst der Haltemechanis mus einen Federmechanismus, wobei der Federmechanismus mit der Benutzer schnittstellenoberfläche und einem mechanischen Verbindungsteil verbunden ist, wobei der mechanische Verbindungsteil dazu dient, stationär zu bleiben, wenn die Benutzerschnittstellenoberfläche aus der ersten Position in die zweite Position ver schoben wird. In one embodiment of the rotation control device, the holding mechanism comprises a spring mechanism, the spring mechanism being connected to the user interface surface and a mechanical connection part, the mechanical connection part serving to remain stationary when the user interface surface is moved from the first position to the second position becomes.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung umfasst die Vorrichtung ferner einen federbelasteten Stift in dem Gehäuse und eine Kontur, die durch den Stift in Eingriff genommen wird, und die Kontur und der federbelastete Stift sind dahinge hend ausgestaltet, so zusammenzuwirken, dass die Benutzeroberflächenschnittstelle in eine vorbestimmte Ausrichtung und/oder Position zurückgeführt wird oder in einer vorbestimmten Ausrichtung und/oder Position bleibt, wenn keine von außen angeleg te Kraft vorhanden ist. In one embodiment of the rotation control device, the device further includes a spring-loaded pin in the housing and a contour that is engaged by the pin, and the contour and the spring-loaded pin are configured to cooperate so that the user interface interface is in a predetermined orientation and / or position is returned or remains in a predetermined orientation and / or position if there is no externally applied force.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung umfasst die Vorrichtung ferner einen Servoaktor und/oder einen Federmechanismus, wobei der Servoaktor so aus gestaltet ist, dass die Benutzeroberflächenschnittstelle in eine vorbestimmte Ausrich tung zurückgeführt wird oder in einer vorbestimmten Ausrichtung bleibt, wenn keine von außen angelegte Kraft vorhanden ist, und wobei der Federmechanismus so aus gestaltet ist, dass die Benutzeroberflächenschnittstelle entlang der Drehachse in eine vorbestimmte Position zurückgeführt wird oder entlang der Drehachse in einer vorbe stimmten Position bleibt, wenn keine von außen angelegte Kraft vorhanden ist. In one embodiment of the rotation control device, the device further comprises a servo actuator and / or a spring mechanism, the servo actuator being configured such that the user interface interface is returned to a predetermined orientation or remains in a predetermined orientation when there is no externally applied force , and wherein the spring mechanism is configured such that the user interface interface is returned to a predetermined position along the axis of rotation or remains in a predetermined position along the axis of rotation when there is no externally applied force.
Bei einer Ausführungsform der Drehsteuervorrichtung umfasst die Sensoreinheit ei nen Permanentmagneten, der dahingehend angeordnet ist, sich gemäß der Benut- zerschnittstellenoberfläche zu bewegen, und einen Sensor, der fest an dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Sensor zum Überwachen des durch den Permanentmag neten erzeugten Magnetfelds dient. In one embodiment of the rotation control device, the sensor unit comprises a permanent magnet, which is arranged to move according to the user Move interface surface, and a sensor which is fixedly arranged on the housing, the sensor being used to monitor the magnetic field generated by the permanent magnet.
Als Nächstes werden bestimmte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnah me auf die folgenden Figuren ausführlich erläutert. Darin zeigen: Next, certain embodiments of the invention will be explained in detail with reference to the following figures. In it show:
Figur 1 ein Schemadiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Figure 1 is a schematic diagram of an embodiment of the invention
Drehsteuervorrichtung; Rotary control device;
Figur 2 ein Schemadiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Figure 2 is a schematic diagram of an embodiment of the invention
Drehsteuervorrichtung; und Rotary control device; and
Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Benutzerschnitt stellenoberfläche und eines mechanischen Verbindungsteils, die sich zur Aufnahme in einer erfindungsgemäßen Drehsteuervorrichtung eig nen. Figure 3 is a perspective view of an embodiment of a user interface and a mechanical connection part, which are suitable for inclusion in a rotary control device according to the invention.
Figur 1 zeigt ein Schemadiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehsteuervorrichtung 1 , die eine Benutzerschnittstellenoberfläche 3 aufweist, wel che durch einen Benutzer oder Bediener eines Fahrzeugs bewegt und gedreht wer den kann. Die Benutzerschnittstellenoberfläche kann um eine Drehachse 7 der Vor richtung 1 in verschiedene Ausrichtungen gedreht werden. Die Benutzerschnittstel lenoberfläche 3 kann ferner durch einen Benutzer oder Bediener des Fahrzeugs zwi schen einer ersten und zweiten Position P 1 , P2 bewegt werden. FIG. 1 shows a schematic diagram of an embodiment of the rotation control device 1 according to the invention, which has a user interface surface 3, which can be moved and rotated by a user or operator of a vehicle. The user interface surface can be rotated about an axis of rotation 7 of the device 1 in various orientations. The user interface 3 can also be moved by a user or operator of the vehicle between a first and a second position P 1, P2.
Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 5, das eine auf einem Substrat 15, bei dem es sich um eine Leiterplatte handelt, angebrachte Verarbeitungseinheit 11 zumindest teilweise umschließt. Die Verarbeitungseinheit 11 ist mit einer Kommunikations schnittstelle 13 verbunden. Über die Kommunikationsschnittstelle 13 können Signale, wie zum Beispiel Steuersignale Ts, übertragen und empfangen werden. Die Verar beitungseinheit 11 ist ferner mit einer Sensoreinheit 9 verbunden, die zum Überwa- chen der Drehbewegung und/oder der Ausrichtung der Benutzerschnittstellenober fläche bezüglich des Gehäuses 5 dient. Die Sensoreinheit 9 übermittelt Sensordaten Ds zur Verarbeitungseinheit 11 , und auf Basis dieser Sensordaten Ds kann die Ver arbeitungseinheit 11 Steuersignale zur Übertragung über die Kommunikations schnittstelle 13 erzeugen. The device 1 comprises a housing 5, which at least partially encloses a processing unit 11 mounted on a substrate 15, which is a printed circuit board. The processing unit 11 is connected to a communication interface 13. Signals, such as control signals Ts, can be transmitted and received via the communication interface 13. The processing unit 11 is also connected to a sensor unit 9 which is used for monitoring Chen the rotational movement and / or the orientation of the user interface surface with respect to the housing 5 is used. The sensor unit 9 transmits sensor data Ds to the processing unit 11, and on the basis of this sensor data Ds the processing unit 11 can generate control signals for transmission via the communication interface 13.
Ferner umfasst die Vorrichtung eine Anordnung 17 zum Erzeugen und Beeinflussen eines Magnetfelds in einer Kammer 19 des Gehäuses 5. Die Kammer enthält ein magnetorheologisches Fluid 21 auch als MRF bekannt. Ein Drehelement 23 ist teil weise innerhalb der Kammer positioniert. Das Drehelement 23 ist mit der Benutzer schnittstellenoberfläche 3 mechanisch verbunden und dreht sich mit der Drehung der Schnittstelle 3. Furthermore, the device comprises an arrangement 17 for generating and influencing a magnetic field in a chamber 19 of the housing 5. The chamber contains a magnetorheological fluid 21 also known as an MRF. A rotary element 23 is partially positioned within the chamber. The rotating element 23 is mechanically connected to the user interface surface 3 and rotates with the rotation of the interface 3.
Entsprechend Änderungen von Eigenschaften des Magnetfelds, die durch die An ordnung 17 bewirkt werden, wie zum Beispiel Feldstärke und -richtung, werden Parti kel innerhalb des magnetorheologischen Fluids 12 ausgerichtet, und die Viskosität des Fluids variiert. Daher überträgt das Fluid dementsprechend mehr oder weniger Drehmoment zwischen der Benutzerschnittstellenoberfläche 3 und dem Gehäuse 5 der Vorrichtung 1. Dies wird durch die sich verändernden Scherkräfte in dem Fluid und zwischen dem Fluid und der Kammerwand verursacht. Da das Gehäuse 5 der Vorrichtung im Fahrzeug allgemein fest angebracht ist, kann in Betracht gezogen werden, dass die Anordnung eine Art Verzögerungskraft, die auf die Benutzerschnitt stellenoberfläche 3 einwirkt, moduliert. Derartige Systeme, die ein MRF 21 in einer Kammer 19, Drehelemente 23 und Anordnungen 17 zum Beeinflussen des Magnet felds in der Kammer 19 umfassen, werden häufig als MRF-Aktoren bezeichnet. Die Verarbeitungseinheit 11 ist dahingehend ausgestaltet, Befehlssignale zum Steuern der Anordnung 17 auszugeben. Die Anordnung 17 kann zum Beispiel durch eine Schaltung auf dem Substrat 15, die der Anordnung 17 einen pulsweitenmodulierten (PWM) Strom oder eine pulsweitenmodulierte (PWM) Spannung gemäß den Be fehlssignalen von der Verarbeitungseinheit 11 zuführt, angesteuert werden. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Servoaktor 25, der mit dem Drehelement 23 in Eingriff gelangt und daher ein Drehmoment an die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 anlegen kann. According to changes in properties of the magnetic field caused by the arrangement 17, such as field strength and direction, particles are aligned within the magnetorheological fluid 12, and the viscosity of the fluid varies. Accordingly, the fluid accordingly transmits more or less torque between the user interface surface 3 and the housing 5 of the device 1. This is caused by the changing shear forces in the fluid and between the fluid and the chamber wall. Since the housing 5 of the device is generally fixedly mounted in the vehicle, it can be considered that the arrangement modulates a kind of deceleration force that acts on the user interface surface 3. Such systems, which include an MRF 21 in a chamber 19, rotary elements 23 and arrangements 17 for influencing the magnetic field in the chamber 19, are often referred to as MRF actuators. The processing unit 11 is designed to issue command signals for controlling the arrangement 17. The arrangement 17 can be controlled, for example, by a circuit on the substrate 15 which supplies the arrangement 17 with a pulse-width-modulated (PWM) current or a pulse-width-modulated (PWM) voltage in accordance with the command signals from the processing unit 11. Furthermore, the device comprises a servo actuator 25 which engages with the rotating element 23 and can therefore apply a torque to the user interface surface 3.
Figur 2 zeigt ein Schemadiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehsteuervorrichtung 1 , wobei die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 zu der zweiten Position P2 verschoben ist. Es ist ein mechanisches Verbindungsteil 27 vorgesehen, das bezüglich des Gehäuses 5 in einer Vertikalrichtung fixiert ist. Das heißt, der me chanische Verbindungsteil 27 ist so in der Vorrichtung angeordnet, dass er bezüglich der Vertikalrichtung, wie durch die Drehachse 7 definiert, stationär ist. Ein Halteme chanismus 29 wird als eine Feder 29 gezeigt, die die Benutzerschnittstellenoberflä che 3 und den mechanischen Verbindungsteil 22 verbindet. Wenn die Benutzer schnittstellenoberfläche 3 durch einen Bediener des Fahrzeugs in die zweite Position P2 nach oben gezogen oder verschoben wird, stellt die Feder 29 eine Widerstands kraft bereit. Wenn der Bediener die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 freigibt, dann kehrt die Oberfläche in die Ausgangsposition P1 zurück. FIG. 2 shows a schematic diagram of an embodiment of the rotary control device 1 according to the invention, the user interface surface 3 being shifted to the second position P2. A mechanical connecting part 27 is provided, which is fixed in a vertical direction with respect to the housing 5. That is, the mechanical connection part 27 is arranged in the device such that it is stationary with respect to the vertical direction as defined by the axis of rotation 7. A Halteme mechanism 29 is shown as a spring 29 which connects the user interface surface 3 and the mechanical connector 22. When the user interface surface 3 is pulled or shifted up by the operator of the vehicle to the second position P2, the spring 29 provides a resistance force. When the operator releases the user interface surface 3, the surface returns to the starting position P1.
Die Drehsteuervorrichtung 1 ist so ausgeführt, dass ein Bediener eines Fahrzeugs sicherheitsrelevante Funktionen des Fahrzeugs mit der Vorrichtung 1 nur steuern kann, wenn die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 in die zweite Position P2 verscho ben und/oder gezogen ist. Dies verhindert eine versehentliche Wahl eines Betriebs modus P, R, N, D, AD, wie zum Beispiel Rückwärtsfahrt R. The rotation control device 1 is designed such that an operator of a vehicle can only control safety-relevant functions of the vehicle with the device 1 if the user interface surface 3 is moved to and / or pulled into the second position P2. This prevents accidental selection of an operating mode P, R, N, D, AD, such as reverse travel R.
Es wird ein federbelasteter Stift 31 gezeigt, der mit einem beweglichen Teil 35 ver bunden ist, welcher an der Benutzerschnittstellenoberfläche 3 fixiert ist. Eine ent sprechende Kontur 33 wird als eine Vertiefung in einem Teil des mechanischen Ver bindungsteils 27 gezeigt. Die Kontur 33 wird durch den Stift 31 in Eingriff genommen. Die Kontur 33 und der federbelastete Stift 31 sind hier dahingehend angeordnet, so zusammenzuwirken, dass die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 in eine vorbestimm te Ausgangsausrichtung SO und -position P1 zurückgeführt wird, wenn ein Bediener die Benutzerschnittstellenoberfläche 3 freigibt. Das heißt, die Benutzerschnittstellen oberfläche 3 kehrt in eine vorbestimmte Ausrichtung und/oder Position zurück, wenn keine von außen angelegte Kraft vorliegt. Im Grunde kann solch ein aus einem Stift 31 und einer Kontur 33 bestehendes System in vielen Anordnungen vorgesehen werden, um verschiedene stabile und/oder instabile Positionen und Ausrichtungen der Benutzerschnittstellenoberfläche 3 bereitzustellen. A spring-loaded pin 31 is shown, which is connected to a movable part 35, which is fixed to the user interface surface 3. A corresponding contour 33 is shown as a recess in a part of the mechanical connection part 27 Ver. The contour 33 is engaged by the pin 31. The contour 33 and the spring-loaded pin 31 are arranged here in such a way that they interact so that the user interface surface 3 is returned to a predetermined starting orientation SO and position P1 when an operator releases the user interface surface 3. That is, the user interface surface 3 returns to a predetermined orientation and / or position when there is no external force. Basically, one can be made from a pen 31 and a contour 33 existing system can be provided in many arrangements in order to provide various stable and / or unstable positions and orientations of the user interface surface 3.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Benutzer schnittstellenoberfläche 3 und eines mechanischen Verbindungsteils 27, die sich zur Aufnahme in einer erfindungsgemäßen Drehsteuervorrichtung 1 eignen. Die gezeigte Benutzerschnittstellenoberfläche 3 muss durch den Benutzer/Bediener in einer ers ten oder Ausgangsausrichtung SO hochgezogen und dann in eine andere Ausrich tung S1 - S7 gedreht werden, um einen Betriebsmodus P, R, N, D, AD des Fahr zeugs auszuwählen. In der Mitte der Benutzerschnittstellenoberfläche 3 ist eine An zeige 37 vorgesehen, die einen derzeit ausgewählten Betriebsmodus AD zeigt. FIG. 3 shows a perspective view of an embodiment of a user interface surface 3 and a mechanical connecting part 27, which are suitable for receiving in a rotary control device 1 according to the invention. The user interface surface 3 shown must be pulled up by the user / operator in a first or initial orientation SO and then rotated in another orientation S1-S7 in order to select an operating mode P, R, N, D, AD of the vehicle. In the middle of the user interface surface 3, a display 37 is provided which shows a currently selected operating mode AD.
Bezuqszeichen Reference sign
I Drehsteuervorrichtung I rotary control device
3 Benutzerschnittstellenoberfläche 3 user interface
5 Gehäuse 5 housing
7 Drehachse 7 axis of rotation
9 Sensoreinheit 9 sensor unit
I I Verarbeitungseinheit I I processing unit
13 Kommunikationsschnittstelle 13 communication interface
15 Substrat/PCB 15 substrate / PCB
17 Anordnung zur Erzeugung/Beeinflussung eines Magnetfelds 17 Arrangement for generating / influencing a magnetic field
19 Kammer 19 chamber
21 magnetorheologisches Fluid 21 magnetorheological fluid
23 Drehelement 23 rotating element
25 Servoaktor 25 servo actuator
27 mechanisches Verbindungsteil 27 mechanical connecting part
29 Haltemechanismus 29 holding mechanism
31 federbelasteter Stift 31 spring-loaded pin
33 Kontur 33 contour
37 beweglicher Teil 37 moving part
37 Anzeige 37 display
X1 erste Richtung X1 first direction
P1 erste Position P1 first position
P2 zweite Position P2 second position
S0-S8 Ausrichtungen S0-S8 alignments
Ts Steuersignal Ts control signal
Op Verarbeitungssignal Op processing signal
Ds Sensorsignal The sensor signal

Claims

Patentansprüche Claims
1. Drehsteuervorrichtung (1 ) zur Auswahl von Betriebsmodi (P, R, N, D) eines Fahrzeugs, umfassend eine Benutzerschnittstellenoberfläche (3), insbesondere einen Knopf, der dahingehend ausgestaltet ist, sich bezüglich eines Gehäuses (5) der Vorrichtung (1 ) um eine Drehachse (7) der Vorrichtung (1 ) zu drehen, ferner umfassend eine Sensoreinheit (9) zur Überwachung der Ausrichtung und/oder Drehbewegung der Benutzerschnittstellenoberfläche (3) bezüglich des Gehäuses (5), eine Verarbeitungseinheit (11 ) und eine Kommunikationsschnittstelle (13) zur Übertragung von Steuersignalen (Ts) gemäß einer Ausgabe (Op) von der Verar beitungseinheit (11 ), wobei die Ausgabe (Op) von der Verarbeitungseinheit (11 ) auf der Basis von Sensordaten (Ds) von der Sensoreinheit (9) erzeugt wird, wobei die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) in einer ersten Position (P1 ) entlang der Drehachse (7) der Vorrichtung (1 ) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (1 ) so ausgestaltet ist, dass die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) entlang der Dreh achse (7) in einer ersten Richtung (X1 ) in eine zweite Position (P2) verschoben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (X1 ) von dem Gehäuse (5) weg weist, dass ein Haltemechanismus (29) vorgesehen ist, wobei der Haltemechanismus (29) dazu dient, einer Verschiebung der Benutzerschnitt stellenoberfläche (3) von der ersten Position (P1 ) zu der zweiten Position (P2) zu widerstehen, und dass die Kommunikationsschnittstelle (13) Steuersignale (Ts) zur Auswahl der Betriebsmodi (P, R, N, D, AD) des Fahrzeugs ausschließlich, wenn die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) zu der zweiten Position (P2) ver schoben und in eine von einer anfänglichen Ausrichtung (SO) verschiedene Aus richtung (S1 bis S8) gedreht worden ist, überträgt. 1. A rotary control device (1) for selecting operating modes (P, R, N, D) of a vehicle, comprising a user interface surface (3), in particular a button, which is designed to relate to a housing (5) of the device (1) to rotate an axis of rotation (7) of the device (1), further comprising a sensor unit (9) for monitoring the alignment and / or rotational movement of the user interface surface (3) with respect to the housing (5), a processing unit (11) and a communication interface ( 13) for the transmission of control signals (Ts) according to an output (Op) from the processing unit (11), the output (Op) being generated by the processing unit (11) on the basis of sensor data (Ds) from the sensor unit (9) The user interface surface (3) is arranged in a first position (P1) along the axis of rotation (7) of the device (1), the device (1) being designed such that the user interface len surface (3) along the axis of rotation (7) in a first direction (X1) in a second position (P2), characterized in that the first direction (X1) away from the housing (5) points that a Holding mechanism (29) is provided, the holding mechanism (29) serving to resist a displacement of the user interface surface (3) from the first position (P1) to the second position (P2), and that the communication interface (13) control signals ( Ts) for the selection of the operating modes (P, R, N, D, AD) of the vehicle only when the user interface surface (3) is moved to the second position (P2) and in an orientation different from an initial orientation (SO) ( S1 to S8) has been transferred.
2. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass, die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) dahingehend ausgestaltet ist, um die Dreh achse (7) drehbar zu sein, um Drehausrichtungen (S0-S8) in der ersten und zwei ten Position (P1 , P2) zu erreichen, und dass die Vorrichtung Steuersignale (Ts) gemäß der Drehausrichtung (S0-S8) der Benutzerschnittstellenoberfläche (3) überträgt, und dass die Vorrichtung (1 ) dahingehend ausgestaltet ist, Steuersig nale (Ts) für nichtsicherheitsrelevante Funktionen des Fahrzeugs zu übertragen, wenn sich die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) in der ersten Position (P1 ) be- findet, und dass die Vorrichtung dahingehend ausgestaltet ist, Steuersignale (Ts) für sicherheitsrelevante Funktionen des Fahrzeugs zu übertragen, wenn sich die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) in der zweiten Position befindet. 2. Rotation control device (1) according to claim 1, characterized in that, the user interface surface (3) is designed to be rotatable about the axis of rotation (7), by rotational orientations (S0-S8) in the first and second position ( P1, P2), and that the device transmits control signals (Ts) according to the rotational orientation (S0-S8) of the user interface surface (3), and that the device (1) is designed to control signals (Ts) for non-safety-related functions of the Transfer vehicle when the user interface surface (3) is in the first position (P1) finds, and that the device is designed to transmit control signals (Ts) for safety-relevant functions of the vehicle when the user interface surface (3) is in the second position.
3. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehsteuervorrichtung (1 ) ferner einen magnetorheologischen Aktor umfasst, wobei der magnetorheologische Aktor ein Drehelement umfasst, das mit der Benutzerschnittstellenoberfläche mechanisch verbunden ist und zum Zusammenwirken mit einem 3. The rotary control device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotary control device (1) further comprises a magnetorheological actuator, the magnetorheological actuator comprising a rotary element which is mechanically connected to the user interface surface and for cooperation with one
magnetorheologischen Fluid des magnetorheologischen Aktors dient, und wobei der magnetorheologische Aktor eine Anordnung zum Erzeugen und/oder serves magnetorheological fluid of the magnetorheological actuator, and wherein the magnetorheological actuator has an arrangement for generating and / or
Beeinflussen von Eigenschaften eines auf das magnetorheologische Fluid einwirkenden Magnetfelds umfasst, so dass der magnetorheologische Aktor zum Modulieren einer Drehmomentübertragung zwischen der Benutzerschnitt stellenoberfläche und dem Gehäuse dient. Influencing properties of a magnetic field acting on the magnetorheological fluid includes, so that the magnetorheological actuator is used to modulate a torque transmission between the user interface surface and the housing.
4. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement eine Kammer umfasst, die das magnetorheologische Fluid enthält, und dass ein statisches vorgesehen ist, das bezüglich des Gehäuses fest angeordnet ist und zumindest teilweise in nerhalb der Kammer angeordnet ist, so dass die Drehmomentübertragung zwi schen einer Innenfläche der Kammer des Drehelements und dem statischen Ele ment von den Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig ist. 4. Rotary control device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotary element comprises a chamber which contains the magnetorheological fluid, and that a static is provided which is fixed with respect to the housing and at least partially within Chamber is arranged so that the torque transmission between an inner surface of the chamber of the rotary element and the static element is dependent on the properties of a magnetic field.
5. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement dahingehend ausgestaltet ist, sich innerhalb einer Kammer des Aktors, die das magnetorheologische Fluid ent hält, zu drehen, wobei die Kammer bezüglich des Gehäuses fest angeordnet ist, so dass die Drehmomentübertragung zwischen dem Drehelement und einer In nenfläche der Kammer von den Eigenschaften eines Magnetfelds abhängig ist. 5. Rotation control device (1) according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the rotating element is designed to rotate within a chamber of the actuator, which holds the magnetorheological fluid ent, the chamber being arranged fixedly with respect to the housing is, so that the torque transmission between the rotary element and an inner surface of the chamber is dependent on the properties of a magnetic field.
6. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltemechanismus (29) einen Fe- dermechanismus umfasst, wobei der Federmechanismus (29) mit der Benutzer schnittstellenoberfläche (3) und einem mechanischen Verbindungsteil (27) ver bunden ist, wobei der mechanische Verbindungsteil (27) dazu dient, stationär zu bleiben, wenn die Benutzerschnittstellenoberfläche (3) aus der ersten Position (P1 ) in die zweite Position (P2) verschoben wird. 6. Rotary control device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the holding mechanism (29) has a Fe- the mechanism comprises, the spring mechanism (29) being connected to the user interface surface (3) and a mechanical connection part (27), the mechanical connection part (27) serving to remain stationary when the user interface surface (3) is from the first Position (P1) is moved to the second position (P2).
7. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) ferner einen federbe lasteten Stift (31 ) und eine Kontur (33), die durch den Stift (31 ) in Eingriff genom men wird, umfasst und dass die Kontur (33) und der federbelastete Stift (31 ) da hingehend ausgestaltet sind, so zusammenzuwirken, dass die Benutzeroberflä chenschnittstelle (3) in eine vorbestimmte Ausrichtung (S0-S8) und/oder Position (P1 , P2) zurückgeführt wird oder in einer vorbestimmten Ausrichtung und/oder Position bleibt, wenn keine von außen angelegte Kraft vorhanden ist. 7. Rotary control device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device (1) further comprises a spring-loaded pin (31) and a contour (33) which is taken into engagement by the pin (31) , and that the contour (33) and the spring-loaded pin (31) are designed to cooperate such that the user interface interface (3) returns to a predetermined orientation (S0-S8) and / or position (P1, P2) is or remains in a predetermined orientation and / or position when there is no externally applied force.
8. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) ferner einen Servoak- tor und/oder einen Federmechanismus umfasst, wobei der Servoaktor so ausge staltet ist, dass die Benutzeroberflächenschnittstelle in eine vorbestimmte Aus richtung zurückgeführt wird oder in einer vorbestimmten Ausrichtung bleibt, wenn keine von außen angelegte Kraft vorhanden ist, und wobei der Federmechanis mus so ausgestaltet ist, dass die Benutzeroberflächenschnittstelle entlang der Drehachse in eine vorbestimmte Position zurückgeführt wird oder entlang der Drehachse in einer vorbestimmten Position bleibt, wenn keine von außen ange legte Kraft vorhanden ist. 8. The rotary control device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device (1) further comprises a servo actuator and / or a spring mechanism, the servo actuator being designed in such a way that the user interface interface is in a predetermined position direction is returned or remains in a predetermined orientation if there is no externally applied force, and the spring mechanism is designed such that the user interface interface is returned to a predetermined position along the axis of rotation or remains in a predetermined position along the axis of rotation, if there is no external force.
9. Drehsteuervorrichtung (1 ) nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet das die Sensoreinheit einen Permanentmagne ten, der dahingehend angeordnet ist, sich gemäß der Benutzerschnittstellenober fläche zu bewegen, und einen Sensor, der fest an dem Gehäuse angeordnet ist, umfasst, wobei der Sensor zum Überwachen des durch die Permanentmagneten erzeugten Magnetfeld dient. 9. A rotary control device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit comprises a permanent magnet, which is arranged to move according to the user interface surface, and a sensor, which is fixedly arranged on the housing, the sensor being used to monitor the magnetic field generated by the permanent magnets.
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