DE102021117661A1

DE102021117661A1 - Bedieneinrichtung

Info

Publication number: DE102021117661A1
Application number: DE102021117661.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Battlogg; Manuel Loretz
Original assignee: Inventus Engineering GmbH
Current assignee: Inventus Engineering GmbH
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2023-01-12
Also published as: EP4367568A1; WO2023280831A1

Abstract

Bedieneinrichtung (901) mit einem Grundkörper (902) und einem drehbar an dem Grundkörper (902) gelagerten Bedienelement (903), wobei das Bedienelement (903) für eine erste Betätigungsart gedreht werden kann und wobei das Bedienelement (903) für eine zweite Betätigungsart gedrückt und/oder gezogen werden kann. Dabei ist das Bedienelement (903) mittels eines Aufnahmesystems (904) an dem Grundkörper (902) gelagert. Das Aufnahmesystem (904) umfasst zwei gegenüberliegende Ständereinheiten (905) und ein zwischen den Ständereinheiten (905) angeordnetes Basiselement (906) zur Aufnahme des Bedienelements (903) und zwei Verbindungsglieder (907). Die Verbindungsglieder (907) koppeln jeweils eine Ständereinheit (905) elastisch an das Basiselement (906) .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung mit wenigstens einem Grundkörper und wenigstens einem drehbar an dem Grundkörper gelagerten Bedienelement. Das Bedienelement kann für eine erste Betätigungsart gedreht werden und für eine zweite Betätigungsart gedrückt und/oder gezogen werden.
Eine solche Bedieneinrichtung ist beispielsweise mit der DE 10 2019 135 026 A1 bekannt geworden. Dort ist eine Finger- bzw. Daumenwalze beschrieben, deren Drehbewegung mit einer magnetorheologischen Bremseinrichtung beeinflusst werden kann. Dadurch können beispielsweise Anschläge oder Raster und andere haptisch wahrnehmbare Signale erzeugt werden. Durch Drehen werden z. B. Punkte eines Menüs angesteuert, denen jeweils ein haptisches Signal zugeordnet ist. So kann die Auswahl ohne Hinsehen bzw. rein haptisch erfolgen. Das ist besonders bei Fahrzeugen und Geräten von Vorteil, bei denen der Benutzer nicht abgelenkt werden darf.
Mitunter ist bei solchen Bedieneinrichtungen vorgesehen, dass das Bedienelement zusätzlich zum Drehen auch gedrückt und/oder gezogen werden kann (sog. Dreh-/Drücksteller). Beispielsweise kann durch Drücken ein angesteuerter Menüpunkt bestätigt oder ein Wechsel in ein Untermenü vorgenommen werden.
Bei längeren Bedienelementen und beispielsweise bei Fingerwalzen besteht oft das Problem, dass das Bedienelement beim Drücken verkantet bzw. verkippt oder sogar anschlägt und insgesamt schwer geht. Zu dieser Problematik kommt noch der häufige Wunsch hinzu, dass sich das Bedienelement möglichst gleichförmig absenken soll, auch wenn einseitig gedrückt wird.
Eine weitere wichtige Anforderung ist oft, dass das Bedienelement nach dem Drücken bzw. Ziehen auch wieder möglichst gleichförmig und nicht schwammig in seine Ursprungsposition zurückkehrt. Zugleich soll auch die Haptik beim Drücken bzw. Ziehen klar definiert und insbesondere nicht schwammig sein.
Im Stand der Technik sind daher Lösungen bekannt, bei denen eine konstruktiv aufwendige Mechanik mit mehreren Federn und Führungsschienen vorgesehen ist. Bekannt ist auch eine Hebelmechanik, welche die beiden axialen Enden des Bedienelements derart mechanisch miteinander koppelt, dass bei einem einseitigen Drücken die Betätigungskräfte auch auf die andere Seite übertragen werden, sodass diese gleichmäßig mit bewegt wird. Solche Mechaniken sind jedoch aufwendig und kostenintensiv und zudem auch oft fehleranfällig.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Bedieneinrichtung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere soll eine konstruktiv unaufwendige und zugleich zuverlässige Lösung zur Verfügung gestellt werden. Besonders wünschenswert ist dabei eine möglichst gleichmäßige Bewegung des Bedienelements beim Drücken und/oder Ziehen, unabhängig an welcher Stelle entlang der Längsachse die Betätigung erfolgt.
Diese Aufgabe wird durch eine Bedieneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung umfasst wenigstens einen Grundkörper und wenigstens ein drehbar an dem Grundkörper gelagertes Bedienelement. Insbesondere dient die Bedieneinrichtung zur Durchführung von Eingaben in ein mit der Bedieneinrichtung koppelbares Eingabeempfangsgerät. Für eine erste Betätigungsart kann das Bedienelement gedreht werden. Für eine zweite Betätigungsart kann das Bedienelement gedrückt und/oder gezogen werden. Insbesondere kann das Bedienelement manuell und vorzugsweise mittels wenigstens eines Fingers gedreht und/oder gedrückt und/oder gezogen werden. Dabei ist das Bedienelement mittels wenigstens eines Aufnahmesystems (bewegbar) an dem Grundkörper gelagert. Das Aufnahmesystem umfasst wenigstens zwei gegenüberliegende Ständereinheiten und wenigstens ein zwischen den Ständereinheiten angeordnetes Basiselement zur Aufnahme des Bedienelements. Das Aufnahmesystem umfasst wenigstens zwei Verbindungsglieder. Die Verbindungsglieder koppeln jeweils wenigstens eine Ständereinheit elastisch an das Basiselement. Insbesondere sind die Verbindungsglieder wenigstens teilweise elastisch ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet das Aufnahmesystem. Es stellt eine konstruktiv unaufwendige und zugleich sehr zuverlässige und auch wirtschaftlich herstellbare Möglichkeit zur Verfügung, dass das Bedienelement gleichförmig bewegt werden kann, egal an welcher Stelle gedrückt und/oder gezogen wird. Besonders vorteilhaft ist zudem, dass das Aufnahmesystem teilweise elastisch ausgebildet ist. Dadurch ist auch eine besonders unaufwendige und zuverlässige Rückstellung des Bedienelements in seine Ursprungsposition möglich. Die Erfindung bietet mit dem Aufnahmesystem eine verbesserte Führung und zugleich auch eine verbesserte Rückstellung des Bedienelements. Zudem kann ein solches Aufnahmesystem besonders Bauraum sparend untergebracht werden. Die Erfindung bietet eine (haptisch) sehr präzise und klar definierte Betätigung und Rückstellung des Bedienelements in der zweiten Betätigungsart.
Besonders bevorzugt sind die Verbindungsglieder und die Ständereinheiten und das Basiselement einstückig miteinander verbunden (bzw. einstückig ausgebildet). Insbesondere sind die Verbindungsglieder und die Ständereinheiten und das Basiselement fest und vorzugsweise nicht zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden. Insbesondere sind die Verbindungsglieder und die Ständereinheiten und das Basiselement aus einem gemeinsamen Werkstoff und vorzugsweise einem Kunststoffwerkstoff gefertigt. Es ist möglich, dass das Aufnahmesystem einstückig ausgebildet ist. Eine solche einstückige Ausführung kann mit dem Aufnahmesystem der Erfindung besonders vorteilhaft umgesetzt werden. Dadurch kann auf eine aufwendige und störungsanfällige Mechanik verzichtet werden. Zudem sind keine separaten Mechaniken bzw. Komponenten für die Rückstellung und die Führung des Bedienelements notwendig.
Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass durch Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements das Basiselement aus einer Grundstellung heraus in wenigstens eine Betätigungsstellung überführbar ist. Dabei werden die Verbindungsglieder vorzugsweise wenigstens teilweise elastisch verformt. Insbesondere sind die Verbindungsglieder durch Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements elastisch verformbar. Insbesondere bewegt sich das Basiselement durch Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements relativ zu den Ständereinheiten und insbesondere zu dem Grundkörper. Insbesondere sind das Bedienelement und das Basiselement für die zweite Betätigungsart nur gemeinsam bewegbar.
Vorzugsweise sind die Verbindungsglieder dazu geeignet und ausgebildet, bei Ausbleiben einer Betätigungskraft und/oder nach einem Loslassen des Bedienelements (nach einem zuvor erfolgten Drücken und/oder Ziehen) das Basiselement aus der Betätigungsstellung wieder zurück in die Grundstellung zu bewegen. Dabei bewegt sich das Basiselement relativ zu den Ständereinheiten.
Insbesondere gehen die Verbindungsglieder durch die Krafteinwirkung beim Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements in eine verformte Geometrie über. Insbesondere kehren die Verbindungsglieder nach dem Wegfall der Krafteinwirkung aus einer verformten Geometrie in ihre ursprüngliche Geometrie (Ausgangslage bzw. Grundstellung) zurück. Insbesondere stellen die Verbindungsglieder eine elastische Rückstellkraft bereit.
Insbesondere stellen die Verbindungsglieder einen Kraftspeicher bereit, welcher durch ihre Verformung aufgeladen und durch den Übergang in die Ausgangslage bzw. in die Grundstellung entladen wird.
Die Betätigungsstellung ist vorzugsweise instabil ausgebildet. Insbesondere derart, dass die Verbindungsglieder bei fehlender Krafteinwirkung auf das Bedienelement (also ohne Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements) das Basiselement automatisch von der Betätigungsstellung in die Grundstellung zurückbewegen. Vorzugsweise ist die Grundstellung stabil ausgebildet. Insbesondere derart, dass für ein Verlassen der Grundstellung eine Krafteinwirkung und insbesondere ein Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements nötig ist.
Möglich ist aber auch, dass die Betätigungsstellung stabil ausgebildet ist. Dann ist insbesondere ein Impuls vorgesehen, durch welchen die Verbindungsglieder bei fehlender Krafteinwirkung auf das Bedienelement das Basiselement von den Betätigungsstellungen aus wieder in die Grundstellung bewegen. Beispielsweise kann der Impuls durch ein manuelles Bewegen des Bedienelements in eine entgegengesetzte Bewegung erfolgen.
Es können wenigstens zwei Betätigungsstellungen vorgesehen sein. Dann ist z. B. wenigstens eine Betätigungsstellung durch Drücken und wenigstens eine Betätigungsstellung durch Ziehen des Bedienelements erreichbar. Die Betätigungsstellungen können stabil oder instabil ausgebildet sein. Es kann wenigstens eine Betätigungsstellung stabil und wenigstens eine Betätigungsstellung instabil ausgebildet sein.
In einer besonders bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung sind an den Ständereinheiten jeweils wenigstens zwei Verbindungsglieder angebunden. Dabei sind die Verbindungsglieder in Bezug auf eine Betätigungsrichtung für die zweite Betätigungsart wenigstens abschnittsweise hintereinander angeordnet. Mit anderen Worten, die Verbindungsglieder sind auf einer Achse hintereinander angeordnet, welche parallel zur Betätigungsrichtung für die zweite Betätigungsart verläuft. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Bewegung in der Art einer Parallelverschiebung erreicht, auch wenn das Bedienelement nicht mittig und beispielsweise endständig gedrückt und/oder gezogen wird. Zugleich erfolgt eine ebenso gleichmäßige Bewegung beim Zurückstellen in die Grundstellung.
In einer ebenfalls besonders bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die an einer gemeinsamen Ständereinheit angebundenen Verbindungsglieder wenigstens abschnittsweise parallel zueinander verlaufen. Insbesondere wird darunter verstanden, dass die Verbindungsglieder in Bezug auf ihre Längsachse parallel sind. Insbesondere sind an den Ständereinheiten jeweils wenigstens zwei parallel zueinander verlaufende Verbindungsglieder angebunden. Insbesondere sind die Verbindungsglieder parallel zueinander und in Bezug auf die Betätigungsrichtung hintereinander angeordnet. Dabei verlaufen die Verbindungsglieder insbesondere von der gemeinsamen Ständereinheit zu dem Basiselement und vorzugsweise zu einem Zentralabschnitt des Basiselements. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine besonders präzise Führung und Rückstellung des Bedienelements.
Es ist vorteilhaft und besonders bevorzugt, dass die an einer gemeinsamen Ständereinheit angebundenen Verbindungsglieder und jeweils ein Abschnitt einer Ständereinheit (derjenigen Ständereinheit, an welcher die Verbindungsglieder gemeinsam angebunden sind) und jeweils ein Abschnitt des Basiselements zusammen einen parallelogrammartigen Querschnitt bilden. Der Abschnitt der Ständereinheit und der Abschnitt des Basiselements verlaufen dabei insbesondere quer zu den parallel verlaufenden Verbindungsgliedern.
Der parallelogrammartige Querschnitt steht insbesondere in der Grundstellung zur Verfügung. Der parallelogrammartige Querschnitt kann auch in der wenigstens einen Betätigungsstellung zur Verfügung stehen. Es ist möglich, dass die oben genannten Komponenten in einer Zwischenstellung zwischen einer Grundstellung und einer Betätigungsstellung keinen parallelogrammartigen Querschnitt und insbesondere einen rechteckigen Querschnitt bilden.
Insbesondere weisen die oben genannten Komponenten bei einem Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements eine parallelogrammartige Kinematik auf. Dabei bewegen sich die beiden parallel zueinander verlaufenden Verbindungsglieder beim Drücken und/oder Ziehen derart, dass sich die Winkel zwischen ihnen und den Abschnitten des Basiselements und der Ständereinheit verkleinern oder vergrößern. Insbesondere verkleinern oder vergrößern sich bei einem Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements auch die Abstände der parallelen Verbindungsglieder zueinander und insbesondere auch die Abstände der Abschnitte von Ständereinheit und Basiselement zueinander.
Vorzugsweise sind die parallelogrammartigen Querschnitte jeweils in einer Ebene angeordnet, welche sich quer (insbesondere rechtwinklig) zu einer Hauptebene des Basiselements erstreckt. Dabei verläuft in der Hauptebene insbesondere die Längsachse des Basiselements. Insbesondere sind die an der gemeinsamen Ständereinheit angebundenen Verbindungsglieder und der Abschnitt der Ständereinheit und der Abschnitt des Basiselements zusammen in einer solchen Ebene angeordnet. Vorzugsweise verläuft die Ebene parallel zur Längsachse des Basiselements und/oder des Bedienelements und/oder zu der Drehachse. Möglich und vorteilhaft ist aber auch, dass die Ebene in einem Winkel zur Längsachse des Basiselements und/oder des Bedienelements und/oder zu der Drehachse verläuft. Dabei beträgt der Winkel insbesondere weniger als 50° und vorzugsweise weniger als 45° und besonders bevorzugt weniger als 30°. Es kann ein Winkel von weniger als 25° oder weniger als 15° oder auch weniger als 8° vorgesehen sein.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Ständereinheiten (in Bezug auf die Längsrichtung des Basiselements) seitlich neben dem Basiselement angeordnet sind. Insbesondere sind die Ständereinheiten nicht an den axialen Stirnseiten des Basiselements angeordnet. Insbesondere stehen die Ständereinheiten nicht über die axialen Enden des Basiselements und/oder des Bedienelements hinaus. Möglich und bevorzugt ist auch, dass das Basiselement in Bezug auf eine Erstreckung in Richtung seiner Längsachse über die Ständereinheiten hinausragt. Möglich ist auch, dass die Ständereinheiten seitlich neben dem Basiselement angeordnet sind und dabei über die Längserstreckung des Basiselements hinaus positioniert sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich die Verbindungsglieder von den Ständereinheiten zu einem Zentralabschnitt des Basiselements erstrecken. Vorzugsweise ist der Zentralabschnitt breiter ausgebildet als Flankenabschnitte des Basiselements. Neben den Flankenabschnitten verlaufen die Verbindungsglieder. Insbesondere ist der Zentralabschnitt zwischen zwei Flankenabschnitten angeordnet. Insbesondere verlaufen die Verbindungsglieder seitlich neben den Flankenabschnitten. Insbesondere sind die Verbindungsglieder axial stirnseitig an dem Zentralabschnitt angebunden. Möglich sind auch andere Anbindungspositionen.
Insbesondere ist der Zentralabschnitt um ein solches Maß breiter als der Flankenabschnitt ausgebildet, dass die Verbindungsglieder wenigstens abschnittsweise parallel zu einer Längsachse des Basiselements von den Ständereinheiten zum Zentralabschnitt verlaufen können. Dadurch können die Vorteile des Aufnahmesystems besonders Bauraum sparend genutzt werden. Möglich ist auch, dass die Verbindungsglieder wenigstens abschnittsweise winkelig zur Längsachse des Basiselements verlaufen.
In einer besonders vorteilhaften und bevorzugten Weiterbildung umfasst das Aufnahmesystem wenigstens vier (gegenüberliegende) Ständereinheiten. Vorzugsweise sind die Ständereinheiten jeweils in einem Eckenbereich des Basiselements angeordnet. Insbesondere umfasst das Basiselement wenigstens vier Eckenbereiche.
Insbesondere sind an den vier Ständereinheiten jeweils wenigstens zwei wie zuvor beschrieben hintereinander angeordnete und/oder wie zuvor beschrieben parallel zueinander verlaufende Verbindungsglieder angebunden. Insbesondere umfasst das Aufnahmesystem wenigstens acht Verbindungsglieder. Insbesondere das Basiselement plattenartig ausgebildet. Insbesondere spannt das Basiselement einen wenigstens näherungsweise rechteckigen Grundbereich auf.
Insbesondere stellen die Ständereinheiten jeweils einen Abschnitt für einen parallelogrammartigen Querschnitt bereit. Insbesondere sind die Ständereinheiten jeweils Teil einer parallelogrammartigen Kinematik. Mit anderen Worten, an jeder der wenigstens vier Ständereinheiten ist eine parallelogrammartige Kinematik zu finden.
Insbesondere ist das Aufnahmesystem dazu geeignet und ausgebildet, das Bedienelement mittels wenigstens zwei, vorzugsweise mittels wenigstens vier parallelogrammartiger Querschnitte parallel zur Längsachse des Bedienelements zu verschieben und vorzugsweise unabhängig davon zu verschieben, an welcher Stelle das Bedienelement gedrückt und/oder gezogen wird. Insbesondere ist das Aufnahmesystem dazu geeignet und ausgebildet, das Bedienelement mittels der Querschnitte auch wieder in die Grundstellung zurückzustellen.
Das Bedienelement ist insbesondere mit zwei gegenüberliegenden axialen Endbereichen an dem Basiselement aufgenommen und vorzugsweise drehbar gelagert. Insbesondere verlaufen die Längsachse des Basiselements und die Längsachse des Bedienelements und/oder die Drehachse des Bedienelements in die gleiche Richtung und insbesondere parallel zueinander.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass an dem Basiselement und/oder an dem Grundkörper wenigstens ein Schaltelement angeordnet ist. Insbesondere ist das Schaltelement durch Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements betätigbar. Insbesondere wird das Schaltelement betätigt, wenn das Basiselement in Richtung des Grundkörpers bewegt wird. Insbesondere wird das Schaltelement in der Betätigungsstellung betätigt. Insbesondere ist das Schaltelement unterhalb des Zentralabschnitts angeordnet. Insbesondere ist das Schaltelement mittig in Bezug auf die Längsachse und/oder Querachse des Basiselements angeordnet. Das Schaltelement ist insbesondere auf einer Leiterplatte befestigt und kontaktiert. Der Grundkörper kann wenigstens eine Leiterplatte umfassen oder als eine solche ausgebildet sein.
Es ist möglich, dass an den Ständereinheiten Montagemittel zur Befestigung des Aufnahmesystems an den Grundkörper angeordnet sind. Beispielsweise können Bohrungen und/oder Verschraubungsmittel vorgesehen sein.
In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass das Aufnahmesystem durch wenigstens ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist. Insbesondere ist das Aufnahmesystem dabei aus einem Kunststoffwerkstoff gefertigt. Der Kunststoffwerkstoff umfasst insbesondere wenigstens einen Kunststoff. Der Kunststoffwerkstoff kann Verstärkungsfasern umfassen. Der Kunststoffwerkstoff ist insbesondere wenigstens teilweise elastisch ausgebildet. Möglich ist auch, dass das Aufnahmesystem durch wenigstens ein anderes geeignetes Verfahren und zum Beispiel durch Spritzgießen hergestellt ist.
Insbesondere ist das Bedienelement um eine Drehachse drehbar. Insbesondere kann das Bedienelement quer zu Drehachse gedrückt und/oder gezogen werden. Insbesondere ist ein radiales Drücken und/oder Ziehen vorgesehen. Die erste Betätigungsart umfasst insbesondere eine Drehung um die Drehachse. Die zweite Betätigungsart umfasst insbesondere ein Ziehen und/oder Drücken insbesondere quer zur Drehachse. Alternativ möglich ist aber auch, dass das Bedienelement entlang der Drehachse gedrückt und/oder gezogen werden kann.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt und vorteilhaft, dass das Bedienelement als eine Fingerwalze ausgebildet ist. Insbesondere umfasst das Bedienelement einen lang gestreckten und vorzugsweise zylinderartigen Walzenkörper. Insbesondere weist das Bedienelement eine Länge auf, welche mindestens das Zweifache oder mindestens das Dreifache oder mindestens das Vierfache des Durchmessers beträgt. Bei derartigen Bedienelementen bietet die Erfindung besonders viele Vorteile. Bisher verkanten lang gestreckte Fingerwalzen sehr oft und bieten oft auch eine unerwünscht schwammige Haptik beim Drücken.
Unter einer Fingerwalze wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere verstanden, dass sowohl eine Betätigung mittels wenigstens eines Fingers als auch mit mehreren Fingern möglich ist. Dabei wird unter einem Finger auch ein Daumen verstanden. Möglich ist auch, dass die Fingerwalze nur mittelbar manuell betätigt wird, beispielsweise mit einem Stift oder Stab. Insbesondere umfasst das Basiselement wenigstens einen wannenartigen Aufnahmeraum für das Bedienelement und vorzugsweise für den Walzenkörper.
Es ist möglich und vorteilhaft, dass ein Bewegungswiderstand für die Bewegbarkeit des Bedienelements mittels wenigstens einer steuerbaren Bremseinrichtung einstellbar ist. Vorzugsweise ist die Bremseinrichtung magnetorheologisch ausgebildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Bedienelement wenigstens zwei Betätigungszonen. Dabei ist der Bewegungswiderstand für die Bewegbarkeit des Bedienelements in Abhängigkeit davon einstellbar, von welcher Betätigungszone aus das Bedienelement betätigt wird und/oder welche Betätigungszone zuvor aktiviert wurde. Ein solches Aktivieren kann beispielsweise durch eine Betätigung nach der zweiten Betätigungsart bzw. Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements erfolgen. In einer solchen Ausgestaltung bietet die Erfindung besonders viele Vorteile, da solche Fingerwalzen aufgrund der Betätigungszonen oft besonders lang ausgebildet sind. Zugleich müssen solche Bedieneinrichtungen meist besonders kompakt gebaut sein, um in kleinste Bauräume und beispielsweise in eine Lenkradspeiche oder in ein mobiles Endgerät integriert werden zu können. Durch die Erfindung wird nun auch für solche Bedieneinrichtungen eine gleichförmige Bewegbarkeit und Rückstellung ermöglicht.
Die Verbindungsglieder können jeweils wenigstens einen Verbindungsarm umfassen. Insbesondere ist der Verbindungsarm wenigstens teilweise elastisch verformbar ausgebildet. Möglich ist auch, dass der Verbindungsarm mittels wenigstens einer elastisch verformbaren Gelenkstruktur an die wenigstens eine Ständereinheit und/oder an das Basiselement gekoppelt ist. Insbesondere ist ein solches Verbindungsglied einstückig ausgebildet. Insbesondere sind die Gelenkstruktur und der Verbindungsarm einstückig miteinander verbunden. Insbesondere sind der Verbindungsarm und/oder die Gelenkstruktur und die Ständereinheit und das Basiselement einstückig miteinander verbunden.
Das erfindungsgemäße Aufnahmesystem ist dazu geeignet und ausgebildet, in einer Bedieneinrichtung eingesetzt zu werden, wie sie zuvor beschrieben wurde. Auch das erfindungsgemäße Aufnahmesystem löst die zuvor gestellte Aufgabe besonders vorteilhaft.
Die Anmelderin behält sich vor, ein Verfahren zum Betreiben einer Bedieneinrichtung zu beanspruchen. Insbesondere ist das Verfahren so ausgebildet, dass die zuvor beschriebene Bedieneinrichtung danach betrieben werden kann.
Die Verbindungsglieder sind insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, bei einem einseitigen Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements neben Druckkräften auch Zugkräfte aufzunehmen. Dadurch kann ein Verkippen bzw. Verkanten besonders wirksam vermieden werden. Das bietet erhebliche Vorteile gegenüber Mechaniken und zum Beispiel mechanischen Kulissen zur Führung des Bedienelements. Solche Vorrichtungen können oft nur Druckkräfte und keine Zugkräfte aufnehmen. Ein Vorteil ist auch, dass die Aufnahme von Zugkräften besonders gut in Leichtbaulösungen umgesetzt werden kann, da ein Abfangen von reinen Druckkräften meist entsprechend schwere Ausführungen erfordert.
Insbesondere sind die Ständereinheiten auf dem Grundkörper befestigbar. Insbesondere stehen die Ständereinheiten auf dem Grundkörper. Insbesondere ist das Basiselement mittels der Ständereinheiten an dem Grundkörper befestigbar. Insbesondere ist das Basiselement beabstandet zum Grundkörper. Insbesondere ist das Bedienelement an dem Basiselement befestigt und vorzugsweise drehbar gelagert.
Insbesondere ist das Aufnahmesystem dazu geeignet und ausgebildet, das Bedienelement bewegbar und vorzugsweise drehbar und/oder drückbar und/oder ziehbar an dem Grundkörper zu befestigen. Insbesondere ist das Aufnahmesystem wenigstens teilweise elastisch ausgebildet. Dabei kann die Elastizität durch den Werkstoff und/oder durch die Struktur bedingt sein. Es ist möglich, dass die Rückstellung durch die elastischen Verbindungsglieder mittels wenigstens einer Federeinheit unterstützt wird. Die Federeinheit kann z. B. separat ausgebildet sein und/oder in das Schaltelement integriert sein.
Insbesondere ist das Bedienelement unabhängig von dem Basiselement drehbar. Insbesondere ist das Bedienelement nur zusammen mit dem Basiselement bewegbar, wenn die zweite Betätigungsart (drücken und/oder Ziehen) erfolgt. Insbesondere hat das Basiselement eine Längsachse, welche sich parallel zur Längsachse des Bedienelements und/oder der Drehachse des Bedienelements und/oder quer zur Betätigungsachse (bzw. Betätigungsrichtung) der zweiten Betätigung erstreckt. Insbesondere ist das Aufnahmesystem dazu geeignet und ausgebildet, das Bedienelement bei einer Betätigung nach der zweiten Betätigungsart sowohl zu führen als auch automatisch zurückzustellen.
Insbesondere koppelt jeweils wenigstens ein Verbindungsglied wenigstens eine Ständereinheit elastisch an das Basiselement. Die Verbindungsglieder sind insbesondere zur elastischen Verbindung jeweils wenigstens eines Ständerteils mit dem wenigstens einen Basiselement geeignet und ausgebildet. Insbesondere sind die Verbindungsglieder stabförmig ausgebildet. Insbesondere sind die Verbindungsglieder identisch ausgebildet.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
In den Figuren zeigen:

1 eine rein schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
2 eine Detaildarstellung eines Aufnahmesystems der Bedieneinrichtung nach 1 in einer perspektivischen Ansicht;
3 das Aufnahmesystem in einer Ansicht von oben;
4 das Aufnahmesystem in einer Ansicht von unten;
5 eine stark schematisierte Darstellung eines Aufnahmesystems in einer Grundstellung in einer Seitenansicht; und
6 das Aufnahmesystem nach 5 in einer Betätigungsstellung.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung 901 mit einem Grundkörper 902 und einem drehbar daran aufgenommenen Bedienelement 903. Die Bedieneinrichtung 901 ist hier als eine Fingerwalze 923 ausgebildet. Für eine erste Betätigungsart kann das Bedienelement 903 entlang einer Drehachse 913 gedreht werden. Für eine zweite Betätigungsart kann das Bedienelement 903 hier entlang einer Betätigungsrichtung bzw. Betätigungssachse 953 gedrückt werden.
Der Hub für die zweite Betätigungsart bzw. für das Drücken liegt hier zwischen wenigen 1/10 mm bis z. B. 2 mm, bevorzugt aber im unteren Bereich (< 1mm). Die Betätigungskräfte für das Drücken liegen hier bei wenigen Newton oder sogar unter einem Newton (gezielt angepasst an den konkreten Anwendungsfall).
Mittels einer nicht sichtbar im Inneren der Bedieneinrichtung 901 angeordneten magnetorheologischen Bremseinrichtung 1 kann der Bewegungswiderstand für das Drehen des Bedienelements 903 gezielt eingestellt werden. Der Bremseinrichtung 1 ist ein hier nicht näher dargestelltes Sensormittel zugeordnet, um den Drehwinkel des Bedienelements 903 zu erfassen. So kann in Abhängigkeit des Drehwinkels der Bewegungswiderstand eingestellt werden.
Das Bedienelement 903 umfasst hier drei Betätigungszonen 933. Zur haptischen Unterscheidbarkeit Betätigungszonen 933 sind z. B. verschiedene Oberflächenstrukturen vorgesehen. Der Bewegungswiderstand für die Drehbewegung des Bedienelements 903 wird mittels der Bremseinrichtung 1 in Abhängigkeit davon eingestellt, an welcher Betätigungszone 933 das Bedienelement 903 gedreht wird. Zur Erkennung, an welcher Betätigungszone 933 der Finger ist, ist eine hier nicht näher gezeigte Sensorik vorgesehen.
Für die erste Betätigungsart ist das Bedienelement 903 hier mit seinen axialen Endbereichen 943 drehbar an einem Basiselement 906 eines Aufnahmesystems 904 gelagert. Das Basiselement 906 ist hier über vier Ständereinheiten 905 auf dem Grundkörper 902 befestigt. Die Ständereinheiten 905 sind hier an den Eckenbereichen 916 des Basiselements 906 angeordnet.
Die Ständereinheiten 905 sind mit Montagemitteln 915 ausgestattet, um z. B. auf dem Grundkörper 902 verschraubt zu werden. Der Grundkörper 902 wird hier durch eine Leiterplatte 912 bereitgestellt, über welche auch die Bremseinrichtung 1 und die Sensorik kontaktiert sind.
Zwischen dem Basiselement 906 und dem Grundkörper 902 ist ein hier nicht sichtbares Schaltelement 911 angeordnet. Das Schaltelement 911 kann durch das Drücken des Bedienelements 903 betätigt werden. Beispielsweise wird durch Drehen des Bedienelements 903 ein bestimmter Menüpunkt ausgewählt und anschließend durch Drücken auf das Bedienelement 903 bestätigt. Das Schaltelement 911 ist hier beispielsweise auf der Leiterplatte 912 befestigt und kontaktiert.
Das Aufnahmesystem 904 wird nachfolgend mit Bezug zu den verschiedenen Ansichten der 1 bis 4 näher erläutert. Dabei ist das Bedienelement 903 zur besseren Übersichtlichkeit in den 2 bis 4 nicht eingezeichnet. Das Aufnahmesystem 904 ist in einer Grundstellung 914 gezeigt. Die Grundstellung 914 liegt dann vor, wenn keine Betätigungskraft für die zweite Betätigungsart ausgeübt wird.
Das Aufnahmesystem 904 ermöglicht hier eine Führung und Rückstellung des Bedienelements 903 bei der Betätigung nach der zweiten Betätigungsart. Dazu ist das Aufnahmesystem 904 mit elastischen Verbindungsgliedern 907 ausgestattet.
Das Aufnahmesystem 904 ist hier einstückig ausgebildet. Beispielsweise ist das Aufnahmesystem 904 durch ein additives Fertigungsverfahren, beispielsweise ein 3D-Druckverfahren, hergestellt. Das Aufnahmesystem 904 besteht hier beispielsweise aus einem elastisch ausgebildeten Kunststoffwerkstoff. Somit sind auch die Verbindungsglieder 907 und die Ständereinheiten 905 und das Basiselement 906 einstückig miteinander verbunden.
Mittels der Verbindungsglieder 907 werden die Ständereinheiten 905 elastisch an das Basiselement 906 gekoppelt. Hier sind an den Ständereinheiten 905 jeweils zwei Verbindungsglieder 907 angebunden, welche in Bezug auf die Betätigungssachse 953 hintereinander angeordnet sind. Mit anderen Worten, diese Verbindungsglieder 907 sind in Bezug auf die Richtung beim Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements 903 hintereinander angeordnet.
Zudem verlaufen die an einer gemeinsamen Ständereinheit 905 angebundenen Verbindungsglieder 907 parallel zueinander. Die Ständereinheiten 905 und die Verbindungsglieder 907 sind hier in Bezug auf eine Längsachse 926 des Basiselements 906 seitlich neben dem Basiselement 906 angeordnet. Dabei ragt das Basiselement 906 in Bezug auf seine Erstreckung entlang der Längsachse 926 über die Ständereinheiten 905 hinaus.
Das Basiselement 906 umfasst hier einen Zentralabschnitt 946, welcher zwischen zwei Flankenabschnitten 956 angeordnet ist. Dabei ist der Zentralabschnitt 946 breiter als die Flankenabschnitte 956 ausgebildet. Dadurch können die Verbindungsglieder 907 von den Ständereinheiten 905 aus parallel zur Längsachse 926 zu dem Zentralabschnitt 946 verlaufen. Am Zentralabschnitt 946 sind die Verbindungsglieder 907 an axialen Stirnseiten angebunden.
Die an einer gemeinsamen Ständereinheit 905 angebundenen Verbindungsglieder 907 bilden hier zusammen mit einem Abschnitt der Ständereinheit 905 und einem Abschnitt des Basiselements 906 einen parallelogrammartigen Querschnitt 934. Dadurch bietet das Aufnahmesystem 904 hier eine besondere Kinematik für die Führung und Rückstellung des Bedienelements 903.
Das hier gezeigte Aufnahmesystem 904 umfasst insgesamt vier parallelogrammartige Querschnitte 934. Die Querschnitte 934 sind hier jeweils in einer Ebene angeordnet, welche sich quer zu einer Hauptebene des Basiselements 906 erstreckt. Dabei ist die Hauptebene gemeint, in welcher die Längsachse 926 des Basiselements 906 verläuft.
Die Kinematik des hier gezeigten Aufnahmesystems 904 wird nun auch mit Bezug zu den 5 und 6 näher vorgestellt. Dabei ist in der 5 eine Skizze gezeigt, in welcher sich das Aufnahmesystem 904 in der Grundstellung 914 befindet. In der 6 befindet sich das Aufnahmesystem 904 in einer Betätigungsstellung 924. Die Betätigungsstellung 924 liegt hier dann vor, wenn auf das hier nicht gezeigte Bedienelement 903 gedrückt wird. Zur besseren Veranschaulichung ist in der 5 ein parallelogrammartiger Querschnitt 934 mit einer gestrichelten Umrandung hervorgehoben.
Durch das Drücken des Bedienelements 903 wird das Basiselement 906 aus der Grundstellung 914 in die Betätigungsstellungen 924 überführt. Dabei werden die Verbindungsglieder 907 elastisch verformt. Das Bedienelement 903 und das Basiselement 906 bewegen sich gemeinsam in Richtung des Grundkörpers 902. Durch die insgesamt vier parallelogrammartigen Querschnitte 934 ergibt sich hier eine Führung, durch welche das Basiselement 906 gleichförmig und insbesondere im Wesentlichen parallel verschoben wird. Mit dem Aufnahmesystem 904 erfolgt die gleichmäßige Verschiebung unabhängig davon, ob mittig oder außerhalb der Mitte auf das Bedienelement 903 gedrückt wird. So wird eine gleichmäßige Verschiebung auch dann gewährleistet, wenn auf eine der seitlichen Betätigungszonen 933 gedrückt wird. Zudem verhindert das Aufnahmesystem 904 ein Verkippen oder Verkanten des Bedienelements 903 beim Drücken und auch beim Zurückgehen in die Grundstellung.
Nach dem Loslassen des Bedienelements 903 kehren die Verbindungsglieder 907 wieder in ihre Ausgangslage bzw. in ihre ursprüngliche Geometrie zurück. Dadurch wird das Basiselement 906 zusammen mit dem Bedienelement 903 aus der Betätigungsstellung 924 in die Grundstellung 914 zurückbewegt. Auch diese Bewegung erfolgt hier wieder besonders gleichmäßig und insbesondere im Wesentlichen in der Art einer Parallelverschiebung. Das Aufnahmesystem 904 ermöglicht hier somit auch eine automatische Rückstellung des Bedienelements 903 in die Grundstellung 914.
Zusätzlich zur Rückstellung durch die elastisch verformten Verbindungsglieder 907 kann das Schaltelement 911 (hier nicht gezeigt) eine rücktreibende Kraft zur Verfügung stellen, zum Beispiel durch ein Klickelement (z. B. sog. Knackfrosch).
Ein besonderer Vorteil der elastisch verformbaren Verbindungsglieder 907 ist, dass auf mechanische Führungsschienen oder dergleichen verzichtet werden kann. Solche Führungen, besonders wenn sie an zwei oder sogar an allen Eckenbereichen 916 verwendet werden, führen oft zu einer statischen Überbestimmung und somit zu einem Klemmen und Verkanten des Bewegungsvorgangs. Das Aufnahmesystem 904 ermöglicht hier eine sehr zuverlässige parallele Führung des Bedienelements 903 und kann zugleich in einer sehr kompakten Leichtbauweise und besonders bevorzugt auch einstückig umgesetzt werden.
Wird das Bedienelement 903 beispielsweise nur sehr weit links oder rechts gedrückt, treten an den auf dieser Seite angeordneten Verbindungsgliedern 907 Druckkräfte auf und das Basiselement 906 senkt sich zusammen mit dem Bedienelement 903 nach unten ab. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass sich die gegenüberliegende, nicht belastete Seite des Bedienelements 903 gleichermaßen absenkt. Bei herkömmlichen Fingerwalzen würde das Ende, auf welches nicht gedrückt wird, üblicherweise stehen bleiben oder sich gar in die entgegengesetzte Richtung nach oben bewegen.
Die auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Verbindungsglieder 907 können hingegen vermehrt Zugkräfte aufnehmen. Dadurch verhindern diese Verbindungsglieder 907 ein Stehenbleiben oder gar eine Bewegung entgegen der Betätigungsrichtung beim Drücken. Dadurch ist das Basiselement 906 auch bei einer einseitigen Belastung dazu gezwungen, sich im Wesentlichen in der Art einer Parallelverschiebung mitsamt des Bedienelements 903 nach unten zu verlagern.
Bezugszeichenliste

1: Bremseinrichtung
901: Bedieneinrichtung
902: Grundkörper
903: Bedienelement
904: Aufnahmesystem
905: Ständereinheit
906: Basiselement
907: Verbindungsglied
911: Schaltelement
912: Leiterplatte
913: Drehachse
914: Grundstellung
915: Montagemittel
916: Eckenbereich
923: Fingerwalze
924: Betätigungsstellung
926: Längsachse
933: Betätigungszone
934: Querschnitt
943: Endbereiche
946: Zentralabschnitt
953: Betätigungssachse
956: Flankenabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019135026 A1 [0002]

Claims

Bedieneinrichtung (901) mit wenigstens einem Grundkörper (902) und wenigstens einem drehbar an dem Grundkörper (902) gelagerten Bedienelement (903), wobei das Bedienelement (903) für eine erste Betätigungsart gedreht werden kann und wobei das Bedienelement (903) für eine zweite Betätigungsart gedrückt und/oder gezogen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (903) mittels wenigstens eines Aufnahmesystems (904) an dem Grundkörper (902) gelagert ist und dass das Aufnahmesystem (904) wenigstens zwei gegenüberliegende Ständereinheiten (905) und wenigstens ein zwischen den Ständereinheiten (905) angeordnetes Basiselement (906) zur Aufnahme des Bedienelements (903) und wenigstens zwei Verbindungsglieder (907) umfasst und dass die Verbindungsglieder (907) jeweils wenigstens eine Ständereinheit (905) elastisch an das Basiselement (906) koppeln.
Bedieneinrichtung (901) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Verbindungsglieder (907) und die Ständereinheiten (905) und das Basiselement (906) einstückig miteinander verbunden sind.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements (903) das Basiselement (906) aus einer Grundstellung (914) heraus in wenigstens eine Betätigungsstellung (924) überführbar ist und wobei die Verbindungsglieder (907) dabei wenigstens teilweise elastisch verformt werden.
Bedieneinrichtung (901) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Verbindungsglieder (907) dazu geeignet und ausgebildet sind, nach einem Loslassen des Bedienelements (903) das Basiselement (906) aus der Betätigungsstellung (924) wieder zurück in die Grundstellung (914) zu bewegen.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betätigungsstellung (924) instabil ausgebildet ist, sodass die Verbindungsglieder (907) bei fehlender Krafteinwirkung auf das Bedienelement (903) das Basiselement (906) automatisch von der Betätigungsstellung (924) in die Grundstellung (914) zurückbewegen.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an den Ständereinheiten (905) jeweils wenigstens zwei Verbindungsglieder (907) angebunden sind, welche in Bezug auf eine Betätigungsrichtung für die zweite Betätigungsart wenigstens abschnittsweise hintereinander angeordnet sind.
Bedieneinrichtung (901) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die an einer gemeinsamen Ständereinheit (905) angebundenen Verbindungsglieder (907) wenigstens abschnittsweise parallel zueinander verlaufen.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die an einer gemeinsamen Ständereinheit (905) angebundenen Verbindungsglieder (907) und jeweils ein Abschnitt einer Ständereinheit (905) und jeweils ein Abschnitt des Basiselements (906) zusammen einen parallelogrammartigen Querschnitt (934) bilden.
Bedieneinrichtung (901) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die parallelogrammartigen Querschnitte (934) jeweils in einer Ebene angeordnet sind, welche sich quer zu einer Hauptebene des Basiselements (906) erstreckt, wobei in der Hauptebene die Längsachse (926) des Basiselements (906) verläuft.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ständereinheiten (905) seitlich neben dem Basiselement (906) angeordnet sind und/oder wobei das Basiselement (906) in Bezug auf eine Erstreckung in Richtung seiner Längsachse (926) über die Ständereinheiten (905) hinaus ragt.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Verbindungsglieder (907) von den Ständereinheiten (905) zu einem Zentralabschnitt (946) des Basiselements (906) erstrecken und wobei der Zentralabschnitt (946) breiter ausgebildet ist als Flankenabschnitte (956) des Basiselements (906), neben denen die Verbindungsglieder (907) verlaufen.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmesystem (904) wenigstens vier Ständereinheiten (905) aufweist und wobei die Ständereinheiten (905) jeweils in einem Eckenbereich (916) des Basiselements (906) angeordnet sind.
Bedieneinrichtung (901) nach dem vorhergehenden Anspruch und Anspruch 8, wobei die Ständereinheiten (905) jeweils einen Abschnitt für einen parallelogrammartigen Querschnitt (934) bereitstellen.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bedienelement (903) mit zwei gegenüberliegenden axialen Endbereichen (943) an dem Basiselement (906) aufgenommen ist.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Basiselement (906) und/oder an dem Grundkörper (902) wenigstens ein Schaltelement (911) angeordnet ist, welches durch Drücken und/oder Ziehen des Bedienelements (903) betätigbar ist.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufnahmesystem (904) durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bedienelement (903) um eine Drehachse (913) drehbar ist und wobei das Bedienelement (903) quer zur Drehachse (913) gedrückt und/oder gezogen werden kann.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bedienelement (903) als eine Fingerwalze (923) ausgebildet ist.
Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bewegungswiderstand für die Bewegbarkeit des Bedienelements (903) mittels wenigstens einer steuerbaren Bremseinrichtung (1) einstellbar ist und wobei die Bremseinrichtung (1) vorzugsweise magnetorheologisch ausgebildet ist.
Bedieneinrichtung (901) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bedienelement (903) wenigstens zwei Betätigungszonen (933) umfasst und dass der Bewegungswiderstand für die Bewegbarkeit des Bedienelements (903) in Abhängigkeit davon einstellbar ist, von welcher Betätigungszone (933) aus das Bedienelement (903) betätigt wird und/oder welche Betätigungszone (933) zuvor aktiviert wurde.
Aufnahmesystem (904) für eine Bedieneinrichtung (901) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.