DE102007002189A1

DE102007002189A1 - Drehsteller mit magnetisch erzeugter Haptik

Info

Publication number: DE102007002189A1
Application number: DE102007002189A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kramlich; Dieter Weth
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: DE102007002189B4; US8138866B2; US20090273423A1; EP2087410A1; EP2087410B1; WO2008052676A1

Abstract

Drehsteller (1) mit magnetisch erzeugter Haptik, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zwei planparallele Permanentmagnete (2, 3), wobei der erste Magnet (3) ortsfest in einem Gehäuse (4) des Drehstellers (1) angeordnet ist und der zweite Magnet (2) mittels einer Handhabe (5) des Drehstellers (1) gegenüber dem ersten Magneten (3) verdrehbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehsteller mit magnetisch erzeugter Haptik, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Bedienelemente mit einer drehbaren Handhabe, so genannte Drehsteller, sind weit verbreitet, insbesondere zur Steuerung des Bordcomputers oder einer sonstigen Funktion eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist es wünschenswert, eine Veränderung der Drehposition der Handhabe haptisch an den Benutzer zurückzumelden, beispielsweise in Form von Drehrasten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehsteller mit haptischer Rückmeldung bereitzustellen, der einfach und verschleißarm aufgebaut ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Drehsteller gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
Ein Drehsteller mit magnetisch erzeugter Haptik nach Patentanspruch 1 weist zwei planparallele Permanentmagnete auf, wobei der erste Magnet ortsfest in einem Gehäuse des Drehstellers angeordnet ist und der zweite Magnet mittels einer Handhabe des Drehstellers gegenüber dem ersten Magneten verdrehbar ist.
Die Magnetkraft zwischen den beiden Permanentmagneten führt dazu, dass sie sich bei unbetätigter Handhabe in einer stabilen Gleichgewichtslage zueinander befinden. Wird der zweite Magnet mittels der Handhabe verdreht, bewirkt die Kraft zwischen den Magneten eine Rückstellkraft auf die Handhabe. Ab einer gewissen Verdrehung der Magnete zueinander, üblicherweise 90°, ist die Rückstellkraft in die vorgenannte stabile Lage überwunden und die Kraft zwischen den Magneten wirkt derart, dass sie die Magnete in eine zweite stabile Gleichgewichtslage bringt. Der so erzeugte Kraftverlauf über dem Drehwinkel gibt eine haptische Rückmeldung an den Benutzer des Drehstellers.
In vorteilhafter Weise bestehen die Permanentmagnete aus zwei Schichten unterschiedlicher magnetischer Polung, wobei die Dicke der Schichten kleiner ist als die Seitenlängen der Grundfläche der Schichten.
Bevorzugt ist stets genau ein Pol eines jeden Magneten ständig dem anderen Magneten zugewandt. Die Verdrehung des zweiten Magneten erfolgt dementsprechend um eine Achse, die senkrecht auf den Grundflächen der Magnete steht. Die Permanentmagnete bleiben daher auch bei einer Drehung des zweiten Magneten stets planparallel.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung befindet sich ein konstanter Luftspalt zwischen den Permanentmagneten. Die einander zugewandten, planparallelen Oberflächen der beiden Magnete weisen demnach stets den gleichen Abstand auf. Über die Wahl dieses Abstands ist der Kraftverlauf über dem Drehwinkel der Handhabe einstellbar.
In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist der zweite Magnet drehfest mit der Handhabe des Drehstellers verbunden. Der Drehwinkel der Handhabe entspricht somit dem Verdrehwinkel zwischen den beiden Permanentmagneten. Eine vollständige Drehung der Handhabe um 360° führt zu zwei stabilen Gleichgewichtslagen der Magnete zueinander und somit zu zwei Rastpunkten.
In einer alternativen Ausgestaltungsform ist der zweite Magnet über ein Getriebe mit der Handhabe des Drehstellers verbunden. Über das Getriebe ist das Verhältnis des Drehwinkels der Handhabe zum Verdrehwinkel zwischen den beiden Permanentmagneten einstellbar. Mittels des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes ist die Anzahl der Rasten bei einer vollständigen Umdrehung der Handhabe festlegbar.
Die vorliegende Erfindung soll anhand dreier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dabei zeigen
1 einen Drehsteller mit auf der Drehwelle montierten Permanentmagnet,
2 einen weiteren Drehsteller mit auf der Drehwelle montierten Permanentmagneten,
3 einen Drehsteller mit Getriebe zwischen Drehwelle und verdrehbarem Magneten.
1 zeigt einen Drehsteller 1 mit einem Gehäuse 4. Ortsfest im Gehäuse 4 ist ein erster Permanentmagnet 3 angeordnet. Ein zweiter Permanentmagnet 2 ist drehfest mit einer Drehwelle 6 verbunden. Ebenfalls drehfest mit der Drehwelle 6 verbunden ist die Handhabe 5. Die Nordpole der Magnete 2 und 3 sind grau eingefärbt, die Südpole weiß dargestellt. Die Magnetpole sind jeweils flächig ausgebildet.
In der in der 1 dargestellten stabilen Gleichgewichtslage sind die Magnete 2 und 3 gleich ausgerichtet. Der Nordpol des Magneten 2 steht dem Südpol des Magneten 3 gegenüber. Wird der Magnet 2 mittels der Handhabe 5 aus dieser Position herausgedreht, so bewirkt die Kraft zwischen den Magneten 2 und 3 eine Rückstellkraft in die in 1 dargestellte Position des Magneten 2 und damit der Handhabe 5. Ist der Magnet 2 um 90° gegenüber Magnet 3 verdreht, so ist die Rückstellkraft überwunden und der Magnet 2 strebt in eine zweite stabile Gleichgewichtslage, in der er gegenüber der Lage in 1 um 180° gedreht ist. Bis zu einem Verdrehwinkel von 90° muss demnach eine Kraft überwunden werden, ab einem Drehwinkel von 90° wird der Magnet 2 und damit die Handhabe 5 durch die Magnetkraft in eine zweite stabile Gleichgewichtslage überführt. Dieser Kraftverlauf ist für den Bediener des Drehstellers 1 als haptische Rückmeldung in Form einer Rast fühlbar.
2 zeigt einen weiteren Drehsteller, der sich vom Drehsteller in 1 darin unterscheidet, dass gleiche Pole der Magnete 2 und 3 einander zugewandt sind, im vorliegenden Beispiel Nordpole. Aufgrund des gleichen Aufbaus der Drehsteller sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
Dadurch, das sich zwei gleiche Pole der Permanentmagnete 2 und 3 gegenüberstehen, befindet sich der Magnet 2 und damit die Handhabe 5 dann in einer stabilen Lage, wenn die Magnete 2 und 3, wie in 2 dargestellt, in einem rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind. Die sonstige Funktionsweise entspricht der des Drehstellers aus 1. Zusätzlich ergibt die Ausführungsform nach 2 eine Push-Funktionalität. Wird die Handhabe 5 in Richtung der Drehwelle 6 gedrückt, so bewegen sich die Magnete 2 und 3 aufeinander zu und der Luftspalt zwischen ihnen wird kleiner. Aufgrund der Abstoßung gleichartiger Magnetpole wird der Druckkraft eine magnetisch erzeugte Gegenkraft entgegengesetzt.
3 zeigt einen weiteren Drehsteller, bei dem der Permanentmagnet 2 nicht unmittelbar drehfest mit der Drehwelle 6 der Handhabe 5 verbunden ist, sondern über ein Getriebe 7. Das Getriebe 7 erzeugt eine mechanische Übersetzung mit dem Faktor 1:2. Das heißt, dass bei einer Drehung der Handhabe 5 um einen gewissen Drehwinkel sich der Magnet 2 um das Doppelte dieses Drehwinkels gegenüber dem Magneten 3 verdreht. Dies führt dazu, dass bei einer vollen Umdrehung der Handhabe 5 nicht wie in den Drehstellern nach den 1 und 2 zwei Rasten durchlaufen werden, sondern vier. Durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 7 ist jede beliebige Anzahl Rasten pro voller Umdrehung der Handhabe 5 erzeugbar.
Die Rückstellkraft der Magnete 2 und 3 in die stabilen Gleichgewichtslagen wird über das Getriebe 7 auf die Handhabe 5 übertragen und ist vom Bediener des Drehstellers 1 wahrnehmbar. Da sich aus dem Drehsteller 1 aus 3 gleiche Pole der Magnete 2 und 3 gegenüberstehen, befinden sich die Magnete in einer stabilen Gleichgewichtslage zueinander, wenn sie wie in 3 dargestellt senkrecht zu einander ausgerichtet sind.

Claims

Drehsteller (1) mit magnetisch erzeugter Haptik, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zwei planparallele Permanentmagnete (2, 3), wobei der erste Magnet (3) ortsfest in einem Gehäuse (4) des Drehstellers (1) angeordnet ist und der zweite Magnet (2) mittels einer Handhabe (5) des Drehstellers (1) gegenüber dem ersten Magneten (3) verdrehbar ist.
Drehsteller (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Pol eines jeden Magneten (2, 3) ständig dem anderen Magneten (2, 3) zugewandt ist.
Drehsteller (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen konstanten Luftspalt zwischen den Permanentmagneten (2, 3).
Drehsteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Magnet (2) drehfest mit der Handhabe (5) des Drehstellers (1) verbunden ist.
Drehsteller (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Magnet (2) über ein Getriebe (7) mit der Handhabe (5) des Drehstellers (1) verbunden ist.