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Die
Erfindung betrifft einen Drehsteller für ein Kraftfahrzeug,
bestehend aus mindestens einem Drehknopf, der drehbar in einem Gehäuse
gelagert ist, einer verdrehfest mit dem Drehknopf verbundenen Verlängerung
und einem getriebeartigen Gebilde, das wiederum einen Drehwiderstand
antreibt.
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In
Kraftfahrzeugen werden häufig Drehsteller in Bedienelementen
verwendet, um veränderbare Stellgrößen,
wie beispielsweise die Lautstärke eines Radios, einstellen
zu können. Um den Bedienkomfort zu erhöhen und
die Drehsteller auch ohne Tageslicht auffinden und bedienen zu können,
sind diese Drehsteller hinterleuchtet und/oder mit hinterleuchtbaren Markierungen
und/oder hinterleuchtbaren Symbolen versehen. Ist beispielsweise
der Drehknopf oder Drehsteller, wobei diese Worte als Synonyme verwendet
werden, mit einem Anzeigestrich versehen, der hinterleuchtet ist
und ist auf der den Drehsteller umgebenden Blende des Armaturenbretts
oder dem Gehäuse des Drehstellers selbst eine Skalierung
vorgesehen, so ist ein Justieren auch bei schlechten Lichtverhältnissen
oder in der Dunkelheit leicht möglich. Um mittels eines
Drehstellers einen vorgebbaren Wert einstellen zu können
und gleichzeitig eine Hinterleuchtung des Drehstellers zu realisieren,
sind verschiedene Lösungen aus dem Stand der Technik bekannt.
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In
der
DE 197 12 294
C2 ist ein Drehsteller beschrieben, bei dem das Licht einer
Lichtquelle mittels eines Lichtleitkörpers einerseits zur
Ausleuchtung des Drehknopfes und gleichzeitig zur Hinterleuchtung
einer den Drehknopf umgebenden Korona verwendet wird. Hierzu ist
das Leuchtmittel hinter einer mit einer Öffnung versehenen
Leiterplatte angeordnet, wobei der Lichtleiter in die Öffnung
der Leiterplatte hineinreicht, um somit einen möglichst
guten Lichtübergang zwischen Lichtquelle und Lichtleiter zu
gewährleisten. Neben dem Lichtleiter sind mit dem Drehsteller
Widerstandsbahnen verbunden, die mittels des Drehstellers drehbar
sind. Hierbei drehen sich die Widerstandsbahnen über Kontaktfedern,
so dass ein Verstellen eines vorgebbaren elektrischen Wertes möglich
wird.
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Darüber
hinaus ist aus der
DE
101 27 211 B4 ein Drehknopf bekannt, der eine als Drehübertragungselement
bezeichnete Verlängerung aufweist, wobei mit der Verlängerung
ein Ringpotentiometer unmittelbar betätigbar ist. Das Drehübertragungselement
dient gleichzeitig als Lichtleiter, wobei eine Lichtquelle unterhalb
des Potentiometers auf einer Leiterplatte befestigt ist. Die Lichtquelle
ist derart vor eine Öffnung montiert, dass das Licht in
die Verlängerung und durch das Ringpotentiometer hindurch
in Richtung des Drehstellers leitbar ist. Nachteilig hieran ist,
dass die Einstellbarkeit des Ringpotentiometers unmittelbar an eine
Verdrehung des Drehknopfes gekoppelt ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Bedienelement und insbesondere einen Drehsteller
für ein Kraftfahrzeug bereit zu stellen, mittels dem einerseits eine
hohe konstruktive Freiheit bei der Anordnung der Bauelemente gegeben
ist und darüber hinaus die Einstellbarkeit, das heißt
der relative Drehwinkel zwischen dem Drehknopf und einem Drehwiderstand veränderbar
und einstellbar ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass an die
Verlängerung des Drehknopfes eine Verzahnung angeformt
ist und die Verzahnung mit einem in einem Gehäuse gelagerten
Ritzel drehmomentübertragend verbunden ist und das Ritzel
mit einem im Gehäuse gelagerten Zahnrad zusammenwirkt,
wobei der drehbare Widerstand mittels des Zahnrads verstellbar ist.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Bedienelementes
und insbesondere die Zuordnung zwischen Drehknopf und Drehwiderstand
ist nun die Möglichkeit gegeben, den Drehwiderstand sehr
leicht an die konstruktiven Vorgaben, wie beispielsweise eine Bautiefe
des Bedienelementes anpassen zu können. Hierbei ist es
erfindungsgemäß möglich und vorteilhaft,
dass der Drehwiderstand nahezu beliebig im Gehäuse des
Bedienelementes anordbar ist. Hierdurch werden große konstruktive
Freiräume erzeugt, die sich positiv auf die geometrischen
Abmessungen des Bedienelementes auswirken. Ein weiterer wesentlicher
Vorteil der Erfindung ist es, dass durch die Verwendung einer Übersetzung
aus einer Verzahnung, einem Ritzel und einem Zahnrad eine Möglichkeit
einer Einstellbarkeit des Übersetzungsverhältnisses
gegeben ist. So können je nach Aufgabenstellung mit dem
Drehsteller sehr hohe Auflösungen im Drehwiderstand, das
heißt sehr genaue Einstellbarkeiten, ermöglicht
werden. Darüber hinaus ist es selbstverständlich
ebenfalls möglich, ein Untersetzungsgetriebe aus der Verzahnung,
dem Ritzel und dem Zahnrad zu kombinieren, so dass bei großen
Drehwinkeln am Drehsteller nur geringe Veränderungen am
Drehwiderstand einstellbar sind. Vorzugsweise wird mit einem Übersetzungsverhältnis
von ≥ 1 gearbeitet.
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Ein
weiterer Vorteil ist der, dass bei der Ausgestaltung des Bedienelementes
die Anordnung des Leuchtmittels nun beliebig unterhalb des Drehknopfes
im Bedienelement möglich ist. Sind bei den aus dem Stand
der Technik bekannten Bedienelementen die Lichtleiter stets an konstruktiv
aufwendige Lösungen gebunden, so ist es erfindungsgemäß nun
möglich, die Ausleuchtung des Drehknopfes auf bekannte Weise
durch beliebige Anordnung von Leuchtmitteln im Bedienknopf zu ermöglichen.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn an dem Drehknopf eine Rast
vorhanden sein soll. Es ist nun erfindungsgemäß möglich,
an eine an das Ritzel angeformte oder angebrachte Rastkontur Rastfedern anliegen
zu lassen, wodurch ebenfalls eine einstellbare Rast erzielbar ist.
Hierbei kann je nach Übersetzung zwischen der Verzahnung
an der Verlängerung und der Zähnezahl des Ritzels
sowie der Rastkontur eine feine oder grobe Auflösung der
Rast erzielt werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Ausführungsbeispiel
keine Beschränkung in der Bauform wiedergibt, sondern dass
lediglich eine Lösung des in den Patentansprüchen
definierten Schutzumfangs wiedergegeben ist. Es zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bedienelementes
in der Seitenansicht,
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2 eine
Detailansicht eines Ritzels mit Rastkontur in teilweise geschnittener
Darstellung
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3 eine
zum Teil geschnittene Darstellung des Bedienelementes von der Rückseite
und
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4 eine
Seitenansicht mit einer Darstellung der erfindungswesentlichen Bestandteile
des Bedienelementes
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In
der 1 ist ein Bedienelement in einer Schnittdarstellung
mit seinen zur Erfindung wesentlichen Elementen wiedergegeben. Das
Bedienelement besteht hierbei aus einem Drehknopf 1, einer mit
dem Drehknopf 1 formschlüssig verbundenen Verlängerung 2,
wobei die Verlängerung an ihrem in der 1 dargestellten
unteren Ende eine Verzahnung 3 aufweist. Die Verzahnung 3 wirkt
mit einem Ritzel 4 zusammen, das im Bedienelement drehbar gelagert
gehalten ist. Das Ritzel 4 wiederum wirkt mit einem ebenfalls
drehbar im Bedienelement gelagerten Zahnrad 5 zusammen,
so dass eine Drehbewegung vom Drehknopf 1 über
das Ritzel 4 an ein Zahnrad 5 übertragbar
ist. In der Drehachse 6 ist ein Drehwiderstand 7 angeordnet,
der vorzugsweise auf einer Leiterplatte 8 montiert ist.
An der Drehachse 6 ist ein Stellmittel 9 angeformt,
mit dem der Drehwiderstand 7 einstellbar ist, wobei das
Stellmittel in der 3 besser sichtbar dargestellt
ist.
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Der
Drehknopf 1 ist in einer Blende 10, zum Beispiel
ein Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges oder in ein Gehäuse
des Bedienelementes 10 eingebaut. In der dargestellten
Form wird der Drehknopf 1 aus einer Randabdeckung 11,
einer äußeren Hülse 12 und der
Verlängerung 2 mit Verzahnung 3 gebildet.
Es ist hierbei natürlich selbstverständlich, dass der
Drehknopf 1 auch einstückig oder in anderen Kombinationen
ausbildbar ist. Erfindungswesentlich ist eine einstückig
angeformte oder mehrteilige aber verdrehfest verbundene Verzahnung 3 am
Drehknopf 1, mittels der ein Ritzel antreibbar ist. Die
Verzahnung 3 ist bevorzugt voll umfänglich am
Bedienknopf 1 angeformt oder angebracht. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Drehknopf 1 auf einem flaschenhalsförmigen
Innenknopf 14 gelagert. Im Inneren des Innenknopfes 14 sind
Lichtleitelemente 15 sowie hülsenartige Befestigungsmittel 16 angeordnet,
die die Knopfkappe 13 und/oder die Randabdeckung 11 beleuchten
und/oder hinterleuchten. So ist es üblich, in eine Randabdeckung 11 und/oder
die Knopfkappe 13 Symbole, Zeiger, et cetera 18 einzubringen.
Zur Hinterleuchtung und/oder Durchleuchtung der Symbole 17, 18 sind
auf der Leiterplatte 8 Leuchtmittel 19 montiert.
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Das
Ritzet 4 ist im Bedienelement 1 gelagert und dient
zur Momentübertragung von der Verzahnung 3 auf
das Zahnrad 5. Hierbei ist beispielhaft eine Ausführungsform
eines Ritzels 4 wiedergegeben, bei der an das Ritzet 4 eine
Rastkontur 20 angeformt ist. Zur leichten Montierbarkeit
wird das Ritzel 4 mittels eines Zwischenstücks 21 im
Gehäuse des Bedienelementes 1 positioniert und
gehalten. Mittels des Zwischenstücks 21 wird mindestens
eine Rastfeder 22, wie sie in der 2 dargestellt
ist, gehalten. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich,
mehrere Rastfedern 22 im Zwischenstück 21 und
an der Rastkontur 20 anliegend aufzunehmen. Je nach ausgebildeter
Rastkontur 20, Übersetzungsverhältnis
und Rastfeder 22 sind beliebige Rastverläufe am
Bedienelement einstellbar. In diesem Ausführungsbeispiel ist
das Ritzel 4 in einer zylinderförmigen Erhöhung 23 des
Gehäuses 24 gelagert.
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Erfindungsgemäß nimmt
das Gehäuseteil 24 des Bedienelementes, das beispielsweise
ein rückseitiger Gehäusedeckel 24 ist,
das Zahnrad 5 auf. Hierbei ist eine Achse 25 des
Zahnrads 5 im Gehäuse 24 drehbar gelagert
aufgenommen. Zur leichteren Drehbarkeit des Zahnrads 5 liegt
das Zahnrad mit einer ringförmigen Erhebung 26 auf
dem Gehäuse auf. Die Zahnradachse 25 dient einerseits
zur Lagerung im Gehäuse 24 und andererseits als
Stellmittel für den Drehwiderstand 7. Bevorzugt
ist der Drehwiderstand 7 ein Potentiometer 7.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Zahnrad 5 hohl
ausgeführt, so dass sich eine hohlzylinderförmige
Vertiefung 27 ausbildet, wodurch das Potentiometer 7 im
Inneren des Zahnrads 5 anordbar ist. Durch diesen Aufbau
ist es möglich, lediglich mit einer Leiterplatte 8 zu
arbeiten, wobei die Leiterplatte 8 beidseitig bestückt
ist. Eine verdeutlichende Ansicht des Zusammenbaus des Bedienelementes 1 ist
in der teilweise geschnitten dargestellten Ansicht der 3 erkennbar.
Deutlich zu erkennen ist die Achse 25 sowie die Anordnung des
Potentiometers 7 auf der Leiterplatte 8.
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In
der 4 ist eine Seitenansicht auf das Bedienelement 1 dargestellt,
wobei der Drehknopf 1 aus einer äußeren
Hülse 12, die beispielsweise metallisch beschichtet
ist und der Randabdeckung, die beispielsweise aus einem transluzenten
Werkstoff wie Polycarbonat (PC) oder einem Elastomer ausbildbar
ist, besteht. Zu Erkennen ist die Anordnung von Zahnkranz 3 zum
Ritzet 4 und zum Zahnrad 5. Darüber hinaus
sind die zur Hinterleuchtung oder zur Durchleuchtung des Drehknopfs 1 verwendeten Leuchtmittel 19 deutlich
zu erkennen.
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Wird
nun der Drehknopf 1 vom Bediener bewegt, so dreht sich
die Verlängerung 2 auf dem Innenknopf 14,
wobei die Verzahnung 3 ein Drehmoment auf das Ritzel 4 überträgt.
Hierbei würde eine Drehbewegung des Ritzels 4 mittels
der Rastfedern 22 ein Rastgeräusch erzeugen und
dem Bediener gleichzeitig eine haptische Rückmeldung über
eine eingestellte Drehposition vermitteln. Die direkte Kopplung
des Ritzels 4 in das Zahnrad 5 führt
zu einer Übertragung des Drehmomentes vom Ritzel 4 auf das
Zahnrad 5, wodurch die Achse 25 bewegt wird und
gleichzeitig das Potentiometer 7 einstellbar wird. Anzumerken
bleibt hier, dass beliebige Unter- oder Übersetzungsverhältnisse,
je nach Wahl der Zähnezahl von Zahnkranz 3, Ritzet 4 und
Zahnrad 5 einstellbar ist. Ein Vorteil der beispielhaften
Ausgestaltung der Erfindung ist der, dass lediglich eine Leiterplatte 8 benötigt
wird, so dass eine kompakte Höhe des Bedienelementes realisierbar
und eine beliebige Anordnung des Potentiometers 7 im Bedienelement möglich
ist.
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Vorzugsweise
sind die Bestandteile des Bedienelementes aus Kunststoff gefertigt.
Bevorzugte Kunststoffe sind Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat
(PMMA) für die Bestandteile Symbole und Lichtleiter und
für die Ritzel und Zahnräder Polyoxymethylen (POM)
und zum Teil, zum Beispiel für die Lagerstelle des Ritzels
das Zwischenstück 21, das aus Zamac gefertigt
ist und somit einen bestimmten Geräuscheffekt erzielen
kann. Sollten je nach geometrischen Gegebenheiten im Kraftfahrzeug
die Voraussetzungen vorliegen, dass das Potentiometer 7 weit
entfernt vom Drehsteller 1 einzusetzen ist, so ist es erfindungsgemäß natürlich
ebenfalls vorstellbar, ein weiteres Ritzel 4' (nicht dargestellt)
zwischen dem Ritzel 4 und dem Zahnrad 5 anzuordnen,
wodurch einerseits das Übersetzungsverhältnis
beeinflussbar, aber auch der Drehwinkel am Potentiometer 7 einstellbar
wird.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bedienelementes
ist der, dass Potentiometer 7 verwendet werden können,
die eine einfache Verstellung bis zu 360 Grad ermöglichen,
es aber darüber hinaus ebenfalls möglich ist,
Potentiometer zu verwenden, die größere Einstellwinkel,
das heißt größer 360 Grad ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19712294
C2 [0003]
- - DE 10127211 B4 [0004]