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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung, die dazu dient, eine benutzungsabhängige Anbindung einer Funktionseinrichtung an eine Fahrzeuginterieureinrichtung in einem Kraftfahrzeug herzustellen.
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Im Innenraum oder Interieur eines Kraftfahrzeugs sind verschiedenartige bewegbare Elemente, wie beispielsweise Bedienelemente, Anzeigeelemente oder Klappen, und bewegbare Einrichtungen, wie beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung eines Fahrzeugnavigationssystems, bekannt, die an feststehenden Fahrzeuginterieurteilen angebunden sind. Der Begriff „feststehend“ wird hierin in der Bedeutung von „mit der Fahrzeugkarosserie fest verbunden“ verwendet. Zu den Fahrzeuginterieurteilen, an denen bewegbare Elemente und/oder bewegbare Einrichtungen angebunden sind, gehören die typischerweise zwischen zwei Vordersitzen angeordnete Mittelkonsole, die vor den Vordersitzen angeordnete Instrumententafel, die Innenverkleidung einer Fahrzeugwand und die Innenverkleidung einer Fahrzeugtür. Die bewegbaren Elemente und Einrichtungen sind, typischerweise an ausgewählten Abschnitten von Fahrzeuginterieurteilen, derart angeordnet, dass von ihnen in einem Crashfall oder einem Missbrauchsfall keine Gefährdung für Passagiere, einschließlich des Fahrers, in dem Kraftfahrzeug ausgeht, oder sie sind durch Sicherheitskonzepte oder Sicherheitseinrichtungen, wie etwa Airbags, die im Crashfall wirksam werden, abgesichert. Lediglich an der Außenverkleidung eines Kraftfahrzeugs sind Elemente, wie beispielsweise Außenspiegel, bekannt, die im Crashfall oder im Missbrauchsfall ausweichen.
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Derzeit werden Fahrassistenzsysteme und Funktionseinrichtungen entwickelt, die in naher Zukunft in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden sollen bzw. bereits eingebaut werden, die ihrerseits einen höheren Automationsgrad aufweisen oder die während Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, die einen höheren Automationsgrad aufweisen, für Passagiere und/oder den Fahrer zur Benutzung bereitgestellt werden. Üblich ist in Kraftfahrzeugen derzeit ein aktiver Fahrzustand, in dem ein Fahrer eine vollständige Kontrolle über Fahrmanöver, wie etwa Lenken, Beschleunigen und Bremsen, hat und in dem ein Automationsgrad hinsichtlich der Ausführung von Fahrmanövern minimal bzw. nicht vorgesehen ist. Zukünftig vorgesehen und derzeit in Testfahrzeugen in der Erprobung sind Fahrzustände, in denen das Fahrzeug hinsichtlich der Ausführung von Fahrmanövern in höheren Automationsgraden betrieben wird, bis hin zu einem selbstfahrenden Fahrzustand, in dem das Fahrzeug eine vollständige Kontrolle über Fahrmanöver hat. Je höher der Automationsgrad des Fahrzustandes ist, desto weniger Aufmerksamkeit muss ein Fahrer für die Ausführung von Fahrmanövern aufwenden und desto mehr kann ein Fahrer sich aus der Fahraufgabe zurückziehen und seine Aufmerksamkeit oder Konzentration auf andere, fahrfremde Tätigkeiten richten, einschließlich etwa Telefonieren, Tätigen von Video-Anrufen, Browsen im Internet, Bearbeiten von E-Mails und Konsumieren von Entertainment-Inhalten. Zur Unterstützung derartiger fahrfremder Funktionen oder der Ausführung fahrfremder Tätigkeiten werden neuartige Bedienelemente, Anzeigeeinrichtungen, Flächen und Ablagen (die hierin umfassend als Funktionseinrichtungen bezeichnet werden) benötigt, die in geeigneter Weise an Fahrzeuginterieurteilen angebunden bzw. befestigt werden müssen.
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Derzeit verwendete Arretiermechanismen und Anbindungskonzepte für vorgenannte, im Fahrzeuginterieur bereitgestellte Funktionseinrichtungen sind nicht geeignet, im Crashfall oder Missbrauchsfall ein Ausweichen einer Funktionseinrichtung zu ermöglichen, ohne dass die Funktionseinrichtung sich vollständig von einem Fahrzeuginterieurteil ablöst.
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DE 10 2008 051 149 A1 offenbart Bildschirmverstelleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die folgendes umfasst: einen Einbaurahmen zum Einbau in dem Kraftfahrzeug und einen Bildschirmträger, welcher an dem Einbaurahmen zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, so dass ein an dem Bildschirmträger befestigter Bildschirm in der Schließstellung in einem zwischen dem Einbaurahmen und dem Bildschirmträger gebildeten Innenraum aufgenommen ist, und so dass der Bildschirm in der Öffnungsstellung von einer Außenseite des Einbaurahmens her zugänglich ist. Der Einbaurahmen oder der Bildschirmträger weisen hierbei eine zu der Schwenkachse etwa konzentrische, kreissegmentförmige Laufbahn auf, auf der bei der Verschwenkung des Bildschirmträgers gegenüber dem Einbaurahmen ein Reibrad abläuft, das an dem anderen Teil, nämlich dem Bildschirmträger bzw. dem Einbaurahmen, gelagert ist.
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US 2010/0090485 A1 offenbart eine Armlehnenscharniereinheit für ein Fahrzeug, die Folgendes umfasst: eine untere Halterung, die an einer Seite eines Armlehnenbehälters nahe einer Öffnung davon befestigt ist und einen eine Schwenkung erlaubenden Raum in der unteren Halterung aufweist, ein Reibelement, das in dem eine Schwenkung erlaubenden Raum der unteren Halterung angeordnet und an der unteren Halterung befestigt ist, sowie eine obere Halterung mit einem Scharnierabschnitt, der mit der unteren Halterung angelenkt ist, und einer Aufnahmerille, um das Reibungselement darin elastisch aufzunehmen. Die obere Halterung ist mit einer Armlehnenabdeckung verbunden, wobei mindestens eine Innenfläche der Aufnahmerille der oberen Halterung in elastischem Kontakt mit dem Reibungselement steht, so dass eine Position der Armlehnenabdeckung durch die Reibungskraft dazwischen aufrechterhalten wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbindungssystem für eine benutzungsabhängige Anbindung einer Funktionseinrichtung an ein Fahrzeuginterieurteil in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, wobei die Funktionseinrichtung während ihres Gebrauchs fest arretiert ist und im Fall einer hohen Krafteinwirkung auf die Funktionseinrichtung, wie etwa bei eine Unfall, Crash oder missbräuchlicher Benutzung in zwei Dimensionen, wie etwa in der Fahrebene drehend, ausweichen kann, um keine Gefahr für Passagiere darzustellen, und wobei die Funktionseinrichtung sich dabei nicht ablöst, um auch nicht durch Herumfliegen eine Gefahr für Passagiere darzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verbindungssystem zum Bereitstellen einer benutzungsabhängigen Anbindung einer Funktionseinrichtung an eine Fahrzeuginterieureinrichtung in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das System umfasst eine Fahrzeuginterieureinrichtung, eine Funktionseinrichtung und erfindungsgemäß eine Gelenkeinrichtung. Die Fahrzeuginterieureinrichtung umfasst ein erstes Gelenkteil und die Funktionseinrichtung umfasst ein zweites Gelenkteil. Das erste und das zweite Gelenkteil wirken zusammen und bilden die Gelenkeinrichtung aus, über die die Anbindung der Funktionseinrichtung an die Fahrzeuginterieureinrichtung hergestellt ist und die dazu ausgelegt ist, zumindest eine Drehbewegung des einen von dem ersten und zweiten Gelenkteil in Bezug auf das andere von dem ersten und zweiten Gelenkteil zu ermöglichen. Die Gelenkeinrichtung kann einen ersten Zustand, in dem die Funktionseinrichtung in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung arretiert ist, und einen zweiten Zustand, in dem die Funktionseinrichtung in Bezug zu der Fahrzeuginterieureinrichtung eine die Drehbewegung umfassende Ausweichbewegung ausführen kann, einnehmen.
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Dadurch, dass die Fahrzeuginterieureinrichtung ein erstes Gelenkteil und die Funktionseinrichtung ein zweites Gelenkteil umfasst, und das erste und das zweite Gelenkteil zusammenwirken und eine Gelenkeinrichtung ausbilden, ist die Anbindung der Funktionseinrichtung an die Fahrzeuginterieureinrichtung hergestellt. Auch wird dadurch verhindert, dass die Funktionseinrichtung sich im Falle einer übermäßigen Krafteinwirkung, wie etwa bei einem Crash oder einer missbräuchlichen Bedienung, von der Fahrzeuginterieureinrichtung ablöst. Weil die Gelenkeinrichtung eine Drehbewegung des einen Gelenkteils in Bezug zu dem anderen Gelenkteil ermöglicht, kann die Funktionseinrichtung, nicht zuletzt im Falle einer übermäßigen Krafteinwirkung, eine zumindest in zwei räumlichen Dimensionen erfolgende Ausweichbewegung ausführen.
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Das erste Gelenkteil kann eine erste Gelenkfläche und das zweite Gelenkteil eine zweite Gelenkfläche aufweisen. Die Anbindung kann über eine Verbindungskraft hergestellt werden, die die erste und die zweite Gelenkfläche in Richtung zueinander drückt. insbesondere kann dabei die Verbindungskraft elastisch sein oder sie kann auf zwei verschiedene Kraftbeträge einstellbar sein, wobei der relativ größere erste Kraftbetrag dem ersten (d.h. dem arretierten) Zustand der Gelenkeinrichtung und der relativ kleinere zweite Kraftbetrag dem zweiten (d.h. dem die Ausweichbewegung zulassenden) Zustand der Gelenkeinrichtung zugeordnet ist.
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Die Gelenkeinrichtung kann gemäß einer der folgenden Varianten (i) bis (iv) ausgebildet sein:
- (i) zwischen einer ersten Gelenkfläche des ersten Gelenkteils und einer zweiten Gelenkfläche des zweiten Gelenkteils ist ein Formschluss ausgebildet, wobei die erste und die zweite Gelenkfläche durch eine elastische Andruckkraft zusammengedrückt werden,
- (ii) zwischen einer ersten Gelenkfläche des ersten Gelenkteils und einer zweiten Gelenkfläche des zweiten Gelenkteils ist ein Reibschluss ausgebildet, wobei ein Kraftbetrag einer Reibkraft, die zwischen zumindest Teilabschnitten von der ersten und der zweiten Gelenkfläche wirkt, zum Einstellen des ersten und des zweiten Zustands der Gelenkreinrichtung einstellbar ist,
- (iii) die Beweglichkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenkteil ist vermittels eines Drehaktuators, der einen zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenkteil wirkenden Drehwiderstand aufweist und dessen Drehwiderstand zum Einstellen des ersten und des zweiten Zustands der Gelenkreinrichtung einstellbar ist, hergestellt, und
- (iv) zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenkteil wirkt eine Magnetkraft, deren Kraftbetrag zum Einstellen des ersten und des zweiten Zustands der Gelenkreinrichtung einstellbar ist, und die insbesondere zwischen zwei Permanentmagneten und/oder zwischen einem Elektromagneten und einem magnetisierbaren Material wirkt.
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In den Varianten (ii) und (iv) kann der Kraftbetrag und in der Variante (iii) kann der Drehwiderstand jeweils zwei verschiedene Beträge annehmen, nämlich einen relativ größeren ersten Betrag, der dem ersten (d.h. dem arretierten) Zustand der Gelenkeinrichtung zugeordnet ist, und einen relativ kleineren zweiten Betrag, der dem zweiten (d.h. die Ausweichbewegung zulassenden) Zustand der Gelenkeinrichtung zugeordnet ist.
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Wenn die Gelenkeinrichtung gemäß der Variante (i) ausgebildet ist, kann bei dem Formschluss die die erste und die zweite Gelenkfläche zusammendrückende Andruckkraft mittels einer der folgenden erzeugt werden: eine mechanische Federeinrichtung, eine eine elektrostatische Kraft erzeugende Einrichtung, eine auf einer pneumatischen oder hydrostatischen Druckdifferenz beruhende Einrichtung, eine auf einer magnetischen Kraft beruhende Einrichtung oder ein hinsichtlich seiner Längsposition aktiv ansteuerbarer Bolzen.
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Wenn die Gelenkeinrichtung gemäß der Variante (ii) ausgebildet ist, kann bei dem Reibschluss zumindest eine von der ersten und der zweiten Gelenkfläche einen ersten Oberflächenabschnitt mit einem relativ höheren ersten Reibwert und einen zweiten Oberflächenabschnitt mit einem relativ niedrigeren zweiten Reibwert aufweisen. Dabei kann die andere von der ersten und der zweiten Gelenkfläche einen Oberflächenreibabschnitt aufweisen, wobei zum Erzeugen der einstellbaren Reibkraft eine Größe des Flächenabschnitts, mit dem der Oberflächenreibabschnitt dem ersten und/oder dem zweiten Oberflächenabschnitt gegenüber steht, oder eine Stärke einer Andruckkraft, mit der der Oberflächenreibabschnitt gegen den ersten und/oder den zweiten Oberflächenabschnitt gedrückt wird, ansteuerbar ist. Die Ansteuerung des ersten und/oder des zweiten Oberflächenabschnitts kann über eine elektrische Ansteuerung realisiert sein.
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Allgemein kann die Gelenkeinrichtung derart ausgebildet sein, dass wenn eine Missbrauchskraft, deren Kraftbetrag einen Schwellwert übersteigt, auf die Funktionseinrichtung einwirkt, die Gelenkeinrichtung den zweiten (d.h. die Ausweichbewegung zulassenden) Zustand einnimmt und die einwirkende Missbrauchskraft die Ausweichbewegung antreibt.
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Die Gelenkeinrichtung kann einen dritten Zustand einnehmen, in dem eine Position der Funktionseinrichtung in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung über zumindest die von der Gelenkeinrichtung ermöglichte Drehbewegung verstellbar ist. Dabei kann insbesondere der Kraftbetrag der oben genannten Verbindungskraft und/oder in den Varianten (ii) und (iv) der Kraftbetrag oder in der Variante (iii) der Drehwiderstand einen dritten Betrag, der kleiner als der erste Betrag und größer als der zweite Betrag ist, annehmen. Der dritte Betrag ist dem dritten Zustand der Gelenkeinrichtung zugeordnet.
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Die Funktionseinrichtung kann zumindest eines folgenden aufweisen: ein elektromechanisches Bedienelement, eine Eingabeeinrichtung, und eine Funktionsfläche, die einen Satz von Funktionen unterstützt, der sich in Abhängigkeit von einem Fahrzustand oder einem Automationsgrad des Kraftfahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von einer Position der Funktionseinrichtung in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung ändert.
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Die Funktionseinrichtung kann einen Funktionsabschnitt und einen Schwenkarmabschnitt aufweisen. Dabei kann der Funktionsabschnitt über den Schwenkarmabschnitt mit dem zweiten Gelenkteil verbunden sein. Die Ausgestaltung mit dem Schwenkarmabschnitt, der den Funktionsabschnitt mit dem zweiten Gelenkteil verbindet, ermöglicht, dass der Aufbau und/oder die Konstruktion des Funktionsabschnitts im Wesentlichen unabhängig von der Art, dem Aufbau und/oder der Konstruktion der Gelenkeinrichtung gewählt werden kann.
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Die Funktionseinrichtung kann eine Funktionsfläche umfassen, die eine Interaktionsfläche bereitstellt, die dazu ausgebildet sein kann, zumindest abschnittsweise eine oder mehrere der folgenden Funktionen zu unterstützen:
- eine Funktion eines Eingabefelds zur Eingabe von alphanumerischen Zeichen,
- eine Funktion eines Eingabefelds zur Eingabe von handschriftlichen Eingaben, die insbesondere mit einer Fingersitze eines Benutzers oder mittels eines Eingabestifts angebbar sind,
- eine Funktion eines Eingabefelds zur Eingabe von nicht-lateinischen Schriftzeichen, insbesondere chinesische, japanische, kyrillische, griechische, arabische, thailändische oder indische Schriftzeichen,
- eine Funktion eines Eingabefelds oder einer bewegbaren Eingabeeinrichtung, die eine haptische Rückmeldung für einen Benutzer erzeugt, insbesondere in Form einer Vibration oder einer bewegbaren Oberfläche, wie etwa die Oberfläche eines Smart Materials,
- eine Funktion einer Eingabefläche, Tastatur oder Ausgabefläche, die dazu ausgebildet ist, eine haptische Rückmeldung für einen Benutzer zu erzeugen, insbesondere in Form einer Vibration oder einer bewegbaren Oberfläche, wie etwa die Oberfläche eines Smart Materials,
- eine Funktion eines Touchscreens,
- eine Funktion einer Displayeinheit oder eines Anzeigebildschirms,
- eine Funktion einer haptischen Ausgabefläche, und
- eine Funktion eines flächigen Annäherungssensors, der dazu ausgebildet sein kann, eine Annäherung eines Körperteils eines Benutzers oder eines Objekts zu detektieren und zu unterscheiden, ob es sich im Fall einer Annäherung eines Körperteils bei diesem
- um eine Fingerspitze handelt und ob mit dieser eine Eingabeabsicht eines Benutzer umgesetzt wird oder diese nur abgelegt wird, oder
- um einen Handballen, einen Abschnitt eines Unterarms und/oder eines anderen flächigen Abschnitts einer Körperoberfläche eines Benutzers handelt und ob dieser angenähert oder abgelegt wird,
- eine Funktion eines Eingebens und/oder Einstellens einer Funktion und/oder eines Betriebsparameters von einer der folgenden Einrichtungen eines Kraftfahrzeugs: On-Bord-Audioeinrichtung, Radioeinrichtung, Video- oder Audio-Video-Wiedergabeeinrichtung, Klimaanlage, Navigationssystem oder On-Bord-Telefoneinrichtung, und
- eine Funktion einer Bedienung von einem oder mehreren der folgenden Elemente eines Kraftfahrzeugs: Fensterscheibe, Verdeck, Dach, Dachfenster, Innen- oder Außen-Beleuchtungseinrichtung und Außenspiegel.
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Die Funktionsfläche kann in dem Funktionsabschnitt der Funktionseinrichtung angeordnet sein.
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Die Verbindungseinrichtung kann Mittel zum Ermöglichen einer Verschwenkung der Funktionseinrichtung, kurz: Verschwenkmittel, in Bezug auf die Gelenkeinrichtung aufweisen. Die Gelenkeinrichtung kann im Wesentlichen innerhalb eines Abschnitts der Fahrzeuginterieureinrichtung, insbesondere innerhalb einer Oberfläche der Fahrzeuginterieureinrichtung und dabei insbesondere oberflächennah, angeordnet sein. Die Verschwenkmittel können an der Oberfläche des Abschnitts der Fahrzeuginterieureinrichtung befestigt oder befestigbar sein und können mit dem Funktionsabschnitt der Funktionseinrichtung verbunden sein.
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In einer Ausgestaltung können die Verschwenkmittel einen Abschnitt aufweisen, der ein biegbares, flächiges Material umfasst, wobei das Material eine Funktion entsprechend der eines Films in einem Filmscharnier ausüben kann. Insbesondere kann dabei das Material Leder, ein textiles Gewebe, einen Kunststofffilm oder eine Kombination derselben umfassen. In dieser Ausgestaltung funktioniert das Verbindungsmittel wie ein in der Kunststoff-Formgebung bekanntes Filmscharnier.
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In einer dazu alternativen Ausgestaltung können die Verschwenkmittel mindestens eines der folgenden Scharniere bzw. Scharnierarten aufweisen: ein gerolltes Scharnier, ein Stangenscharnier, ein Topfscharnier oder ein Türscharnier.
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Die Fahrzeuginterieureinrichtung kann eine der folgenden sein: eine Mittelkonsoleneinrichtung, die beispielsweise zwischen zwei Vordersitzplätzen und/oder zwischen zwei in Fahrtrichtung gesehen hinter den Vordersitzplätzen angeordneten Rücksitzplätzen angeordnet ist; eine Instrumententafel, die beispielsweise in Fahrtrichtung gesehen vor und/oder zumindest abschnittweise zwischen Vordersitzplätzen angeordnet ist; oder ein Innenwandabschnitt, der an der Innenseite einer Fahrzeugtür oder einer Fahrzeugseitenwand angeordnet ist.
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Die Fahrzeuginterieureinrichtung kann einen Hauptabschnitt und einen das erste Gelenkteil aufweisenden Teilabschnitt aufweisen. Dabei kann der Teilabschnitt an dem Hauptabschnitt lösbar befestigbar sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Funktionseinrichtung zusammen mit dem Teilabschnitt von der Fahrzeuginterieureinrichtung abzulösen und beispielsweise für eine externe Benutzung nach außerhalb des Kraftfahrzeugs mitzunehmen, und die Funktionseinrichtung zusammen mit dem Teilabschnitt nach einer externen Benutzung wieder an der Fahrzeuginterieureinrichtung zu befestigen.
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Die Verbindungsvorrichtung kann ferner eine Sensoreinrichtung, eine Vergleichseinrichtung und eine Aktuatoreinrichtung aufweisen. Dabei kann die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet sein, eine auf die Funktionseinrichtung oder auf die Gelenkverbindung einwirkende Kraft zu bestimmen. Die Vergleichseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die mittels der Sensoreinrichtung bestimmte Kraft mit einem Schwellwert zu vergleichen. Schließlich kann die Aktuatoreinrichtung dazu ausgebildet sein, wenn die von der Sensoreinrichtung bestimmte Kraft den Schwellwert übersteigt, jeweils entsprechend den Kraftbetrag der oben genannten Verbindungskraft oder den Kraftbetrag in den Varianten (ii) und (iv) oder den Drehwiderstand in der Variante (iii) so zu verringern, dass die Gelenkeinrichtung in den zweiten (d.h. die Ausweichbewegung zulassenden) Zustand übergeht.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Verbindungsvorrichtung eine Annäherungserkennungssensoreinrichtung und eine Krafteinstelleinrichtung aufweisen.
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Die Annäherungserkennungssensoreinrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine Annäherungsbewegung einer Hand, eines Fingers oder eines anderen Körperteils eines Bedieners zu detektieren und dahingehend zu interpretieren, eine der folgenden Bewegungsarten zu erkennen: (a) eine von dem Bediener beabsichtigte Bedienung und/oder Betätigung der Funktionseinrichtung mittels einer Hand oder eines Fingers, (b) eine von dem Bediener beabsichtigte Verstellung der Funktionseinrichtung in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung mittels einer Hand oder eines Fingers, und (c) eine von dem Bediener nicht beabsichtigte Einwirkung einer Missbrauchskraft auf die Funktionseinrichtung.
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Die Krafteinstelleinrichtung kann dazu ausgebildet sein,
beim Erkennen der Bewegungsart (a) jeweils entsprechend den Kraftbetrag der oben genannten Verbindungskraft oder 2 oder den Kraftbetrag in den Varianten (ii) und (iv) oder den Drehwiderstand in der Variante (iii) so einzustellen, dass die Gelenkeinrichtung in ihren ersten (d.h. den arretierten) Zustand übergeht,
beim Erkennen der Bewegungsart (b) jeweils entsprechend den Kraftbetrag der oben genannten Verbindungskraft oder den Kraftbetrag in den Varianten (ii) und (iv) oder den Drehwiderstand in der Variante (iii) so einzustellen, dass die Gelenkeinrichtung in ihren dritten (d.h. den die Verstellbarkeit der Funktionseinrichtung ermöglichenden) Zustand übergeht, und/oder
beim Erkennen der Bewegungsart (c) jeweils entsprechend den Kraftbetrag der oben genannten Verbindungskraft oder den Kraftbetrag in den Varianten (ii) und (iv) oder den Drehwiderstand in der Variante (iii) so zu verringern, dass die Gelenkeinrichtung in ihren zweiten (d.h. den die Ausweichbewegung zulassenden) Zustand übergeht.
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In der Verbindungsvorrichtung kann das Gelenk so ausgebildet sein, dass es auf dem Prinzip eines technischen Gelenks oder auf dem Prinzip eines anatomischen Gelenks beruht. Unter den technischen Gelenken kommen zur Verwendung in der Verbindungsvorrichtung ein Kreuzgelenk, ein Drehgelenk, ein Drehschubgelenk oder ein Kugelgelenk in Frage. Unter den anatomischen Gelenken kommen zur Verwendung in der Verbindungsvorrichtung die folgenden der einem anatomischen Gelenk nachgebildeten Gelenke in Frage: ein Kugelgelenk, ein Eigelenk, ein Scharniergelenk oder ein Zapfengelenk.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, in dem mindestens eine Funktionseinrichtung mittels eines Verbindungssystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung an einer Fahrzeuginterieureinrichtung des Kraftfahrzeugs angebunden ist.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen in Einzelheiten beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht auf ein Verbindungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei die Fahrzeuginterieureinrichtung eine Mittelkonsoleneinrichtung ist, an der die Funktionseinrichtung über eine erfindungsgemäße Gelenkeinrichtung verschwenkbar angebunden ist,
- 2 eine schematische Draufsicht auf ein Verbindungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei die Fahrzeuginterieureinrichtung eine Mittelkonsoleneinrichtung ist, an der die Funktionseinrichtung über eine erfindungsgemäße Gelenkeinrichtung verschwenkbar angebunden ist und wobei die Funktionseinrichtung wahlweise zu einer Fahrerseite und einer Beifahrerseite der Mittelkonsoleneinrichtung mit voneinander verschiedenen Winkeln ausklappbar und in ihren wahlweise ausgeklappten Positionen gezeigt ist,
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Gelenks eines Verbindungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform, wobei die Gelenkeinrichtung einen Formschluss zwischen einem ersten und einem zweiten Gelenkteil aufweist,
- 4a eine Querschnittansicht, geschnitten in einer Ebene parallel zu einem Oberflächenabschnitt der Fahrzeuginterieureinrichtung und wie als Ebene 4a-4a in der nachfolgenden 4b angedeutet, einer Gelenkeinrichtung eines Verbindungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform, wobei die Gelenkeinrichtung einen Reibschluss zwischen einem ersten und einem zweiten Gelenkteil aufweist,
- 4b eine Querschnittansicht, geschnitten in der in 4a angedeuteten Ebene 4b-4b, durch die Gelenkeinrichtung aus der 4a, wobei der Reibschluss im Wesentlichen ein Material mit einem relativ niedrigen Reibwert einbezieht,
- 4c eine Querschnittansicht, ähnlich wie 4b, durch die Gelenkeinrichtung aus der 4a, wobei der Reibschluss im Wesentlichen ein Material mit einem relativ hohen Reibwert einbezieht,
- 5a eine Querschnittansicht, geschnitten in einer Ebene parallel zu einem Oberflächenabschnitt der Fahrzeuginterieureinrichtung und wie als Ebene 5a-5a in der nachfolgenden 5b angedeutet, durch eine Gelenkeinrichtung eines Verbindungssystems gemäß einer fünften Ausführungsform, wobei die Gelenkeinrichtung einen Reibschluss zwischen einem ersten und einem zweiten Gelenkteil aufweist,
- 5b eine Querschnittansicht, geschnitten in der in 5a angedeuteten Ebene 5b-5b, durch die Gelenkeinrichtung aus der 5a, wobei der Reibschluss im Wesentlichen ein Material mit einem relativ niedrigen Reibwert einbezieht,
- 5c eine Querschnittansicht, geschnitten in der in 5a angedeuteten Ebene 5b-5b, durch die Gelenkeinrichtung aus der 5a, wobei der Reibschluss das Material mit einem relativ niedrigen Reibwert und ein Material mit einem relativ hohen Reibwert einbezieht,
- 6a eine Querschnittansicht, geschnitten in einer Ebene parallel zu einem Oberflächenabschnitt der Fahrzeuginterieureinrichtung und wie als Ebene 6a-6a in der nachfolgenden 6b angedeutet, durch eine Gelenkeinrichtung eines Verbindungssystems gemäß einer sechsten Ausführungsform, wobei zwischen einem ersten und einem zweiten Gelenkteil der Gelenkeinrichtung eine Magnetkraft wirkt, die eine arretierende Funktion hat und die in Paaren von jeweils einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Permanentmagneten wirkt,
- 6b eine Querschnittansicht, geschnitten in der in 6a angedeuteten Ebene 6b-6b, durch die Gelenkeinrichtung aus der 6a,
- 7a eine Querschnittansicht, geschnitten in einer Ebene parallel zu einem Oberflächenabschnitt der Fahrzeuginterieureinrichtung und wie als Ebene 7a-7a in der nachfolgenden 7b angedeutet, durch eine Gelenkeinrichtung eines Verbindungssystems gemäß einer siebenten Ausführungsform, wobei zwischen einem ersten und einem zweiten Gelenkteil der Gelenkeinrichtung eine Magnetkraft wirkt, die für das zweite Gelenkteil eine arretierende Funktion hat und die in Paaren von jeweils einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Permanentmagneten wirkt,
- 7b eine Querschnittansicht, geschnitten in der in 7a angedeuteten Ebene 7b-7b, durch die Gelenkeinrichtung aus der 7a, wobei ein Drehaktuator gezeigt ist, der eine Verstellbarkeit der Funktionseinrichtung in Bezug zu der Fahrzeuginterieureinrichtung und für das zweite Gelenkteil eine zusätzliche arretierende Funktion implementiert,
- 8a bis 8e schematische perspektivische Ansichten von Ausführungsformen technischer Gelenke, die zur Verwendung in eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems in Frage kommen,
- 8a eine schematische perspektivische Ansicht eines Kreuzgelenks,
- 8b eine schematische perspektivische Ansicht eines Drehgelenks,
- 8c eine schematische perspektivische Ansicht eines Drehschubgelenks,
- 8d eine schematische perspektivische Ansicht eines Drehgelenks in einer zur 8b alternativen Ausgestaltung,
- 8e eine schematische perspektivische Ansicht eines Kugelgelenks,
- 9a bis 9d schematische perspektivische Ansichten von Ausführungsformen anatomischer Gelenke, von denen technische Nachbildungen zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verbindungssystem in Frage kommen,
- 9a eine schematische perspektivische Ansicht eines Kugelgelenks,
- 9b eine schematische perspektivische Ansicht eines Eigelenks,
- 9c eine schematische perspektivische Ansicht eines Scharniergelenks und
- 9d eine schematische perspektivische Ansicht eines Zapfengelenks.
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In den 1 und 2 sind zwei Ausführungsformen und mögliche Verwendungen eines erfindungsgemäßen, bedienungsabhängigen Verbindungssystems 10 in einem Kraftfahrzeug gezeigt. Das Verbindungssystem 10 stellt eine von einer Benutzung durch einen Bediener abhängige Anbindung einer Funktionseinrichtung 14 an eine Fahrzeuginterieureinrichtung 12 eines Kraftfahrzeugs bereit.
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In den 1 und 2 ist die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 eine Mittelkonsoleneinrichtung 144, die zwischen einem ersten Vordersitzplatz 172, z.B. für einen Fahrer, und einem zweiten Vordersitzplatz 174, z.B. für einen Beifahrer, angeordnet ist. Die Funktionseinrichtung 14 ist über einen Verbindungsabschnitt 128 an einer oberen Gehäusewand 150 der Mittelkonsoleneinrichtung 144 angebunden oder befestigt. Die Funktionseinrichtung 14 umfasst einen Funktionsabschnitt 130, der über erste Verschwenkmittel 116, 116' verschwenkbar an dem Verbindungsabschnitt 128 angelenkt ist und der eine als Funktionsfläche 110 ausgebildete Oberfläche aufweist. In einer ersten (eingeklappten) Schwenkposition 106 (siehe 2) ist der Funktionsabschnitt 130 über der Mittelkonsoleneinrichtung 144 angeordnet und die Funktionsfläche 110 ist der Oberseite der Mittelkonsoleneinrichtung 144 zugewandt, so dass die Funktionsfläche 110 für einen Bediener nicht zugänglich und geschützt angeordnet ist. In einer zweiten (ausgeklappten) Schwenkposition 108 (siehe 1 und 2) ist der Funktionsabschnitt 130 von der Mittelkonsoleneinrichtung 144 weg- und aufgeklappt, so dass er beispielsweise zur Seite des ersten Vordersitzplatzes 172 ragt (wie in 1 gezeigt), wobei die Funktionsfläche 110 nach oben gewandt und somit für einen Bediener zur Bedienung zugänglich bereitgestellt ist. Die Verschwenkbarkeit des Funktionsabschnitts 130 ist in 1 durch den Doppelpfeilbogen 168 angedeutet.
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In der zweiten (ausgeklappten) Schwenkposition 108 kann der Funktionsabschnitt 130 der Funktionseinrichtung 12 mit der Funktionsfläche 110 in Bezug auf die Mittelkonsole 144 auf der Seite des ersten Vordersitzplatzes 172 angeordnet sein, wie dies in 1 gezeigt ist. In der in 2 gezeigten Ausführungsform kann der Funktionsabschnitt 130 der Funktionseinrichtung 12 mit der Funktionsfläche 110 zusätzlich auch - bewirkt mittels zweiter Verschwenkmittel 118, 118' - zur Seite des zweiten Vordersitzplatzes 174 ausgeklappt werden. Die ersten und zweiten Verschwenkmittel 116, 116' und 118, 118' sind als Scharniere ausgebildet, beispielsweise als mechanische Klappscharniere, wie etwa ein Stangenscharnier oder ein Rollscharnier, oder als aus der Kunststofftechnik bekannte Filmscharniere oder mit einem aus einem biegbaren, flächigen Material, wie etwa Leder oder Stoff, ausgebildeten Abschnitt, der eine zu einem Film eines Filmscharniers vergleichbare Funktion hat. insgesamt kann der Funktionsabschnitt 130 in 2 mittels der ersten und zweiten Verschwenkmittel 116, 116' und 118, 118' wahlweise zur Seite des ersten oder des zweiten Vordersitzplatzes 172 oder 174 geklappt werden.
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In der zweiten (ausgeklappten) Schwenkposition 108 ist eine Längsrichtung 112 oder 112' (siehe 2) des Funktionsabschnitts 130 der Funktionseinrichtung 12 in einem Winkel 114 zu einer Konsolenlängsrichtung, die mit der Längsrichtung x des Kraftfahrzeugs zusammenfällt, ausgerichtet. Der Winkel 114 ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen ein rechter Winkel, d.h. ±90°. Der Winkel 114 kann auch größer als 90° sein, wie das für die in der 2 nach links ausgeklappte Schwenkposition 108 der Fall ist.
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Der Winkel 114 zwischen der Längsrichtung x des Fahrzeugs und der Längsrichtung 112 des Funktionsabschnitts 130 der Funktionseinrichtung 12 ist bestimmt durch den Winkel α oder den Winkel β, siehe 2, den die entsprechende Schwenkachse mit der Längsrichtung x des Fahrzeugs einschließt. Aus einer geometrischen Betrachtung in 2 ist offensichtlich, dass der Winkel 114 das Doppelte des Winkels α oder β ist.
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Allgemein ist die Funktionsfläche 110 dazu ausgebildet, einen Satz von Funktionen zu unterstützen, der sich in Abhängigkeit von der Schwenkposition des Funktionsabschnitts 130 der Funktionseinrichtung 14 oder in Abhängigkeit von einem Fahrzustand oder einem Automationsgrad des Kraftfahrzeugs verändert.
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In den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen ist die Funktionsfläche 110 in der eingeklappten (ersten) Schwenkposition 106 des Funktionsabschnitt 130 der Funktionseinrichtung 14 funktionslos bzw. ausgeschaltet, während die Funktionsfläche 110 in der ausgeklappten (zweiten) Schwenkposition 108 bzw. 108' des Funktionsabschnitts 130 aktiviert bzw. eingeschaltet ist. In der in der 1 Ausgestaltung unterstützt die Funktionsfläche 110 eine Funktion einer Eingabeeinrichtung 136 bzw. eines Touchscreens in Form eines Eingabefeldes 138 zur Eingabe von alphanumerischen Zeichen, wenn die Funktionseinrichtung 14 in die ausgeklappte (zweite) Schwenkposition 38 geschwenkt ist.
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Allgemein bildet die Funktionsfläche 110 eine von der Funktionseinrichtung 14 bereitgestellte, erste Interaktionsfläche, die zumindest abschnittsweise eine oder mehrere der folgenden Funktionen eines ersten Funktionssatzes unterstützt: eine Funktion eines Eingabefelds 138 zur Eingabe von alphanumerischen Zeichen (wie in der 1 gezeigt); eine Funktion eines Eingabefelds zur Eingabe von handschriftlichen Eingaben, die insbesondere mit einer Fingerspitze eines Benutzers oder mittels eines Eingabestifts angegeben werden kann; eine Funktion eines Eingabefelds zur Eingabe von nicht-lateinischen Schriftzeichen, insbesondere chinesische, japanische, kyrillische, griechische, arabische, thailändische oder indische Schriftzeichen; eine Funktion eines Eingabefelds oder einer bewegbaren Eingabeeinrichtung, die eine haptische Rückmeldung für einen Benutzer erzeugt, insbesondere in Form einer Vibration oder einer bewegbaren Oberfläche, wie etwa die Oberfläche eines Smart Materials; eine Funktion einer Eingabeeinrichtung 136, Tastatur oder Ausgabefläche, die dazu ausgebildet ist, eine haptische Rückmeldung für einen Benutzer zu erzeugen, insbesondere in Form einer Vibration oder einer bewegbaren Oberfläche, wie etwa die Oberfläche eines Smart Materials; eine Funktion eines Touchscreens; eine Funktion einer Displayeinheit oder eines Anzeigebildschirms; eine Funktion einer haptischen Ausgabefläche; und eine Funktion eines flächigen Annäherungssensors, der dazu ausgebildet ist, eine Annäherung eines Körperteils eines Benutzers oder eines Objekts zu detektieren und zu unterscheiden, ob es sich im Fall einer Annäherung eines Körperteils bei diesem um eine Fingerspitze handelt und ob mit dieser eine Eingabeabsicht eines Benutzers umgesetzt wird oder diese nur abgelegt wird, oder ob es sich um einen Handballen, einen Abschnitt eines Unterarms und/oder einen anderen flächigen Abschnitt einer Körperoberfläche eines Benutzers handelt und ob dieser angenähert oder abgelegt wird.
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Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Funktionen des ersten Funktionssatzes kann die Funktionsfläche 110 auch eine digitale Einrichtung sein, die zumindest eine anzeigbare, virtuelle (in den Figuren nicht gezeigte) Einstelleinrichtung aufweist, die als einen zweiten Funktionssatz ein Eingeben und/oder Einstellen einer Funktion und/oder eines Betriebsparameters von einer der folgenden Einrichtungen eines Kraftfahrzeugs ermöglicht On-Bord-Audioeinrichtung, Radioeinrichtung, Video- oder Audio-Video-Wiedergabeeinrichtung, Klimaanlage, Navigationssystem oder On-Bord-Telefoneinrichtung, oder eine Bedienung von einem oder mehreren der folgenden Elemente eines Kraftfahrzeugs: Fensterscheibe, Verdeck, Dach, Dachfenster, Innen- oder Außen-Beleuchtungseinrichtung und Außenspiegel.
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Der Funktionssatz von, insbesondere digitalen, Funktionen, den die Funktionsfläche 110 des Funktionsabschnitts 130 bereitstellt, kann von der Position des Funktionsabschnitts 130 abhängig sein, wie oben mit Verweis auf die 1 und 2 beschrieben, und kann automatisch umgeschaltet werden, wenn der Funktionsabschnitt 130 von einer Schwenkposition 106 oder 108 in die andere Schwenkposition 108 oder 106 verschwenkt wird. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Funktionssatz der von der Funktionsfläche 110 bereitgestellten Funktionen auch von einem Fahrzustand oder Automationsgrad des Kraftfahrzeugs abhängig sein, und kann bei einem Wechsel des Fahrzustands oder des Automationsgrades automatisch umgeschaltet werden.
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Die in 1 gezeigte Funktionseinrichtung 14 umfasst auch eine Auszugeinrichtung 139, die aus einer in einer Seitenwand des Funktionsabschnitts 130 ausgebildeten Auszugöffnung (nicht bezeichnet) herausgezogen werden kann. im herausgezogenen Zustand dient die Auszugeinrichtung 139 als eine zusätzliche Ablage- oder Auflagefläche, etwa zum Auflegen eines Abschnitts einer Hand oder eines Pulsabschnitts an einem Unterarm eines Bedieners, wenn dieser mit einer Hand die Funktionsfläche 110 bedient. Die Auszugeinrichtung 139 kann auch durch die Auszugöffnung in einen Innenraumbereich des Funktionsabschnitts 130 eingeschoben werden, etwa wenn sie nicht als Ablage- oder Auflagefläche benötigt wird.
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In der in der 1 gezeigten Ausführungsform sind in der oberen Gehäusewand 150 der Mittelkonsole 144 eine Ablagevertiefung 152, ein erster, zweiter und dritter Bedienknopf 156, 158, 160 sowie zwei Becher- oder Dosenhalter 154 angeordnet. Die beiden Becher- oder Dosenhalter 154 sind in einem ersten Abschnitt 164 der oberen Gehäusewand 150 angeordnet, der vom Funktionsabschnitt 130 der Funktionseinrichtung 14 überdeckt wird, wenn der Funktionsabschnitt 130 in die eingeklappte Schwenkposition 106 gebracht wird. Angrenzend an den ersten Abschnitt 164 ist ein Eingriff 162 für einen Finger eines Bedieners ausgebildet. Der Eingriff 162 erleichtert das Ausschwenken des Funktionsabschnitts 130 der Funktionseinrichtung 14 von ihrer eingeklappten Position 106 in ihre ausgeklappte Position 108, 108'. Die Bedienknöpfe 156, 158 und 160 und die Ablagevertiefung 152 sind in einem zweiten Abschnitt 166 der oberen Gehäusewand 150 angeordnet, der von dem Funktionsabschnitt 130 der Funktionseinrichtung 14 nicht überdeckt wird, unabhängig davon, ob der Funktionsabschnitt 130 in die eingeklappte oder die ausgeklappte Schwenkposition gebracht worden ist.
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Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Elementen können in der oberen Gehäusewand 150 der Mittelkonsole 144 eines oder mehrere der folgenden Elemente vorgesehen sein (in den Figuren nicht gezeigt): eine Ablagefläche für ein Mobiltelefongerät, insbesondere ein Smartphone; eine Ablagefläche; ein Ablagefach; eine Ablagefläche für eine Fernbedienungseinrichtung; ein bewegbares Bedienelement für eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen eines Kraftfahrzeugs: eine On-Board-Audioeinrichtung, eine Radioeinrichtung, eine Video- oder Audio-Video-Wiedergabeeinrichtung, eine Klimaanlage, ein Navigationssystem, eine On-Board-Telefoneinrichtung, eine Fensterscheibe, ein Verdeck, ein Dach, ein Dachfenster, eine Innen- oder Außen-Beleuchtungseinrichtung und/oder einen Außenspiegel; eine zweite Interaktionsfläche, die dazu ausgebildet ist, einen dritten Satz von Funktionen zu unterstützen und die freigelegt ist, wenn der Funktionsabschnitt 130 in einer aufgeklappten Position 108, 108' ist, oder eine dritte Interaktionsfläche, die dazu ausgebildet ist, einen vierten Satz von Funktionen zu unterstützen und die zugänglich ist, wenn der Funktionsabschnitt 130 der Funktionseinrichtung 14 in seiner eingeklappten Position 106 ist.
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In der in 1 gezeigten, zweiten (ausgeklappten) Schwenkposition 106 würde die der Funktionsabschnitt 130 der Funktionseinrichtung 14 im Falle eines Auffahrunfalls (Crash) eine Gefahr für einen auf dem in Fahrtrichtung gesehen dahinter angeordneten Vordersitzplatz 172 sitzenden Passagier eine Gefahr darstellen, weil der Passagier beim Unfall nach vorne und gegen den Funktionsabschnitt 130 geschleudert werden kann. Um diese Gefahr zu vermeiden, ist die Funktionseinrichtung 14 über den Verbindungsabschnitt 128 und eine darin aufgenommene, erfindungsgemäße Gelenkeinrichtung 16 derart an der oberen Gehäusewand 150 der Mittelkonsole 144 (als Beispiel für eine Fahrzeuginterieureinrichtung 12) angebunden, dass sie eine in zwei räumlichen Dimensionen erfolgende Ausweichbewegung, nämlich eine in der Fahrebene (x-y-Ebene) erfolgende Drehbewegung ausführen kann, wenn in dieser Ebene eine übermäßig hohe Kraft von dem Passagier auf die Funktionseinrichtung 14 und über diese auf die Gelenkeinrichtung 16 ausgeübt wird.
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Um diese Ausweichbewegung zu ermöglichen, umfasst das Verbindungssystem 10 allgemein eine Fahrzeuginterieureinrichtung 12 (hier die Mittelkonsole 144), die ein erstes Gelenkteil 22 aufweist, und eine den Funktionsabschnitt 130 aufweisende Funktionseinrichtung 14, die ein zweites Gelenkteil 24 aufweist, wobei das erste und das zweite Gelenkteil 22 und 24 zusammenwirken und eine Gelenkeinrichtung 16 ausbilden, siehe 3 bis 7.
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Wie dies in den 3 bis 7 gezeigt ist und unten in Einzelheiten beschrieben wird, wirken das erste Gelenkteil 22 und das zweite Gelenkteil 24 zusammen und bilden eine Gelenkeinrichtung 16 aus, über die die Anbindung der Funktionseinrichtung 14 an die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 hergestellt ist und die dazu ausgelegt ist, zumindest eine Drehbewegung 30 des einen von dem ersten und zweiten Gelenkteil in Bezug auf das andere von dem ersten und zweiten Gelenkteil zu ermöglichen. Dabei kann die Gelenkeinrichtung 16 einen ersten Zustand, in dem die Funktionseinrichtung 14 in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 arretiert ist, und einen zweiten Zustand, in dem die Funktionseinrichtung 14 in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 eine die Drehbewegung 30 umfassende Ausweichbewegung 28 ausführen kann, einnehmen.
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Das erste Gelenkteil 22 hat eine erste Gelenkfläche 23 und das zweite Gelenkteil 24 hat eine zweite Gelenkfläche 25. Die Anbindung der Funktionseinrichtung 14 an die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 wird über eine Verbindungskraft 27 hergestellt, die die erste und die zweite Gelenkfläche 23 und 25 in Richtung zueinander drückt, wie dies am besten in 3 zu sehen ist. Erfindungsgemäß kann diese Verbindungskraft 27 auf zwei verschiedene Kraftbeträge eingestellt werden, nämlich einen relativ größeren, ersten Kraftbetrag und einen relativ kleineren zweiten Kraftbetrag. Der erste (d.h. relativ größere) Kraftbetrag ist dem ersten Zustand der Gelenkeinrichtung 16 zugeordnet, in dem zumindest die Drehbewegung 30 der zweiten Gelenkfläche 25 in Bezug auf die erste Gelenkfläche 23 arretiert ist. Infolgedessen ist im ersten Zustand der Gelenkeinrichtung 16 auch die Funktionseinrichtung 14 in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 arretiert. Im Gegensatz dazu ist der zweite (d.h. der relativ kleinere) Kraftbetrag dem zweiten Zustand der Gelenkeinrichtung 16 zugeordnet, in dem die Position der zweiten Gelenkfläche 25 relativ zur ersten Gelenkfläche 23 verändert werden kann. Infolgedessen kann im zweiten Zustand der Gelenkeinrichtung 16 die Funktionseinrichtung 14 in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 die die Drehbewegung 30 umfassende Ausweichbewegung 28 ausführen, und kann die Position der Funktionseinrichtung 14 in Bezug auf die Position der Fahrzeuginterieureinrichtung 12 verändert, insbesondere von einem Bediener, eingestellt, werden.
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In Abhängigkeit von dem physikalischen Mechanismus, mit dem die Verbindungskraft 27, die das erste und das zweite Gelenkteil 22 und 24 - oder genauer gesagt die erste und zweite Gelenkfläche 23 und 25 - in Richtung zueinander drückt, kann die Gelenkeinrichtung 16 bzw. das Gelenk 20 gemäß einer in den 3 bis 7 gezeigten Varianten (i) bis (iv) ausgebildet sein.
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In der Variante (i), die in 3 beispielhaft und schematisch gezeigt ist, ist zwischen der ersten Gelenkfläche 23 des ersten Gelenkteils 22 und der zweiten Gelenkfläche 25 des zweiten Gelenkteils 24 ein Formschluss 60 ausgebildet. Bei dem Formschluss 60 wirkt eine die erste und die zweite Gelenkfläche 23 und 25 zusammendrückende, elastische Andruckkraft 62.
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Die Andruckkraft 62 kann mechanisch (beispielsweise mittels einer Federeinrichtung), elektrisch (beispielsweise mittels in Abhängigkeit von einer angelegten Spannungsdifferenz aufladbaren Kondensatorplatten), hydrostatisch oder pneumatisch (beispielsweise mittels einer Druckdifferenz) oder auch magnetisch (beispielsweise mittels einer zwischen zwei Permanentmagneten oder einer zwischen einem Elektromagneten und einem magnetisierbaren Material wirkenden Magnetkraft) erzeugt werden. Alternativ dazu kann die Andruckkraft 62 auch mittels eines hinsichtlich seiner Längsposition in einer Richtung parallel zur Drehachse 32 aktiv ansteuerbaren und verschiebbar gelagerten Bolzens erzeugt werden. Ein Fachmann weiß, wie entsprechende, zum Erzeugen der Andruckkraft 62 erforderliche, mechanisch, elektrisch, hydrostatisch, pneumatisch oder magnetisch wirkende Komponenten (nicht gezeigt) oder der ansteuerbare Bolzen in dem ersten bzw. zweiten Gelenkteil 22 bzw. 24 eingebaut sein können.
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Der Formschluss 60 umfasst eine aus einer von der ersten und zweiten Gelenkfläche 23 und 25 herausragende, mechanische Struktur 64 und eine dazu komplementäre, in der anderen von der ersten und zweiten Gelenkfläche 23 und 25 ausgebildete, mechanische Struktur 66, in der die herausragende Struktur 64 eingreifen kann. Dabei wirkt die elastische Andruckkraft 62 so, dass die herausragende Struktur 64 in Richtung zu der komplementären Struktur 66 elastisch gedrückt wird, wodurch der Eingriff zu Stande kommt. Dieser Zustand, d.h. wenn die herausragende Struktur 64 in Eingriff mit der komplementären Strukur 66 ist und dadurch die Funktionseinrichtung 14 in Bezug zur Fahrzeuginterieureinrichtung 12 arretiert ist, entspricht dem ersten (d.h. arretierten) Zustand der Gelenkeinrichtung 16.
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Wenn eine Missbrauchskraft, deren Kraftbetrag einen vorgegebenen Schwellwert übersteigt, derart auf die Funktionseinrichtung 14 einwirkt, dass das zweite Gelenkteil 24 in Bezug zum ersten Gelenkteil 22, genauer gesagt die zweite Gelenkfläche 25 in Bezug zur ersten Gelenkfläche 23, um die Drehachse 32 der Gelenkeinrichtung 16 verdreht wird und die herausragende Struktur 64 aus der dazu komplementären Struktur 66 herausgleitet, geht die Gelenkeinrichtung 16 in ihren zweiten Zustand über, in dem die Funktionseinrichtung 14 in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 die eingeleitete Drehbewegung 30 als Ausweichbewegung 28 fortsetzt, wobei die auf die Funktionseinrichtung 14 einwirkende Missbrauchskraft diese Ausweichbewegung 28 antreibt. In der Variante (i) entspricht dieser vorbeschriebene Zustand der Gelenkeinrichtung 16 einem dritten Zustand, den die Gelenkeinrichtung 16 einnehmen kann und in dem die die Funktionseinrichtung 14 in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 von einem Bediener verdreht werden kann, solange die herausragende Struktur 64 nicht in Eingriff mit der komplementären Struktur 66 kommt.
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In der Variante (ii), die in den 4 und 5 beispielhaft und schematisch in zwei verschiedenen Ausführungsformen gezeigt ist, ist zwischen der ersten Gelenkfläche 23 des ersten Gelenkteils 22 und der zweiten Gelenkfläche 25 des zweiten Gelenkteils 24 ein Reibschluss 70 ausgebildet, bei dem ein Kraftbetrag einer Reibkraft 78, die zwischen zumindest Teilabschnitten von der ersten Gelenkfläche 23 und der zweiten Gelenkfläche 25 wirkt, einstellbar ist.
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In der in den 4a bis 4c gezeigten Ausführungsform einer Gelenkeinrichtung 16 mit einem Reibschluss 70 gemäß der Variante (ii) umfasst das erste Gelenkteil 22 einen (in den 4b und 4c nach oben gerichteten) in axialer Richtung verschiebbaren Zapfen, der eine nach außen gerichtete, zylinderförmige, erste Gelenkfläche 23 aufweist. Die erste Gelenkfläche 23 des Zapfens umfasst einen (in den 4b und 4c oberen) ersten Abschnitt, der aus einem ersten Material 71 hergestellt ist, das einen relativ hohen Reibwert aufweist, und einen ersten Oberflächenabschnitt 72 der ersten Gelenkfläche 23 ausbildet, und ferner einen (in den 4b und 4c unteren) zweiten Abschnitt, der aus einem komprimierbaren, zweiten Material 73 hergestellt ist, das einen relativ niedrigen Reibwert aufweist und einen zweiten Oberflächenabschnitt 74 der ersten Gelenkfläche 23 ausbildet und. Das zweite Gelenkteil 24 umfasst eine Öffnung, die eine nach innen gerichtete, zylinderförmige, zweite Gelenkfläche 25 ausbildet und die den Zapfen aufnimmt. Die zweite Gelenkfläche 25 umfasst einen Oberflächenreibabschnitt 76, der mit dem ersten Oberflächenabschnitt 72 der ersten Gelenkfläche 23 in Berührung ist.
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Wenn der axial verschiebbare Zapfen in eine (in 4b gezeigte, obere) erste Position gestellt ist, ist der aus dem Material 71 mit dem hohen Reibwert ausgebildet Abschnitt des ersten Oberflächenabschnitts 72 der ersten Gelenkfläche 23, der mit dem Oberflächenreibabschnitt 76 der zweiten Gelenkfläche 25 in Berührung ist, relativ klein. Dementsprechend ist ein Kraftbetrag der Reibkraft 78, die durch die Reibung zwischen den miteinander in Berührung stehenden Flächenabschnitten der ersten und zweiten Gelenkfläche 23 und 25 bewirkt ist, relativ klein. Der so eingestellte Kraftbetrag der Reibkraft 78 entspricht dem dritten Zustand der Gelenkeinrichtung 16, in dem die (Dreh)-Position des zweiten Gelenkteils 24 in Bezug auf das erste Gelenkteil 22 von einem Bediener eingestellt werden kann.
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Im Gegensatz dazu, wenn der axial verschiebbare Zapfen in eine (in 4c gezeigte, untere) zweite Position gestellt ist, ist der aus dem Material 71 mit dem hohen Reibwert ausgebildet Abschnitt des ersten Oberflächenabschnitts 72 der ersten Gelenkfläche 23, der mit dem Oberflächenreibabschnitt 76 der zweiten Gelenkfläche 25 in Berührung ist, relativ groß. Dementsprechend ist der Kraftbetrag der Reibkraft 78, die durch die Reibung zwischen den miteinander in Berührung stehenden Flächenabschnitten der ersten und zweiten Gelenkfläche 23 und 25 bewirkt ist, auch relativ groß. Der so eingestellte Kraftbetrag der Reibkraft 78 entspricht dem ersten Zustand der Gelenkeinrichtung 16, in dem das zweite Gelenkteil 24 in Bezug auf das erste Gelenkteil 22 in seiner (Dreh)-Position arretiert ist.
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Wenn sich die in den 4a bis 4c gezeigte Gelenkeinrichtung 16 in ihrem (in 4c gezeigten) durch den Reibschluss arretierten, ersten Zustand befindet und eine übermäßig große Missbrauchskraft über die das zweite Gelenkteil 24 umfassende Funktionseinrichtung 14 auf das zweite Gelenkteil 24 einwirkt, wird der Kraftbetrag der arretierenden Reibkraft 78 überwunden. Infolgedessen wird das zweite Gelenkteil 24 um die Drehachse 32 in Bezug auf das erste Gelenkteil 22 verdreht und führt somit eine hier als Drehbewegung 30 ausführbare Ausweichbewegung aus. Dies entspricht dem zweiten Zustand der in den 4a bis 4c gezeigten Gelenkeinrichtung 16.
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In der in den 5a bis 5c gezeigten Ausführungsform einer Gelenkeinrichtung 16 mit einem Reibschluss gemäß der Variante (ii) umfasst das erste Gelenkteil 22 einen (in den 5b und 5c nach oben gerichteten) Stift, der die Drehachse 32 der Gelenkeinrichtung 16 definiert, und eine (in den 5b und 5c nach oben weisende) kreisförmige, erste Gelenkfläche 23, die einen Oberflächenreibabschnitt 76 ausbildet. Das zweite Gelenkteil 24 umfasst eine Platte, in der eine Öffnung ausgebildet ist, in der der Stift des ersten Gelenkteils 22 drehbar aufgenommen ist. Die Platte weist eine (in den 5b und 5c nach unten weisende) Fläche auf, auf der die zweite Gelenkfläche 25 ausgebildet ist. Die zweite Gelenkfläche 25 ist aus einer Mehrzahl erster Oberflächenabschnitte 72 und einer Mehrzahl zweiter Oberflächenabschnitte 74 zusammengesetzt. Die ersten Oberflächenabschnitte 72 sind aus einem ersten Material 71 ausgebildet, das einen relativ niedrigen Reibwert aufweist. Die zweiten Oberflächenabschnitte 74 sind auf einem schichtweisen Aufbau ausgebildet. Der schichtweise Aufbau umfasst eine auf der (in den 5b und 5c nach unten weisenden) Fläche der Platte aufgebrachte, erste Schicht, die aus einem komprimierbaren Material 77 besteht, und eine auf der ersten Schicht angeordnete, zweite Schicht, die aus einem zweiten Material 73 ausgebildet ist, das einen relativ hohen Reibwert aufweist.
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In der in den 5a bis 5c gezeigten Ausführungsform ist die Gelenkeinrichtung 16 derart ausgebildet, dass ein in axialer Richtung gemessener Abstand zwischen dem ersten Gelenkteil 22 und dem zweiten Gelenkteil 24 verändert werden kann, beispielsweise indem die axiale Position des zweiten Gelenkteils 24 in Bezug zu dem ersten Gelenkteil 22 verändert und eingestellt werden kann.
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In der in 5b gezeigten Position des zweiten Gelenkteils 24, in der dessen axialer Abstand zu dem ersten Gelenkteil 22 relativ größer ist, sind lediglich die von dem zweiten Material 73 mit dem niedrigen Reibwert ausgebildeten, zweiten Oberflächenabschnitte 74 der zweiten Gelenkfläche 25 in Berührung mit gegenüberstehenden Abschnitten des Oberflächenreibabschnitts 76 der ersten Gelenkfläche 23. Dementsprechend ist ein Kraftbetrag der Reibkraft, die durch die Reibung zwischen den miteinander in Berührung stehenden Flächenabschnitten 74 und 76 der ersten und zweiten Gelenkfläche 23 und 25 bewirkt ist, relativ klein. Der so eingestellte Kraftbetrag der Reibkraft entspricht dem dritten Zustand der Gelenkeinrichtung 16, in dem die (Dreh)-Position des zweiten Gelenkteils 24 in Bezug zu dem ersten Gelenkteil 22 von einem Bediener eingestellt werden kann. Das in den zweiten Oberflächenabschnitten 74 die erste Schicht des schichtweisen Aufbaus ausbildende, komprimierbare Material 77 ist dabei in einem relativ wenig komprimierten Zustand.
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In der in 5c gezeigten Position des zweiten Gelenkteils 24, in der dessen axialer Abstand zu dem ersten Gelenkteil 23 relativ kleiner ist, sind zusätzlich zu dem von dem zweiten Material 73 mit dem niedrigen Reibwert ausgebildeten, zweiten Oberflächenabschnitt 74 der zweiten Gelenkfläche 25 auch die aus dem ersten Material 71 mit dem hohen Reibwert ausgebildeten, ersten Oberflächenabschnitte 72 in Berührung mit jeweils gegenüberstehenden Abschnitten des Oberflächenreibabschnitts 76 der ersten Gelenkfläche 23. Dementsprechend ist ein Kraftbetrag der Reibkraft, die durch die Reibung zwischen den miteinander in Berührung stehenden Flächenabschnitten 72, 74 und 76 der ersten und zweiten Gelenkfläche 23 und 25 bewirkt ist, relativ groß. Der so eingestellte Kraftbetrag der Reibkraft entspricht dem ersten Zustand der Gelenkeinrichtung 16, in dem das zweite Gelenkteil 24 hinsichtlich seiner (Dreh)-Position in Bezug zu dem ersten Gelenkteil 22 arretiert ist. Das in den zweiten Oberflächenabschnitten 74 die erste Schicht des schichtweisen Aufbaus ausbildende, komprimierbare Material 77 ist dabei in einem relativ stark komprimierten Zustand.
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Wenn sich die in den 5a bis 5c gezeigte Gelenkeinrichtung 16 in ihrem (in 5c gezeigten) durch den Reibschluss arretierten, ersten Zustand befindet und eine übermäßig große Missbrauchskraft über die das zweite Gelenkteil 24 umfassende Funktionseinrichtung 14 auf das zweite Gelenkteil 24 einwirkt, wird der Kraftbetrag der arretierenden Reibkraft überwunden. Infolgedessen wird das zweite Gelenkteil 24 um die Drehachse 32 in Bezug zu dem ersten Gelenkteil 22 verdreht und führt somit eine hier als Drehbewegung 30 ausführbare Ausweichbewegung aus. Dies entspricht dem zweiten Zustand der in den 5a bis 5c gezeigten Gelenkeinrichtung 16.
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In der Variante (iv) der Ausbildung einer Gelenkeinrichtung 16, die in den in den 6a und 6b sowie den 7a und 7b beispielhaft und schematisch gezeigt ist, ist die Beweglichkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenkteil 22 und 24 vermittels einer Magnetkraft 90 eingeschränkt. In der in den 6a und 6b gezeigten Ausführungsform wirkt die Magnetkraft 90 zwischen zwei jeweils paarweise angeordneten Permanentmagneten 92 und 94 und zusätzlich zwischen einem eine Statorspule 84 umfassenden Elektromagneten und einem magnetisierbaren, in einem Rotor 86 enthaltenen Material.
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In der in den 6a und 6b gezeigten Ausführungsform umfasst die Gelenkeinrichtung 16 ein in einer Fahrzeuginterieureinrichtung (nicht gezeigt) integriertes, erstes Gelenkteil 22 und ein in einer Funktionseinrichtung (nicht gezeigt) integriertes zweites Gelenkteil 24.
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Das erste Gelenkteil 22 weist einen (in 6b nach oben weisenden) die Drehachse 32 definierenden Bolzen mit einer nach außen weisenden, zylinderförmigen Oberfläche und eine erste Gelenkfläche 23 auf. Die erste Gelenkfläche 23 umfasst einen (in 6b nach oben weisenden) ebenen ersten Abschnitt und den als die zylinderförmige Oberfläche des Bolzens ausgebildeten zweiten Abschnitt. Der Bolzen erstreckt sich axial aus dem ebenen, ersten Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 heraus.
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Das zweite Gelenkteil 24 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und weist eine Öffnung auf, die den Bolzen des ersten Gelenkteils 22 drehbar aufnimmt. Des Weiteren weist das zweite Gelenkteil 24 eine zweite Gelenkfläche 25 auf, die einen (in 6b nach unten weisenden) ebenen, ersten Abschnitt, in dem die Öffnung ausgebildet ist, und einen in der Öffnung ausgebildeten, nach innen weisenden, zylinderförmigen, zweiten Abschnitt umfasst. Der erste Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 steht dem ebenen Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 gegenüber, und der zylinderförmige, zweite Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 steht dem zylinderförmigen zweiten Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 gegenüber.
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In dem Bolzen des ersten Gelenkteils 22 in den 6a und 6b sind zwei erste Permanentmagneten 92 aufgenommen, die in einander diametral entgegensetzten Abschnitten des zylinderförmigen Abschnitts der ersten Gelenkfläche 23 eingelassen sind, wobei bloßliegende Oberflächen der ersten Permanentmagneten 92 im Wesentlichen flächenbündig mit dem zylinderförmigen Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 sind. In dem in der Öffnung des zweiten Gelenkteils 24 ausgebildeten, zylinderförmigen, zweiten Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 sind zwei zweite Permanentmagneten 94 aufgenommen, die in einander diametral entgegensetzten Abschnitten der zweiten Gelenkfläche 25 eingelassen sind, wobei bloßliegende Oberflächen der zweiten Permanentmagneten 94 im Wesentlichen flächenbündig mit dem zylinderförmigen Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 sind.
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Das zweite Gelenkteil 24 in den 6a und 6b kann in Bezug zu dem ersten Gelenkteil 22 in eine relative Drehposition gebracht werden, so dass die in dem zweiten Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 (d.h. in der Öffnung) angeordneten, zweiten Permanentmagneten 94 den in dem zylinderförmigen Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 (d.h. in dem Bolzen) angeordneten, ersten Permanentmagneten 92 jeweils gegenüberstehen, wie dies in den 6a und 6b gezeigt ist. In dieser Drehposition ist die zwischen den ersten und zweiten Permanentmagneten 92 und 94 jeweils anziehend wirkende Magnetkraft 90 am stärksten. Diese relative Drehposition des ersten und zweiten Gelenkteils 22 und 24 entspricht dem ersten Zustand der Gelenkeinrichtung 16, in dem das zweite Gelenkteil 24 hinsichtlich seiner Drehbarkeit um die Drehachse 32 in Bezug auf das erste Gelenkteil 22 arretiert ist.
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Wenn sich die in den 6a und 6b gezeigte Gelenkeinrichtung 16 in ihrem arretierten, ersten Zustand befindet und eine übermäßig große Missbrauchskraft über die das zweite Gelenkteil 24 umfassende Funktionseinrichtung 14 auf das zweite Gelenkteil 24 einwirkt, wird ein Kraftbetrag der Magnetkraft 90 überwunden. Infolgedessen wird das zweite Gelenkteil 24 um die Drehachse 32 in Bezug auf das erste Gelenkteil 22 verdreht und führt somit eine hier als Drehbewegung implementierte Ausweichbewegung aus. Dies entspricht dem zweiten Zustand der in den 6a und 6b gezeigten Gelenkeinrichtung 16.
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In der in den 7a und 7b gezeigten Ausführungsform umfasst die Gelenkeinrichtung 16 ein in einer Fahrzeuginterieureinrichtung (nicht gezeigt) integriertes, erstes Gelenkteil 22 und ein in einer Funktionseinrichtung (nicht gezeigt) integriertes zweites Gelenkteil 24.
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Das zweite Gelenkteil 24 weist einen (in 7b nach unten weisenden) die Drehachse 32 definierenden Bolzen mit einer nach außen weisenden, zylinderförmigen Oberfläche und eine zweite Gelenkfläche 25 auf. Die zweite Gelenkfläche 25 umfasst einen (in 7b nach unten weisenden) ebenen ersten Abschnitt und einen als die zylinderförmige Oberfläche des Bolzens ausgebildeten zweiten Abschnitt. Der Bolzen erstreckt sich axial aus dem ebenen, ersten Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 heraus.
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Das erste Gelenkteil 22 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und weist eine Öffnung auf, die den Bolzen des zweiten Gelenkteils 24 drehbar aufnimmt. Ferner weist das erste Gelenkteil 22 eine erste Gelenkfläche 23 auf, die einen (in 7b nach oben weisenden) ebenen, ersten Abschnitt, in dem die Öffnung ausgebildet ist, und einen in der Öffnung ausgebildeten, nach innen weisenden, zylinderförmigen, zweiten Abschnitt umfasst. Der erste Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 steht dem ebenen, ersten Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 gegenüber, und der zylinderförmige, zweite Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 steht dem zylinderförmigen, zweiten Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 gegenüber.
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In dem ebenen Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 des ersten Gelenkteils 22 sind zwei erste Permanentmagneten 92 in einander diametral gegenüberliegen Positionen aufgenommen, derart dass bloßliegende Oberflächen der ersten Permanentmagneten 92 im Wesentlichen flächenbündig mit dem ebenen Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 sind. In dem ebenen Abschnitt der zweiten Gelenkfläche des zweiten Gelenkteils 24 sind zwei zweite Permanentmagneten 94 aufgenommen, die in einander diametral gegenüberliegenden Positionen aufgenommen sind, derart, dass bloßliegende Oberflächen der zweiten Permanentmagneten 94 im Wesentlichen flächenbündig mit dem ebenen Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 sind.
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Das zweite Gelenkteil 24 in den 7a und 7b kann in Bezug zu dem ersten Gelenkteil 22 in eine relative Drehposition gebracht werden, so dass die in dem ebenen Abschnitt der zweiten Gelenkfläche 25 angeordneten, zweiten Permanentmagneten 94 den in dem ebenen Abschnitt der ersten Gelenkfläche 23 angeordneten, ersten Permanentmagneten 92 jeweils gegenüberstehen, wie dies in den 7a und 7b gezeigt ist. In dieser Drehposition ist die zwischen den ersten und zweiten Permanentmagneten 92 und 94 jeweils anziehend wirkende Magnetkraft 90 am stärksten. Diese relative Drehposition des ersten und zweiten Gelenkteils 22 und 24 entspricht dem ersten Zustand der Gelenkeinrichtung 16, in dem das zweite Gelenkteil 24 hinsichtlich seiner Drehbarkeit um die Drehachse 32 in Bezug zu dem ersten Gelenkteil 22 arretiert ist.
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Wenn sich die in den 7a und 7b gezeigte Gelenkeinrichtung 16 in ihrem arretierten, ersten Zustand befindet und eine übermäßig große Missbrauchskraft über die das zweite Gelenkteil 24 umfassende Funktionseinrichtung 14 auf das zweite Gelenkteil 24 einwirkt, wird ein Kraftbetrag der Magnetkraft 90 überwunden. Infolgedessen wird das zweite Gelenkteil 24 um die Drehachse 32 in Bezug auf das erste Gelenkteil 22 verdreht und führt somit eine hier als Drehbewegung implementierte Ausweichbewegung aus. Dies entspricht dem zweiten Zustand der in den 7a und 7b gezeigten Gelenkeinrichtung 16.
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In der Variante (iii) der Ausgestaltung einer Gelenkeinrichtung, die in der in den 7a und 7b gezeigten Ausführungsform ebenfalls realisiert ist, wird die Beweglichkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenkteil 22 und 24 - zusätzlich zu der oben beschriebenen Wirkungsweise der ersten und zweiten Permamentmagneten 92 und 94 - vermittels eines Drehaktuators 80 bewirkt. Der Drehaktuator 80 hat einen zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenkteil 22 und 24 wirkenden Drehwiderstand, dessen Drehwiderstand einstellbar ist, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
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Der Drehaktuator 80 umfasst einen Elektromotor 82, der einen im ersten Gelenkteil 22 aufgenommenen Stator 83 und einen im zweiten Gelenkteil 24 aufgenommenen Rotor 86 umfasst. Der Stator 83 umfasst eine Statorspule 84, die eine Mehrzahl von Statorspulenwicklungen 85 aufweist, die aus einem elektrisch leitfähigen (und im Betrieb einen elektrischen Strom führenden) Material ausgebildet sind, derart dass die Statorspulenwicklungen 85 und somit die Statorspule 84 die Öffnung des ersten Gelenkteils 22 umringen. Der Rotor 85 ist in dem (in 7b nach unten ragenden) Bolzen aufgenommen und umfasst eine Mehrzahl von im Betrieb von einem elektrischen Strom durchflossenen Rotorwicklungen 87 oder eine Mehrzahl von als Permanentmagneten ausgebildeten Rotorankern. Wenn mittels des Stators 83 ein den Rotor 85 durchdringendes Magnetfeld (nicht gezeigt) erzeugt wird, richtet sich der Rotor 85 in diesem Magnetfeld aus.
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Wenn das von dem Stator 83 erzeugte Magnetfeld statisch, d.h. räumlich nicht beweglich bzw. fest stehend ist, richtet sich der Rotor 85 in Bezug auf das statische Magnetfeld aus und nimmt eine entsprechende, feststehende (Dreh)-Position in Bezug zu dem Stator 83 ein und wird in dieser Position festgehalten. Dementsprechend nimmt das zweite Gelenkteil 24 eine entsprechende, feststehende (Dreh)-Position in Bezug zu dem ersten Gelenkteil 22 ein und ist in dieser Position arretiert. Dies entspricht dem ersten Zustand der in den 7a und 7b gezeigten Gelenkeinrichtung 16.
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Der Statorspule 84 kann auch ein zeitlich veränderlicher elektrischer Strom beaufschlagt werden, derart dass das erzeugte Magnetfeld sich räumlich ändert und eine andere räumliche Orientierung einnimmt. Dabei stellt sich der Rotor 85 in dem vom Stator 83 erzeugten Magnetfeld in einer anderen Drehposition ein. Auf diese Weise kann der Rotor 85 in Bezug zu dem Stator 83, und dementsprechend die Drehposition des zweiten Gelenkteils 24 in Bezug zum ersten Gelenkteil 22, in verschiedenen Positionen eingestellt werden. Auf diese Weise ist der dritte Zustand der in den 7a und 7b gezeigten Gelenkeinrichtung 16 realisiert, in dem die mit dem zweiten Gelenkteil 24 verbundene Funktionseinrichtung in Bezug zu der mit dem ersten Gelenkteil 22 verbundenen Fahrzeuginterieureinrichtung einstellbar ist.
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Die in den 7a und 7b gezeigte Gelenkeinrichtung 16 umfasst ein erstes und ein zweites Achslager 88 und 89, die in axialer Richtung an beiden entgegengesetzten Seiten des Elektromotors 82 des Drehaktuators 80 angeordnet sind. Das erste Achslager 88 ist an einer (in 7b oberen) Seite des Elektromotors 82 und das zweite Achslager 89 an der entgegengesetzten (in 7b unteren) Seite des Elektromotors 82 angeordnet. Das erste Achslager 88 umfasst einen die Öffnung des ersten Gelenkteils 22 umringenden und mit dem ersten Gelenkteil 22 verbundenen, ersten äußeren Lagerring 88-1 und einen den Bolzen des zweiten Gelenkteils 24 umringenden und mit dem zweiten Gelenkteil 24 verbundenen, ersten inneren Lagerring 88-2, der in dem ersten äußeren Lagerring 88-1 um die Drehachse 32 drehbar gelagert ist. Gleichermaßen umfasst das zweite Achslager 89 einen die Öffnung des ersten Gelenkteils 22 umringenden und mit dem ersten Gelenkteil 22 verbundenen, zweiten äußeren Lagerring 89-1 und einen den Bolzen des zweiten Gelenkteils 24 umringenden und mit dem zweiten Gelenkteil 24 verbundenen, zweiten inneren Lagerring 89-2, der in dem zweiten äußeren Lagerring 89-1 um die Drehachse 32 drehbar gelagert ist. Aufgrund der Achslager 88 und 89 ist der Bolzen des zweiten Gelenkteils 24 in der Öffnung des ersten Gelenkteils 22 um die Drehachse 32 reibungsarm drehbar aufgenommen.
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Auf dem Abstraktionsgrad, auf dem vorstehend die Funktion der Verbindungsvorrichtung 10 bzw. die Varianten (i) bis (iv) der Ausgestaltung der Gelenkeinrichtung 16 mit Bezugnahme auf die 3 bis 7 beschrieben worden ist, wird allgemein angemerkt, dass die Gelenkeinrichtung 16 gemäß den Prinzipien von einem der folgenden, in der Technik bekannten Gelenken ausgebildet sein kann: ein Kreuzgelenk 42 (siehe 8a), ein Drehgelenk 44 (siehe 8b und 8d), ein Drehschubgelenk 46 (siehe 8c) oder ein Kugelgelenk 48 (siehe 8e), oder auch auf gemäß den Prinzipien von einem der folgenden, einem anatomischen Gelenk nachbildbaren Gelenke: ein Kugelgelenk 50 (siehe 9a), ein Eigelenk 52 (siehe 9b), ein Scharniergelenk 54 (siehe 9c) oder ein Zapfengelenk 56 (siehe 9d). Diese Gelenkarten unterscheiden sich voneinander prinzipiell hinsichtlich der jeweils zugelassenen Arten der Bewegung und dem Freiheitsgrad bzw. den Freiheitsgraden der Bewegungen, die wiederum von der Form der (ersten und zweiten) Gelenkflächen 23 und 25 der zusammenwirkenden (ersten und zweiten) Gelenkteile 22 und 24, respektive, abhängen.
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Das in der 8a schematisch dargestellte Kreuzgelenk 42 ermöglicht Drehbewegungen von dem einen (z.B. dem zweiten) Gelenkteil 24 in Bezug zu dem anderen (z.B. dem ersten) Gelenkteil 22 um zwei zueinander orthogonale Drehachsen 32 (hier: parallel zur x-Richtung) und 34 (hier: parallel zur x-Richtung), d.h. es hat zwei Freiheitsgrade für zwei voneinander unabhängige Drehbewegungen.
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Die in den 8b und 8d schematisch dargestellten, technischen Drehgelenke 44 ermöglichen jeweils eine Drehbewegung von dem einen (z.B. dem zweiten) Gelenkteil 24 in Bezug zu dem anderen (z.B. dem ersten) Gelenkteil 22 um eine Drehachse 32 (hier: parallel zur z-Richtung), d.h. es hat einen Freiheitsgrad für diese eine Drehbewegung. Sowohl die erste Gelenkfläche am ersten Gelenkteil 22 als auch die zweite Gelenkfläche am zweiten Gelenkteil 24 ist zylinderförmig.
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Das in der 8c schematisch dargestellte Drehschubgelenk 46 ermöglicht eine Drehbewegung von dem einen (z.B. dem zweiten) Gelenkteil 24 in Bezug zu dem anderen (z.B. dem ersten) Gelenkteil 22 um eine Drehachse 32 (hier: parallel zur z-Richtung) und Verschiebebewegungen des Gelenkteils 24 in Bezug dem Gelenkteil 22 in zwei räumlichen Dimensionen (hier: der x- und der y-Richtung), d.h. es hat einen Freiheitsgrad für die Drehbewegung und zwei Freiheitsgrade für die Verschiebebewegungen des zweiten Gelenkteils 24. Sowohl die ersten Gelenkflächen am ersten Gelenkteil 22 als auch die zweiten Gelenkflächen am zweiten Gelenkteil 24 sind ebene und jeweils zueinander parallele Flächen.
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Das in der 8e schematisch dargestellte, technische Kugelgelenk 48 ermöglicht Drehbewegungen von dem einen (z.B. dem zweiten) Gelenkteil 24 in Bezug zu dem anderen (z.B. dem ersten) Gelenkteil 22 um zwei zueinander orthogonale Drehachsen 32 (hier: parallel zur x-Richtung) und 34 (hier: in irgendeiner die z-Richtung einschließenden Ebene, die senkrecht zur x-y-Ebene steht) und ferner eine Drehbewegung des zweiten Gelenkteils 24 um seine Längsachse 36, d.h. es hat insgesamt drei Freiheitsgrade für drei voneinander unabhängige Drehbewegungen. Die Gelenkflächen am zweiten Gelenkteil 24 sind kugelförmig, die Gelenkflächen am ersten Gelenkteil 22 sind kugelabschnittförmig.
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Das in der 9a schematisch dargestellte, dem anatomischen Vorbild nachgebildete Kugelgelenk 50 ermöglicht Drehbewegungen von dem einen (z.B. dem ersten) Gelenkteil 22 in Bezug zu dem anderen (z.B. dem zweiten) Gelenkteil 24 um zwei zueinander orthogonale Drehachsen und ferner ein Drehbewegung des ersten Gelenkteils 22 oder des zweiten Gelenkteils 24 um seine jeweilige Längsachse, d.h. es hat insgesamt drei Freiheitsgrade für drei voneinander unabhängige Drehbewegungen. Die Gelenkflächen 23 und 25 am ersten bzw. zweiten Gelenkteil 22 und 24 sind kugelförmig bzw. kugelschalenförmig, respektive.
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Das in der 9b schematisch dargestellte, dem anatomischen Vorbild nachgebildete Eigelenk 52 ermöglicht Drehbewegungen von dem einen (z.B. dem zweiten) Gelenkteil 24 in Bezug zu dem anderen (z.B. dem ersten) Gelenkteil 22 um zwei zueinander orthogonale Drehachsen, d.h. es hat zwei Freiheitsgrade für zwei voneinander unabhängige Drehbewegungen. Die Gelenkflächen 23 und 25 am ersten bzw. zweiten Gelenkteil 22 und 24 sind ellipsoidschalenförmig bzw. ellipsoidförmig, respektive.
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Das in der 9c schematisch dargestellte, dem anatomischen Vorbild nachgebildete Scharniergelenk 54 ermöglicht, ähnlich wie die technischen Drehgelenke 44 in den 8b und 8d, eine Drehbewegung von dem einen (z.B. dem zweiten) Gelenkteil 24 in Bezug zu dem anderen (z.B. dem ersten) Gelenkteil 22 um eine Drehachse, d.h. es hat einen Freiheitsgrade für eine Drehbewegung. Die Gelenkflächen 23 und 25 am ersten bzw. zweiten Gelenkteil 22 und 24 sind zylinderschalenförmig bzw. zylinderförmig, respektive.
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Schließlich ermöglicht das in der 9d schematisch dargestellte, dem anatomischen Vorbild nachgebildete Zapfengelenk 56, primär eine Drehbewegung von dem einen (z.B. dem zweiten) Gelenkteil 24 in Bezug zu dem anderen (z.B. dem ersten) Gelenkteil 22 um eine Drehachse, d.h. es hat einen Freiheitsgrade für eine Drehbewegung. Die Gelenkflächen 23 und 25 am ersten bzw. zweiten Gelenkteil 22 und 24 sind zylinderschalenförmig bzw. zylinderförmig, respektive. Sekundär mögen im Zapfengelenk 56 noch Schwenkbewegungen des Gelenkteils 24 in Bezug auf das Gelenkteil 22 möglich sein, in einem Rahmen, der vom Spiel der ersten und zweiten Gelenkflächen 23 und 25 zugelassen wird.
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Nachfolgend werden noch Ausführungsformen eines Verbindungssystems offenbart, die so nicht in den Figuren gezeigt sind.
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In einer dieser Ausführungsformen umfasst das Verbindungssystem eine Sensoreinrichtung, eine Vergleichseinrichtung und eine Aktuatoreinrichtung. Die Sensoreinrichtung ist dazu ausgebildet, eine auf die Funktionseinrichtung 14 oder auf die Gelenkeinrichtung 16 einwirkende Kraft zu bestimmen. Die Vergleichseinrichtung ist dazu ausgebildet, die mittels der Sensoreinrichtung bestimmte Kraft mit einem Schwellwert zu vergleichen. Die Aktuatoreinrichtung ist dazu ausgebildet, wenn die von der Sensoreinrichtung bestimmte Kraft den Schwellwert übersteigt, jeweils entsprechend in einer Ausgestaltung der Variante (i) den Kraftbetrag der in 3 angedeuteten Verbindungskraft 27, in einer Ausgestaltung der Variante (ii) den Kraftbetrag einer Reibkraft 78, in einer Ausgestaltung der Variante (iii) den Kraftbetrag eines Drehwiderstands eines Drehaktuators, oder in einer Ausgestaltung der Variante (iv) den Kraftbetrag einer Magnetkraft 90 so zu verringern, dass die Gelenkeinrichtung 16 den zweiten Zustand einnimmt.
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In einer weiteren, in den Figuren so nicht gezeigten Ausführungsform umfasst das Verbindungssystem eine Annäherungserkennungssensoreinrichtung und eine dieser zugeordnete Krafteinstelleinrichtung. Die Annäherungserkennungssensoreinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Annäherungsbewegung einer Hand, eines Fingers oder eines anderen Körperteils eines Bedieners zu detektieren und dahingehend zu interpretieren, eine der folgenden Bewegungsarten (a) bis (c) zu erkennen: (a) eine von dem Bediener beabsichtigte Bedienung und/oder Betätigung der Funktionseinrichtung 14 mittels einer Hand oder eines Fingers eines Bedieners, (b) eine von dem Bediener beabsichtigte Verstellung der Funktionseinrichtung 14 in Bezug auf die Fahrzeuginterieureinrichtung 12 mittels einer Hand oder eines Fingers eines Bedieners, und (c) eine von dem Bediener nicht beabsichtigte Einwirkung einer Missbrauchskraft auf die Funktionseinrichtung 14.
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Die Krafteinstelleinrichtung ist dazu ausgebildet, beim Erkennen der Bewegungsart (a) jeweils entsprechend der einen der realisierten Varianten (i) bis (iv) den Kraftbetrag einer Verbindungskraft, einer Reibkraft oder einer Magnetkraft oder einen Drehwiderstand eines Drehaktuators so einzustellen, dass die Gelenkeinrichtung 16 den ersten Zustand einnimmt; beim Erkennen der Bewegungsart (b) jeweils entsprechend der einen der realisierten Varianten (i) bis (iv) den Kraftbetrag einer Verbindungskraft, einer Reibkraft oder einer Magnetkraft oder einen Drehwiderstand eines Drehaktuators so einzustellen, dass die Gelenkeinrichtung 16 den dritten Zustand einnimmt; und beim Erkennen der Bewegungsart (c) jeweils entsprechend der einen der realisierten Varianten (i) bis (iv) den Kraftbetrag einer Verbindungskraft, einer Reibkraft oder einer Magnetkraft oder einen Drehwiderstand eines Drehaktuators so zu verringern, dass die Gelenkeinrichtung 16 den zweiten Zustand einnimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbindungssystem
- 12
- Fahrzeuginterieureinrichtung
- 14
- Funktionseinrichtung
- 16
- Gelenkeinrichtung
- 20
- Gelenk
- 22
- erstes Gelenkteil
- 23
- erste Gelenkfläche
- 24
- zweites Gelenkteil
- 25
- zweite Gelenkfläche
- 26
- Gelenkverbindung
- 27
- Verbindungskraft
- 28
- Ausweichbewegung
- 30
- erste Drehbewegung
- 32
- erste Drehachse
- 34
- zweite Drehbewegung
- 36
- zweite Drehachse
- 38
- erste Verschiebebewegung
- 40
- zweite Verschiebebewegung
- 42
- Kreuzgelenk
- 44
- Drehgelenk
- 46
- Drehschubgelenk
- 48
- Kugelgelenk (technisch)
- 50
- Kugelgelenk (anatomisch)
- 52
- Eigelenk
- 54
- Scharniergelenk
- 56
- Zapfengelenk
- 60
- Formschluss
- 62
- Andruckkraft
- 64
- herausragende Struktur
- 66
- komplementäre Struktur
- 70
- Reibschluss
- 71
- erstes Material
- 72
- erster Oberflächenabschnitt
- 73
- zweites Material
- 74
- zweiter Oberflächenabschnitt
- 76
- Oberflächenreibabschnitt
- 77
- komprimierbares Material
- 78
- Reibkraft
- 80
- Drehaktuator
- 82
- Elektromotor
- 83
- Stator
- 84
- Statorspule
- 85
- Statorspulenwicklung
- 86
- Rotor
- 87
- Rotorwicklung
- 88
- erstes Achslager
- 88-1
- erster äußerer Lagerring
- 88-2
- erster innerer Lagerring
- 89
- zweites Achslager
- 89-1
- zweiter äußerer Lagerring
- 89-2
- zweiter innerer Lagerring
- 90
- Magnetkraft
- 92
- erster Permanentmagnet
- 94
- zweiter Permanentmagnet
- 106
- erste (eingeklappte) Schwenkposition
- 108
- zweite (ausgeklappte) Schwenkposition
- 110
- Funktionsfläche
- 112
- Längsrichtung
- 114, 114'
- Winkel
- 116, 116'
- erste Verschwenkmittel (Scharnier)
- 118, 118'
- zweite Verschwenkmittel (Scharnier)
- 128
- Verbindungsabschnitt
- 130
- Funktionsabschnitt
- 134
- elektromechanisches Bedienelement
- 136
- Eingabeeinrichtung
- 138
- Eingabefeld zur Eingabe von alphanumerischen Zeichen
- 139
- Auszugeinrichtung
- 144
- Mittelkonsoleneinrichtung
- 146
- Konsolengehäuse
- 150
- obere Gehäusewand
- 152
- Ablagevertiefung
- 154
- Becherhalter
- 156
- erster Bedienknopf
- 158
- zweiter Bedienknopf
- 160
- dritter Bedienknopf
- 162
- Eingriff
- 164
- erster Abschnitt
- 166
- zweiter Abschnitt
- 168
- Doppelpfeilbogen
- 172
- erster Vordersitzplatz
- 174
- zweiter Vordersitzplatz
- α
- erster Winkel
- β
- zweiter Winkel
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeugvertikalrichtung