DE102007017889B4

DE102007017889B4 - Bedienelement

Info

Publication number: DE102007017889B4
Application number: DE102007017889A
Authority: DE
Inventors: Rainer Elflein
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2027-04-14
Also published as: DE102007017889A1

Abstract

Bedienelement mit
einem Gehäuse (1),
einem Bedienknopf (2), der in einem Gehäuse (1) um zwei Raumachsen verschwenkbar kardanisch gelagert ist,
einer Leiterplatte (10) mit darauf angeordneten Schaltkontakten,
einer auf der Leiterplatte (10) angeordneten Kontaktmatte (11), die Schaltdome (12) aufweist, die jeweils den auf der Leiterplatte (10) angeordneten Schaltkontakten zugeordnet sind,
wobei die Schaltdome (12) mit dem Bedienknopf (2) in Wirkverbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bedienknopf (2) eine Aussparung aufweist, in der eine Mitteltaste (14) angeordnet ist, wobei die Mitteltaste (14) in einem Rahmen (15) geführt ist, der Teil des Gehäuses (1) ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Bedienelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Bedienelemente sind zum Beispiel in Fahrzeugen eingesetzt, um elektrische und/oder elektronische Bauteile anzusteuern. Diese Bedienelemente sollen mehrere Funktionen auslösen können, um zum Beispiel die Anzahl der Bedienelemente zu verringern und/oder verschiedene, einem Gerät zugeordnete Funktionen zu betätigen. Solche Bedienelemente sind auch unter dem Begriff Toggle-Taste bekannt und werden zum Beispiel in Lenkräder eingebaut und für die Verstellung der Seitenspiegel oder der Lendenwirbelstütze verwendet.
Die DE 103 41 602 B3 beschreibt einen Multifunktionsschalter, bei der eine kugelförmige Aufnahme in einer Lagerung nach Art einer zweiteiligen Kugelpfanne angeordnet ist. An der Aufnahme sind seitlich herausragende Bolzen befestigt, die lose auf Stößelstangen aufliegen. Diese wirken beim Betätigen des Schalters auf Schaltelemente, die auf einer Basisplatte angeordnet sind. Dieser bekannte Schalter ist aufwändig und baut wegen der Kugelpfanne relativ hoch.
Aus der DE 100 63 760 A1 ist ein Bedienelement mit einem Betätigungselement bekannt, bei dem das Letztere um zwei Raumachsen schwenkbar ist. Eine Bedien-Oberfläche des Betätigungselements ist mit einer muldenförmigen Vertiefung zum Eingreifen eines Fingers einer Hand versehen. Hierdurch sollen die Vorteile eines Trackballs mit denen eines Joysticks kombiniert werden. Das Bedienelement erfordert eine aufwändige Elektronik und Auswertung der Signale und baut ebenfalls relativ hoch.
Kardanisch gelagerte Bedienelemente sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 101 51 603 C1 , DE 103 39 469 A1 , DE 101 28 731 A1 und DE 44 10 201 A1 bekannt. Die darin beschriebenen Bedienelemente sind in verschiedene Richtungen verschwenkbar, weisen aber keine Pushfunktion auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bedienelement für Kraftfahrzeuge zu schaffen, das mehrere Funktionen auslösen kann, möglichst flach gebaut ist und ungewollte Schaltbefehle möglichst erschwert.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass der Bedienknopf, der die Toggle-Taste bildet, kardanisch gelagert ist, kann auf einfache Weise das gesamte Bedienelement flach gebaut werden. Trotzdem ist die Haptik entsprechend den Erfordernissen einstellbar, wobei die Schaltwege (Kippbewegungen) eingehalten werden, die für ein sicheres Schließen und Öffnen von Schaltkontakten erforderlich sind. Auch kann die Taste in einer für die Bedienung optimalen Größe ausgeführt werden, ohne dass hierdurch die Bauhöhe beeinflusst wird.
Mit fünf Schaltern ist das Bedienelement universell – insbesondere auch für die Steuerung elektronischer Geräte – einsetzbar.
Die zusätzliche vertikale Bewegbarkeit des Bedienknopfes ermöglicht es, einen Taster, der unterhalb des Bedienknopfes angeordnet ist zu betätigen und somit die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Bedienelementes zu erhöhen.
Eine Kontaktmatte reicht bis in eine Unterseite des Bedienknopfes. Hierdurch wird der Aufbau des Bedienelements erheblich vereinfacht. Insbesondere sind keine Stößel zwischen der Kontaktmatte und den Tasten des Bedienknopfes zum Übertragen des Schaltdrucks erforderlich. Die Schwenkbewegungen werden direkt auf die entsprechenden Schalter übertragen.
Das Verbinden der Kontaktmatte durch Formschluss mit dem Bedienknopf und der Mitteltaste bewirkt eine direkte Übertragung der elastischen Kräfte von Schaltdomen, so dass die Tasten selbsttätig sicher in eine Ruhelage zurückgesetzt werden.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Beispielen weiter erläutert.
Es zeigen:
1: einen Längsschnitt (parallel zu einer Seitenansicht) eines Bedienelements in einer ersten Ausführungsfom nach dem Stand der Technik.
2: eine Seitenansicht eines Bedienelements nach dem Stand der Technik in einer zweiten Ausführungsfom, teilweise geschnitten,
3: einen Längsschnitt eines Bedienelements in einer erfindungsgemäßen Ausführungsfom,
4: eine perspektivische Ansicht des Bedienelements gemäß 3.
Nach 1 umfasst ein gattungsgemäßes Bedienelement ein Gehäuse 1, in dem eine Toggle-Taste als Bedienknopf 2 schwenkbar und senkrecht verschiebbar gelagert ist. Hierbei ist der Bedienknopf 2 kardanisch um zwei in einer Ebene und senkrecht zueinander angeordnete Achsen 3, 4 schwenkbar in dem Gehäuse 1 aufgehängt. Auf der Oberfläche des Bedienknopfs sind vorteilhaft Symbole entsprechend der Bedien-Funktion angeordnet.
Die kardanische Aufhängung umfasst einen ersten Rahmen 5, der in dem Gehäuse 1 um eine erste der Achsen 3 schwenkbar gelagert ist. An zwei gegenOberliegenden Seiten des ersten Rahmens 5 außen angeordnete Zapfen bilden die erste Achse 3, die sich in der Bildebene der 1 befindet. Die Zapfen sind in entsprechenden Ausnehmungen des Gehäuses 1 gelagert. In dem ersten Rahmen 5 ist ein zweiter Rahmen 6 so gelagert, dass er um eine zweite der Achsen 4 schwenkbar ist. Diese ist senkrecht zu der Bildebene. Die Lagerung des zweiten Rahmens 6 in dem ersten Rahmen 5 ist analog zu der des ersten Rahmens 5.
Damit der Bedienknopf 2 nur um eine der Achsen gleichzeitig schwenkbar ist, sind entsprechende mechanische Sperrmittel angeordnet. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Bedienknopf 2 zu einem Zeitpunkt ausschließlich in eine von vier vorgegebenen Schwenkrichtungen bewegt werden kann.
An dem zweiten Rahmen 6 sind vier Arme 7 befestigt und vorzugsweise einstückig mit diesem gefertigt. Die Arme 7 stehen senkrecht von dem zweiten Rahmen 6 ab und sind in Form eines rechtwinkligen Kreuzes angeordnet, wobei jeder der Arme 7 in eine der Schwenkrichtungen der Toggle-Taste 2 weist.
In dem zweiten Rahmen 6 ist ein Stempel 8 so mit geringem Spiel gelagert, dass er durch zentrisches Drücken des Bedienknopfs 2 parallel zu seiner Langsachse – das ist nach der 1 auf- und abwärts – gegen die Kraft einer Feder 9 aus einer Ausgangsposition verschiebbar ist. An einem oberen Ende des Stempels 8 ist die Taste 2 befestigt. Sobald der Bedienknopf 2 zentrisch gedrückt wird, sind deren Schwenkmöglichkeiten mechanisch gesperrt.
Unterhalb eines unteren Endes des Stempels 8 ist in dem Gehäuse 1 eine Leiterplatte 10 mit einer darüber angeordneten Kontaktmatte 11 befestigt. Die Kontaktmatte 11 ist aus elastischem Material gefertigt und umfasst fünf Schaltdome 12, die jeweils Schaltkontakten auf der Leiterplatte 10 zugeordnet sind. Hierbei sind die Schaltkontakte so auf der Leiterplatte 10 angeordnet, dass senkrecht unter jedem der Arme 7 und unter dem Stempel 8 einer der Schaltkontakte und damit auch einer der Schaltdome 12 ist. Jeder Schaltdom 12 und zwei zugehörige Schaltkontakte bilden einen Schalter. Aile Schaltkontakte sind mit einer Elektronik und/oder mit einem elektrischem Gerat verbunden.
Zwischen jedem der Arme 7 und dem zugeordneten Schaltdom 12 ist ein Stößel 13 axial verschiebbar so gelagert, dass jeder Stößel 13 sowohl den zugeordneten Arm 7 als auch die Oberflache des zugehörigen Schaltdoms 12 berührt.
Zum Schalten drückt ein Bediener den Bedienknopf 2 entweder zentrisch oder entsprechend einer der vier Schwenkrichtungen. Hierbei entspricht ein zentrischer Druck zum Beispiel einer Funktion ”Start/Stop” eines Auswahlvorgangs und/oder ”Enter” und bewirkt ein Schließen der entsprechenden Schaltkontakte durch Eindrücken des Schaltdoms 12, der unter dem Stempel 8 angeordnet ist. Der zentrische Druck erfolgt gegen die Kraft der Feder 9, die die Taste beim Loslassen – zum Teil mit Unterstützung der elastischen Rückstellkraft des Schaltdoms 12 – in die Ausgangsposition zurück versetzt. Bei einem schwenkenden Druck auf einen Randbereich des Bedienknopfs 2 wird der erste oder der zweite Rahmen 5, 6 gekippt und dabei der entsprechende Arm 7 nach unten bewegt. Hierbei drückt der Arm 7 über den Stößel 13 auf den zugehörigen Schaltdom 12, so dass die entsprechenden Kontakte geschlossen werden. Beim Loslassen bringt die elastische Kraft des Schaltdoms 12 den Bedienknopf 2 in die Ausgangsposition zurück. Die Schaltvorgange durch schwenkenden Druck werden zum Beispiel zum Navigieren in einem Programm genutzt.
Eine in der 2 dargestellte zweite gattungsgemäßen Ausführungsfom unterscheidet sich von der ersten im Wesentlichen durch Folgendes:
Der Bedienknopf 2 umfasst lediglich vier Schalter oder Taster oder Schaltkontakte in einer Schaltmatte. Diese sind jeweils über eine Schwenkbewegung der Taste 2 betätigbar; das bedeutet, dass die Schaltfunktion durch zentrisches Drücken der Taste 2 hier entfällt. Daher sind nur vier Taster entsprechend den Schwenkrichtungen angeordnet.
In dem zweiten Rahmen 6 ist kein Stempel geführt, so dass der Bedienknopf 2 durch zentrischen Druck nicht verschiebbar ist. Der Bedienknopf 2 ist an dem zweiten Rahmen 6 befestigt. Hierdurch ist das Bedienelement wesentlich einfacher und aus weniger Einzelteilen aufgebaut; es ist preisgünstiger herstellbar und für Funktionen wie zum Beispiel Einstellen eines elektrisch verstellbaren Außenspiegels geeignet, für die nur vier Schaltelemente erforderlich sind.
Die Bedienung erfolgt mit Ausnahme des zentrischen Drückens, das hier entfällt, wie bei der ersten Ausführungsfom.
Die in den 3 und 4 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsfom unterscheidet sich vom beschriebenen Stand der Technik im Wesentlichen durch Folgendes:
Zentrisch in dem Bedienknopf 2 ist eine durchgehende Aussparung eingelassen, in der eine Mitteltaste 14 angeordnet ist. Hierbei ist die Mitteltaste 14 als einfache Drucktaste mit Schalter ausgebildet und ersetzt den Stempel 8. Die Mitteltaste 1 ist in dem Gehäuse 1 geführt, das in 4 nur teilweise dargestellt ist. Zur besseren Unterscheidbarkeit kann die Mitteltaste 14 farblich von dem Bedienknopf 2, die in der 4 nur als Umriss gezeichnet ist, abgesetzt sein.
Die Mitteltaste 14 ist in einem dritten Rahmen 15 geführt, der Teil des Gehäuses 1 und konzentrisch mit dem Bedienknopf 2 und der Mitteltaste 14 ist. Der erste Rahmen 5 ist schwenkbar um die erste Achse 3 so in den dritten Rahmen 15 eingehängt, dass er diesen konzentrisch umfasst. Der zweite Rahmen 6 ist als der Bedienknopf 2 ausgebildet und schwenkbar um die zweite Achse 4 in den ersten Rahmen 5 eingehängt.
Der zweite Rahmen 6 weist keine Arme auf. Stattdessen erstrecken sich die Schaltdome 12 bis in eine Unterseite des Bedienknopfs 2, wobei die Enden der Schaltdome 12 formschlüssig am Bedienknopf 2 befestigt sind und so die Position des Bedienknopfs 2 sichern. Hierdurch müssen keine Elemente zur Obertragung der Schwenkbewegung auf die Schaltdome angeordnet sein, so dass das Bedienelement insgesamt besonders flach – hier kleiner als 12 mm – aufbaubar ist. Die Schaltmatte 11 ist aus elastischem, Licht leitendem Material gefertigt, so dass hierüber eine günstige und gleichmäßige Ausleuchtung der Symbole erzielbar ist.
Insgesamt sind bei der erfindungsgemäßen Ausführungsfom die Einzelteile des Bedienelements vereinfacht und ihre Anzahl minimiert.
Die Bedienung wird mit Ausnahme des zentrischen Druckens, das hier an der Mitteltaste 14 erfolgt, wie bei der ersten beschriebenen gattungsgemäßen Ausführungsfom durchgeführt.

Claims

Bedienelement mit einem Gehäuse (1), einem Bedienknopf (2), der in einem Gehäuse (1) um zwei Raumachsen verschwenkbar kardanisch gelagert ist, einer Leiterplatte (10) mit darauf angeordneten Schaltkontakten, einer auf der Leiterplatte (10) angeordneten Kontaktmatte (11), die Schaltdome (12) aufweist, die jeweils den auf der Leiterplatte (10) angeordneten Schaltkontakten zugeordnet sind, wobei die Schaltdome (12) mit dem Bedienknopf (2) in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienknopf (2) eine Aussparung aufweist, in der eine Mitteltaste (14) angeordnet ist, wobei die Mitteltaste (14) in einem Rahmen (15) geführt ist, der Teil des Gehäuses (1) ist.
Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement fünf Schalter aufweist, die jeweils aus einem Schaltdom (12) und zwei auf einer Leiterplatte (10) angeordneten Schaltkontakten gebildet sind.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltdome (12) der Kontaktmatte (11) unmittelbar mit dem Bedienknopf (2) in Wirkverbindung stehen.
Bedienelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmatte (11) durch Formschluss mit dem Bedienknopf (2) und der Mitteltaste (14) verbunden ist.