BR112012008618B1

BR112012008618B1 - atuador giratório

Info

Publication number: BR112012008618B1
Application number: BR112012008618-9A
Authority: BR
Inventors: Michael Bleckmann; Uwe Borgmann
Original assignee: Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2021-01-12
Also published as: DE102009050052A1; CN102686981B; ES2659444T3; BR112012008618A2; US20120126640A1; EP2491352A1; CN102686981A; EP2491352B1; WO2011048109A1; US9175983B2

Abstract

ATUADOR GIRATÓRIO. A invenção descreve um atuador giratório com uma peça estacionária (estator) no qual está disposta uma superfície sensória capacitiva, e que dispõe de uma peça que efetua movimentos giratórios (rotor) de encontro à peça estacionária e que tem uma superfície de manobra para a superfície sensória capacitiva, sendo que no mínimo um meio determinante da distância está disposto entre a superfície de manobra e a superfície sensória, e um elemento elástico pressiona a superfície sensória na direção da superfície de manobra.

Description

ATUADOR GIRATÓRIO

[0001] A invenção descreve um atuador giratório com um constituinte estacionário (estator) no qual está disposto uma superfície sensória capacitiva, e que dispõe de um constituinte que efetua movimentos giratórios (rotor) de encontro ao constituinte estacionário e que tem uma superfície de manobra para a superfície sensória capacitiva.

[0002] Em princípio, atuadores giratórios com sensoriamento capacitivo integrado já são conhecidos. Assim, a DE 10 2004 010 406 B3 descreve um sistema de informações e entretenimento que apresenta um atuador giratório no qual está integrada uma superfície sensível ao contato. Esta superfície sensível ao contato pode ser executada, em especial, como um touchscreen e ser prevista como entrada para um dispositivo de reconhecimento de letras. Porém, o correspondente documento não revela qualquer detalhe sobre a estrutura construtiva do touchscreen e do atuador giratório.

[0003] Para a configuração da superfície sensível ao contato em um atuador giratório, é conveniente que os componentes elétricos sejam dispostos no consituinte estacionário, principalmente para evitar que a mobilidade giratória do rotor seja limitada pelas ligações elétricas desses componentes. A superfície de manobra propriamente dita pode ser concretizada pela superfície externa do rotor, a partir da qual contatos sobre os componentes elétricos da superfície sensória agem no estator.

[0004] No caso de uma superfície sensória fixa sob uma superfície de manobra giratória, é necessário manter uma distância entre uma superfície interna do rotor e a superfície sensória, visando a minimização de influências perturbadoras do atrito, o que resulta em uma fenda de ar em relação à superfície sensória.

[0005] As propriedades de sensores capacitivos sensíveis ao contato dependem fortemente da disposição do material entre a superfície de manobra, sobre a qual pode atuar, por exemplo, um dedo humano, e a superfície sensória propriamente dita. Para uma avaliação precisa dos sinais, é crucial uma permissividade relativa específica do material εr bem como a espessura do material. Neste caso, existe uma grande diferença entre a permissividade do ar (εr = 1,0) e de materiais sintéticos termoplásticos (εr = 2,5 – 3,5), dos quais os componentes do atuador giratório, como, por exemplo, o rotor, é preferencialmente fabricado. Devido a esta propriedade, a largura de uma fenda de ar existente entre o rotor e a superfície sensória influencia de forma desproporcional os valores de capacidade registrados.

[0006] Existe a dificuldade de que a posição relativa e a distância entre a superfície de manobra e a superfície sensória não podem ser exatamente mantidas no caso de uma torção do rotor. Dependendo da precisão do apoio giratório do rotor, diversos pontos da superfície de manobra poderão apresentar distâncias diferentes em relação a superfície sensória, as quais, no caso de um giro do rotor, ainda se modificarão. A consequência disso é que as propriedades elétricas do sensor capacitivo dependem substancialmente do ponto de acionamento e, além disso, não são constantes também no caso de acionamentos giratórios.

[0007] A tarefa consistia na criação de um atuador giratório no qual erros sensoriais causados por distâncias variáveis entre uma superfície de manobra rotativa e uma superfície capacitiva sensória fixa pudessem ser amplamente eliminados.

[0008] Esta tarefa é cumprida pela invenção, que faz com que pelo menos um meio determinante da distância esteja disposto entre a superfície de manobra e a superfície sensória e que um elemento elástico pressione a superfície sensória na direção da superfície de manobra.

[0009] Desta forma, a invenção prevê medidas para que uma distância existente entre a superfície de manobra e a superfície sensória seja, em primeiro lugar, mantida tão pequena quanto possível, e, em segundo lugar, seja na medida do possível constante na sua expansão.

[0010] O meio determinante da distância deve, preferencialmente, ser executável como um disco de deslizamento com apoio à prova de torções, que preencha quase que totalmente o espaço entre a superfície de manobra e a superfície sensória. O material e a configuração da superfície do disco de deslizamento devem ser escolhidos de tal forma que o lado inferior do rotor se movimente ao longo do disco de deslizamento com o menor atrito possível e que, além disso, o disco de deslizamento apresente uma permissividade na medida do possível bem adequada ao material do rotor e do estator.

[0011] Alternativamente ao disco de deslizamento, também podem ser previstos na superfície sensória ou na superfície de manobra pinos ou elevações moldadas, que agem como meios distanciadores em conjunto com a superfície de manobra ou a superfície sensória. Os meios distanciadores também cumprem a finalidade de estabelecer uma distância constante e na medida do possível pequena entre o estator e o rotor. As forças de atrito então geradas poderão ser mantidas baixas através de uma configuração apropriada da superfície dos meios distanciadoras.

[0012] De qualquer maneira, está previsto um elemento elástico que pressione a superfície sensória na direção do rotor, de forma que o meio ou os meios determinantes da distância entre a superfície sensória e o lado inferior do sensor seja(m) compactamente encerrado(s).

[0013] É de grande vantagem o elemento elástico ser parte integrante de um interruptor elétrico. Uma disposição deste tipo possibilita, além da compensação dos movimentos de oscilação do rotor, ao mesmo tempo, a configuração de uma função de interruptor de pressão do atuador giratório sob manutenção de uma fenda de ar constante.

[0014] Exemplos de execução da invenção estão representados e são explicados mais detalhadamente a seguir com base nos desenhos. São mostrados:

[0015] A figura 1 ilustra uma representação esquemática em corte do atuador giratório;

[0016] A figura 2 ilustra uma representação esquemática em corte de outro atuador giratório; e

[0017] A figura 3 ilustra uma vista em corte de uma execução real de um atuador giratório.

[0018] As figuras 1 e 2 mostram a estrutura esquemática de um atuador giratório conforme a invenção em uma representação em corte. O atuador giratório se compõe do estator 3 fixo, configurado em forma de punção, em torno do qual está disposto um rotor 4. O rotor 4 tem a forma de uma roda giratória com formato de cilindro oco, que está apoiada de forma giratória em peças fixas da carcaça 8 do atuador giratório.

[0019] Através de um elemento elástico 7, uma placa de apoio 6, que suporta uma superfície sensória 2, está ligada ao estator 3. A superfície sensória 2, que foi representada apenas de forma esquemática, deve, de preferência, ser formada por uma estrutura condutora ampliada na superfície, que está eletricamente ligada a uma eletrônica de processamento não representada. A estrutura condutora forma um sistema de condensadores que, através de alterações da capacidade, pode avaliar com resolução local a aproximação de objetos a uma superfície de manobra 1 que é configurada pela superfície do rotor 4.

[0020] Para se conseguir que o rotor seja giratório de encontro à superfície sensória 2 sem um atrito perturbador, a superfície sensória 2 está disposta com uma distância em relação ao lado inferior do rotor 4. Para que esta distância tenha um efeito perturbador na medida do possível pequeno sobre as medições de capacidades, é necessário que a distância seja, em primeiro lugar, tão pequena quanto possível, em segundo lugar, na medida do possível constante ao longo de toda a superfície sensória 2, e, em terceiro lugar, sofra uma alteração tão pequena quanto possível quando ocorrer um giro do rotor 4.

[0021] Para satisfazer esta condição, está previsto no mínimo um meio determinante da distância (5’, 5”), que mantém a distância entre a superfície sensória 2 e o rotor 4 na medida do possível pequena e constante.

[0022] A Figura 2 mostra como meio determinante da distância, diversas meios distanciadoras 5” moldadas na superfície sensória 2 ou no lado inferior do rotor 4. As meios distanciadoras 5” têm o formato de pinos ou de elevações locais. O formato e a superfície dos meios distanciadores 5” são configurados de tal forma que a superfície de encosto móvel, portanto, o lado inferior do rotor 4, ou a superfície sensória 2, possa deslizar ao longo do meio distanciador 5” com o menor atrito possível. A expansão vertical dos meios distanciadores 5” está representada na Figura 2 em uma escala bastante exagerada. Assim, a fenda de ar 9 resultante pode ser bem mais estreita em uma disposição real do que representado na figura, e, com isso, ter uma influência pequena sobre as propriedades elétricas do atuador giratório. É bastante vantajoso o fato da fenda de ar 9 não somente ser muito estreita, mas também permanecer constante com grande precisão por ocasião do acionamento do atuador giratório, portanto de um giro do rotor 4 de encontro ao estator 3, uma vez que a superfície sensória 2 está sempre encostada rente os meios distanciadoras 5” em virtude da força de compressão dos elementos elásticos 7.

[0023] A Figura 1 mostra como meio determinante da distância um disco deslizante 5’ entre a superfície sensória 2 e o lado inferior do rotor 4. O disco deslizante 5’ deve preferencialmente ser um disco de material sintético mole e flexível ou uma folha de material sintético com uma superfície preferencialmente lisa e que cause pouco atrito, que, caso necessário, possa ser adicionalmente revestida com um lubrificante. O disco deslizante 5’ deve, de preferência, preencher todo o espaço entre a superfície sensória 2 e o lado inferior do rotor 4, de tal forma que a largura da fenda de ar entre o disco deslizante 5’ e a superfície sensória 2 ou o lado inferior do rotor 4 se torne desprezível. A permissividade do material do disco deslizante 5’ deve ter um valor semelhante ao do material do qual é feito o rotor 4. De preferência, o disco deslizante 5’ deve ser apenas pouco comprimível, de forma que ele não seja comprimido em uma medida considerável pelo movimento oscilante que eventualmente poderá ocorrer do rotor 4 relativamente ao estator 3.

[0024] A Figura 3 mostra uma visão em corte de uma configuração real do atuador giratório. O atuador giratório está disposto dentro de um anteparo de manobra 11 e com o seu lado inferior apoiado sobre uma superfície de base 12, que de preferência deve ser constituída por uma placa eletrônica. À placa eletrônica está eletricamente ligado um interruptor de pressão 10, cujo acionador 13 pode ser acionado de encontro à força de retrocesso do elemento elástico 7’.

[0025] No acionador 13 está encostado um segmento 14 pertencente ao estator 3 do atuador giratório, sendo que o segmento 14 tem o formato de punção. Através do segmento 14 com formato de punção e o atuador 13, a força do elemento elástico 7 age sobre o estator 3 e pressiona uma placa de apoio 6, alinhada horizontalmente, de encontro ao disco deslizante 5’, o qual, por sua vez, devido a essa pressão fica encostado rente ao lado inferior do rotor 4 que tem formato de capa. Durante um giro do rotor 4, a força do elemento elástico 7 faz com que praticamente não se forme um espaço entre o estator 3, que suporta o sensoreamento elétrico, e o rotor 4. Desta forma, as propriedades elétricas, no caso de um contato com a superfície de manobra 1, praticamente independem do respectivo ponto de acionamento e também não se alteram no caso de uma torção do rotor 4.

[0026] A função criada através do interruptor de pressão 10 pode ser acionada pressionando-se a superfície de manobra 1. O acionamento por meio de pressão pode ser previsto, por exemplo, para um disparo de confirmação de uma função de comando anteriormente selecionada através de contato com a superfície de manobra 1. Como as distâncias entre o estator 3 e o rotor 4 não se modificam mesmo no caso de um acionamento por pressão, também a função de comando por pressão não tem qualquer influência negativa sobre a qualidade do sensoreamento capacitivo.
Referências
1 Superfície de manobra
2 Superfície sensória
3 Estator
4 Rotor
(5’, 5”) Meios determinantes da distância
5’ Disco de deslizamento
5” Pinos (meios distanciadoras)
6 Placa de apoio
7, 7’ Elemento(s) elástico(s)
8 Peças fixas da carcaça
9 Fenda de ar
10 Interruptor (de pressão)
11 Anteparo de manobra
12 Superfície de base (placa eletrônica)
13 Acionador
14 Segmento com formato de punção

Claims

Atuador giratório, tendo um constituinte estacionário (estator) no qual está disposto uma superfície sensória capacitiva (2), e tendo um constituinte (rotor) que gira contra o constituinte estacionário e forma uma superfície de operação sensível ao toque para a superfície sensória capacitiva, sendo que pelo menos um meio determinante da distância (5’, 5”) está localizado entre a superfície de operação sensível ao toque (1) e a superfície sensória capacitiva (2), caracterizado pelo fato de um elemento elástico (7, 7’) pressionar a superfície sensória (2) na direção da superfície de manobra (1).
Atuador giratório, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o meio determinante da distância (5’, 5”) ser formado por um disco de deslizamento (5’).
Atuador giratório, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o meio determinante da distância (5’, 5”) ser formado por distanciadores (5”) moldados sobre a superfície sensória (2) ou sobre a superfície de manobra (1).
Atuador giratório, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o meio determinante da distância (5’, 5”) estar localizado sobre o estator (3).
Atuador giratório, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o rotor (4) poder ser movido contra o estator (3) por meio de atuação por pressão, operando um interruptor (10) como um resultado desse movimento.
Atuador giratório, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o elemento elástico (7’) ser um constituinte do interruptor (10).