DE102006011276B3

DE102006011276B3 - Mehrfachschalter

Info

Publication number: DE102006011276B3
Application number: DE200610011276
Authority: DE
Inventors: Manfred Fuchs; Sean Mclaughlin
Original assignee: SILCOS GmbH
Current assignee: SILCOS GMBH, 72770 REUTLINGEN, DE
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-03-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mehrfachschalter zur Betätigung von unterschiedlichen Bediensystemen, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, mit einer Drehscheibe (1), welche zur kontinuierlichen Auswahl von Funktionen in einem Bediensystem mit zumindest einem Sensorelement (12) zusammenwirkt, wobei die Drehscheibe (1) in ihrer Ebene kippbar gelagert ist, um zur Auswahl dieses Bediensystems mit zumindest einem Schalterelement (8) zusammenzuwirken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrfachschalter zur Betätigung von unterschiedlichen Bediensystemen, insbesondere einen Mehrfachschalter zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug.

Aus dem Stand der Technik sind multifunktionale Fernbedienschalter bzw. Mehrfachschalter bekannt, mit Hilfe von welchen mehrere Funktionen einer oder mehrerer Bediensysteme von einem Benutzer ausgewählt werden können.

Besonders im Automobilbereich sind unterschiedliche Bediensysteme in einem Fahrzeug integriert, welche von dem Fahrer je nach Bedarf ausgewählt werden können. Derartige Bediensysteme umfassen beispielsweise die Lautstärkenregelung des Audio-Systems, die Steuerung des Tempomats, die Steuerung der Freisprechanlage eines Automobiltelefons, die Steuerung der Klimaanlage und in jüngster Zeit vermehrt die Menüsteuerung eines Navigationssystems sowie allgemein die Menüsteuerung von bordseitig integrierten Fahrerassistenzsystemen.

Um die Fahrsicherheit durch die Bedienung derartiger Systeme nicht unnötig einzuschränken, ist es hinlänglich bekannt, diverse Betätigungsschalter im Bereich des Lenkrads oder einer leicht zugänglichen Konsole anzuordnen, so dass der Fahrer seine Hand stets in unmittelbarer Umgebung zum Lenkrad halten und dabei dennoch andere Systeme bedienen kann. Darüber hinaus ist es bereits bekannt, mittels eines Multifunktionsschalters mehrere Systeme auswählen zu können, um nicht zusätzliche Schalter für den Fahrer bereithalten zu müssen, was den Bedienkomfort und die Fahrsicherheit unnötig einschränken würde.

Die Steuerung erfolgt neuerdings über entsprechende Menüführungen, welche auf einem Display angezeigt werden, beispielsweise im Bereich des Tachometers oder der Mittelkonsole, wie diese insbesondere bei Navigationssystemen bekannt ist.

Ein derartiger Schalter ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 020 150 A1 bekannt, welche einen multifunktionalen Fernbedienungsschalter zeigt, welcher in einem Lenkrad integriert ist.

Dieser bekannte Fernbedienungsschalter besteht aus mehreren Einzelschaltern, einem außen liegenden Drehring und zumindest einen innerhalb des Drehrings angeordneten weiteren Betätigungsschalter zum Drücken. Mit dem Drehring erfolgt eine Vorauswahl des Bediensystems, welches der Fahrer bedienen möchte. So lässt sich mit dem Drehteil beispielsweise die Freisprechanlage eines Automobiltelefons aktivieren, wobei im Folgenden dann mit den weiteren Betätigungsschaltern entsprechende Betätigungssignale an das Bediensystem für die Freisprechanlage ausgegeben werden. Mit anderen Worten, über die innerhalb des Drehteils angeordneten Betätigungsschalter erfolgt die Menü- bzw. Funktionssteuerung des durch das Drehteil vorab festgelegten Bediensystems.

Ein derartiger multifunktionaler Fernbedienungsschalter ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass das Drehteil zur Vorauswahl des Bediensystems erst durch eine Betätigung einer Bestätigungstaste, welche innerhalb des Drehteils angeordnet ist, durch den Fahrer festgelegt werden kann. Bevor er diese Bestätigung durchführen kann, ist es jedoch möglich, dass er aufgrund der Ausgestaltung eines solchen Schalters das Drehteil aus Versehen weiterdreht und damit ein anderes Bediensystem anwählt, als ursprünglich beabsichtigt war. Insbesondere im Bereich eines Lenkrads kann dies vermehrt auftreten, da die Arme und Hände des Fahrers stets in Bewegung sind und daher eine genaue Festlegung des Bediensystems mit dem Drehteil nicht immer möglich ist.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 197 32 287 A1 ist eine Multifunktions-Bedieneinrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Betätigung von unterschiedlichen Bediensystemen bekannt, welches eine Drehscheibe aufweist, welche mit zumindest einem Sensorelement zusammenwirkt, welches zur kontinuierlichen Auswahlfunktionen in einem Bediensystem die aktuelle Drehposition der Drehscheibe detektiert. Die Drehscheibe selbst ist in ihrer Ebene kippbar gelagert, um zur Auswahl eines Bediensystems mit einem Mikrotaster zusammenzuwirken.

Andere Betätigungsmöglichkeiten neben einem Drehen und Bestätigen durch Kippen der Drehscheibe sieht diese Multifunktions-Bedieneinrichtung nicht vor.

Ein ähnlicher Mechanismus ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 013 130 A1 bekannt, bei welcher zusätzlich zur drehbar und kippbar gelagerten Drehscheibe ein weiterer Tastschalter innerhalb der Drehscheibe integriert ist, indem die Drehscheibe selbst im Bereich ihrer Drehachse axial unter Druck gesetzt werden kann.

Dreh- und kippbare Schalter, bei welchem der Drehring und eine innere Betätigungsfläche des Schalters voneinander getrennt sind, zeigt beispielsweise die Europäische Patentanmeldung EP 1 555 684 A1 sowie die Europäische Patentanmeldung EP 1 441 280 A2 . Ein kippbarer Drehschalter ist beispielsweise auch aus der Internationalen Anmeldung WO 2004/027803 bekannt. Die Deutsche Offenlegungsschrift DE 195 11 693 A1 zeigt einen gedämpft gelagerten Lenkstockschalter für Kraftfahrzeuge.

Neben der Möglichkeit, mehrere Richtungen mittels einer Drehscheibe anzusteuern, offenbart die Deutsche Offenlegungsschrift DE 44 43 726 A1 einen Mehrrichtungs-Eingabeschalter in der Form eines, in allen umfänglichen Neigungsrichtungen kippbar gelagerten Hebels.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Weiterentwicklung von derartigen Mehrfachschaltern, wobei es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen solchen Mehrfachschalter, welcher so einfach wie möglich aufgebaut ist und eine einfache und schnelle Bedienung durch den Benutzer zulässt, mit möglichst vielen Funktionen zu versehen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Mehrfachschalter mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen des Mehrfachschalters gemäß der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Mehrfachschalter gemäß der Erfindung zur Betätigung von unterschiedlichen Bediensystemen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, besteht aus zumindest einer Drehscheibe, welche mit zumindest einem Sensorelement zusammenwirkt, welches zur kontinuierlichen Auswahl von Funktionen in einem Bediensystem die aktuelle Drehposition der Drehscheibe detektiert. Über die Drehscheibe kann damit in einem einmal ausgewählten Bediensystem eine stufenlose Auswahl von unterschiedlichen Funktionen erfolgen, beispielsweise ein schnelles „Scrollen" von Menüfunktionen.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Auswahl des Bediensystems jedoch vorab dadurch, dass der Fahrer die Drehscheibe an verschiedenen Umfangspunkten, vorzugsweise an vier diagonal gegenüberliegenden Punkten, durch Drücken betätigen kann. Hierzu ist die Drehscheibe in ihrer Ebene kippbar gelagert und wirkt mit zumindest einem Schalterelement zusammen, welches durch Drücken der Drehscheibe aktiviert wird.

Somit lassen sich mehrere Funktionen in nur einem Bedienelement über unterschiedliche Arten der Bedienung integrieren, was die Bedienung insgesamt, insbesondere bei einer Anordnung in einem Lenkrad, wesentlich vereinfacht.

Das Sensorelement und das Schalterelement sind auf einer Leiterplatte integriert, auf welcher die Drehscheibe drehbar und kippbar gelagert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Mehrfachschalters gemäß der Erfindung erfolgt die Drehlagerung der Drehscheibe über einen Kugellagerring, welcher von einer Lagerhalterung verliersicher aufgenommen ist. Der Kugellagerring stützt sich einerseits an radial nach innen gerichteten Lagerflächen der Lagerhalterung ab und liegt andererseits auf axialen Lagerflächen dieser Lagerhalterung auf.

Die Lagerhalterung selbst ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Mehrfachschalters gemäß der Erfindung als ein ringförmiges Federelement ausgebildet. Die Drehscheibe steht umfänglich in Kontakt mit dem ringförmigen Federelement, wobei an seiner darunter liegenden axialen Stirnseite das Federelement mit zumindest einem auf der Leiterplatte angeordneten Schalterelement zusammenwirkt.

Zur Vermeidung unnötiger Geräusche und um ein sanftes Betätigen zu ermöglichen, wobei dennoch eine taktile Rückmeldung an den Benutzer gegeben wird, ist in einer Ausführungsform zwischen der Leiterplatte und der Lagerhalterung eine Dämpfungsschicht angeordnet. Die Dämpfungsschicht dient darüber hinaus dem Feuchtigkeits- und Staubschutz der Leiterplatte mit den elektronischen Bauteilen.

In einer Ausführungsform ist die Lagerhalterung aus einem starren Material hergestellt, beispielsweise einem Duroplast, und auf der Leiterplatte in seiner Ebene kippbar gelagert. Durch Drücken der Drehscheibe wird die Kraft durch den Kugellagerring und die Lagerhalterung hindurch auf das Schalterelement übertragen. Die dadurch an einer Stelle komprimierte Dämpfungsschicht gestattet eine Rückfederung der Drehscheibe.

Die Lagerhalterung bzw. das Federelement kann in einer weiteren Ausführungsform auch aus einem kompressiblen elastischen Material, wie beispielsweise aus Silikon, TPE oder Gummi, hergestellt sein, welches durch Drücken der Drehscheibe örtlich verformt wird und einen entsprechenden Druck auf das auf der Leiterplatte angeordnete Schalterelement ausübt.

Die Schalterelemente auf der Leiterplatte wiederum können die aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannten Einzeltaster oder Schnappscheiben aus Metall oder Polyester sein, welche rein über die Aufbringung des Druckkontakts betätigt werden.

Die Lagerung des Bestätigungsschalters einerseits und des diesen ringförmig umgebenden kippbaren Tastschalters andererseits erfolgt in einer Ausführungsform über entsprechend ausgestaltete Lagerbuchsen, in welchen Fortsätze bzw. Vorsprünge dieser Tastschalter geführt sind. Die Lagerbuchsen können dabei idealerweise einstückig auf der Dämpfungsschicht ausgeformt sein. Die Vorsprünge der Schalter wiederum üben einen entsprechenden Druck auf die auf der Leiterplatte angeordneten Schalterelemente aus, wenn die Tastschalter an den entsprechenden Positionen mit Fingerdruck beaufschlagt werden.

In einer Ausführungsform ist das zumindest eine Sensorelement, mit welchem die Position der Drehscheibe detektiert wird, als ein bekannter Hall-Sensor ausgebildet. Hierzu weist die Drehscheibe am radialen äußeren Umfang entsprechende Magnete zur Signalgebung auf.

In einer anderen Ausführungsform ist dieses Sensorelement als ein bekannter Optokoppler ausgebildet, welcher an der Drehscheibe am radialen Außenumfang vorgesehene axiale Rasterungen abtastet.

Der vorhergehend beschriebene Mehrfachschalter findet vorzugsweise Einsatz in einem Kraftfahrzeug, insbesondere integriert in einem Lenkrad oder in einer Konsole, um dem Fahrer eine einfache Bedienung zu ermöglichen. Das erfindungsgemäße Prinzip lässt sich jedoch auf jeden Mehrfachschalter anwenden, mit welchem unterschiedliche Funktionen ausgewählt werden sollen, wie beispielsweise bei Eingabesystemen oder dergleichen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Mehrfachschalters liegt in seiner kompakten Bauweise bei gleichzeitig erhöhtem Bedienkomfort, da dieser eine Bedienung mittels einfacher Fingerführung gestattet. Zur Bereitstellung vieler unterschiedlicher Funktionen werden darüber hinaus nur wenige Bauteile benötigt, da die Drehscheibe bereits mehrere Bedienfunktionen in sich vereint.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Mehrfachschalters unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
1 in perspektivischer Explosionsdarstellung eine Ausführungsform des Mehrfachschalters gemäß der Erfindung; und
2 eine Schnittdarstellung durch den Mehrfachschalter gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist in perspektivischer Explosionsansicht ein Mehrfachschalter gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Dieser besteht im Wesentlichen aus einer Drehscheibe 1, welche über einen Kugellagerring 2 auf einer Leiterplatte 3 drehbar gelagert ist.
Der Kugellagerring 2 ist in einer Lagerhalterung 4 aufgenommen. Die Lagerhalterung 4 ist aus einem Duroplast hergestellt.
Die Lagerhalterung 4 weist radial nach innen gerichtete Lagerflächen 5 sowie axiale Lagerflächen 6 auf, an welchen sich der Kugellagerring 2 abstützt.
Zwischen der Lagerhalterung 4 und der Leiterplatte 3 ist eine Dämpfungsschicht 7 vorgesehen. Die Dämpfungsschicht 7, welche aus einem nachgiebigen Material hergestellt ist, weist hier nicht dargestellte Noppen auf, welche mit auf der Leiterplatte 3 angeordneten Einzeltastern 8 zusammenwirken.
Die vier Einzeltaster 8 liegen diagonal gegenüber. Diese sind als Metallschnappscheiben ausgebildet, welche mittels einer Abdeckfolie 9 und eine Klebefolie 10 auf der Leiterplatte 3 fixiert sind.
Wie auch aus der 2 zu ersehen ist, wird durch Drücken der Drehscheibe 1 an entsprechenden Stellen, welche auf der Oberfläche der Drehscheibe 1 in entsprechender Weise markiert sein können, eine Kraft über den Kugellagerring 2 in die Lagerhalterung 4 und dann über die Dämpfungsschicht 7 auf die entsprechenden Einzeltaster 8 zur Vorauswahl eines fahrzeugseitigen, softwaregestützten Bediensystems geleitet.
Die auf der Leiterplatte 3 drehbar angeordnete Drehscheibe 1 weist an ihrem radialen Außenumfang Rasterungen 11 auf.
In montiertem Zustand des erfindungsgemäßen Mehrfachschalters durchlaufen diese Rasterungen 11 ein Sensorelement 12, welches auf der Leiterplatte 3 an entsprechender Stelle angeordnet ist. Das Sensorelement 12 ist beispielsweise ein Hall-Sensor, welcher die Rasterungen 11 der Drehscheibe 1, welche als entsprechende magnetische Signalgeber ausgebildet sind, abtastet, um die aktuelle Position der Drehscheibe 1 zu ermitteln.
Es wird deutlich, dass durch Drehen der Drehscheibe 1 eine kontinuierliche Ansteuerung von Funktionen eines Bediensystems bewerkstelligt wird, welches bereits vorab durch Drücken der Drehscheibe 1 an entsprechender Stelle ausgewählt wurde.
In der Drehachsenmitte der Drehscheibe 1 des Mehrfachschalters ist ein Tastschalter 13 angeordnet, welcher von einem weiteren ringförmigen Tastschalter 14 umgeben ist.
Die Tastschalter 13 und 14 weisen in Axialrichtung jeweils Fortsätze 15 bzw. 16 auf, welche in entsprechenden Lagerungen 17 bzw. 18 gelagert sind. Die Lagerungen 17 und 18 sind als Führungen bzw. Buchsen ausgebildet und einstückig auf der Dämpfungsschicht 7 angeformt.
Für eine leichte kippbare Lagerung des Tastschalters 14 bilden die Lagerungen 18 vier diagonal gegenüberliegende Führungen aus.
An entsprechender Stelle sind auf der Leiterplatte für die Tastschalter 14 und 15 entsprechende zusätzliche Einzeltaster 19 und 20 vorgesehen, mit welchen bestimmte Betätigungssignale an das ausgewählte Bediensystem ausgegeben werden. Die Dämpfungsschicht 7 weist an ihrer Unterseite entsprechende Noppen 21 auf, welche die Kraft der Fortsätze 15 und 16 auf die Einzeltaster 19 und 20 übertragen.
Die Dämpfungsschicht 7 weist darüber hinaus eine einstückig angeformte Ummantelung 22 für das Sensorelement 12 auf. Die Ummantelung 22 wiederum dient als drehsichere Arretierung für das Federelement 4, welches mit einer entsprechenden formkomplementären Ausnehmung 23 an der Ummantelung 22 fixiert ist.

Claims

Mehrfachschalter zur Betätigung von unterschiedlichen Bediensystemen in einem Kraftfahrzeug bestehend aus zumindest einer Drehscheibe (1), welche mit zumindest einem Sensorelement (12) zusammenwirkt, welches zur kontinuierlichen Auswahl von Funktionen in einem Bediensystem die aktuelle Drehposition der Drehscheibe (1) detektiert, wobei die Drehscheibe (1) in ihrer Ebene kippbar gelagert ist, um zur Auswahl eines Bediensystems mit zumindest einem Schalterelement (8) zusammenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass weitere, innerhalb der Drehscheibe (1) integrierte Betätigungsschalter (13, 14) vorgesehen sind, wobei zur Bestätigung der getroffenen Auswahl ein Tastschalter (13) in der Drehachse der Drehscheibe (1) gelagert ist, und wobei den Tastschalter (13) ringförmig umgebend ein weiterer Tastschalter (14) vorgesehen ist, weicher in seiner Ebene kippbar gelagert ist.
Mehrfachschalter nach Anspruch 1, bei welchem die Drehscheibe (1) auf einer Leiterplatte (3) drehbar und kippbar gelagert ist, welche das zumindest eine Sensorelement (12) und das zumindest eine Schalterelement (8) aufweist.
Mehrfachschalter nach Anspruch 2, bei welchem die Drehscheibe (1) auf einem Kugellagerring (2) drehbar gelagert ist, welcher von einer Lagerhalterung (4) verliersicher aufgenommen ist.
Mehrfachschalter nach Anspruch 3, bei welchem die Lagerhalterung (4) als ein ringförmiges Federelement ausgebildet ist, mit welchem die Drehscheibe (1) in Verbindung steht und welches mit dem zumindest einen Schalterelement (8) auf der Leiterplatte (3) zusammenwirkt.
Mehrfachschalter nach Anspruch 4, bei welchem das Federelement (4) auf der Leiterplatte (3) in seiner Ebene kippbar gelagert ist.
Mehrfachschalter nach Anspruch 4, bei welchem das Federelement (4) aus einem kompressiblen elastischen Material hergestellt ist.
Mehrfachschalter nach den Ansprüchen 4, 5 oder 6, bei welchem zwischen dem Federelement (4) und der Leiterplatte (3) eine Dämpfungsschicht (7) angeordnet ist.
Mehrfachschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die weiteren Betätigungsschalter (13, 14) zur Auswahl von weiteren Funktionen in dem ausgewählten Bediensystem mit weiteren Schalterelementen (19; 20) auf der Leiterplatte (3) zusammenwirken.
Mehrfachschalter nach Anspruch 8, bei welchem die Dämpfungsschicht (7) eine Lagerung (17, 18) für die Betätigungsschalter (13, 14) aufweist.
Mehrfachschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das zumindest eine Sensorelement (12) als Hall-Sensor ausgebildet ist und die Drehscheibe (1) entsprechende Magnetsignalgeber (11) aufweist.
Mehrfachschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem das zumindest eine Sensorelement (12) als Optokoppler ausgebildet ist und die Drehscheibe (1) entsprechende Rasterungen aufweist.
Mehrfachschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher dieser in einem Lenkrad oder in einer Konsole eines Kraftfahrzeugs integriert ist.