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Die Erfindung betrifft einen Drehsteller für eine Fahrzeugkomponente, bei der es sich insbesondere um ein Heizungs- und/oder Klimasteuergerät, ein Navigationsgerät, ein Infotainment-Gerät, ein Radio, ein CD- und/oder DVD-Abspielgerät oder allgemein um ein Mensch-Maschine-Interface handelt.
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In zunehmendem Maße werden für die Bedienung von Fahrzeugkomponenten multifunktionale Drehsteller eingesetzt, die ein Drehbedienelement aufweisen, das wahlweise auch drückbar ist (sogenannte Dreh-/Drücksteller). Derartige Drehsteller weisen zentral angeordnete Funktionselemente, wie z. B. ein hinterleuchtetes Symbolfeld, ein Display oder aber auch ein oder mehrere Bedientasten o. dgl. -elemente auf, um die herum sich der Drehsteller verstellen lässt. Insoweit ist das bzw. sind die Funktionselemente also feststehend.
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Drehsteller und insbesondere ihre Lagerelemente werden bevorzugt aus Kunststoffmaterial herstellt, bei dem es sich bekanntermaßen um ein preisgünstiges und einfach zu verarbeitendes Material handelt. So weisen die Drehlager von Drehstellern zumeist ineinandergeschobene Lagerhülsen auf, wobei eine erste feststehende Lagerhülse bspw. von einem Trägerelement (Frontblende, Abdeckung odgl. genannt) absteht, während das Drehbedienelement mit einer zweiten Lagerhülse versehen ist, die sich im montierten Zustand um die feststehende erste Lagerhülse oder in dieser dreht. Dieses Lager ist fertigungstechnisch eng toleriert, um möglichst spielarm zu sein. Daher ist es zweckmäßig, die beiden Lagerhülsen aus ein und demselben Kunststoffmaterial herzustellen. Hier bietet sich beispielsweise PC, ABS oder PC/ABS an. Ein Vorteil dieser Materialien ist, dass sie sich lackieren lassen, was insbesondere vorteilhaft für den Trägerkörper ist, der als Abdeckung oder auch Frontblende fungierende Bestandteile aufweist.
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Darüber hinaus sind Drehsteller mit Rastvorrichtungen versehen, die als mechanisches Gehemme aus einer Rastkulisse und einer Rastfeder ausgebildet sind. Die Rastkulisse ist dabei zumeist Bestandteil des Drehbedienelements, während am Trägerkörper die Rastfeder feststehend befestigt ist. Ein gewisser Nachteil einer derartigen Konstruktion ist darin zu sehen, dass das Material, aus dem die Rastkulisse besteht, das gleiche Kunststoffmaterial ist, aus dem auch das Drehbedienelement gefertigt ist. Dies ist nicht immer wünschenswert, da es die Designfreiheiten hinsichtlich der haptischen und ggf. auch akustischen Eigenschaften des Drehstellers einschränkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehsteller für eine Fahrzeugkomponente zu schaffen, der über erweiterte Designfreiheiten hinsichtlich haptischer und/oder akustischer Eigenschaften verfügt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Drehsteller für eine Fahrzeugkomponente insbesondere für ein Heizungs- und/oder Klimasteuergerät, ein Navigationsgerät, ein Infotainment-Gerät, ein Radio, ein CD- und/oder DVD-Abspielgerät oder allgemein ein Mensch-Maschine-Interface vorgeschlagen, mit
- – einem Trägerkörper, von dem eine feststehende erste Lagerhülse absteht,
- – einem Drehbedienelement, das eine drehbar an der ersten Lagerhülse gelagerte zweite Lagerhülse aufweist, und
- – einer Rastvorrichtung mit einer Rastfeder und einer wechselweise aufeinanderfolgend angeordnete Erhebungen und Vertiefungen aufweisenden Rastkulisse, die zusammen mit der Rastfeder ein Gehemme bildet,
- – wobei die Rastkulisse als ein vom Drehbedienelement und vom Trägerkörper separates Bauteil ausgebildet und mit dem Drehbedienelement – oder alternativ mit dem Trägerkörper – mechanisch starr verbunden ist und
- – wobei das Trägerelement mit der ersten Lagerhülse sowie die zweite Lagerhülse aus dem gleichen ersten Kunststoffmaterial hergestellt sind und die Rastkulisse aus einem von dem ersten Kunststoffmaterial verschiedenen zweiten Kunststoffmaterial hergestellt ist.
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Nach dem erfindungsgemäßen Konzept handelt es sich bei der Rastkulisse um ein Bauteil, dass separat von Drehbedienelement und vom Trägerkörper hergestellt wird, um später mit einem dieser beiden Element mechanisch starr, d. h. gegen ungewollte Relativbewegungen gesichert, verbunden zu werden. Die Rastkulisse kann demzufolge aus einem anderen Kunststoffmaterial gefertigt werden als die (zweite) Lagerhülse des Drehbedienelements bzw. als die (erste) Lagerhülse des Trägerkörpers. Damit sind also die Funktionen Rastung und Lagerung auf getrennte Bauteile verteilt, womit für das Radiallager, also für die Lagerhülsen, ein (erstes) Kunststoffmaterial verwendet werden kann, mit dem sich ein spielarmes Lager fertigen lässt, während für die Rastvorrichtung an der bzw. in deren Bereich das Drehbedienelement axial geführt ist, ein vom ersten Kunststoffmaterial verschiedenes zweites Kunststoffmaterial eingesetzt werden kann, das tribologisch und haptisch sowie akustisch die an die Rastvorrichtung insbesondere an das Material der Rastfeder, d. h. des federelastischen Rastelements, gestellten Anforderungen erfüllt.
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Insbesondere kann für die Rastvorrichtung ein Kunststoffmaterial eingesetzt werden, das verschleißfester und insoweit verschleißresistenter als das Material der Lagerhülsen ist.
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Das erfindungsgemäße Konzept ist insbesondere bei großformatigen Drehstellern von Vorteil. Denn deren ebenfalls vergleichsweise großformatigen Lager (Lagerhülsen mit vergleichsweise großen Durchmessern) lassen sich aus einem Kunststoffmaterial fertigen, mit dem sich eng tolerierte Lagerhülsen herstellen lassen, womit das Lager in zusammengebautem Zustand relativ spielarm ist. Dies wirkt sich auch vorteilhaft auf die geforderten eng tolerierten Spaltmaße des Drehstellers aus. Für die Lagerhülsen und die mit diesen verbundenen Teile des Drehstellers, nämlich Drehelement bzw. Trägerkörper kann bspw. mit Vorteil erfindungsgemäß PC, ABS oder PC/ABS eingesetzt werden, bei denen es sich um Kunststoffmaterialien handelt, die spritzgusstechnisch einfach handhabbar sind und zu eng tolerierten Spritzgussteilen führen. Als Material für die Rastvorrichtung bzw. für deren Rastkulisse kann dann ein insoweit tribologisch optimiertes bzw. wünschenswertes Materials wie bspw. verschleißfestes POM eingesetzt werden. Durch die geometrische Ausgestaltung der Vertiefungen und Erhebungen sowie der Rastfeder lässt sich die Haptik und die Akustik der Rastvorrichtung weiter den jeweiligen Anforderungen bzw. Bedürfnissen anpassen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Ansatz der Trennung des Radiallagers (gebildet durch die beiden Lagerhülsen) von der axialen Führung des Drehstellers (definiert durch die Rastvorrichtung mit Rastkulisse und Rastfeder) wird also eine vergrößerte Designfreiheit bei der Konstruktion und der Konzeption des Drehstellers erreicht.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Drehbedienelement als Drehringelement ausgebildet ist, mit dem die zweite Lagerhülse fest verbunden ist, und dass das Drehbedienelement ein feststehendes Funktionselement wie z. B. ein oder mehrere Betätigungstasten, eine Symbolfeldabdeckung, ein Display odgl. umgibt.
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Wie oben erwähnt, ist das erfindungsgemäße Konzept insbesondere tragfähig bei großformatigen Drehstellern, da sich mit geeigneten Kunststoffmaterialien die geforderten spielarmen radialen Lager und die eng tolerierten Spaltmaße realisieren lassen, ohne bei der diesbezüglichen Kunststoffmaterialauswahl auch sogleich die tribologischen Eigenschaften sowie die anderen Eigenschaften wie Haptik und Akustik der Rastvorrichtung mit einbeziehen zu müssen.
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In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zweite Lagerhülse des Drehringelements die erste Lagerhülse des Trägerkörpers von außen umgibt.
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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 im Längsschnitt und schematisch den Aufbau eines Drehstellers gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels und
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2 eine ausschnittsweise Ansicht auf die Rastvorrichtung in Richtung des Pfeils II der 1.
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1 zeigt im Längsschnitt und stark schematisiert den erfindungsgemäßen Aufbau eines Drehstellers 10 für eine Fahrzeugkomponente, bei der es sich beispielhaft um ein Klimasteuergerät handeln kann. Mit dem Drehsteller 10 kann bspw. die Temperatur und/oder die Luftverteilung und/oder die Gebläsestärke eingestellt werden. Im Stand der Technik sind derartige multifunktionale Drehsteller insbesondere auch als Dateneingabeeinrichtungen in Fahrzeugen bekannt.
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Der Drehsteller 10 weist einen Trägerkörper 12 mit einer in diesem Ausführungsbeispiel aufragenden ersten feststehenden Lagerhülse 14 auf. Ferner ist der Drehsteller 10 mit einem Drehbedienelement 16 versehen, das in diesem Ausführungsbeispiel als Drehringelement 18 ausgebildet ist, von dem eine zweite Lagerhülse 20 absteht. Die Lagerhülsen 14, 20 sind ineinandergeschoben. Das Drehlager 22 dient der radialen Führung des Drehbedienelements 16 am Trägerkörper 12. Die beiden Lagerhülsen 14, 20 sind ineinandergeschoben und bilden das Drehlager 22, das der radialen Führung des Drehbedienelements 16 am Trägerkörper 12 dient. Diese radiale Führung sollte recht spielarm ausgeführt werden, was den Bedienkomfort und die taktilen Eigenschaften des Drehstellers 10 positiv beeinflusst.
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Der Drehsteller 10 ist darüber hinaus mit einer Rastvorrichtung 24 versehen, die eine in diesem Ausführungsbeispiel als Kranz bzw. Ring ausgebildete Rastkulisse 26 mit wechselweise aufeinanderfolgenden Erhebungen 28 und Vertiefungen 30 versehen ist und darüber hinaus eine Rastfeder 32 aufweist (siehe 2), die in diesem Ausführungsbeispiel als Blattfeder 34 mit Vorwölbung 36 ausgebildet ist. Die Vorwölbung 36 der Rastfeder 32 taucht in eine der Vertiefungen 30 ein, wenn sich das Drehbedienelement 16 in einer Rastruhelage befindet. Das Drehlager 22 muss über den gesamten Temperaturbereich klemmfrei arbeiten und dabei spielarm bleiben, um nämlich die mechanischen Eigenschaften der wie ein mechanisches Gehemme wirkenden Rastvorrichtung 24 zu gewährleisten. Hierzu zählt bspw. die Unterstützung der Verdrehung des Drehbedienelements 16 in dem Augenblick, in dem die Rastfeder 32 über den Scheitelpunkt einer Erhebung 28 hinweg bewegt wird, um von dort aus in die sich anschließende Vertiefung 30 einzutauchen. Bei diesem Vorgang entsteht ein die Verdrehung des Drehbedienelements 16 unterstützendes Drehmoment, dessen Kennlinie für die empfundene Haptik, taktile Rückmeldung des Drehstellers 10 und die Akustik mitverantwortlich ist. Damit dies stets gewährleistet ist, muss das Drehlager 22 trotz geforderter enger Tolerierung (spielarm) über den gesamten Temperaturbereich und über die gesamte Lebensdauer des Drehstellers 10 funktionsfähig bleiben.
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Innerhalb des vom Drehringelement 18 definierten Bereichs befindet sich ein bei 38 angedeutetes, feststehendes Display o. dgl. Symbolfeld.
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Wie anhand von 1 zu erkennen ist, ist die Rastvorrichtung 24 konstruktiv getrennt von dem Drehlager 22 ausgebildet, indem die Rastvorrichtung 24 bzw. deren Rastkulisse 26 an einem Bauteil 40 ausgebildet ist, das gegenüber den beiden Lagerhülsen 14, 20 getrennt gefertigt ist. Bei diesem Bauteil 40 handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um ein hülsenartiges Bauteil mit einem zylindrischen Abschnitt 42, an dessen dem Trägerkörper 12 zugewandten Ende die Rastkulisse 26 als ringflanschähnliches Teil 44 angeformt ist. Die Rastfeder 32 ist dabei an dem Trägerkörper 12 fixiert.
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Das Bauteil 40 ist starr mit der Lagerhülse 20 des Drehbedienelements 16 verbunden, wird also bei dessen Verdrehung mitverdreht (z. B. Nut-Feder-Verbindung 46). Aber auch gegen axiale Relativbewegungen ist das Bauteil 40 an der Lagerhülse 20 gesichert (siehe die Verklipsungen bei 48). Damit kann das ringflanschähnliche Teil 44 axial an elastisch verformbaren Sicherungslaschen 50 der Frontblende 52 geführt und das Drehbedienelement 16 gegen Abzugsbewegungen gesichert werden. Das Teil 44 bildet im Zusammenspiel mit der Frontblende 52 (bzw. deren Verklipsung 48) und der Vorwölbung 36 der Blattfeder 34 das Axiallager 54, während das Radiallager 56 von den beiden Hülsen 14 und 20 gebildet wird.
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Wie also zu erkennen ist, ist die radiale Führung (Drehlager 22) konstruktiv getrennt von der axialen Führung, die durch die Rastvorichtung 24 realisiert wird. Hierdurch können verschiedene Kunststoffmaterialien für die radiale Führung und für die axiale Führung eingesetzt werden, wobei diese unterschiedlichen Kunststoffmaterialien für ihre jeweilige Funktion (nämlich radiale Führung bzw. axiale Führung) optimiert sein können. Für ein spielarmes und über den geforderten Temperaturbereich klemmfreies Drehlager 22 ist es wesentlich, dass die beiden Lagerhülsen 14, 20 aus ein und demselben Kunststoffmaterial bestehen. Hier sollte ein Kunststoffmaterial eingesetzt werden, dessen Schrumpfungsverhalten beherrschbar und ebenfalls eng tolerierbar ist. Als Kunststoffmaterial eignet sich insoweit PC, ABS oder PC/ABS.
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Demgegenüber lässt sich für die axiale Führung, also für die Rastkulisse 26 der Rastvorrichtung 24 ein in tribologischer Hinsicht optimiertes Material einsetzen, das, wenn es für die Herstellung der Lagerhülsen 14, 20 eingesetzt würde, nicht die insoweit gewünschten Eigenschaften der zuvor genannten Materialien aufweist. Als Material für die Rastkulisse 26 lässt sich bspw. POM einsetzen, bei dem es sich um ein verschleißfestes und damit dauerhaft hinsichtlich der axialen Führung zuverlässig arbeitendes Kunststoffmaterial handelt.
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Selbstverständlich sind auch andere Materialpaarungen als die hier angesprochene möglich.
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Mit dem erfindungsgemäßen Konzept lassen sich also Drehsteller besonders einfach herstellen, die unabhängig vom Durchmesser mit möglichst kleinem radialen Spiel ausgeführt sein müssen. Dies ist mitunter ein relevantes Qualitätsmerkmal, indem kleine laterale Spiele insbesondere unter thermischen Gesichtspunkten gefordert werden. Daneben soll aber die Haptik so wenig wie möglich von Reibungseffekten beeinträchtigt sein. Insoweit spielen also für die axiale Führung tribologische Eigenschaften der Kunststoffmaterialien eine Rolle. Durch den erfindungsgemäßen Ansatz, beide Funktionen auf unterschiedliche Bauteile ”verteilen” zu können, kann ein Drehsteller hergestellt werden, der sämtlichen Anforderungen durch die jeweils ”optimale” Kunststoffmaterialauswahl gerecht wird. Für die vergleichsweise weniger stark belastete radiale Führung (Drehlager) wird dabei zweckmäßigerweise für beide Lagerhülsen das gleiche Kunststoffmaterial eingesetzt, aus dem dann auch der Trägerkörper 12 bzw. eine Frontblende 48 gefertigt werden. Das thermische Ausdehnungs- bzw. Schrumpfungsverhalten der beiden Lagerhülsen 14, 20 des Drehlagers 22 ist damit im Wesentlichen gleich. Das minimal mögliche radiale Spiel unterliegt damit nicht einer thermischen Differenz; eine insoweit ermöglichte Spieleinengung wirkt sich in besonderem Maße bei großen Durchmessern der Lagerhülsen positiv aus.
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Die im Gegensatz zur radialen Führung höher belastete axiale Führung des Drehbedienelements 16 (bei 44) kann aus einem insoweit optimierten Kunststoffmaterial hergestellt werden. Die haptischen Eigenschaften des Drehstellers lassen sich somit optimiert und getrennt von den mechanischen Eigenschaften einstellen und wählen. Der ”haptische” Teil des Drehstellers, also die Rastvorrichtung 24 bzw. die axiale Führung des Drehstellers, lässt sich aus tribologisch ”geeigneterem” Material als demjenigen für das Drehlager 22 herstellen. Im Ergebnis ergibt sich also eine Drehsteller-Konzeption mit Feinabstimmung des radialen Durchmessers bei tribologisch optimierter axialer Führung (Rastvorrichtung).
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehsteller
- 12
- Trägerkörper
- 14
- Lagerhülse des Trägerkörpers
- 16
- Drehbedienelement
- 18
- Drehringelement
- 20
- Lagerhülse des Drehbedienelements bzw. Drehringelements
- 22
- Drehlager
- 24
- Rastvorrichtung
- 26
- Rastkulisse der Rastvorrichtung
- 28
- Erhebung der Rastkulisse
- 30
- Vertiefung der Rastkulisse
- 32
- Rastfeder der Rastvorrichtung
- 34
- Blattfeder
- 36
- Vorwölbung der Rastfeder
- 40
- Bauteil mit Rastkulisse
- 42
- hohlzylindrischer Abschnitt des Bauteils
- 44
- Ringflanschteil des Bauteils
- 46
- Nut-Feder-Verbindung (Radialsicherung) des Bauteils mit der Lagerhülse des Drehbedienelements
- 48
- Verklipsung (Axialsicherung) des Bauteils mit der Lagerhülse des Drehbedienelements
- 50
- Sicherungslasche
- 52
- Frontblende
- 54
- Axiallager
- 56
- Radiallger
