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Die Erfindung betrifft einen magnetischen Drehsteller für eine Kraftfahrzeugbedieneinheit. Ferner betrifft die Erfindung eine Kraftfahrzeugbedieneinheit für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeugbedieneinheiten bekannt, die einen Drehknopf aufweisen, welcher eine haptische Rückmeldung an den Bediener ausgibt, wenn dieser den Drehknopf entsprechend betätigt, also dreht. Hierdurch wird dem Bediener der Kraftfahrzeugbedieneinheit ein entsprechendes Bediengefühl vermittelt, sodass er fühlen kann, in welcher Stellung sich der Drehknopf befindet.
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Derartige Kraftfahrzeugbedieneinheiten werden beispielsweise für Heizungs-Lüftungs- und/oder Klimavorrichtungen (HVAC), Multimediasysteme sowie allgemein Fahrzeugbediensysteme verwendet.
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Darüber hinaus ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass die Kraftfahrzeugbedieneinheiten sogenannte magnetische Drehsteller umfassen, welche den Drehknöpfen zugeordnet sind. Bei den magnetischen Drehstellern wird die haptische Rückmeldung magnetisch erzeugt, was auch als magnetische Rasthaptik bezeichnet wird. Der Vorteil der magnetischen Rasthaptik bzw. magnetischen Rückmeldung im Vergleich zu mechanischen Drehstellern ist es, dass keine bzw. kaum Geräusche auftreten und zudem kein mechanischer Verschleiß vorliegt.
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Üblicherweise umfasst der magnetische Drehsteller hierzu einen drehbaren Drehsteller, welcher einen Magneten aufweist, der mit mehreren feststehenden Magneten wechselwirkt, um die entsprechenden Rastpositionen ausbilden zu können.
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Sofern die magnetische Rasthaptik jedoch mehrere Rastpositionen umfassen soll, müssen entsprechend viele Magnete vorgesehen sein, wodurch der Bauraumbedarf des magnetischen Drehstellers entsprechend hoch ist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten Drehsteller bereitzustellen, der zahlreiche magnetische Rastpositionen umfasst.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen magnetischen Drehsteller für eine Kraftfahrzeugbedieneinheit, mit einem ortsfesten Teil und einen relativ zum ortsfesten Teil drehbaren Drehglied, wobei der magnetische Drehsteller eine magnetische Rasthaptik aufweist, die mehrere magnetische Rastpositionen umfasst, und wobei sowohl der ortsfeste Teil als auch das drehbare Drehglied jeweils wenigstens zwei separat ausgebildete magnetische Elemente umfassen, die zusammenwirken, um die mehreren magnetischen Rastpositionen zu erzeugen.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, dass der magnetische Drehsteller kompakter ausgebildet werden kann, da sowohl der ortsfeste Teil als auch das drehbare Drehglied jeweils wenigstens zwei magnetische Elemente umfasst, sodass mehrere Rastpositionen definiert werden können im Vergleich zu einem magnetischen Drehsteller, dessen Drehglied nur einen Magneten aufweist.
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Insbesondere weisen sowohl der ortsfeste Teil als auch das drehbare Drehglied mehrere magnetische Elemente auf, die jeweils derart angeordnet sind, dass möglichst viele magnetische Rastpositionen erzeugt werden können.
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Die magnetischen Elemente weisen insbesondere jeweils einen Südpol und einen Nordpol auf, wobei die magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied und die magnetischen Elemente am ortsfesten Teil mit jeweils unterschiedlichen Polen zueinander ausgerichtet sind. Demnach liegen die Südpole der magnetischen Elemente des Drehglieds den Nordpolen der magnetischen Elemente am ortsfesten Teil gegenüber oder umgekehrt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die jeweiligen magnetischen Elemente miteinander wechselwirken können, um die entsprechenden Rastpositionen des Drehstellers auszubilden.
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Grundsätzlich ergibt sich eine vollständige magnetische Wechselwirkung, sofern sich zwei magnetische Elemente direkt gegenüberliegen, also mit unterschiedlichen Polen, sodass sich eine maximale magnetische Wechselwirkung zwischen den beiden magnetische Elementen ergibt. Bei beiden magnetischen Elementen handelt es sich um ein magnetisches Element, das am ortsfesten Teil angeordnet ist, und ein magnetisches Element, das am drehbaren Drehglied vorgesehen ist.
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Die Bewegung des drehbaren Drehglieds relativ zum ortsfesten Teil ist somit erschwert, da die magnetischen Kräfte zwischen den beiden magnetischen Elementen das drehbare Drehglied in der entsprechenden Rastposition halten, wodurch die magnetische Rasthaptik erzeugt wird.
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Ein Aspekt sieht vor, dass in jeder magnetischen Rastposition nur ein magnetisches Element des drehbaren Drehglieds vollständig zur Raststellung des Drehstellers in der entsprechenden magnetischen Rastposition beiträgt. Dies bedeutet, dass nur ein magnetisches Element der wenigstens zwei magnetischen Elemente des drehbaren Drehglieds einem magnetischen Element am ortsfesten Teil direkt gegenüberliegt. Insbesondere wirkt das nur eine magnetische Element des drehbaren Drehglieds mit exakt nur einem magnetischen Element des ortsfesten Teils zusammen, um die Raststellung des Drehstellers zu bewirken. Hierdurch ist entsprechend sichergestellt, dass die mehreren magnetischen Elemente eine möglichst hohe Anzahl an magnetischen Rastpositionen für den Drehsteller erzeugen.
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Grundsätzlich kann das Drehglied mit einem Betätigungselement gekoppelt sein, insbesondere über eine Drehwelle. Bei dem Betätigungselement kann es sich um einen Betätigungs- bzw. Drehknopf handeln, der von einem Bediener der Kraftfahrzeugbedieneinheit betätigt bzw. gedreht wird, was über die Drehwelle an das Drehglied übertragen wird, welches sich relativ zum ortsfesten Teil dreht. Aufgrund der Drehbewegung bewegen sich die am drehbaren Drehglied angeordneten magnetischen Elemente entlang der ortsfest angeordneten magnetischen Elemente, die mit dem ortsfesten Teil gekoppelt sind. Hierbei wird eine entsprechende magnetische Wechselwirkung erzeugt, die als magnetische Rasthaptik vom Bediener wahrgenommen wird.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass die Anzahl der magnetischen Rastpositionen gleich dem Produkt der Anzahl der am drehbaren Drehglied vorgesehenen magnetischen Elemente und der Anzahl der am ortfesten Teil vorgesehen magnetischen Elemente ist. Mit anderen Worten können M magnetische Elemente am ortsfesten Teil vorgesehen sein, wohingegen N magnetische Elemente am drehbaren Drehglied vorgesehen sind, sodass sich eine Anzahl an magnetischen Rastpositionen ergibt, die M x N ist. Insofern wird mit den vorhandenen magnetischen Elementen eine maximale Anzahl an magnetischen Rastpositionen erreicht.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die wenigstens zwei magnetischen Elemente am ortsfesten Teil äquidistant zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass sie jeweils gleich beanstandet zueinander sind. Sofern am ortsfesten Teil mehrere magnetische Elemente, insbesondere mehr als zwei magnetische Elemente, vorgesehen sind, ergibt sich hieraus, dass die entsprechenden magnetischen Elemente jeweils den gleichen Abstand zueinander aufweisen, sodass sie gleichmäßig verteilt sind.
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Bei dem Abstand handelt es sich generell um einen Winkelabstand, was auch als Winkeldistanz, Bogenmaß bzw. Bogenlänge bezeichnet werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt sind die wenigstens zwei magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied unterschiedlich zueinander beistandet. Dies bedeutet im Fall von zwei magnetischen Elementen, dass sie sich nicht exakt gegenüberliegen, sondern versetzt zueinander angeordnet sind, sodass der relative Abstand in eine Richtung größer als der relative Abstand in der anderen Richtung ist. Beispielsweise beträgt die Bogenlänge in eine Richtung 3/4*π*r, wohingegen der Abstand in der anderen Richtung 5/4*π*r beträgt. Sofern an dem drehbaren Drehglied mehrere magnetische Elemente vorgesehen sind, insbesondere mehr als zwei magnetische Elemente, ergibt sich hieraus, dass die magnetischen Elemente jeweils unterschiedliche Abstände zueinander haben.
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Grundsätzlich können am ortsfesten Teil mehr magnetische Elemente vorgesehen sein als am drehbaren Drehglied. Das drehbare Drehglied kann vom ortsfesten Teil umgeben sein, sodass der Radius des drehbaren Drehglieds kleiner als der des ortsfesten Teils ist, sofern dieses rund ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich auf dem drehbaren Drehglied weniger Platz für die magnetischen Elemente, weswegen die Anzahl der magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied üblicherweise entsprechend kleiner ist.
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Insbesondere ist beim drehbaren Drehglied vorgesehen, dass benachbarte magnetische Elemente jeweils unterschiedlich zueinander beanstandet sind. Die magnetischen Elemente am ortsfesten Teil sind dagegen äquidistant zueinander angeordnet.
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Es kann vorgesehen sein, dass benachbarte magnetische Elemente am drehbaren Drehglied jeweils einen Winkelabstand zueinander aufweisen, der nach oben durch einen oberen Grenzwinkel begrenzt ist, der sich wie folgt berechnet
und der nach unten durch einen unteren Grenzwinkel begrenzt ist, der sich wie folgt berechnet
wobei N die Anzahl der magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied ist. Dies hängt allerdings auch von der Anordnung der magnetischen Elemente am ortsfesten Teil ab.
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Bei N=3 magnetischen Elementen am drehbaren Drehglied ergeben sich somit Winkelabstände für benachbarte magnetische Elemente, die zwischen 80° und 160° liegen.
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Bei N=4 magnetischen Elementen am drehbaren Drehglied ergeben sich somit Winkelabstände für benachbarte magnetische Elemente, die zwischen 67,5° und 112,5° liegen.
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Bei N=5 magnetischen Elementen am drehbaren Drehglied ergeben sich somit Winkelabstände für benachbarte magnetische Elemente, die zwischen 57,6° und 86,4° liegen.
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Bei N=6 magnetischen Elementen am drehbaren Drehglied ergeben sich somit Winkelabstände für benachbarte magnetische Elemente, die zwischen 50° und 70° liegen.
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Die verschiedenen Winkelabstände der benachbarten magnetischen Elemente können jeweils unterschiedlich zueinander sein.
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Über die entsprechend gewählten Winkelabstände ist sichergestellt, dass nur ein magnetisches Element des drehbaren Drehglieds maximal bzw. vollständig zur Raststellung des Drehstellers beiträgt, wohingegen die magnetische Wechselwirkung der anderen magnetischen Elemente am drehbaren Drehglied möglichst minimiert sind.
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Es ist also gerade keine Rastkrafterhöhung vorgesehen, bei der in einer Raststellung zwei magnetischen Elemente des Drehglieds bzw. des ortsfesten Teils gleichzeitig aktiv sind.
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Vielmehr lässt sich in einfacher Weise eine maximale Anzahl an magnetischen Rastpositionen erzeugen, die möglichst eindeutig voneinander unterscheidbar sind, also mit den geringsten Störeffekten.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das ortsfeste Teil ein Magnetgehäuse ist, dass das drehbare Drehglied radial umgibt. Hierdurch ergibt sich, dass das drehbare Drehglied von dem ortsfesten Teil umgeben ist, wodurch dieses entsprechend geschützt ist. Zudem ergibt sich eine geringere Drehmasse, wodurch die Bedienung des Drehstellers entsprechend einfacher und angenehmer für den Bediener ist.
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Insbesondere sind die magnetischen Elemente jeweils durch Stabmagnete und/oder wenigstens einen Magnetring gebildet. Bei den Stabmagneten handelt es sich um Permanentmagnete, deren Enden den Süd- sowie den Nordpol bereitstellen. Hierdurch ist ein einfacher Aufbau des magnetischen Drehstellers gewährleistet. Der wenigstens eine Magnetring kann ein Magnetring mit vielpoliger Magnetisierung sein, um die entsprechenden magnetischen Elemente bereitzustellen. Der Magnetring mit der vielpoligen Magnetisierung lässt sich in einer speziellen Magnetisierungsvorrichtung herstellen, sodass dieser die mehreren Magnetisierungen umfasst, über die die magnetischen Elemente entsprechend hergestellt sind.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Kraftfahrzeugbedieneinheit gelöst, die einen magnetischen Drehsteller der zuvor genannten Art umfasst. Die oben genannten Vorteile ergeben sich somit in analoger Weise für die Kraftfahrzeugbedieneinheit.
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Insbesondere sind die magnetischen Elemente in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbedieneinheit mit einem erfindungsgemäßen magnetischen Drehsteller, und
- - 2 eine Schnittdarstellung durch den in 1 gezeigten magnetischen Drehsteller entlang II - II.
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In 1 ist eine Kraftfahrzeugbedieneinheit 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, die einen magnetischen Drehsteller 12 umfasst, der von einem Bediener bzw. einem Fahrzeuginsassen bedient werden kann, um eine Funktion der Kraftfahrzeugbedieneinheit 10 einzustellen.
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Bei der Kraftfahrzeugbedieneinheit 10 kann es sich um eine Bedieneinheit für eine Heizungs- Lüftungs- und/oder Klimavorrichtung (HVAC) des Kraftfahrzeugs bzw. eine Multimediavorrichtung des Kraftfahrtzeugs handeln.
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Der magnetische Drehsteller 12 umfasst in der gezeigten Ausführungsform ein als Drehknopf ausgebildetes Betätigungselement 14, dass über eine Drehwelle 16 mit einem drehbaren Drehglied 18 gekoppelt ist, welches von einem als Magnetgehäuse 20 ausgebildeten ortfesten Teil 22 radial umgeben ist.
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Zudem umfasst der magnetische Drehsteller 12 ein Gehäuse 24, das in der in 1 teilweise transparent dargestellt ist.
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In dem Gehäuse 24 sind sowohl der ortsfeste Teil 22 als auch das drehbare Drehglied 18 angeordnet, die aufgrund der teilweise transparenten Darstellung sichtbar sind.
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Das Betätigungselement 14 ist dagegen außerhalb des Gehäuses 24 vorgesehen, sodass es vom Bediener entsprechend bedient werden kann. Insofern erstreckt sich die Drehwelle 16 durch eine Öffnung 26 im Gehäuse 24 zum Drehglied 18, um die Drehbewegung an das Drehglied 18 zu übertragen. Die Öffnung 26 kann abgedichtet sein, sodass kein Schmutz in das Gehäuse 24 eintreten kann.
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Aus der 1 geht bereits hervor, dass der magnetische Drehsteller 12 eine magnetische Rasthaptik 28 aufweist, die mehrere magnetische Rastpositionen umfasst, in denen eine magnetische Kraft den Drehsteller 12 in der entsprechenden Position hält, wie nachfolgend noch mit Bezug auf 2 erläutert wird.
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Die magnetische Rasthaptik 28 ist durch mehrere magnetische Elemente 30 gebildet, die am ortsfesten Teil 22 angeordnet sind, wie aus 1 bereits hervorgeht.
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Die magnetischen Elemente 30 sind darüber hinaus auch an dem drehbaren Drehglied 18 vorgesehen, wie aus 2 hervorgeht, die eine Schnittdarstellung der 1 entlang II-II zeigt.
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Die am ortsfesten Teil 22 und am drehbaren Drehglied 18 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 wechselwirken miteinander, um die mehreren magnetischen Rastpositionen zu erzeugen, in denen der Drehsteller 12 verharren kann, sofern bei der Drehbetätigung des Betätigungselements 14 eine geringere Kraft als die magnetische Kraft der miteinander wirkenden magnetischen Elemente 30 ausgeübt wird.
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Hierzu sind die magnetischen Elemente 30 mit unterschiedlichen Polen zueinander ausgerichtet, beispielsweise weisen die Südpole der am drehbaren Drehglied 18 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 nach radial außen, wohingegen die Nordpole der am ortsfesten Teil 22 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 nach radial innen weisen, sodass sich die Südpole und die Nordpole gegenüberliegen, wie aus 2 hervorgeht.
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Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Nordpole der am drehbaren Drehglied 18 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 nach radial außen weisen, wohingegen die Südpole der am ortsfesten Teil 22 vorgesehenen magnetischen Elemente 30 nach radial innen weisen, sodass sich die Nordpole und die Südpole gegenüberliegen.
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In der gezeigten Ausführungsform umfasst der ortsfeste Teil 22 acht magnetische Elemente 30, die jeweils äquidistant zueinander angeordnet sind Dies bedeutet, dass die magnetischen Element 30, die an dem ortsfesten Teil 22 vorgesehen sind, jeweils den gleichen Abstand zueinander aufweisen. Konkret weisen die magnetischen Elemente 30 jeweils einen Winkelabstand von 45° zueinander auf.
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Grundsätzlich kann der Abstand als Bogenmaß, Bogenlänge bzw. Winkelabstand angesehen werden.
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Des Weiteren umfasst in der gezeigten Ausführungsform das drehbare Drehglied 16 vier magnetische Elemente 30, die jeweils unterschiedlich zueinander beanstandet sind, wie ebenfalls anschaulich aus 2 hervorgeht.
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Beispielsweise sind das erste magnetische Element 30a und das zweite magnetische Element 30b des drehbaren Drehglieds 18 um einen Winkel von 78,75° voneinander beanstandet, wohingegen das zweite magnetische Element 30b und das dritte magnetische Element 30c um einen Winkel von 67,5° voneinander beanstandet sind, wohingegen wiederum das dritte magnetische Element 30c und das vierte magnetische Element 30d um einen Winkel von 101,25° voneinander beanstandet sind, wohingegen das vierte magnetische Element 30d und das erste magnetische Element 30a um einen Winkel von 112,5° voneinander beanstandet sind.
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Wie bereits erläutert sind die acht äquidistant voneinander beanstandeten magnetischen Elemente 30 am ortfesten Teil 22 dagegen jeweils um den gleichen Winkel von 45 ° voneinander beanstandet.
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Generell lässt sich feststellen, dass die benachbarten magnetische Elemente
30 am drehbaren Drehglied
18 einen Winkelabstand zueinander aufweisen, der nach oben durch einen Winkel
und nach unten durch einen Winkel
begrenzt ist, wobei N die Anzahl der magnetischen Elemente
30 am drehbaren Drehglied
18 ist.
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Aufgrund dieser unterschiedlich zueinander beanstandeten magnetischen Elemente 30 am drehbaren Drehglied 18 ist sichergestellt, dass in jeder magnetischen Rastposition nur ein einziges magnetisches Element 30 des drehbaren Drehglieds 18 vollständig zur Raststellung des Drehstellers 12 beiträgt, wie anschaulich aus 2 hervorgeht.
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Dort wirkt nur das erste magnetische Element 30a mit exakt einem magnetischen Element 30 am ortsfesten Teil 22 zusammen.
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Die anderen magnetischen Elemente 30b, 30c, 30d des drehbaren Drehglieds 18 sind dagegen keinem entsprechenden magnetischen Element 30 am ortsfesten Teil 22 direkt zugeordnet.
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Hierdurch lässt sich die Anzahl der magnetischen Rastpositionen des magnetischen Drehstellers 12 entsprechend maximieren.
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Aufgrund der entsprechenden Anordnung der magnetischen Elemente 30a - 30d am drehbaren Drehglied 18 lassen sich insgesamt 32 magnetische Rastpositionen erreichen.
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Die Anzahl der Rastpositionen entspricht dem Produkt der Anzahl der am drehbaren Drehglied 18 vorgesehenen magnetischen Elemente 30a - 30d, nämlich vier, und der Anzahl der am ortsfesten Teil 22 vorgesehenen magnetischen Elemente 30, nämlich acht. Insofern ergeben sich die 32 magnetischen Rastpositionen des Drehstellers 12.
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Allgemein ausgedrückt ist die Anzahl der magnetischen Rastpositionen gleich N x M, wobei N die Anzahl der magnetischen Elemente 30 am drehbaren Drehglied 18 ist und M die Anzahl der magnetischen Elemente 30 am ortsfesten Teil 22 ist.
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Da der ortsfeste Teil 22 das drehbare Drehglied 18 radial umgibt, weist das drehbare Drehglied einen kleineren Radius als der ortsfeste Teil 22 auf, der zudem nicht zwangsläufig eine kreisrunde Form haben muss. Aufgrund des kleineren Radius des drehbaren Drehglieds 18 sind am ortsfesten Teil 22 grundsätzlich mehr magnetische Elemente 30 vorgesehen als am drehbaren Drehglied 18, da entsprechend mehr Platz zur Verfügung steht.
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Grundsätzlich lassen sich die die magnetischen Elemente 30 jeweils durch Stabmagnete und/oder wenigstens einen Magnetring ausbilden, der eine vielpolige Magnetisierung umfasst. Dies geht anschaulich aus 2 hervor.
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Mit dem erfindungsgemäßen magnetischen Drehsteller 12 ist somit gewährleistet, dass eine maximale Anzahl an magnetischen Rastpositionen bereitgestellt werden kann, wobei der Aufbau des Drehstellers 12 entsprechend kompakt ist.
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Dies wird erreicht, da sowohl der ortsfeste Teil 22 als auch das drehbare Drehglied 18 jeweils mehrere magnetische Elemente 30 umfassen, wobei in jeder Rastposition nur ein magnetisches Element 30 des drehbaren Drehglieds 18 und nur ein magnetisches Element 30 des ortsfesten Teils 22 zur Raststellung beiträgt.
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Die Anzahl der magnetischen Rastpositionen kann maximiert werden, da die magnetischen Elemente 30 am drehbaren Drehglied 18 jeweils unterschiedlich zueinander beanstandet sind.
