DE102011106051B4

DE102011106051B4 - Bedienelement

Info

Publication number: DE102011106051B4
Application number: DE201110106051
Authority: DE
Inventors: Marcus Kühne; Ulrich Müller; Johann Schneider
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: DE102011106051A1

Abstract

Bedienelement (1) mit einer Bedienfläche (2) und einem durch einen Aktor (5) angetriebenen Stößel (4), der bei einer Berührung der Bedienfläche (2) dieser eine Bewegung aufprägt, und einem zwischen dem Stößel (4) und der Bedienfläche (2) angeordneten kraftübertragenden bistabilen Element (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Bedienelement ist aus der DE 101 17 956 A1 bekannt.
Beim gattungsgemäßen Bedienelement aus der DE 101 17 956 A1 ist ein Stößel vorgesehen, der zur taktilen Rückmeldung an den Bediener gegen die vom Bediener betätigte Bedienfläche klopft.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bedienelement der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die taktile Rückmeldung an den Bediener bei der Betätigung des Bedienelements verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungswesentlich ist, dass zwischen dem Stößel und der Bedienfläche ein kraftübertragendes bistabiles Element angeordnet ist. Wird die Bedienfläche von einem Bediener betätigt, wird über eine Steuerung der Stößel vom Aktor in Richtung der Bedienfläche bewegt. Dabei drückt der Stößel gegen das kraftübertragende bistabile Element, welches bei Aufbringen einer gewissen Kraft, die größer als ein Schwellwert ist, durchschnappt und dann mit dem Stößel zusammenwirkend der Bedienfläche eine Bewegung aufprägt. Durch diese Anordnung ist eine bessere taktile Rückmeldung an den Bediener möglich.
In einer Ausbildung der Erfindung ist der Stößel im unbetätigten Zustand beabstandet von dem kraftübertragenden bistabilen Element angeordnet. In einer weiteren Ausbildung kann sich zwischen dem Stößel und dem kraftübertragenden bistabilen Element ein Federelement, welches formschlüssig an das kraftübertragende bistabile Element und den Stößel angebunden ist, befinden. Hierbei kann das Federelement eine Feder oder ein Elastomer sein. Durch das zusätzliche Federelement wird eine Dämpfung beim Auftreffen des Stößels realisiert. Durch diese Dämpfung wird ein für den Bediener als störend empfundenes Geräusch beim Auftreffen des Stößels auf das kraftübertragende bistabile Element vermieden. Auch wird dadurch das Schwingen des kraftübertragenden bistabilen Elements beim Zurückschnappen des kraftübertragenden bistabilen Elements verringert.
Vorteilhafterweise ist das kraftübertragende bistabile Element eine Federscheibe oder eine Schnappscheibe. Des Weiteren ist als kraftübertragendes bistabiles Element auch ein anderes Federsystem wie beispielsweise ein Schraubenfedermechanismus oder ein Biegebalken denkbar. Auch können Packagesysteme aus mehreren Federscheiben oder Schnappscheiben verwendet werden, damit die taktile Rückmeldung an den Bediener verbessert wird.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann das kraftübertragende bistabile Element und/oder das zusätzliche Federelement auch in dem den Stößel antreibenden Aktor integriert sein.
Wie bereits beschrieben, bewegt sich der durch einen Aktor angetriebene Stößel beim Betätigen der Bedienfläche durch den Bediener in Richtung der Bedienfläche und drückt dabei auf das kraftübertragende bistabile Element. Hierbei schnappt das kraftübertragende bistabile Element beim Erreichen einer gewissen Kraftschwelle durch. Der dadurch erreichte Kraftsprung führt zu einer verbesserten taktilen Rückmeldung an den Bediener. Denkbar ist auch eine nach unten (weg von der Bedienfläche) gerichtete Bewegung des Stößels, die zu einer Rückmeldung an den Bediener führt. Hierbei liegt das kraftübertragende bistabile Element auf einem Teil einer Führungsvorrichtung für ein Gehäuse auf. Dabei umschließt das Gehäuse den Teil der Führungsvorrichtung, in dem das kraftübertragende bistabile Element aufliegt. Das Gehäuse ist mit dem Stößel fest verbunden und weist einen Stift auf, der an der Innenseite des Gehäuses angeordnet ist und an dem kraftübertragenden bistabilen Element anliegt. Bewegt sich der Stößel nach unten, drückt der an dem Gehäuse angeordnete Stift auf das kraftübertragende bistabile Element, welches bei Erreichen einer bestimmten Kraftschwelle durchschnappt. Durch die freiwerdende Energie beim Durchschnappen des kraftübertragenden bistabilen Elements und der kinetischen Energie des Stößels, die von der Bedienfläche wag nach unten gerichtet sind, zieht das Gehäuse an der Führungsvorrichtung wodurch auch die Führungsvorrichtung nach unten gezogen wird. Durch die Anbindung eines Stegs an die Führungsvorrichtung und an die Bedienfläche wird auch die Bedienfläche nach unten gezogen. Diese Bewegung führt zu einer nach unten gerichteten taktilen Rückmeldung an den Bediener.
Des Weiteren ist auch eine Anordnung denkbar, bei der sich das kraftübertragende bistabile Element an einem Steg befindet, der in etwa L-förmig ausgebildet ist und mit seiner ersten Stirnseite an die Bedienfläche angebunden ist. An der zweiten Stirnseite des in etwa L-förmigen Stegs ist das kraftübertragende bistabile Element angebunden. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist, damit das kraftübertragende bistabile Element betätigt werden kann, der Aktor und der Stößel horizontal, also parallel zu der Bedienfläche angeordnet.
Auch kann der Bedienfläche ein Sensor zugeordnet sein, der die Betätigung des Bedieners detektiert. Nachdem eine Betätigung durch den Sensor erkannt wurde wird der Aktor von einer Steuerung angesteuert und bewegt den Stößel. Hierzu eignet sich beispielsweise ein Kraftsensor oder ein Berührungssensor. Selbstverständlich können auch alle anderen Sensoren, die zur Detektion einer Betätigung genutzt werden können, verwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand den Zeichnungen näher erläutert
Die 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung,
die 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung,
die 3 zeigt eine weitere Variante der Erfindung.
In der Schnittdarstellung von 1 ist ein Bedienelement 1, welches als Drucktaster ausgebildet ist, dargestellt. Hierbei ist unter der Bedienfläche 2, auf einem T-förmigen Träger, das kraftübertragende bistabile Element 3 angeordnet. Das kraftübertragende bistabile Element 3 ist als Federscheibe ausgebildet. Unterhalb des kraftübertragenden bistabilen Elements 3 ist, zu diesem im unbetätigten Zustand (Ruhezustand) beabstandet, ein Stößel 4 angeordnet. Dieser Stößel 4 ist an einen Aktor 5, der elektromagnetisch betrieben wird, angebunden. Auch ist der Stößel 4 durch eine Führungsvorrichtung 6, die beispielsweise als Kreisringsegment ausgebildet ist, seitlich abgestützt. Wird die Bedienfläche 2 von einem Bediener betätigt, wird der Aktor 5 angesteuert. Dadurch wird der an den Aktor 5 angebundene Stößel 4 nach oben in Richtung des kraftübertragenden bistabilen Elements 3 bewegt und drückt somit auf das kraftübertragende bistabile Element 3. Nach Erreichen einer Kraftschwelle (von beispielsweise 3,5 N) schnappt das kraftübertragende bistabile Element 3 durch und der Stößel 4 bewegt sich weiter nach oben in Richtung Bedienfläche 2. Durch die somit plötzlich freiwerdende gespeicherte Energie in dem kraftübertragenden bistabilen Element 3 und der kinetischen Energie des Stößels 4 die an die Bedienfläche übertragen wird, ist ein deutlich stärkeres haptisches Erlebnis für den Bediener spürbar.
In der 2 ist zwischen dem kraftübertragenden bistabilen Element 3 und dem Stößel 4 ein Federelement 7 angeordnet. Des Weiteren ist der Bedienfläche 2 ein Sensor 8, der beispielsweise als Kraftsensor ausgebildet ist, zur Detektion einer Betätigung der Bedienfläche 2 zugeordnet. Dieser Sensor 8 stützt sich zusätzlich an der Führungsvorrichtung 6 ab. Der Sensor 8 und der Aktor 5 sind mit der Steuerung 9 verbunden. Wird durch den Sensor 8 eine Betätigung der Bedienfläche 1 detektiert, wird der Aktor 5 von der Steuerung 9 angesteuert und bewegt den Stößel 4 in Richtung der Bedienfläche 2. Hierbei drückt der Stößel 4 auf das Federelement 7 und das Federelement 7 somit auf das kraftübertragende bistabile Element 3. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass durch das Federelement 7 das Auftreffen des Stößels 4 auf das kraftübertragende bistabile Element 3 gedämpft wird und somit kein als störend empfundenes Geräusch für den Bediener hörbar ist.
In der Ausgestaltung nach 3 ist das kraftübertragende bistabile Element 3, das als Federscheibe ausgebildet ist, von einem Gehäuse 10 umgeben. Das kraftübertragende bistabile Element 3 liegt auf einem Teil einer Führungsvorrichtung 12 für das Gehäuse 10 auf. Die Führungsvorrichtung 12 ist über einen Steg 13 an die Bedienfläche 2 angebunden. Auf der dem kraftübertragenden bistabilen Element 3 zugewandten Seite des Gehäuses 10 befindet sich ein Stift 11, der an dem kraftübertragenden bistabilen Element 3 anliegt. Zudem ist der Stößel 4 an das Gehäuse 10 unmittelbar angebunden. Entgegen der Ausführungsformen nach 1 und 2 wird der Stößel 4 durch den Aktor 5 bei einer Betätigung der Bedienfläche 2 nach unten bewegt. Somit zieht der Stößel 4 an dem Gehäuse 10, welches sich durch die Kraftbeaufschlagung durch den Stößel 4 nach unten, entlang der Führungsvorrichtung 12 bewegt. Durch diese Bewegung drückt der Stift 11 auf das in der Führungsvorrichtung 12 gehaltene kraftübertragende bistabile Element 3. Dieses schnappt wiederum bei einer gewissen Kraftbeaufschlagung durch. Durch die freiwerdende Energie beim Durchschnappen des kraftübertragenden bistabilen Elements 3 und der kinetischen Energie des Stößels 4, die nach unten gerichtet sind, zieht das Gehäuse 10 an der Führungsvorrichtung 12. Somit wird die Führungsvorrichtung 12 nach unten gezogen. Durch die Anbindung des Stegs 13 an die Führungsvorrichtung 12 und an die Bedienfläche 2 wird auch die Bedienfläche 2 nach unten gezogen. Diese Bewegung führt zu einer nach unten gerichteten taktilen Rückmeldung an den Bediener.

Claims

Bedienelement (1) mit einer Bedienfläche (2) und einem durch einen Aktor (5) angetriebenen Stößel (4), der bei einer Berührung der Bedienfläche (2) dieser eine Bewegung aufprägt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stößel (4) und der Bedienfläche (2) ein kraftübertragendes bistabiles Element (3) angeordnet ist.
Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (4) im unbetätigten Zustand beabstandet zu dem kraftübertragenden bistabilen Element (3) angeordnet ist.
Bedienelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem kraftübertragenden bistabilen Element (3) und dem Stößel (4) ein Federelement (7) formschlüssig angeordnet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kraftübertragende bistabile Element (3) eine Federscheibe ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kraftübertragende bistabile Element (3) aus zwei Federscheiben besteht.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kraftübertragende bistabile Element (3) eine Schnappscheibe ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienfläche (2) ein Berührungssensor (8) zur Detektion einer Berührung zugeordnet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (5) ein magnetisch angetriebener Aktor ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (1) als Drucktaster ausgebildet ist.
Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (1) als berührungsempfindliche Oberfläche ausgebildet ist.