DE102004054178B4

DE102004054178B4 - Bedienelement für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102004054178B4
Application number: DE102004054178A
Authority: DE
Inventors: Oliver Zegula
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2010-09-02
Anticipated expiration: 2024-11-11
Also published as: DE102004054178A1; US20060096845A1

Abstract

Bedienelement für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen mit einem Grundkörper (4), mit einer Achse (5), die mit dem Grundkörper (4) verbunden ist, mit einem um die Achse (5) drehbar gelagerten Drehsteller (2), der eine Grifffläche (8) aufweist, mit einem im Inneren des Drehstellers (2) angeordneten feststehenden Taster (7) und mit einem Mittel (6, 12) zum Erzeugen einer Rast, wobei die Achse (5) der Aufnahme des Tasters (7) dient und bis in einen der Bedienseite zugewandten oberen Bereich des Tasters (7) hinaufreicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehsteller (2) mittels eines Kugellagers (3) drehbar um die Achse (5) gelagert ist, dass das Kugellager (3) zwischen der Grifffläche (8) und der Achse (5) angeordnet ist, dass das Kugellager (3) eine innere Lagerschale, eine äußere Lagerschale und dazwischen befindliche Kugeln aufweist, und dass die innere Lagerschale kraft- oder formschlüssig auf der Achse (5) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen nach dem Patentanspruch 1.
Ein derartiger Drehsteller ist aus der EP 0 974 843 B1 vorbekannt.
Heutzutage sind in Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Bedienfunktionen einzustellen, wobei ein Trend dahingehend gerichtet ist, diese Vielzahl von Bedienfunktionen mittels eines einzigen Drehstellers vorzunehmen, um entsprechend einer jeweils ausgewählten Bedienfunktion Parameter einzustellen oder zwischen verschiedenen Möglichkeiten auszuwählen. Sind derartige Drehsteller in beiden Richtungen frei drehbar, so ist sowohl beim Einstellen von Parametern als auch beim Auswählen von vorgegebenen Möglichkeiten eine optische Rückmeldung über den eingestellten Parameter bzw. die eingestellte Möglichkeit erforderlich. Um hierbei dem Benutzer zumindest ein Gefühl für das Drehen am Drehsteller des Drehknopfes zu vermitteln, ist es bekannt, eine Vielzahl von leichten am Drehknopf fühlbaren Rastklicks zu erzeugen. Der Benutzer erhält somit eine optische Rückmeldung über eine proportional zum Rastklick eingestellten Vorgabewert oder Auswahlbereich.
Aus der DE 196 36 643 C1 ist ein Drehknopfoberteil bekannt, beschrieben wird ein Drehknopf mit einem Gegenstück als Drehknopfunterteil und einem Drehknopfoberteil, an dem sich ein Griffteil anschließt.
Aus der DE 199 64 131 A1 ist ein Drehknopf mit Tastfunktion bekannt, dabei ist der Drehknopf in eine Taste integriert.
Aus der DE 101 37 883 A1 ist ein Drehschalter mit einem in verschiedene Schaltstellungen einstellbaren Rotor bekannt.
Aus der DE 101 47 793 C1 ist eine Schalteranordnung, bestehend aus einem Drehschalter mit einem Rotor und einem darunter angeordneten Schaltwerk bekannt. Weiterhin weist diese Schalteranordnung einen Druckschalter auf.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2004 004 471 A1 ist ein elektrischer Schalter bekannt.
Aus der DE 102 12 992 A1 ist ein Bedienelement, insbesondere für Fahrzeugklimaanlagen, bekannt. Es hat eine mittels eines Kugellagers drehbar um ein Innenteil gelagerte Handhabe.
In der DE 102 34 512 A1 ist ein Betätigungselement mit einem Drehsteller und einem feststehenden Innenteil, das im Gehäuse in Kugeln gelagert ist, beschrieben. Der Drehsteller, der hier als Drehknopf bezeichnet ist, erhält seine Rastklicks über Führungskurven, die in Zusammenwirkung mit den Kugeln der Lagerung eine Auf- und Abbewegung erzeugen und mittels der der Bediener eine optische Rückmeldung erfährt.
Ein weiteres Bedienelement für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen mit einem Gehäuse und einem Drehknopf, der über eine Drehachse Steuerfunktionen einstellt und einem Rastwerk zur Vorgabe von den Symbolen zugeordneten Raststellungen des Drehknopfes ist in der DE 195 17 781 C2 beschrieben. Hierbei arbeitet das Rastelement mit einer am Gehäuse befestigten Rastkulisse zusammen und ist einstückig an den Drehknopf angeformt. Mittels eines Steckers, der in das Steuerglied hineinreicht, kann das Steuerglied betätigt werden, wobei das Steuerglied in einem Gleitlager gehalten ist.
Darüber hinaus ist aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 035 960 ein Drehsteller mit einem feststehenden inneren Taster und einem Mittel zum Erzeugen einer Rast bekannt. Beschrieben ist die Anordnung zweier Drehsteller mit jeweils separater Rastfunktion in einem Bedienelement. Dabei wirken die Rastfedern mit einem feststehenden Lagerbock zusammen, wobei entweder die Rastfeder im Lagerbock aufgenommen oder die Rastfeder gegen eine Rastkontur des Lagerbockes wirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bedienelement der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu entwickeln, dass es über eine verbesserte Haptik verfügt, konstruktiv einfach aufgebaut und deshalb kostengünstig herzustellen ist, dass es darüber hinaus das Wohlbefinden des Bedienenden steigert und ein hochwertiges Aussehen vermittelt und über eine sehr gleichmäßige Rast verfügt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Drehsteller ist auf der den inneren Taster aufnehmenden Achse drehbar mittels eines Kugellagers aufgenommen. Durch den Einsatz eines Kugellagers ist nun die Möglichkeit geschaffen, über den gesamten Verdrehbereich des Drehstellers eine sehr gleichmäßige spielfreie Rast zu erzeugen. Dabei wirkt sich der Einsatz eines Kugellagers als standardisierter Massenartikel positiv auf die Herstellungskosten aus. Darüber hinaus bieten normierte Kugellager den Vorteil, dass sie Lebensdauern aufweisen, die weit über die Drehbewegungen eines Bedienelementes bzw. Drehstellers hinaus gehen. Durch die aus einem Kunststoff mit einer Weichkomponente gefertigte Grifffläche wird darüber hinaus das Wohlbefinden des Bedieners des Drehstellers erhöht, da der Bediener nicht auf einen metallischen oder aus einem Hartkunststoff gefertigten Drehsteller greift. Vielmehr wirkt der weiche Kunststoff der Greifkraft des Bedieners elastisch entgegen, was sich wiederum positiv auf das Greifempfinden auswirkt.
Darüber hinaus ist ein mehrteiliger Aufbau des Drehstellers in Grifffläche, Drehknopfträger und Codierring vorteilhaft für das optische Erscheinungsbild, so dass eine hochwertige Anmutung erzeugbar ist. So ist es vorstellbar, die Grifffläche farbig, zum Beispiel schwarz oder dem Intererieur der Ausstattung des Fahrzeuges entsprechend auszubilden und den Drehknopfträger als weiteres sichtbares Element am Bedienelement mit einer metallischen Auflage oder lediglich mit einer metallisch anmutenden Oberfläche zu versehen. Das Bedienelement, vorzugsweise der Drehsteller, ist somit an das Innere des Fahrzeuges anpassbar, was wiederum dem optischen Erscheinungsbild zugute kommt. Durch die berührungslose Erfassung der Drehbewegung wird darüber hinaus die Haptik weiter verbessert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 den Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestattetes Bedienelement.
Das Bedienelement 1 besteht aus dem Drehsteller 2, dem Kugellager 3, dem Grundkörper 4, wobei die Achse 5 einstückig an den Grundkörper 4 angeformt ist, der Rastfeder 6 und dem inneren feststehenden Taster 7. Der Drehsteller 2 wiederum gliedert sich in die Bereiche Grifffläche 8, Drehknopfträger 9 und Codierring 10. Der Grundkörper 4 dient zur Aufnahme des Bedienelementes 1 in einen nicht dargestellten Armaturenbereich eines Kraftfahrzeuges. Der Grundkörper 4 kann selbstverständlich mit weiteren zur Verrastung oder Befestigung im Armaturenbereich notwendigen Mitteln versehen sein. Die Achse 5 ist einstückig an den Grundkörper 4 angeformt und reicht bis in den oberen Bereich des Tasters 7 hinauf. Die Achse 5 dient dabei einerseits zur Aufnahme des Tasters 7, der mittels einer Linearführung 11 in der Achse 5 geführt ist, und andererseits zur Aufnahme des Kugellagers 3. Der Taster 7 ist im Inneren hohl ausgeführt, so dass der Taster hinterleuchtbar und/oder mit einem beleuchtbaren Anzeigeelement ausführbar ist. Dabei wäre es vorstellbar, Leuchtmittel oder Lichtleitelemente unterhalb des Tasters 7 anzuordnen, die dann den Taster 7 hinterleuchten. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Taster 7 mit einer frei programmierbaren Symbolik zu versehen, so dass je nach zugeordnetem Menü zum Bedienelement 1 ein adäquates Symbol auf der äußeren Oberfläche des Tasters 7 anzeigbar ist. Der Taster 7 führt eine lineare, in Richtung der Mittelachse Auf- und Abbewegung durch, wobei die dem Taster 7 entgegenwirkenden Federelemente zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt sind. Auf der äußeren Umfangsoberfläche der Achse 5 ist im oberen Bereich unmittelbar unterhalb des Kugellagers 3 eine Rastfeder 6 angeordnet. Die Rastfeder 6 wirkt gegen eine Rastkontur 12 des Codierrings 10. In dieser Ausführungsform besitzt die Rastfeder 6 eine M-förmige Kontur, wobei die beiden äußeren Arme der Rastfeder 6 die Rastfeder 6 auf der Achse 5 halten und der mittlere Bereich der Rastfeder gegen die Rastkontur 12 anliegt und somit die Rast erzeugt. Es ist aber auch vorstellbar, die Rastfeder 6 auf dem Codierring 10 zu befestigen und in die Achse 5 eine entsprechende Rastkontur 12 einzuarbeiten. Neben der Aufnahme der Rastfeder 6 dient die Achse 5 zur Aufnahme des Kugellagers 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Kugellager 3 kraftschlüssig auf der Achse 5 gehalten, wobei es aber ebenso vorstellbar ist, in die Achse 5 eine entsprechende formschlüssige Kontur einzuarbeiten. Vorstellbar ist hier ein entsprechender Absatz auf der Achse 5 gegen den das Kugellager 3 anliegt. Als Kugellager 3 sind alle herkömmlichen standardisierten Kugellager 3 einsetzbar. Der Einsatz eines Kugellagers 3 sorgt dabei dafür, dass eine äußerst gute Führung des Drehstellers 2 gewährleistet ist und stellt gleichzeitig sicher, dass für das Bedienelement 1 eine den Vorgaben der Automobilindustrie entsprechende Lebensdauer einhaltbar ist. Durch den Einsatz eines normierten Kugellagers 3 kann einerseits eine kostengünstige Fertigung des Bedienelementes 1 realisiert werden und andererseits ist eine gleichmäßige Rast über den gesamten Drehbereich des Drehstellers 2 gewährbar. Mittels des Kugellagers 3 ist somit eine Leichtgängigkeit des Drehstellers 2 gewährleistet und gleichzeitig kann über die Rastfeder 6 und die entsprechende Ausbildung der Rastkontur 12 jede beliebige Einraststärke und Anzahl der Rasten eingestellt werden. Der Drehsteller 3 besteht in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus drei Elementen: Grifffläche 8, Drehsteller 2 und Codierung 10. Die Grifffläche 8 ist aus Kunststoff gefertigt und besitzt eine Weichkomponente, so dass sie eine weiche, gummiartige Flexibilität auszeichnet. Der Drehsteller 2 besteht neben der Grifffläche 8 aus dem Drehknopfträger 9, der aus einem harten Kunststoff hergestellt ist. Darüber hinaus besitzt der Werkstoff des Drehknopfträgers 9 in einer Ausführungsvariante die Eigenschaft, dass er galvanisierbar ist. Mittels des Galvanisierens des Drehknopfträgers 9 ist die Möglichkeit geschaffen, eine leicht pflegbare und hochwertig anmutende Oberfläche am Drehsteller 2 zu erzeugen. In einer weiteren Ausgestaltungsvariante des Bedienelementes 1 ist es ebenso vorstellbar, den Drehknopfträger 9 aus einem metallischen Werkstoff zu fertigen. Ebenso ist es vorstellbar, den Drehknopfträger 9 aus einem metallisch anmutenden Werkstoff herzustellen. Der Drehknopfträger 9 sitzt auf dem Kugellager 3 und trägt gleichzeitig den Codierring 10. Der Codierring 10 besitzt einerseits die Aufgabe, im Zusammenspiel mit der Rastfeder 6 eine entsprechende Rast am Drehsteller 2 zu erzeugen und beinhaltet weiterhin die Aufgabe, die Drehbewegung des Drehstellers 2 messtechnisch zu erfassen. Dazu sind verschiedenste Ausgestaltungsvarianten des Codierringes 10 im unteren Bereich 13 vorstellbar. Eine erste Ausgestaltungsvariante ist der Einsatz eines optischen Encoders, bei dem eine aus einem Sender und Empfänger gebildete Lichtschranke mittels Verlängerungen am unteren Bereich 13 unterbrochen wird. Der untere Bereich 13 besitzt in dieser Ausführungsvariante dann ein Ende, das leicht in Form von Zinnen einer Burg beschreibbar ist. Wird mindestens eine Lichtschranke aus Sender und Empfänger gebildet, so ist eine Drehbewegung des Drehstellers 2 detektierbar. Bei einem Einsatz zweier oder mehrerer Lichtschranken ist mittels einer entsprechenden Auswerteelektronik darüber hinaus die Drehrichtung des Drehstellers 2 detektierbar. Die Ausbildung des unteren Bereichs 13 des Codierringes 10 in Form einer Verzahnung ist selbstverständlich an die Anzahl der Lichtschranken anpassbar. In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorstellbar, die Drehbewegung des Drehstellers 2 mittels Hallsensoren und magnetisierten Bereichen im unteren Bereich 13 des Codierringes 10 zu realisieren. Dazu sind mindestens zwei Hallsensoren unterhalb des unteren Bereichs 13 des Codierringes 10 auf einer Leiterplatte aufgebracht, die in Richtung des Codierringes 10 weisen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche des unteren Bereichs 13 des Codierringes 10 mehrpolig magnetisiert, so dass über die entsprechende Magnetisierung im Zusammenspiel mit den Hallsensoren eine Drehbewegungs- und Drehrichtungserkennung detektierbar ist. Sowohl beim optischen wie auch beim magnetisch dargestellten Aufbau einer Codierung wird durch mindestens zwei Empfänger ein Vierer-Gray-Code, durch den die Drehrichtung und auch die Anzahl der Drehschritte ermittelt werden können, detektierbar.

Claims

Bedienelement für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen mit einem Grundkörper (4), mit einer Achse (5), die mit dem Grundkörper (4) verbunden ist, mit einem um die Achse (5) drehbar gelagerten Drehsteller (2), der eine Grifffläche (8) aufweist, mit einem im Inneren des Drehstellers (2) angeordneten feststehenden Taster (7) und mit einem Mittel (6, 12) zum Erzeugen einer Rast, wobei die Achse (5) der Aufnahme des Tasters (7) dient und bis in einen der Bedienseite zugewandten oberen Bereich des Tasters (7) hinaufreicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehsteller (2) mittels eines Kugellagers (3) drehbar um die Achse (5) gelagert ist, dass das Kugellager (3) zwischen der Grifffläche (8) und der Achse (5) angeordnet ist, dass das Kugellager (3) eine innere Lagerschale, eine äußere Lagerschale und dazwischen befindliche Kugeln aufweist, und dass die innere Lagerschale kraft- oder formschlüssig auf der Achse (5) gehalten ist.
Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehsteller (2) mehrteilig aufgebaut ist.
Bedienelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehsteller (2) dreiteilig aufgebaut und aus der äußeren Grifffläche (8), einem Drehknopfträger (9) und einem Codierring (10) gebildet ist.
Bedienelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende (13) des Codierringes (10) ein Encoder vorhanden ist, wobei mittels des Encoders die Drehbewegung des Drehstellers (2) optisch, magnetisch oder elektrisch erfassbar ist.
Bedienelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Encoder aus mindestens einem Hallsensor und einem am unteren Ende (13) des Codierringes (10) befindlichen magnetisierbaren Bereiches gebildet ist.
Bedienelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Encoder aus mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger und einer am unteren Ende (13) des Codierringes (10) befindlichen Verzahnung gebildet ist, wobei die Verzahnung zwischen Sender und Empfänger angeordnet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Codierring (10) und der Achse (5) zur Erzeugung der Rast eine Feder (6) angeordnet ist.
Bedienelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (6) zur Erzeugung der Rast auf der Achse (5) befestigt ist und die Feder (6) mit einer in den Codierring (10) eingebrachten Rastkontur (12) zusammenwirkt.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknopfträger (9) aus einem metallischen oder einem metallisierbaren und/oder metallisch wirkenden Werkstoff gebildet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager (3) zwischen Drehknopfträger (9) und Achse (5) angeordnet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grifffläche (8) aus einem mit einer Weichkomponente versehenen Kunststoff versehen ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster (7) hinterleuchtbar und/oder mit einem beleuchtbaren Anzeigeelement versehen ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster (7) mit einer frei programmierbaren Symbolik ausgestattet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster (7) mittels einer Linearführung (11) in der Achse (5) geführt ist.