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Die
Erfindung betrifft eine magnetische Rastvorrichtung zur Verstellung
einer bedienbaren Inneneinrichtung für Fahrzeuge gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Es
sind manuelle Verstellungen von Interieurteilen bzw. Inneneinrichtungen
in Kraftfahrzeugen, wie bspw. Armlehnen oder Kopfstützen
bekannt, bei denen mittels Rastvorrichtungen durch vorgegebene Rastpunkte
diese Inneneinrichtungen in definierten Positionen über
einen vorgegebenen Verstellbereich einrastbar sind. Zur Realisierung
dieser Rastpunkte werden in der Regel Feder-Noppen-Kombinationen eingesetzt.
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So
ist bspw. aus der
DE
39 30 270 A1 eine Rastvorrichtung zur Höhenverstellung
einer Armauflage bekannt, die Federmittel sowie Verzahnungen- und
Gegenverzahnungen tragende Arretierungsmittel umfasst, wobei zur
Lösung der Arretierungsmittel ein Elektromagnet vorgesehen
ist.
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Der
Nachteil dieser mechanischen Arretierungsmittel besteht in der aufwendigen
und schwierigen Abstimmung der zusammenwirkenden Teile, dies bezieht
sich insbesondere auf das Einstellen der gewünschten Kräfte
für die Bewegung und den Halt sowie deren Kennung, also
die Haptik beim Übergang vom Gleiten in den Halt bzw. vom
Halt in das Gleiten. Diese Einstellungen sind oft langwierig und aufwendig
und gute Ergebnisse sind oft nur durch zusätzliche Schmierung
zu erzielen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfache und kleinbauende
Rastvorrichtung anzugeben, die die oben aufgeführten Nachteile
vermeidet, also eine einfache Einstellung von Gleit- und Haltekräften
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine magnetische Rastvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Diese
erfindungsgemäße magnetische Rastvorrichtung zur
Verstellung einer bedienbaren Inneneinrichtung für Fahrzeuge
mit einem einen Magnetpol aufweisenden Magneten, der in magnetischer Wirkverbindung
mit einer Verstellvorrichtung steht, umfasst eine weichmagnetische
Drehscheibe mit auf ihrem Umfang angeordneten Rastzähnen,
wobei diese Drehscheibe in der Rastvorrichtung derart drehbar gelagert
ist, dass deren Umfang mit den Rastzähnen zur Herstellung
der magnetischen Wirkverbindung im Bereich des Magnetpoles verläuft,
so dass jede Drehstellung der Drehscheibe, in der ein Rastzahn dem
Magnetpol benachbart ist, eine Raststellung darstellt und zur Verstellung
der Inneneinrichtung diese über die Verstellvorrichtung
mit der Drehscheibe in mechanischer Wirkverbindung steht.
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Der
Vorteil dieser erfindungsgemäßen magnetischen
Rastvorrichtung besteht insbesondere darin, dass durch das magnetische „Einrasten” ein
verschleißfreier Betrieb der Rastvorrichtung möglich
ist. Hierbei bestimmt die Magnetstärke des Magneten zusammen
mit dem sich einstellenden Luftspalt die Größe
der Haltekraft, die auf einen Rastzahn der Drehscheibe wirkt.
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Ferner
erlaubt eine solche erfindungsgemäße Rastvorrichtung
einen kompakten Aufbau mit einer solchen Drehscheibe und einem Magneten,
so dass gegenüber den bekannten ausschließlich
mechanischen Rastvorrichtungen eine deutliche Miniaturisierung möglich
ist, das den beengten Bauraumverhältnissen in einem Kraftfahrzeug
entgegenkommt und darüber hinaus auch zu Gewichtseinsparungen
führt.
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Schließlich
kann durch entsprechende Konturierung des Umfangs der Drehscheibe
jede gewünschte Anzahl von Rastpunkten erzeugt werden sowie
durch entsprechende Formung der einzelnen Rastzähne bzw.
der Abstände der Rastzähne auch der Kraftverlauf
eingestellt werden, insbesondere wenn dies gewünscht ist,
auch unterschiedliche Kraftverläufe an einer Drehscheibe,
wodurch einzelne Raststellungen haptisch hervorgehoben werden. Damit
lässt sich in einer einfachen und damit kostengünstig
herstellbaren Weise diese erfindungsgemäße Rastvorrichtung
an unterschiedliche Anwendungen anpassen.
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Eine
sehr kostengünstige Realisierung ergibt sich dann, wenn
die Rastzähne am Umfang der Drehscheibe radialsymmetrisch
angeordnet sind, wodurch sich über den Verstellbereich
gleichmäßig verteilte Einrastpositionen ergeben.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Magnet
als Permanentmagnet ausgebildet, wodurch sich eine kostengünstige
Realisierung ergibt. Vorzugsweise werden hierzu Rund- oder Hufeisenmagnete
verwendet. Damit lassen sich handelsübliche Magnete verwenden,
wodurch die Herstellkosten ebenfalls reduziert werden können.
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Gemäß einer
anderen Weiterbildung der Erfindung lassen sich für anspruchsvollen
Komfort auch Elektromagnete mit Spule und Joch einsetzen, die dann
bestromt werden, wenn eine vom Fahrzeuginsassen gewünschte
Verstellung der Inneneinrichtung detektiert wird.
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Eine
weitere Komfortsteigerung kann dann erzielt werden, wenn am Umfang
der Drehscheibe mehrere Magnete mit jeweils einem Magnetpol derart angeordnet
sind, dass jeweils ein Magnetpol einem Rastzahn gegenüberliegt.
Damit kann die Haltekraft in einer Rastposition wesentlich erhöht
werden.
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Zur
Anpassung der Rastvorrichtung an einen Anwendungsfall, ist die Verstellvorrichtung
derart ausgebildet, dass die translatorische Bewegung der Inneneinrichtung
in eine Drehbewegung der Drehscheibe umgesetzt wird. Vorzugsweise
umfasst die Verstellvorrichtung ein Ritzel und eine Zahnstange.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht auf eine im Bereich einer Mittelkonsole angeordneten
schwenkbaren Armauflage, die mit einer erfindungsgemäßen
Rastvorrichtung ausgestattet ist,
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2 eine
perspektivische schematische Darstellung der Armauflage nach 1,
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3 eine
vergrößerte Ansicht des Details A nach 2 mit
einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Rastvorrichtung,
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4 eine
schematische Darstellung der Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Rastvorrichtung nach 3,
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5 eine
Schnittdarstellung des Schnittes I-I nach 4,
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6 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Rastvorrichtung,
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7 eine
perspektivische schematische Darstellung der Ausführungsform
nach 6, und
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8 eine
schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Rastvorrichtung.
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Die 1 zeigt
eine Armauflage 10 als bedienbare Inneneinrichtung 2 eines
Kraftfahrzeugs, die zur translatorischen Verschiebung in Richtung
des Richtungspfeils 18 eine noch weiter unten zu beschreibende
erfindungsgemäße Rastvorrichtung 1 aufweist.
Diese Armauflage 10 ist beispielsweise an einer Mittelkonsole 15,
die in 1 nur angedeutet ist, zwischen den Vordersitzen
des Kraftfahrzeugs derart angeordnet, dass sie mittels eines Trägerteils 12 in
senkrechter Richtung (Richtungspfeil 11) verschwenkbar über
einen Schwenkhebel 14 mit einer Montageplatte 13 für
das Trägerteil 12 verbunden ist. So kann ein Fahrer
diese Armauflage 10 aus einer senkrechten Position um einen
Drehpunkt 21 in eine der in 1 dargestellten
entsprechenden waagerechten Position schwenken und anschließend
diese Armauflage 10 seinem Bedürfnis entsprechend
in eine gewünschte waagerechte Position verschieben.
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Die 2 zeigt
in einer detaillierten perspektivischen Darstellung den Aufbau des
Trägerteils 12 für die Armauflage 10,
insbesondere eine erfindungsgemäße Rastvorrichtung 1,
die über eine Verstellvorrichtung 5 und 6 ein
translatorische Verschiebung (gemäß Richtungspfeil 18 in 1)
der Armauflage 10 zulässt. Die in dem Kreis A
gekennzeichnete Rastvorrichtung 1 und die zugehörige
Verstellvorrichtung 5 und 6 sind in 3 vergrößert
dargestellt und werden zusammen mit den 4 und 5 im
Folgenden beschrieben und erläutert.
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Die
Rastvorrichtung 1 besteht aus einer weichmagnetischen Drehscheibe 7,
deren Umfang ähnlich einem Zahnrad konturiert ist, also
sogenannte Rastzähne 8 aufweist, wie besonders
deutlich aus 4 zu erkennen ist. Diese Drehscheibe 7 ist
auf einer Montageplatte 17 drehbar gelagert, wobei diese Montageplatte 17 fest
mit dem Trägerteil 12 der Armauflage 10 verbunden
ist. Ferner ist auf der Montageplatte 17 eine U-förmige Magnethalterung 16 angeordnet,
deren Schenkel jeweils einen Permanentmagneten 3, beispielsweise
einen Rundmagnet trägt, wobei diese beiden Magnete 3 hinsichtlich
der Drehscheibe 7 axial angeordnet sind. Die Drehscheibe 7 und
die Magnethalterung 16 sind derart zueinander auf dem Trägerteil 17 angeordnet,
dass die Rastzähne 8 der Drehscheibe 7 zwischen
den Schenkeln der Magnethalterung 16 so bewegt werden,
dass sie sich in direkter Nachbarschaft zu den Magnetpolen 4 der beiden
Magnete 3 befinden, wie dies deutlich in 5 zu
erkennen ist. Bei einer Drehung der Drehscheibe 7 ändert
sich der Luftspalt beim Wechsel von einem Rastzahn 8 auf
eine zwischen den Rastzähnen liegende Nut 9, mit
der Folge, dass sich entsprechend die Kraft auf die Drehscheibe ändert,
und zwar so, dass in einer Stellung, in welcher ein Rastzahn 8 den
Magnetpolen 4 direkt gegenübersteht, die magnetische
Anzugskraft groß im Vergleich zu derjenigen Anzugskraft
ist, die auf die Drehscheibe wirkt, wenn gerade eine zwischen zwei
Rastzähnen 8 liegenden Nut 9 den Magnetpolen 4 gegenübersteht.
Daher rastet beim Drehen der Drehscheibe 7 diese genau
in den Positionen ein, in welchen die Rastzähne 8 jeweils
den Magnetpolen 4 direkt gegenüberstehen. Die
Anzahl der Rastpositionen wird durch die Anzahl der auf dem Umfang
der Drehscheibe geformten Rastzähne 8 bestimmt.
Ein Herausbewegen aus einer solchen Raststellung erfolgt durch Überwindung der
vorhandenen Anzugskraft. Die Anzugskraft in den Rastpositionen wird
von den Eigenschaften des Permanentmagneten und dem Luftspalt bestimmt, wobei
mit kleiner werdendem Luftspalt die Anzugskraft zunimmt. Der Kraftverlauf
der Anzugskraft wird durch die Form der Rastzähne 8 bestimmt.
Wenn die Ausdehnung der Permanentmagnete 3 der Breite der Rastzähne 8 entspricht,
ist eine genaue Fixierung der Raststellungen gegeben.
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Wie
eingangs erwähnt, wird bspw. von einem Fahrer die waagerechte
Armauflage 10 gemäß 1 in
eine gewünschte Position geschoben. Diese translatorische
Bewegung der Armauflage 10 wird über eine Zahnstange 6,
die mit der Armauflage 10 verbunden ist, auf ein Ritzel 5 übertragen.
Dieses Ritzel 5 sitzt auf der gleichen Achse 20 wie
die Drehscheibe 7. Damit wird beim Verschieben der Armauflage 10 deren
translatorische Bewegung in eine Drehbewegung der Drehscheibe 7 übersetzt
und dabei die Raststellungen durchfahren, die der Fahrer haptisch wahrnehmen
kann.
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Die
Rastzähne 8 an einer Drehscheibe 7 können
radialsymmetrisch ausgebildet sein, so dass alle Raststellungen
die gleiche haptische Wirkung zeigen. Es ist auch möglich,
die Rastzähne 8 auf einer Drehscheibe 7 mit
unterschiedlichen Breiten oder die Nuten zwischen den Rastzähnen 8 mit
unterschiedlicher Breite auszubilden, oder sowohl die Rastzahnbreite
als auch die Nutbreite an der Drehscheibe 7 zu variieren,
wodurch manche Raststellung haptisch besonders hervorgehoben werden können.
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Damit
ist es möglich, durch entsprechende Konturierung der Drehscheibe
für jeden Anwendungsfall, also für jede zu bedienenden
Inneneinrichtung eines Kraftfahrzeuges die gewünschte haptische
Wirkung zu erzielen.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, können auch unterschiedliche
Permanentmagnete, insbesondere hinsichtlich der Formen und des Materials
eingesetzt werden. So könnte anstelle eines Rundmagneten nach 4 auch
ein entsprechend der U-Form der Magnethalterung 16 ausgebildeter
Hufeisenmagnet verwendet werden.
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Die
haptische Wirkung lässt sich auch dadurch beeinflussen,
dass die Rastvorrichtung 1 nicht nur einen Magneten oder
ein Paar von Magneten aufweist, wie dies die 3 und 4 zeigen,
sondern dass am Umfang der Drehscheibe 7 gleichzeitig zwei Magnete
oder zwei Magnetpaare jeweils einem Rastzahn 8 gegenüberstehen,
wie dies schematisch in den 6 bis 8 dargestellt
ist.
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In 6 ist
eine Magnethalterung 16 kreisringabschnittsförmig
derart in Anpassung an den Umfang der Drehscheibe 7 ausgebildet,
dass zwei Rastzähne 8 der Drehscheibe 7 gleichzeitig
den Magnetpolen 4 der beiden Magnetpaaren 3 gegenüberstehen
können, wodurch sich auf einer Seite der Drehscheibe 7 ein
erster Luftspalt zu einem Magneten 3 und auf der gegenüberliegenden
Seite der Drehscheibe 7 ein zweiter Luftspalt zu dem anderen Magneten 3 ausbilden
kann.
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Mit
einer solchen erfindungsgemäßen Rastvorrichtung 1 kann
die Anzugskraft auf die Drehscheibe 7 weiter erhöht
werden, wodurch die einzelnen „magnetischen” Raststellungen
noch deutlicher spürbar sind.
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Die 8 zeigt
eine erfindungsgemäße Rastvorrichtung 1 mit
zwei gegenüber der Drehscheibe 7 radial angeordneten
einzelnen Magneten 3, die also der Stirnfläche
der Drehscheibe 7 gegenüberliegen. Bei dieser
Ausführung treten die Magnetfeldlinien aus dem der Stirnfläche
gegenüberliegenden Magnetpol aus und treten nach Überwindung
eines geringen Luftspaltes in die Stirnfläche der Drehscheibe 7 ein.
Beim Drehen der Drehscheibe 7 ändert sich ebenfalls
der Luftspalt, dessen maximale Größe durch die
Tiefe der zwischen zwei Rastzähnen 8 liegenden
Nut 9 bestimmt wird. Die Rastvorrichtung 1 nach 8 kann
natürlich ebenso mit nur einem einzigen Magneten 3 aufgebaut
werden.
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Schließlich
ist es auch möglich, Elektromagneten anstelle von Permanentmagneten
zu verwenden. So könnte bspw. die Magnethalterung 16 nach 5 als
Joch einer Magnetspule ausgebildet werden, die nur dann bestromt
wird, wenn eine Inneneinrichtung verstellt werden soll, also bspw.
die Armauflage 10 nach 1.
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Die
erfindungsgemäße Rastvorrichtung 1 kann
mit Vorteil überall dort eingesetzt werden, wo translatorische
Bewegungen einer Inneneinrichtung in eine rotatorische Bewegung
umgesetzt werden können. Dies ist beispielhaft für
eine Armauflage beschrieben. Eine Anwendung ist auch für
Kopfstützen sowie ausziehbare und verschiebbare Cupholder oder
Tabletts usw. möglich.
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- 1
- Rastvorrichtung
- 2
- bedienbare
Inneneinrichtung
- 3
- Permanentmagnet
- 4
- Magnetpol
des Permanentmagnets 3
- 5
- Verstellvorrichtung
und Ritzel
- 6
- Verstellvorrichtung
und Zahnstange
- 7
- weichmagnetische
Drehscheibe
- 8
- Rastzähne
der Drehscheibe 7
- 9
- Nut
zwischen den Rastzähnen
- 10
- Armlehne
- 11
- Richtungspfeil
- 12
- Trägerteil
der Armlehne
- 13
- Montageplatte
für den Trägerteil 12
- 14
- Schwenkhebel
- 15
- Mittelkonsole
- 16
- Magnethalterung
- 17
- Montageplatte
für die Drehscheibe 7
- 18
- Richtungspfeil
- 20
- Achse
für Drehscheibe 7 und Ritzel 5
- 21
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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