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Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente, bei der es sich insbesondere um ein Radio, ein CD- und/oder DVD-Abspielgerät, ein Navigationsgerät, ein Infotainment-Gerät, ein Heizungs- oder Klimasteuergerät oder ein Mensch-Maschine-Interface handeln kann.
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Translatorisch oder rotatorisch bewegbare Bedienelemente von Bedieneinheiten für beispielsweise Fahrzeugkomponenten sind mit Rastvorrichtungen versehen, um die Bedienelemente in vordefinierte Raststellungen bewegen zu können, in denen sie gegen unbeabsichtigte Bewegungen gesichert sind. Durch diverse Konstruktionsmaßnahmen ist es möglich, die Haptik und Akustik derartiger Rastvorrichtungen zu beeinflussen.
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Die Rastvorrichtungen weisen im Regelfall eine Rastkulisse und eine Rastfeder auf, die zwischen zwei benachbarte Erhebungen der Rastkulisse und damit in eine Vertiefung der Rastkulisse eintaucht. Bei derartigen Rastvorrichtungen sind die Erhebungen und Vertiefungen zumeist symmetrisch bzw. komplementär ausgeformt. Zusammen mit einer Blattfeder (Rastfeder) wirkt die Rastkulisse als Gehemme (siehe die 1 bis 5 zum Stand der Technik).
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Wird nun bei einem Drehbedienelement 1 auf dieses ein Drehmoment aufgebracht, so verlässt die im Regelfall unter Vorspannung stehende Rastfeder 2 ihre Ruhelage, in der sie bis zum tiefsten Punkt 3 (Scheiteltiefpunkt) einer Vertiefung 4 in diese eingetaucht ist. Das Drehmoment steigt stetig an, während die Rastfeder 2 sich entlang der Flanke 5 zwischen dem Scheiteltiefpunkt 3 und dem Scheitelhochpunkt 6 der benachbarten Erhebung 7 bewegt. Ist nun der Scheitelhochpunkt 6 erreicht und überwunden, so entsteht durch die sich anschließende abfallende Flanke 8 eine resultierende Unterstützungskraft, die das Drehbedienelement 1 wieder in eine Ruhelage bringt, in der die Rastfeder 2 in die benachbarte Vertiefung 4' eingetaucht ist. Das Drehbedienelement 1 wird dabei beschleunigt und versursacht durch die kinetische Energie einen Impuls. Diese kinetische Energie resultiert im Moment des Auftreffens der Rastfeder 2 auf die sich an den Scheiteltiefpunkt 3' der Vertiefung 4' anschließenden Kulissenflanke 9 eine elastische bzw. plastische Formung, wobei Körper- bzw. Luftschall mit einem recht breiten Spektrum entsteht. Dies wird mitunter als störend empfunden und kann als Qualitätsmerkmal für die Rastvorrichtung aufgefasst werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rastvorrichtung für ein Bedienelement einer Bedieneinheit zu schaffen, wobei die Rastvorrichtung eine verbesserte Akustik aufweist und insbesondere leiser ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente, wie z. B. ein Radio, ein CD- und/oder DVD-Abspielgerät, ein Navigationsgerät, ein Infotainment-Gerät, ein Heizungs- oder Klimasteuergerät oder ein Mensch-Maschine-Interface, vorgeschlagen, wobei die Bedieneinheit versehen ist mit
- – einem translatorisch oder rotatorisch bewegbaren Bedienelement wie z. B. einem Schieber oder einem Drehsteller, und
- – einer Rastvorrichtung zur Sicherung des Bedienelements in einer von mehreren Verrastungspositionen gegen eine unbeabsichtigte Bewegung des Bedienelements,
- – wobei die Rastvorrichtung versehen ist mit
- – einer Rastkulisse, die mehrere wechselweise aufeinanderfolgende Erhebungen mit Scheitelhochpunkten und Vertiefungen mit Scheiteltiefpunkten sowie benachbarte Erhebungen und Vertiefungen verbindende Flanken aufweist und
- – mindestens einer Rastfeder zum Verrasten mit der Rastkulisse durch Eintauchen in eine der Vertiefungen,
- – wobei die mindestens eine Rastfeder nach Art einer Blattfeder ausgebildet ist und eine zentrale Vorwölbung mit einem Scheitelpunkt und zwei sich beidseitig dieser Vorwölbung erstreckende Federschenkel aufweist,
- – wobei die Rastkulisse und die mindestens eine Rastfeder unter Gleiten der mindestens einen Rastfeder über die Rastkulisse relativ zueinander bewegbar sind und
- – wobei die mindestens eine Rastfeder in einer Verrastungsposition der Rastvorrichtung die Rastkulisse an drei Punkten kontaktiert, und zwar an dem Scheitelpunkt der Vorwölbung, der den Scheiteltiefpunkt einer Vertiefung kontaktiert, und an den beiden Federschenkeln, die die beiden beidseitig einer Vertiefung befindlichen Erhebungen außerhalb von deren Scheitelhochpunkten kontaktieren, wobei diese beiden Federschenkelkontaktpunkte untereinander einen kleineren Abstand untereinander aufweisen als die Scheitelhochpunkte der beiden beidseitig einer Vertiefung angeordneten Erhebungen.
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Bei der erfindungsgemäßen Bedieneinheit wird eine Rastvorrichtung verwendet, die über eine speziell geformte Rastfeder verfügt, welche nach Art einer Blattfeder ausgebildet ist. Die Rastfeder der erfindungsgemäßen Rastvorrichtung ist mit einer zentralen Vorwölbung versehen, zu deren beiden Seiten sich beispielsweise gradlinige Federschenkel erstrecken. Die Federschenkel müssen aber nicht zwangsläufig gradlinig sein. Durch diese spezielle Gestaltung der Rastfeder wird mit Vorteil erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass die Rastfeder in einer Verrastungsposition der Rastvorrichtung über drei Kontaktpunkte an der Rastkulisse anliegt, und zwar in einem Bereich zwischen zwei Scheitelhochpunkten zweier benachbarter Erhebungen. Die Vorwölbung der Rastfeder kontaktiert dabei mit ihrem Scheitelpunkt den Scheiteltiefpunkt der Vertiefung, während die beiden Federschenkel an den beidseitigen Erhebungen anliegen, und zwar nahe den jeweiligen Scheitelhochpunkten. Je näher diese beiden Kontaktpunkte an den Scheitelhochpunkten liegen, umso geräuschärmer wirkt sich in dem Augenblick der Einnahme einer Verrastungsposition das Kontaktieren der Rastfeder an ihrem dritten Kontaktpunkt mit der Rastkulisse aus. Der Kontakt der Rastfeder an der Rastkulisse über drei Kontaktpunkte in der Ruhe- bzw. Rastlage der Feder führt zu einer ausreichenden Stabilisierung im Rastzustand.
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Die wellenförmige Linie der Rastkulisse ist dabei insbesondere gekennzeichnet durch kreisbogenförmige Vertiefungen mit abgeflachten, vorzugsweise ebenfalls kreisbogenförmigen Bögen, die die Erhebungen beschreiben. Hierbei sind die Vertiefungsbögen nicht symmetrisch zu den Erhebungsbögen. Vielmehr befindet sich der Verbindungspunkt zweier benachbarter unterschiedlicher Vertiefungs- und Erhebungsbögen nahe den Scheitelhochpunkten. Im Extremfall ist es möglich, dass die Erhebungen als Abflachungen ausgebildet sind und dass die Vertiefungsbögen ebenfalls als Polygonalzug gestaltet sind, wobei sich im Scheiteltiefpunktbereich ebenfalls eine Abflachung befinden kann. Auf diese Weise entsteht ein im Wesentlichen trapezförmiger Kulissenlinienverlauf, der jedoch asymmetrisch ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Formgebung der Rastfeder derart gewählt ist, dass die zentrale Vorwölbung der Rastfeder einem gedachten Schnittpunkt der (aufeinander zu gerichteten) Verlängerungen der Federschenkel vorgelagert ist.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass der Krümmungsradius der Vorwölbung der Rastfeder kleiner ist als der Radius einer Kreislinie, zu der die Federschenkel tangential verlaufen. Die Federschenkel können selbst gradlinig oder gebogen ausgeführt sein, wobei sie in beiden Fällen die gedachte Kreislinie in einem Punkt also tangential berühren.
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In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Rastfeder bei einer Relativbewegung zur Kulisse sowohl mit ihrer Vorwölbung als auch mit jeweils einem ihrer Federschenkel über die jeweilige, eine Erhebung mit der benachbarten Vertiefung verbindende Flanke innerhalb eines Flankenbereichs zwischen dem Scheitelhochpunkt der Erhebung und dem Scheiteltiefpunkt der benachbarten Vertiefung gleitet und mit dem Erreichen einer Verrastungsposition zusätzlich auch mit dem zweiten Federschenkel die Rastkulisse kontaktiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
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1 bis 5 die Situation nach dem Stand der Technik, wenn die Rastfeder aus einer Ruheposition heraus und über einen Hochpunkt hinweg bewegt wird, um dann unter Erzeugung eines zusätzlichen Drehmoments wieder in eine Ruheposition zu gelangen,
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6 bis 10 eine ähnliche Situation im Falle einer erfindungsgemäßen Rastvorrichtung, und
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11 und 12 zwei alternative Ausgestaltungen einer Rastfeder.
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Die 6 bis 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rastvorrichtung 10 in mehreren relativen Bewegungspositionen zwischen einer Rastkulisse 12 und einer Rastfeder 14 der Rastvorrichtung 10. Die Rastkulisse 12 ist beispielweise an einem translatorisch oder rotatorisch bewegbaren Bedienelement 16 ausgebildet und weist wechselweise aufeinanderfolgende Erhebungen 18 und Vertiefungen 20 auf. Die Rastkulisse 12 setzt sich dabei aus asymmetrischen konvexen und konkaven Bögen 22, 24 zusammen, deren Übergangspunkte 26 auf einer gemeinsamen Linie 28 liegen. Jede Vertiefung 20 ist durch einen Scheiteltiefpunkt 30 und jede Erhebung durch einen Scheitelhochpunkt 32 definiert. Die Scheiteltief- und Scheitelhochpunkte 30, 32 liegen dabei jeweils in der Mitte zweier benachbarter Übergangspunkte 26 der Bögen 22, 24 der Rastkulisse 12.
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Wie anhand der 6 bis 10 zu erkennen ist, weist die Rastfeder 14 im Wesentlichen die Form einer Blattfeder auf, die in diesem Ausführungsbeispiel aus Federstahl geformt ist, während die Rastkulisse 12 aus Kunststoffmaterial gefertigt sein kann. Die Rastfeder 14 weist eine zentrale Vorwölbung 34 auf, an die sich zu beiden Seiten jeweils ein in diesem Ausführungsbeispiel gradliniger Federschenkel 36 anschließt. Durch diese Formgebung von Rastfeder 14 und Rastkulisse 12 bilden sich insgesamt drei Kontaktpunkte zwischen der Rastfeder 14 und der Kulisse 12, wenn die Rastvorrichtung in einer Verrastungsposition ist. Der erste Kontaktpunkt wird durch den Scheitelpunkt 38 der Vorwölbung 34 der Rastfeder 14 definiert, wobei dieser Scheitelpunkt 38 den Scheiteltiefpunkt 30 der Vertiefung 20 kontaktiert. Die beiden weiteren Kontaktpunkte 40 entstehen an jedem der beiden Federschenkel 36, und zwar nahe den Scheitelhochpunkten 32. Dabei haben die beiden Kontaktpunkte 40 einen Abstand d voneinander, der kleiner ist als der Abstand D zwischen zwei benachbarten Scheitelhochpunkten 32 der Rastkulisse 12.
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In den 6 bis 10 ist gezeigt, wie die Rastfeder 14 über die Rastkulisse 12 gleitet, wenn sich beide relativ zueinander bewegen. Zu erkennen ist, dass die Rastfeder 14, wenn sie in eine Vertiefung 20 einläuft, längs der fallenden Flanke 42 gleitet, und zwar unter Kontaktierung der Vorwölbung 34 der Rastfeder 14 und zeitlich später erfolgenden zusätzlicher Kontaktierung des nacheilenden einen Federschenkels 36, um dann danach mit dem anderen Federschenkel 36 sanft gegen die gegenüberliegende ansteigende Flanke 44 zwischen dem Scheiteltiefpunkt 30 und dem Scheitelhochpunkt 32 zu gelangen, was wegen der sanften Kontaktierung geräuscharm erfolgt.
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Um also den Stoßimpuls zwischen der Rastfeder 14 und der Kulisse 12 an der beim Einlaufen in eine Vertiefung 20 gegenüberliegenden Flanke 44 zu reduzieren, ist die Rastkulisse 12 nicht nur mit zwei Flanken und einem Öffnungswinkel im herkömmlichen Sinne ausgeformt, sondern ihre Geometrie beschreibt näherungsweise einen Bogen mit Radien und/oder Geraden. Wenn die Rastvorrichtung 10 in einer Ruhgelage ist, liegt die Vorwölbung 34 der Rastfeder 14 mittig in dem Bogen 24 der Vertiefung 20 auf. In dieser Ruhelage hat die Rastfeder 14 mit dem Bogen 24 lediglich einen einzigen Kontaktpunkt. Die Federschenkel 36 stehen unter Vorspannung und liegen außerhalb des Vertiefungsbogens 24 und damit innerhalb der Erhebungsbögen 22 an der Rastkulisse 12 an. So ist eine stabile Ruhelage gewährleistet, wobei die als Gehemme fungierende Rastvorrichtung 10 ihre Gehemme-Funktion beibehält, während der Stoßimpuls abgemildert und damit die Rastvorrichtung geräuschoptimiert ist.
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In den 11 und 12 sind zwei alternative Ausgestaltungen für die Rastfeder 14 gezeigt. Die Rastfeder 14 ist in diesen beiden Figuren mit den Bezugszeichen 14' bzw. 14'' bezeichnet. Im Unterschied zur Rastfeder 14 der 6 bis 10 weisen die Rastfedern 14' bzw. 14'' federnde Abschnitte 40' bzw. 40'' auf, innerhalb derer sich die Kontaktpunkte 40 befinden, über die die Rastfeder 14' bzw. 14'' an der Kulisse 12 anliegt (und zwar in einer Ruhelage). Die federelastischen Ausstellungen (siehe die Federzunge 48', 48'') bzw. Federzungen der Bereiche 40' bzw. 40'' dienen dem Toleranzausgleich bei der Fertigung von Rastfeder 14' bzw. 14'' und Rastkulisse 12 und bei deren Zusammenbau. Der Kontaktpunkt am Scheitelpunkt 38 der Vorwölbung 34 der Rastfeder 14' bzw. 14'' mit dem Scheiteltiefpunkt 30 ist so realisiert wie bei der Rastfeder 14 der 6 bis 10, also ohne Federzungen bzw. ohne Ausstellung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehbedienelement
- 2
- Rastfeder
- 3
- Scheiteltiefpunkt
- 3'
- Scheiteltiefpunkt
- 4
- Vertiefung
- 4'
- benachbarte Vertiefung
- 5
- Flanke
- 6
- Scheitelhochpunkt
- 7
- benachbarte Erhebung
- 8
- abfallende Flanke
- 9
- Kulissenflanke
- 10
- Rastvorrichtung
- 12
- Rastkulisse
- 14
- Rastfeder
- 14'
- Rastfeder
- 14''
- Rastfeder
- 16
- Bedienelement
- 18
- Erhebungen
- 20
- Vertiefungen
- 22
- Erhebungsbögen
- 24
- Vertiefungsbögen
- 26
- Übergangspunkte zwischen den Bögen
- 28
- Linie
- 30
- Scheiteltiefpunkt
- 32
- Scheitelhochpunkt
- 34
- Vorwölbung
- 36
- Federschenkel
- 38
- Scheitelpunkt
- 40
- Federschenkelkontaktpunkte
- 40'
- Abschnitte
- 40''
- Abschnitte
- 42
- fallende Flanke
- 44
- ansteigende Flanke
- d
- Abstand
