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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen mit einem drehbeweglich gelagerten Betätigungsteil, auch Handhabe oder Drehknopf genannt, und einem demgegenüber feststehenden Gehäuse. Derartige Bedienelemente werden auch als Drehsteller bezeichnet. Erfindungsgemäß sind ferner Mittel zum Erzeugen einer Rast vorgesehen.
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In Kraftfahrzeugen sind heutzutage eine Vielzahl von Bedienfunktionen einzustellen, wobei ein Trend dahingehend gerichtet ist, diese Vielzahl von Bedienfunktionen mittels eines einzigen Drehstellers vorzunehmen, um entsprechend einer jeweils ausgewählten Bedienfunktion Parameter einzustellen oder zwischen verschiedenen Möglichkeiten auszuwählen. Sind derartige Drehsteller in beiden Richtungen frei drehbar, so ist sowohl beim Einstellen von Parametern als auch beim Auswählen von vorgegebenen Möglichkeiten eine optische Rückmeldung über den eingestellten Parameter beziehungsweise die eingestellte Möglichkeit erforderlich. Um hierbei dem Benutzer zumindest ein Gefühl für das Drehen am Drehsteller des Drehknopfes zu vermitteln, ist es bekannt, eine Vielzahl von leichten, am Drehknopf fühlbaren Rastklicks zu erzeugen. Der Benutzer erhält somit eine haptische Rückmeldung. Bei Drehstellern werden diese in der Regel durch eine mechanische Kontur mit zugehörigem Federelement realisiert. D.h. die Feder liegt mit einer mechanischen Vorspannung an der Kontur an und gleitet beim Betätigen des Drehstellers auf und ab. Diese Gleitbewegung ist nachteilig mit Reibung verbunden und unterliegt nachteilig Verschleiß und kann außerdem unerwünschte Schleifgeräusche hervorrufen.
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Ein entsprechender Drehsteller für ein Bedienelement ist aus der
DE 198 24 149 A1 bekannt. Es ist ein Drehsteller beschrieben, bei dem eine in beiden Drehrichtungen wirksame Klinke mit Rastzähnen einer Zahnscheibe zusammenwirkt. Die Klinke wird dabei von einem Stellglied aus ihrer Freigabestellung in eine Sperrstellung verschoben, in der sie elastisch mit unterschiedlichen Federkräften oder unbeweglich gehalten wird, um am Drehknopf unterschiedlich stark fühlbare Rastklicks zu bewirken. Dabei wirkt das Stellglied unmittelbar mit den Rastzähnen der Zahnscheibe zusammen.
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Ein weiteres Bedienelement für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen mit einem Gehäuse und einem Drehknopf, der über eine Drehachse Steuerfunktionen einstellt und einem Rastwerk zur Vorgabe von den Symbolen zugeordneten Raststellungen des Drehknopfes ist in der
DE 195 17 781 C2 beschrieben. Hierbei arbeitet das Rastelement mit einer am Gehäuse befestigten Rastkontur zusammen und ist einstückig an dem Drehknopf angeformt. Mittels eines Steckers, der in das Steuerglied hineinreicht, kann das Steuerglied betätigt werden, wobei das Steuerglied in einem Gleitlager gehalten ist.
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Ein Betätigungselement mit einem Drehsteller und einem feststehenden Innenteil, das im Gehäuse in Kugeln gelagert ist, ist in der
DE 102 34 512 A1 beschrieben. Der Drehsteller, der hier als Drehknopf bezeichnet ist, erhält seine Rastklicks über Führungskurven, die in Zusammenwirkung mit den Kugeln der Lagerung eine Auf- und Abbewegung erzeugen und mittels der der Bediener eine haptische Rückmeldung erfährt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Bedienelement insbesondere für Kraftfahrzeugen zu entwickeln, dass äußerst leichtgängig und geräuscharm ist, eine gleichmäßige Rast über den gesamten Drehbereich aufweist, mit konstruktiv einfachen Mitteln aufgebaut und deshalb kostengünstig herzustellen ist und insbesondere vergleichsweise wenig Bauraum beansprucht. Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Das Bedienelement weist ein Gehäuse auf. Das Gehäuse ist beispielsweise aus einem Kunststoff, wie einem Thermoplast, hergestellt. Der Begriff „Gehäuse“ ist weit auszulegen, und kann eine lediglich auf die Befestigung des Bedienelements gerichtete Ausgestaltung aufweisen. Es kann aber auch eine eine einzelne Komponente, beispielsweise eine elektronische Komponente, des Bedienelements schützende Ausgestaltung aufweisen. Er ist beispielsweise bereichsweise als im Wesentlichen geschlossenes Gehäuse ausgebildet. Er ist beispielsweise aus einem Kunststoff, wie einem Thermoplast.
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Das erfindungsgemäße Bedienelement weist ferner ein um eine Drehachse drehbeweglich am Gehäuse gelagertes Betätigungsteil auf und wird nachfolgend auch kurz als Drehsteller bezeichnet. Das Betätigungsteil ist beispielsweise aus einem Kunststoff, wie einem Thermoplast und ist beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
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Es sind erfindungsgemäß Mittel zur Erzeugung einer Rast während der Drehbetätigung des Betätigungsteils vorgesehen, welche eine Rastkontur und ein mit der Rastkontur in Berühreingriff stehendes Rastelement aufweisen.
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Das Rastelement ist erfindungsgemäß als ein um eine Achse drehbeweglich gelagerte Laufrolle ausgebildet, welche mit einer zugehörigen Lauffläche in elastisch vorgespanntem Berühreingriff mit der Rastkontur steht. Durch die Verwendung einer Laufrolle anstelle eines Gleitkontakts wird der Verschleiß minimiert und die Geräuschentwicklung verringert. Zudem wird die Rasthaptik präziser. Die Grundidee der Erfindung somit darin, die Gleitreibung durch eine Rollreibung zu ersetzen, d.h. ein schleifendes Rastelement wird durch ein abrollendes Rastelement ersetzt.
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Bevorzugt ist die Achse, um die die Laufrolle drehbeweglich gelagert ist, parallel zur Drehachse ausgerichtet. Beispielsweise ist die Rastkontur an einer zur Drehachse parallel ausgerichteten Innenfläche oder Außenfläche, bevorzugt Außenfläche, des Betätigungsteils ausgebildet. Bevorzugt ist die Rastkontur am Betätigungsteil umlaufend ausgebildet. Bevorzugt ist die Rastkontur in Verlaufsrichtung gleichbleibend periodisch ausgebildet.
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Bevorzugt ist wenigstens eine äußere, die Lauffläche definierende Schicht der Laufrolle aus einem Material, welches eine höhere Elastizität aufweist als die des Materials der Rastkontur.
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Bevorzugt weist die äußere, die Lauffläche definierende Schicht der Laufrolle, auch Reifen, einen Siliconkautschuk auf. Siliconkautschuke haben sich als geeignet erwiesen, wenn es darum geht, das Verbleiben einer Restverformung nach längerem Stillstand insbesondere bei vergleichsweise hohen Außentemperaturen zu vermeiden. Bevorzugt wird die die Lauffläche definierende Schicht aus einem Festsilicon (HTV) hergestellt. Bevorzugt handelt es sich um einen additions-vernetzenden Siliconkautschuk, noch bevorzugter einem platin-katalysierten, additions-vernetzenden Siliconkautschuk.
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Bevorzugt ist die Dicke der äußeren Schicht, gemessen in Radialrichtung der Laufrolle größer als der radiale Abstand zwischen den durch die Rasterhebungen der Rastkontur definierten maximalen Höhen und den durch die zwischen den Rasterhebungen ausgebildeten Rastvertiefungen definierten maximalen Tiefen. Dadurch kann auf Mittel zur elastischen Vorspannung zwischen dem Rastelement und der Rastkontur verzichtet werden und im Wesentlichen auf die elastische Verformung der äußeren Schicht zur Ausbildung der Rasthaptik gesetzt werden und letztlich Bauteile eingespart werden.
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Bevorzugt wird die Laufrolle in einem 2K-Spritzgussverfahren hergestellt.
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Bevorzugt ist ferner eine metallische Blattfeder vorgesehen, um das Rastelement in Richtung des Eingriffs mit der Rastkontur elastisch vorzuspannen.
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Gemäß einer weiteren, Komponenten und Gewicht einsparenden und bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Bedienelements bildet das Gehäuse einen Federabschnitt aus, um das Rastelement in Richtung des Eingriffs mit der Rastkontur elastisch vorzuspannen.
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In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bedienelements ist die Rastkontur drehfest mit dem Betätigungsteil verbunden. Bevorzugt ist die Rastkontur einstückig mit dem Betätigungsteil ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Rastelement bezüglich der Drehachse radial nach außen vorgespannt. Beispielsweise ist wenigstens das Rastelement in dem durch das Betätigungsteil definierten Hohlvolumen angeordnet. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist das Rastelement radial nach innen elastisch vorgespannt.
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Bevorzugt sind ferner Mittel zur Drehstellungsdetektion vorgesehen, die ausgelegt sind, unmittelbar die Relativverdrehung zwischen Betätigungsteil und Gehäuse zu detektieren. Beispielsweise sind berührungslos detektierende Mittel zur Drehstellungsdetektion vorgesehen. Beispielsweise wird eine optische, induktive und/oder kapazitive Detektion durchgeführt.
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Bevorzugt ist der Durchmesser der Laufrolle größer als der 1-fache Abstand, bevorzugt größer als der 1,5-fache Abstand, zwischen zwei benachbarten Rasterhebungen der Rastkontur.
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Zur Einsparung von Bauraum sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die Mittel zur Erzeugung einer Rast in einem durch das Betätigungsteil definierten Hohlvolumen angeordnet.
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Die Erfindung betrifft ferner die gleichermaßen vorteilhafte Verwendung des Bedienelements in einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen in einem Kraftfahrzeug.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen, ersten Ausführungsform des Bedienelements;
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2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen, zweiten Ausführungsform des Bedienelements;
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3 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen, dritten Ausführungsform des Bedienelements.
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Die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1, auch Drehsteller genannt, wird nachfolgend anhand der 1 beschrieben. Es weist ein Betätigungsteil 2, auch Handhabe genannt, auf, welches um eine Drehachse D1 drehbeweglich an einem Gehäuse 3 gelagert ist. Das Gehäuse 3 ist aus einem Thermoplast hergestellt und dient der Befestigung des Bedienelements 1 an einer Innenverkleidung, wie einem Armaturenbrett, einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs. Um der Drehbetätigung des Betätigungsteils 2 eine Schalt- oder Steuerfunktionalität zu verleihen, sind ferner Mittel zur Stellungsdetektion des Betätigungsteils 2 vorgesehen, die in einem vom Betätigungsteil 2 ausgebildeten und in der 1 nicht sichtbaren Hohlvolumen angeordnet sind. Auf der Außenumfangsfläche des Betätigungsteils 2 ist eine Rastkontur 4 mit gleichmäßig beabstandeten, sich somit periodisch wiederholenden Rasterhebungen 4a ausgebildet. In diese Rastkontur 4 greift eine Laufrolle als Rastelement 5 ein. Diese ist um eine Achse D2 drehbeweglich gelagert, die parallel zur Drehachse D1 des Betätigungsteils 2 verläuft. Das Rastelement 5 ist am Gehäuse 3 befestigt und in Richtung der Rastkontur 4 durch eine Feder 6 elastisch vorgespannt, um beim Verdrehen des Betätigungsteils 2 auf der Rastkontur 4 abzurollen, um dabei der Rastkontur 4 folgend zwischen zwei Rasterhebungen 4a eine Eintauchbewegung in die dazwischen angeordneten Rastvertiefungen 4b zu vollführen. Die Laufrolle 5 weist einen Durchmesser auf der größer ist als der Abstand zweier benachbarter Rasterhebungen 4a. Die Laufrolle 4 ist ferner im 2K-Spritzgussverfahren hergestellt, weist eine Nabe aus einem Thermoplast und eine einen Reifen und damit eine Lauffläche ausbildende, äußere Schicht 5a aus einem Siliconkautschuk auf.
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Die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1, auch Drehsteller genannt, wird nachfolgend anhand der 1 beschrieben. Es weist ein Betätigungsteil 2, auch Handhabe genannt, welches um eine Drehachse D1 drehbeweglich an einem Gehäuse 3 gelagert ist. Das Gehäuse 3 ist aus einem Thermoplast hergestellt und dient der Befestigung des Bedienelements 1 an einer Innenverkleidung, wie einem Armaturenbrett, einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs. Um der Drehbetätigung des Betätigungsteils 2 eine Schalt- oder Steuerfunktionalität zu verleihen, sind ferner Mittel zur Stellungsdetektion des Betätigungsteils 2 vorgesehen, die in einem vom Betätigungsteil 2 ausgebildeten und in den 1 und 2 nicht sichtbaren Hohlvolumen angeordnet sind. Auf der Außenumfangsfläche des Betätigungsteils 2 ist eine Rastkontur 4 mit gleichmäßig beabstandeten Rasterhebungen 4a ausgebildet. In diese Rastkontur 4 greift eine Laufrolle als Rastelement 5 ein. Diese ist um eine Achse D2 drehbeweglich gelagert, die parallel zur Drehachse D1 des Betätigungsteils 2 verläuft. Das Rastelement 5 ist am Gehäuse 3 befestigt und in Richtung der Rastkontur 4 durch eine Feder 6 elastisch vorgespannt, um beim Verdrehen des Betätigungsteils 2 auf der Rastkontur 4 abzurollen, um dabei der Rastkontur 4 folgend zwischen zwei Rasterhebungen 4a eine Eintauchbewegung zu vollführen. Die Feder 6 ist beispielsweise durch einen Gehäuseabschnitt oder als metallisches Blechteil ausgebildet. Die Laufrolle 5 weist einen Durchmesser auf der größer ist als der Abstand zweier benachbarter Rasterhebungen 4a. Die Laufrolle 5 ist ferner im 2K-Spritzgussverfahren hergestellt, weist eine Nabe 5b aus einem Thermoplast und eine einen Reifen und damit eine Lauffläche ausbildende, äußere Schicht 5a aus einem Siliconkautschuk auf.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1, auch Drehsteller genannt. Es weist wiederum ein Betätigungsteil 2, auch Handhabe genannt, auf, welches um eine Drehachse D1 drehbeweglich an einem Gehäuse 3 gelagert ist. Das Gehäuse 3 ist aus einem Thermoplast hergestellt und dient der Befestigung des Bedienelements 1 an einer Innenverkleidung, wie einem Armaturenbrett, einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs. Um der Drehbetätigung des Betätigungsteils 2 eine Schalt- oder Steuerfunktionalität zu verleihen, sind ferner Mittel zur Stellungsdetektion des Betätigungsteils 2 vorgesehen, die in einem vom Betätigungsteil 2 ausgebildeten und in den 2 nicht sichtbaren Hohlvolumen angeordnet sind. Auf der Außenumfangsfläche des Betätigungsteils 2 ist eine Rastkontur 4 mit gleichmäßig beabstandeten, sich periodisch wiederholenden Rasterhebungen 4a ausgebildet. In diese Rastkontur 4 greift eine Laufrolle als Rastelement 5 ein. Diese ist um eine Achse D2 drehbeweglich gelagert, die parallel zur Drehachse D1 des Betätigungsteils 2 verläuft. Das Rastelement 5 ist am Gehäuse 3 befestigt und im Unterschied zur ersten Ausführungsform wird auf eine Feder 6 zur elastischen Vorspannung verzichtet. Beim Verdrehen des Betätigungsteils 2 rollt das Laufrad 5 auf der Rastkontur 4 ab, um dabei der Rastkontur 4 folgend zwischen an den Rasterhebungen 4a eine elastische Verformung zu erfahren. Die äußere Schicht 5a der Laufrolle 5 weist dabei einen Durchmesser auf der größer ist als der Abstand zweier benachbarter Rasterhebungen 4a. Die Laufrolle 5 ist ferner im 2K-Spritzgussverfahren hergestellt, weist eine Nabe 5b aus einem Thermoplast und eine einen Reifen und damit eine Lauffläche ausbildende, äußere Schicht 5a aus einem Siliconkautschuk auf.
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Die Dicke der äußeren Schicht 5a, gemessen in Radialrichtung, der Laufrolle 5 ist größer als der radiale Abstand zwischen den durch die Rasterhebungen 4a der Rastkontur 4 definierten maximalen Höhen und den durch die zwischen den Rasterhebungen 4a ausgebildeten Rastvertiefungen 4b definierten maximalen Tiefen. Dadurch kann auf Mittel, wie eine oder mehrere Federn, zur elastischen Vorspannung zwischen dem Rastelement und der Rastkontur verzichtet werden.
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Die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bedienelements 1, auch Drehsteller genannt, wird nachfolgend anhand der 3 beschrieben. Es weist ebenfalls ein Betätigungsteil 2, auch Handhabe genannt, welches um eine Drehachse D1 drehbeweglich an einem Gehäuse 3 gelagert ist. Das Gehäuse 3 ist aus einem Thermoplast hergestellt und dient der Befestigung des Bedienelements 1 an einer Innenverkleidung, wie einem Armaturenbrett, einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs. Um der Drehbetätigung des Betätigungsteils 2 eine Schalt- oder Steuerfunktionalität zu verleihen, sind ferner Mittel zur Stellungsdetektion des Betätigungsteils 2 vorgesehen, die nicht dargestellt sind. In einem vom Betätigungsteil 2 ausgebildeten Hohlvolumen sind die Rastmittel 4, 5 angeordnet. Auf der den Hohlraum unter anderem definierenden Innenumfangsfläche des Betätigungsteils 2 ist eine Rastkontur 4 mit gleichmäßig beabstandeten Rasterhebungen 4a ausgebildet. In diese Rastkontur 4 greift eine Laufrolle als Rastelement 5 ein. Diese ist um eine Achse D2 drehbeweglich gelagert, die parallel zur Drehachse D1 des Betätigungsteils 2 verläuft. Das Rastelement 5 ist am Gehäuse 3 befestigt und in Richtung der Rastkontur 4 durch eine Feder 6 elastisch vorgespannt, um beim Verdrehen des Betätigungsteils 2 auf der Rastkontur 4 abzurollen, um dabei der Rastkontur 4 folgend zwischen zwei Rasterhebungen 4a eine Eintauchbewegung zu vollführen. Die Laufrolle 5 weist einen Durchmesser auf der größer ist als der Abstand zweier benachbarter Rasterhebungen 4a. Die Laufrolle 5 ist ferner im 2K-Spritzgussverfahren hergestellt, weist eine Nabe aus einem Thermoplast und eine einen Reifen und damit eine Lauffläche ausbildende, äußere Schicht 5a aus einem Siliconkautschuk auf. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform, bei der bezogen auf die Drehachse D1 das Rastelement 5 radial nach innen gerichtet vorgespannt ist, ist bei der dritten Ausführungsform das Rastelement 5 radial nach außen gerichtet vorgespannt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19824149 A1 [0003]
- DE 19517781 C2 [0004]
- DE 10234512 A1 [0005]
