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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung eines Betriebsparameters einer elektrischen Einrichtung, bei der es sich insbesondere um eine Heizungs- und Klimaanlage eines Fahrzeugs handelt, wobei in diesem Fall mit Hilfe der Vorrichtung vorzugsweise die Temperatur der Anlage ein- bzw. verstellbar ist.
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Diverse elektrische Komponenten bzw. Einrichtungen insbesondere von Fahrzeugen werden mit Hilfe von Bediengeräten bedient. Zur Ein- bzw. Verstellung der Betriebsparameter und Vorgaben der elektrischen Komponenten dienen verschiedene Einstellvorrichtungen wie beispielsweise Schalter, Drehknöpfe, Drehsteller oder aber auch Schieber. Insbesondere für die Einstellung der (Soll-)Temperatur einer Heizungs- oder Klimaanlage eines Fahrzeugs kann sich aus ästhetischen Gründen ein Schiebeorgan anbieten, dass dann zur Einstellung der Temperatur über eine Skala verfahren wird. Die Relativverschiebeposition bzw. Absolutverschiebeposition des Schiebeorgans muss mit Hilfe eines Sensors o. dgl. abgegriffen und detektiert werden. Hierzu bietet sich beispielsweise ein Potentiometer o. dgl. Widerstandsbahn an, über die ein Schleifer entlangstreicht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einstellvorrichtung für einen Betriebsparameter einer elektrischen Einrichtung zu schaffen, bei der ein Schiebeorgan eingesetzt wird und bei der die Sensorik zur Detektion der aktuellen Schiebeorganverstellposition gegen Beeinflussungen von außen, insbesondere hinsichtlich des möglichen Kontakts mit flüssigen oder festen Stoffen geschützt ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Einstellung eines Betriebsparameters einer elektrischen Einrichtung, insbesondere zur Einstellung der Temperatur einer Heizungs- oder Klimaanlage eines Fahrzeugs vorgeschlagen, die versehen ist mit
- – einer linear verschiebbaren Verstelleinheit zur Verstellung des Betriebsparameters,
- – einer Linearführungseinheit, an der die längs eines Verschiebewegs verschiebbare Verstelleinheit geführt ist und
- – einer Trägerplatte mit einer der Linearführungseinheit zugewandten Oberseite und einer der Linearführungseinheit abgewandten Unterseite,
- – wobei die Trägerplatte mindestens einen Begrenzungsrandabschnitt aufweist, der sich im Wesentlichen parallel zum Verschiebeweg erstreckt,
- – wobei die Verstelleinheit ein manuell zu betätigendes Schiebeorgan und mindestens einen mit diesem verbundenen Haltearm aufweist, der sich an dem mindestens einen Begrenzungsrandabschnitt der Trägerplatte vorbei erstreckt und einen Auskragabschnitt aufweist, welcher in einen an den mindesten einen Begrenzungsrandabschnitt angrenzenden Sensorbereich auf der Unterseite der Trägerplatte ragt und diesen bei einer Verschiebung des Schiebeorgans überstreicht, und
- – wobei innerhalb des Sensorbereichs und/oder am Auskragabschnitt des Haltearms des Schiebeorgans eine insbesondere kapazitive, elektrische, elektromechanische, magnetische, elektromagnetische, optische oder resistive, kontaktlose oder kontaktbehaftete Sensoreinheit zur Erfassung der Absolutverschiebeposition und/oder des Relativverschiebemaßes der Verstelleinheit angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, den Sensorbereich, der von einem mit dem Schiebeorgan in Verbindung stehenden Element einer linear verschiebbaren Verstelleinheit überstrichen wird, auf die Unterseite einer Trägerplatte zu verlegen, oberhalb derer die Verstelleinheit angeordnet ist. Beispielsweise kann die Verstelleinheit von der Trägerplatte gestützt/gehalten sein, was aber nicht notwendigerweise der Fall sein muss. Die gesamte Vorrichtung weist im Regelfall ein Gehäuse auf, dessen Wände o. dgl. ebenfalls bzw. zusätzlich die Verstelleinheit halten kann. An der Verstelleinheit ist eine Linearführungseinheit linear geführt, die ihrerseits am Gehäuse und/oder an der Trägerplatte gehalten sein kann. Die Verstelleinheit weist das manuell zu betätigende Schiebeorgan auf, das demzufolge an der (im Regelfall feststehenden) Linearführungseinheit linear geführt ist. Das Schiebeorgan ragt dabei zweckmäßigerweise durch eine Öffnung in einer Frontblende der Vorrichtung hindurch, lässt sich also beispielsweise mit dem Finger einer Hand verschieben. Vom Schiebeorgan aus erstreckt sich mindestens ein an der Linearführungseinheit geführter Haltearm. Dieser Haltearm verläuft ausgehend von dem Schiebeorgan, d. h. ausgehend von oberhalb der Trägerplatte bis unterhalb der Trägerplatte, wo sich an den Haltearm ein Auskragabschnitt anschließt, der einen Sensorbereich auf der Unterseite der Trägerplatte überstreicht. Der Haltearm kann dabei an einem Begrenzungsrandabschnitt der Trägerplatte vorbei verlaufen. Bei diesem Begrenzungsrandabschnitt kann es sich beispielsweise um einen Außenrandabschnitt der Trägerplatte oder aber um einen Langlochrandabschnitt in der Trägerplatte handeln.
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Die Sensoreinheit dient zur Erfassung der Absolutverschiebeposition und/oder des Relativverschiebemaßes der Verstelleinheit bzw. des Schiebeorgans. Die Sensoreinheit kann berührungslos oder kontaktbehaftet arbeiten, um die aktuelle Verschiebeposition als Absolut- oder Relativwert (Inkrementalgeber) erfassen zu können.
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Durch die Unterbringung der Sensorik zum Abgreifen der aktuellen Verschiebeposition des Schiebeorgans an der Unterseite ist diese Sensorik gegen von oben auf die Vorrichtung einwirkende Stoffe (beispielsweise Flüssigkeiten wie Getränke o. dgl. oder feste Stoffe, z. B. Staubpartikel) weitestgehend geschützt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich von dem Schiebeorgan zwei Haltearme mit Auskragabschnitten erstrecken, wobei die beiden Haltearme in einer quer zum Verschiebeweg verlaufenden Richtung voneinander beabstandet sind, dass jedem Haltearm ein Begrenzungsrandabschnitt der Trägerplatte zugeordnet ist, an dem sich der Haltearm vorbei erstreckt, und dass die Auskragabschnitte der beiden Haltearme einander zu- oder abgewandt sind.
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Zum Umgreifen der Trägerplatte im Übergangsbereich zwischen Haltearm und Auskragabschnitt bieten sich mehrere Möglichkeiten. So können die beiden Begrenzungsrandabschnitte der Trägerplatte längs zweier einander gegenüberliegender Randabschnitte eines Langlochs der Trägerplatte, längs zweier einander gegenüberliegender Außenrandabschnitt der Trägerplatte oder längs jeweils eines Randabschnitts zweier Langlöcher der Trägerplatte verlaufen. Schließlich ist es auch möglich, dass der eine der beiden Begrenzungsrandabschnitte der Trägerplatte längs eines Außenrandes der Trägerplatte und der andere der beiden Begrenzungsrandabschnitte der Trägerplatte längs eines Randes eines Langlochs der Trägerplatte verläuft.
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Zur weiteren Stabilisierung und Präzisierung der Linearbewegung ist es zweckmäßig, wenn sich vom Schiebeorgan aus zwei Haltearme mit Auskragabschnitten erstreckt, wobei die beiden Auskragabschnitte als ein gemeinsames, die beiden Haltearme an ihren dem Schiebeorgan abgewandten Enden verbindendes Verbindungselement ausgebildet sind. Mit anderen Worten erstreckt sich dann also unterhalb des Schiebeorgans ein im Wesentlichen U-förmiger Bügel mit dem Verbindungselement als Basis und mit den beiden Haltearmen als Seitenschenkeln. Innerhalb dieses Bügels befindet sich dann zweckmäßigerweise die Linearführungseinheit, wobei an dieser Stelle vermerkt sein soll, dass die Linearführungseinheit auch außerhalb dieses Bügels, d. h. an einem einzigen Haltearm des Schiebeorgans oder an einem der beiden Haltearme des Schiebeorgans außen angeordnet ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verstelleinheit und die Linearführungseinheit zur Fixierung der Verstelleinheit gegen unbeabsichtigte Verschiebungen über ein Gehemme, also eine Rasteinheit mit mindestens einer Rastkulisse mit längs des Verschiebewegs aufeinanderfolgenden Erhebungen und Vertiefungen und mit mindestens einer elastischen, in die Vertiefungen eintauchenden und aus diesen heraus bewegbaren Rastnase in Wirkverbindung stehen. Die Rastkulisse kann an der Oberseite der Linearführungseinheit oder an einer, vorzugsweise an jeder Längsseite der Linearführungseinheit angeordnet sein. Im letztgenannten Fall weist jeder Haltearm eine Rastnase, -nocken o. dgl. Verrastelement auf (Symmetrierung der Kräfte). Die Haltearme sind dann zweckmäßigerweise an ihren dem Schiebeorgan abgewandten Enden mit einem Verbindungselement mechanisch verbunden (Stabilität).
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Wie bereits oben erwähnt, wird die aktuelle Verschiebeposition des Schiebeorgans über die Sensorik erfasst. Mit der Sensorik verbunden ist zweckmäßigerweise eine Auswerteschaltung zur Auswertung eines die aktuelle Absolutverschiebeposition und/oder das aktuelle Relativverschiebemaß der Verstelleinheit repräsentierenden Signals der Sensoreinheit.
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Der Sensorbereich weist zweckmäßigerweise ein Schiebepotentiometer oder aber ein lineares Schaltersystem auf. In beiden Fällen kann vorgesehen sein, dass innerhalb des mindestens einen Sensorbereichs auf der Unterseite der Trägerplatte mindestens zwei Kontaktbahnen ausgebildet sind, die im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen in Erstreckung des Verschiebewegs verlaufen, und dass der den Sensorbereich der Trägerplatte überstreichende Auskragabschnitt des mindestens einen Haltearms ein Kontaktelement zur Kontaktierung beider Kontaktbahnen aufweist. Bei Ausbildung einer resistiv arbeitenden Sensoreinheit sind die Kontaktbahnen als Widerstandsbahnen ausgebildet, wobei das Kontaktelement als elektrisches Kurzschlusselement zum Kurzschließen der beiden Kontaktbahnen ausgebildet ist.
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Bei einem Schaltersystem ist dann entsprechend vorgesehen, dass die eine der beiden Kontaktbahnen als ein durchgehendes Gesamtkontaktfeld ausgebildet ist und dass die andere der beiden Kontaktbahnen als Aufeinanderfolge von mehreren Einzelkontaktfeldern ausgebildet ist, wobei ein Signal an demjenigen Einzelkontaktfeld, das mittels des Kontaktelements elektrisch mit dem Gesamtkontaktfeld verbunden ist, repräsentativ für die aktuelle Absolutverschiebeposition der Verstelleinheit ist oder eine Folge von Signalen an den jeweils mit dem Gesamtkontaktfeld elektrisch verbundenen Einzelkontaktfeldern repräsentativ für das aktuelle Relativverschiebemaß der Verstelleinheit ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
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1 eine Draufsicht auf eine beispielhafte Frontblende eines Klimasteuergeräts für ein Fahrzeug, wobei das Klimasteuergerät mit einem Schiebeorgan zur Einstellung der Temperatur versehen ist,
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2 eine perspektivische Darstellung (in Explosionsansicht), die schematisch den Aufbau der linear verschiebbaren Verstelleinheit zeigt,
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3 eine Ansicht auf die Unterseite der Trägerplatte bzw. Platine mit dem Linearschaltersystem als Beispiel für eine Sensoreinheit zur Detektion der aktuellen Verschiebeposition der Verstelleinheit,
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4 eine Schnittansicht/-darstellung gemäß der Linie IV-IV der 3 und
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5 bis 8 schematisch alternative Realisierungen der Verstelleinheit mit unterseitig der Trägerplatte/Platine angeordnetem Sensorbereich bzw. angeordneter Sensoreinheit.
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1 zeigt in Draufsicht die Frontblende 10 eines Kfz-Klimasteuergeräts 12, das eine Anzeige 14 sowie verschiedene Betätigungstasten 1648 aufweist. Für die Temperatureinstellung weist das Klimasteuergerät 12 an seiner Frontblende 10 ein linear verschiebbares Schiebeorgan 20 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel die Form eines erhabenen Rings aufweist, der innerhalb einer Öffnung 22 der Frontblende 10 verfahrbar ist, und zwar längs des Verschiebewegs 23. Hinter dem Schiebeorgan 20 erkennt man eine Temperaturskala 24.
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2 zeigt schematisch den Aufbau der linear verschiebbaren Verstelleinheit 26, die das Schiebeorgan 20 aufweist. Danach weist die Verstelleinheit zwei Haltearme 28 auf, die sich vom Schiebeorgan 20 aus erstrecken bzw. die sich von einem Tragelement 30 für das Schiebeorgan 20 aus erstrecken. Die Haltearme 28 verlaufen beidseitig einer länglichen Linearführungseinheit 32, die in diesem Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber als eine Art Balken dargestellt ist, der über Stützen 34 an seinen axialen Enden im Abstand zu einer Platine bzw. Trägerplatte 36 gehalten und gestützt ist. Die Stützen 34 sind nicht zwingend erforderlich; die balkenförmige Linearführungseinheit 32 könnte auch über ihre gesamte Länge auf der Trägerplatte 36 ruhen.
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An den Lateralseiten der Linearführungseinheit 32 befinden sich Nuten 38, in die Vorsprünge 40 an den Innenseite der Haltearme 28 eingreifen, was der Führung und Halterung der Haltearme 28 an der Linearführungseinheit 32 dient. In zumindest einer der beiden Nuten 38 befindet sich eine Rastkulisse 42 mit längs des Verschiebewegs des Schiebeorgans 20 aufeinanderfolgenden Erhebungen 44 und dazwischenliegenden Vertiefungen 46. Der Vorsprung 40, der in die mit der Rastkulisse 42 versehenen Nut 38 eintaucht, weist einen elastischen Rastvorsprung o. dgl. elastische Rastnase (nicht dargestellt) auf. Die Rastkulisse 42 und die Rastnase bilden eine Rasteinheit 47.
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Wie anhand von 2 zu erkennen ist, erstrecken sich die beiden Haltearme 28 durch zwei Langlöcher 48 der Trägerplatte 36. Somit erstrecken sich also die beiden Haltearme 28 von oberhalb der Oberseite 50 der Trägerplatte 36 bis über das Niveau der Unterseite 52 der Trägerplatte 36. Die über die Unterseite 52 hinausragenden freien Enden 54 der Haltearme 28 sind mit Hilfe eines in diesem Ausführungsbeispiel plattenförmigen Verbindungselements 56 mechanisch miteinander verbunden. Das plattenförmige Verbindungselement 56 bildet zwei Auskragabschnitte 58 der Haltearme 28, die gemeinsam die Unterseite 52 der Trägerplatte 36 in deren zwischen den beiden Langlöchern 48 befindlichen Bereich 60 überstreichen. Dieser Bereich ist in 3 gezeigt.
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Wie insbesondere anhand von 3 zu erkennen ist, befindet sich also in dem Bereich 60 der Unterseite 52 der Trägerplatte 36 ein Sensorbereich 62 einer Sensoreinheit 64, zu der auch noch eine Auswerteschaltung 66 gehört. Mit Hilfe der Sensoreinheit 64 kann die aktuelle Verschiebeposition des Schiebeorgans 20 erfasst bzw. abgegriffen werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit mit zwei Kontaktbahnen 68, 70 versehen, wobei die Kontaktbahn 68 als sich längs des Verschiebewegs erstreckendes Gesamtkontaktfeld 72 ausgebildet ist, während die Kontaktbahn 70 in Form von in ebenfalls Längserstreckung des Verschiebewegs aufeinanderfolgend angeordnete einzelne Kontaktfelder 74 realisiert ist. Wie anhand von 2 und 3 zu erkennen ist, weist das Verbindungselement 56 ein Kurzschlusskontaktelement 76 auf, das zwei Kontaktzungen 78, 80 aufweist, von denen die eine auf dem Gesamtkontaktfeld 72 und die andere auf den Einzelkontaktfeldern 74 anliegt. Die Einzelkontaktfelder 74 sowie das Gesamtkontaktfeld 72 sind mit der Auswerteschaltung 66 elektrisch verbunden, so dass detektiert werden kann, welches der Einzelkontaktfelder 74 aktuell mit dem Gesamtkontaktfeld 72 verbunden ist. Daraus kann dann die Position des Schiebeorgans 20 und damit die eingestellte Temperatur ermittelt werden.
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Alternative Möglichkeiten des Abgreifens eines unterseitig einer Trägerplatte angeordneten Sensorbereichs bzw. einer dort angeordneten Sensoreinheit durch einen oberhalb der Trägerplatte angeordneten Schiebeschalter o. dgl. linear verschiebbaren Verstelleinheit sind schematisch in den 5 bis 8 gezeigt. Die dort verwendeten Bezugszeichen gegen die gleichen bzw. funktional entsprechenden Elemente wieder, wie sie anhand der 1 bis 4 gezeigt sind.
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Gemäß 5 umgreift die Verstelleinheit 26 die Trägerplatte 36 lediglich mit einem Haltearm 28 an einem Außenbegrenzungsrandabschnitt.
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Gemäß 6 erstreckt sich einer der beiden Haltearme 28 außen entlang eines Außenrandabschnitts 82 der Trägerplatte 36, während der andere Haltearm 28 durch ein Langloch 48 der Trägerplatte 36 verläuft, sich also an einem Langlochrandabschnitt 84 der Trägerplatte 36 erstreckt (wie übrigens im Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 es für beide Haltearme 28 gilt – siehe 4).
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In 7 ist die Trägerplatte 36 als schmaler Steg zwischen den beiden Haltearmen 28 angeordnet, so dass sich also die beiden Haltearme 28 an einander gegenüberliegenden Außenrandabschnitten 82 der Trägerplatte 36 erstrecken.
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In 8 schließlich existiert in der Trägerplatte 36 ein einziges (Lang-)Loch 48 mit gegenüberliegenden Langlochrandabschnitten 84, an denen entlang die beiden Haltearme 28 verlaufen, wobei ihre Auskragabschnitte 58 einander abgewandt sind und gegenüberliegende Bereiche nahe den Langlochrandabschnitten 84 überstreichen, in denen die Kontaktbahnen oder eine andere Sensorik zur Erfassung der aktuellen Verschiebeposition des Schiebeorgans 20 angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Frontblende eines Klimasteuergeräts
- 12
- Klimasteuergerät
- 14
- Anzeige des Klimasteuergeräts
- 16
- Betätigungstasten des Klimasteuergeräts
- 18
- Betätigungstasten des Klimasteuergeräts
- 20
- Schiebeorgan an dem Klimasteuergerät
- 22
- Öffnung in der Frontblende für das Schiebeorgan
- 23
- Verschiebeweg des Schiebeorgans
- 24
- Temperaturskala
- 26
- Verstelleinheit
- 28
- Haltearm der Verstelleinheit
- 30
- Tragelement der Linearführungseinheit für das Schiebeorgan
- 32
- Linearführungseinheit
- 34
- Stützen
- 36
- Trägerplatte
- 38
- Führungsnuten in der Linearführungseinheit
- 40
- Vorsprung für die Führungsnut
- 42
- Rastkulisse in der Führungsnut
- 44
- Erhebungen der Rastkulisse
- 46
- Vertiefungen der Rastkulisse
- 47
- Rasteinheit
- 48
- Langloch in der Trägerplatte
- 50
- Oberseite der Trägerplatte
- 52
- Unterseite der Trägerplatte
- 54
- Enden der Haltearme
- 56
- Verbindungselement zwischen den Enden der Haltearme
- 58
- Auskragabschnitte des Verbindungselements
- 60
- Bereich an der Unterseite der Trägerplatte nahe einem Langloch
- 62
- Sensorbereich
- 64
- Sensoreinheit
- 66
- Auswerteschaltung der Sensoreinheit
- 68
- Kontaktbahn des Sensorbereichs
- 70
- Kontaktbahn des Sensorbereichs
- 72
- Gesamtkontaktfeld des Sensorbereichs
- 74
- Einzelkontaktfelder des Sensorbereichs
- 76
- Kurzschlusskontaktelement
- 78
- Kontaktzunge des Kurzschlusskontaktelements
- 80
- Kontaktzunge des Kurzschlusskontaktelements
- 82
- Außenrandabschnitt der Trägerplatte
- 84
- Langlochrandabschnitt der Trägerplatte
