DE102004054178A1

DE102004054178A1 - Drehsteller

Info

Publication number: DE102004054178A1
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: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2024-11-11
Also published as: DE102004054178B4; US20060096845A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (1) für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen mit einem in Kugeln gelagerten Drehsteller (2) und einem im Inneren des Drehstellers (2) angeordneten feststehenden Taster (7) und einem Mittel (6, 12) zum Erzeugen einer Rast, wobei der Drehsteller (2) auf einer den inneren Taster (7) aufnehmenden Achse (5) drehbar mittels eines Lagers (3), insbesondere eines Kugellagers (3), aufgenommen ist. DOLLAR A Das Bedienelement ist zum größten Teil aus Kunststoff gefertigt. Die Grifffläche (8) besitzt dabei Bestandteile, die die Grifffläche (8) weich ausführen. Der Drehknopfträger (9) und der Codierring (10) sind aus harten Kunststoffen, wie beispielsweise POM, gefertigt. Ebenso sind Grundkörper (4), Achsen (5) und Taster (7) aus herkömmlichen, für Bedienelemente (1) standardmäßig verwendeten Kunststoffen hergestellt. Selbstverständlich ist dabei, dass im oberen sichtbaren Bereich des Tasters (7) translozente oder transparente Bereiche vorhanden sind, wenn entsprechende Hinterleuchtungen für den Taster (7) vorgesehen werden. Die Rastfeder (6) besteht aus einem herkömmlichen Federstahl und das Lager (3) ist wie üblich aus gehärtetem Stahl gefertigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen mit einem in Kugeln gelagerten Drehsteller und einem im Inneren des Drehstellers angeordneten feststehenden Taster und einem Mittel zum Erzeugen einer Rast.
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.

Ein gattungsgemäßes Betätigungselement mit einem Drehsteller und einem feststehenden Innenteil, das im Gehäuse in Kugeln gelagert ist, ist in der DE 102 34 512 A1 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 unveröffentlichten 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, ein Bedienelement zu entwickeln, das über eine verbesserte Haptik verfügt, konstruktiv einfach aufgebaut und deshalb kostengünstig herzustellen ist und dass darüber hinaus das Wohlbefinden des Bedienen steigert und ein hochwertiges Aussehen vermitteln. Neben diesen Vorteilen soll das zu entwickelnde Bedienelement über eine sehr gleichmäßige Rast verfügen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Drehsteller auf einer den inneren Taster aufnehmenden Achse drehbar mittels eines Lagers, insbesondere eines Kugellagers aufgenommen ist. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines Lagers ist nun die Möglichkeit geschaffen, über den gesamten Verdrehbereich des Drehstellers eine sehr gleichmäßige spielfreie Rast zu erzeugen. Dabei wirkt sich der Einsatz eines Lagers als standardisierten Massenartikel positiv auf die Herstellungskosten aus. Darüber hinaus bieten normierte Lager den Vorteil, dass sie Lebensdauern aufweisen, die weit über die Drehbewegungen eines Bedienelementes bzw. Drehstellers hinaus gehen. Durch den Einsatz einer Grifffläche, die aus einem Kunststoff mit einer Weichkomponente gefertigt ist, 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 der mehrteilige Aufbau des Drehstellers in Grifffläche, Drehknopfträger und Codierring vorteilhaft für das optische Erscheinungsbild, so dass eine hochwertige Anmutung erzeugbar ist. So ist es erfindungsgemäß 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 erfindungsgemäße Bedienelement 1 besteht aus dem Drehsteller 2, dem Lager 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 erfindungsgemäß 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 Lagers 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 Lagers 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 Lagers 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Lager 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 Lager 3 anliegt. Als Lager 3 sind alle herkömmlichen standardisierten Lager 3 einsetzbar. Der Einsatz eines Lagers 3, in Form eines Kugel-, Rollen-, Zylinder-, Nadel- oder Gleitlagers 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 Lagers 3, wobei hier ausdrücklich darauf hingewiesen wird, dass nicht nur die aufgezählten Lagertypen einsetzbar sind, sondern dass jegliche Art von Lager 3 einsetzbar ist, 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 Lagers 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 Lager 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 in Kugeln (3) gelagerten Drehsteller (2) und einem im Inneren des Drehstellers (2) angeordneten feststehenden Taster (7) und einem Mittel (6, 12) zum Erzeugen einer Rast, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehsteller (2) auf einer den inneren Taster (7) aufnehmenden Achse (5) drehbar mittels eines Lagers (3), insbesondere eines Kugellagers (3) aufgenommen 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 einer äußeren Grifffläche (8), einem Drehknopfträger (9) und einem Codierring (10) gebildet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 2 und 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 codierbar 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) eine Feder (6) zur Erzeugung einer Rast angeordnet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 3 bis 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 Lager (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.