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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen drehbaren Betätigungsmechanismus
und insbesondere einen drehbaren Betätigungsmechanismus,
der benutzerwählbare Drehmomentbedingungen aufweist.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Der
Tastsinn wird verwendet, um haptische Auslösereize von
verschiedenen Aufgaben zu empfangen, die täglich ausgeführt
werden. Haptische Auslösereize werden von z. B. Strukturen,
Erhebungen, Drehmomenten und Vibrationen abgeleitet. Typischerweise
erfordert ein drehbarer Betätigungsmechanismus eine feste
maximale Drehmomentgröße, um den Mechanismus zu
drehen.
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In
dem
US-Patent Nr. 4,419,546 mit
dem Titel „ROTARY SWITCH”, das hiermit zur Bezugnahme vollständig übernommen
wird, wird ein drehbarer Betätigungsmechanismus offenbart,
der als Drehschalter bezeichnet wird. Der Drehschalter umfasst einen Arretierungsmechanismus.
Der Arretierungsmechanismus umfasst einen federnden Kunststoffring,
der über sich radial nach außen erstreckende Arretierungserhebungen
verfügt, die in Nockenflächen auf den Innenwänden
eines Schaltergehäuses eingreifen. Der Ring umfasst zwei
federnde Haltekopfabschnitte. Jedes Ende einer Schraubenfeder ist
an dem jeweiligen federnden Haltekopfabschnitt montiert und wird
dazwischen zusammengedrückt. Es kann eine Federkraft gewählt
werden, um ein erwünschtes haptisches Gefühl und
ein Betriebsdrehmoment, das für spezifische Anwendungen
erforderlich ist, bereitzustellen. Die Feder ist jedoch für
einen Benutzer des Drehschalters nicht zugänglich, und das
Drehmoment des Drehschalters wird nur durch das Austauschen der
Feder geändert.
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Herkömmlicherweise
hat der drehbare Betätigungsmechanismus seine Grenzen,
um es dem Benutzer zu ermöglichen, ein haptisches Gefühl
zu ändern oder ein anderes haptisches Gefühl zu
wählen. Ein derartiger drehbarer Betätigungsmechanismus wird
in dem
US-Patent Nr. 2,919,602 mit
dem Titel „PROTECTIVE KNOB UNIT” offenbart, das
hiermit zur Bezugnahme vollständig übernommen
wird. Der drehbare Betätigungsmechanismus umfasst eine Buchse,
die drehbar auf einer Hülse montiert ist. Die Hülse
und die Buchse werden im zusammengefügten Verhältnis
durch eine Federscheibe gesichert, die in eine Rille in der Buchse
eingeschnappt wird. Die Hülse umfasst eine Bohrung, in
der eine Feder und eine Kugel angeordnet sind. Die Kugel wirkt mit
einer Vielzahl von beabstandeten Vertiefungen zusammen, die in der
Buchse gebildet sind, um ein erwünschtes haptisches Gefühl
bereitzustellen. Die Drehmomentgröße, die notwendig
ist, um den drehbaren Betätigungsmechanismus zu drehen,
kann durch eine in die Bohrung eingedrehte Schraube eingestellt
werden. Die Schraube greift in die Feder ein, um eine Federkraft
zu ändern, welche die Kugel in die Vertiefungen drückt.
Die Schraube ist jedoch für einen Benutzer des drehbaren
Betätigungsmechanismus nicht leicht zugänglich
und benötigt die Entnahme eines Drehknopfes.
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Derzeit
ist der Drehgeber PR-1000, der von Immersion Corporation hergestellt
wird, programmierbar, um mehrere haptische Gefühle bereitzustellen
und in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen
verschiedene maximale Drehmomentgrößen zu erfordern,
wie z. B. bei der Klimaregelung, der Regelung der Radiolautstärke,
der Fade-Regelung und dergleichen. Der PR-1000 eignet sich jedoch
für sehr hochgradige, eher teure Anwendungen, wie etwa
die inneren Bestandteile bei Luxusfahrzeugen.
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Obwohl
die oben genannten drehbaren Betätigungsmechanismen wirksam
funktionieren, erlauben die Mechanismen dem Benutzer entweder nicht, eine
erforderliche maximale Drehmomentgröße dynamisch
zu ändern, benötigen das Hinzufügen oder Wegnehmen
von Bestandteilen zu diesem Zweck, oder sie sind kostspielig.
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Entsprechend
wäre es wünschenswert, einen drehbaren Betätigungsmechanismus
zu fertigen, der dazu geeignet ist, es einem Benutzer zu ermöglichen,
eine erwünschte Drehmomentbedingung zu wählen,
wobei Kosten und Komplexität desselben minimiert werden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung
mit und gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise
ein drehbarer Betätigungsmechanismus entdeckt, der dazu
geeignet ist, es einem Benutzer zu ermöglichen, eine erwünschte
Drehmomentbedingung zu wählen, wobei Kosten und Komplexität
desselben minimiert werden.
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Bei
einer Ausführungsform umfasst der drehbare Betätigungsmechanismus
mindestens ein Drehrad, das eine Drehmomentbedingung für
seine Drehung aufweist; einen Drückmechanismus, der dazu
geeignet ist, das mindestens eine Drehrad zu berühren,
wobei der Drückmechanismus eine Widerstandskraft aufweist,
um die Drehmomentbedingung für die Drehung des mindestens
einen Drehrads hervorzubringen; und einen Drehmomentwahlschalter, der
dazu geeignet ist, um wahlweise in den Drückmechanismus
einzugreifen, um die Widerstandskraft desselben einzustellen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform umfasst der drehbare Betätigungsmechanismus
für Fahrzeuge mindestens ein Drehrad, das eine Drehmomentbedingung
für seine Drehung aufweist; einen Drückmechanismus,
der einen Kontaktabschnitt umfasst, der darauf gebildet ist, der
dazu geeignet ist, das mindestens eine Drehrad zu berühren,
wobei der Drückmechanismus eine Widerstandskraft aufweist,
um die Drehmomentbedingung für die Drehung des mindestens
einen Drehrads hervorzubringen; und einen Drehmomentwahlschalter,
der dazu geeignet ist, um wahlweise in den Drückmechanismus
einzugreifen, um die Widerstandskraft desselben einzustellen, wobei
der Drehmomentwahlschalter die Drehmomentbedingung für
die Drehung des mindestens einen Drehrads wahlweise verringert und
erhöht, und wobei der Drehmomentwahlschalter entweder eine
mechanische Vorrichtung oder eine elektromechanische Vorrichtung
ist.
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Bei
einer anderen Ausführungsform umfasst das Steuermodul für
Fahrzeuge eine Blende, auf der mindestens ein Schalter angeordnet
ist; und einen drehbaren Betätigungsmechanismus, der dazu
geeignet ist, mit der Blende zusammenzuwirken, wobei der drehbare
Betätigungsmechanismus folgendes umfasst: einen Drehknopf,
der sich durch eine in der Blende gebildete Öffnung erstreckt,
mindestens ein Drehrad, das eine Drehmomentbedingung für
seine Drehung aufweist; eine Blattfeder, die einen Kontaktabschnitt
umfasst, der darauf gebildet ist und dazu geeignet ist, das mindestens
eine Drehrad zu berühren, wobei die Blattfeder eine Widerstandskraft
aufweist, um die Drehmomentbedingung für die Drehung des
mindestens einen Drehrads hervorzubringen; und einen Drehmomentwahlschalter,
der dazu geeignet ist, um wahlweise in die Blattfeder einzugreifen,
um ihre Widerstandskraft einzustellen, wobei der Drehmomentwahlschalter
die Drehmomentbedingung für die Drehung des mindestens
einen Drehrads wahlweise verringert und erhöht, wobei die Drehmomentbedingung
an einer ersten Positionsgrenze des Drehmomentwahlschalters minimiert wird,
an einer zweiten Positionsgrenze des Drehmomentwahlschalters maximiert
wird und zwischen einem Minimum und einem Maximum in einer Vielzahl von
Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze und der zweiten Positionsgrenze
des Drehmomentwahlschalters liegt, und wobei der Drehmomentwahlschalter
entweder eine mechanische Vorrichtung oder eine elektromechanische
Vorrichtung ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen sowie weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden
für den Fachmann ohne Weiteres nach dem Durchlesen der
nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung
hervorgehen, wenn sie mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
gesehen wird. Es zeigen:
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1 eine
vordere Aufrissansicht eines Steuermoduls, das einen drehbaren Betätigungsmechanismus
nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst.
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2 eine
vergrößerte, aufgebrochene Draufsicht, teilweise
im Schnitt, des in 1 abgebildeten Steuermoduls.
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3 eine
vergrößerte aufgebrochene hintere Aufrissansicht
des in 2 abgebildeten Steuermoduls.
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4 eine
vergrößerte, aufgebrochene Draufsicht, teilweise
im Schnitt, des Steuermoduls nach einer anderen Ausführungsform
der Erfindung.
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5 eine
vergrößerte aufgebrochene hintere Aufrissansicht
des in 4 abgebildeten Steuermoduls.
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6 eine
vergrößerte, aufgebrochene Draufsicht, teilweise
im Schnitt, eines Steuermoduls nach einer anderen Ausführungsform
der Erfindung.
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7 eine
vergrößerte aufgebrochene hintere Aufrissansicht
des in 6 abgebildeten Steuermoduls.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Die
nachstehende ausführliche Beschreibung und die beiliegenden
Zeichnungen beschreiben und erläutern verschiedene Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung. Die Beschreibung und Zeichnungen dienen
dazu, es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung durchzuführen
und zu benutzen, und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung
auf irgendeine Art und Weise einzuschränken. Es versteht
sich, dass andere als die beschriebenen Sachmittel verwendet werden
können, ohne Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen.
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1 zeigt
ein Steuermodul 10 für eine (nicht gezeigte) Fahrzeugmittelkonsole
nach einer Ausführungsform der Erfindung. Das Steuermodul 10 umfasst
eine Blende 12, mindestens einen drehbaren Betätigungsmechanismus 14 und
mindestens einen Schalter 16. Es versteht sich, dass der
drehbare Betätigungsmechanismus 14 je nach Bedarf
bei anderen Anwendungen verwendet werden kann. Es versteht sich
ebenfalls, dass der mindestens eine Schalter 16 eine beliebige
Schalterart sein kann, wie z. B. ein Druckschalter, ein Drehschalter
und dergleichen.
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Wie
in 2 bis 7 gezeigt, weist der drehbare
Betätigungsmechanismus 14 eine im Allgemeinen
zylindrische Form auf, obwohl es sich versteht, dass der drehbare
Betätigungsmechanismus 14 je nach Bedarf andere
Formen aufweisen kann. Der drehbare Betätigungsmechanismus 14 umfasst einen
ersten Abschnitt 18 und einen zweiten Abschnitt 20.
Der erste Abschnitt 18 erstreckt sich durch eine Öffnung 21,
die in der Blende 12 gebildet ist. Eine Außenfläche 22 des
ersten Abschnitts 18 wird in der Öffnung 21 aufgenommen
und endet an einem Ringflansch 24. Der Ringflansch 24 weist
eine erste Oberfläche 26 auf, die dazu geeignet
ist, an einer Rückseite der Blende 12 anzuschlagen.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste Abschnitt 18 ein
Drehknopf, auf dem eine Vielzahl von Griffflächen 28 gebildet
ist.
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Der
zweite Abschnitt 20 umfasst ein Zahnrad 29 und
mindestens ein Drehrad 30. Das Zahnrad 29 ist
dazu geeignet, einen (nicht gezeigten) Drehgeber oder ein (nicht
gezeigtes) Potentiometer anzusteuern, um eine Schnittstelle mit
einem (nicht gezeigten) elektrischen System des Fahrzeugs herzustellen. Das
gezeigte Drehrad 30 ist einstückig mit dem Zahnrad 29 und
dem Flansch 24 gebildet, obwohl es sich versteht, dass
das Drehrad 30 je nach Bedarf getrennt gebildet sein kann.
Bei der gezeigten Ausführungsform weist das Drehrad 30 eine
im Allgemeinen glatte Außenfläche 32 auf,
auf der mindestens eine Oberflächenunebenheit 34,
wie z. B. eine Vertiefung, wie gezeigt, eine Ausstülpung,
eine Arretierung und dergleichen, gebildet ist. Bei der gezeigten
Ausführungsform sind die Oberflächenunebenheiten 34 gleichmäßig
um einen vorherbestimmten Abstand beabstandet, um die Wahrnehmung
eines geringeren Widerstands in einer diskreten Anzahl von Positionen bereitzustellen.
Es versteht sich, dass das Drehrad 30 dazu geeignet sein
kann, um ein beliebiges haptisches Gefühl bereitzustellen,
z. B. indem es keine Oberflächenunebenheiten 34 aufweist
und eine Wahrnehmung eines konstanten Widerstands bereitstellt.
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Der
drehbare Betätigungsmechanismus 14 umfasst ferner
einen Drückmechanismus 40 mit einer Widerstandskraft,
um eine Drehmomentbedingung hervorzubringen, um das Drehrad 30 zu
drehen. Obwohl der abgebildete Drückmechanismus 40 eine
Blattfeder ist, versteht es sich, dass je nach Bedarf andere Drückmechanismen 40 verwendet
werden können. Bei der gezeigten Ausführungsform weist
der Drückmechanismus 40 eine im Allgemeinen lineare
Form auf und umfasst ein erstes Ende 42 und ein zweites
Ende 44. Es versteht sich, dass der Drückmechanismus 40 je
nach Bedarf eine beliebige Form aufweisen kann. Das erste Ende 42 und
das zweite Ende 44 arbeiten mit jeweiligen Stutzen 46, 48 zusammen,
um den Drückmechanismus 40 an der Blende 12 zu
sichern. Wie in 3, 5 und 7 gezeigt,
umfasst der Drückmechanismus 40 ferner einen Kontaktabschnitt 50,
der darauf gebildet ist. Der Kontaktabschnitt 50 ist dazu
geeignet, das Drehrad 30 zu berühren und sich
an seiner Außenfläche 32 entlang zu bewegen.
Der abgebildete Drückmechanismus 40 befindet sich
in einer geladenen Position, wodurch das Drehrad 30 eine
Kraft auf den Kontaktabschnitt 50 ausübt, die
den Drückmechanismus 40 dazu veranlasst, sich
nach oben zu verbiegen.
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Bei
der in 2 und 3 gezeigten Ausführungsform
ist der Drückmechanismus 40 dazu geeignet, mit
einem Drehmomentwahlschalter 60 zusammenzuwirken. Der Wahlschalter 60 ist
dazu geeignet, die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 einzustellen,
und somit eine erwünschte Drehmomentbedingung des drehbaren
Betätigungsmechanismus 14 zu wählen.
Der Wahlschalter 60 umfasst einen Hebel 62, der
sich durch einen Schlitz 54 erstreckt, der in der Blende 12 gebildet
ist. Es versteht sich, dass der Hebel 62 je nach Bedarf
eine der Stutzen 46, 48 sein kann, wie in 4 und 5 abgebildet.
Der Schlitz 54 kann mindestens eine Rille 56 umfassen,
wie in 1, 2 und 4 gezeigt,
die dazu geeignet ist, um den Hebel 62 darin an erwünschten
Positionen des Drückmechanismus 40 aufzunehmen.
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Der
Hebel 62 ist wahlweise von einer ersten in 2 gezeigten
Positionsgrenze bis zu einer in 2 gestrichelt
angegebenen zweiten Positionsgrenze bewegbar. Der Hebel 62 ist
auch in eine Vielzahl von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze
und der zweiten Positionsgrenze, wie z. B. eine in 3 gezeigte
im Wesentlichen dazwischen liegende Position, bewegbar. Es versteht
sich, dass eine Position der ersten und zweiten Positionsgrenzen
je nach Bedarf ausgewählt werden kann. Der Hebel 62 ist
für einen Insassen des Fahrzeugs zugänglich und
ist dazu geeignet, um die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 je
nach Bedarf wahlweise zu verringern und zu erhöhen, und
dadurch wahlweise die Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu
verringern und zu erhöhen. An der ersten Positionsgrenze
des Hebels 62 werden die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 und
die Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 minimiert.
An der zweiten Positionsgrenze des Hebels 62 werden die Widerstandskraft
des Drückmechanismus 40 und die Drehmomentbedingung
des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 maximiert.
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Bei
einer anderen in 6 und 7 gezeigten
Ausführungsform der Erfindung ist der Drückmechanismus 40 dazu
geeignet, mit einem Drehmomentwahlschalter 160 zusammenzuwirken.
Der Wahlschalter 160 ist dazu geeignet, die Widerstandskraft
des Drückmechanismus 40 einzustellen, und somit
eine erwünschte Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu
wählen. Der Wahlschalter 160 umfasst einen Hebel 162,
der schwenkbar mit der Blende 12 gekoppelt ist. Der Hebel 162 ist
wahlweise von einer ersten in 6 gezeigten
Positionsgrenze bis zu einer in 6 gestrichelt
angegebenen zweiten Positionsgrenze bewegbar. Der Hebel 162 ist
auch in eine Vielzahl von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze
und der zweiten Positionsgrenze, wie z. B. eine in 7 gezeigte
im Wesentlichen dazwischen liegende Position, bewegbar. Es versteht
sich, dass eine Position der ersten und zweiten Positionsgrenzen
je nach Bedarf ausgewählt werden kann. An der ersten Positionsgrenze
des Hebels 162 werden die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 und
die Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 minimiert.
An der zweiten Positionsgrenze des Hebels 162 werden die
Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 und die
Drehmomentbedingung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 maximiert.
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Wie
abgebildet, umfasst der Drehmomentwahlschalter 160 einen
Elektromagneten 164. Der Elektromagnet 164 ist
dazu geeignet, um mit dem mindestens einen Schalter 16 zusammenzuwirken, der
auf der Blende 12 angeordnet ist, um den Hebel 162 wahlweise
bis zu der ersten Positionsgrenze, der zweiten Positionsgrenze und
der Vielzahl von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze
und der zweiten Positionsgrenze zu bewegen. Es versteht sich, dass
die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 durch
andere mechanische und elektromechanische Mittel eingestellt werden
kann, die je nach Bedarf für den Insassen des Fahrzeugs
zugänglich sind.
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Im
Betrieb verringert oder erhöht der Insasse des Fahrzeugs
wahlweise die erforderliche Drehmomentgröße des
drehbaren Betätigungsmechanismus 14 durch Verringern
oder Erhöhen der Widerstandskraft des Drückmechanismus 40.
Die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 wird
von dem Insassen durch Drücken des Hebels 62,
wie in 2 bis 5 gezeigt, Betätigen
des Elektromagneten 164 durch Drücken auf mindestens
einen Schalter 16, wie in 6 und 7 gezeigt,
oder durch alternative mechanische und elektromechanische Mittel
ausgewählt, die für ihn zugänglich sind,
ausgewählt. Anschließend verwendet der Insasse
mindestens die erforderliche Drehmomentgröße,
um den drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu
drehen. Die Drehung des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 veranlasst
den Kontaktabschnitt 50, sich an der Außenfläche
des Drehrads 30 entlang zu bewegen, wodurch dem Insassen
das gewünschte haptische Gefühl vermittelt wird.
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Wenn
der Insasse wahlweise entweder den Hebel 62 oder den Hebel 162 an
der ersten Positionsgrenze positioniert, wird die Widerstandskraft
des Drückmechanismus 40 minimiert. Somit wird
die Drehmomentgröße, die von dem Insassen benötigt wird,
um den drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu
drehen, ebenfalls minimiert. Wenn der Insasse alternativ entweder
den Hebel 62 oder den Hebel 162 wahlweise an der
zweiten Positionsgrenze positioniert, wird die Widerstandskraft
des Drückmechanismus 40 maximiert. Somit wird
die Drehmomentgröße, die von dem Insassen benötigt
wird, um den drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu
drehen, ebenfalls maximiert. Wenn der Insasse ferner wahlweise entweder
den Hebel 62 oder den Hebel 162 an einer der Vielzahl
von Positionen zwischen der ersten Positionsgrenze und der zweiten
Positionsgrenze positioniert, liegt die Widerstandskraft des Drückmechanismus 40 zwischen
einem Minimum und einem Maximum. Entsprechend liegt die Drehmomentgröße, die
von dem Insassen benötigt wird, um den drehbaren Betätigungsmechanismus 14 zu
drehen, ebenfalls zwischen einem Minimum und einem Maximum. Es versteht
sich, dass der Insasse die erforderliche Drehmomentgröße
des drehbaren Betätigungsmechanismus 14 je nach
Bedarf dynamisch ändern kann.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung kann der Fachmann ohne Weiteres die
wesentlichen Kennzeichen der vorliegenden Erfindung ermitteln und,
ohne ihren Geist und Umfang zu verlassen, diverse Änderungen
und Modifikationen an der Erfindung vornehmen, um sie verschiedenen
Anwendungen und Verhältnissen gemäß dem
Umfang der beigefügten Ansprüche anzupassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4419546 [0003]
- - US 2919602 [0004]