DE102007017680A1 - Bedienelement mit einem kippbaren Hebel - Google Patents

Bedienelement mit einem kippbaren Hebel Download PDF

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    • H01H25/04Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick

Abstract

Bedienelement (1) mit einem kippbaren Hebel (2), einem federnd am Hebel (2) gelagerten, in Richtung der Hebelachse beweglichen Stößel (3) sowie einer Ausnehmung (5), in die der Stößel (3) eingreift und die in ihrer Mitte tiefer ausgebildet ist als am Rand, wobei die Ausnehmung (5) in ein Kippteil (4) eingebracht ist, das Kippteil (4) eine Vertiefung (6) in der der Ausnehmung (5) gegenüberliegenden Seite aufweist und im Bedienelement (1) eine ortsfeste Auflage (7) vorgesehen ist, die in die Vertiefung (6) im Kippteil (4) eingreift.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bedienelement, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bedienelemente mit einem kippbaren Hebel, die auch als Joystick bezeichnet werden, dienen in den verschiedensten Anwendungen als Eingabegerät für elektronische Komponenten, beispielsweise dem Bordcomputer eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist es gewünscht, der Bewegung des Hebels in Abhängigkeit seiner Auslenkung aus einer Nulllage einen vorgegebenen Kraftverlauf entgegenzusetzen, um eine haptische Rückmeldung der Betätigung, also des Erreichens oder Überschreitens der Schaltschwelle, zu vermitteln.
  • In der Offenlegungsschrift DE 10 2005 057 023 A1 ist ein Bedienelement mit einer Kipphaptik offenbart. Das Bedienelement weist einen kippbar gelagerten Hebel und eine gegen ein elastisches Element in Richtung der Längsachse des Hebels verschiebbar geführte Kugel auf. Beim Kippen des Hebels verläuft die Kugel in einer ortsfesten Ausnehmung, deren Oberfläche einen variierenden Abstand zum Kipppunkt des Hebels aufweist und somit die Kugel gegen die Kraft des elastischen Elements in Richtung der Längsachse des Hebels verschiebt. Dadurch wird ein Moment und somit eine Gegenkraft auf den Hebel erzeugt, die der vom Benutzer des Bedienelements aufgebrachten Kraft entgegengesetzt ist und als Kipphaptik wahrgenommen wird.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bedienelement bereitzustellen, das eine verbesserte Kipphaptik aufweist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bedienelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
  • Ein derartiges Bedienelement weist einen kippbaren Hebel, einen federnd am Hebel gelagerten, in Richtung der Hebelachse beweglichen Stößel sowie eine Ausnehmung auf, in die der Stößel eingreift und die in ihrer Mitte tiefer ausgebildet ist als am Rand. Erfindungsgemäß ist die Ausnehmung in ein Kippteil eingebracht. Weiterhin weist das Kippteil eine Vertiefung in der der Ausnehmung gegenüberliegenden Seite auf und ist im Bedienelement eine ortsfeste Auflage vorgesehen, die in die Vertiefung im Kippteil eingreift.
  • Der Begriff Hebelachse bezeichnet dabei die Längsachse des Hebels. Dadurch, dass die Ausnehmung eine Kontur aufweist, die in ihrer Mitte tiefer ausgebildet ist als am Rand, weist die Oberfläche der Ausnehmung einen variierenden Abstand vom Kipppunkt des Hebels auf.
  • Das Kippteil ist zwischen der Auflage und dem am Hebel angeordneten Stößel eingeklemmt. Beim Kippen des Hebels bewegt sich der Stößel zunächst entlang der Oberfläche der Ausnehmung und erzeugt aufgrund der Kontur der Ausnehmung ein Moment auf den Hebel, das der Benutzer als Gegenkraft wahrnimmt. Erreicht die Auslenkung des Hebels einen gewissen Punkt, der von der Geometrie des Bedienelements und seiner Komponenten abhängt, so kippt das Kippteil um die Auflage. Dadurch reduziert sich das auf den Hebel ausgeübte Moment, was für den Benutzer deutlich wahrnehmbar ist. Bevorzugt erfolgt das Kippen des Kippteils genau dann oder kurz nachdem die Schaltschwelle erreicht wurde, bei der eine mit dem Betätigen des Bedienelements verbundene Aktion ausgeführt wird. Auf diese Art wird dem Benutzer die Betätigung des Bedienelements haptisch zurückgemeldet.
  • In der Nulllage des Bedienelements liegt die Stirnseite der Auflage bevorzugt flächig am Boden der Vertiefung im Kippteil an. In vorteilhafter Weise entspricht die Form der Vertiefung der Form der Stirnseite der Auflage.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Ausnehmung im Kippteil sternförmig, insbesondere kreuzförmig, ausgebildet. Diese Ausgestaltung der Ausnehmung lässt eine Bewegung des Stößels und damit ein Kippen des Hebels nur in bestimmte Richtungen zu. Dadurch ist keine weitere Kulisse zur Begrenzung der Kipprichtungen des Hebels notwendig. Dies reduziert die Anzahl der Bauteile des Bedienelements.
  • Bevorzugt ist das in die Ausnehmung eingreifende Ende des Stößels abgerundet. Dies erlaubt ein sicheres Bewegen des Stößels über die Oberfläche der Ausnehmung.
  • In vorteilhafter Weise weist der Hebel eine kugelförmige Verdickung auf. Mittels dieser Verdickung und einer korrespondierend ausgebildeten Kugelschale im Gehäuse des Bedienelements lässt sich auf einfache Weise eine kippbare Lagerung des Hebels erzielen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung verjüngt sich die Vertiefung in das Kippteil hinein. Besonders bevorzugt haben der Boden der Vertiefung und deren oberer Rand die gleiche Form, aber eine unterschiedliche Größe. Die Vertiefung hat dann die Form eines Kegelstumpfs oder eines Pyramidenstumpfs, wobei dessen Basisfläche an der Außenseite des Kippteils liegt.
  • In vorteilhafter Weise entspricht die Größe der Bodenfläche der Vertiefung der Größe der Stirnseite der Auflage. Dadurch wird ein Verrutschen des Kippteils auf der Auflage verhindert und es findet eine reine Kippbewegung statt. Der Öffnungswinkel der Vertiefung legt fest, um welchen Winkel das Kippteil um die Auflage kippbar ist. Beim Erreichen dieses Winkels liegt die Seitenwand der Ausnehmung im Kippteil an der Auflage an und verhindert ein weiteres Kippen.
  • In einer Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Vertiefung in dem Kippteil eine viereckige Form auf. Dadurch ergeben sich vier Vorzugsrichtungen, in die das Kippteil um die Auflage kippen kann. In einer alternativen Ausgestaltungsform weist die Vertiefung in dem Kippteil eine achteckige oder runde Form auf.
  • Bevorzugt wird das vorstehend beschriebene Bedienelement in einem Kraftfahrzeug verwendet.
  • Die vorliegende Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
  • Dabei zeigen
  • 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement in Ruhestellung,
  • 2 das Bedienelement aus 1 mit ausgelenktem Hebel und
  • 3 das Bedienelement aus 1 mit ausgelenktem Hebel und gekipptem Kippteil.
  • In 1 ist schematisch ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement 1 dargestellt. Ein kippbarer Hebel 2 weist eine kugelförmige Verdickung 10 auf, mittels der der Hebel 2 in einer kugelschalenförmigen Ausnehmung des nicht dargestellten Gehäuses des Bedienelements 1 gelagert ist. Ein Stößel 3 ist über eine nicht dargestellte Feder derart mit dem Hebel 2 verbunden, dass der Stößel 3 entlang der Längsachse des Hebels 2 bewegbar ist.
  • Ein abgerundetes Ende des Stößels 3 greift in eine Ausnehmung 5 eines Kippteils 4 ein. Die Ausnehmung 5 ist kreuzförmig ausgebildet, wobei sie in der Mitte des Kreuzes tiefer ist als an den Rändern. Auf der der Ausnehmung 5 gegenüberliegenden Seite des Kippteils 4 ist eine Vertiefung 6 in Form eines Pyramidenstumpfs mit quadratischer Grundfläche eingebracht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen der Boden 9 der Ausnehmung 6 sowie der obere Rand somit die Form eines Quadrats auf. In die Vertiefung 6 greift eine ortsfest im Bedienelement 1 angeordnete Auflage 7 ein. Die Stirnseite 11 der Auflage 7 hat dieselbe Form und Größe wie der Boden 9 der Vertiefung 6.
  • Detektionseinrichtungen, die die Betätigung des Bedienelements 1 feststellen, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 1 bis 3 nicht dargestellt. Gleiche Elemente sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In der Darstellung nach 1 befindet sich der Hebel 2 des Bedienelements 1 in seiner Nullstellung. Der Stößel 3 greift mittig in den tiefsten Punkt der Ausnehmung 5 im Kippteil 4 ein und drückt dieses gegen die Auflage 7. Der Boden 9 der Vertiefung 6 liegt flächig an der Stirnseite 11 der Auflage 7 an.
  • Greift eine nach oben gerichtete Kraft am linken Ende des Hebels 2 an, so gleitet das abgerundete Ende des Stößels 3 über die Oberfläche der Ausnehmung 5 nach unten. Somit ergibt sich ein Zustand, wie er in 2 dargestellt ist. Der Abstand zwischen der Oberfläche der Ausnehmung 5 und dem Kipppunkt des Hebels 2 ist im Berührungspunkt des Stößels 3 mit dem Kippteil 4 in 2 geringer als in 1. Dadurch wird der Stößel 3 gegen eine Federkraft entlang der Längsachse des Hebels 2 in Richtung des Kipppunkts gedrückt. Durch die Kontur der Ausnehmung 5 wird eine Kraft auf den Stößel 3 erzeugt, die ein Drehmoment auf den Hebel 2 verursacht. Dieses Drehmoment spürt der Benutzer, der das Bedienelement 1 betätigt, als Gegenkraft. Lässt der Benutzer den Hebel 2 los, so bewirkt dieses Moment eine Rückstellung des Hebels 2 in die in 1 dargestellte Ruheposition.
  • Lenkt der Benutzer den Hebel 2 weiter aus, so ergibt sich der in 3 dargestellte Zustand. Die vom Stößel 3 auf das Kippteil 4 ausgeübte Kraft bewirkt ein Kippen des Kippteils 4 um die Auflage 7. Das Kippteil 4 kippt dabei gerade soweit, dass eine Seitenwand 8 der Vertiefung 6 an der Auflage 7 anliegt. Ein weiteres Kippen des Kippteils 4 wird von der Geometrie der Vertiefung 6 verhindert. Durch das Kippen des Kippteils 4 ergibt sich eine schlagartige Verringerung der auf den Hebel 2 ausgeübten Gegenkraft. Diese Verringerung der Gegenkraft nimmt der Benutzer des Bedienelements haptisch wahr und erhält somit eine Rückmeldung, dass die Auslenkung des Hebels 2 die Schaltschwelle erreicht hat.
  • Lässt der Bediener den Hebel 2 los, so erzeugt die von der Feder auf den Stößel 3 ausgeübte Kraft eine Kraftkomponente, die den Stößel 3 über die Oberfläche der Ausnehmung 5 abrutschen lässt, bis der Stößel 3, wie in 1 dargestellt, die tiefste Stelle in der Ausnehmung 5 erreicht hat und das Kippteil 4 zurückgekippt ist, so dass es wieder mit dem Boden 9 der Vertiefung 6 an der Stirnseite 11 der Auflage 7 anliegt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005057023 A1 [0003]

Claims (8)

  1. Bedienelement (1) mit einem kippbaren Hebel (2), einem federnd am Hebel (2) gelagerten, in Richtung der Hebelachse beweglichen Stößel (3) sowie einer Ausnehmung (5), in die der Stößel (3) eingreift und die in ihrer Mitte tiefer ausgebildet ist als am Rand, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) in ein Kippteil (4) eingebracht ist, das Kippteil (4) eine Vertiefung (6) in der der Ausnehmung (5) gegenüberliegenden Seite aufweist und im Bedienelement (1) eine ortsfeste Auflage (7) vorgesehen ist, die in die Vertiefung (6) im Kippteil (4) eingreift.
  2. Bedienelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) im Kippteil (4) sternförmig, insbesondere kreuzförmig, ausgebildet ist.
  3. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Ausnehmung (5) eingreifende Ende des Stößels (3) abgerundet ist.
  4. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (2) eine kugelförmige Verdickung (10) aufweist.
  5. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vertiefung (6) in das Kippteil (4) hinein verjüngt.
  6. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (6) in dem Kippteil (4) eine viereckige Form aufweist.
  7. Bedienelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (6) in dem Kippteil (4) eine achteckige Form aufweist.
  8. Verwendung eines Bedienelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Kraftfahrzeug.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2686234A (en) * 1952-08-09 1954-08-10 Guardian Electric Mfg Co Multiple position switch
DE102005057023A1 (de) 2005-07-15 2007-01-25 Preh Gmbh Multifunktionales Bedienelement

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