[0001] Die Erfindung betrifft einen Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte.
[0002] Bei Systemen mit mehreren elektronischen oder elektronischen Geräten wird für eine
Vielzahl von Bedienungsfunktionen der einzelnen Geräte heutzutage oft ein einziger
Drehstellervorgesehen, um entsprechend einer jeweils ausgewählten Bedienungsfunktion
Parameter einzustellen oder zwischen verschiedenen Möglichkeiten auszuwählen. Sind
derartige Drehsteller in beiden Richtungen frei drehbar, so ist sowohl beim Einstellen
von Parametern als auch beim Auswählen von vorgegebenen Möglichkeiten eine optische
Rückmeldung über den eingestellten Parameter bzw. die eingestellte Möglichkeit erforderlich.
Um hierbei dem Benutzer zumindest ein Gefühl für das Drehen am Drehknopf des Drehstellers
zu vermitteln, ist es bekannt, eine Vielzahl von leichten, am Drehknopf fühlbaren
Rastklicks zu erzeugen.
[0003] Ferner ist ein Bediensystem für Komponenten in einem Kraftfahrzeug bekannt (DE 196
08 869 C2), bei dem einem Betätigungsmittel verschiedene Bedienungsfunktionen und
Arten der haptischen Rückmeldung zugewiesen werden. Zur Einstellung der haptischen
Rückmeldung sind elektromechanische und/oder elektromagnetische Aktuatoren vorgesehen,
mit denen es möglich ist, Kräfte auf das Betätigungsmittel wirken zu lassen. Um das
Erreichen des jeweiligen Endwertes anzuzeigen, wird das Betätigungsmittel für das
Weiterdrehen in die entsprechende Richtung gesperrt. Zur Vermittlung eines Funktionsmittelwertes
oder von Raststellen wird das Weiterdrehen etwas erschwert.
[0004] Bei einem bekannten Drehsteller (DE 42 05 875 A1) sind ein Drehknopf und ein Inkrementalgeber
auf einer gemeinsamen Welle angeordnet und über ein Getriebe mit einem Motor verbunden.
Um Raststellungen zu realisieren, erzeugt der Motor ein rückstellendes Drehmoment.
Wird das rückstellende Drehmoment einer Raststellung überwunden, so wird der Motor
so angesteuert, daß er das Rückstellmoment für die nächste Raststellung liefert. Um
federnde Endanschläge zu erhalten, wird der Motor entsprechend der Drehstellung des
Drehknopfes so angesteuert, daß er bei Erreichen der jeweiligen Enden eines Einstellbereiches
ein sprungartig ansteigendes Rückstellmoment liefert.
[0005] Ferner ist es aus der DE 36 05 088 C2 bekannt, einem Drehsteller verschiedenen Bedienungsfunktionen
zuzuweisen und zur Erzeugung verschiedener haptischer Rückmeldungen eine elektromagnetische
Bremse vorzusehen, die der Drehbewegung des Drehstellers einen variablen Widerstand
entgegensetzt und auch Raststellungen simulieren kann.
[0006] Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen weiteren Drehsteller
für elektrische oder elektronische Geräte bereitzustellen, der insbesondere bei einfachem
Aufbau dem Benutzer eine Bezugsstellung beim Auswählen zwischen verschiedenen Möglichkeiten
oder beim Einstellen von Parametern bietet.
[0007] Diese Aufgabe wird durch den Drehsteller nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen beschrieben.
[0008] Erfindungsgemäß ist also bei einem Drehsteller mit einem Drehknopf eine steuerbare
Rast- und Verriegelungseinrichtung vorgesehen, durch die der Drehknopf wahlweise verriegelbar
ist, um einen Anschlag für die Drehbewegung des Drehknopfes vorzusehen. Dabei ist
es besonders zweckmäßig, wenn die Rast- und Verriegelungseinrichtung zumindest eine
steuerbare Klinkenanordnung aufweist, die mit entsprechenden, bezüglich der Drehbewegung
des Drehknopfes umfangsmäßig umlaufend angeordneten Rastmitteln zusammenwirkt.
[0009] Hierdurch läßt sich auf konstruktiv besonders einfache Weise eine Bezugsstellung
des Drehknopfes für die jeweilige Bedienungsfunktion unabhängig von der tatsächlichen
Drehstellung des Drehknopfes erreichen.
[0010] Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwei
Klinkenanordnungen vorgesehen sind, die jeweils in unterschiedlichen Drehrichtungen
des Drehknopfes wirken.
[0011] Um dem Benutzer neben der mit Hilfe des Anschlag fühlbaren Bezugsstellung eine oder
mehrere Referenzdrehstellungen sowie ein verbessertes Gefühl für die Drehbewegung
zu vermitteln, kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen
sein, daß jede Klinkenanordnung so steuerbar ist, daß sie zum Erzeugen unterschiedlich
stark fühlbarer Rastklicks mit unterschiedlich großen Federkräften beaufschlagbar
ist.
[0012] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die
bezüglich der Drehbewegung des Drehknopfes umfangsmäßig angeordneten Rastmittel der
Rast- und Verriegelungseinrichtung als Signalauslöser für eine Sensoreinrichtung zum
Erfassen einer Drehstellung und/oder einer Drehrichtung des Drehknopfes dienen. Diese
Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, daß die Rast- und Verriegelungseinrichtung
mit der Sensoreinrichtung zusammengefaßt werden kann, wodurch sich ein besonders kompakter
Aufbau ergibt. Da die Klinkenanordnung und die Sensoreinrichtung umfangsmäßig versetzt
angeordnet werden können, läßt sich insbesondere eine besonders kurze axiale Baulänge
erreichen, Als Sensoreinrichtung zum Erfassen der Drehstellung kann dabei beispielsweise
eine Lichtschrankenanordnung, induktive oder kapazitive Näherungsfühler oder Näherungsschalter
verwendet werden. Umgekehrt ist es auch möglich, daß bei einem Drehsteller, der als
Signalauslöser für die Sensoreinrichtung eine Zahnscheibe verwendet, diese als Rastmittel
für eine Rast- und Verriegelungseinrichtung einzusetzen.
[0013] Eine weitere Vereinfachung des erfindungsgemäßen Drehstellers ergibt sich, wenn die
Klinkenanordnungen als Drehrichtungs- und Drehwinkelsignalgeber ausgebildet sind.
[0014] Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
die Rast- und Verriegelungseinrichtung von einer Benutzerschnittstelle derart steuerbar
ist, daß jedes Ende eines Einstell- oder Auswahlbereichs durch einen entsprechenden
Anschlag für die Drehbewegung fühlbar ist, wobei der Anschlag für die Drehbewegung
durch Blockieren des Drehknopfes erzeugt wird.
[0015] Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Drehbereich
des Drehknopfes entsprechend einer Anzahl von Auswahlmöglichkeiten bei einer gewünschten
Bedienungsfunktion beschränkt ist, wobei jeder Auswahlmöglichkeit bei einer gewünschten
Bedienungsfunktion ein fühlbarer Rastklick zugeordnet ist, der von der Rast- und Verriegelungseinrichtung
beim drehen des Drehknopfes erzeugt wird.
[0016] Auf diese Weise läßt sich insbesondere dann, wenn die gewünschte Bedienungsfunktion
im Auswählen zwischen wenigen, beispielsweise drei oder vier Möglichkeiten besteht,
der Drehsteller wie ein einfacher Wahlschalter handhaben, so daß der Benutzer den
erfindungsgemäßen Drehsteller auch ohne eine optische und/oder akustische Rückmeldung
in der gewünschten Weise bedienen kann.
[0017] Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Drehstellers
zusammen mit einem zugeordneten System elektrischer oder elektronischer Geräte,
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung einer steuerbaren Rast- und Verriegelungseinrichtung
für den erfindungsgemäßen Drehsteller,
Fig. 3(a) bis (c) verschiedenen Verriegelungszustände der Rast- und Verriegelungseinrichtung nach Figur
2 und
Fig. 4 eine Darstellung einer weiteren Rast- und Verriegelungseinrichtung für den erfindungsgemäßen
Drehsteller.
[0018] In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile und
Schaltungselemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[0019] Wie Figur 1 zeigt, weist der erfindungsgemäße Drehsteller einen Drehknopf 10 mit
einer Welle 11 auf, die in einem Lager 12 an einem nicht näher dargestellten Gehäuse
13 gelagert ist. An der Welle 11 ist eine Sensoreinrichtung 14 zum Erfassen der Drehrichtung
und/oder der Drehstellung des Drehknopfes 10 sowie eine Rast- und Verriegelungseinrichtung
15 angeordnet, mit der die Drehbewegung des Drehknopfes 10 auf unterschiedliche Weise
beeinflußbar ist, um den Drehbereich des Drehknopfes 10 wahlweise zu beschränken,
Raststellungen fühlbar zu machen und bestimmte Positionen eines Auswahlbereichs haptisch
zu markieren.
[0020] Die Rast- und Verriegelungseinrichtung 15 wird von einer Benutzerschnittstelle 16
in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Sensoreinrichtung 14 und einer ausgewählten
Bedienungsfunktion gesteuert. An die Benutzerschnittstelle 16 ist eine optische Anzeigevorrichtung
17, die beispielsweise einen Bildschirm 18 umfaßt, sowie gegebenenfalls ein akustischer
Signalgeber 19 angeschlossen.
[0021] Die von der Sensoreinrichtung 14 gelieferten Drehrichtungs- und/oder Drehstellungssignale
werden in der Benutzerschnittstelle 16 in Abhängigkeit von der jeweils ausgewählten
Bedienungsfunktion in entsprechende Bedienungs- oder Stellsignale umgesetzt, und über
einen Verteilerschaltkreis 20 an ein zu bedienendes elektrisches oder elektronisches
Gerät 21, 22, 23 weitergeleitet. Als elektrisches oder elektronisches Gerät können
dabei beispielsweise ein Rundfunkempfänger 21, ein CD-Plattenspieler, ein Bordcomputer
22, ein Navigationssystem 23 oder dergleichen vorgesehen sein. Der Verteilerschaltkreis
20 wird dabei von der Benutzerschnittstelle 16 in Abhängigkeit von der ausgewählten
Bedienungsfunktion und dem zu bedienenden elektronischen Gerät 21, 22, 23 gesteuert.
[0022] Wie Figur 2 zeigt, weist die Rast- und Verriegelungseinrichtung 15 beispielsweise
eine an ihrem Außenumfang mit Rastzähnen 24 versehene Zahnscheibe 25 auf, die koaxial
auf der Welle 11 angeordnet und drehfest mit ihr verbunden ist. Es ist auch möglich,
anstelle der Zahnscheibe 25 Rastzähne oder ähnliche Rastmittel direkt am Außenumfang
der Welle 11 vorzusehen.
[0023] Mit der Zahnscheibe 25 wirken zwei Klinken 26, 27 zusammen, die mittels Stellgliedern
28, 29 verschwenkbar sind. Die Stellglieder werden von der Benutzerschnittstelle 16
gesteuert, um die Klinken 26, 27 wahlweise aus der in Figur 2 und 3 (a) dargestellten
Freigabestellung in eine Sperrstellung zu verschwenken. Als Stellglieder 28, 29 können
dabei beispielsweise Elektromagneten vorgesehen sein. In der Sperrstellung können
die Klinken 26, 27 mit unterschiedlich großen Kräften in einer oder in beiden Drehrichtungen
federnd gehalten sein, um beim Betätigen des Drehknopfes verschieden starke Rastklicks
fühlbar zu machen.
[0024] Die Rastzähne 24 können auch als Impulsauslöser für die Sensoreinrichtung 14 ausgebildet
sein. Z.B. können die Rastzähne zu Unterbrechung von Lichtschranken dienen, die als
Sensoreinrichtung 14 einsetzbar sind.
[0025] Desweiteren ist es denkbar, die Klinken 26, 27 zur Erfassung einer Drehbewegung des
Drehknopfes 10 zu verwenden, in dem diese beispielsweise bei jedem Rastklick mittels
eines Schalters oder dergleichen ein entsprechendes Signal an die Benutzerschnittstelle
16 liefern.
[0026] Der von der Benutzerschnittstelle 16 gesteuerte Betrieb der Rast- und Verriegelungseinrichtung
15 des erfindungsgemäßen Drehstellers wird nun anhand von Figur 3 (a) bis (c) näher
erläutert. Figur 3 (a) zeigt die Rast- und Verriegelungseinrichtung 15 mit in ihrer
Freigabestellung gehaltenen Klinken 26, 27. Damit wird eine erste Betriebsart des
Drehstellers realisiert, in der der Drehknopf 10 in beiden Richtungen frei drehbar
ist.
[0027] Gemäß Figur 3(b) ist die in der Zeichnung linke Klinke 26 in ihre Sperrstellung geschwenkt,
in der sie so mit den Rastzähnen 24 zusammenwirkt, daß sie ein Verdrehen des Drehknopfes
10 im Gegenuhrzeigersinn verhindert, während sie bei einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn
zurückgedrückt wird und in ihre in Figur 3a gezeigte Freigabestellung zurückkehrt.
um innerhalb des Stellbereichs die ungehinderte Stellbewegung des Drehknopfes 10 in
beiden Richtungen wieder zu ermöglichen. Hierdurch läßt sich eine sowohl konstruktiv
als auch steuerungsmäßig besonders einfache Ausbildung des erfindungsgemäßen Drehstellers
erzielen. Dabei kann zusätzlich ein federndes Rastmittel zur Erzeugung von Rastklicks
vorgesehen sein.
[0028] Andererseits ist es auch möglich, daß die in ihrer Sperrstellung gemäß Figur 3b befindliche
Klinke bei einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn gegen eine vom Stellglied 28 gelieferte
Federkraft zurückgedrückt wird, um nach dem Vorbeigehen eines Rastzahns 24 wieder
in ihre Sperrstellung zu schnappen und somit ein am Drehknopf 10 fühlbares Klicken
zu bewirken. Auf diese Weise läßt sich eine Endstellung des Drehknopfes 10 für einen
Einstell- oder Auswahlbereich einer ausgewählten Bedienungsfunktion markieren, während
durch das Klicken ein besseres Gefühl für die Drehbewegung erzeugt wird. Durch unterschiedlich
große, vom Stellglied gelieferte Federkräfte läßt sich das fühlbare Klicken am Drehknopf
variieren, um weitere Drehstellungen zu markieren. Das andere Ende des Einstell- oder
Auswahlbereichs kann dann durch eine entsprechende Betätigung der in der Zeichnung
rechten Klinke 27 vorgenommen werden.
[0029] Figur 4 zeigt eine andere Ausgestaltung der Rast- und Verriegelungseinrichtung 15,
bei der eine einzige, in beiden Drehrichtungen wirksame Klinke 30 mit den Rastzähnen
24 der Zahnscheibe 25 zusammenwirkt. Die Klinke 30 wird dabei von einem Stellglied
31 aus ihrer nicht weiter dargestellten Freigabestellung in eine Sperrstellung verschoben,
in der sie elastisch mit unterschiedlichen Federkräften oder unbeweglich gehalten
wird, um am Drehknopf 10 unterschiedlich stark führbare Rastklicks zu bewirken bzw.
um den Drehknopf 10 beim Erreichen des Endes eines Einstell- oder Auswahlbereichs
gegen eine weitere Drehbewegung zu blockieren, wodurch wiederum das entsprechende
Ende des Einstell- oder Auswahlbereichs angezeigt wird.
[0030] Das in Figur 4 dargestellte Stellglied 31 mit der Klinke 30 läßt sich auch zusammen
mit der Klinkenanordnung nach Figur 3 als zusätzliches Rastmittel zur Erzeugung von
Rastklicks einsetzen, wenn die Klinken 26, 27 nur eine reine, die Enden eines Stellbereichs
anzeigende Funktion besitzen. Dabei wird die von Stellglied 31 erzeugte Federkraft
so gewählt, daß sie stets eine Stellbewegung mit mehr oder weniger stark fühlbaren
Rastklicks ermöglicht.
[0031] Neben dieser fühlbaren Anzeige des Anfangs und des Endes des Einstell- und Auswahlbereichs
kann zusätzlich noch ein akustisches Signal von der Benutzerschnittstelle 16 über
den akustischen Signalgeber 19 ausgegeben werden, um insbesondere bei einer Auswahl
aus einer Vielzahl von Möglichkeiten anzugeben, daß die letzte Wahlmöglichkeit erreicht
ist.
[0032] Der erfindungsgemäße Drehsteller besitzt somit einen variablen Drehbereich, der von
der Benutzerschnittstelle 16 durch Steuerung der Rast- und Verriegelungseinrichtung
15 entsprechend dem Einstell- oder Auswahlbereich der jeweiligen Bedienungsfunktion
eingestellt wird. Besonders vorteilhaft läßt sich der erfindungsgemäße Drehsteller
einsetzen, wenn beispielsweise bei der Bedienung eines Navigationssystems oder bei
der Auswahl der elektrischen oder elektronischen Geräte nur eine relativ kleine Anzahl
von Auswahlmöglichkeiten gegeben ist. Hierbei erkennt der Benutzer die nächste eingestellte
Auswahlmöglichkeit durch das am Drehknopf 10 fühlbare Klicken, das mittels der Rast-
und Verriegelungseinrichtung 15 in jeder Stellung des Drehknopfes erzeugt wird. Durch
das Blockieren des Drehknopfes 10 am Anfang und am Ende einer Liste von Auswahlmöglichkeiten
kann der Anfang oder das Ende der Liste als Referenz gewählt werden, um eine bestimmte
Auswahlmöglichkeit schnell auswählen zu können. Die jeweiligen Stoppositionen des
Drehstellers, in denen der Drehknopf 10 gegen ein Weiterdrehen in einer Richtung blockiert
ist, werden dabei von der Benutzerschnittstelle 16 entsprechend der Anzahl der Auswahlmöglichkeiten
bei der aktuellen Bedienungsfunktion angepaßt.
1. Drehsteller für elektrische oder elektronische Geräte (21, 22, 23), mit einem Drehknopf(10)
und einer steuerbaren Rast- und Verriegelungseinrichtung (15), durch die der Drehknopf
(10) wahlweise verriegelbar ist, um einen Anschlag für die Drehbewegung vorzusehen.
2. Drehsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rast- und Verriegelungseinrichtung (15) zumindest eine steuerbare Klinkenanordnung
(26, 28; 27, 29; 30, 31) aufweist, die mit entsprechenden, bezüglich der Drehbewegung
des Drehknopfes (10) umfangsmäßig umlaufend angeordneten Rastmitteln (24) zusammenwirkt.
3. Drehsteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Klinkenanordnungen (26, 28; 27, 29) vorgesehen sind, die jeweils in unterschiedlichen
Drehrichtungen des Drehknopfes (10) wirken.
4. Drehsteller nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klinkenanordnung (26, 28; 27, 29; 30, 31) so steuerbar ist, daß sie zum
Erzeugen unterschiedlich stark fühlbarer Rastklicks mit unterschiedlich großen Federkräften
beaufschlagbar ist.
5. Drehsteller nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastmittel (24) der Rast- und Verriegelungseinrichtung (15) als Signalgeber
für eine Sensoreinrichtung (14) zum Erfassen einer Drehstellung und/oder einer Drehrichtung
des Drehknopfes (10) dienen.
6. Drehsteller nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinkenanordnungen als Drehrichtungs- und Drehwinkelsignalgeber ausgebildet
sind.
7. Drehsteller nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rast- und Verriegelungseinrichtung (15) von einer Benutzerschnittstelle
(16) derart steuerbar ist, daß jedes Ende eines Einstell- oder Auswahlbereichs durch
einen entsprechenden Anschlag für die Drehbewegung fühlbar ist, wobei der Anschlag
für die Drehbewegung durch Blockieren des Drehknopfes (10) erzeugt wird.
8. Drehsteller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehbereich des Drehknopfes (10) entsprechend einer Anzahl von Auswahlmöglichkeiten
bei einer gewünschten Bedienungsfunktion beschränkt ist.
9. Drehsteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Auswahlmöglichkeit bei einer gewünschten Bedienungsfunktion ein fühlbarer
Rastklick zugeordnet ist, der von der Rast- und Verriegelungseinrichtung (15) beim
Drehen des Drehknopfes (10) erzeugt wird.