DE102020117088A1 - Control device - Google Patents
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Abstract
Bedieneinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Bedieneinrichtung. Die Bedieneinrichtung weist eine Bedieneinheit auf, welche ein Drehteil mit einer Berührfläche zum Drehen der Bedieneinheit und eine drehbar aufgenommene Rotoreinheit und eine Sensoreinheit aufweist. Die Sensoreinheit ist zur Bestimmung einer Drehbewegung der Bedieneinheit geeignet. Die Bedieneinheit umfasst eine Kopplungseinrichtung, welche eine Kupplungseinheit oder eine flexible Federeinheit umfasst. Durch die Kupplungseinheit sind das Drehteil und die Rotoreinheit wahlweise verdrehsicher koppelbar oder voneinander entkoppelbar. Die elastische Federeinheit verbindet das Drehteil und die Rotoreinheit elastisch, sodass eine elastische Verschwenkung des Drehteils zu der Rotoreinheit möglich ist.Control device and method for operating a control device. The operating device has an operating unit, which has a rotating part with a touch surface for rotating the operating unit and a rotatably accommodated rotor unit and a sensor unit. The sensor unit is suitable for determining a rotational movement of the operating unit. The operating unit includes a coupling device which includes a coupling unit or a flexible spring unit. The rotary part and the rotor unit can be selectively coupled in a torsion-proof manner or decoupled from one another by the coupling unit. The elastic spring unit connects the rotating part and the rotor unit elastically, so that an elastic pivoting of the rotating part to the rotor unit is possible.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine insbesondere haptische Bedieneinrichtung mit wenigstens einer Bedieneinheit. Die Bedieneinheit umfasst wenigstens ein Drehteil mit wenigstens einer Berührfläche zum Drehen der Bedieneinheit und wenigstens eine drehbar aufgenommene Rotoreinheit und wenigstens eine Sensoreinheit. Die Sensoreinheit ist wenigstens zur Bestimmung einer Drehbewegung der Bedieneinheit geeignet. Die Bedieneinrichtung umfasst vorteilhaft ebenfalls eine steuerbare Bremseinrichtung. Durch die Drehbewegung kann insbesondere eine Eingabe eines Benutzers erfolgen.The present invention relates, in particular, to a haptic operating device with at least one operating unit. The operating unit comprises at least one rotating part with at least one contact surface for rotating the operating unit and at least one rotatably accommodated rotor unit and at least one sensor unit. The sensor unit is suitable at least for determining a rotary movement of the operating unit. The operating device advantageously also comprises a controllable braking device. An input by a user can in particular take place as a result of the rotary movement.
Derartige haptische Bedieneinrichtungen finden beispielsweise als Mausräder in Computermäusen, Bedienknöpfen an Lenkrädern von z. B. Autos, Smart Devices, haptischen Telefonhüllen, Hi-Fi-Anlagen, Fernbedienungen oder auch Fahrzeugsteuerungen vielfache Verwendung.Such haptic control devices are found, for example, as mouse wheels in computer mice, control buttons on steering wheels of z. B. Cars, smart devices, haptic phone cases, hi-fi systems, remote controls or even vehicle controls multiple uses.
Im Stand der Technik bekannte Eingabegeräte haben den Nachteil, dass Eingaben eines Benutzers aufgrund der Bauform nur unvorteilhaft oder nur mit einem unverhältnismäßig großen Aufwand des Benutzers umgesetzt werden können. Dies kann zum Beispiel bei Mausrädern von Computermäusen der Fall sein, welche einer relativ hohen Reibung ausgesetzt sind. So ist es möglich, dass eine hohe Lagerreibung und auch der Einfluss einer Grundreibung einer Bremsvorrichtung sich nachteilig auswirken, wenn ein Benutzer schnell durch eine lange Liste blättern oder auch scrollen möchte. So kann es sein, dass die Lagerung oder die Reibung in einer verbundenen steuerbaren Bremseinrichtung praktisch dazu führen können, dass eine Drehbewegung des Mausrads relativ schwergängig ist. Das Mausrad muss durch einen Benutzer aktiv gedreht werden. So muss ein Benutzer beispielsweise bei langen Listen den Finger immer wieder über das Mausrad ziehen, damit sich der Mauszeiger zum Ende der Liste hin bewegt. Das kann bei langen Listen stören.Input devices known in the prior art have the disadvantage that inputs by a user can only be implemented disadvantageously or only with a disproportionately large amount of effort on the part of the user due to their structural shape. This can be the case, for example, with the mouse wheels of computer mice, which are exposed to relatively high levels of friction. So it is possible that high bearing friction and also the influence of basic friction of a braking device have a disadvantageous effect if a user wants to quickly leaf through a long list or also scroll through a long list. So it can be that the storage or the friction in a connected controllable braking device can practically lead to a rotation of the mouse wheel being relatively stiff. The mouse wheel must be actively rotated by a user. With long lists, for example, a user has to repeatedly drag his finger over the mouse wheel so that the mouse pointer moves to the end of the list. This can be annoying with long lists.
Bei haptischen Bedieneinrichtungen mit einem zum Beispiel durch eine steuerbare Bremseinrichtung bremsbaren Mausrad kann das Mausrad durch die einstellbare verzögernde Bremskraft der steuerbaren Bremseinrichtung für einen gewissen Drehwinkel oder Drehwinkelbereich blockiert oder so stark eingestellt werden, dass der Benutzer beim Drehen dort praktisch einen Anschlag spürt. Dadurch kann vorteilhaft der Drehwinkel begrenzt und ein Drehwinkelbereich für z. B. Einstellvorgänge definiert werden. Nachteilig ist aber, dass ein Benutzer eine relativ gesehen sehr große Kraft benötigt, um die Bedieneinheit wieder von einem Anschlag wegzudrehen. Die eingestellte Bremskraft wirkt bei angezogener Bremse in beide Drehrichtungen. Deshalb muss der Benutzer eine große Kraft aufbringen, auch, um z. B. das Mausrad von dem (virtuellen) Anschlag wegzudrehen. Zunächst muss jedenfalls die eingestellte Bremskraft überwunden werden, bis ein Sensor der Steuerung feststellt, dass das Drehteil zurückgedreht wurde und die Steuerung relaisiert, dass sich das Drehteil nicht mehr an dem Anschlagwinkel befindet. Dann wird die Bremskraft schlagartig reduziert und das weitere Drehen geht recht leichtgängig. Praktisch bedeutet dies, , dass das Bedienelement in dem Drehwinkel bzw. der Drehposition „festklebt“ und im Prinzip nicht mehr gedreht werden kann bzw. soll. Dies ist vor allem bei Bedienelementen mit magnetorheologischen Bremseinrichtungen der Fall, wenn die Bremse aktiviert ist. Dieses „Kleben“ an einem Anschlagpunkt irritiert den Benutzer, da ein Wegdrehen von einem Anschlagpunkt an sich ja ohne besonderen Widerstand erfolgen können sollte.In the case of haptic operating devices with a mouse wheel that can be braked, for example, by a controllable braking device, the mouse wheel can be blocked for a certain angle of rotation or angle of rotation range by the adjustable decelerating braking force of the controllable braking device, or it can be set so strongly that the user practically feels a stop there when turning. As a result, the angle of rotation can advantageously be limited and an angle of rotation range for z. B. Setting processes can be defined. However, it is disadvantageous that a user needs a relatively large amount of force in order to turn the operating unit away from a stop again. The set braking force acts in both directions of rotation when the brake is applied. Therefore, the user has to apply a great deal of force, also to e.g. B. to turn the mouse wheel away from the (virtual) stop. In any case, the set braking force must first be overcome until a sensor of the control system detects that the rotating part has been turned back and the control relays that the rotating part is no longer at the stop bracket. Then the braking force is suddenly reduced and further turning is quite easy. In practice, this means that the control element “sticks” in the angle of rotation or the position of rotation and, in principle, cannot or should no longer be rotated. This is especially the case with control elements with magnetorheological braking devices when the brake is activated. This “sticking” to an attachment point irritates the user, since it should be possible to turn away from an attachment point without any particular resistance.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Bedieneinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche wenigstens einen Teil der im Stand der Technik dargestellten Nachteile überwindet.It is therefore the object of the present invention to provide an improved operating device which overcomes at least some of the disadvantages presented in the prior art.
Die Aufgabe wird durch Bedieneinrichtungen nach Anspruch 1 und/oder 3 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.The object is achieved by operating devices according to
Eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung weist wenigstens eine Bedieneinheit auf. Die Bedieneinheit umfasst wenigstens ein Drehteil mit wenigstens einer Berührfläche zum Drehen der Bedieneinheit und wenigstens eine drehbar aufgenommene und insbesondere drehbar gelagerte Rotoreinheit. Die Rotoreinheit und das Drehteil stehen insbesondere in einer Wirkverbindung zueinander. Es ist wenigstens eine Sensoreinheit vorhanden, welche insbesondere dazu geeignet ist, eine Drehbewegung der Bedieneinheit zu erfassen. Die Bedieneinheit umfasst wenigstens eine Kopplungseinrichtung mit wenigstens einer Kupplungseinheit. Durch die Kupplungseinheit sind das Drehteil und die Rotoreinheit wahlweise miteinander (wenigstens im Wesentlichen) verdrehsicher koppelbar oder voneinander entkoppelbar. Dabei ist die Drehbewegung des Drehteils durch die Sensoreinrichtung erfassbar, insbesondere zur Aufnahme eine Eingabe.An operating device according to the invention has at least one operating unit. The operating unit comprises at least one rotating part with at least one contact surface for rotating the operating unit and at least one rotatably received and in particular rotatably mounted rotor unit. The rotor unit and the rotating part are in particular in an operative connection with one another. There is at least one sensor unit which is particularly suitable for detecting a rotary movement of the operating unit. The operating unit comprises at least one coupling device with at least one coupling unit. By means of the coupling unit, the rotating part and the rotor unit can optionally be coupled to one another (at least essentially) in a rotationally secure manner or can be uncoupled from one another. The rotary movement of the rotary part can be detected by the sensor device, in particular for recording an input.
Verdrehsicher im Sinne dieser Anmeldung umfasst auch, dass das Drehteil und die Rotoreinheit mit etwas Schlupf verbunden sein können. Außerdem oder statt dessen können das Drehteil und die Rotoreinheit zueinander leicht elastisch verdrehbar, und insbesondere verschwenkbar, sein.Non-rotating in the sense of this application also includes that the rotating part and the rotor unit can be connected with some slip. In addition or instead of this, the rotating part and the rotor unit can be slightly elastically rotatable, and in particular pivotable, with respect to one another.
In wenigstens einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Bedieneinrichtung wenigstens eine steuerbare Bremseinrichtung zur gezielten Bremsung der Bedieneinheit.In at least one advantageous development, the operating device comprises at least one controllable braking device for targeted braking of the operating unit.
Die Erfindung hat viele Vorteile. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass eine besonders leichtgängige Beweglichkeit des Drehteils unabhängig von der Lagerreibung der Rotoreinheit oder einer vorhandenen Bremseinrichtung ermöglicht werden. Ein Freilauf, d. h. eine freie Drehbewegung des Drehteils gegenüber der Rotoreinheit, ist im entkoppelten Zustand der Kupplungseinheit möglich. Ein Benutzer kann mit der Einbringung eines Drehimpulses in das Drehteil insbesondere einen Freilauf oder auch Nachlauf des Drehteils erzeugen. So können lange Listen oder Dokumente schnell zu einer gesuchten Stelle durchsucht werden. Für einen Benutzer nicht relevante Passagen können dabei beispielsweise durch den Freilauf schnell übersprungen werden. Ein Benutzer muss lediglich die Bedieneinheit bei entkoppelter Kupplungseinheit mit einem genügend großen Drehimpuls in einer Drehbewegung versetzen. Im gekoppelten Zustand können weiterhin Kräfte einer steuerbaren Bremseinrichtung übertragen werden. Ein haptisches Feedback für den Benutzer ist weiterhin vorteilhaft möglich. Der negative Einfluss einer relativ hohen Lagerreibung und insbesondere eines relativ hohen Grunddrehmoments der Rotoreinheit und/oder der Bremseinrichtung wird minimiert oder praktisch ganz beseitigt. Die Lagerung der Rotoreinheit kann auf eine lange Haltbarkeit und/oder eine gute Kraftleitung ausgelegt werden.The invention has many advantages. An essential advantage is that a particularly smooth mobility of the rotating part is made possible independently of the bearing friction of the rotor unit or an existing braking device. A freewheel, d. H. a free rotary movement of the rotating part with respect to the rotor unit is possible in the uncoupled state of the coupling unit. By introducing an angular momentum into the rotating part, a user can, in particular, generate a freewheeling or also lagging of the rotating part. In this way, long lists or documents can be searched quickly to find the place you are looking for. Passages that are not relevant for a user can be quickly skipped, for example by the freewheel. A user only has to set the operating unit in a rotary movement with a sufficiently large angular momentum when the coupling unit is decoupled. In the coupled state, forces can still be transmitted to a controllable braking device. Haptic feedback for the user is still advantageously possible. The negative influence of a relatively high bearing friction and in particular a relatively high basic torque of the rotor unit and / or the braking device is minimized or practically completely eliminated. The storage of the rotor unit can be designed for a long service life and / or good power transmission.
Weiter ist es ein wichtiger Vorteil, dass die Sensoreinheit direkt die Drehbewegung des Drehteils erfasst. So kann in einem gekoppelten und einem entkoppelten Zustand die Benutzereingabe jeweils zuverlässig erkannt werden. Mögliche Fehler bei der Übertragung der Drehbewegung durch die Kupplungseinheit sind ausgeschlossen. Der Benutzer kann die Bedieneinheit weiterhin direkt an der Berührfläche zur Durchführung einer Eingabe drehen. Die Kupplungseinheit ist vorteilhaft so schaltbar, dass diese in Abhängigkeit des Wunsches des Benutzers koppelt oder auch entkoppelt. Durch die Kopplungseinrichtung ist es daher auch bei hoher Reibung der Lagerung der Rotoreinheit oder bei einer Nutzung einer steuerbaren Bremseinrichtung ein Frei- bzw. Nachlauf möglich.It is also an important advantage that the sensor unit directly detects the rotary movement of the rotating part. In this way, the user input can be reliably recognized in a coupled and a decoupled state. Possible errors in the transmission of the rotary movement through the coupling unit are excluded. The user can continue to rotate the operating unit directly on the touch surface to carry out an input. The coupling unit can advantageously be switched so that it couples or also decouples depending on the user's wishes. Due to the coupling device, it is therefore possible to run freely or overrun even when there is high friction in the bearing of the rotor unit or when a controllable braking device is used.
Vorteilhaft ist die Kupplungseinheit dabei so klein und leichtbauend ausgeführt, dass die eine Bedieneinheit mit Koppeleinrichtung nicht von einer Bedieneinheit ohne Koppeleinrichtung unterscheidbar ist, bzw. kein wesentlicher größerer Bauraum genutzt werden muss.Advantageously, the coupling unit is so small and lightweight that the one operating unit with a coupling device cannot be differentiated from an operating unit without a coupling device, and no significantly larger installation space has to be used.
Eine weitere erfindungsgemäße Bedieneinrichtung weist eine Bedieneinheit und wenigstens eine steuerbare Bremseinrichtung auf. Die steuerbare Bremseinrichtung dient zur gezielten Bremsung der Bedieneinheit. Die Bedieneinheit weist wenigstens ein Drehteil mit wenigstens einer Berührfläche zum Drehen der Bedieneinheit auf. Es ist wenigstens eine Rotoreinheit vorhanden. Das Drehteil und die Rotoreinheit stehen insbesondere in einer Wirkverbindung. Die Bedieneinheit umfasst wenigstens eine Sensoreinheit. Die Sensoreinheit ist insbesondere wenigstens zur Erfassung einer Drehbewegung der Bedieneinheit geeignet. Die Bedieneinheit umfasst wenigsten eine Kopplungseinrichtung. Die Kopplungseinrichtung weist wenigstens eine vorzugsweise wenigstens teilweise elastische Federeinheit auf. Die Federeinheit verbindet die Rotoreinheit und das Drehteil zueinander wenigstens teilweise elastisch verschwenkbar. Die Verschwenkung des Drehteils zur Rotoreinheit ist durch die Sensoreinheit erfassbar.Another operating device according to the invention has an operating unit and at least one controllable braking device. The controllable braking device is used for targeted braking of the operating unit. The operating unit has at least one rotating part with at least one contact surface for rotating the operating unit. There is at least one rotor unit. The rotating part and the rotor unit are in particular in an operative connection. The operating unit comprises at least one sensor unit. The sensor unit is particularly suitable at least for detecting a rotary movement of the operating unit. The operating unit comprises at least one coupling device. The coupling device has at least one, preferably at least partially elastic, spring unit. The spring unit connects the rotor unit and the rotating part to each other at least partially elastically pivotable. The pivoting of the rotating part in relation to the rotor unit can be detected by the sensor unit.
Auch diese erfindungsgemäße Bedieneinrichtung hat viele Vorteile. Die insbesondere wenigstens teilweise elastisch ausgeführte Federeinheit ermöglicht die Erfassung einer Drehung des Drehteils, auch wenn die Rotoreinheit durch eine insbesondere magnetorheologische Bremseinrichtung sehr stark verzögert, festgehalten oder sogar vollständig blockiert wird. Vorteilhaft kann das Drehteil durch den Benutzer auch bei blockierter Rotoreinheit wenigstens in einem geringen Maße verschwenkt werden. So wird ein „Kleben“, insbesondere in einem blockierten Zustand, der Bedieneinheit verhindert. Diese Verschwenkung bzw. Drehung des Drehteils kann durch die Sensoreinheit erfasst werden. Dadurch kann eine Eingabe eines Benutzers trotz blockierter Bremseinrichtung erfasst werden.This operating device according to the invention also has many advantages. The spring unit, which is in particular at least partially elastic, enables a rotation of the rotating part to be detected, even if the rotor unit is decelerated, held or even completely blocked by a particularly magnetorheological braking device. The rotating part can advantageously be pivoted at least to a small extent by the user even when the rotor unit is blocked. This prevents the control unit from “sticking”, especially when it is blocked. This pivoting or rotation of the rotating part can be detected by the sensor unit. As a result, an input from a user can be recorded despite the blocked braking device.
Die Federeinheit kann bereits auch dann von Vorteil sein, wenn der benötigte Kraftaufwand zur Drehung des Bedienteils für einen Benutzer sehr groß ist. Eine voreingestellte Verzögerung der Bremseinrichtung kann vor allem für alte, schwache, körperlich behinderte Menschen schwer überwindbar sein.The spring unit can also be of advantage when the effort required to rotate the operating part is very great for a user. A preset deceleration of the braking device can be difficult to overcome, especially for old, weak, physically disabled people.
Ein Benutzer muss z. B. beim Zurückdrehen des Drehteils an einem durch die Steuereinrichtung und die Bremseinrichtung definierten Anschlag den (vollen) Widerstand der Bremseinrichtung nicht mehr überwinden, um das Drehteil ein wenig zurückzudrehen. Durch die Federeinheit wird die Eingabe des Benutzers erfasst, sodass die Bremseinrichtung beim z. B. Zurückdrehen dementsprechend angesteuert werden kann. Eine vorhandene Verzögerung der Bremseinrichtung kann gezielt nur in eine Drehrichtung reduziert werden. So ist in eine Drehrichtung nur ein geringer bzw. kein spürbarer Widerstand mehr für den Benutzer vorhanden, während in die andere Drehrichtung der Bremswiderstand vollständig aufrecht erhalten bleibt.A user must e.g. B. when turning back the rotating part at a stop defined by the control device and the braking device no longer overcome the (full) resistance of the braking device in order to turn the rotating part back a little. The input of the user is recorded by the spring unit, so that the braking device when z. B. turning back can be controlled accordingly. An existing deceleration of the braking device can only be reduced in a targeted manner in one direction of rotation. In one direction of rotation, there is only a slight or no noticeable resistance for the user, while in the other direction of rotation the braking resistance is fully maintained.
Darüber hinaus ist es auch möglich, einen Benutzerwunsch bei gleichzeitig blockierter Bremseinrichtung zu erfassen. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn keine sinnvolle Eingabe durch das blockierte Drehteil möglich ist oder das Drehteil für eine zeitlich nachfolgende Eingabe genau positioniert und blockiert bleiben muss. Das Federelement ermöglicht hierbei vorteilhaft einen Drehwunsch mit entsprechender Richtung bereits zu erfassen, obwohl eine Drehung des Drehteils zurzeit an sich blockiert ist.In addition, it is also possible to record a user request when the braking device is blocked at the same time. This can be the case, for example, if no meaningful input is possible through the blocked rotating part or the rotating part has to remain precisely positioned and blocked for a subsequent input. The spring element advantageously makes it possible to already detect a rotation request with a corresponding direction, although rotation of the rotating part is currently blocked per se.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Federeinheit eine höhere örtliche Auflösung der Wirkung der Bremseinrichtung innerhalb des Bewegungsbereichs der Bedieneinheit ermöglicht. So kann eine Benutzereingabe bereits zur Steuerung der Bremseinrichtung genutzt werden, bevor eine Drehbewegung der Rotoreinheit selbst stattgefunden hat. So kann eine geänderte Ansteuerung der Bremseinrichtung sofort und noch vor einer Drehung der verbundenen Rotoreinheit realisiert werden. So wird vorteilhaft eine Steuerung der Bremseinrichtung und der Bedieneinheit mit höherer Dynamik ermöglicht.Another advantage is that the spring unit enables a higher spatial resolution of the action of the braking device within the range of motion of the operating unit. In this way, a user input can already be used to control the braking device before the rotor unit itself has rotated. In this way, a changed control of the braking device can be implemented immediately and before the connected rotor unit is rotated. This advantageously enables the braking device and the operating unit to be controlled with greater dynamics.
Bevorzugt umfasst die Kupplungseinheit wenigstens eine magnetische Kupplung. Besonders vorteilhaft umfasst die Kupplungseinheit eine elektromagnetische Kupplung. Besonders vorteilhaft ist die Übertragung durch magnetische Kräfte, da diese nicht oder nur gering anfällig für Verschmutzungen ist. Gleichzeitig können insbesondere hohe Kräfte zwischen der Rotoreinheit und dem Drehteil übertragen werden. Insbesondere bei einer elektromagnetischen Kupplung kann das elektrische Signal quasi direkt ohne Zeitverzögerung eine kraftübertragende Verbindung schalten. Die Kupplung selbst weist eine geringe innere Reibung und geringe Verluste auf.The coupling unit preferably comprises at least one magnetic coupling. The coupling unit particularly advantageously comprises an electromagnetic coupling. Transmission by magnetic forces is particularly advantageous, since it is not or only slightly susceptible to contamination. At the same time, particularly high forces can be transmitted between the rotor unit and the rotating part. In the case of an electromagnetic clutch in particular, the electrical signal can switch a force-transmitting connection almost directly without a time delay. The clutch itself has low internal friction and low losses.
Auch der Verschleiß ist dadurch gering.Wear is also low as a result.
Besonders bevorzugt weist die Kupplungseinheit wenigstens eine mechanische Kupplung auf. Die Kupplungseinheit weist vorteilhaft wenigstens eine bewegliche Schalteinheit auf. Vorteilhaft kann das bewegliche Schaltelement wenigstens teilweise als Zylinder, Konus, Bolzen, Scheibe, Kegel, Übertragungsarm, Übertragungsboden, Quader und/oder Stift ausgeführt sein und oder wenigstens ein solches Formelement umfassen. Diese Aufzählung ist nicht abschließend und soll hier lediglich Anhaltspunkte für mögliche Ausgestaltungen liefern. Dabei kann die bewegliche Schalteinheit insbesondere wenigstens teilweise axial und/oder auch radial beweglich sein. Es ist außerdem möglich, dass die Schalteinheit wenigstens teilweise um einen Schwenkpunkt kippbar ausgeführt ist.The coupling unit particularly preferably has at least one mechanical coupling. The clutch unit advantageously has at least one movable switching unit. The movable switching element can advantageously be designed at least partially as a cylinder, cone, bolt, disk, cone, transmission arm, transmission base, cuboid and / or pin and or comprise at least one such shaped element. This list is not exhaustive and is only intended to provide clues for possible configurations. The movable switching unit can in particular be at least partially axially and / or also radially movable. It is also possible that the switching unit is designed to be at least partially tiltable about a pivot point.
Vorteilhaft weist die mechanische Kupplung wenigstens einen Reibbelag auf. Der Reibbelag ist insbesondere als Lamelle und/oder Reibfläche ausgeführt. Durch die Reibfläche wird vorteilhaft ein Kraftschluss durch Reibung erzeugt. Eine kraftschlüssige Kupplung ist insbesondere kleinbauend und robust. Die Kupplung kann einfach erneuert werden. Reibbeläge sind günstig in der Herstellung. Reibbeläge können auch bei hohen Geschwindigkeitsunterschieden problemlos eingesetzt werden.The mechanical clutch advantageously has at least one friction lining. The friction lining is designed in particular as a lamella and / or friction surface. A frictional connection is advantageously generated by friction through the friction surface. A frictional coupling is particularly compact and robust. The clutch can easily be replaced. Friction linings are inexpensive to manufacture. Friction linings can also be used with high speed differences without any problems.
Vorzugsweise wird durch einen Reibbelag auch ein Durchrutschen ermöglicht. Dies kann zum Beispiel bei unvorhersehbaren Fehlfunktionen oder sehr hohen auftretenden Kräften von Vorteil sein. Quasi als Überlastschutz und Schutz für den Benutzer rutscht die Kupplung durch. Eine Verletzung eines Benutzers durch eine zu hohe Krafteinwirkung kann gezielt und steuerbar ausgeschlossen werden.Slipping is preferably also made possible by a friction lining. This can be of advantage, for example, in the event of unforeseeable malfunctions or very high forces. The clutch slips through, so to speak as overload protection and protection for the user. Injury to a user due to excessive force can be specifically and controllably excluded.
Vorzugsweise weist die mechanische Kupplung wenigstens zwei ineinandergreifende Formelemente auf. Darüber hinaus kann die mechanische Kupplung auch mehrere und/oder eine Vielzahl ineinandergreifender Formelemente aufweisen. Die Formelemente umfassen vorteilhaft wenigstens teilweise Zahnelemente, Nut- und Federelemente und/oder auch Bolzenelemente, welche bevorzugt in eine Bohrung eingreifen können. Darüber hinaus sind auch mechanisch formschlüssige Flansch-, Klauen- oder auch Zahnelemente möglich. Eine mechanisch formschlüssige Kupplung kann darüber hinaus auch wenigstens teilweise als Fliehkraftkupplung ausgelegt sein bzw. wenigstens teilweise eine Fliehkraftkupplung umfassen und/oder auf dem Prinzip der Trägheit basieren beruhen.The mechanical coupling preferably has at least two interlocking shaped elements. In addition, the mechanical coupling can also have several and / or a plurality of interlocking shaped elements. The shaped elements advantageously comprise at least partially toothed elements, tongue and groove elements and / or also bolt elements, which can preferably engage in a bore. In addition, mechanically form-fitting flange, claw or tooth elements are also possible. A mechanically positive coupling can also be designed at least partially as a centrifugal clutch or at least partially comprise a centrifugal clutch and / or be based on the principle of inertia.
Außerdem wäre es denkbar, dass eine formschlüssige Kupplung über einen Freilauf verfügt, welche eine Kraftübertragung nur in eine bestimmte Richtung und/oder unter bestimmten Bedingungen ermöglicht. Vorteilhaft sind formschlüssige Kupplungen mechanisch robust und erlauben außerdem eine winkeltreue Kupplung.In addition, it would be conceivable that a form-fitting coupling has a freewheel, which enables a power transmission only in a certain direction and / or under certain conditions. Positive-locking couplings are advantageously mechanically robust and also allow a coupling that is conformal to the angle.
In wenigstens einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Kupplungseinheit wenigstens eine Steuereinheit zur Steuerung der beweglichen Schalteinheit auf. Dabei kann die Schalteinheit fremdgesteuert oder auch selbstgesteuert sein. Fremdgesteuerte Kupplungseinheiten werden von außen gesteuert. Selbstgesteuerte Kupplungseinheiten verfügen über eine interne Steuerung. Vorteilhaft arbeitete die Steuereinheit insbesondere elektrisch, elektromagnetisch, elektromechanisch (Piezoelement) oder auch rein mechanisch. Als Aktoren kommen insbesondere Elektromotoren und Servomotoren und Sensoreinheiten mit angeschlossenen Rechnereinheiten zum Einsatz. Zur Steuerung kann insbesondere eine Drehzahl oder ein Drehwinkel, eine Geschwindigkeit oder auch eine Beschleunigung einer Bewegung der Bedieneinheit, insbesondere des Drehteils, eine wirkende Kraft, eine insbesondere elektrische Leistung, ein elektrischer Strom und/oder eine Spannung und/oder auch andere Signale und Kenngrößen zum Einsatz kommen. Darüber hinaus sind auch temperaturgeregelte Systeme denkbar.In at least one advantageous development, the coupling unit has at least one control unit for controlling the movable switching unit. The switching unit can be externally controlled or also self-controlled. Externally controlled coupling units are controlled externally. Self-controlled coupling units have an internal control. The control unit advantageously worked in particular electrically, electromagnetically, electromechanically (piezo element) or also purely mechanically. In particular, electric motors and servomotors and sensor units with connected computer units are used as actuators. For control, in particular a speed or an angle of rotation, a speed or an acceleration of a movement of the operating unit, in particular of the rotating part, can be a Acting force, in particular an electrical power, an electrical current and / or a voltage and / or also other signals and parameters are used. In addition, temperature-controlled systems are also conceivable.
Selbstgesteuerte Kupplungseinheiten können auch eine Fliehkraftkupplung mit einer Federvorbelastung oder auch eine Änderung der mechanischen und/oder strömungsmechanischen Eigenschaften eines Fluids, wie zum Beispiel der Viskosität, nutzen.Self-controlled clutch units can also use a centrifugal clutch with a spring preload or also a change in the mechanical and / or fluid mechanical properties of a fluid, such as the viscosity.
Vorteilhaft umfasst die mechanische Kupplungseinheit wenigstens eine Vorbelastungseinheit. So kann die Kupplungseinheit vorteilhaft in die gekoppelte oder die entkoppelte Stellung vorbelastet werden. Die andere Stellung wird dann vorzugsweise durch die bewegliche Schalteinheit und eine Steuereinheit realisiert. Die Vorbelastungseinheit ermöglicht einen definierten Ausgangszustand der Kupplungseinheit. Außerdem können Kraftspitzen und Drehmomentspitzen vorteilhaft gepuffert werden. Die Vorbelastungseinheit umfasst vorteilhaft wenigstens ein federndes Element. Durch das federnde Element wird die Kupplungseinheit insbesondere in dem gekoppelten Zustand vorbelastet. Als metallische federnde Elemente kommt insbesondere wenigstens ein Zug-/Druckstab, eine Ringfeder, eine Blattfeder, eine Spiralfeder, eine Tellerfeder, eine Drehstabfeder und/oder auch eine zylindrische Schraubendruckfeder vorteilhaft zum Einsatz. Darüber hinaus können auch andere Federelemente zum Einsatz kommen. Die hier dargestellte Aufzählung ist nicht abschließend. Als federndes Element kann außerdem ein Gummipuffer, faserverstärkte Kunststofffeder oder auch Gasfedern zum Einsatz kommen. Darüber hinaus können auch andere Effekte zur Vorbelastung wie federnde Gaskissen, ein mit Druck beaufschlagter und insbesondere flexibler Fluidbalg, etc. zum Einsatz kommen.The mechanical coupling unit advantageously comprises at least one preloading unit. In this way, the coupling unit can advantageously be preloaded into the coupled or the decoupled position. The other position is then preferably implemented by the movable switching unit and a control unit. The preload unit enables a defined initial state of the coupling unit. In addition, force peaks and torque peaks can be advantageously buffered. The preloading unit advantageously comprises at least one resilient element. The coupling unit is preloaded, in particular in the coupled state, by the resilient element. In particular, at least one tension / compression rod, an annular spring, a leaf spring, a spiral spring, a plate spring, a torsion bar spring and / or a cylindrical helical compression spring are advantageously used as metallic resilient elements. In addition, other spring elements can also be used. The list presented here is not exhaustive. A rubber buffer, fiber-reinforced plastic spring or even gas springs can also be used as the resilient element. In addition, other effects for preloading, such as resilient gas cushions, a pressurized and, in particular, flexible fluid bellows, etc., can also be used.
In wenigstens einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kupplungseinheit wenigstens teilweise an der Rotoreinheit aufgenommen. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Kupplungseinheit wenigstens teilweise an dem Drehteil aufgenommen. Vorteilhaft wird so eine platzsparende und kleinbauende Anordnung ermöglicht. Die Kupplungseinheit ist direkt dort angeordnet, wo auch die Kräfte übertragen werden müssen.In at least one advantageous embodiment, the coupling unit is at least partially received on the rotor unit. In an advantageous development, the coupling unit is at least partially received on the rotating part. A space-saving and compact arrangement is advantageously made possible in this way. The coupling unit is located directly where the forces have to be transmitted.
Vorzugsweise ist das Drehteil drehbar an der Rotoreinheit aufgenommen. Insbesondere ist das Drehteil durch wenigstens ein Wälzlager und z. B. Kugellager drehbar mit der Rotoreinheit verbunden. So wird eine effiziente Konstruktion mit kurzer Kraftleitung ermöglicht. Es können auch Gleitlager zum Einsatz kommen. Die Lager können in die Kupplungseinheit integriert sein, sodass die Kupplungseinheit zwischen dem Drehteil und der Rotoreinheit angeordnet ist. Eine Kupplung kann dadurch besonders einfach und effizient und kleinbauend ermöglicht werden.Preferably, the rotating part is rotatably received on the rotor unit. In particular, the rotating part is by at least one roller bearing and z. B. Ball bearings rotatably connected to the rotor unit. This enables an efficient construction with a short power line. Plain bearings can also be used. The bearings can be integrated into the coupling unit, so that the coupling unit is arranged between the rotating part and the rotor unit. A coupling can thereby be made possible in a particularly simple and efficient manner and with a small structure.
Bevorzugt umfasst die Federeinheit wenigsten ein Elastomerfederelement. Vorteilhaft umfasst das Elastomerfederelement wenigstens einen Gummipuffer oder auch eine (z. B. faserverstärkte) Kunststofffeder. Das Federelement ist insbesondere wenigstens teilweise ringförmig ausgeführt und umschließt die Rotoreinheit wenigstens teilweise. Das Elastomerfederelement kann einfach auf Torsion belastet werden. Kleine Verdrehungen und/oder Verschwenkungen können vorteilhaft umgesetzt werden. Dabei kann eine progressive Federkennlinie eines Gummipuffers sehr vorteilhaft sein. Die elastische Rückstellkraft wird mit steigender Verschwenkung immer größer. Bei großer Überlast kann das Gummi als Sollbruchstelle wegplatzen, sodass eine Sicherheitsfunktion gegeben ist.The spring unit preferably comprises at least one elastomer spring element. The elastomer spring element advantageously comprises at least one rubber buffer or also a (for example fiber-reinforced) plastic spring. In particular, the spring element is at least partially ring-shaped and at least partially encloses the rotor unit. The elastomer spring element can easily be loaded with torsion. Small rotations and / or pivoting movements can be implemented advantageously. A progressive spring characteristic of a rubber buffer can be very advantageous. The elastic restoring force increases with increasing pivoting. In the event of a large overload, the rubber can burst away as a predetermined breaking point, so that a safety function is provided.
In wenigstens einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Federeinheit wenigstens eine Fixiereinheit zur Begrenzung des Federwegs. Außerdem kann die Fixiereinheit genutzt werden, um die elastische Federung ganz auszuschalten und zu überbrücken. Dies kann bei einer sehr hohen Drehgenauigkeit vorteilhaft sein. Durch die Fixiereinheit ist es möglich, die Verschwenkung an den Benutzer anzupassen.In at least one advantageous embodiment, the spring unit comprises at least one fixing unit for limiting the spring travel. In addition, the fixing unit can be used to switch off the elastic suspension completely and to bypass it. This can be advantageous in the case of a very high rotational accuracy. The fixing unit makes it possible to adapt the pivoting to the user.
In wenigstens einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Federeinheit wenigstens ein Metallfederelement. Das Metallfederelement kann wenigstens bereichsweise einen Zug-/Druckstab, eine Ringfeder, eine Blattfeder, eine Spiralfeder, eine Schraubenfeder, eine Tellerfeder, einen Drehstab und/oder auch eine zylindrische Schraubendruckfeder umfassen. Metallische Federelemente sind langlebig und robust. Metallfedern ermöglichen vorteilhaft größere Federwege und/oder Verschwenkungen als Elastomerfederelemente. Die Federkennlinie kann durch mehrere verschiedene Elemente zusammengesetzt werden.In at least one advantageous development, the spring unit comprises at least one metal spring element. The metal spring element can at least partially comprise a tension / compression rod, an annular spring, a leaf spring, a spiral spring, a helical spring, a plate spring, a torsion bar and / or a cylindrical helical compression spring. Metallic spring elements are durable and robust. Metal springs advantageously allow greater spring travel and / or pivoting than elastomer spring elements. The spring characteristic can be composed of several different elements.
Vorteilhaft ist die Federkennlinie der Federeinheit wenigstens bereichsweise einstellbar. Hierzu können die einzelnen Federelemente austauschbar sein. Außerdem kann es vorteilhaft sein, die Vorspannung von dem Federelement direkt an der Bedieneinheit einzustellen. Außerdem ist es denkbar, einzelne Windungen von Metallfedern gezielt festzusetzen oder auch zu sperren und bei Bedarf wieder freizugeben. So kann die Federkennlinie vorteilhaft an einen Benutzer, die Sensoreinrichtung und/oder eine angeschlossene Elektrik angepasst werden.The spring characteristic of the spring unit is advantageously adjustable at least in certain areas. For this purpose, the individual spring elements can be exchangeable. In addition, it can be advantageous to set the preload of the spring element directly on the operating unit. In addition, it is conceivable to fix individual turns of metal springs in a targeted manner or to block them and release them again if necessary. In this way, the spring characteristic can advantageously be adapted to a user, the sensor device and / or a connected electrical system.
In wenigstens einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Federeinheit wenigstens eine Vorspanneinheit. Durch die Vorspanneinheit kann die Federeinheit vorteilhaft wenigstens abschnittsweise vorgespannt werden. Dadurch kann das Ansprechverhalten der Federeinheit vorteilhaft angepasst werden. Eine Einstellung der Vorspannung im Betrieb ist insbesondere vorteilhaft möglich. Eine Abstimmung in Verbindung mit einer insbesondere magnetorheologischen Bremseinrichtung ist so vorteilhaft möglich.In at least one advantageous development, the spring unit comprises at least one pretensioning unit. Through the pretensioning unit, the Spring unit are advantageously biased at least in sections. As a result, the response behavior of the spring unit can be advantageously adapted. It is particularly advantageous to adjust the preload during operation. Coordination in connection with a particularly magnetorheological braking device is thus advantageously possible.
Vorzugsweise beträgt ein maximaler Schwenkwinkel zwischen dem Drehteil und der Rotoreinheit weniger als 60° oder 45° oder sogar 30° oder sogar insbesondere nur 10° oder noch weniger z. B. weniger als 5° oder 2° oder sogar 1°. Solche (großen und kleinen) Verschwenkungen und/oder Verschwenkwinkel sind insbesondere vorteilhaft durch Metallfedern realisierbar. Vorteilhaft kann ein großer Schwenkwinkel auch für eine zusätzliche Eingabe durch die Bedieneinheit genutzt werden. So können beispielsweise Zusatzfunktionen in Computerspielen durch eine gezielte Verdrehung von mehreren 5° oder 10° (+/- 30°) nutzbar gemacht werden.Preferably, a maximum pivot angle between the rotating part and the rotor unit is less than 60 ° or 45 ° or even 30 ° or even in particular only 10 ° or even less z. B. less than 5 ° or 2 ° or even 1 °. Such (large and small) pivoting and / or pivoting angles can particularly advantageously be implemented by means of metal springs. A large swivel angle can also advantageously be used for an additional input by the operating unit. For example, additional functions in computer games can be made usable by a targeted rotation of several 5 ° or 10 ° (+/- 30 °).
Vorteilhaft kann eine Verschwenkung auch zur Eingabe vorzugsweise bei Computerprogrammen und insbesondere bei Computerspielen genutzt werden. Es ist möglich, dass eine Verschwenkung gegen das Federelement dem Spannen eines Pfeilbogens oder auch eines Katapults oder dem Spannen eines Abzugshahns eines Gewehrs entsprechen kann. Dabei ist es vorzugsweise möglich, das Federelement so einzustellen, dass sich die Kraft des Federelements vorzugsweise ähnlich zur Spannkraft des Bogens verhält, wobei sich der Bogen durch Loslassen der Drehteils entspannt. Vorzugsweise ist eine Rückstellkraft des Federelements so groß, dass insbesondere bei einer Entlastung bzw. einem Loslassen des verschwenkten Drehteils, dieses durch die Rückstellkraft des Federelements selbstständig in eine insbesondere wenigstens teilweise in ein unverschwenkte Ausgangsposition zurückschwenkt.A pivoting can also advantageously be used for input, preferably in computer programs and in particular in computer games. It is possible that a pivoting against the spring element can correspond to the cocking of an arrow bow or a catapult or the cocking of a trigger of a rifle. It is preferably possible here to adjust the spring element in such a way that the force of the spring element is preferably similar to the tension force of the bow, the bow being relaxed by letting go of the rotating part. A restoring force of the spring element is preferably so great that, in particular when the pivoted rotating part is relieved or released, it automatically swivels back into an in particular at least partially non-pivoted starting position due to the restoring force of the spring element.
Darüber hinaus ist es außerdem möglich, eine große Verschwenkung vorzugsweise zum Scrollen, vorzugsweise zum schnellen Scrollen, insbesondere in Office-Anwendungen, Schneidprogrammen für Musik und Videos, Zoomen bei CAD-Programmen oder auch sonstigen Programmen zu verwenden. Die Aufzählung ist nicht abschließend und soll dem Leser hier nur als Anhaltspunkt insbesondere für eine mögliche Nutzung des Federelements dienen.In addition, it is also possible to use a large pivot, preferably for scrolling, preferably for fast scrolling, in particular in office applications, cutting programs for music and videos, zooming in CAD programs or other programs. The list is not exhaustive and is only intended to serve as a guide for the reader, in particular for a possible use of the spring element.
Vorzugsweise wird die Rotoreinheit durch die Bremseinrichtung blockiert und das Drehteil kann gegen die Rotoreinheit verdreht werden. Solch eine Eingabe kann vorzugsweise durch eine Steuerungssoftware oder ein Softwareprogramm einer verbundenen Rechnereinrichtung als wenigstens eine Drehbewegung mit konstanter Drehgeschwindigkeit interpretiert werden. Bei einer Entspannung des Federelements wird dies als „Bewegungsstopp“ interpretiert.The rotor unit is preferably blocked by the braking device and the rotating part can be rotated against the rotor unit. Such an input can preferably be interpreted by a control software or a software program of a connected computer device as at least one rotational movement at a constant rotational speed. When the spring element is relaxed, this is interpreted as a "movement stop".
Vorteilhaft ist ein maximaler Schwenkwinkel zwischen dem Drehteil und der Rotoreinheit zwischen 0,1° und 1° und insbesondere von ca. 0,05° (+/-25%) möglich. Solch eine kleine bzw. kleinste Verschwenkung ist vorteilhaft durch insbesondere durch ein Gummifederelement vorteilhaft möglich. Federeinheiten mit einem kleinen Schwenkwinkel sind vorteilhaft zur Überwindung großer Verzögerungen der Bremseinrichtung oder einer Blockierung der Drehung in Verbindung mit der Sensoreinheit vorteilhaft nutzbar. So kann die Verzögerung und/oder Blockierung der Bremseinrichtung gezielt aufgehoben werden, wenn schon eine (sehr) kleine Verschwenkung detektiert wird. Ein Benutzer merkt vorteilhaft praktisch nicht einmal, dass die elastisch federnde Einheit vorhanden ist, muss aber selber aktiv werden und das Drehteil betätigen und leicht verschwenken.A maximum pivot angle between the rotating part and the rotor unit of between 0.1 ° and 1 ° and in particular of approx. 0.05 ° (+/- 25%) is advantageously possible. Such a small or very small pivoting is advantageously possible, in particular, by means of a rubber spring element. Spring units with a small pivoting angle can advantageously be used in conjunction with the sensor unit to overcome large decelerations of the braking device or to block the rotation. In this way, the deceleration and / or blocking of the braking device can be specifically canceled when a (very) small pivoting is already detected. Advantageously, a user practically does not even notice that the elastically resilient unit is present, but has to become active himself and actuate the rotating part and pivot it slightly.
In wenigstens einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Drehteil die Rotoreinheit wenigstens teilweise. Vorteilhaft ist das Drehteil wenigstens abschnittsweise ringförmig ausgebildet. Dadurch wird vorteilhaft eine gute Kraftübertragung gewährleistet. Außerdem kann das ringförmige Drehteil vorteilhaft an der Rotoreinheit angeordnet werden. Ein ringförmiges Drehteil ist außerdem leicht für einen Benutzer handhabbar.In at least one advantageous development, the rotating part at least partially comprises the rotor unit. The rotating part is advantageously designed to be ring-shaped, at least in sections. This advantageously ensures good power transmission. In addition, the annular rotating part can advantageously be arranged on the rotor unit. An annular rotating part is also easy to handle for a user.
In wenigstens einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Drehteil wenigstens ein Kernelement. Außen weist das Drehteil vorteilhaft einen Gummiüberzug und/oder eine Gummierung zur besseren Haftung insbesondere eines Fingers und/oder der Hand eines Benutzers auf. Vorzugsweise weist das Kernelement eine hohe Dichte auf. Insbesondere beträgt die Dichte des Kernelements zwischen 2 kg/dm^3 und 15 kg/dm^3 und kann insbesondere bis zu 30 kg/dm^3 oder noch mehr betragen. So kann das Kernelement vorteilhaft wenigstens teilweise aus Stahl, Eisen und/oder Blei bestehen. Das Kernelement läuft vorteilhaft in einem ringförmigen Drehteil insbesondere ringförmig um. Durch die hohe Dichte des Kernelements wird das Drehteil besonders träge. Dadurch verbessert sich die Eignung für einen Frei- oder Nachlauf.In at least one advantageous development, the rotating part comprises at least one core element. On the outside, the rotating part advantageously has a rubber coating and / or a rubber coating for better adhesion, in particular of a finger and / or the hand of a user. The core element preferably has a high density. In particular, the density of the core element is between 2 kg / dm ^ 3 and 15 kg / dm ^ 3 and can in particular be up to 30 kg / dm ^ 3 or even more. Thus, the core element can advantageously consist at least partially of steel, iron and / or lead. The core element advantageously runs around in an annular rotating part, in particular in an annular manner. The high density of the core element makes the turned part particularly sluggish. This improves the suitability for free or overrun.
Vorzugsweise erfasst die Sensoreinheit wenigstens eine Änderung des Drehwinkels. Vorteilhaft erfasst die Sensoreinheit wenigstens eine Drehwinkelposition des Drehteils. Vorteilhaft umfasst die Sensoreinheit dazu wenigstens einen induktiven, optischen und/oder mechanischen Wegsensor, einen Sensor mit veränderlichem Widerstand bzw. ein Potenziometer, einen Ultraschallsensor und/oder einen kapazitiv arbeitenden Sensor und/oder ein magnetischen Sensor, insbesondere ein HallSensor, vorteilhaft in Kombination mit einem polarisierten Magnetring. Als Sensoren kommen insbesondere wenigstens ein Inkrementgeber und/oder wenigstens eine Lichtschranke zum Einsatz. Darüber hinaus ist auch ein digitaler elektrischer Kontakt denkbar, welche allein eine Verdrehung detektiert. Der elektrische Kontakt kommt vor allem in Verbindung mit der Federeinheit vorteilhaft zum Einsatz, wenn ausschließlich ein „Kleben“, d. h. eine Blockierung der Drehbewegung durch die Bremseinrichtung aufgehoben werden soll. In allen Ausgestaltungen ist es vorteilhaft, dass jede mögliche Ausgestaltung der Sensoreinheit eine Auflösung des Drehwinkels von kleiner als 0,05° ermöglicht. Dadurch können auch kleine Verschwenkungen und Schwenkwinkel erfasst werden. Eine genauere Steuerung der Bremseinrichtung und einer Eingabe wird ermöglicht.The sensor unit preferably detects at least one change in the angle of rotation. The sensor unit advantageously detects at least one angle of rotation position of the rotating part. To this end, the sensor unit advantageously comprises at least one inductive, optical and / or mechanical displacement sensor, a sensor with variable resistance or a potentiometer, an ultrasonic sensor and / or a capacitive sensor and / or a magnetic sensor, in particular a Hall sensor, advantageously in combination with a polarized magnetic ring. In particular, at least one incremental encoder and / or at least one light barrier are used as sensors. In addition, is a digital electrical contact is also conceivable, which alone detects a rotation. The electrical contact is used to advantage, especially in connection with the spring unit, if only “sticking”, ie a blocking of the rotary movement by the braking device, is to be removed. In all of the configurations it is advantageous that every possible configuration of the sensor unit enables a resolution of the angle of rotation of less than 0.05 °. As a result, small swiveling and swiveling angles can also be recorded. A more precise control of the braking device and an input is made possible.
Besonders bevorzugt ist wenigstens eine zweite Sensoreinheit vorhanden. Die zweite Sensoreinheit eignet sich vorteilhaft zur Detektion einer Drehbewegung der Rotoreinheit. Vorteilhaft beruht auch die zweite Sensoreinheit auf den gleichen Messprinzipien wie die erste Sensoreinheit. Vorzugsweise kann so die Verdrehung der Rotoreinheit zum Drehteil im Allgemeinen im Betrieb der Bedieneinheit ermittelt werden. Aus der Verdrehung kann vorteilhaft eine Anfangsbeschleunigung abgeleitet werden, welche sich insbesondere eignet, um den Eingabewunsch des Benutzers schnell und sicher zu interpretieren. Eine hohe Anfangsbeschleunigung kann beispielsweise zur Einstellung einer hohen Scrollgeschwindigkeit genutzt werden.At least one second sensor unit is particularly preferably present. The second sensor unit is advantageously suitable for detecting a rotary movement of the rotor unit. The second sensor unit is also advantageously based on the same measuring principles as the first sensor unit. In this way, the rotation of the rotor unit relative to the rotating part can preferably be determined in general when the operating unit is in operation. An initial acceleration can advantageously be derived from the rotation, which is particularly suitable for interpreting the user's input request quickly and reliably. A high initial acceleration can be used, for example, to set a high scrolling speed.
Vorteilhaft kann insbesondere wenigstens ein Magnetring in Kombination mit wenigstens zwei Hallsensoren insbesondere als Drehwinkelsensoren genutzt werden. Dabei wird vorzugsweise der Magnetring an dem Drehteil insbesondere drehfest angeordnet und insbesondere befestigt. Insbesondere ein Hallsensor wird ortsfest neben dem Magnetring platziert, welcher dazu geeignet und ausgebildet ist, insbesondere wenigstens eine Änderung eines Magnetfelds des Magnetrings zu erfassen. Vorteilhaft ist der zweiter Hallsensor insbesondere drehfest an der Rotoreinheit angeordnet bzw. vorteilhaft wenigstens teilweise darin angeordnet. Insbesondere in einem gekoppelten Zustand der Kupplungseinheit dreht sich die Rotoreinheit vorteilhaft mit dem Drehteil und dem einen Magnetring mit. In diesem Fall wird insbesondere idealisiert keine Verschwenkung des Drehteils gegenüber der Rotoreinheit erfasst. Bei der realen Anwendung können jedoch insbesondere kleine Verschwenkungen durch die Kupplungseinheit auch im gekoppelten Zustand möglich sein. In particular, at least one magnetic ring can advantageously be used in combination with at least two Hall sensors, in particular as rotation angle sensors. In this case, the magnetic ring is preferably arranged and in particular fastened on the rotating part in a rotationally fixed manner. In particular, a Hall sensor is placed in a stationary manner next to the magnetic ring, which is suitable and designed to detect, in particular, at least one change in a magnetic field of the magnetic ring. The second Hall sensor is advantageously arranged in particular non-rotatably on the rotor unit or is advantageously arranged at least partially therein. In particular, when the coupling unit is in a coupled state, the rotor unit advantageously rotates with the rotating part and the one magnetic ring. In this case, in particular in an idealized manner, no pivoting of the rotating part relative to the rotor unit is detected. In the real application, however, in particular small pivoting movements by the coupling unit may also be possible in the coupled state.
Insbesondere in einem entkoppelten Zustand ist eine Drehung des Magnetrings vorteilhaft durch den zweiten Hallsensor erfassbar.In particular, in a decoupled state, a rotation of the magnetic ring can advantageously be detected by the second Hall sensor.
Es ist insbesondere möglich, dass Messsignale von zwei Sensoreinheiten, welche auf einem gleichen und/oder ähnlichen Messprinzip beruhen miteinander zu vergleichen um eine Verschwenkung des Drehteils gegenüber der Rotoreinheit zu erfassen. Insbesondere bei der Nutzung von Hallsensoren können die Messsignale vorteilhaft direkt voneinander abgezogen werden. So kann insbesondere die Verarbeitung und die Erfassung einer Relativbewegung von dem Drehteil zu der Rotoreinheit vorteilhaft erfasst werden.In particular, it is possible to compare measurement signals from two sensor units, which are based on the same and / or similar measurement principle, with one another in order to detect a pivoting of the rotating part with respect to the rotor unit. In particular when using Hall sensors, the measurement signals can advantageously be subtracted directly from one another. In particular, the processing and the detection of a relative movement from the rotating part to the rotor unit can advantageously be detected.
Vorteilhaft umfasst die Kopplungseinrichtung wenigstens eine Kupplungseinheit und wenigstens eine elastische Federeinheit. Dadurch werden beide Funktionen in einer Bedieneinrichtung vereint.The coupling device advantageously comprises at least one coupling unit and at least one elastic spring unit. As a result, both functions are combined in one control unit.
Vorzugsweise umfasst die Bedieneinrichtung wenigstens einen Tragkörper. Vorteilhaft ist die Bedieneinheit an dem Tragkörper wenigstens teilweise aufgenommen. Der Tragkörper ermöglicht die Kraftabstützung und/oder wenigstens teilweise einen Einbau in ein Gehäuse oder ein anderes Bauteil.The operating device preferably comprises at least one support body. The operating unit is advantageously at least partially accommodated on the support body. The support body enables the force support and / or at least partially installation in a housing or another component.
Bevorzugt ist die Rotoreinheit wenigstens teilweise an dem Tragkörper drehbar aufgenommen. Besonders bevorzugt ist die Rotoreinheit wenigstens teilweise an dem Tragkörper gelagert. Vorteilhaft ist an dem Tragkörper und/oder an der Rotoreinheit hierfür wenigstens eine Lagerungseinheit ausgebildet.The rotor unit is preferably at least partially rotatably received on the support body. Particularly preferably, the rotor unit is at least partially mounted on the support body. For this purpose, at least one storage unit is advantageously formed on the support body and / or on the rotor unit.
Vorteilhaft umschließt die Rotoreinheit eine Statoreinheit wenigstens teilweise. Die Statoreinheit ist insbesondere wenigstens ein Bestandteil der Bremseinrichtung. Vorteilhaft umschließt die Rotoreinheit die Statoreinheit wenigstens teilweise. Vorteilhaft ist die Statoreinheit wenigstens teilweise feststehend ausgebildet und/oder wenigstens teilweise feststehend an dem Tragkörper aufgenommen und/oder gelagert.The rotor unit advantageously at least partially encloses a stator unit. The stator unit is in particular at least one component of the braking device. The rotor unit advantageously at least partially encloses the stator unit. The stator unit is advantageously at least partially fixed and / or at least partially fixedly received and / or supported on the support body.
Vorzugsweise ist die Rotoreinheit wenigstens teilweise drehbar und/oder schwenkbar an der Statoreinheit aufgenommen.The rotor unit is preferably at least partially rotatably and / or pivotably received on the stator unit.
In wenigstens einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Rotoreinheit und/oder die Statoreinheit wenigstens teilweise drehbar an dem Tragkörper aufgenommen. Vorzugsweise kann die Rotoreinheit und/oder die Statoreinheit auch nicht drehbar, also statisch an dem Tragkörper aufgenommen werden.In at least one advantageous development, the rotor unit and / or the stator unit are at least partially rotatably received on the support body. The rotor unit and / or the stator unit can preferably also be held non-rotatably, that is to say statically, on the support body.
Vorzugsweise ist die Bremseinrichtung wenigstens teilweise als magnetorheologische Bremseinrichtung ausgeführt.The braking device is preferably designed at least partially as a magnetorheological braking device.
In wenigstens einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens bereichsweise zwischen der Rotoreinheit und der Statoreinheit der magnetorheologischen Bremseinrichtung wenigstens eines magnetorheologisches Mediums vorhanden. Vorteilhaft umfasst die Statoreinheit und/oder die Rotoreinheit wenigstens eine elektrisch leitende Spule. Durch die Spule kann das magnetorheologische Medium in seinen Eigenschaften und insbesondere der Viskosität beeinflusst werden. Vorteilhaft ist eine Bewegbarkeit des Drehteils durch die Bremseinrichtung beeinflussbar. Besonders bevorzugt kann dadurch wenigstens eine haptische Rückmeldung bzw. bidirektionale Kommunikation erzeugt werden. Der Benutzer bekommt ein haptisches Feedback durch seine Eingabe, welche er durch eine Drehbewegung des Drehteils gemacht hat. Gleichzeitig können erfindungsgemäß vorteilhaft ein Frei- und/oder Nachlauf genutzt werden, um die Bedieneinheit noch vorteilhafter zu nutzen. Vorteilhaft kann ein „Kleben“ der Bremseinrichtung durch die elastische Federeinheit verhindert werden. Außerdem können Eingaben von Benutzern direkt und mit hoher Sensitivität erfasst werden.In at least one advantageous embodiment of the invention, at least one magnetorheological medium is present at least in regions between the rotor unit and the stator unit of the magnetorheological braking device. The stator unit and / or the rotor unit advantageously comprises at least one electrically conductive coil. The coil can do that magnetorheological medium can be influenced in its properties and in particular the viscosity. A mobility of the rotating part can advantageously be influenced by the braking device. Particularly preferably, at least one haptic feedback or bidirectional communication can thereby be generated. The user receives haptic feedback through his input, which he made by rotating the rotating part. At the same time, according to the invention, a free run and / or overrun can advantageously be used in order to use the operating unit even more advantageously. “Sticking” of the braking device can advantageously be prevented by the elastic spring unit. In addition, inputs from users can be recorded directly and with a high degree of sensitivity.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst eine Bedieneinrichtung mit wenigstens einer Bedieneinheit und einer gezielt steuerbaren Bremseinrichtung. Die Bedieneinheit umfasst wenigstens ein Drehteil mit wenigstens einer Berührfläche zum Drehen der Bedieneinheit und wenigstens eine Rotoreinheit und wenigstens eine Sensoreinheit. Die Sensoreinheit ist wenigstens dazu geeignet, die Drehbewegung der Bedieneinheit zu bestimmen. Eine Drehbewegung der Berührfläche des Drehteils wird durch wenigstens eine Kupplungseinheit von einer Drehbewegung der Rotoreinheit entkoppelt oder gekoppelt. Dabei erfasst die Sensoreinheit die Drehbewegung des Drehteils.A method according to the invention comprises an operating device with at least one operating unit and a braking device that can be controlled in a targeted manner. The operating unit comprises at least one rotating part with at least one contact surface for rotating the operating unit and at least one rotor unit and at least one sensor unit. The sensor unit is at least suitable for determining the rotary movement of the operating unit. A rotary movement of the contact surface of the rotary part is decoupled or coupled from a rotary movement of the rotor unit by at least one coupling unit. The sensor unit detects the rotary movement of the rotating part.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren umfasst eine Bedieneinrichtung mit wenigstens einer Bedieneinheit. Die Bedieneinheit umfasst wenigstens ein Drehteil mit wenigstens einer Berührfläche zum Drehen der Bedieneinheit und wenigstens eine Rotoreinheit und wenigstens eine Sensoreinheit. Die Sensoreinheit ist wenigstens dazu geeignet, die Drehbewegung der Bedieneinheit zu bestimmen. Eine Drehbewegung der Berührfläche des Drehteils wird durch wenigstens eine elastische Federeinheit wenigstens einer Kopplungseinrichtung durch eine elastische Verschwenkung und/oder Verdrehung an die Rotoreinheit übertragen. Die Verdrehung wird durch die Sensoreinheit erfasst bzw. ist erfassbar durch die Sensoreinheit.Another method according to the invention comprises an operating device with at least one operating unit. The operating unit comprises at least one rotating part with at least one contact surface for rotating the operating unit and at least one rotor unit and at least one sensor unit. The sensor unit is at least suitable for determining the rotary movement of the operating unit. A rotary movement of the contact surface of the rotary part is transmitted to the rotor unit by at least one elastic spring unit of at least one coupling device by elastic pivoting and / or rotation. The rotation is detected by the sensor unit or can be detected by the sensor unit.
Vorteilhaft wird bei einem der Verfahren eine Drehbewegung der Rotoreinheit durch wenigstens eine Bremseinrichtung und insbesondere eine magnetorheologische Bremseinrichtung verzögert, festgehalten oder auch freigegeben.In one of the methods, a rotational movement of the rotor unit is advantageously delayed, held or also released by at least one braking device and in particular a magnetorheological braking device.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.Further advantages and features of the present invention emerge from the description of the exemplary embodiments, which are explained below with reference to the accompanying figures.
In den Figuren zeigen:
-
1a-1f rein schematische dreidimensionale Ansichten von erfindungsgemäßen Bedieneinrichtungen; -
2a-2b stark schematisierte Darstellungen einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht; -
3a-3c stark schematisierte Darstellungen verschiedener Ausführungsformen des Bereichs der Kopplungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung in einer Schnittansicht; -
4 eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung in perspektivischer Ansicht.
-
1a-1f purely schematic three-dimensional views of operating devices according to the invention; -
2a-2b highly schematic representations of an operating device according to the invention in a sectional side view; -
3a-3c highly schematic representations of various embodiments of the area of the coupling device of an operating device according to the invention in a sectional view; -
4th a highly schematic representation of an operating device according to the invention in a perspective view.
In den
In
Die haptische Bedieneinrichtung
Die Rotoreinheit
Hier ist eine Kopplungseinrichtung
Die Kopplungseinrichtung
Eine Drehbewegung
Hier kann die Kopplungseinrichtung
Durch die hohe Reibung des magnetorheologischen Mediums
Im entkoppelten Zustand der Kupplungseinheit
Um den Nachlauf zusätzlich zu unterstützen, umfasst das Drehteil
Darüber hinaus kann die Kopplungseinrichtung
In
In
In
In
In
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- BedieneinheitControl unit
- 33
- DrehteilTurned part
- 44th
- BerührflächeContact surface
- 55
- RotoreinheitRotor unit
- 66th
- SensoreinheitSensor unit
- 77th
- DrehbewegungRotary motion
- 88th
- KopplungseinrichtungCoupling device
- 99
- KupplungseinheitCoupling unit
- 1010
- LagerungseinheitStorage unit
- 1111th
- BremseinrichtungBraking device
- 1212th
- elastische Federeinheitelastic spring unit
- 1313th
- bewegliche Schalteinheitmovable switching unit
- 1414th
- VorbelastungseinheitPreload unit
- 1515th
- ElastomerfederelementElastomer spring element
- 1616
- MetallfederelementMetal spring element
- 1717th
- Fixierungseinheit, VorspanneinheitFixing unit, pretensioning unit
- 1818th
- Schwenkwinkel, Swivel angle,
- 1919th
- Verschwenkung KernelementSwiveling core element
- 2020th
- Tragkörper, KonsoleSupport body, console
- 2121
- StatoreinheitStator unit
- 2222nd
- magnetorheologisches Mediummagnetorheological medium
- 100100
- Bedieneinrichtung, haptische BedieneinrichtungControl device, haptic control device
- 101101
- Computermauscomputer mouse
- 102102
- EingabeelementInput element
- 103103
- EingaberadInput wheel
- 104104
- MausradMouse wheel
- 105105
- Joystickjoystick
- 106106
- BedienknopfControl button
- 107107
- DaumenwalzeThumb roller
- 108108
- LinearbewegungLinear motion
- 109109
- SchwenkbewegungSwivel movement
Claims (32)
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