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Die Erfindung betrifft einen Drehsteller mit verbesserter Drückfunktion sowie eine Bedieneinrichtung unter Verwendung dieses Drückstellers, wobei diese neben besagtem Drehsteller ein eine berührempflindliche Eingabefläche definierenden Touchscreen oder ein eine berührempflindliche Eingabefläche definierendes Touchpad aufweist. Bei einem Touchscreen handelt es sich bekanntermaßen um eine Kombination einer berührempfindlichen Eingabefläche mit einer elektronischen Pixelmatrixanzeige, wobei die berührempfindliche Eingabefläche mit der Anzeigefläche zur Deckung gebracht angeordnet sind, wohingegen bei einem Touchpad eine elektronische Pixelmatrixanzeige entfällt. Beiden gemeinsam ist eine Sensormatrix zur Berührdetektion, die der Eingabefläche zugeordnet ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Sensormatrix um ein Elektrodenarray, das ein die Berührfläche bedeckendes Array von durch die Berührung oder gegebenenfalls sogar durch Annäherung an die Berührfläche beeinflussten Messkapazitäten erzeugt.
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Eine derartige Kombination aus Touchscreen und mechanischem Eingabegerät, wie einem mechanischen Drehsteller, wird zunehmend beliebter, da einerseits aufgrund der flexiblen Anzeigemöglichkeiten der elektrischen Anzeige dem Drehsteller vielfältige Funktionen und Funktionshinweise zugeordnet werden können und andererseits der Drehsteller mit seiner Handhabe ein gewohntes haptisches Feedback liefert und leicht vom Fahrer ohne Sichtkontakt ertastet werden kann. Üblicherweise befindet sich der Drehsteller auf der Mittelkonsole auf einer in der Regel horizontal oder bezüglich des Schwerefeldes schräg ausgerichteten, obersten Schicht der elektronischen Pixelmatrixanzeige.
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Bei Drehstellern mit Drückfunktion besteht generell Bedarf nach solchen Lösungen, bei der die mechanische Lagerung vergleichsweise kompakt ausfüllt, ferner aber ein Verkanten und Verklemmen der Handhabe zuverlässig vermieden wird. Dies gilt umso mehr, wenn derartige Drehsteller auf einer durch ein Touchscreen oder ein Touchpad definierten, berührempfindlichen Eingabefläche angeordnet sind. Aufgrund der gewünschten Nutzung des neben dem Drehsteller befindlichen Bereichs der Eingabefläche, insbesondere im Falle des Touchscreens zum Zwecke einer drehstellungsbezogenen Anzeige, besteht Bedarf nach solchen Lösungen, bei denen der Drehsteller bei gleichzeitig ausreichender Größe der Handhabe vergleichsweise kompakt ist, um den Zugriff bzw. die Sicht auf diesen Bereich der Eingabefläche bzw. Anzeigefläche nicht zu beeinträchtigen. Dabei ist der Konstrukteur mit dem Problem konfrontiert, dass bei üblichen Handhabengrößen die für die Drückfunktion und die Haptikerzeugung notwendige Mechanik, beispielsweise Führung kaum in den zur Verfügung stehenden Bauraum zu integrieren ist. Es besteht daher Bedarf, eine Haptikerzeugung, insbesondere für die Drückfunktion, eines Drehstellers besonders bauraumsparend zu realisieren, ohne das Ziel einer gewünscht geringen Gesamtgröße des Drehstellers zu gefährden aber ferner so, dass gleichzeitig die möglichst uneingeschränkte Nutzung der den Drehsteller umgebenden berührempfindlichen Eingabefläche gewährleistet ist.
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Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung, bei der ein Drehsteller mit Drückfunktion bauraumsparend und funktionssicher realisiert ist. Diese Aufgabe wird durch ein Drehsteller gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Bedieneinrichtung sowie eine zugehörige Verwendung ist Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen 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 einen Drehsteller mit Drückfunktion. Der Drehsteller weist einen Fuß auf, der beispielsweise zur Anordnung und bevorzugt Befestigung auf einer berührempfindlichen Eingabefläche ausgebildet ist. Der Drehsteller weist ferner eine Handhabe auf. Die Handhabe ist ausgebildet, die Betätigungsfläche für das Ergreifen durch eine Hand oder die Finger eines Bedieners bei der Drück- und Drehverstellung der Handhabe bereitzustellen. Beispielsweise ist die Handhabe als Ring oder als Haube ausgebildet.
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Erfindungsgemäß sind ferner zwischen Fuß und Handhabe angeordnete Drehlagerungsmittel, um eine händische Drehverstellung der Handhabe um eine Drehachse zu ermöglichen, vorgesehen. Beispielsweise umfassen die Drehlagerungsmittel ein Wälz- oder Gleitlagermittel.
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Erfindungsgemäß sind zwischen Fuß und Handhabe angeordnete Drücklagerungsmittel vorgesehen, um eine im Wesentlichen translatorische Verlagerung der Handhabe in Richtung der Drehachse aus einer Ruhestellung bei einer händischen Drückbetätigung der Handhabe zu ermöglichen. Zur Rückstellung der Handhabe in die Ruhestellung sind ferner ein oder mehrere Rückstellmittel vorgesehen, die eine parallel zu den Drücklagerungsmitteln wirkende Rückstellung bewirken, wie Dome aus Silikonkautschuk, Federn oder Schnappscheiben.
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Erfindungsgemäß umfassen die Drücklagerungsmittel zwei, beispielsweise im Wesentlichen U-förmige Bügel, die an ihren äußeren Enden jeweils handhabenseitig um eine die Drehachse D jeweils orthogonal schneidende, erste Schwenkachse schwenkbeweglich gelagert sind und die sich jeweils in ihrem mittleren Abschnitt fußseitig um eine zur ersten Schwenkachse parallel versetzte, zweite Schwenkachse schwenkbeweglich abstützen. Erfindungsgemäß sind dabei die beiden Bügel so zueinander angeordnet, dass die erste und zweite Schwenkachse des einen Bügels orthogonal zu der ersten und zweiten Schwenkachse des anderen Bügels angeordnet sind. „Orthogonal“ in diesem Sinne meint, dass die Schwenkachsen sich nicht zwingend schneiden müssen, sondern lediglich jeweils eine Verlaufsrichtung aufweisen müssen, die orthogonal zueinander sind. Die Schwenkachsen sind beispielsweise in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, um gleichförmig ausgebildete Bügel verwenden zu können.
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Die Bügel sind dabei beispielsweise aus einem Runddraht aus einem Metall oder einer metallischen Legierung. Der einzelne Bügel hat die Aufgabe, ähnlich dem eines Bügels im konstruktiven Aufbau der „Leertaste“ einer Tastatur, bei nicht zentrischem Angriffspunkt der Betätigungskraft ein Verkanten der Taste, hier der Handhabe, zu verhindern, indem beim Niederdrücken der durch die exzentrische Betätigung primär betätigten Seite der Handhabe die gegenüberliegende Seite der Handhabe mittels der mechanischen Kopplung durch den Bügel mitgenommen wird. Es wird somit einem Verkippen bzw. Verkanten der Handhabe während der Niederdrückbewegung entgegengewirkt. Durch die „orthogonale“ Anordnung der Bügel, genauer deren Schwenkachsen, wird somit eine Stabilisierung der Handhabe bezüglich zweier orthogonaler Raumrichtungen erreicht. Somit kann mit vergleichsweise einfachen Mitteln ein bauraumsparender und funktionssicherer Konstruktionsaufbau für ein Drehsteller mit Drückfunktion realisiert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Drehlagerungsmittel zwischen dem Fuß und den Drücklagerungsmitteln angeordnet. Beispielsweise ist ein Träger vorgesehen, der mittels der Drehlagerungsmittel um die Drehachse drehbeweglich am Fuß gelagert ist, wobei die Handhabe mittels der die „orthogonalen“ Bügel beinhaltenden Drücklagerungsmittel am Träger im Wesentlichen translatorisch beweglich gelagert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung spannen die erste und zweite Schwenkachse der Bügel jeweils eine gedachte Ebene auf, wobei die Ebenen der beiden Bügel parallel zueinander angeordnet sind. Anders ausgedrückt die Schwenkachsen der Bügel liegen nicht in einer Ebene, sondern sind in etwa in Richtung Drehachse versetzt zueinander angeordnet. Dadurch kann zusätzlich Bauraum eingespart werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Drehsteller Mittel zur Erzeugung einer Rasthaptik während der Drehverstellung der Handhabe auf. Beispielsweise ist eine Rastfeder vorgesehen, die in elastischem Wirkeingriff mit einer Rastkontur steht. Beispielsweise ist die Rastkontur am Träger ausgebildet und die Rastfeder am Fuß festgelegt.
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Bevorzugt weist der Drehsteller einen zentrisch, in Richtung der Drehachse orientierten Durchbruch, auch zentraler Durchbruch genannt, auf, der einen Innenumfang der Handhabe definiert.
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Bei der Ausführung mit zentralem Durchbruch sind die mehreren Rückstellmittel bevorzugt gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt und dem Innenumfang nächstbenachbart angeordnet. Anders ausgedrückt die Rückstellmittel sind näher am Innenumfang der Handhabe angeordnet als an deren Außenumfang.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Drehstellers mit zentralem Durchbruch sind die Lagerstellen der äußeren Enden der Bügel dem Innenumfang nächstbenachbart angeordnet. Anders ausgedrückt die betreffenden Lagerstellen sind näher am Innenumfang der Handhabe angeordnet als an deren Außenumfang.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Bedieneinrichtung. Die Bedieneinrichtung weist einen eine berührempflindliche Eingabefläche definierenden Touchscreen oder ein eine berührempflindliche Eingabefläche definierendes Touchpad auf. Bevorzugt handelt es sich um einen Touchscreen also eine Kombination aus berührempfindlicher Eingabefläche mit einer elektronischen Pixelmatrixanzeige. Touchpad bzw. Touchscreen weisen eine Sensormatrix zur Berührdetektion auf, die der Eingabefläche zugeordnet ist. Beispielsweise handelt es sich bei der elektronischen Pixelmatrixanzeige um eine hintergrundbeleuchtete Flüssigkristallanzeige, beispielsweise im TFT-Aufbau, oder eine Anzeige in OLED-Bauweise. Erfindungsgemäß ist ferner ein Drehsteller in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen, der einen an der Eingabefläche anliegenden und bevorzugt an der Eingabefläche befestigten, wie verklebten, Fuß aufweist.
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Bevorzugt weist der Drehsteller ferner einen oder mehrere mit der Sensormatrix zusammenwirkenden Stellungsgeber auf, um eine Stellungsdetektion der Handhabe zu gewährleisten. Beispielsweise handelt es sich bei dem Stellungsgeber, um jeweils eine Elektrode zur Beeinflussung der zuvor beschriebenen Messkapazitäten. In einer Ausgestaltung dient der Stellungsgeber sowohl der Detektion der Drehverstellung als auch der Drückverstellung. In einer anderen Ausgestaltung erfolgt die Detektion der Drückverstellung durch zusätzliche Detektionsmittel, beispielsweise durch Schaltkontakte, die beispielsweise in die Dome der Rückstellmittel integriert sind.
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Bevorzugt ist die Sensormatrix ausgebildet, eine kapazitive und/oder induktive Berührdetektion durchzuführen.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Bedieneinrichtung in einer ihrer zuvor beschriebenen Ausführungsformen 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 eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Aufsicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bedieneinrichtung 10;
- 2 eine Teilschnittansicht durch den Drehsteller 1 der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung 10 aus 1;
- 3 eine weitere Teilschnittansicht durch die Handhabe 2 des Drehstellers 1 der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung 10 aus 1;
- 4 eine horizontale Schnittansicht durch die Handhabe 2 des Drehstellers 1 der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung 10 aus 1.
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1 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Bedieneinrichtung 10. Diese weist einen kapazitiven Touchscreen 3 auf. Dieser Touchscreen 3 weist eine Sensormatrix 4 in Form eines Elektrodenarrays aus transparenten Elektroden auf, die ein Array von Messkapazitäten erzeugen. Der Sensormatrix 4 ist eine berührempfindliche Eingabefläche 5 zugeordnet, um eine Berührung durch einen Finger eines Bedieners auf der berührempfindlichen Eingabefläche 5 kapazitiv zu detektieren. Der Eingabefläche 5 des Touchscreens 3 ist ferner eine elektronische Pixelmatrixanzeige zugeordnet, deren Anzeigefläche mit der berührempfindlichen Eingabefläche 5 zusammenfällt. Auf der Eingabefläche 5 ist ferner ein Drehsteller 1 angeordnet. Der Drehsteller 1 weist einen Fuß 15 auf, der angrenzend an die Eingabefläche 5 angeordnet und mit der Eingabefläche 5 verklebt ist. Der Drehsteller 1 weist ferner eine Handhabe 2 auf. Die Handhabe 2 ist um eine Drehachse D drehbeweglich am Fuß 15 gelagert, wobei die Drehachse D orthogonal zur Eingabefläche 5 ist. Der Drehsteller 1 weist einen zentralen Durchbruch 6 auf, um den Zugriff und den Blick auf die darunterliegende Eingabefläche 5 bzw. Anzeigefläche zu ermöglichen. Es ergibt sich somit ein insgesamt im Wesentlichen ringförmiger Aufbau des Drehstellers 1. Aufgrund des Durchbruchs 6 ergibt sich eine den Innenumfang 7 des Drehstellers 1 definierende Fläche, während eine Außenfläche der Handhabe 2 den Außenumfang 22 des Drehstellers 1 definiert.
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Wie aus 2 deutlicher wird, weist die Handhabe 2 eine Drücklagerung 9, 10 mittels derer die Handhabe 2 im Wesentlichen translatorisch relativ gegenüber einem Träger 8 beweglich gelagert ist, um eine Drückfunktion der Handhabe 2 bereitzustellen. Der Träger 8 seinerseits ist mittels der als Gleitlagerung ausgebildeten, in 2 nur andeutungsweise dargestellten Drehlagerungsmittel 21 gegenüber dem Fuß 15 drehbeweglich gelagert. Die der Handhabe 2 abgewandte Fläche 16 des Fußes 15 dient der Anordnung und Befestigung auf der zuvor beschriebenen berührsensitiven Eingabefläche 5 der 1. Zur Bereitstellung einer Rasthaptik während der Drehverstellung sind Rastmittel 13, 14 vorgesehen. Diese umfassen eine am Fuß 15 festgelegte Rastfeder 13, die in eine am Träger 8 ausgebildete, die Drehachse D umlaufende Rastkontur 14 eingreift und diese bei der Drehverstellung der Handhabe 2 abfährt. Die Rastkontur 14 ist auf einer dem Fuß 15 zugewandten Oberfläche des Trägers 8 ausgebildet.
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Wie die 3 zeigt, ist ferner ein Stellungsgeber 17 in Form einer Elektrode vorgesehen, der mit den durch das Sensorarray 4 aus 1 ausgebildeten Messkapazitäten wechselwirkt, um so mittels des Sensorarrays 4 eine Drehverstellung sowie eine Drückverstellung des Drehstellers 2 durch den Touchscreen 3 detektieren zu können.
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Wie in 4 am deutlichsten zu erkennen, umfassen die Drücklagerungsmittel 9, 10 zwei Bügel. Die Bügel 9, 10 sind im Wesentlichen U-förmig ausgebildet und weisen zwei äußere Enden 11, 19 auf, die schwenkbeweglich an der Handhabe 2 in Lagerbuchsen aufgenommen sind. Dadurch wird für jeden der beiden Bügel 9, 10 eine erste Schwenkachse S1 definiert, die jeweils die Drehachse D orthogonal schneidet. Mit einem mittleren Abschnitt 12 bzw. 20 stützen sich die Bügel 9, 10 jeweils schwenkbeweglich um eine zweite Schwenkachse S2 an dem Träger 8 ab, wobei sie in zur Drehachse D parallelen Richtung durch eine Rastverbindung spielfreistellend festgelegt sind und in der Drehachse orthogonalen Richtung spielbehaftet festgelegt sind. Die erste Schwenkachse S1 und die zweite Schwenkachse S2 sind jeweils parallel zueinander. Die Schwenkachsen S1, S2 des einen Bügels 9 liegen bei der vorliegenden Ausführungsform nicht in einer gemeinsamen Ebene mit den Schwenkachsen S1, S2 des anderen Bügels 10, sondern beschreiben jeweils eine Ebene, die parallel zueinander liegen. Dabei ist die erste Schwenkachse S1 und die zweite Schwenkachse S2 des einen Bügels 9 orthogonal zur ersten Schwenkachse S1 und zur zweiten Schwenkachse S2 des zweiten Bügels 10.
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Wie aus 4 deutlich wird, sind somit die identisch ausgebildeten Bügel 9, 10 um 90° bezüglich der Drehachse D verdreht und gleichzeitig in Richtung der Drehachse D versetzt zueinander angeordnet. Die Lagerstellen der äußeren, nach innen gekröpften Enden 11 bzw. 19 der Bügel 9 bzw. 10 sind näher an dem durch die Fläche 7 definierten Innenumfang 7 als an dem durch die Fläche 22 beschriebenen Außenumfang angeordnet, sind somit nächstbenachbart zum Innenumfang 7 angeordnet. Zur Rückstellung der Handhabe 2 in die Ruhestellung nach der Drückbetätigung sind parallel zu dem durch die Drücklagerungsmittel 9, 10 bereitgestellten, zur Drehachse parallelen Freiheitsgrad Rückstellmittel 18 in Form von Domen aus Silikonkautschuk vorgesehen, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt nächstbenachbart des Innenumfangs 7 angeordnet sind.
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Der einzelne Bügel 9, 10 hat die Aufgabe, bei nicht zentrischem Angriffspunkt der Betätigungskraft bei einer Drückbetätigung der Handhabe 2, was sich aufgrund der ringförmigen Gestalt der Handhabe 2 zumeist ergibt, ein Verkanten der Handhabe 2 zu verhindern, indem beim Niederdrücken der durch die exzentrische Betätigung primär betätigten Seite der Handhabe 2 die jeweils gegenüberliegende Seite der Handhabe 2 mittels der mechanischen Kopplung durch den Bügel 9, 10 mitgenommen wird. Es wird somit einem Verkippen bzw. Verkanten der Handhabe 2 während der Drückbetätigung entgegengewirkt. Durch die „orthogonale“ Anordnung der Bügel 9, 10, genauer deren Schwenkachsen S1, S2, wird somit eine Stabilisierung der Handhabe 2 bezüglich zweier orthogonaler Raumrichtungen erreicht. Somit kann mit vergleichsweise einfachen Mitteln ein bauraumsparender und funktionssicherer Konstruktionsaufbau für ein Drehsteller 1 mit Drückfunktion realisiert werden.
