DE102006014923A1 - Bedienelement mit einer Kipphaptik für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Bedienelement mit einer Kipphaptik für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Bedienelement (1), insbesondere Joystick, mit einer Kipphaptik für ein Kraftfahrzeug, aufweisend - einen kippbar gelagerten Hebel (2) mit einem ersten (3) und einem zweiten Hebelende (4), wobei sich das erste Hebelende (3) aus einem Gehäuse (5) des Bedienelements (1) herauserstreckt, - einen schwenkbar gelagerten Hebelarm (6) mit einem Aufnahmeelement (7), - ein Kraftübertragungselement (8) am zweiten Ende (4) des kippbar gelagerten Hebels (2), wobei sich das Kraftübertragungselement (8) in das Aufnahmeelement (7) des Hebelarms (6) erstreckt und eine Kippbewegung des Hebels (2) in eine Schwenkbewegung des Hebelarms (6) transformiert, sowie - ein Permanentmagnetpaar (9), wobei ein Magnet (10) des Permanentmagnetpaares (9) an dem Hebelarm (6) und ein Magnet (11) ortsfest im Bedienelement (1) angeordnet ist, derart, dass sich in Mittelstellung des Hebels (2) ungleiche Pole der Magnete (10, 11) beabstandet gegenüberstehen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement, insbesondere einen Joystick, mit einer Kipphaptik für ein Kraftfahrzeug.
  • In Kraftfahrzeugen werden oftmals Bedienelemente eingesetzt, die durch Kippen bedient werden. Beispiele dafür sind Kippschalter für elektrische Fensterheber oder elektrisch verstellbare Außenspiegel sowie Joysticks zur Steuerung eines Bordcomputers. Für eine angenehmere Bedienung und zur haptischen Rückmeldung der Betätigung ist zur Bedienung des Bedienelements eine über die Auslenkung veränderliche Kraft notwendig. Ein typischer Kraftverlauf ist in 22 angegeben. Bei den derzeit erhältlichen Bedienelementen wird diese Kraft üblicherweise durch eine oder mehrere Federn erzeugt, die optional zusätzlich das Bedienelement in eine Mittelstellung zurückbringen, wenn es der Benutzer loslässt. Der Nachteil der Verwendung von Federn ist jedoch, dass die Federkraft über die Lebenszeit des Bedienelements nachlässt und sich ein optimaler Kraftverlauf über die Auslenkung des Bedienelements nicht erreichen lässt. Auch sind die durch Federn erzielbaren Kräfte beschränkt. Darüber hinaus ist die Qualität der erzeugten Haptik oftmals unbefriedigend.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bedienelement mit einer Kipphaptik bereitzustellen, das einfach und kostengünstig aufgebaut ist, nur einen geringen Bauraum benötigt, eine einfache Anpassung der Haptik an den gewünschten Kraftverlauf ermöglicht und über seine Lebensdauer eine gleichbleibende Haptik aufweist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bedienelement gemäß Patentanspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
  • Ein erfindungsgemäßes Bedienelement weist einen kippbar gelagerten Hebel mit einem ersten und einem zweiten Hebelende auf, wobei sich das erste Hebelende aus einem Gehäuse des Bedienelements heraus erstreckt. Bei der Betätigung des Bedienelements bewegt der Benutzer das aus dem Gehäuse herausragende erste Hebelende und erzeugt so eine Kippbewegung des Hebels um dessen Lagerpunkt. Weiterhin weist das Bedienelement einen schwenkbar gelagerten Hebelarm mit einem Aufnahmeelement und ein Kraftübertragungs element am zweiten Ende des kippbar gelagerten Hebels auf, wobei sich das Kraftübertragungselement in das Aufnahmeelement des Hebelarms erstreckt und eine Kippbewegung des Hebels in eine Schwenkbewegung des Hebelarms transformiert. Weiterhin ist ein Permanentmagnetpaar im Bedienelement angeordnet, wobei ein Magnet des Permanentmagnetpaares an dem Hebelarm und ein Magnet ortsfest im Bedienelement derart angeordnet ist, dass sich in Mittelstellung des Hebels jeweils ungleiche Pole der Magnete beabstandet gegenüberstehen.
  • Die Anziehung zwischen den beiden Magneten des Permanentmagnetpaars erzeugt eine Kraft auf den Hebelarm, die diesen in eine Nullstellung zwingt, welche gleichzeitig eine Mittelstellung des Hebels bewirkt. Die Auslenkung des Hebelarms aus dieser Nullstellung erfolgt dadurch, dass der Benutzer den Hebel kippt, wodurch sich das am zweiten Ende des Hebels angeordnete Kraftübertragungselement in dem Aufnahmeelement des Hebelarms bewegt. Das Kraftübertragungselement drückt gegen eine Flanke des Aufnahmeelements, wodurch eine Kraft auf den Hebelarm ausgeübt wird, die diesen aus der Nullstellung herausschwenkt. Dieser Schwenkbewegung entgegengesetzt ist die Anziehungskraft der Permanentmagnete, die sich über das Kraftübertragungselement auf den Hebel überträgt und vom Benutzer als haptischer Eindruck wahrgenommen wird.
  • Unabhängig von der Kipprichtung des Hebels wird der Hebelarm stets in die gleiche Richtung aus seiner Nullstellung herausgeschwenkt. Dies gilt auch, falls der Hebel translatorisch entlang seiner Längsachse bewegt wird, um eine sogenannte Push-Funktionalität zu erzeugen.
  • Die von dem Permanentmagnetpaar auf den Hebelarm ausgeübte Kraft ist abhängig von der relativen Stellung der beiden Permanentmagnete zueinander und somit von der Auslenkung des Hebelarms. Die Auslenkung des Hebelarms ist unter anderem abhängig von der Auslenkung des Hebels sowie der Form des Aufnahmeelements am Hebelarm und des Kraftübertragungselements. Sind die Flanken des Aufnahmeelements am Hebelarm flach, so führt eine Auslenkung des Hebels zu einer geringeren Auslenkung des Hebelarms als bei einer steilen Flanke des Aufnahmeelements. Prinzipiell ist die Form des Aufnahmeelements im Hebelarm frei gestaltbar, so dass sich für jede Kipprichtung des Hebels eine individuelle Haptik mit dem gewünschten Kraftverlauf realisieren lässt.
  • Das Aufnahmeelement wird bevorzugt durch eine Ausnehmung im Hebelarm gebildet. Eine solche Ausnehmung ist bei der Herstellung des Hebelarms präzise und kostengünstig erzeugbar. Alternativ wird das Aufnahmeelement von einer beliebigen anderen, geeigneten Ausformung des Hebelarms gebildet. In einer weiteren Alternative stellt das Aufnahmeelement eine eigenständige Komponente dar, die auf dem Hebelarm befestigbar, beispielsweise verrastbar ist. Durch eine solche modulare Ausgestaltung lässt sich die Haptik des Bedienelements bei ansonsten gleichem Aufbau auf einfache Art und Weise anpassen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Kraftübertragungselement um eine Kugel. Bei der Betätigung des Bedienelements rollt die Kugel in dem Aufnahmeelement am Hebelarm, wodurch sich eine geringe Reibung und eine geringe Abnutzung ergeben. Alternativ handelt es sich bei dem Kraftübertragungselement um eine Ausformung des zweiten Hebelendes. Dabei gleitet das Ende des Hebels direkt über die Flanken des Aufnahmeelements.
  • Weiterhin alternativ ist das Kraftübertragungselement als Pyramide ausgebildet. Beim Kippen des Hebelarms kippt die Pyramide über eine Kante ihrer Grundfläche und drückt dadurch den Hebelarm aus seiner Nullstellung. In vorteilhafter Weise weist die Grundfläche der Pyramide so viele Kanten auf wie der Hebel mögliche Kipprichtungen. Die Grundfläche der Pyramide ist beispielsweise bei vier Kipprichtungen des Hebels als Quadrat und bei acht Kipprichtungen des Hebels als gleichseitiges Achteck ausgebildet. Eine Ausbildung des Kraftübertragungselements als Kegel erlaubt unendlich viele Kipprichtungen des Hebels. In einer weiteren Alternative ist das Kraftübertragungselement als Stift ausgebildet, dessen erstes Ende auf einer Platte angeordnet ist und dessen zweites Ende eine Spitze bildet. Die Form der Platte ist analog zu der Grundfläche der Pyramide den möglichen Kipprichtungen des Hebels angepasst.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltungsform weist das Bedienelement einen mechanischen Endanschlag für den Hebel und/oder den Hebelarm auf. Durch einen Endanschlag für den Hebelarm ist ein Endanschlag für alle Kipprichtungen des Hebels mit nur einem Bauteil erreichbar. Durch einen mechanischen Endanschlag für den Hebel ist ein von der Kipprichtung des Hebels abhängiger Endanschlag realisierbar.
  • Optional ist in dem erfindungsgemäßen Bedienelement eine Schaltkulisse zur Begrenzung der möglichen Kipprichtungen des Hebels angeordnet. Dadurch werden ausschließlich gewünschte Kipprichtungen des Hebels zugelassen, beispielsweise vier oder acht. Außerdem ist durch die Schaltkulisse für jede Kipprichtung die maximale Auslenkung des Hebels individuell begrenzbar. In einer Fortbildung dieser Ausgestaltungsform sind durch die Schaltkulisse zugelassene Kipprichtungen dynamisch sperrbar. Dadurch kann die Anzahl der Kipprichtungen in Abhängigkeit des Zustands der bedienten Einrichtung während des Betriebes weiter beschränkt werden.
  • In einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung begrenzt die Form des Aufnahmeelements am Hebelarm die möglichen Kipprichtungen des Hebels. Dazu weist das Aufnahmeelement beispielsweise sternförmig angeordneten Nuten auf, in denen sich das Kraftübertragungselement beim Kippen des Hebels bewegt. Eine Bewegung des Kraftübertragungselements außerhalb der Nuten ist nicht möglich, wodurch dazu korrespondierende Kipprichtungen des Hebels blockiert werden.
  • Bevorzugt weist das Bedienelement mindestens eine Reflexionslichtschranke zur Detektion der Kipprichtung des Hebels auf. Sender und Empfänger der Reflexionslichtschranke sind beispielsweise ortsfest im Bedienelement angeordnet, während der Reflektor, beispielsweise in Form einer reflektierenden Fläche, direkt oder indirekt am Hebel angeordnet ist. Je nach Kipprichtung des Hebels ändert sich der Abstand der reflektierenden Fläche zu Sender und Empfänger, was zu einer Änderung des Ausgangssignals der Reflexionslichtschranke führt. Aus dem Ausgangssignal der Reflexionslichtschranke wird die Kipprichtung des Hebels bestimmt. Alternativ weist das Bedienelement mindestens eine Gabellichtschranke für jede mögliche Kipprichtung des Hebels auf, wobei jede Gabellichtschranke eine mögliche Kipprichtung des Hebels detektiert.
  • Alternativ weist das Bedienelement mindestens einen Schleifkontakt zur Detektion der Kipprichtung des Hebels auf. So sind beispielsweise mindestens eine Kontaktfläche ortsfest im Bedienelement und eine Schleiffeder am Hebel angeordnet. Je nach Position des Hebels kontaktiert die Schleiffeder eine andere Kontaktfläche oder eine andere Position innerhalb einer Kontaktfläche. Daraus ist die Position des Hebels bestimmbar.
  • In einer Ausführungsform weist das Bedienelement eine Lichtschranke, insbesondere eine Gabellichtschranke, zur Detektion der Schwenkbewegung des Hebelarms auf. Ist der Hebel über eine Schaltschwelle gekippt oder gedrückt worden, so ist auch eine festgelegte Auslenkung des Hebelarms erreicht oder überschritten. Dieses Erreichen oder Überschreiten wird mittels der Gabellichtschranke detektiert. Die Schaltschwelle bezeichnet dabei die Auslenkung des Hebels, bei der das Bedienelement als betätigt angesehen wird. Sie ist in 22 beispielhaft eingetragen. Der Vorteil der Verwendung einer Lichtschranke liegt in der sicheren Detektion der Schaltschwelle. Ist diese Schaltschwelle erreicht, so wird mittels der vorstehend aufgeführten Elemente die Kipprichtung des Hebels oder ein Pushen des Hebels detektiert. Durch die Verwendung dieser zusätzlichen Lichtschranke lassen sich insbesondere Toleranzen und Streuungen bei der Herstellung und Montage der Reflexionslichtschranken ausgleichen. Alternativ zu einer Lichtschranke wird ein Nullkraftschalter zur Detektion der Schwenkbewegung des Hebelarms verwendet. Bei einem Nullkraftschalter handelt es sich um einen Schalter, der seiner Betätigung keine oder nur eine sehr geringe Kraft entgegensetzt, und somit die mittels des Permamentmagnetpaares erzeugt Haptik nicht fühlbar beeinflusst.
  • Bevorzugt ist am ersten Ende des Hebels ein Bedienknopf angeordnet. Dieser Bedienknopf ermöglicht eine sichere und komfortable Bedienung des Bedienelements. Optional weist der Bedienknopf weitere Funktionalitäten auf, beispielsweise die eines Drehstellers. In einer speziellen Ausführungsvariante ist der Bedienknopf elastisch auf dem ersten Hebelende gelagert, beispielsweise mittels einer Feder. Dies ermöglicht eine gezielte Einstellung der Push-Haptik.
  • Ein erfindungsgemäßes Bedienteil weist also den Vorteil auf, für jede Kipprichtung eine exakt bestimmbare Haptik erzeugen zu können, wobei der Haptikverlauf insbesondere für jede Kipprichtung gleich sein kann. Auch ist die Realisierung einer Pushhaptik möglich. Durch die Ausgestaltung des Aufnahmeelements am Hebelarm sind die Kipprichtungen des Hebels ohne weitere Bauteile begrenzbar. Außerdem wird der Hebel durch das Zusammenwirken des Kraftübertragungselements mit dem Aufnahmeelement am Hebelarm zuverlässig in der Mittelstellung zentriert.
  • Weiterhin vorgeschlagen wird eine Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung für ein Bedienelement mit einer kippbaren Handhabe, insbesondere ein Bedienelement wie vorstehend beschrieben. Diese Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung weist mindestens eine Lichtschranke, eine ortsfest im Bedienelement angeordnete Maske mit mindestens einer Ausnehmung und ein mit der Handhabe verbundenes, relativ zur Maske bewegliches Abschirmelement auf, wobei das Abschirmelement abhängig von der Position der Handhabe keine, eine oder mehrere Ausnehmungen der Maske verdeckt.
  • Die Maske dient dazu, den Strahlengang einer Lichtschranke auf einen definierten Raumbereich zu beschränken. Dazu sind in die Maske Ausnehmungen eingebracht, insbesondere in Form von Schlitzen. Das Abschirmelement ist derart im Bedienelement angeordnet, dass es sich bei Betätigung der Handhabe relativ zur Maske bewegt. Das Abschirmelement ist undurchlässig für das Licht der Lichtschranken, wobei optional lichtdurchlässige Bereiche in das Abschirmelement eingebracht sind. Diese Bereiche werden beispielsweise durch eine Ausnehmung oder ein Fenster aus lichtdurchlässigem Material gebildet. Das Abschirmelement verdeckt eine Ausnehmung der Maske genau dann, wenn ein lichtundurchlässiger Be reich über der Ausnehmung liegt. Bei der Handhabe handelt es sich beispielsweise um den Hebel des vorstehend beschriebenen Bedienelements.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltungsform verdecken die lichtundurchlässigen Bereiche des Abschirmelements bei unbetätigter Handhabe keine der Ausnehmungen in der Maske. Wird die Handhabe betätigt, so schiebt sich ein lichtundurchlässiger Bereich des Abschirmelements über eine oder mehrere Ausnehmungen der Maske und unterbricht somit die zugehörigen Lichtschranken. Anhand dieser Unterbrechungen ist die Kipprichtung der Handhabe ermittelbar.
  • Bevorzugt weist die Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung für jede mögliche Kipprichtung der Handhabe mindestens eine Lichtschranke auf. Dadurch wird erreicht, dass für jede Kipprichtung die Schaltschwelle exakt positioniert werden kann, indem das Abschirmelement bei einer vorgegebenen Auslenkung der Handhabe in diese Kipprichtung die zugehörige Lichtschranke unterbricht. Dabei liegt die Schaltschwelle bevorzugt für alle Kipprichtungen bei der gleichen Auslenkung der Handhabe. Alternativ sind acht mögliche Kipprichtungen mittels vier Lichtschranken detektierbar, die bevorzugt gleichmäßig beabstandet auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Bei einer schrägen Auslenkung der Handhabe werden so zwei Lichtschranken vom Abschirmelement unterbrochen.
  • Optional weisen zwei Lichtschranken eine gemeinsame Lichtquelle auf. Die gemeinsame Lichtquelle ist so angeordnet, dass das von ihr ausgestrahlte Licht durch zwei Ausnehmungen in der Maske auf zwei Photosensoren trifft. Jeder Strahlengang von der Lichtquelle zu einem der Photosensoren ist durch das Abschirmelement unabhängig von dem anderen Strahlengang unterbrechbar. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer verringerten Anzahl von Lichtquellen bei einer gleichbleibenden Anzahl an Lichtschranken. Analog kann eine Lichtquelle auch von drei oder mehr Lichtschranken gemeinsam genutzt werden.
  • In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Abschirmelement sternförmig ausgebildet. Dabei dient jeder Arm des Sterns der Verdeckung einer oder mehrer Ausnehmungen der Maske. Im Extremfall besteht das Abschirmelement aus einem einzigen Arm, der so ausgestaltet ist, dass er jede beliebige Ausnehmung der Maske verdecken kann. In einer anderen Variante ist das Abschirmelement ring- oder scheibenförmig augebildet.
  • In einer Ausgestaltungsform der Erfindung besteht das Abschirmelement aus einem flexiblen Material, insbesondere einer Folie. Der Vorteil eines flexiblen Materials besteht darin, dass sich das Abschirmelement bei Berührung mit der Maske verformen kann und deshalb in ge ringem Abstand von der Maske an der Handhabe befestigt werden kann. Ein starres Abschirmelement hingegen muss so weit von der Maske an der Handhabe angeordnet sein, dass das Abschirmelement bei betätigter Handhabe die Maske nicht oder nur leicht berührt. Die Verformbarkeit eines flexiblen Abschirmelements führt daher zu einer erhöhten Freiheit bei der Ausgestaltung des Bedienelements und einer reduzierten Bauhöhe. Außerdem deckt ein an der Maske anliegendes Abschirmelement die Ausnehmungen in der Maske zuverlässig ab.
  • Optional weist das flexible Abschirmelement einen tellerförmigen Querschnitt auf. Aufgrund dieses tellerförmigen Querschnitts liegen die Enden des Abschirmelements bevorzugt bereits in Mittelstellung der Handhabe mit leichtem Druck auf der Maske auf.
  • Die Erfindung soll anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dabei zeigt:
  • 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bedienelements,
  • 2a–d einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement mit verschiedenen Hebelstellungen,
  • 3 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Bedienelements mit abgerundetem zweitem Ende des Hebels als Kraftübertragungselement,
  • 4 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Bedienelements mit würfelförmigem Kraftübertragungselement,
  • 5 einen Teil eines erfindungsgemäßen Bedienelements mit zwei Reflexionslichtschranken,
  • 6 einen Teil eines erfindungsgemäßen Bedienelements mit zwei potentiometrischen Schleifkontakten,
  • 7 einen Teil eines erfindungsgemäßen Bedienelements mit zwei Schleifkontakten,
  • 8 einen Teil eines erfindungsgemäßen Bedienelements mit vier Schleifkontakten,
  • 9 ein Bedienelement mit einer Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung,
  • 10 das Bedienelement aus 9 mit gekipptem Hebel,
  • 11 eine Aufsicht auf die Maske und das Abschirmelement aus den 9 und 10,
  • 12 ein Bedienelement mit einer Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung und flexiblem Abschirmelement
  • 13 das Bedienelement aus 12 mit gekipptem Hebel,
  • 14a–h Aufsichten auf verschiedene Ausführungsformen des Abschirmelements,
  • 15a–f Einzelkomponenten einer Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung,
  • 16 ein Bedienelement mit einer Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung und Lichtschranken mit gemeinsamer Lichtquelle,
  • 17 das Bedienelement aus 16 mit gekipptem Hebel,
  • 18 ein Bedienelement mit pyramidenförmigem Kraftübertragungselement,
  • 19a–c verschiedene Ausführungen eines Kraftübertragungselements,
  • 20a–f verschiedene Ausführungen eines Aufnahmeelements,
  • 21 einen Schnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Bedienelements mit einem federgelagerten Bedienknopf und
  • 22 einen Kraftverlauf über der Auslenkung des Hebels.
  • In der folgenden Figurenbeschreibung angegebene Richtungen und Orientierungen beziehen sich auf die in den Figuren dargestellte Ausrichtung, von der die Ausrichtung des bedienelements im eingebauten Zustand abweichen kann.
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bedienelements 1 mit einem kippbar in einem Gehäuse 5 gelagerten Hebel 2. Ein erstes Ende 3 des Hebels 2 erstreckt sich aus dem Gehäuse 5 heraus. Das zweite Ende 4 des Hebels 2 weist eine Ausnehmung auf, die Teile einer Kugel 8 aufnimmt. Ein anderer Teil der Kugel 8 wird von einem Aufnahmeelement in Form einer Ausnehmung 7 eines schwenkbar gelagerten Hebelarms 6 aufgenommen. Das Bedienelement 1 weist weiterhin ein Permanentmagnetpaar 9 auf, wobei ein Magnet 10 am Hebelarm 6 und ein Magnet 11 ortsfest im Gehäuse 5 angeordnet ist. In der in 1 dargestellten Mittelstellung des Hebels 2 sind die Magnete 10 und 11 derart angeordnet, dass sich ungleiche Pole beabstandet gegenüberstehen. In allen Figuren sind die Nordpole der Magnete schraffiert und die Südpole der Magnete punktiert dargestellt. 2a zeigt einen weiteren Teilschnitt des Bedienelements 1 mit einigen weiteren Komponenten.
  • Durch die Anziehungskraft zwischen den Magneten 10 und 11 wird der Hebelarm 6 in der in 1 und 2a dargestellten Ruheposition gehalten. Kippt der Benutzer das erste Ende 3 des Hebels 2 wie in 2b gezeigt nach links, so bewegt sich das zweite Ende 4 des Hebels 2 nach rechts. Dadurch wird die Kugel 8 nach rechts gedrückt. Es ergibt sich eine Rollbewegung der Kugel 8 zwischen der linken Flanke der Ausnehmung im Hebel 2 und der Flanke 13 der Ausnehmung 7 im Hebelarm 6. Durch die Form und Ausrichtung der Flanken der Ausnehmungen wird der Hebel 6 derart um seine Drehachse geschwenkt, dass sich dessen linkes, den Magneten 10 tragendes Ende nach unten bewegt. Dieser Bewegung entgegengesetzt wirkt die Anziehungskraft der Magnete 10 und 11, die über den Hebelarm 6, die Kugel 8 und den Hebel 2 auf den Benutzer übertragen wird. Zum Kippen des Hebels 2 muss der Benutzer diese Gegenkraft überwinden. Mit zunehmender Auslenkung des ersten Hebelendes 3 aus der Mittelstellung steigt die aufzubringende Kraft wie in 22 dargestellt zunächst an, bis sich gleiche Pole der Magnete 10 und 11 gegenüberstehen. Danach fällt die aufzubringende Kraft ab, bis der Hebelarm 6 den Endanschlag 20 erreicht. Durch den Rückgang der aufzubringenden Kraft wird dem Benutzer haptisch signalisiert, dass der Schaltvorgang erfolgt ist.
  • Wird das erste Hebelende 3 wie in 2c gezeigt nach rechts gekippt, so bewegt sich das zweite Hebelende 4 und damit die Kugel 8 nach links. Die Kugel 8 drückt gegen die Flanke 12 der Ausnehmung 7 und schwenkt damit das linke Ende des Hebelarms 6 gegen die Anziehungskraft des Permanentmagnetpaares 9 nach unten. Das linke Ende des Hebelarms 6 schwenkt ebenfalls nach unten, wenn das erste Ende 3 des Hebels 2 in die Zeichenebene hinein oder aus der Zeichenebene hinaus gekippt wird. Das linke Ende des Hebelarms 6 schwenkt daher bei jeder Betätigung des Bedienelements 1 unabhängig von der Kipprichtung des Hebels 2 nach unten. Gleiches gilt für das Drücken des Hebels 2 entlang seiner Längsachse. Dies ist in 2d dargestellt. Die Kugel 8 dient als Kraftübertragungselement, das die Kipp- oder Drückbewegung des Hebels 2 in eine Schwenkbewegung des Hebelarms 6 überführt.
  • In den 2a bis 2d ist weiterhin eine Reflexionslichtschranke 14 mit einem Sender 15 und einem Empfänger 16 dargestellt. Das vom Sender 15 ausgesendete Licht wird von einem Reflektor in Form einer reflektierenden Fläche 17, die am Hebel 2 angeordnet ist, zum Empfänger 16 reflektiert. Wird der Hebel 2 gekippt, so ändert sich der Abstand sowie der Winkel der reflektierenden Fläche 17 zum Sender 15 und dem Empfänger 16. Bei dem in 2b dargestellten Kippen des Hebelendes 3 nach links entfernt sich die reflektierende Fläche von der Reflexionslichtschranke 14, so dass der Pegel des Ausgangssignals des Empfängers 16 abnimmt. Bei dem in 2c dargestellten Kippen des Hebelendes 3 nach rechts nähert sich die reflektierende Fläche 17 der Reflexionslichtschranke 14, wodurch der Pegel des Ausgangssignals des Empfängers 16 ansteigt. Aus diesem Ausgangssignal lässt sich somit die Kipprichtung des Hebels 2 bestimmen.
  • Das in den 2a bis 2d dargestellte Bedienelement 1 weist weiterhin eine Gabellichtschranke 18 auf. In den Erfassungsbereich dieser Gabellichtschranke 18 taucht ein auf dem Hebelarm 6 angeordneter Vorsprung 19 ein. In der in 2a dargestellten Mittelstellung des Hebels 2 unterbricht der Vorsprung 19 die Gabellichtschranke 18. Hat der Hebel 2 die Schaltschwelle und der Hebelarm 6 somit eine gewisse Auslenkung erreicht, wie es in
  • 2b und 2c dargestellt ist, oder wurde der Hebel 2 wie in 2d gezeigt entlang seiner Längsachse bis über die Schaltschwelle gedrückt, so befindet sich der Vorsprung 19 nicht mehr im Erfassungsbereich der Gabellichtschranke 18. Dies verursacht eine Veränderung des Ausgangssignals der Gabellichtschranke 18, anhand derer die Betätigung des Bedienelements 1 detektiert wird. Ist diese Betätigung detektiert worden, wird ermittelt, ob und in welche Richtung der Hebel 2 gekippt wurde oder ob der Hebel 2 gedrückt wurde.
  • 3 zeigt Teile einer alternativen Ausgestaltungsform eines Bedienelements 21, bei dem das zweite Ende 24 des Hebels 22 als Kraftübertragungselement 28 ausgeformt ist. Durch ein Kippen des Hebels 22 gleitet das abgerundete Ende 28 des Hebels 22 über die Flanken der in den Hebelarm 26 eingebrachten Ausnehmung 27 und drückt das freie Ende des Hebelarms 26 herunter. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist der einfache Aufbau, bei dem kein weiteres Element, beispielsweise in Form einer Kugel, notwendig ist.
  • In den 20a bis 20f sind verschiedene mögliche Ausgestaltungsformen des Aufnahmeelements angegeben. Es wird davon ausgegangen, dass es sich um Ausnehmungen im Hebelarm handelt. Das Aufnahmeelement kann jedoch beispielsweise auch durch eine sonstige Ausformung mit der angegebenen Form gebildet werden. In einigen der Figuren ist eine Kugel 220 als Kraftübertragungselement angegeben. Alternativ zu der Verwendung einer Kugel 220 wird das Kraftübertragungselement, wie in 3 dargestellt, von dem abgerundeten Ende des Hebels gebildet. Durch die Form des Aufnahmeelements werden die möglichen Rollrichtungen der Kugel beziehungsweise Gleitrichtungen des Hebelendes beschränkt. Dies beschränkt gleichzeitig die möglichen Kipprichtungen des Hebels, ohne dass eine separate Kulisse notwendig ist.
  • 20a zeigt eine kegelförmige Ausnehmung 221. In dieser Ausgestaltungsform gibt es keine Vorzugsrichtungen für die Rollbewegung der Kugel 220, weshalb der Hebel des Bedienelements in jede beliebige Richtung kippbar ist. 20b zeigt eine pyramidenförmige Ausnehmung 222. Die Kugel 220 bewegt sich bevorzugt eine der vier Richtungen, in denen zwei Seitenflächen der Pyramide aufeinandertreffen, wobei die Kugel 220 prinzipiell auch auf einer der Seitenflächen der Ausnehmungen rollen kann.
  • Bei der in 20c dargestellten Ausnehmung 223 sind die Seitenflächen der Pyramide zweigeteilt, wobei die Berührungslinie der beiden Teilflächen in die Ausnehmung hinein geneigt ist und die beiden Teilflächen somit gegeneinander geneigt sind. Dadurch ergeben sich vier Nuten in den vier Richtungen, in denen zwei Seitenflächen der Pyramide zusammentreffen. Durch den Winkel der Teilflächen zueinander rollt die Kugel 220 bei Betätigung des Hebels in eine andere als eine vorgesehene Kipprichtung auf der Teilfläche in eine der vier Nuten ab. Dies führt zu vier möglichen Kipprichtungen des Hebels. 20d zeigt die Ausnehmung 224 als Abwandlung der Ausnehmung 223 in 20c. Die Ausnehmung 224 weist acht Nuten auf, in denen die Kugel 220 rollen kann, und somit acht mögliche Kipprichtungen des Hebels. Die 20e und 20f zeigen Ausnehmungen 225 und 226 ähnlich den Ausnehmungen 223 und 224 in den 20c und 20d, wobei die Kanten der Ausnehmungen 225 und 226 abgerundet sind.
  • 4 zeigt einen Teil einer alternativen Ausgestaltungsform eines Bedienelements 31, bei dem als Kraftübertragungselement statt einer Kugel ein Würfel 38 verwendet wird. In der dargestellten Mittelstellung des Hebels 32 liegt eine Seitenfläche des Würfels 38 in einer Ausnehmung am zweiten Ende 34 des Hebels 32 und die gegenüberliegende Seite des Würfels 38 in einer Ausnehmung 37 des Hebelarms 36. Wird der Hebel 32 gekippt, so kippt der Würfel 38 über eine seiner Kanten und übt dadurch eine Kraft auf den Hebelarm 36 aus. Der Hebelarm 36 schwenkt daraufhin um seinen in 4 nicht dargestellten Lagerpunkt.
  • 18 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltungsform eines Bedienelements 201. Das Kraftübertragungselement zwischen dem zweiten Ende 204 des Hebels 202 und dem Hebelarm 206 besteht aus einer vierseitigen Pyramide 208, deren Grundfläche in Mittelstellung des Hebels 202 am zweiten Ende 204 des Hebels 202 aufliegt und deren Spitze sich in eine Ausnehmung 207 des Hebelarms 206 erstreckt. Wird das erste Ende 203 des Hebels ausgelenkt, so kippt die Pyramide 208 über eine Kante ihrer Grundfläche. Dadurch ändert sich der Abstand zwischen dem zweiten Ende 204 des Hebels 202 und dem Hebelarm 206. Aufgrund der Lagerung des Hebels 202 führt dies zu einer Schwenkbewegung des Hebelarms 206 um seine Lagerung. Die Haptikerzeugung erfolgt analog zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen anhand eines Permanentmagnetpaares.
  • Alternativ zu der Pyramide 208 ist das in 19a dargestellte Element 210 verwendbar. Es besteht aus einer viereckigen Grundfläche 211, in deren Mitte eine Spitze 212 angeordnet ist. Die Grundfläche 211 steht in Kontakt mit dem zweiten Ende 204 des Hebels 202, während die Spitze 212 in die Ausnehmung 207 des Hebelarms 206 eingreift. Beim Kippen des Hebels 202 kippt das Element 210 über eine Kante seiner Grundfläche 211 und schwenkt dadurch den Hebelarm 206.
  • Die Anzahl der Seiten der Pyramide entspricht der Anzahl der möglichen Kipprichtungen des Hebels. So zeigt 19b eine Pyramide 213 mit einer sechsseitigen Grundfläche 214 für ein Bedienelement mit sechs Kipprichtungen und 19c eine Pyramide 215 mit einer achteckigen Grundfläche 216 für ein Bedienelement mit acht Kipprichtungen. Die Anzahl der Seiten der Pyramide ist prinzipiell beliebig wählbar. Im Grenzfall wird die Pyramide zu einem Kegel mit kreisförmiger Grundfläche. Anstatt einer Pyramide ist stets ein Element analog zu dem in 19a dargestellten mit einer entsprechenden Grundfläche möglich.
  • 5 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Bedienelements. Dabei sind zwei Reflexionslichtschranken 47 und 51 auf einer Platine 41 rechtwinklig zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass die Reflexionslichtschranken bezogen auf die Längsachse des Hebels 42 um 90 Grad versetzt auf der Platine 41 angeordnet sind. Die Reflexionslichtschranke 47, bestehend aus dem Sender 48, dem Empfänger 49 und dem Reflektor 50, dient der Detektion der Kipprichtung links und rechts des Hebels 42, die Reflexionslichtschranke 51, bestehend aus dem Sender 52, dem Empfänger 53 und dem Reflektor 54, dient der Detektion der dazu senkrechten Kipprichtungen vorne und hinten des Hebels 42. Je nach Kipprichtung ändert sich die Lage des Reflektors 50 beziehungsweise 54 in der jeweiligen Lichtschranke, was zu einem veränderten Ausgangssignal der Lichtschranke 47 beziehungsweise 51 führt. Aus diesem Ausgangssignal ist die Kipprichtung des Hebels 42 bestimmbar. Eine zusätzliche Gabellichtschranke 44, bestehend aus einem Sender 45 und einem Empfänger 46, dient, wie anhand der 2a bis 2d beschrieben, der Detektion der Betätigung des Bedienelements.
  • 6 zeigt anhand eines Teils eines weiteren erfindungsgemäßen Bedienelements eine alternative Konfiguration zur Detektion der Kipprichtung des Hebels 62. Dazu sind am Hebel 62 zwei Schleiffedern 68 und 70 rechtwinklig zueinander angeordnet, die in Kontakt mit den Kontaktflächen 67 beziehungsweise 69 stehen. Die Kontaktflächen 67 und 69 sind als Potentiometerschichten ausgebildet, die einen definierten elektrischen Widerstand aufweisen. Durch Kippen des Hebels 62 bewegt sich die Schleiffeder 68 über die Kontaktfläche 67 beziehungsweise die Schleiffeder 70 über die Kontaktfläche 69. Über eine Messung des Widerstands über den Schleiffedern 68 beziehungsweise 70 sind die Kipprichtung und/oder die Auslenkung des Hebels 62 berechenbar. Die aus dem Sender 65 und dem Empfänger 66 bestehende Gabellichtschranke 64 dient der Erfassung der Schaltschwelle, die eine Betätigung des Bedienelements signalisiert.
  • 7 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Bedienelements. Auf einer Leiterplatte 81 sind rechtwinklig zueinander zwei Kontaktflächenpaare aus den Kontaktflächen 88 und 89 beziehungsweise 91 und 92 angeordnet. An dem Hebel 82 sind die Kontaktfedern 87 und 90 rechtwinklig zueinander befestigt. In Mittelstellung des Hebels 82 befinden sich die Enden der Schleiffedern 87 beziehungswei se 90 zwischen den Kontaktflächen der zugehörigen Kontaktflächenpaare, ohne einen elektrischen Kontakt herzustellen. Wird das erste Hebelende 83 des Hebels 82 beispielsweise nach rechts ausgelenkt, so verschiebt sich das Ende der Schleiffeder 90 auf der Platine 81 nach links und stellt einen Kontakt mit der Kontaktfläche 91 her. Das Vorliegen dieses Kontakts wird von einer nicht dargestellten Auswerteelektronik registriert und als Kippen des Hebels 82 nach rechts interpretiert. Die Detektion der anderen Kipprichtungen erfolgt über die Kontaktflächen 88, 89 und 92 analog.
  • Ebenfalls auf der Platine 81 angeordnet ist eine Gabellichtschranke 84 bestehend aus einem Sender 85 und einen Empfänger 86 zur vorstehend geschilderten Detektion der Betätigung des Bedienelements.
  • 8 zeigt in Aufsicht einen Teil eines Bedienelements mit einer Platine 101 und einem Hebel 105. Der Hebel 105 erstreckt sich durch eine Ausnehmung in der Leiterplatte 101, wobei die Ausnehmung von einer Kontaktfläche 114 umgeben ist, an der eine Spannung, im vorliegenden Beispiel in Höhe von 5 Volt, anliegt. An dem Hebel 105 sind kreuzförmig vier Schleifkontakte 106, 107, 108 und 109 angeordnet. Je nach Stellung des Hebels 105 stellen die Schleifkontakte 106 bis 109 einen elektrischen Kontakt zwischen der Kontaktfläche 114 und einer oder mehreren der Kontaktflächen 110 bis 113 her. Anhand der hergestellten Kontakte ermittelt eine in 8 nicht dargestellte Auswerteelektronik die Kipprichtung des Hebels 105. Alternativ sind die Schleifkontakte 106 bis 109 direkt mit einer Spannungsquelle verbunden, beispielsweise mittels eines Kabels. Dadurch kann auf die Kontaktfläche 114 verzichtet werden. Die aus dem Sender 103 und dem Empfänger 104 bestehende Gabellichtschranke 102 dient, wie anhand der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschrieben, der Detektion der Betätigung des Bedienelements.
  • 9 zeigt ein Bedienelement 121 mit einer Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung. Im Bedienelement 121 sind vier Lichtschranken angeordnet, die jeweils aus einer Leuchtdiode und einem Photosensor bestehen. In 9 sind die Leuchtdioden 126, 130 und 133 und die zugehörigen Photosensoren 125, 129 und 134 dargestellt, die vierte Lichtschranke wird vom Hebel 122 verdeckt. Der Strahlengang des von den Leuchtdioden 126 und 130 ausgesendeten Lichts ist mit 127 und 131 angedeutet. Das Licht fällt auf eine Maske 123, die mit Ausnehmungen 135 versehen ist. Die Ausbreitung des Lichts hinter der Maske 123 ist mit 128 beziehungsweise 132 bezeichnet. In der dargestellten Mittelstellung des Bedienelements 121 beeinflusst ein am Hebel 122 angeordnetes, kreuzförmiges, starres Abschirmelement 124 die Ausbreitung des Lichts nicht.
  • 10 zeigt das Bedienelement 121 aus 9, wobei der Hebel 122 nach rechts gekippt wurde. Das mit dem Hebel 122 verbundene Abschirmelement wird dadurch ebenfalls geneigt, wobei es nun in den Ausbreitungsbereich 128 des Lichts der linken Lichtschranke hineinragt und die Photodiode 125 abschattet. Aus dieser Unterbrechung der linken Lichtschranke erkennt eine nicht dargestellt Elektronik, dass der Hebel 122 nach rechts gekippt wurde.
  • 11 zeigt eine Aufsicht der Maske 123 und des Abschirmelements 124 aus den 9 und 10 bei Mittelstellung des Hebels 122. Bei einer Betätigung des Hebels 122 wird das Abschirmelement 124 relativ zur Maske 123 verschoben und verdeckt eine oder mehrere der Ausnehmungen 135, wodurch die zugehörigen Lichtschranken unterbrochen werden. Aus der Information über die unterbrochenen Lichtschranken ist die Kipprichtung des Hebels 122 bestimmbar.
  • Die 12 und 13 zeigen das Bedienelement 141 als Abwandlung des Bedienelements 121 aus den 9 und 10. Das Bedienelement 141 weist eine Maske 143 mit Ausnehmungen 149 auf. An dem Hebel 142 ist ein flexibles, kreuzförmiges Abschirmelement 144 mit vier Armen angeordnet, das in der Schnittdarstellung in 12 einen tellerförmigen Querschnitt aufweist. Flexibel bedeutet, dass das Abschirmelement durch die Bewegung des Hebels 142 verformbar ist. In 12 ist der Hebel 142 in seiner Mittelstellung dargestellt. Die Enden der Arme des Abschirmelements 144 liegen auf der Maske 143 auf und verdecken die Ausnehmungen 149 nicht. Das Licht der Leuchtdioden 145 und 147 trifft demnach auf die Photodioden 146 beziehungsweise 148. Die Aufsicht auf die Maske 143 und das Abschirmelement 144 entspricht analog der Aufsicht aus 11.
  • In 13 ist der Hebel 142 nach rechts gekippt, wodurch sein unteres Ende nach links ausgelenkt ist. Dadurch verschiebt sich das Abschirmelement 144 gegenüber der Maske 143, wobei das Ende des rechten Arms des Abschirmelements 144 weiterhin auf der Maske 143 aufliegt. Der linke Arm des Abschirmelements 144 verdeckt nun die linke Ausnehmung 149 der Maske 143, wodurch das von der Leuchtdiode 145 ausgesendete Licht die Photodiode 146 nicht mehr erreicht.
  • Die 14a bis 14d zeigen die Aufsichten möglicher Ausgestaltungsformen des Abschirmelements bei vier möglichen Kipprichtungen des Hebels. In 14a ist das Abschirmelement 161a kreuzförmig ausgebildet, wobei in die Enden der vier Arme lichtdurchlässige Fenster 162a eingebracht sind. In Mittelstellung des Hebels liegen alle Fenster 162a über den Ausnehmungen 163a, sodass keine der Lichtschranken unterbrochen ist. Wird der Hebel gekippt und das Abschirmelement 161a dabei beispielsweise nach links bewegt, so verdeckt das Abschirmelement 161a die linke Ausnehmung 163a in der Maske 160a, die rechte Ausnehmung 163a befindet sich jedoch immer noch im Bereich des rechten Fensters 162a im Abschirmelement 161a und die rechte Lichtschranke wird nicht unterbrochen.
  • Die Funktionsweise der Abschirmelemente 161b in 14b und 161d in 14d ist analog zu der des Abschirmelements 161a in 14a. Das Abschirmelement 161b besteht aus einer ringförmigen Grundstruktur, die kreuzförmig angeordnete Fortsätze aufweist. In diese Fortsätze sind Fenster 162b eingebracht. Das Abschirmelement 161d ist scheibenförmig ausgebildet, wobei in die Scheibe die Fenster 162d eingebracht sind. Das Abschirmelement 161c in 14c ist ebenfalls scheibenförmig ausgebildet, jedoch weist die Scheibe keine Fenster auf. Bei einer Kippbewegung des Hebels wird die Scheibe 161c so gegenüber der Maske 161c verschoben, dass sie eine oder mehrere der Ausnehmungen 163c verdeckt.
  • Die Abschirmelemente 161e, 161f und 161h in den 14e, 14f und 14h sind analog zu denen in den 14a, 14b und 14d aufgebaut, weisen jedoch jeweils acht Fenster auf, um acht Kipprichtungen des Hebels detektieren zu können. Das Abschirmelement 161g aus 14g ist wieder scheibenförmig ausgebildet und nicht mit Fenstern versehen. Bei einer Kippbewegung des Hebels wird die Scheibe 161g so gegenüber der Maske 161g verschoben, dass sie eine oder mehrere der Ausnehmungen 163g verdeckt
  • Die 15a bis 15e zeigen die einzelnen Komponenten einer Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung. 15a zeigt eine Leiterplatte 170, auf deren Oberseite jeweils paarweise vier Photosensoren 171, 172, 173 und 174 angeordnet sind. Die Photosensoren 171 und 172 detektieren eine Betätigung des Bedienelements nach links oder rechts, die Photosensoren 173 und 174 eine Betätigung nach oben oder unten. 15b zeigt eine Leiterplatte 177, an deren Unterseite Leuchtdioden 175 und 176 angeordnet sind. Die Leiterplatten 170 und 177 sind derart in einem Bedienelement angeordnet, dass die Leuchtdiode 175 die Photosensoren 171 und 172 und die Leuchtdiode 176 die Photosensoren 173 und 174 beleuchtet.
  • Zwischen den Leiterplatten angeordnet sind die Maske 178 aus 15c und das Abschirmelement 183 aus 15d. In die Maske 178 sind schlitzförmige Ausnehmungen 179, 180, 181 und 182 eingebracht. Das Abschirmelement 183 besteht aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Armen. In den ersten Arm sind die Fenster 184 und 185 eingebracht, in den zweiten Arm die Fenster 186 und 187. Die Fenster 184 bis 187 sind im Gegensatz zum restlichen Abschirmelement 183 durchlässig für das Licht der Leuchdioden 175 und 176. In 15e ist eine dreidimensionale Ansicht dargestellt, die die räumliche Ausbildung des Abschirmelements 183 zeigt. Die mit den Fenstern versehenen Enden der Arme des Abschirmelements liegen auf der Maske 178 auf. Die Photosensoren 171 und 172 beziehungsweise 173 und 174 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel optional schachbrettartig gegeneinander versetzt angeordnet. Dies vereinfacht die Montierbarkeit auf der Leiterplatte 170 und reduziert das Streulicht, das durch eine andere als die dem Photosensor zugeordnete Ausnehmung der Maske 178 tritt.
  • 15f zeigt eine Aufsicht auf die zusammengefügten Komponenten aus den 15a bis 15d, wobei die Leiterplatte 177 weggelassen wurde. Die Leuchtdiode 175 strahlt ihr Licht durch die Ausnehmung 179 auf den Photosensor 171 und durch die Ausnehmung 180 auf den Photosensor 172. Die Leuchtdiode 176 strahlt ihr Licht durch die Ausnehmung 181 auf den Photosensor 173 und durch die Ausnehmung 182 auf den Photosensor 174. Dadurch werden insgesamt vier Lichtschranken gebildet, wobei jeweils zwei Lichtschranken eine gemeinsame Leuchtdiode als Lichtquelle nutzen. Dies ist auch in 16 dargestellt, die ein Bedienelement mit der Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung aus 15f zeigt. Weiterhin sind die von den Leuchtdioden 175 und 176 ausgeleuchteten Bereiche dargestellt.
  • In 17 ist der Hebel des Bedienelements nach rechts gekippt, weshalb sich das Abschirmelement 183 relativ zur Maske 178 nach links verschoben hat. Der Steg zwischen den Fenstern 184 und 185 überdeckt nun die Ausnehmung 180 in der Maske 178, weshalb kein Licht mehr auf den Photosensor 172 fällt. Die Ausnehmung 179 wird immer noch vom Fenster 184 überdeckt, weshalb weiterhin Licht auf den Photosensor 171 trifft.
  • 21 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Bedienelements. Auf den Hebel 230 ist eine Feder 233 aufgeschoben, die auf einem Vorsprung 234 des Hebels 230 aufliegt. Auf das erste Ende 231 des Hebels 230 ist weiterhin ein Bedienknopf 232 aufgeschoben, der einen Vorsprung 235 aufweist, der mit der Feder 233 zusammenwirkt. Wird die Push-Funktionalität des Bedienelements verwendet, also der Bedienknopf 232 hinabgedrückt, so wird sowohl die Feder 233 zusammengedrückt als auch der in 21 nicht dargestellte Hebelarm – wie in den vorstehenden Beispielen beschrieben – gegen die Anziehungskraft des ebenfalls nicht dargestellten Permanentmagnetpaares geschwenkt. Der Betätigung des Bedienknopfes 232 wird somit eine Gegenkraft entgegengesetzt, die aus der Überlagerung der Federkraft und der über den Hebelarm übertragenen Magnetkraft besteht. Diese Push-Haptik ist also anhand der Feder 233 unabhängig von der Kipphaptik einstellbar. Das Pushen des Bedienknopfes 232 und des Hebels 230 ist mittels einer nicht dargestellten Lichtschranke oder eines Schalters detektierbar.
  • Die vorstehenden Ausführungsbeispiele sind rein exemplarisch zu verstehen. Insbesondere können die Form und die Anordnung der einzelnen Elemente von den beschriebenen Ausführungsformen abweichen, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Dies betrifft insbesondere die Lagerung des Hebels, die Form des Aufnahmeelements am Hebelarm und die Ausgestaltung des Kraftübertragungselements. Prinzipiell kann die Form der Flanken der Aufnahmeelements am Hebelarm für jede Kipprichtung des Hebels individuell ausgestaltet werden, wodurch eine kipprichtungsabhängige Haptik erzeugbar ist. Zur Detektion der Kipprichtung des Hebels, der Push-Funktion und der Betätigung des Bedienelements können andere Elemente als die genannten Lichtschranken oder Schleifkontakte eingesetzt werden. Anstatt als Joystick kann das Bedienelement beispielsweise auch als Wippe oder Kreuzwippe ausgebildet sein.

Claims (19)

  1. Bedienelement (1), insbesondere Joystick, mit einer Kipphaptik für ein Kraftfahrzeug, aufweisend – einen kippbar gelagerten Hebel (2) mit einem ersten (3) und einem zweiten Hebelende (4), wobei sich das erste Hebelende (3) aus einem Gehäuse (5) des Bedienelements (1) heraus erstreckt, – einen schwenkbar gelagerten Hebelarm (6) mit einem Aufnahmeelement (7), – ein Kraftübertragungselement (8) am zweiten Ende (4) des kippbar gelagerten Hebels (2), wobei sich das Kraftübertragungselement (8) in das Aufnahmeelement (7) des Hebelarms (6) erstreckt und eine Kippbewegung des Hebels (2) in eine Schwenkbewegung des Hebelarms (6) transformiert, sowie – ein Permanentmagnetpaar (9), wobei ein Magnet (10) des Permanentmagnetpaares (9) an dem Hebelarm (6) und ein Magnet (11) ortsfest im Bedienelement (1) angeordnet ist derart, dass sich in Mittelstellung des Hebels (2) ungleiche Pole der Magnete (10, 11) beabstandet gegenüberstehen.
  2. Bedienelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aufnahmeelement (7) um eine Ausnehmung im Hebelarm (6) handelt.
  3. Bedienelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen mechanischen Endanschlag für den Hebel (1) und/oder den Hebelarm (6).
  4. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Schaltkulisse zur Begrenzung der möglichen Kipprichtungen und/oder der Auslenkung des Hebels (2).
  5. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kraftübertragungselement (8) um eine Kugel handelt.
  6. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kraftübertragungselement (8) um eine Pyramide handelt.
  7. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kraftübertragungselement (8) um eine Ausformung (38) des zweiten Hebelendes (34) handelt.
  8. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens eine Reflexionslichtschranke (14) zur Detektion der Kipprichtung des Hebels (2).
  9. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens eine Gabellichtschranke für jede mögliche Kipprichtung des Hebels (2), wobei jede Gabellichtschranke eine mögliche Kipprichtung des Hebels (2) detektiert.
  10. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch mindestens einen Schleifkontakt (67, 69, 88, 89, 91, 92) zur Detektion der Kipprichtung des Hebels (62, 82).
  11. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Lichtschranke (18, 44, 64, 84), insbesondere eine Gabellichtschranke, zur Detektion der Schwenkbewegung des Hebelarms (6).
  12. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen am ersten Hebelende (123) angeordneten Bedienknopf (124).
  13. Bedienelement (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienknopf (124) elastisch auf dem ersten Hebelende (123) gelagert ist.
  14. Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung für ein Bedienelement (121) mit einer kippbaren Handhabe (122), insbesondere ein Bedienelement (121) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, aufweisend mindestens eine Lichtschranke, eine ortsfest im Bedienelement (121) angeordnete Maske (123) mit mindestens einer Ausnehmung (135) und ein mit der Handhabe (122) verbundenes, relativ zur Maske (123) bewegliches Abschirmelement (124), wobei das Abschirmelement (124) abhängig von der Position der Handhabe (122) keine, eine oder mehrere Ausnehmungen (135) der Maske (123) verdeckt.
  15. Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (124) sternförmig ausgebildet ist.
  16. Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (124) ring- oder scheibenförmig ausgebildet ist.
  17. Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch mindestens einen lichtdurchlässigen Bereich im Abschirmelement (124).
  18. Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (124) aus einem flexiblen Material, insbesondere einer Folie besteht.
  19. Kipprichtungs-Auswertungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmelement (124) einen tellerförmigen Querschnitt aufweist.
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