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Die Erfindung betrifft eine Schaltbedienanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Schaltbedienanordnung kann beispielsweise als ein Touchpad zur Bedienung von diversen Funktionen ausgestaltet sein. Die Schaltbedienanordnung kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden.
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Eine solche Schaltbedienanordnung weist eine manuell bewegbare Betätigungsfläche zur Bedienung durch den Benutzer auf. Die Betätigungsfläche wirkt mit einem Verschiebemittel derart zusammen, dass die Betätigungsfläche um wenigstens eine Strecke aus einer Ausgangsstellung bzw. Nullstellung in eine Betätigungsstellung im wesentlichen linear bewegbar ist. Die Betätigungsstellung kann als eine Schaltstellung ausgebildet sein, derart dass die Betätigungsfläche in der Schaltstellung auf ein Schaltelement, einen Sensor o. dgl. schaltend einwirkt. Dabei wird dann ein Schaltsignal erzeugt, das wiederum zur Auslösung einer entsprechend zugeordneten Funktion herangezogen werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass Verkippungen der Betätigungsfläche, insbesondere für eine groß dimensionierte Betätigungsfläche, bei der Bedienung durch den Benutzer auftreten können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltbedienanordnung derart weiterzuentwickeln, dass Verkippungen der Betätigungsfläche bei der Bedienung durch den Benutzer weitgehend vermieden sind.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Schaltbedienanordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltbedienanordnung umfasst das Verschiebemittel eine Kipphebelanordnung, die insbesondere parallel-beweglich ist. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Parallelführung der Betätigungsfläche bei deren Bewegung erzielt, so dass Verkippungen der Betätigungsfläche weitgehend vermieden sind. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Schaltelement, der Sensor o. dgl. kann aufgrund der schaltenden Einwirkung der Betätigungsfläche in der Schaltstellung ein Signal erzeugen. Dieses Signal kann dann wiederum zum Schalten und/oder Auslösen einer zugeordneten Funktion in der Art eines Schaltsignals dienen. Beispielsweise kann dann bei einem erfindungsgemäß ausgestalteten Touchpad als Schaltbedienanordnung durch Bewegung eines Fingers des Benutzers auf und/oder über der Betätigungsfläche eine gewünschte Funktion im Kraftfahrzeug vom Benutzer ausgewählt werden. Anschließend wird die Betätigungsfläche durch Druck mittels des Fingers auf die Betätigungsfläche zur Erzeugung des Schaltsignals bewegt, wodurch wiederum die zugeordnete Funktion im Kraftfahrzeug geschaltet und/oder ausgelöst wird.
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In üblicher Weise kann für die Schaltbedienanordnung ein Gehäuse vorgesehen sein. Bevorzugterweise ist die Betätigungsfläche an einer Oberfläche des Gehäuses angeordnet, die nach Einbau der Schaltbedienanordnung im Kraftfahrzeug manuell zugänglich für den Benutzer ist. Desweiteren kann der einfachen Bedienbarkeit halber die Betätigungsfläche in das Innere des Gehäuses bewegbar sein. Zweckmäßigerweise kann die Kipphebelanordnung im Inneren des Gehäuses befindlich sein, womit diese vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Um die Führung für die Betätigungsfläche weiter zu verbessern, kann eine weitere Kipphebelanordnung in etwa parallel zu der einen Kipphebelanordnung angeordnet sein. Zur nochmals weiteren Verbesserung der Führung kann jeweils eine Kipphebelanordnung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Betätigungsfläche befindlich sein.
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In einer ersten Ausgestaltung, die besonders präzise arbeitet, kann die Kipphebelanordnung rotatorisch gelagerte Hebelpaare aufweisen. In einer zweiten Ausgestaltung, die besonders kostengünstig ist, kann die Kipphebelanordnung parallelverspannte elastische Elemente, bei denen es sich insbesondere um Blattfedern handeln kann, aufweisen.
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In kompakter Ausgestaltung kann die Kipphebelanordnung auf der einen Seite ein Loslager sowie auf der anderen, gegenüberliegenden Seite ein Festlager aufweisen. In einer einfachen Ausgestaltung kann das Loslager eine bewegliche Platte umfassen. Bevorzugterweise kann die bewegliche Platte in einem Lager am Gehäuse rotatorisch und/oder linear geführt sein.
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In kompakter Art und Weise kann an der Betätigungsfläche ein im wesentlichen senkrecht abstehender Ansatz angeordnet sein. Bevorzugterweise ist der Ansatz an der dem Inneren des Gehäuses zugewandten Seite der Betätigungsfläche angeordnet. Zweckmäßigerweise kann der Ansatz in etwa mittig an der Betätigungsfläche befindlich sein. Desweiteren kann der Ansatz im Gehäuse befindlich sein.
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In der ersten Ausgestaltung kann es sich anbieten, dass der eine Kipphebel an dessen einem Ende mittels eines Drehlagers bzw. Drehgelenks am Ansatz sowie an dessen anderem Ende mittels eines weiteren Drehlagers bzw. Drehgelenks an einem gehäusefesten Lager rotatorisch gelagert ist. Der andere Kipphebel kann an dessen einem Ende mittels eines Drehlagers bzw. Drehgelenks am Ansatz sowie an dessen anderem Ende mittels eines weiteren Drehlagers bzw. Drehgelenks an einem Loslager rotatorisch gelagert sein. Dadurch ist die Betätigungsfläche insbesondere im wesentlichen in Richtung des Ansatzes in das Gehäuse bewegbar. Die Schaltbedienanordnung nach dieser ersten Ausgestaltung ist kompakt sowie in einfacher Art aufgebaut.
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In der zweiten Ausgestaltung kann es sich anbieten, dass die eine Blattfeder an deren einem Ende am Ansatz sowie an deren anderem Ende gehäusefest befestigt ist. Die andere Blattfeder kann an deren einem Ende am Ansatz sowie an deren anderem Ende an einem Loslager befestigt sein. Zur Befestigung bzw. Fixierung der Blattfeder kann es sich anbieten, dass deren Enden entsprechend eingespannt sind. Dadurch ist die Betätigungsfläche insbesondere im wesentlichen in Richtung des Ansatzes in das Gehäuse bewegbar. Die Schaltbedienanordnung nach dieser zweiten Ausgestaltung ist kompakt sowie in kostengünstiger Art aufgebaut.
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Schließlich kann in einfacher Art und Weise ein elastisches Element zur Rückstellung der Betätigungsfläche in die Ausgangslage und/oder zur Erzeugung einer Haptik für die Bewegung der Betätigungsfläche mit der Betätigungsfläche zusammenwirken. Zweckmäßigerweise kann das elastische Element mit dem Ansatz zusammenwirken. In kostengünstiger Weise kann das elastische Element aus einer Druckfeder bestehen.
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Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltbedienanordnung ist nachfolgendes festzustellen.
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Die Schaltbedienanordnung ist als ein Eingabegerät mit einer lateralbeweglichen, großen Bedienoberfläche ausgestaltet. Beispielsweise kann die Bedienfläche eine Dimensionierung von ca. 110 mm × 70 mm besitzen und in z-Richtung linear betätigbar sein. Verkippungen und/oder nichtlineare Bewegungen an unterschiedlichen Stellen sollen bestmöglich verhindert sein. Der Hub in z-Richtung beträgt weniger als 1 mm. Die Ausprägungen im Oberflächendesign und/oder Oberflächenstyling sollen möglichst große Freiheitsgrade bieten. Die Einheit soll möglichst kompakt und/oder bauraumoptimal ausgestaltet sein. Gewünscht ist weiter eine möglichst geringe Anzahl an beweglichen Teilen. Vibrationen im Fahrzeug sollen nicht zur Anregung eines Störgeräusches führen.
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Als Lösung für diese Anforderungen an die Schaltbedienanordnung ist eine parallel-bewegliche Kipphebelanordnung vorgeschlagen. Diese Kipphebelanordnung kann mittels rotatorisch gelagerten Hebelpaaren und/oder in Form von parallelverspannten Blattfedern realisiert sein. Als Grundprinzip sind diese als Parallelhebel gelagert. Dies bedeutet im Wirkprinzip, dass die eine Seite als Loslager und die weitere Seite auf der anderen, gegenüberliegenden Seite als Festlager fixiert sind. Um auf das Loslager zu verzichten, kann dies in der Ausführung als Blattfederpaket in der plastischen Verformung der Federelemente und deren Anbindung realisiert werden. Eine weitere Möglichkeit zur Anordnung des Loslagers ist die Verwendung einer beweglichen Platte in rotatorischer und/oder linearer Führung des Lagers.
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Geschaffen ist somit eine parallelgeführte Bedienfläche, insbesondere mit unterschiedlichen Haptikelementen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in Folgendem:
- – Geringe Anzahl an Bauteilen für die Schaltbedienanordnung.
- – Hohe Qualität der Parallelführung der Betätigungsfläche bei maximaler Maßhaltigkeit bei Parallelverschiebung in Bewegungsrichtung.
- – Hohe Steifigkeit der Anordnung in x- und y-Richtung.
- – Sehr geringe Reibung für die Bewegung der Betätigungsfläche.
- – Spielfreiheit für die Betätigungsfläche.
- – Hohe Flächensteifigkeit der Anordnung.
- – Kompakte Bauweise für die Schaltbedienanordnung.
- – Hohe Flexibilität in der Haptikauslegung für die Schaltbedienanordnung durch Wahl der Federelemente beziehungsweise des elastischen Elements und/oder deren Auslegung.
- – Einfache Integrierbarkeit in den Fertigungsprozess für die Schaltbedienanordnung sowie deren einfache Herstellbarkeit und/oder Montagefreundlichkeit.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 eine Schaltbedienanordnung in perspektivischer Ansicht,
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2 einen schematischen Schnitt entlang der Linie 2-2 in 1 in der Art einer Prinzipskizze zur Funktionsweise der Schaltbedienanordnung gemäß einer ersten Ausführung und
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3 einen schematischen Schnitt wie in 2 gemäß einer zweiten Ausführung.
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In 1 ist eine Schaltbedienanordnung 1 in der Art eines Touchpads zu sehen, die insbesondere für ein Kraftfahrzeug Verwendung findet. Die Schaltbedienanordnung 1 weist ein aus Kunststoffbestehendes Gehäuse 13 auf, an dessen einen manuell zugänglichen Oberfläche 14 eine sich in x- und y-Richtung erstreckende Betätigungsfläche 2 befindlich ist. Der Benutzer kann durch manuelle Einwirkung mittels eines Elements 5 an der Betätigungsfläche 2 die Schaltbedienanordnung 1 bestimmungsgemäß bedienen. Bei dem Element 5 kann es sich um den Finger 5 einer menschlichen Hand 6 handeln, so dass mittels entsprechender Bewegung des Fingers 5 die bestimmungsgemäße Bedienung ermöglicht ist. Beispielsweise kann die Schaltbedienanordnung 1 in der Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordnet sein und für die Bedienung eines Navigationssystems, eines Bildschirms o. dgl. im Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Die Schaltbedienanordnung 1 ist mittels eines Steckeranschlusses 15 beispielsweise an ein Bussystem im Kraftfahrzeug anschließbar.
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Die Schaltbedienanordnung 1 ist mit einem mit der Betätigungsfläche 2 zusammenwirkenden, nicht weiter gezeigten Sensor versehen. Der beispielsweise kapazitiv und/oder mit Infrarot-Strahlung arbeitende Sensor erzeugt bei Annäherung des Elements 5, hier beispielsweise des Fingers 5 der Hand 6 des Benutzers, an die Betätigungsfläche 2 und/oder bei Berührung der Betätigungsfläche 2 mittels des Elements 5 und/oder bei Druckeinwirkung mittels des Elements 5 auf die Betätigungsfläche 2 ein Signal. Das Signal dient dann zum Schalten und/oder Auslösen und/oder Anwählen einer Funktion im Kraftfahrzeug in der Art eines Schaltsignals.
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Die Betätigungsfläche 2 der Schaltbedienanordnung 1 ist weiter bewegbar in Richtung 3 (z-Richtung) ausgestaltet, so dass die Betätigungsfläche 2 manuell mittels des Fingers 5 in Richtung 3, und somit in Richtung zum Inneren des Gehäuses 13, bewegt werden kann. Wie weiter in 2 zu sehen ist, wirkt hierzu die Betätigungsfläche 2 mit einem Verschiebemittel 4 derart zusammen, dass die Betätigungsfläche 2 um wenigstens eine Strecke aus einer Ausgangs- beziehungsweise Nullstellung in eine Betätigungsstellung im wesentlichen linear bewegbar ist. Die Betätigungsstellung ist als eine Schaltstellung ausgebildet, derart dass die Betätigungsfläche 2 in der Schaltstellung auf ein elektrisches Schaltelement 7 schaltend einwirkt. Dabei erzeugt das Schaltelement 7 ein Schaltsignal, das beispielsweise als „Enter”-Befehl und damit zum Schalten und/oder Auslösen der zugeordneten Funktion im Kraftfahrzeug dienen kann. Anstelle eines elektrischen Schaltelements 7 kann auch ein Sensor, wie ein Hall-Sensor, ein induktiver Sensor, eine Lichtschranke o. dgl., Verwendung finden.
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Wie weiter anhand der 2 zu sehen ist, umfasst das Verschiebemittel 4 eine Kipphebelanordnung. Die Kipphebelanordnung 4 ist vorliegend parallel-beweglich ausgebildet und befindet sich im Inneren des Gehäuses 13. Zwecks Verbesserung der Führung in Richtung 3 ist eine weitere Kipphebelanordnung 4' in etwa parallel zur Kipphebelanordnung 4 angeordnet. Falls gewünscht kann zur weiteren Verbesserung der Parallelführung jeweils eine Kipphebelanordnung 4, 4' an zwei, gemäß 1 einander gegenüberliegenden Seiten 8, 8' der Betätigungsfläche 2 befindlich sein.
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Wie anhand der 2 zu erkennen ist, ist an der Betätigungsfläche 2 ein im wesentlichen senkrecht abstehender Ansatz 16 angeordnet. Der Ansatz 16 ist an der dem Inneren des Gehäuses 13 zugewandten Seite der Betätigungsfläche 2 sowie in etwa mittig an der Betätigungsfläche 2 angeordnet und ist im Gehäuse 13 befindlich. Die Kipphebelanordnung 4, 4' steht mit diesem Ansatz 16 zur Zusammenwirkung mit der Betätigungsfläche 2 in Verbindung.
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In einer ersten Ausführung entsprechend der 2 weist die Kipphebelanordnung 4, 4' rotatorisch gelagerte Hebelpaare 9, 10 auf. Der eine Kipphebel 9 ist an dessen einem Ende mittels eines Drehlagers 17 am Ansatz 16 sowie an dessen anderem Ende mittels eines weiteren Drehlagers 18 an einem gehäusefesten Lager 19 rotatorisch beziehungsweise gelenkig gelagert. Der andere Kipphebel 10 ist an dessen einem Ende mittels eines Drehlagers 17' am Ansatz 16 sowie an dessen anderem Ende mittels eines weiteren Drehlagers 18' an einem Loslager 20 rotatorisch beziehungsweise gelenkig gelagert. Dadurch ist die Betätigungsfläche 2 im wesentlichen in Richtung des Ansatzes 16, also in Richtung 3, in das Gehäuse 13 bewegbar.
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In einer zweiten Ausführung entsprechend der 3 weist die Kipphebelanordnung 4, 4' parallelverspannte elastische Elemente 11, 12 auf. Bei den elastischen Elementen 11, 12 handelt es sich vorliegend um Blattfedern. Die eine Blattfeder 11 ist an deren einem Ende am Ansatz 16 sowie an deren anderem Ende gehäusefest in einer Fixierung 21 befestigt beziehungsweise eingespannt. Die andere Blattfeder 12 ist an deren einem Ende am Ansatz 16 sowie an deren anderem Ende an einem Loslager 20 befestigt beziehungsweise eingespannt. Dadurch ist die Betätigungsfläche 2 im wesentlichen in Richtung des Ansatzes 16, also in Richtung 3, in das Gehäuse 13 bewegbar, wie in 3 anhand der gestrichelt eingezeichneten Blattfedern 11, 12 angedeutet ist.
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Beiden Ausführungen nach der 2 und der 3 ist also gemeinsam, dass die Kipphebelanordnung 4, 4' auf der einen Seite ein Loslager 20 sowie auf der anderen, gegenüberliegenden Seite ein Festlager 19, 21 aufweist. Das Loslager 20 kann eine bewegliche Platte 22 umfassen. Gemäß 2 und 3 ist die bewegliche Platte 22 in einem Lager am Gehäuse 13 linear geführt. Falls gewünscht kann die bewegliche Platte des Loslagers auch rotatorisch in einem Lager am Gehäuse 13 geführt sein, was jedoch nicht weiter gezeigt ist.
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Schließlich kann ein in 2 gezeigtes elastisches Element 23 zur Rückstellung der Betätigungsfläche 2 in die Ausgangsstellung und/oder zur Erzeugung einer Haptik für die Bewegung der Betätigungsfläche 2 in die Betätigungsstellung mit der Betätigungsfläche 2 zusammenwirken. Bei dem elastischen Element 23 handelt es sich um eine Druckfeder, die hier auf den Ansatz 16 einwirkt.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die erfindungsgemäße Schaltbedienanordnung 1 nicht nur als Touchpad für Kraftfahrzeuge sondern auch für sonstige Schaltelemente mit großflächigen Bedienoberflächen sowie mit linearer Betätigung und gegebenenfalls mit kurzen Hüben Verwendung finden. Desweiteren kann die Schaltbedienanordnung 1 auch in Hausgeräten, Audiogeräten, Videogeräten, Telekommunikationsgeräten o. dgl. eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltbedienanordnung
- 2
- Betätigungsfläche
- 3
- Richtungspfeil
- 4
- Verschiebemittel/Kipphebelanordnung
- 4'
- (weitere) Kipphebelanordnung
- 5
- Element/Finger
- 6
- Hand (von Benutzer)
- 7
- (elektrisches) Schaltelement
- 8, 8'
- Seite (der Betätigungsfläche)
- 9, 10
- Hebelpaar/Kipphebel
- 11, 12
- elastisches Element/Blattfeder
- 13
- Gehäuse (von Schaltbedienanordnung)
- 14
- Oberfläche (von Gehäuse)
- 15
- Steckeranschluss (am Gehäuse)
- 16
- Ansatz
- 17, 17'
- Drehlager
- 18, 18'
- (weiteres) Drehlager
- 19
- (gehäusefestes) Lager/Festlager
- 20
- Loslager
- 21
- Fixierung/Festlager
- 22
- (bewegliche) Platte (von Loslager)
- 23
- elastisches Element
