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Die
Erfindung betrifft ein Bedienelement mit mechanischer Rastung mit
einem verstellbar gelagerten Stellelement, mit einem dem Stellelement
zugeordneten Rastelement, das Rastnuten mit nach innen gewölbtem kreissegmentförmigem Querschnitt aufweist,
und mit einer aus zwei Rastfedern oder einer Rastfeder bestehenden
Rastfederung, die zwei Federschenkel aufweist, wobei diese durch
Eingriff mit den Rastnuten zusammenwirken und die Federschenkel
im Bereich des Eingriffs unterschiedlich ausgebildet sind und die
Rastpositionen des Rastelementes aus Rastnuten gebildet sind und
eine nach innen gewölbten
kreissegmentförmigen
Querschnitt aufweisen.
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Solche
Bedienelemente sind zum Beispiel in Fahrzeugen eingesetzt, um elektrische
und/oder elektronische Bauteile wie zum Beispiel einen Gebläsemotor
anzusteuern. Die Bedienelemente weisen zum Beispiel einen Drehknopf
oder einen Schieber als Betätigungselement,
mindestens einen Schleifer sowie zugeordnete Kontakte auf und sind
in der Lage, abwechselnd die Kontakte zu schließen oder zwischen Kontaktflächen umzuschalten.
Damit ein Bediener weitgehend sicher eine bestimmte Schaltstellung
einstellen kann und damit hierbei eine definierte Schaltstellung
erzeugt wird, weisen die Bedienelemente zum Beispiel ein Rastelement
mit Rastnuten und eine Rastfeder auf.
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Aus
der
DE GM 76 00 319 ist
eine Verstelleinrichtung mit einem Drehknopf bekannt, bei der diese
mittels einer Klemmfeder an einer Platine gehalten ist. Ein selbsttätiges Verstellen
(Drehen) des Drehknopfes wird durch eine Vorspannung der Klemmfeder
verhindert, indem durch die Vorspannung eine entsprechende Reibung
erzeugt wird.
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Die
DE 195 05 737 C1 beschreibt
einen Nockenschalter mit einem Schaltkammergehäuse, bei dem Kontaktbrücken über Schaltstößel betätigbar sind.
Eine Nockenscheibe ist derart ausgebildet, dass die Kontaktbrücken auch
in einer Mittelstellung stehen können.
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Der
Nockenschalter weist eine Rastscheibe auf, die mit der Nockenscheibe
verbunden ist und die mittels zweier Bügelfedern in vorbestimmten
Drehstellungen des Nockenschalters Schaltstellungen definieren soll.
Solche Nockenschalter sind relativ groß und für gattungsgemäße Bedienelemente
ungeeignet.
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Die
DE 196 46 226 A1 offenbart
eine Bedienvorrichtung mit einer variablen Stärke einer taktilen Rückmeldung,
bei dem ein Betätigungsteil
am Rand geriffelt ist und mit einem Gegenteil zusammenwirkt, das
in Richtung der Drehachse des Betätigungsteils verschiebbar ist.
Hierdurch soll eine Bedienbarkeit verbessert werden. Die Bedienvorrichtung
ist relativ aufwändig.
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Aus
der
EP 1 653 490 A1 ist
ein Bedienelement mit mechanischer Rastung bekannt, mit einem verstellbar
gelagerten Stellelement, mit einem fest mit dem Stellelement verbundenen
Rastelement, das Rastpositionen aufweist, die mindestens zwei Federschenkel
besitzen, wobei diese durch Eingriff durch Rastpositionen, insbesondere
Rastnuten, zusammenwirken, wobei die Federschenkel im Bereich des Eingriffs
unterschiedlich ausgebildet sind.
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Die
WO 2004/073937 A1 beschreibt
eine Rasteinrichtung mit zwei separaten Federelementen, die mit
je einer separaten Rastkontur zusammenwirken. Hierbei sind die Rastfedern
unterschiedlich geformt und wirken einerseits zur Rastung und andererseits
zur Erzeugung eines Rastgeräusches.
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Alle
bekannten Bedienvorrichtungen haben weiterhin den Nachteil, dass
das Betätigungselement in
einer Position zwischen zwei Schaltpunkten verbleiben kann. Hierdurch
kann es zu Fehlschaltungen und/oder zu Kurzschlüssen kommen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung zu schaffen, bei der
Schaltstellungen sicher einstellbar sind und ein Verharren in Zwischenpositionen
verhindert wird.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird gelöst durch
ein wie im Anspruch 1 angegebens Bedienelement mit mechanischer
Rastung mit einem verstellbar gelagerten Stellelement, mit einem
dem Stellelement zugeordneten Rastelement, das Rastnuten aufweist,
und mit einer Rastfeder, die zwei Federschenkel aufweist, wobei
diese durch Eingriff mit den Rastnuten zusammenwirken und die Federschenkel
im Bereich des Eingriffs unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere
eine unterschiedliche Form aufweisen. Die Rastnuten weisen einen
nach innen gewölbten
kreissegmentförmigen
Querschnitt auf, wobei die Form der Rastnuten prinzipiell beliebig
ist. Wesentlich für
die Erfindung ist, dass die Formen von Rastnuten und die Form der
Federschenkel, die in die Rastnuten eingreifen derart ausgebildet
sind, dass durch das Zusammenspiel der Formen ein Verharren auf
einer Zwischenstellung minimiert oder nahezu unmöglich wird, wobei ein erster
Federschenkel mit einer Rastnut dem Verharren in der Zwischenstellung
entgegenwirkt und ein zweiter Federschenkel mit einer Rastnut das
Bedienelement in der Rastposition hält.
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Die
Federschenkel sind im Bereich des Eingriffs unterschiedlich ausgebildet.
Hierdurch sind ein Rastpunkt und ein Rastübergangsverhalten getrennt einstellbar.
Die Form der Federschenkel ist im Bereich des Eingriffs prinzipiell
beliebig. Daher kann die Ausbildung eines ersten Rastschenkels zur
Einstellung der Rastpunkte optimiert sein, während ein zweiter Rastschenkel
aufgrund seiner mit dem Rastelement abgestimmten Form einen sicheren Übergang
von einer der Rastnuten in die nächste
Rastnut bewirkt. Hierdurch wird eine Zwischenstellung des Stellelementes
zwischen zwei Rastnuten und damit des Schalters zwischen zwei Schaltpunkten
sicher vermieden. Damit werden auch Fehlschaltungen und/oder Kurzschlüsse in Zwischenpositionen
verhindert.
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Ein
Federschenkel weist im Bereich des Eingriffs die inverse Form der
Rastnuten auf. Die Ausbildung eines ersten der Federschenkel im
Bereich des Eingriffs mit einer an die Rastnuten angepassten Form
führt zu
einer sicheren sowie spielfreien Rastung und erzeugt eine definierte
Rastposition.
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Die
spitze Form eines zweiten der Federschenkel im Bereich des Eingriffs
bewirkt, dass das Stellelement immer von einer Zwischenstellung
in eine Rastposition gestellt wird. Denn der zweite Federschenkel
ist in der Zwischenstellung in einer instabilen Lage, die er durch
Verstellen des Stellelements infolge des Federdrucks und der Ausformung
der Rastnuten verlässt.
Ein bewusstes Stellen in eine Zwischenstellung wird verhindert.
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Die
Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Eine
Anordnung elektrischer Schaltpunkte asymmetrisch zu den Rastpunkten
ermöglicht,
dass Kontakte erst in einer Rastposition geschlossen werden. Ein
Kurzschließen
von Kontakten unterschiedlicher Rastpositionen wird durch das erfindungsgemäße Zusammenspiel
der Federschenkel und der Rastnuten unmöglich.
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Die
Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten
Beispiels weiter erläutert.
Es zeigen
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1 ein
Bedienelement mit drehbarem Stellelement, teilweise auseinandergenommen,
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2 eine
Draufsicht auf ein Rastelement gemäß 1 und auf
eine erfindungsgemäße Rastfeder,
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3 Schaltstellungen
für das
Stellelement gemäß 1 und
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4 ein
Verhalten des Bedienelements beim Stellen.
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Wie
aus 1 ersichtlich umfasst ein Bedienelement ein Stellelement,
insbesondere ein Drehsteller 1, mit einem kreisförmigen Querschnitt,
ein daran befestigtes Rastelement 2 und einen nicht dargestellten
Kontaktgeber. Das Stellelement 1 ist drehbar in einem Gehäuse 4 gelagert
und ragt aus diesem heraus. In dem Gehäuse 4 sind nicht dargestellte Kontakte
angeordnet. In dem Gehäuse 4 ist
eine Rastfeder 5 befestigt, die durch Eingriff in das Rastelement 2 mit
dem Drehsteller 1 zusammenwirkt. Hierfür weist das Rastelement 2 eine
Vielzahl von Rastnuten 3 auf, wie aus 2 besonders
gut ersichtlich ist. Die Rastnuten 3 weisen einen kreissegmentförmigen Querschnitt
auf.
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Die
Rastfeder 5 weist zwei in etwa parallele, gleich lange
Federschenkel 5.1, 5.2 auf, die an ihren Enden
jeweils eine spezielle Ausbildung aufweisen. Die Enden der Federschenkel 5.1, 5.2 berühren tangential
unter Vorspannung so das Rastelement 2, dass sie in einer
Ruhestellung des Stellelementes 1 mit Druck in die Rastnuten 3 eingreifen.
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Das
Ende eines ersten der Federschenkel 5.1 weist wie für Rastfedern 5 bekannt
einen an die Rastnuten 3 angepassten Querschnitt auf. Das
bedeutet, das Ende des ersten Federschenkels 5.1 ist kreissegmentförmig, wobei
die Auswölbung
in Richtung des Rastelements 2 weist. Die Durchmesser des
Endes des Federschenkels 5.1 und der Rastnuten 3 sind
aufeinander abgestimmt, so dass eine spielfreie Rast gewährleistet
ist.
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Das
Ende eines zweiten der Federschenkel 5.2 ist mit einer
spitzen, gleichschenkligen Form ähnlich
einem Dreieck ausgebildet, wobei die Spitze in Richtung des Rastelements 2 weist.
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Alternativ
zu der Rastfeder 5 sind zwei den Federschenkeln 5.1, 5.2 entsprechende
Blattfedern in dem Gehäuse 4 befestigt.
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In 3 sind
verschiedene Schaltstellungen a bis e des Stellelementes 1 schematisch
dargestellt. Jede der Schaltstellungen weist zugeordnete Kontakte
auf, die von dem Kontaktgeber alternativ geschlossen werden können. Hierbei
sind die Kontakte bezogen auf die zugehörige Schaltstellung, die durch die
Anordnung der Rastnuten 3 festgelegt ist, asymmetrisch
zu dem Kontaktgeber angeordnet.
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Zum
Bedienen dreht ein Bediener das Stellelement 1 in eine
gewünschte
Schaltstellung a bis e, die zum Beispiel einer Leistungsstufe eines
Gebläses
entspricht. In jeder Schaltstellung b bis d schließt der Kontaktgeber
den jeweils zugehörigen
Kontakt, während
die Schaltstellung a eine Ausschaltung repräsentiert. Beim Drehen des Stellelementes 1 erzeugen
die Federschenkel 5.1, 5.2 eine bestimmte Haptik.
Weiterhin wird durch die Passung des gerundeten Endes des ersten
Federschenkels 5.1 mit den Rastnuten 3 jeweils
eine definierte Schaltstellung eingenommen. Beim Drehen des Stellelementes 1 läuft das
spitze Ende des zweiten Federschenkels 5.2 entlang einer
Umfangskontur des Rastelements 2. Hierbei ist das spitze
Ende außerhalb
einer Mitte jeder der Rastnuten 3 in einer labilen Lage,
so dass der zweite Federschenkel 5.2 infolge der Federkraft das
Stellelement 1 weiter dreht, bis eine stabile Lage und
damit eine definierte Schaltstellung a bis d erreicht ist. Das runde
Ende sichert durch seine an die Rastnuten 3 angepasste
Form die spielfreie Schaltstellung, beziehungsweise Rastpositionen.
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In
der Zwischenstellung des Stellelementes 1 zwischen zwei
definierten Schaltstellungen ist eine Fehlschaltung zusätzlich dadurch
vermieden, dass die elektrischen Schaltpunkte asymmetrisch zu den Rastnuten 3 angeordnet
sind. Daher schließt
der Kontaktgeber den Kontakt nur, wenn eine Mittenstellung zwischen
zwei Schaltstellungen verlassen ist.
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Das
Stellverhalten des Bedienelements wird anhand 4 für einen Übergang
der Schaltstellung von b nach c weiter verdeutlicht. Hier sind linear
abgewickelt die Schaltstellungen a bis e auf einer Linie abgebildet.
Beim Drehen des Stellelements 1 wird das Ende des ersten
Federschenkels 5.1 entsprechend der Kontur des Rastelements 2 bewegt.
Ohne den zweiten Federschenkel 5.2 könnte das Stellelement 1 in
einem Mittenbereich 7 (schraffiert) um eine gestrichelt
dargestellte Mittenstellung 6 zwischen den zwei Schaltstellungen
b, c verharren, so dass das Ende des ersten Federschenkels 5.1 auf
der Erhebung zwischen den zugehörigen
Nuten 3 ruhen würde.
Dieses Verhalten wird, wie oben beschrieben, durch das spitze Ende
des zweiten Federschenkels 5.2 vermieden. Weiterhin ist
der zugehörige
elektrische Schaltpunkt 8 (kariert) außerhalb des Mittenbereichs 7 angeordnet,
so dass in der Mittenstellung 6 der Kontakt offen ist.
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Alternativ
zu der drehbaren Verstellbarkeit des Stellelementes 1 ist
die Erfindung auch für
linear betätigbare
Bedienelemente einsetzbar. Hierbei ist es beispielsweise vorstellbar,
die Federschenkel 5.1, 5.2 auch übereinander
oder hintereinander in eine Rastkontur eingreifen zu lassen. Wesentlich
ist bei der Erfindung das Zusammenspiel der unterschiedlichen Formen
von Nut und Federschenkel, wobei mindestens zwei unterschiedliche
Formen derart zusammenwirken, dass eine Zwischenstellung minimiert
oder nahezu unmöglich
gemacht wird und gleichzeitig eine definierte Rastposition einstellbar ist.