DE102022115779A1

DE102022115779A1 - Bedienanordnung mit einem Bedienknauf

Info

Publication number: DE102022115779A1
Application number: DE102022115779.2A
Authority: DE
Inventors: Ingo Markus; Cedric Bultiau; Alex Hessel
Original assignee: Signata GmbH
Current assignee: Signata De GmbH
Priority date: 2022-06-24
Filing date: 2022-06-24
Publication date: 2024-01-04

Abstract

Es wird eine Bedienanordnung mit einem in einem Gehäuse (1) gelagerten Bedienknauf (2) zum Drehen um eine etwa vertikal ausgerichtete Drehachse (3), zum Drücken in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse (3) und zum Verschieben in einer horizontalen Ebene zur vertikalen Drehachse (3) zum Ausführen von Bedienbewegungen, welche Schalt- und/oder Regelfunktionen auslösen, mit einer Doppelgelenkanordnung zum Durchführen der Bedienbewegungen und mit zumindest einer Erfassungsanordnung zum Erfassen der Bedienbewegungen vorgeschlagen, wobei die Doppelgelenkanordnung bezogen auf die vertikale Drehachse (3) ein unteres drehbar gelagertes Gelenkelement (4) und ein mittleres Gelenkelement (5), welches drehfest und schwenkbar mit dem unteren Gelenkelement (4) verbunden ist, sowie ein oberes Gelenkelement (6) aufweist, welches drehfest, verschiebbar und schwenkbar mit dem mittleren Gelenkelement (5) verbunden ist, und wobei der Bedienknauf (2) drehfest und axial bewegbar mit dem oberen Gelenkelement (6) verbunden ist. Ferner wir ein Fahrzeug mit der Bedienanordnung vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienanordnung mit einem in einem Gehäuse gelagerten Bedienknauf zum Drehen um eine etwa vertikal ausgerichtete Drehachse, zum Drücken in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse und zum geführten Verschieben in vertikal zueinander stehenden Richtungen in einer horizontalen Ebene zur vertikalen Drehachse zum Ausführen von Bedienbewegungen, welche Schalt- und/oder Regelfunktionen auslösen, wobei eine Doppelgelenkanordnung zum Durchführen der Bedienbewegungen und zumindest eine Erfassungsanordnung zum Erfassen der Bewegungen vorgesehen sind.
Beispielsweise aus der Druckschrift EP 2 122 434 B1 ist ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienknopf bekannt. Der Bedienknopf ist zumindest drehbar und drückbar in dem Bedienelement gehalten, wobei jeder Bedienbewegung eine Schalt- und/oder Regelfunktion zugeordnet ist. Der Bedienknopf ist zusätzlich in einer zum Bedienknauf horizontalen Ebene verschiebbar, wobei die Schiebewirkungen mittels mechanischen Mitteln, in Form eines Kardanelements in eine Kippbewegung umgewandelt wird, die durch magnetische oder optische Erfassung ein Schalt- oder Regelsignal erzeugt. Der Bedienknopf ist über eine im Bedienelement positionsfest gehaltene Kulisse in horizontaler Richtung verschiebbar. Hierbei ist die Kulisse in einer horizontalen und rechtwinklig auf der Mittelachse stehenden Ebene angeordnet. Der Bedienknopf bildet somit ein Schiebeelement, welches über die Kulisse über Kugeln horizontal verschiebbar ist. Das Kardanelement ist in einer oberen Lagerachse und einer unteren Lagerachse in jeweils einer Kardanhalbschale gelagert und in jeder Lagerschale mit jeweils einem Mitnahmezapfen fixiert. Hierbei ist der obere Teil des Kardangelenks in einer Scheibe sowie einer Abdeckung des Schiebelements gelagert. Somit sind neben dem aufwendig gestalteten Kardanelement zudem eine mehrere Bauteile umfassende Kulissenführung erforderlich, um den Bedienknopf gehäuseseitig bei den vorbeschriebenen Bedienbewegungen abzustützen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Bedienanordnung der eingangs beschriebenen Gattung sowie ein Fahrzeug mit der Bedienanordnung vorzuschlagen, welche eine Drehbewegung und eine gedrückte Bewegung sowie eine Verschiebebewegung in horizontaler Ebene ermöglichen und zudem konstruktiv einfach und kostengünstig aufgebaut sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 15 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine Bedienanordnung mit einem in einem Gehäuse gelagerten Bedienknauf oder -knopf zum Drehen um eine etwa vertikal ausgerichtete Drehachse und zum Drücken in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse sowie zum Verschieben in einer horizontalen Ebene zur vertikalen Drehachse zum Ausführen von Bedienbewegungen vorgeschlagen. Die Bedienbewegungen lösen Schalt- und/oder Regelfunktionen aus. Zum Durchführen der Bedienbewegungen ist eine Doppelgelenkanordnung und zum Erfassen der Bedienbewegungen zumindest eine Erfassungsanordnung vorgesehen. Um eine möglichst einfach aufgebaute Doppelgelenkanordnung zu realisieren, ist vorgesehen, dass die Doppelgelenkanordnung bezogen auf die vertikale Drehachse ein unteres drehbar gelagertes Gelenkelement oder dergleichen ein mittleres Gelenkelement oder dergleichen, welches drehfest, verschiebbar und schwenkbar mit dem unteren Gelenkelement verbunden ist sowie ein oberes Gelenkelement oder dergleichen aufweist, welches drehfest und schwenkbar mit dem mittleren Gelenkelement verbunden ist und wobei der Bedienknauf drehfest und axial bzw. vertikal bewegbar mit dem oberen Gelenkelement verbunden ist.
Durch die konstruktiv einfach aufgebaute Doppelgelenkanordnung ist es bei der vorgeschlagenen Bedienanordnung ohne weiteres möglich, ein Drehmoment auf die Drehachse und aus jeder Drehstellung eine geführte Verschiebung in der horizontalen Ebene sowie einen Tastenhub auf den Bedienknauf in Richtung der vertikal ausgerichteten Drehachse aufzubringen. Demzufolge ist es möglich den Bedienknauf bzw. den Drehsteller frei um 360° zu drehen und zudem ein Drehmoment auf die mittlere Drehachse zu übertragen. Gleichzeitig kann der Bedienknauf in der horizontalen Ebene verschoben und in vertikaler Richtung gedrückt werden, ohne dass neben den drei Gelenkelementen der Doppelgelenkanordnung weitere Kulissenführungen oder dergleichen für den Bedienknauf erforderlich sind. Das Gelenkelement kann zum Höhenausgleich verschiebbar sein.
Eine konstruktiv einfache und hinsichtlich der Herstellungskosten besonders günstige Ausführung der vorgeschlagenen Bedienanordnung sieht vor, dass das untere Gelenkelement einen etwa kugelförmigen Grundkörper oder dergleichen aufweist, an dem mehrere über den Umfang radial abstehende Verbindungsdome oder dergleichen zum drehfesten und schwenkbaren Aufnehmen des mittleren Gelenkelements vorgesehen sind. Auf diese Weise sind z. B. Drehbewegungen des Bedienknaufs über das obere und mittlere Gelenkelement auf das untere Gelenkelement zum Erfassen der Drehbewegung übertragbar, wobei gleichzeitig eine Kippbewegung zwischen dem mittleren Gelenkelement und dem unteren Gelenkelement zum Übertragen von Schiebebewegungen des Bedienknaufs aufgrund des kugelförmigen Grundkörpers in Verbindung mit den Verbindungsdomen übertragbar. Der etwa kugelförmige Grundkörper ermöglicht dabei in vorteilhafter Weise eine stufenlose Bewegung. Es ist jedoch denkbar, dass auch andere konstruktive Formen eingesetzt werden, um die drehfeste und schwenkbare Bewegung zwischen dem unteren Gelenkelement und dem mittleren Gelenkelement zu realisieren.
Um eine bauformsparende und auch konstruktiv einfache Verbindung sowohl zwischen dem unteren Gelenkelement und dem oberen Gelenkelement über das mittlere Gelenkelement vorzusehen, ist das mittlere Gelenkelement etwa hohlzylinderförmig oder dergleichen ausgeführt, wobei eine dem unteren Gelenkelement zugewandte Stirnseite und eine dem oberen Gelenkelement zugewandte Stirnseite jeweils mehrere über den Umfang verteilt in axialer Richtung verlaufende Ausnehmungen oder dergleichen zum drehfesten und schwenkbaren Verbinden mit dem unteren Gelenkelement und dem oberen Gelenkelement aufweisen. Die vorgesehenen Ausnehmungen werden vorzugsweise durch kreissegmentförmige Flächen gebildet, deren Durchmesser an die Durchmesser der Verbindungsdome des unteren Gelenkelements und an die Durchmesser der entsprechenden Befestigungselemente des oberen Gelenkelements angepasst sind, sodass zum einen eine drehfeste aber auch schwenkbare Bewegung sowohl zwischen dem oberen Gelenkelement und dem mittleren Gelenkelement als auch zwischen dem mittleren Gelenkelement und dem unteren Gelenkelement ermöglicht werden.
Bei der vorgeschlagenen Bedienanordnung weist das obere Gelenkelement vorzugsweise einen ersten größeren Hohlzylinder oder dergleichen und einen zweiten kleineren Hohlzylinder oder dergleichen auf, wobei der zweite kleinere Hohlzylinder koaxial innerhalb des ersten Hohlzylinders angeordnet ist, wobei die beiden Hohlzylinder über mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Verbindungszapfen als Befestigungselemente miteinander verbunden sind. Über die Verbindungszapfen ist das obere Gelenkelement mit dem mittleren Gelenkelement drehfest und schwenkbar verbunden. Demzufolge sind die drei Gelenkelemente einerseits über den kugelförmigen Grundkörper und die vorzugsweise vier Verbindungsdome und andererseits über die vorzugsweise vier Verbindungszapfen derart miteinander gekoppelt, dass die Verschiebung in der horizontalen Ebene über ein Kippen des mittleren Gelenkelements realisiert wird.
Um bei der Bedienanordnung gemäß der Erfindung die Bedienbewegungen zu erfassen und in entsprechende Schalt- und/oder Regelfunktionen umzusetzen, kann in vorteilhafter Weise vorzugsweise nur eine Erfassungseinrichtung vorgesehen sein. Beispielsweise kann dies dadurch realisiert werden, dass das Drücken und das Drehen als Bedienbewegungen des Bedienknaufs über eine auf einem Innenboden in dem Gehäuse horizontal angeordnete elektronische Flexfolie oder dergleichen erfassbar sind, wobei das Verschieben des Bedienknaufs in der horizontalen Ebene als Bedienbewegungen von vertikal abgewinkelten Abschnitten der Flexfolie erfassbar sind. Die Verwendung einer Flexfolie ist nicht nur kostengünstig, sondern auch sehr bauraumsparend. Es sind jedoch auch andere Erfassungseinrichtungen einsetzbar.
Für die Erfassung der Drehbewegung durch die elektronische Flexfolie kann beispielsweise vorgesehen sein, dass an dem unteren Gelenkelement ein magnetischer Polring oder dergleichen vorgesehen ist, der der horizontal angeordneten elektronischen Flexfolie zum Erfassen der Drehbewegung des Bedienknaufs zugeordnet ist.
Wenn neben der Erfassung der Drehbewegung auch eventuell haptische Wahrnehmungen an dem Bedienknauf erzeugt werden sollen, kann beispielsweise im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das untere Gelenkelement mit einer Wellen eines Drehmomentgebers zum Erfassen der Drehbewegung des Bedienknaufs und/oder zum Erzeugen einer haptischen Reaktion bzw. Wahrnehmung an dem Bedienknauf für einen Bediener vorgesehen ist.
Besonders vorteilhaft ist es bei der vorgeschlagenen Anordnung, dass eine Rückstellung des Bedienknaufs nach einer erfolgten Bedienungsbewegung sichergestellt ist. Demzufolge kann die Betätigung des Bedienknaufs immer aus der Mittenstellung in sämtliche Bewegungsrichtungen erfolgen. Eine konstruktiv einfache und kostengünstige Rückstellung des Bedienknaufs kann im Rahmen der Erfindung über eine in dem Gehäuse angeordnete abschnittsweise elastisch ausgeführte Kontakt- bzw. Schaltmatte oder dergleichen realisiert werden. Die Kontaktmatte kann beispielsweise hierzu mehrere federelastische Kontaktdome oder dergleichen aufweisen, welche einerseits die Rückstellung und andererseits den Kontakt mit der Flexfolie zum Erfassen der Bedienbewegung realisieren. Dies wird insbesondere dadurch realisiert, dass die Kontaktmatte auf der Flexfolie in dem Gehäuse angeordnet wird.
Um eine konstruktiv einfache Lagerung und Führung des Bedienknaufs in dem Gehäuse zu realisieren, ist bei der vorgeschlagenen Bedienanordnung vorgesehen, dass der Bedienknauf über senkrechte Führungen oder dergleichen an dem oberen Gelenkelement vertikal bewegbar und gleichzeitig drehfest gehalten ist. Somit sind in vorteilhafter Weise keine zusätzlichen Führungen zwischen den Bedienknauf und dem Gehäuse erforderlich, da der Bedienknauf bei der vorgeschlagenen Bedienanordnung über die Doppelgelenkanordnung gelagert und geführt ist.
Besonders vorteilhaft bei dieser Lagerung und Führung des Bedienknaufs ist zusätzliche die Begrenzung der vertikalen Bewegung des Bedienknaufs, da durch diese Begrenzung eine vorbestimmte Anordnungsposition des Bedienknaufs für den Bediener festgelegt wird. Die Begrenzung der vertikalen Bewegung des Bedienknaufs kann einerseits durch Rastelemente oder dergleichen als erster vertikaler Anschlag an dem oberen Gelenkelement und andererseits über eine Scheibe oder dergleichen als zweiter vertikaler Anschlag realisiert werden, wobei die Scheibe an einem axial von dem unteren Gelenkelement vorstehenden Stangenabschnitt befestigt ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Fahrzeug mit zumindest einer vorbeschriebenen Bedienanordnung gelöst. Die Bedienanordnung kann beispielsweise zum Ansteuern eines Automatikgetriebes und/oder auch zum Ansteuern anderer Funktionen in dem Fahrzeug verwendet werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
Es zeigen:

1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung mit einem in einem Gehäuse gelagerten Bedienknauf;
2 eine schematische Schnittansicht der Bedienanordnung in einer Mittenstellung;
3 eine schematische Schnittansicht der Bedienanordnung in einer nach rechts in der Zeichnungsebene verschobenen Bedienstellung;
4 eine schematische Schnittansicht der Bedienanordnung in einer nach links in der Zeichnungsebene verschobenen Bedienstellung zum Erreichen der Mittenstellung;
5 eine schematische Schnittansicht der Bedienanordnung in einer vertikal nach unten in der Zeichnungsebene verschobenen Bedienstellung;
6 eine schematische dreidimensionale Ansicht eines Gehäuses der Bedienanordnung;
7 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung mit einer elektronischen Flexfolie;
8 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung mit einer auf der Flexfolie angeordneten Kontaktmatte;
9 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung gemäß 8 mit einem drehfest an einem Aktor befestigten unteren Gelenkelement;
10 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung gemäß 9 mit einem an dem unteren Gelenkelement drehfest und schwenkbar angeordneten mittleren Gelenkelement;
11 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung gemäß 10 mit einem an dem mittleren Gelenkelement drehfest, verschiebbar und schwenkbar angeordneten oberen Gelenkelement;
12 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung gemäß 11 mit einer an einem Stangenabschnitt des unteren Gelenkelements befestigten Scheibe;
13 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung gemäß 12 mit einer Führungsplatte auf der Kontaktmatte;
14 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung gemäß 13 mit seitlichen Führungen an der Kontaktmatte;
15 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung gemäß 14 mit einer Schiebeführung des Bedienknaufs;
16 eine schematische dreidimensionale Ansicht des Gehäuses der Bedienanordnung gemäß 15 mit einem Verkleidungsring des Bedienknaufs; und
17 eine schematische dreidimensionale Ansicht der montierten Bedienanordnung mit dem im Gehäuse gelagerten Bedienknauf.

In den 1 bis 17 sind verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung mit einem in einem Gehäuse 1 gelagerten Bedienknopf bzw. Bedienknauf 2 zum Drehen um eine vertikal ausgerichtete Drehachse 3, zum Drücken in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse 3 und zum Verschieben in einer horizontalen Ebene zur vertikalen Drehachse zum Ausführen von entsprechenden Bedienbewegungen, welche Schalt- und/oder Regelfunktionen auslösen. Beispielsweise kann die vorgeschlagene Bedienanordnung in einem Fahrzeug zum Betätigen eines Automatikgetriebes oder zum Realisieren anderer Funktionen eingesetzt werden.
Die vorgeschlagene Bedienanordnung umfasst eine Doppelgelenkanordnung zum Durchführen der Bedienbewegungen und eine Erfassungsanordnung zum Erfassen der Bedienbewegungen. Die Doppelgelenkanordnung weist bezogen auf die vertikale Drehachse 3 ein unteres drehbar gelagertes abschnittsweise kugelförmiges Gelenkelement 4 und ein mittleres abschnittsweise schalenförmiges und/oder zylinderförmiges Gelenkelement 5 sowie ein oberes abschnittsweise kugelförmiges Gelenkelement 6 auf, wobei die Bezeichnungen untere, mittlere und obere bezogen auf die vertikale Drehachse in Bezug auf die fertig montierte Bedienanordnung zu verstehen sind.
Das untere Gelenkelement 4 ist um die vertikale Drehachse 3 drehbar gelagert, wobei das mittlere Gelenkelement 5 drehfest und schwenkbar an dem unteren Gelenkelement 4 angebunden ist. Das obere Gelenkelement 6 ist drehfest, zum Höhenausgleich verschiebbar und schwenkbar an dem mittleren Gelenkelement 5 angebunden. Der Bedienknauf 2 ist drehfest und axial bewegbar an dem oberen Gelenkelement 6 angebunden.
Wie insbesondere aus der Explosionsdarstellung gemäß 1 ersichtlich ist, weist das untere Gelenkelement 4 einen etwa kugelförmigen Grundkörper 7 auf, an dem mehrere über den Umfang radial abstehende Verbindungsdome 8 zum drehfesten und gleichzeitig schwenkbaren Aufnehmen des mittleren Gelenkelements 5 vorgesehen sind. Das mittlere Gelenkelement 5 ist zum oberen Gelenk etwa hohlzylinderförmig und zum unteren Gelenk schalenförmig ausgeführt, wobei die Stirnseiten des mittleren Gelenkelements 5 jeweils schalenförmig ausgeführt sind. Die dem unteren Gelenkelement 4 zugewandte Stirnseite ist zum abschnittsweise Aufnehmen des kugelförmigen Grundkörpers 7 des unteren Gelenkelements 4 vorgesehen und weist jeweils mehrere über den Umfang verteilt in axialer Richtung verlaufende kreissegmentförmige Ausnehmungen 9 zum drehfesten und schwenkbaren Verbinden an den Verbindungsdomen 8 des unteren Gelenkelements 4 auf. Der Durchmesserbereich der Ausnehmungen ist an den Durchmesser der Verbindungsdome 8 zum formschlüssigen Aufnehmen angepasst. Die Bewegungen werden einerseits durch die Kugelform des unteren Gelenks 4 und andererseits durch die Schalenform des mittleren Gelenks 5 geführt bzw. unterstützt.
Das obere Gelenkelement 6 weist einen ersten größeren Hohlzylinder 10 und einen zweiten kleineren Hohlzylinder 11 auf, wobei der zweite kleinere Hohlzylinder 11 koaxial innerhalb des ersten Hohlzylinders 10 angeordnet ist. Die beiden Hohlzylinder 10, 11 sind über mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Verbindungszapfen 12 miteinander verbunden. Ferner dienen die Verbindungszapfen 12 zum drehfesten und schwenkbaren Verbinden mit dem mittleren Gelenkelement 5. Hierzu weist das mittlere Gelenkelement 5 an der dem oberen Gelenkelement 6 zugewandten Stirnseite mehrere über den Umfang verteilt in axialer Richtung verlaufende Ausnehmungen 13 auf, die ebenso wie die Ausnehmungen 9 kreissegmentförmig ausgeführt sind, wobei der Durchmesserbereich an den Durchmesser der Verbindungszapfen 12 zum formschlüssigen Aufnehmen angepasst ist. Die zugewandte Stirnseite des mittleren Gelenks weist eine abschnittsweise zylinderförmige Innenkontur auf, um eine abschnittsweise kugelförmige Außenkontur des zweiten Hohlzylinders 11 aufzunehmen.
Bei der lediglich beispielhaft dargestellten Ausführung der vorgeschlagenen Bedienanordnung wird das Drücken als Bedienbewegung des Bedienknaufs 2 über eine auf dem Innenboden in dem Gehäuse 1 horizontal angeordnete elektronische Flexfolie 14 erfasst, während das Verschieben in der horizontalen Ebene des Bedienknaufs 2 als Bedienbewegung von vertikal abgewinkelten Abschnitten 15 der Flexfolie 14 erfasst werden. Um die Drehbewegung des Bedienknaufs 2 zu erfassen und zusätzlich haptische Wahrnehmungen an dem Bedienknauf 2 erzeugen können, ist beispielhaft bei der dargestellten Ausführung der Bedienanordnung ein Drehmomentgeber 16 drehfest mit dem unteren Gelenkelement 4 verbunden. Alternativ könnte die Drehbewegung des Bedienknaufs 2 auch über die Flexfolie 14 erfasst werden, in dem an dem unteren Gelenkelement 4 ein magnetischer Polring oder dergleichen vorgesehen ist, der der horizontal angeordneten elektronischen Flexfolie 14 zum Erfassen der Drehbewegung des Bedienknaufs 2 zugeordnet ist. Um eine Rückstellung der Bedienbewegungen des Bedienknaufs 1 in eine Mittenstellung sicherzustellen, ist eine in dem Gehäuse 1 angeordnete abschnittsweise elastisch ausgeführte Kontaktmatte 17 vorgesehen.
Die verschiedenen Bauteile der vorgeschlagenen Bedienanordnung sind insbesondere aus der Explosionsdarstellung in 1 ersichtlich.
In 2 ist eine schematische Schnittansicht der Bedienanordnung in der Mittenstellung des Bedienknaufs 2 in dem Gehäuse 1 gezeigt. 3 zeigt eine Verschiebung des Bedienknaufs 2 in der horizontalen Ebene in der Zeichnungsebene nach rechts. Aus dieser Ansicht wird deutlich, dass durch die Schiebebewegung des Bedienknaufs 2 und des mit dem Bedienknauf. 2 verbundenen oberen Gelenkelements 6 eine Schwenkbewegung des mittleren Gelenkelements 5 an dem unteren Gelenkelement 4 und ein Gegenschwenken und Ver-schieben des oberen Gelenks im mittleren Gelenk erzeugt wird. 4 zeigt die Rückstellung des Bedienknaufs 2 in die Mittenstellung zurück. 5 zeigt ein Drücken des Bedienknaufs 2 vertikal nach unten gerichtet. Hierbei wird lediglich der vertikal an dem oberen Gelenkelement 6 geführte Bedienknauf 2 nach unten bewegt. Die Rückstellung des Bedienknaufs 2 erfolgt über die elastische Kontaktmatte 17. Die Drehbewegung ist nicht weiter dargestellt, da diese bei der dargestellten Ausführung durch den mit dem unteren Gelenkelement 4 drehfest verbundenen Drehmomentgeber 16 realisiert wird.
Der Aufbau der vorgeschlagenen Bedienanordnung wird exemplarisch anhand der 6 bis 17 erläutert, in denen die nacheinander vorgesehenen Bauteile sichtbar sind.
In 6 ist nur das leere Gehäuse 1 mit der durch eine zentrale Öffnung am Boden des Gehäuses 1 eingeführte Welle 18 des Drehmomentgebers 16 dargestellt. In 7 ist das Gehäuse 1 mit der auf dem Innenboden in dem Gehäuse 1 horizontal angeordneten elektronischen Flexfolie 14 zum Erfassen der Bedienbewegungen gezeigt. Zum Erfassen von Drückbewegungen des Bedienknaufs 2 sind auf der Flexfolie 14 mehrere vertikal wirkende Kontaktlamellen 19 vorgesehen. Um optische Wahrnehmungen an dem Bedienknauf 2 zu realisieren, sind beispielsweise mehrere LED 20 an der Flexfolie 14 vorgesehen. Um die Schiebebewegungen des Bedienknaufs 2 in der horizontalen Ebene erfassen zu können, sind an den vertikal abgewinkelten Abschnitten 15 der elektronischen Flexfolie 14 horizontal wirkende Kontaktlamellen 21 vorgesehen.
In 8 ist die auf der Flexfolie 14 angeordnete Kontaktmatte 17 zur Sensierung und Rückstellung der Position des Bedienknaufs 2 dargestellt. Die Kontaktmatte 17 liegt horizontal auf der Flexfolie 14 und weist mehrere vertikal abgewickelte Abschnitte 22 auf, die vor den vertikal abgewinkelten Abschnitten 15 der Flexfolie 14 angeordnet sind. Die horizontal verlaufende Kontaktmatte 17 weist mehrere fehlerelastische Kontaktdome 24 zur vertikalen Rückstellung des Bedienknaufs 2 auf. Ferner sind transparente Fenster 23 vorgesehen, um die Ausleuchtung durch die LED 20 zu ermöglichen. Die vertikal abgewinkelten Abschnitte 22 der Kontaktmatte 17 weisen ebenfalls Kontaktdome 24A auf, die eine Rückstellung des Bedienknaufs 2 in der horizontalen Ebene ermöglichen.
9 zeigt das untere Gelenkelement 4 in dem Gehäuse 1, wobei das untere Gelenkelement 4 drehfest mit der Welle 18 des Drehmomentgebers 16 verbunden ist. Der Grundkörper 7 des unteren Gelenks 4 mit der kugelförmigen Außenkontur dient zur Führung an der schalenförmigen Innenkontur des mittleren Gelenkelements 5 an der zugewandten Stirnseite. In 10 ist das mittlere Gelenkelement 5 drehfest und schwenkbar an dem unteren Gelenkelement 4 befestigt, in dem die kreissegmentförmigen Ausnehmungen 9 an der zugewandte Stirnseite des mittleren Gelenkelements 5 die radial vorstehenden Verbindungsdome 8 umgreifen. Ferner ist aus 10 ersichtlich, dass das mittlere Gelenkelement 5 im Bereich der Stirnseite, die dem oberen Gelenkelement 6 zugewandt ist, ebenfalls eine teils zylinderförmi-ge Innenkontur aufweist.
In 11 ist das obere Gelenkelement 6 zur Übertragung des Drehmoments auf das mittlere Gelenkelement 5 und zur Befestigung des Bedienknaufs 2 schwenkbar, verschiebbar und drehfest an dem mittleren Gelenkelement 5 befestigt. Hierzu sind die kreissegmentförmigen Ausnehmungen 13 an dem mittleren Gelenkelement 5 an den Verbindungszapfen 12 schwenkbar, verschiebbar und drehfest verbunden. Demzufolge kann das obere Gelenkelement 6 an dem mittleren Gelenkelement 5 schwenkbar gehalten werden und über die Verbindungszapfen 12 kann die Drehung und das Drehmoment, welches über den Bedienknauf 2 auf das obere Gelenkelement 6 übertragen wird, an das mittlere Gelenkelement 5 ebenfalls übertragen werden. Die teils schalenförmige Innenkontur des mittleren Gelenkelements 5 wird an der abschnittsweise kugelförmigen Außenkontur des zweiten Hohlzylinders 11 des oberen Gelenkelements 6 geführt. Aufgrund der vorbeschriebenen Verbindung zwischen dem mittleren Gelenkelement 5 und dem oberen Gelenkelement 6 wird ein Hub- bzw. Höhenausgleich zwischen den beiden Gelenkelementen 5,6 zugelassen.
Zum drehfesten Verbinden des Bedienknaufs 2 sind am Umfangsbereich des oberen Gelenkelements 6 senkrecht bzw. vertikal verlaufende Führungsnuten 25 vorgesehen. Durch die Führungsnuten 25 wird eine vertikale Hubewegung bzw. eine Rückbewegung des Bedienknaufs 2 relativ zum oberen Gelenkelement 6 ermöglicht. An einer unteren Stirnseite des ersten Hohlzylinders 10 des oberen Gelenkelements 6 sind Einrastflächen 26 vorgesehen, in die entsprechende Rastelemente 27 des Bedienknauf 2 einrasten können und einen ersten vertikalen Anschlag für den Bedienknauf 2 an dem oberen Gelenkelement 6 bilden. Auf diese Weise wird eine Endposition für den Bedienknauf 2 in vertikaler Richtung vorgesehen, sodass der Bedienknauf 2 nicht aus dem Gehäuse 1 heraus bewegt werden kann.
12 zeigt einen zweiten vertikalen Anschlag für den Bedienknauf 2. Hierzu ist eine Scheibe 28 als zweiter vertikaler Anschlag an einem axial von dem unteren Gelenkelement 4 vorstehenden Stangenabschnitt 29 befestigt. Beispielsweise kann die Scheibe 28 an dem Stangenabschnitt 29 heißverprägt sein. Der Bedienknauf 2 und das obere Gelenkelement 6 sind somit einseitig in vertikaler Richtung in deren Endposition fixiert.
13 zeigt den weiteren Aufbau der Bedienanordnung mit einer Führungsplatte 30 auf der Kontaktmatte 17. Die Führungsplatte 30 weist Gleitflächen für eine optimale Rotation des Bedienknaufs 2 auf. Ferner ist die Führungsplatte 30 in dem Gehäuse 1 in Schieberichtung in der horizontalen Ebene fixiert, sodass die Führungsplatte 30 nur eine Bewegung in vertikaler Richtung beim Drücken des Bedienknaufs 2 ausführt. Die Führungsplatte 30 wird auf der Unterseite durch die Kontaktmatte 17 angefedert und drückt den Bedienknauf 2 in seine Endposition in der Mittenstellung. Beim Betätigen des Bedienknaufs 2 in vertikaler Richtung werden die Kontaktflächen der Flexfolie 14 gleichmäßig von den Kontaktdomen 24 der Schalt- bzw. Kontaktmatte 17 kontaktiert, um die Erfassung durch die Flexfolie 14 zu optimieren.
In 14 sind seitliche Führungen 31 vor den vertikal abgewinkelten Abschnitten 22 der Kontaktmatte 17 zum Führen des Bedienknaufs 2 bei Bewegungen in der horizontalen Ebene vorgesehen. Die jeweils gegenüberliegenden angefederten seitlichen Führungen 31 halten den Bedienknauf 2 bei der Betätigung senkrecht zu deren Bewegungsrichtung in Position.
15 zeigt eine Schiebeführung 32 zur Führung des Bedienknaufs 2 in Schieberichtung und in Drückrichtung. Die Schiebeführung 32 überträgt die Schiebebewegungen des Bedienknaufs 2 auf die vier seitlichen Führungen 31. Durch die Schiebeführung 32 wird der Bedienknauf 2 zentriert und lässt eine Rotation bzw. eine Drehbewegung zu. Die Schiebeführung 32 wird zwischen dem Gehäuse 1 und einem Verkleidungsring 33 in vertikaler Richtung gehalten, wobei der Verkleidungsring 33 in 16 gezeigt ist. Ferner ist an der Schiebeführung 32 ein Ringlichtleiter 34 vorgesehen, der das Licht der LEDs 20 durchlässt. In 16 ist der Verkleidungsring 33 montiert.
17 zeigt die fertig zusammengebaute Bedienanordnung mit dem um 360° drehbaren und in der horizontalen Ebene verschiebbaren sowie in vertikaler Richtung drückbaren Bedienknauf 2. Die Oberseite des Bedienknaufs 2 ist mit einer Deckkappe 35 derart abgedeckt, dass der Ringlichtleiter 34 sichtbar bleibt, sodass das Licht der LEDs 20 von einem Bediener wahrnehmbar ist. Das Gehäuse 1 der Bedienanordnung weist Befestigungsabschnitte 36 auf, mit denen die Bedienanordnung zum Beispiel in einem Fahrzeug befestigt werden kann, sodass die Bedienanordnung beispielsweise am Armaturenbereich des Fahrzeuges fest montiert werden kann, um beispielsweise über den Bedienknauf 2 Funktionen des Fahrzeuges, z. B. des Automatikgetriebes oder dergleichen, anzusteuern.
Bezugszeichen

1: Gehäuse
2: Bedienknauf bzw. Bedienknopf
3: vertikale Drehachse
4: unteres Gelenkelement
5: mittleres Gelenkelement
6: oberes Gelenkelement
7: kugelförmige Grundkörper
8: Verbindungsdom
9: Ausnehmung
10: erster Hohlzylinder
11: zweiter Hohlzylinder
12: Verbindungszapfen
13: Ausnehmung
14: Flexfolie
15: vertikal abgewinkelter Abschnitt der Flexfolie
16: Drehmomentgeber
17: Schalt- bzw. Kontaktmatte
18: Welle des Drehmomentgebers
19: vertikal wirkende Kontaktlamelle
20: LED
21: horizontal wirkende Kontaktlamelle
22: vertikal abgewinkelter Abschnitt der Kontaktmatte
23: Fenster
24, 24A: Kontaktdom
25: Führungsnut
26: Einrastfläche
27: Rastelement
28: Scheibe
29: Stangenabschnitt
30: Führungsplatte
31: seitliche Führung
32: Schiebeführung
33: Verkleidungsring
34: Ringlichtleiter
35: Abdeckkappe
36: Befestigungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2122434 B1 [0002]

Claims

Bedienanordnung mit einem in einem Gehäuse (1) gelagerten Bedienknauf (2) zum Drehen um eine etwa vertikal ausgerichtete Drehachse (3), zum Drücken in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse (3) und zum Verschieben in einer horizontalen Ebene zur vertikalen Drehachse (3) zum Ausführen von Bedienbewegungen, welche Schalt- und/oder Regelfunktionen auslösen, mit einer Doppelgelenkanordnung zum Durchführen der Bedienbewegungen und mit zumindest einer Erfassungsanordnung zum Erfassen der Bedienbewegungen, wobei die Doppelgelenkanordnung bezogen auf die vertikale Drehachse (3) ein unteres drehbar gelagertes Gelenkelement (4) und ein mittleres Gelenkelement (5), welches drehfest und schwenkbar mit dem unteren Gelenkelement (4) verbunden ist, sowie ein oberes Gelenkelement (6) aufweist, welches drehfest, verschiebbar und schwenkbar mit dem mittleren Gelenkelement (5) verbunden ist, und wobei der Bedienknauf (2) drehfest und axial bewegbar mit dem oberen Gelenkelement (6) verbunden ist.
Bedienanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Gelenkelement (4) einen etwa kugelförmigen Grundkörper (7) aufweist, an dem mehrere über den Umfang radial abstehende Verbindungsdome (8) zum drehfesten und schwenkbaren Aufnehmen des mittleren Gelenkelements (5) vorgesehen sind.
Bedienanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Gelenkelement (5) etwa hohlzylinderförmig ausgeführt ist, wobei eine dem unteren Gelenkelement (4) zugewandte Stirnseite und eine dem oberen Gelenkelement (6) zugewandte Stirnseite jeweils mehrere über den Umfang verteilt kreissigmentförmige Ausnehmungen (9) zum drehfesten und schwenkbaren Verbinden mit dem unteren Gelenkelement (4) und dem oberen Gelenkelement (6) aufweisen.
Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Gelenkelement (6) einen ersten größeren Hohlzylinder (10) und einen zweiten kleineren Hohlzylinder (11) aufweist, wobei der zweite kleinere Hohlzylinder (11) koaxial innerhalb des ersten Hohlzylinders (10) angeordnet ist, wobei die beiden Hohlzylinder (10, 11) über mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Verbindungszapfen (12) miteinander verbunden sind, über die das obere Gelenkelement (6) an dem mittleren Gelenkelement (5) drehfest, verschiebbar und schwenkbar verbunden ist.
Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drücken und das Drehen als Bedienbewegungen des Bedienknaufs (2) über eine auf dem Innenboden in dem Gehäuse (1) horizontal angeordnete elektronische Flexfolie (14) erfassbar sind und dass das Verschieben in der horizontalen Ebene des Bedienknaufs (2) als Bedienbewegungen von vertikal abgewinkelten Abschnitten (15) der elektronischen Flexfolie (14) erfassbar sind.
Bedienanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem unteren Gelenkelement (4) ein magnetischer Polring vorgesehen ist, der der horizontal angeordneten elektronischen Flexfolie (14) zum Erfassen der Drehbewegung des Bedienknaufs (2) zugeordnet ist.
Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Gelenkelement (4) mit einem Drehmomentgeber (16) zum Erfassen der Drehbewegung des Bedienknaufs (2) und/oder zum Erzeugen einer haptischen Wahrnehmung an dem Bedienknauf (2) für einen Bediener vorgesehen ist.
Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellung des Bedienknaufs (2) über eine in dem Gehäuse (1) angeordnete abschnittsweise elastisch ausgeführte Kontaktmatte (17) vorgesehen ist.
Bedienanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmatte (17) mehrere federelastische Kontaktdome (24, 24A) zur Rückstellung des Bedienknaufs (2) in Bezug auf Bedienbewegungen in axialer Richtung und in der horizontalen Ebene aufweist.
Bedienanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal in dem Gehäuse (1) angeordnete Kontaktmatte (17) axial vorstehende Kontaktdome (24) zum Erfassen der vertikalen Bedienbewegungen des Bedienknaufs (2) aufweist.
Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal in dem Gehäuse (1) angeordnete Kontaktmatte (17) vertikal abgewinkelte Abschnitte (22) aufweist, an denen jeweils nach radial innen vorstehende Kontaktdome (24A) zum Erfassen der Bedienbewegungen des Bedienknaufs (2) in der horizontalen Ebene vorgesehen sind.
Bedienanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktmatte (17) auf der auf dem Innenboden des Gehäuses (1) angeordneten elektronischen Flexfolie (14) angeordnet ist.
Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienknauf (2) über senkrechte Führungsnuten (25) an dem oberen Gelenkelement (6) vertikal bewegbar und drehfest gehalten ist.
Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Bewegung des Bedienknaufs (2) einerseits durch Rastelemente (27) als erster vertikaler Anschlag an dem oberen Gelenkelement (6) und andererseits über eine Scheibe (28) als zweiter vertikaler Anschlag an einem axial von dem unteren Gelenkelement (4) vorstehenden Stangenabschnitt (29) vorgesehen ist.
Fahrzeug mit zumindest einer Bedienanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche.