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Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät, welches einen Träger, ein an dem Träger mittels eines Federmittel schwingbeweglich gelagertes Berührteil aufweist. Die schwingbewegliche Lagerung des Berührteils ist beispielsweise vorgesehen, um durch händische Bewegung des Berührteils, was auch als Betätigen angesehen wird, eine Verlagerung des Berührteils aus einer Ruhestellung in eine betätigte Stellung zu bewirken. Dazu sind regelmäßig Detektionsmittel vorgesehen, um mindestens eine der jeweiligen Stellungen des Berührteils oder zumindest eine Stellungsänderung des Berührteils zu detektieren. Ergänzend oder alternativ kann eine schwingbewegliche Lagerung vorgesehen sein, um selektiv durch einen Aktuator eine Bewegung- oder Schwingungsanregung des Berührteils zu bewirken, um ein haptisches Feedback beispielsweise zur haptisch merkbaren Quittierung der vorhergehend vorgenommenen Betätigung zu erzeugen. Die schwingbewegliche Lagerung des Berührteils reagiert empfindlich auf Abweichung von der Idealausrichtung und stellt somit hohe Anforderungen an die Montage des Eingabegeräts, andernfalls drohen störende mechanische Anschlagsgeräusche bei der Erzeugung des haptischen Feedbacks. Darüber hinaus soll die schwingbewegliche Befestigung des Berührteils Vandalismus resistent und Beschädigung durch Fehlbedienung sicher ausschließend ausgebildet sein, um ein Verletzungsrisiko weitgehend ausschließen zu können. Ferner sind bauraum- und gewichtssparende sowie eine hohe Integrationsdichte ermöglichende Lösungen zur schwingbeweglichen Lagerung erwünscht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Eingabegerät mit schwingbeweglich gelagertem Berührteil insbesondere zum Erzeugen eines haptischen Feedbacks bereitzustellen, welches reproduzierbares Schwingverhalten zeigt, vor Vandalismus geschützt ist, leicht und bauraumsparend ausgelegt ist und zudem vergleichsweise einfach zu montieren ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Eingabegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein gleichermaßen vorteilhaftes Montageverfahren sowie eine Verwendung sind jeweils Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen können in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden und zeigen weitere Ausgestaltungen der Erfindung auf. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Das erfindungsgemäße Eingabegerät weist einen Träger auf. Der Begriff „Träger“ ist weit auszulegen und dient im Allgemeinen der Festlegung und haltenden Funktion des Eingabegeräts, beispielsweise an einer Innenverkleidung, einer Mittelkonsole oder an einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise ist der Träger aus einem Kunststoff, wie einem Thermoplast, einer metallischen Legierung, wie ZAMAK oder einem Metall ausgebildet. Der Träger kann der Befestigung und/oder beweglichen Lagerung eines weiteren Berührteils oder eines Geräts zur optischen Anzeige dienen, also allgemein: neben dem erfindungsgemäß nachfolgend beschriebenen Berührteil können zur weiteren Informationsweitergabe und/oder Interaktion mit einem Bediener zusätzliche Elemente am Träger gelagert oder befestigt sein, so dass das Eingabegerät sich als Mensch-Maschine-Schnittstelle in nahezu beliebiger Ausgestaltung qualifiziert.
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Erfindungsgemäß ist folglich ein Berührteil vorgesehen, welches mittels eines zwischen dem Träger und dem Berührteil angeordneten Federmittels an dem Träger entlang einer Auslenkrichtung elastisch rückstellend, schwingbeweglich gelagert ist. Beispielsweise bildet das Berührteil eine dem Bediener zugewandte Berühr- und/oder Betätigungsfläche aus und die Auslenkrichtung ist im Wesentlichen orthogonal zu der Berühr- und/oder Betätigungsfläche. Die Berühr- und/oder Betätigungsfläche ist beispielsweise rund ausgebildet. Das Berührteil ist beispielsweise aus einem Kunststoff, wie einem Thermoplast, einer metallischen Legierung, wie ZAMAK oder einem Metall ausgebildet. In einer Ausgestaltung ist das Berührteil zumindest bereichsweise aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoff ausgebildet und überdeckt beispielsweise eine optische Anzeige, wie ein hinterleuchtete Leuchtfläche einer Funktionsanzeige oder eine elektronische Pixelmatrixanzeige, die beispielsweise am Träger festgelegt ist.
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Erfindungsgemäß ist das Federmittel so ausgestaltet, dass es durch Einbringen in einer ersten Richtung in mindestens eine trägerseitige, erste Aufnahme an dem Träger durch Formschluss, beispielsweise in Form einer Bajonett-Verbindung, festgelegt ist und dass es durch Einbringen in einer zweiten Richtung in mindestens eine berührteilseitige, zweite Aufnahme an dem Berührteil durch Formschluss, beispielsweise in Form einer Bajonett-Verbindung, festgelegt ist. Bevorzugt wird durch Formschluss jeweils eine allseitige Festlegung des Federmittels in der ersten und zweiten Aufnahme erreicht. Das Federmittel ist bevorzugt ein Federstahlblech und ist beispielsweise als Laserzuschnitt-Teil oder als Stanzteil ausgebildet. Bevorzugt ist das Federstahlblech im unverbauten Zustand eben ausgebildet und weist somit keine Biegekanten auf, was die Haltbarkeit des Federmittels erhöht, aber auch die Reproduzierbarkeit der Federwirkung und damit der des Schwingverhaltens erhöht, da die das Federmittel betreffenden Herstellungsschritte auf ein Minimum, nämlich den Zuschnitt, beschränkt sind. Dadurch, dass das Federmittel lediglich durch einführendes Einbringen in die zugehörigen Aufnahmen aus erster und zweiter Aufnahme eingebracht werden, ist die Montage zuverlässig und schnell zu realisieren. Eine Verspannung des Federmittels durch die Montage kann ausgeschlossen werden. Darüber hinaus wird Bauraum und Gewicht eingespart, da die allseitige Festlegung des Federmittels am Träger einerseits und am Berührteil andererseits durch einfache Relativbewegung erreicht wird.
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Bevorzugt sind die erste Richtung und die zweite Richtung gleichgerichtet oder entgegengesetzt zueinander. Bevorzugter sind die erste und zweite Richtung entgegengesetzt zueinander, schließen somit einen Winkel von 180° ein. Bevorzugt sind die erste Richtung und die zweite Richtung jeweils orthogonal zur Auslenkrichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Federmittel so ausgebildet, dass es in der ersten Aufnahme und/oder in der zweiten Aufnahme ferner durch Rasten festgelegt wird, beispielsweise durch eine Kombination aus einer Bajonettverbindung mit einem Verrasten, Hinterrasten, Einrasten, verspreizendem Einrasten oder Dergleichen.
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Bevorzugt sind der Träger, das Berührteil und das Federmittel derart ausgebildet, dass nach losem Anordnen des Federmittels zwischen dem Träger und dem Berührteil durch Bewegen des Berührteils entgegen der zweiten Richtung das Federmittel am Berührteil festlegbar ist und durch gemeinsames Bewegen von dem Berührteil und Federmittel in der ersten Richtung das Berührteil über das Federmittel am Träger festlegbar ist.
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Erfindungsgemäß ist das Federmittel als ein einstückig ausgebildetes Federblechteil mit einem Verbindungssteg und mit mehreren ersten Auslegern zum Einbringen in jeweils eine der ersten Aufnahmen und mit mehreren zweiten Auslegern zum Einbringen in jeweils eine der zweiten Aufnahmen ausgebildet. Beispielsweise dienen die Ausleger der Festlegung während der Verbindungsteg ausschließlich der schwingbeweglichen elastischen Lagerung dient.
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Bevorzugt fußen die ersten Ausleger alle in einer ersten Flanke des Verbindungsstegs und die zweiten Ausleger alle in einer zweiten, der ersten Flanke gegenüberliegenden Flanke des Verbindungsstegs. Die ersten und zweiten Ausleger stehen beispielsweise in rechtwinklig gekröpfter Form vom Verbindungssteg ab, wobei das freie Ende des ersten und zweiten Auslegers in eine zur Erstreckungsrichtung des Verbindungsstegs parallelen Richtung weisen.
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Bevorzugt ist der Verbindungssteg um die ersten und zweiten Ausleger mäandernd ausgebildet.
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Bevorzugt wird die formschlüssige Festlegung dadurch erreicht, dass ein freies Ende des ersten Auslegers hinter einer trägerseitigen, ersten Rastnase und ein freies Ende des zweiten Auslegers hinter einer berührteilseitigen, zweiten Rastnase einrasten.
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Erfindungsgemäß ist der Verbindungssteg als Ring ausgebildet, wobei die erste Richtung, in der das Festlegen des Federmittels am Träger erfolgt, einer Umfangsrichtung des Rings und die zweite Richtung, in der das Festlegen des Federmittels am Berührteils erfolgt, einer entgegengesetzten Umfangsrichtung des Rings entsprechen.
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Bevorzugt sind die ersten Ausleger und die zweiten Ausleger entlang des Umfangs des Rings gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei deren freie Enden sich entlang der Umfangsrichtung erstrecken. Dabei ist vorgesehen, dass die freien Enden der ersten Ausleger und die freien Enden der zweiten Ausleger in entgegengesetzte Richtung weisen.
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Bevorzugt ist ferner ein elektrisch ansteuerbarer Aktuator vorgesehen, der ausgebildet ist, das Berührteil entlang der Auslenkrichtung zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks anzutreiben. Beispielsweise ist ein elektromotorischer oder elektromagnetischer Aktuator vorgesehen. Beispielsweise ist der Aktuator am Träger abgestützt. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist der Aktuator ausschließlich am Berührteil festgelegt.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Berührteil berührempfindlich ausgebildet. Beispielsweise ist ein Teil des Eingabegeräts, das eine dem Bediener zugewandte Eingabefläche definiert, vorgesehen, auf der eine Berührung durch ein Eingabeorgan oder einen Finger eines Bedieners durch eine Sensorik detektiert wird, bevorzugt ortsauflösend detektiert wird. Bevorzugt handelt es sich bei dem berührempfindlichen Berührteil um ein Touchpad, d.h. ein anzeigeloses Berührteil mit ortsauflösender Detektion einer Berührung auf einer zum Berührteil gehörigen Eingabefläche oder ein Touchscreen, d.h. ein Berührteil mit ortsauflösender Detektion einer Berührung auf einer zum Berührteil gehörigen Eingabefläche, wobei im letzteren Fall der Eingabefläche ferner eine elektronische Anzeige, insbesondere eine elektronische Pixelmatrixanzeige zugeordnet ist.
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Wie eingangs erwähnt, kann die schwingbeweglich, elastisch rückstellende Lagerung des Betätigungsteils am Träger vorgesehen sein, um eine Bewegungsanregung des Betätigungsteils durch einen Aktuator zur Bereitstellung eines haptischen Feedbacks zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich kann der elastisch rückstellende Bewegungsfreiheitsgrad vorgesehen sein, um ein Betätigen, wie Niederdrücken des Berührteils zu ermöglichen. Folglich sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung Detektionsmittel vorgesehen, um mindestens eine der jeweiligen Stellungen des Berührteils oder zumindest eine Stellungsänderung des Berührteils zu detektieren. In einer Ausgestaltung ist ein elektromechanischer Schalter vorgesehen, dessen Schaltzustand sich beispielsweise mit Erreichen der betätigten Stellung ändert. In einer anderen Ausgestaltung ist ein Kraftsensor, wie ein kapazitiver Kraftsensor vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Eingabegeräts in einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen in einem Kraftfahrzeug.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Montageverfahren für ein Eingabegerät, welches die folgenden Schritte aufweist. In einem Bereitstellungsschritt erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Montageverfahren ein Bereitstellen eines Federmittels. In einem weiteren Bereitstellungsschritt erfolgt erfindungsgemäß ein Bereitstellen eines Trägers, der eine erste Aufnahme zur Einbringung des Federmittels in einer ersten Richtung und zur formschlüssigen Festlegung des Federmittels aufweist. Erfindungsgemäß wird ferner ein Berührteil mit einer zweiten Aufnahme zur Einbringung des Federmittels in einer zweiten Richtung und zu formschlüssigen Festlegung des Federmittels bereitgestellt. In einem zeitlich nachfolgenden Anordnungsschritt erfolgt ein loses Anordnen des Federmittels zwischen dem Träger und dem Berührteil.
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Durch nachfolgendes Bewegen, bevorzugt Drehbewegen, des Berührteils entgegen der zweiten Richtung, um das Federmittel in die zweite Aufnahme einzuführen und am Berührteil durch Formschluss festzulegen und gleichzeitiges oder nachfolgendes Bewegen, bevorzugt Drehbewegen, des Berührteils zusammen mit dem Federmittel in die erste Richtung, um das Federmittel in die erste Aufnahme einzuführen und am Träger durch Formschluss festzulegen, wird erreicht, dass mittels des Federmittels das Berührteil an dem Träger entlang einer Auslenkrichtung elastisch rückstellend, schwingbeweglich gelagert ist.
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Bevorzugt sind die erste Richtung und die zweite Richtung gleichgerichtet oder entgegengesetzt zueinander. Bevorzugter sind die erste und zweite Richtung entgegengesetzt zueinander, schließen somit einen Winkel von 180° ein. Bevorzugt sind die erste Richtung und die zweite Richtung jeweils orthogonal zur Auslenkrichtung.
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Bezüglich weiterer Ausgestaltungen und Abwandlungen des erfindungsgemäßen Montageverfahrens wird auf die vorhergehenden, das Eingabegerät betreffenden Ausführungen verwiesen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist somit u.a. das Federmittel so ausgebildet, dass es in der ersten Aufnahme und/oder in der zweiten Aufnahme durch Rasten festgelegt wird.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
- 1 eine perspektivische Rückansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Eingabegeräts 1;
- 2 eine Rückansicht des Berührteils 2 mit daran festgelegtem Federmittel 4;
- 3 eine perspektivische Ansicht des Trägers 3 mit daran festgelegtem Federmittel 4;
- 4 eine Aufsicht des Federmittels 4.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Eingabegeräts 1. Es weist einen Träger 3 auf, der der Befestigung des Eingabegeräts 1 an einer nicht dargestellten Mittelkonsole oder einem nicht dargestellten Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs dient. An dem Träger 3 ist elastisch rückstellend und schwingbeweglich in der Auslenkrichtung RA ein Berührteil 2 gelagert. Dieser Freiheitsgrad ist beispielsweise vorgesehen eine detektierbares Betätigen des Berührteils 2, also ein händisch bewirktes und registrierbares Verlagern des Berührteils, zu ermöglichen und/oder eine Bewegungsanregung des Berührteils in Auslenkrichtung RA zur Erzeugung eines für einen Bediener haptisch merkbaren Feedbacks zu ermöglichen. Das Berührteil 2 ist mittels eines zwischen dem Träger 3 und dem Berührteil 2 angeordneten Federmittels 4 an dem Träger 3 entlang der Auslenkrichtung RA elastisch rückstellend, schwingbeweglich gelagert. Beispielsweise bildet das Berührteil 2 eine dem Bediener zugewandte Berühr- und/oder Betätigungsfläche aus, die in der Darstellung der 1 nicht sichtbar ist. Die Auslenkrichtung RA ist im Wesentlichen orthogonal zu der Berühr- und/oder Betätigungsfläche. Die Berühr- und/oder Betätigungsfläche ist beispielsweise rund ausgebildet. Das Berührteil 2 ist beispielsweise aus einem Kunststoff, wie einem Thermoplast, einer metallischen Legierung, wie ZAMAK oder einem Metall ausgebildet. In einer Ausgestaltung ist das Berührteil 2 zumindest bereichsweise aus einem transparenten oder transluzenten Kunststoff ausgebildet und überdeckt beispielsweise eine optische Anzeige, wie ein hinterleuchtete Leuchtfläche einer Funktionsanzeige oder eine elektronische Pixelmatrixanzeige, die beispielsweise am Träger 3 festgelegt ist.
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Der Träger 3 kann der Befestigung und/oder beweglichen Lagerung eines weiteren Berührteils oder eines Geräts zur optischen Anzeige dienen. Beispielsweise zeigt der Träger 3 in 1 eine Rastkontur für den Wirkeingriff mit einer nicht dargestellten Rastfeder, die an einem drehbeweglich am Träger 3 gelagerten Drehring für eine händische Dreheingabe vorgesehen ist. Also allgemein: neben dem erfindungsgemäß nachfolgend beschriebenen Berührteil 2 können zur weiteren Informationsweitergabe und/oder Interaktion mit einem Bediener zusätzliche Elemente am Träger 3 gelagert oder befestigt sein, so dass das Eingabegerät 1 sich als Mensch-Maschine-Schnittstelle in nahezu beliebiger Ausgestaltung qualifiziert.
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Wie aus den 2 und 3 deutlich wird, ist das Federmittel 4 so ausgestaltet, dass es durch Einbringen in einer ersten Richtung R1 in mehrere trägerseitige, erste Aufnahmen 5 an dem Träger 3 durch Formschluss in Form einer Bajonett-Verbindung festgelegt ist und dass es durch Einbringen in einer zweiten Richtung R2 in mehrere berührteilseitige, zweite Aufnahme 6 an dem Berührteil 2 durch Formschluss in Form einer Bajonett-Verbindung festgelegt ist. Wie aus 2 zu erkennen, sind die erste Richtung R1 und die zweite Richtung R2 entgegengesetzt zueinander, schließen somit einen Winkel von 180° ein. Gleichzeitig sind die erste Richtung R1 und die zweite Richtung R2 jeweils orthogonal zur Auslenkrichtung RA.
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Durch zusätzliches Hinterrasten des Federmittels 4 wird jeweils eine allseitige formschlüssige Festlegung des Federmittels 4 in der ersten Aufnahme 5 und zweiten Aufnahme 6 erreicht. Das Federmittel 4, welches im Detail in 4 gezeigt ist, ist ein Federstahlblech und ist im unverbauten Zustand eben ausgebildet und weist somit keine Biegekanten auf, was die Haltbarkeit des Federmittels 4 erhöht, aber auch die Reproduzierbarkeit der Federwirkung und damit der des Schwingverhaltens erhöht, da die das Federmittel 4 betreffenden Herstellungsschritte auf ein Minimum, nämlich den Zuschnitt, beschränkt sind. Das Federmittel 4 ist einstückig ausgebildet und weist einen im Wesentlichen ringförmigen Verbindungssteg 7 und mehrere erste Ausleger 8 zum Einbringen in jeweils eine der ersten Aufnahmen 5 des Berührteils 2 und mehrere zweite Ausleger 9 zum Einbringen in jeweils eine der zweiten Aufnahmen 6 des Trägers 3 auf. Hierbei dienen die ersten Ausleger 8 und zweiten Ausleger 9 der Festlegung, während der Verbindungsteg 7 ausschließlich der schwingbeweglichen elastischen Lagerung dient. Wie in der 4 am deutlichsten zu erkennen, fußen die ersten Ausleger 8 alle in einer radial innenliegenden, ersten Flanke des Verbindungsstegs 7 und die zweiten Ausleger 9 alle in einer radial außenliegenden, zweiten, der ersten Flanke gegenüberliegenden Flanke des Verbindungsstegs 7. Die ersten Ausleger 8 und die zweiten Ausleger 9 stehen jeweils in rechtwinklig gekröpfter Form vom Verbindungssteg 7 ab, während der im Wesentlichen ringförmige Verbindungssteg 7 so ausgebildet ist, dass er um die ersten Ausleger 8 und die zweiten Ausleger 9 mäandert. Dabei sind die ersten Ausleger 8 und die zweiten Ausleger 9 entlang des Umfangs des durch den Verbindungssteg 7 ausgebildeten Rings gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei die freien Enden der ersten Ausleger 8 und die der zweiten Ausleger 9 sich entlang der Umfangsrichtung erstrecken aber die freien Enden der ersten Ausleger 8 und die freien Enden der zweiten Ausleger 9 sich dadurch unterscheiden, dass sie in entgegengesetzte Richtung weisen. Wie aus den 2 und 3 zu erkennen ist, wird die formschlüssige Festlegung der ersten Ausleger 8 und der zweiten Ausleger 9 dadurch erreicht, dass das freie Ende des ersten Ausleger 8 jeweils hinter einer trägerseitigen, ersten Rastnase 12 und das freie Ende des zweiten Auslegers 9 hinter einer berührteilseitigen, zweiten Rastnase 13 einrasten.
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Dadurch, dass das Federmittel 4 lediglich durch einführendes Einbringen in die zugehörigen Aufnahmen aus erster Aufnahme 5 und zweiter Aufnahme 6 eingebracht wird, ist die Montage zuverlässig und schnell zu realisieren. Darüber hinaus wird Bauraum und Gewicht eingespart, da die allseitige Festlegung des Federmittels 4 am Träger 3 einerseits und am Berührteil 2 andererseits durch einfache Relativbewegung erreicht wird. Wie aus den Figuren deutlich wird, sind der Träger 3, das Berührteil 2 und das Federmittel 4 derart ausgebildet, dass nach losem Anordnen des Federmittels 4 zwischen dem Träger 3 und dem Berührteil 2 durch Verdrehen des Berührteils 2 entgegen der zweiten Richtung R2 das Federmittel 4 am Berührteil 2 festlegbar ist und durch gemeinsames Verdrehen von dem Berührteil 2 und Federmittel 4 in der ersten Richtung R1 das Berührteil 2 über das Federmittel 4 am Träger 3 festlegbar ist. Um dabei ein Überdrehen des Eingabeteils 2 und eine Beschädigung des Federmittels 4 und/oder den ersten Aufnahmen 5 und/oder den zweiten Aufnahmen 6 zu vermeiden, sind Beanschlagungsmittel 10, 11 vorgesehen, hier in Form eines berührteilseitigen Vorsprungs 10, der in eine trägerseitige Ausnehmung 11 eingreift.
