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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Einstellvorrichtung, die mittels
einer linearen Tastbewegung betätigbar
ist.
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Derartige
elektrische Einstellvorrichtungen sind aus dem täglichen Leben bekannt. Insbesondere
finden sie zunehmende Verbreitung für die Einstellung von Heizungen
oder Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen. Bei Einstellvorrichtungen
oder Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen waren lange Zeit Drehschalter oder
Drehpotentiometer verbreitet. In jüngerer Zeit werden jedoch zunehmend
bei Heizungen oder Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen Taster eingesetzt, welche
Mikrocontroller mit einem Tastsignal beaufschlagen, worauf dann
der Mikrocontroller die Heizung oder die Klimaanlage auf die von
dem Benutzer gewünschten
Werte einstellt. Ein Nachteil einer solchen elektronischen Sollwertvorgabe
ist, dass die Mikrocontroller aufwendig auf ihre Funktionszuverlässigkeit überprüft werden
müssen.
Außerdem
müssen elektronische,
nicht flüchtige
Speicherelemente vorgesehen werden, welche sicherstellen, dass der
zuletzt von einem Benutzer eingestellte Wert, auch nach einem Spannungsausfall
oder nach einem Abschalten der Zündung
für die
nächste
Benutzung der Heizung bzw. Klimaanlage gesichert sind.
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Die
beiden vorgenannten Vorgaben, nämlich die
Speicherung des zuletzt verwendeten Sollwerts und die notwendige
Verifikation der Funktion des Mikrocontrollers, führen für ein technisch
im Grunde einfaches Problem der Sollwerteinstellung zu einem großen technischen
und zeitlichen Aufwand.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde die Verifikation eines
Mikrocontrollers bei der Sollwertvorgabe bei mittels einer Tastbewegung
einzustellender Sollwerte für
Heizungen und Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen überflüssig zu machen und gleichzeitig
sicherzustellen, dass die vorgegebenen Sollwerte auch nach einem
Abschalten der Anlage bzw. nach einem Spannungsausfall nach der
Wiederinbetriebnahme zur Verfügung
stehen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
elektrische Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Mit
einer solchen elektrischen Einstellvorrichtung ist die lineare Tastbewegung
des Tasters in eine Drehbewegung umsetzbar. Dazu umfasst die Vorrichtung
einen ersten Taster, ein Drehglied und ein mittels einer Drehbewegung
einstellbares elektrisches Bauelement. Der erste Taster und das
Drehglied weisen Kopplungselemente auf, mittels derer eine lineare
Tastbewegung des Tasters in eine Drehbewegung des Drehgliedes umsetzbar
ist. Das Drehglied ist mit einem drehbaren Element des mittels einer
Drehbewegung einstellbaren elektrischen Bauelements verbunden. Da
die Verwendung eines Mikrocontrollers entfällt, ist eine aufwendige Verifikation desselben
nicht notwendig. Außerdem
werden die Einstellungen des elektrischen Bauelements durch eine
Spannungsabschaltung bzw. einen Spannungsausfall nicht verändert, so
dass die Einstellungen nicht in besonderen Speicherelementen gesichert werden
müssen.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, kann
das Kopplungselement des Tasters durch einen Dorn gebildet sein.
Dieser Dorn hat vorzugsweise an seinem freien Ende eine Anlaufschräge. Das
Kopplungselement des Drehgliedes hingegen kann durch zueinander
benachbart angeordnete Zacken gebildet sein, die jeweils eine Anlaufschräge aufweisen.
Die Anlaufschrägen
des Dorns und die Anlaufschrägen der
Zacken sind dabei so angeordnet, dass sie bei einer Betätigung der
Vorrichtung zusammenwirken.
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Gemäß der Erfindung
können
die Zacken im Querschnitt sägezahnförmig ausgebildet
sein. Die Zacken sind ferner vorteilhaft an einer dem Taster zugewandten
Fläche
des Drehgliedes angeordnet. Die Zacken können dabei in Form eines Kreisbogen
angeordnet sein.
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Das
Drehglied einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann eine zylindrische Fläche
aufweisen, auf welcher zumindest abschnittsweise ein Zahnkranz angeordnet
ist. Ferner kann die Vorrichtung ein Druckelement aufweisen, welches
an dem Zahnkranz anliegt. Dieses Druckelement fasst dann vorteilhaft
eine Feder und einen beweglichen Kopf. Die Feder drückt dann
vorteilhaft den Kopf auf den Zahnkranz des Drehgliedes. Die Feder
ist so ausgewählt, dass
die Federkraft dafür
Sorge trägt,
dass der Kopf im Ruhezustand des Drehgliedes immer zwischen zwei
Zacken liegt. Die Federkraft ist also ausreichend, das Drehglied
so in eine Richtung zu drehen, dass der Kopf des Druckelements in
einem Tal zwischen den Zähnen
bzw. Zacken des Zahnkranzes liegt.
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Das
elektrische Bauelement kann ein Schalter insbesondere ein mehrstufiger
Drehschalter oder aber ein Potentiometer sein.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung
umfasst die Vorrichtung einen zweiten Taster, dessen lineare Tastbewegung
ebenfalls bei Betätigung
in eine Drehbewegung umsetzbar ist, wobei diese Drehbewegung dann
eine Richtung entgegengesetzt zu der durch die Betätigung des
ersten Tasters hervorgerufene Drehbewegung hat.
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Vorteilhaft
weist der zweite Taster und das Drehglied je ein zweites Kopplungselement
auf. Das zweite Kopplungselement des zweiten Tasters kann durch
einen zweiten Dorn gebildet sein. Der zweite Dorn weist an seinem
freien Ende vorteilhaft wie auch der erste Dorn eine Anlaufschräge auf.
Das zweite Kopplungselement des Drehgliedes kann ebenfalls durch
zueinander benachbart angeordnete Zacken gebildet sein, die jeweils
eine Anlaufschräge aufweisen.
Die Anlaufschrägen
der zweiten Kopplungselemente sind vorteilhaft entgegengesetzt zu den
Anlaufschrägen
der ersten Kopplungselemente ausgerichtet.
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Anhand
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße elektrische
Einstellvorrichtung sowie die Funktionsweise einer elektrischen
Einstellvorrichtung näher
erläutert.
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Darin
zeigt
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1 das Unterteil einer erfindungsgemäßen elektrischen
Einstellvorrichtung in der Draufsicht,
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2 einen Schnitt durch das
Unterteil gemäß der Linie
II-II in 1,
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3 einen Schnitt entsprechend
der Linie II-II in 1,
jedoch durch eine vollständige
Einstellvorrichtung,
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4a und 4b die Funktionsweise einer elektrischen
Einstellvorrichtung bei einer Drehung nach rechts und
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5a und 5b die Funktionsweise einer elektrischen
Einstellvorrichtung bei einer Drehung nach links.
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Zunächst soll
anhand der 1 und 2 das Unterteil 11 einer
erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung 1,
wie sie in 3 dargestellt
ist, beschrieben werden. Das Unterteil einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung
weist einen Boden 115 und Seitenwände 116 auf. Der Boden 115 und
die Seitenwände 116 bilden
einen nach oben hin offenen Kasten. Auf diesen nach oben hin offenen
Kasten wird, wie in 3 dargestellt,
das Oberteil 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 aufgesetzt.
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In
der Mitte des Unterteils ist aus dem Boden 115 ein stutzenartiger
Abschnitt 112 ausgeformt. Ferner weist das Unterteil 115 Dome 113 auf,
auf welche eine Leiterplatte 13 (siehe 3) aufgelegt werden kann. An den Seitenwänden sind
insgesamt vier Schnapphaken 114 vorgesehen, mittels welcher
die Leiterplatte 13 auf den Domen 113 festgeklemmt werden
kann.
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An
der Außenseite
der Seitenwände 116 sind jeweils
paarweise Stege angeformt deren Enden über die Oberkante der Seitenwände 116 hinüberragen.
Die freien Enden dieser Stege sind verbunden. Ein Paar der Stege
und der diese Stege verbindende Quersteg bilden so jeweils ein Halteelement 111 mit einem
Fenster aus, wobei diese Fenster dazu dienen, Nasen des Oberteils 12 aufzunehmen,
um das Oberteil 12 und das Unterteil 11 miteinander
lösbar zu
verbinden. Das Oberteil 12 wird mittels dieser Nasen an
den Halteelementen 111 eingerastet.
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Der
Boden 115 des Unterteils 11 ist auf der Innenseite
des Unterteils 11 mit rasterförmig angeordneten Stegen 117 verstärkt. Der
Boden des Unterteils 11 kann somit im Bereich zwischen
den Stegen 117 relativ dünn ausgeformt werden.
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Das
Unterteil 11 umfasst ferner ein Drehglied 3. Dieses
Drehglied 3 hat unten einen hohlzylindrischen Abschnitt
mit einer Außenseite 34.
Dieser hohlzylindrische Abschnitt hat einen Innendurchmesser, der
so groß ist,
dass das Drehglied 3 frei drehbar auf dem stutzenartigen
Abschnitt 112 aufgesetzt werden kann. Die obere Stirnseite
des zylinderförmigen Abschnitts
des Drehglieds 3 ist vollflächig verschlossen und stirnseitig
schließt
sich in der Drehachse des Drehglieds 3 liegend ein bolzenartiger
Abschnitt 39 an.
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Auf
der verschlossenen Stirnseite des hohlzylindrischen Abschnitts des
Drehglieds 3 sind einander gegenüberliegend ein erstes Kopplungselement 31 und
ein zweites Kopplungselement 36 des Drehgliedes 3 angeordnet.
Das erste Kopplungselement 31 des Drehgliedes 3 wird
durch zueinander benachbarte Zacken 32 gebildet, die einen
Kreisbogen von der Länge
eines Viertelkreises einnehmen. Die Zacken 32 sind im Querschnitt
sägezahnförmig ausgebildet,
wobei die Oberseite der Zacken jeweils eine Anlaufschräge 33 ausbildet.
Das zweite Kopplungselement 36 des Drehgliedes 3 wird
durch benachbarte zueinander angeordnete Zacken 37 gebildet.
Diese Zacken sind ebenfalls in einem Kreisbogen von der Länge eines
Viertelkreises angeordnet. Ebenso wie die Zacken 32 des
ersten Kopplungselementes 31 sind die Zacken 37 des
zweiten Kopplungselementes 36 im Querschnitt sägezahnförmig ausgebildet
und weisen daher eine Anlaufschräge 38 auf.
Die Anlaufschrägen 33 der
Zacken 32 sind dabei jedoch entgegengesetzt der Richtung
der Anlaufschrägen 38 der Zacken 37 des
zweiten Kopplungselementes 36 ausgerichtet.
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Auf
der Außenseite
des hohlzylindrischen Abschnitts des Drehgliedes 3 ist
in einem Kreisbogen von der Länge
eines Halbkreises ein Zahnkranz 35 angeordnet in welches
ein Druckelement 4 eingreift. Dieses Druckelement 4 umfasst
einen beweglichen Kopf 42, welcher unmittelbar an den Zähnen des Zahnkranzes 35 anliegt
und der von einer Feder 41 in die Täler des Zahnkranzes 35 gedrückt wird.
Der bewegliche Kopf 41 und die Feder 41 sind in
einer Bohrung eines Ständerelementes 118 gelagert.
Die Feder ist so ausgewählt,
dass die Federkraft den beweglichen Kopf 42 in einer Ruheposition
des Drehgliedes immer in ein Tal des Zahnkranzes 35 drückt.
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Das
Oberteil 12 der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung 1 (siehe 3) umfasst ein rahmenförmigen Abschnitt 21 und
eine damit fest verbundenen mittleren Abschnitt 122. In
dem Bereich zwischen dem mittleren Bereich 122 und dem
rahmenförmigen
Abschnitt 121 sind ein erster Taster 2 und ein
zweiter Taster 5 angeordnet. Diese Taster umfassen dabei
Tasten sowie Federn, auf welchen die Tasten gelagert sind, und ein
Lager für
die Federn, welches fest mit dem rahmenförmigen Abschnitt 121 einerseits
und dem mittleren Abschnitt 122 verbunden ist. Ferner ist
fest mit der Taste des ersten Tasters 2 bzw. des zweiten
Tasters 5 ein erster Dorn 21 bzw. ein zweiter
Dorn 51 verbunden. Diese Dorne 21, 51 durchgreifen
das Lager der Federn und reichen mit ihren freien Enden in Ruhestellung
der Taster knapp über
das erste Kopplungselement 31 bzw. das zweite Koppelelement 36 des
Drehgliedes 3. Die Dorne 21, 51 des ersten
Tasters 2 bzw. des zweiten Tasters 5 bilden dabei
die ersten Koppelelemente bzw. die zweiten Koppelelemente, die jeweils
dem ersten Taster 2 oder dem zweiten Taster 5 zugeordnet
sind. Die freien Enden der Dorne 21, 51 weisen
dabei Anlaufschrägen 22 bzw. 52 auf,
welche mit den Anlaufschrägen 33 der
ersten Koppelelemente des Drehgliedes 3 bzw. den Anlaufschrägen 38 der
zweiten Koppelelemente 36 des Drehgliedes 3 korrespondieren.
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Zwischen
dem Oberteil 12 und dem Unterteil 11 der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung
ist eine Leiterplatte 13 angeordnet. Diese Leiterplatte 13 ruht
wie bereits erwähnt
auf den Domen 113 des Unterteils. Die Leiterplatte 13 weist
Bohrungen bzw. Ausnehmungen auf, durch welche die Dorne 21 und 51 hindurchgreifen.
Ferner weist die Leiterplatte 13 eine zentrale Bohrung
auf, durch welche der bolzenartige Abschnitt 39 des Drehgliedes 3 nach
oben hindurchgreift. Auf der Oberseite der Leiterplatte 13 ist im
Bereich der zentralen Bohrung für
den bolzenartigen Abschnitt 39 des Drehgliedes 3 ein
Potentiometer 6c befestigt. Der bolzenartige Abschnitt 39 des Drehgliedes 3 durchgreift
dabei ein drehbares Element des Potentiometers 6c und ist
drehfest mit diesem verbunden. Wird das Drehglied 3 gedreht, überträgt sich
die Drehbewegung des Drehgliedes 3 über den bolzenartigen Abschnitt 39 des
Drehgliedes 3 auf das drehbare Element des Potentiometers 6c.
Durch eine Drehbewegung des Drehgliedes 3 kann somit das
Potentiometer 6c eingestellt werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist ferner
einen Drehschalter 6a, 6b auf. Dieser umfasst zum
Einen eine Leiterplatte 6a, welche auf der Innenseite des
Bodens 115 des Unterteils 11 angebracht ist. Ferner
umfasst der Drehschalter einen Schleifer 6b, welcher fest
mit der Außenseite 34 des
hohlzylindrischen Abschnitts des Drehgliedes 3 verbunden
ist. Wird nun das Drehglied 3 mit einer Drehbewegung beaufschlagt,
wird diese Drehbewegung auf den Schleifer 6b übertragen.
Der Schleifer 6b kann dadurch in verschiedenen Stellungen
mit Kontaktflächen
auf der Leiterplatte 6b in Kontakt gebracht werden, wodurch
verschiedene Stromkreise geschlossen bzw. geöffnet werden können.
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Anhand
der 4a und 4b bzw. 5a und 5b soll
nun die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen elektrischen Einstellvorrichtung 1 erläutert werden.
Dabei wird anhand der 4a und 4b eine Drehung des Drehgliedes 3 nach
rechts und anhand der 5a und 5b eine Drehung des Drehgliedes 3 nach links
beschrieben.
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Der
in den 4a bis 5b jeweils dargestellte Abschnitt
des Drehgliedes 3 weist auf seiner Oberseite das erste
Kopplungselement 31 bzw. das zweite Kopplungselement 36 auf
und auf der Unterseite den Zahnkranz 35. Dieser Zahnkranz 35 ist
also anders als bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß der 1 bis 3 nicht auf einer zylindrischen Außenfläche 34 angeordnet
sondern vielmehr auf einer Stirnseite des Drehgliedes, wodurch der
Zahnkranz 35 gewissermaßen den Zahnkranz eines Stirnrades
bildet.
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Die
Anlaufschrägen 33 des
ersten Kopplungselementes 31 (4a, 4b)
und die Anlaufschrägen 38 des
zweiten Kopplungselementes 36 (5a, 5b)
sind in jeweils entgegengesetzte Richtungen angeordnet. Passend
dazu sind auch die Anlaufschrägen 22 des
ersten Koppelelementes 21 der Taster 2 und die
Anlaufschrägen 52 des
zweiten Kopplungselementes 51 der zweiten Taster 5 in
entgegengesetzten Richtungen vorgesehen. Die Anlaufschrägen 22 des
ersten Koppelelementes 21 des ersten Tasters 21 liegen
dagegen parallel zu den Anlaufschrägen 33 des ersten
Kopplungselementes 31 des Drehgliedes 3. Ebenso
liegen die Anlaufschrägen 52 des
zweiten Kopplungselementes 51 des zweiten Tasters 5 parallel
zu den Anlaufschrägen 38 des zweiten
Kopplungselementes 36 des Drehgliedes 3.
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Wird
nun wie in 4a dargestellt,
das erste Kopplungselement 21 aus seiner Ruheposition in Richtung
des ersten Kopplungselementes 31 des Drehgliedes 3 bewegt,
kommt das erste Kopplungselement 21 des ersten Tasters 2 knapp
unterhalb der Spitze der Anlaufschräge 33 des gegenüberliegenden
Sägezahns
bzw. Zackens 32 zum Liegen. Durch einen weiteren Druck
auf das Kopplungselement 21 rutscht das Kopplungselement 21 mit
seiner Anlaufschräge 22 auf
der Anlaufschrägen 33 des
gegenüberliegenden
Zackens 32 ab und drückt
dadurch das Drehglied 3 nach rechts. Gleichzeitig läuft der
Kopf 42 des Druckelementes 4 aus dem Tal des Zahnkranzes
entlang des Zahns bis zu dessen Spitze ab. Hat nun das Kopplungselement 21 den
tiefsten Punkt zwischen zwei Zacken 32 erreicht (siehe 4b), kann der erste Taster 2 nicht
weiter nach unten gedrückt
werden. In diesem Moment ist der Kopf 42 des Druckelementes 4 über den
Zahn des Zahnkranzes 35 hinüberbewegt worden. Wird nun
der Taster 2 entlastet, wird auf Grund des Drucks der Federn
des Tasters 2 die erste Taste und somit auch das erste Kopplungselement 21 des
Tasters 2 nach oben bewegt. Der Kopf 42 des Druckelementes
drückt
nun auf Grund des Drucks der Feder 41 auf die Schräge des Zahns
des Zahnkranzes 35 und drückt dadurch das Drehglied 3 weiter
nach rechts, bis der Kopf des Druckelementes 4 in einem
Tal zwischen zwei Zähnen
zum liegen kommt. In dieser Stellung liegt nun der links neben dem
zu Beginn der Bewegung dem ersten Kopplungselement 21 gegenüberliegende
Zacken 32 dem ersten Kopplungselement 21 gegenüber.
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Das
Drehglied 3 kann mittels der zweiten Kopplungselemente 51, 36,
wie in 5a und 5b dargestellt, auch in die
andere Drehrichtung 9, das heißt nach links, gedreht werden.
Dieses ist auf Grund der Anlaufschrägen 52, 38 möglich, die
entgegengesetzt zu den Anlaufschrägen 22, 33 der
ersten Kopplungselemente 21, 31 ausgerichtet sind.
Aus einer Ausgangsstellung heraus, wie sie in 5a dargestellt ist, kann durch eine Bewegung
des zweiten Kopplungselements 51 des zweiten Tasters 5 nach unten
das Drehglied 3 nach links gedreht werden, wobei die Anlaufschräge 52 entlang
der Anlaufschräge 38 des
gegenüberliegenden
Zackens gleitet. Gleichzeitig wird der Kopf 42 des Druckelements 4 aus
dem Tal zwischen zwei Zähnen
des Zahnkranzes 35 herausgehoben und der Kopf gleitet entlang
des Zahns zu dessen Spitze und hat diese Spitze überschritten, sobald das zweite
Kopplungselement 51 in dem Tal zwischen zwei Zacken des
zweiten Kopplungselements angelangt ist (siehe 5b). Wird nun der zweite Taster 5 entlastet,
so dass das zweite Kopplungselement 51 des zweiten Tasters
aus dem Tal zwischen zwei Zacken 37 des zweiten Kopplungselements 36 des
Drehgliedes 3 herausgehoben wird, drückt die Feder 41 des
Druckelements den Kopf entlang des Zahns nach oben, wobei gleichzeitig
das Drehglied 3 weiter nach links verdreht wird.
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Sowohl
bei der anhand der 4a und 4b dargestellten Bewegung
als auch bei der anhand der 5a und 5b dargestellten Bewegung
wird die Tastbewegung, das heißt
die lineare Bewegung der Taster 2, 5, in eine
Drehbewegung des Drehgliedes 3 umgesetzt. Da das Drehglied 3 mit
einem beweglichen Teil eines elektrischen Einstellmittels, das heißt dem Potentiometer 6c bzw.
dem Drehschalter 6a, 6b, verbunden ist, wird über die
Tastbewegung das Potentiometer 6c bzw. der Drehschalter 6a, 6b eingestellt.