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Die Erfindung betrifft ein druck- und drehbetätigbares Bedienelement für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Lenkradbedienelement, mit einem walzenförmigen, auf einem Lagerbock drehbar gelagerten Eingabeelement, wobei das Eingabeelement eine Drehbetätigung auf eine Codescheibe überträgt, die mit einem Sensor zusammenwirkt, wobei der Lagerbock sich auf den Betätigungselementen mehrerer Schaltelemente abstützt, und wobei eine Druckbetätigung des Eingabeelements wenigstens eines der Schaltelemente betätigt.
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Ein derartiges Bedienelement aus in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2007 038 580 A1 bekannt. Bei dem in diesem Dokument beschriebenen Bedienelement stützt sich der Lagerbock auf zwei Betätigungselementen ab, die als Schaltdome einer Domschaltmatte ausgeführt sind. Bei einer Druckbetätigung auf die Mitte des Bedienelements kollabieren beide Schaltdome, so dass beide zu den Schaltdomen gehörenden Schaltelemente betätigt werden. Durch eine außermittige Druckeinwirkung auf das Eingabeelement ist es zudem möglich, den Lagerbock leicht zu verkippen, wodurch die beiden Schaltelemente auch jeweils einzeln betätigbar sind.
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Nachteilig ist allerdings, dass die Betätigung eines einzelnen Schaltelements hier nicht präzise möglich ist. Erfolgt die Druckbetätigung nicht ausreichend weit außermittig oder mit einem zu großen Krafteineinsatz, so ist nicht auszuschließen, dass statt eines Schaltelements beide Schaltelemente zugleich betätigt werden, wodurch unbeabsichtigte Schaltfunktionen ausgelöst werden. Dies gilt umso mehr, da derartige Bedienelemente, die in einem Kraftfahrzeug häufig am Lenkrad angeordnet sind, oftmals blind betätigt werden.
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Es stellte sich die Aufgabe, ein druck- und drehbetätigbares Bedienelement zu schaffen, bei dem durch mittige und außermittige Betätigung des Eingabeelements drei druckbetätigte Funktionen auslösbar sind, denen jeweils ein Schaltelement präzise zugeordnet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lagerbock an einem kastenförmigen Träger verschwenkbar gelagert ist, dass der kastenförmige Träger gegen ein den Träger kastenartig umgebendes Gehäuse parallel verschiebbar ist, dass ein Schaltelement relativ zum Gehäuse fix angeordnet ist, welches durch eine Verschiebung des Trägers gegen das Gehäuse betätigbar ist, und dass mindestens eine mit dem Lagerbock gekoppelte und mit einer am Gehäuse angeordneten Sperrnut zusammenwirkende Sperrklinke die Verschiebung des Trägers gegen das Gehäuse nur in der gegen den Träger unverschwenkten Stellung des Lagerbocks ermöglicht.
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Die Betätigung eines Schaltelements durch eine außermittige Druckeinwirkung auf das Eingabeelement erfolgt durch ein Verschwenken des Lagerbocks gegen den Träger. Das Verschwenken des Lagerbocks um eine am Träger gelagerter Schwenkachse stellt dabei sicher, dass immer nur eins der beiden Schaltelemente betätigt werden kann. Ein weiteres Schaltelement, welches am Gehäuse angeordnet ist und durch eine mittige Druckeinwirkung auf das Eingabeelement betätigt werden kann, wird durch eine Verschiebung des Trägers gegen das Gehäuse ausgelöst. Diese Verschiebung kann nur erfolgen, wenn mindestes eine an der Schwenkachse des Lagerbocks angeordnete Sperrklinke genau parallel zu einer Sperrnut am Gehäuse ausgerichtet ist, was genau dann der Fall ist, wenn der Lagerbock horizontal ausgerichtet und damit unverschwenkt ist. Bei der Verschiebebewegung des Trägers gegen das Gehäuse taucht die Sperrklinke in die Sperrnut ein und blockiert dadurch jede Verschwenkbewegung. Umgekehrt wird bei einem verschwenkten Lagerbock durch die nichtparallele Lage der Sperrklinke zur Sperrnut die Verschiebebewegung des Trägers blockiert. Damit ist sicher gestellt, dass bei drei möglichen Druckbetätigungen des Eingabeelements immer nur genau ein zugeordnetes Schaltelement betätigt wird.
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Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 ein Bedienelement in einer Explosionsansicht,
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2 und 3 die Betätigungsarten des Bedienelements,
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4 und 5 Skizzen zur Erläuterung der Drehsensorik,
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6 und 7 Skizzen zur Erläuterung der seitlichen Druckbetätigungen,
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8 und 9 Skizzen zur Erläuterung der mittigen Druckbetätigung.
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Die 1 zeigt eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen druck- und drehbetätigbaren Bedienelements. An einem rahmenartigen Gehäuse 1 ist ein Schaltungsträger 2 angeordnet, der beispielsweise als eine Leiterplatte oder eine keramische Trägerplatte ausgeführt sein kann. Der Schaltungsträger 2 trägt, in der Zeichnung nicht dargestellte Schaltflächen, welche durch mindestens einen Schaltdom 4 einer auf dem Schaltungsträger 2 aufliegenden ersten Domschaltmatte 3 elektrisch miteinander verbindbar sind. Die Schaltflächen bilden so zusammen mit dem mindestens einen Schaltdom 4 mindestens ein elektrisches Schaltelement aus, welches durch eine Druckeinwirkung auf den mindestens einen Schaltdom 4 betätigbar ist.
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Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein kastenartiger Träger 7 angeordnet, der gegen das Gehäuse 1 verschoben werden kann und dadurch auf den Schaltdom 4 drückt und das durch diesen gebildete Schaltelement betätigt. Innerhalb des Trägers 7 befindet sich ein weiterer Schaltungsträger, der hier beispielhaft als flexible Leiterfolie 9 dargestellt ist. Die Leiterfolie 9 trägt insbesondere Kontaktflächen für die Schaltdome 4a, 4b einer zweiten Domschaltmatte 3a. Diese Schaltdome 4a, 4b sind über jeweils einen Schaltsteg 5a, 5b mit einer Druckkraft beaufschlagbar. Beide Schaltstege 5a, 5b stehen in mechanischem Kontakt zur Unterseite eines Lagerbocks 8.
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An dem Lagerbock 8 ist eine Welle 11 drehbar gelagert, die mit einem walzenförmigen Eingabeelement 12 drehfest verbunden ist. Ebenfalls drehfest mit der Welle 11 verbunden sind ein zylinderförmiges Rastelement 13 sowie eine Codescheibe 15.
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Die Codescheibe 15 ist Teil einer Sensorvorrichtung, welche die Drehstellung der Codescheibe 15 vorzugsweise nach einem optoelektronischen oder magnetischen Messverfahren, zum Beispiel durch einen Hallsensor erfasst. Die Sensorvorrichtung kann alternativ auch als ein Schleifringschalter ausgeführt sein, wobei die Codescheibe in diesem Fall als Leiterplatte oder Leiterfolie mit Kontaktflächen ausgebildet ist.
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Zu der Sensorvorrichtung gehört mindestens ein Sensor 10, der hier beispielhaft als eine Gabellichtschranke dargestellt ist. Die Gabellichtschranke 10 erfasst Einschnitte 18, welche in die Codescheibe 15 winkelperiodisch in radialer Richtung eingebracht sind. Eine hier nicht dargestellte Auswerteschaltung kann aus der Anzahl der bei einer Drehung der Codescheibe 15 erfolgenden Unterbrechungen der Gabellichtschranke 10 die jeweilige Drehstellung des Eingabeelements 12 bestimmen. Es ist vorteilhaft, wenn die Gabellichtschranke 10 mehrere optische Sensorelemente aufweist, aus deren Ansprechreihenfolge auch die Drehrichtung der Codescheibe 15 bestimmbar ist.
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Der elektrische Anschluss der Gabellichtschranke 10 erfolgt über die Leiterfolie 9, die elektrisch beispielsweise mit dem Schaltungsträger 2 oder mit einem am Schaltungsträger 2 angeordneten elektrischen Steckverbinder 20 verbunden sein kann. Die Anordnung des Sensors 10 zur Erfassung einer Drehbetätigung am Lagerbock 8 ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau der Drehsensorik, da die relative Anordnung von Codescheibe 15 und Sensor 10 nicht durch Bewegungen des Lagerbocks 8 bei einer Druckbetätigung des Eingabeelements 12 verändert wird.
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Ebenfalls am Lagerbock 8 angebracht ist eine Rastfeder 14, die mit dem Rastelement 13 an der Welle 11 zusammenwirkt. Das Gehäuse 1 ist durch eine Gehäuseabdeckung 16 abgeschlossen, welche eine Ausnehmung 17 aufweist, durch die hindurch das Eingabeelement 12 betätigbar ist.
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Die Betätigungsmöglichkeiten des Eingabeelements 12 sind in den 2 und 3 schematisch durch Pfeilsymbole dargestellt. Das Eingabeelement 12 ist walzenförmig, das heißt als ein rotationssymmetrischer Körper ausgebildet, dessen Querschnittsfläche entlang seiner Symmetrieachse entweder konstant (Kreiszylinder) oder auch variierend ausgebildet sein kann. Ein Teil der Mantelfläche des Eingabeelements 12 ist durch die Ausnehmung 17 der Gehäuseabdeckung 16 von außen zugänglich. Die Symmetrieachse des Eingabeelements 12 bildet zugleich auch dessen Drehachse aus und fällt mit der Längsachse der in der 1 dargestellten Welle 11 zusammen. Das Eingabeelement 12 ist somit um seine Symmetrieachse und zudem, sofern keine die Drehung begrenzenden Endanschläge vorgesehen sind, in beiden Drehrichtungen unbegrenzt weit drehbar.
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Darüber hinaus sind, entsprechend der Darstellung der 3, zwei Schaltfunktionen durch Druckbetätigungen auf die Endabschnitte des Eingabeelements 12 und eine weitere Schaltfunktion durch eine mittige Druckbetätigung des Eingabeelements 12 auslösbar. Die drei Druckschaltfunktionen sind dabei nur jeweils einzeln auslösbar, das heißt, eine absichtliche oder auch versehentlich erfolgende gleichzeitige Auslösung mehrerer Druckschaltfunktionen ist durch den Aufbau des Bedienelements ausgeschlossen.
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Die 4 zeigt in einer Draufsicht das am Lagerbock 8 angeordnete Eingabeelement 12 bei entfernter Gehäuseabdeckung. Drehbetätigungen des Eingabeelements 12 werden über die Welle 11 auf die Codescheibe 15 übertragen, welche nach regelmäßigen Winkelabständen den Lichtstrahl der als Drehstellungssensor fungierenden Gabellichtschranke 10 unterbricht. Beispielsweise durch eine zweistrahlige Ausführung der Gabellichtschranke 10 kann bei einer Drehbetätigung neben der Drehweite auch die Drehrichtung des Eingabeelements 12 bestimmt werden. Auf dem der Codescheibe 15 gegenüberliegenden Endabschnitt der Welle 11 ist das Rastelement 13 angeordnet, dessen wellenförmige Außenkontur 19 mit einer an der Rastfeder 14 angeformten, hier nicht erkennbaren Rastnase zusammenwirkt, wodurch die Drehbetätigung des Eingabeelements 12 zwischen haptisch unterscheidbaren Raststellungen erfolgt.
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Die 5 zeigt anhand einer Schnittansicht durch die 4 das am Lagerbock 8 angeordnete Eingabeelement 12. Unterhalb des Lagerbocks 8 sind als Betätigungselemente für die Schaltelemente 4a, 4b Schaltstege 5a, 5b eingefügt. Die Form der Schaltstege 5a, 5b ist deutlicher in der 1 erkennbar; alternativ können als Betätigungselemente auch stiftförmige Schaltstößel vorgesehen werden. Die Schaltelemente 4a, 4b, die hier als Schaltdome auf einer Domschaltmatte 3a dargestellt sind, können auch auf andere Weise, beispielsweise als Mikrotaster realisiert sein. Dies gilt ebenfalls für das Schaltelement 4, welches zwischen dem Träger 7 und dem Gehäuse 1 angeordnet ist.
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Der Lagerbock 8 weist mittig an seinen beiden parallelen Längsseiten jeweils einen angeformten Stift auf. Diese beiden Stifte sind zueinander fluchtend ausgerichtet und am Träger 7 gelagert und bilden so eine Schwenkachse 6 des Lagerbocks 8 aus. Aufgrund dieser Befestigung kann der Lagerbocks 8 gegen den Träger 7 nicht verschoben sondern lediglich verschwenkt werden. Die Betätigung eines der am Träger 7 angeordneten Schalteleelemente 4a, 4b erfordert daher eine Verschwenkung des Lagerbocks 8 gegen den Träger 7, was, wie die 6 und 7 verdeutlichen, durch eine außermittige Druckeinwirkungen auf das am Lagerbock 8 angeordnete Eingabeelement 12 bewirkt werden kann.
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Wird beispielsweise der linke Endabschnitt des Eingabeelements 12 druckbetätigt, so verschwenkt der Lagerbock 8 um seine Schwenkachse 6 nach links. Dadurch drückt der Lagerbock 8 den Schaltsteg 5a gegen das Schaltelement 4a und betätigt dieses. Die 6 zeigt, dass bei dieser Schwenkbewegung eine, an einem der Endabschnitte der Schwenkachse 6 angeformte Sperrklinke 21 entlang einer im Wesentlichen halbkreisförmigen Sperrkulisse 23 geführt wird. Da die Sperrklinke 21 in dieser Drehstellung nicht in die in das Gehäuse eingebrachte Sperrnut 22 eingeschoben werden kann, ist hier eine Verschiebebewegung des Trägers 7 gegen das Gehäuse 1 blockiert.
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Eine zweite gleichwirkende Sperrklinke kann man sich vorteilhafterweise am gegenüberliegenden Endabschnitt der Schwenkachse 6 angeformt vorstellen. Da diese zweite Sperrklinke und die zugehörige Sperrkulisse und Sperrnut am Gehäuse 1 in Zeichnung nicht als Einzelteil erkennbar ist, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung vereinfachend, aber ohne Beschränkung der Allgemeinheit nur auf die deutlich dargestellte vordere Sperrklinke 21.
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Eine Druckeinwirkung auf die rechte Seite des Eingabeelements 12 bewirkt entsprechend eine Verschwenkung des Lagerbocks 8 nach rechts und dadurch auf analoge Weise eine Betätigung des Schaltelements 4b.
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Befindet sich das Eingabeelement 12 in seiner horizontalen Grundstellung, so liegt die Sperrklinke 21 parallel zur Sperrnut 22, was in der 8 erkennbar ist, und kann durch eine mittig auf das Eingabeelement 12 einwirkende Druckbetätigung in die Sperrnut 22 eingeschoben werden. Hierdurch verschiebt sich der Träger 7 gegen das Gehäuse 1, was gemäß der Darstellung der 9 zu einer betätigenden Einwirkung auf das Schaltelement 4 führt. Die in die Sperrnut 22 eingreifende Sperrklinke 21 blockiert dabei zugleich eine Verschwenkbewegung des Lagerbocks 8, so dass eine gleichzeitige Betätigung der Schaltelemente 4a und 4b ausgeschlossen ist.
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Das beschriebene Bedienelement ermöglicht somit eine eindeutige Zuordnung zwischen an drei verschiedenen Stellen des Eingabeelements 12 erfolgenden Druckbetätigungen und drei Schaltelementen 4, 4a, 4b. Darüber hinaus sind Drehbetätigungen des Eingabeelements 12 möglich, die vollständig unabhängig von den beschriebenen Druckbetätigungen ausführbar sind.
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Derartige Bedienelemente können vorzugsweise in Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen und insbesondere als Betätigungselemente in Lenkradbedienschaltern, Mittelkonsolen und Armaturenbretter eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Schaltungsträger
- 3
- erste Domschaltmatte
- 3a
- zweite Domschaltmatte
- 4
- erster Schaltdom(e) (Schaltelement)
- 4a, 4b
- zweite Schaltdom(e) (Schaltelemente)
- 5a, 5b
- Schaltstege (Betätigungselemente)
- 6
- Schwenkachse
- 7
- Träger
- 8
- Lagerbock
- 9
- flexible Leiterfolie
- 10
- Sensor (Gabellichtschranke)
- 11
- Welle
- 12
- Eingabeelement
- 13
- Rastelement
- 14
- Rastfeder
- 15
- Codescheibe
- 16
- Gehäuseabdeckung
- 17
- Ausnehmung
- 18
- Einschnitte
- 19
- Außenkontur
- 20
- Steckverbinder
- 21
- Sperrklinke
- 22
- Sperrnut
- 23
- Sperrkulisse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007038580 A1 [0002]
