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Die Erfindung betrifft ein aufprallweiches
Betätigungselement
zur Anordnung in einem Fahrzeug, insbesondere einen an der Instrumententafel
angeordneten aufprallweichen Betätigungsknopf
eines Schalters oder einer anderen elektrischen Komponente.
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Im Zusammenhang mit steigenden Sicherheitsanforderungen
wird dem Schutz der Insassen in einem Fahrzeug verstärkt Aufmerksamkeit
geschenkt. Maßgebend
für die
Gestaltung und Ausstattung des Innenraumes von Kraftfahrzeugen ist
dabei eine Richtlinie des Rates der Europäischen Union (74/60/EWG). Durch
diese Richtlinie werden auch Anforderungen an die Bauteile an der
Instrumententafel bzw. den Cockpit-Innenraum gestellt, insbesondere an
die Gestaltung und Anordnung von Betätigungsknöpfen. Diese sollen einerseits
bedienungsfreundlich angeordnet sein und andererseits möglichst
wenig aus der Instrumententafel bzw. einer Anordnungsfläche im Cockpit-Innenraum
herausragen und so gestaltet sein, daß bei Unfällen möglichst keine Verletzungen
verursacht werden können.
Vorstehende Betätigungselemente
sind aufprallweich zu gestalten oder anzuordnen, so daß diese
bei Auftreten einer vorbestimmten Aufprallkraft im Falle eines Aufprallunfalls
abbrechen oder nachgeben müssen.
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Zur Erfüllung der vorstehend beschriebenen Forderung
ist aus der
DE 29 41
626 A1 ein Betätigungsknopf
für Schalter
oder Instrumente an der Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs bekannt
geworden, der aus dieser herausragt, an einer starren Betätigungsachse
angeordnet und als kegel- oder pyramidenförmiger Hohlkörper ausgebildet
ist, und dessen Wandung umlaufende, treppenartige und durch Querschnittsminderung
Sollbruch-, Biege- oder Faltstellen bildende Abschnitte aufweist.
Bei einer Druckbeanspruchung, verbunden mit einem Bersten oder einer
Deformation der geschwächten
Stellen schieben sich die einzelnen Hohlkörperabschnitte ineinander,
wobei die sich ergebende, minimierte Knopfhöhe einem Bruchteil des unversehrten
Betätigungsknopfes
entspricht, und erzeugen gegenseitig einen Anpreßdruck, der ausreicht, um den
Betätigungsknopf noch
betätigen
zu können.
Eine derartige Knopfstrulktur setzt den Designmöglichkeiten Grenzen. Nachteilig
ist auch, daß der deformierte
Betätigungsknopf
ausgetauscht werden muß,
was im Normalfalle eine Reparatur in einer Fachwerkstatt erfordert.
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Des weiteren ist in der
DE 199 64 133 A1 ein aufprallweicher
Drehschalter mit einem Drehknopf und einem Drehknopfunterteil beschrieben,
von denen entweder der Drehknopf oder das -unterteil mit Bruchstellen
versehen ist, die bei einer höheren Krafteinwirkung
auf den Drehknopf bersten oder deformiert werden und bewirken, daß dieser
an den Bruchstellen verquetscht und auf das Drehknopfunterteil zu
verschoben wird. Dazu sind entsprechende Freiräume geschaffen, in die der
Drehknopf eintauchen kann. Anstelle der Bruchstellen können auch Federelemente
vorgesehen sein.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein
aufprallweiches Betätigungselement
zur Anordnung in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 zu schaffen, dessen Betätigungsknopf
aus seiner Betätigungsposition
reversibel in eine Crashposition verbringbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Betätigungselement
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden
Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einem aufprallweichen
Betätigungselement
mit einem Betätigungsknopf
und einem mit einer fahrzeugfesten Komponente, insbesondere einem
Schalter, verbundenen Stellelement, wobei der Betätigungsknopf
in seiner Betätigungsposition
(Schaltposition) im Abstand von der Komponente angeordnet ist, das
Stellelement in seiner Länge
durch eine auf den Betätigungsknopf
aufgebrachte Mindestkraft veränderbar ist,
derart, daß der
Betätigungsknopf
aus seiner komponentenfernen Betätigungsposition
in eine komponentennahe Crashposition und aus dieser durch die gleiche
oder eine von dieser abweichende Mindestkraft zurück in die
Betätigungsposition
verbringbar ist. Mit einem derartigen Betätigungselement wird die Gefahr
von Verletzungen bei einem Fahrzeuginsassen erheblich reduziert,
da das Betätigungselement bei
einem Aufprall des Fahrzeuginsassen energieaufnehmend nachgibt und
in Richtung auf die Komponente verschoben wird. Überdies hinaus kann in Erfüllung der
EWG-Richtlinie (74/60/EWG) zugleich eine bleibende Deformation des
Betätigungselementes
als Folge eines Aufprallunfalls, verbunden mit einem Totalausfall
desselben, verhindert werden, und das Betätigungselement braucht nach
einem Aufprallunfall nicht in einer Fachwerkstatt ausgetauscht zu werden.
Damit verbunden ist eine Kosten- und Materialeinsparung.
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Das in seiner Länge veränderbare Stellelement kann
aus mehreren Teilen bestehen, die teleskopartig ineinander angeordnet
sind, wobei zwischen den Teilen jeweils eine das Stellelement in
der Länge stabilisierende
Rastvorrichtung ausgebildet ist. Mit einem derartigen Stellelement
wird der Betätigungsknopf
in einer vorbestimmten Betätigungsposition
gegenüber
der Komponente und damit auch der Instrumententafel angeordnet.
Die Rastverbindung hat dabei so stabil zu sein, daß diese
bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch
des Betätigungselementes
und einem dafür
vorbestimmten und in der Richtlinie festgelegten maximalen Kraftniveau
mit einem Sicherheitsanteil standhält. Bei Überschreitung dieses Kraftniveaus
durch eine diesem entsprechende Mindestkraft wird die Rastverbindung
jedoch gelöst, und
die Teile können
sich um einen konstruktiv vorgegebenen Längenbetrag ineinander schieben.
Die Teile sind dabei vorteilhaft aus Kunststoff gefertigt.
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Auf einfache Weise kann die Rastvorrichtung aus
einem in dem einen Teil in Längsrichtung
ausgebildeten Rastprofil und einer mit diesem in Eingriff stehenden
und an dem anderen Teil angeordneten Sperrklinke gebildet sein,
die beim Auftreten der Mindestkraft quer zur Längsausdehnung des Teils aus dem
Rastprofil gedrückt
wird. Vorteilhaft ist die Sperrklinke ein Federring oder eine Omega-Feder
und ist in einer umlaufenden Innennut bzw. Ausnehmung am äußeren Teil
angeordnet, wohingegen das Rastprofil am inneren Teil ausgebildet
ist. Die Nut weist auf der dem Rastprofil abgewandten Seite einen
Freiraum auf, in den die Sperrklinke beim Lösen der Rastverbindung unter
elastischer Aufweitung und Energieaufnahme ausweichen kann. Das
mit dem Rastprofil versehene Teil bewegt sich unter wiederholter
Aufweitung der Sperrklinke ratschenartig in die Crashposition. Aus
dieser kann es – und
somit auch der mit diesem verbundene Betätigungsknopf – ebenfalls ratschenartig
unter wiederholter elastischer Aufweitung der Sperrklinke reversibel
wieder in seine Betätigungsposition
herausgezogen werden, indem eine vorbestimmte Mindestkraft aufgewendet
wird. Diese ist abhängig
von der Gestaltung des Rastprofils und kann gleich der Mindestkraft
sein, die zum Verbringen des Betätigungsknopfes
in die Crashposition erforderlich ist. Sie kann jedoch auch von
dieser abweichen und vorteilhaft kleiner sein.
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Um Torsionskräfte übertragen zu können und
damit auch für
Drehschalter anwendbar zu sein, müssen die die teleskopartig
ineinander angeordneten Teile einen polygonen oder ovalen Querschnitt aufweisen
und formschlüssig
ineinander angeordnet, oder, wenn diese einen kreisrunden Querschnitt
aufweisen, mit einer Verdrehsicherung versehen sein, die ein relatives
Verdrehen zueinander verhindert. Beispielsweise kann die Verdrehsicherung
aus einem an dem einen Teil angeordneten Vorsprung und einer an
dem anderen Teil ausgebildeten Vertiefung zur Aufnahme des Vorsprunges
gebildet sein. Diese Verdrehsicherung muß dabei so dimensioniert sein, daß sie die
geforderte Mindesttorsionskraft für das Stellelement zur Betätigung der
Komponente übertragen
kann.
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Alternativ zu der vorbeschriebenen
Ausbildung des Stellelementes kann dieses auch so ausgebildet sein,
daß an
wenigstens einem der Teile in dessen Längsrichtung wenigstens eine
auf die Komponente zu ansteigende Rampe ausgebildet ist, mit der eines
der Teile in Wirkverbindung steht, wobei dieses Teil in der Verrastungsposition
am Grund der Rampe anliegt und beim Auftreten der Mindestkraft unter
Energieaufnahme reversibel auf die Rampe geschoben wird. Dabei kann
in der jeweiligen, mit der Rampe in Wirkverbindung stehenden Wandung
des Teils ein Längsschlitz
angeordnet sein, so daß die
Wandung unter Energieaufnahme elastisch in den Hohlraum des Teils
gedrückt
wird.
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In einer bevorzugten Ausführung ist
das Stellelement dreiteilig ausgebildet, wobei an der Komponente
das die anderen Teile aufnehmende Teil mit einem größeren Querschnitt
und am Betätigungsknopf das
Teil mit dem geringsten Querschnitt angeordnet ist. Das zwischen
diesen angeordnete mittlere Teil trägt die Rampe, und das betätigungsknopfseitige Teil
steht mit der Rampe in Wirkverbindung. Die Teile weisen dabei einen
quadratischen oder rechteckigen Querschnitt auf und sind fromschlüssig ineinander angeordnet,
um Torsionskräfte übertragen
zu können.
Die Teile bestehen aus einem formbeständigen Kunststoff.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
von Ausführungsbeispielen
erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen
zeigen, teilweise schematisch:
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1:
ein aufprallweiches Schaltelement für einen Lichtdrehschalter in
einer Explosionsdarstellung,
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2:
dieses in einem Längsschnitt,
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3:
das um 90° gedrehte
Schaltelement in einem Längsschnitt,
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4:
eine perspektivische Darstellung der Schaltknopfanordnung des Schaltelementes
und
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5:
eine weitere Ausführung
eines aufprallweichen Schaltelementes.
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Das in 1 gezeigte
Schaltelement weist einen Schaltknopf 1 und ein dreiteiliges
Stellelement 2 aus PC (Polycarbonat) auf, das einerends
mit einem ersten Teil 3 fest am Schaltknopf 1 angeformt und
andernends mit einem Schaltkreuz 4 in einen nicht dargestellten
Lichtdrehschalter eingreift, und das zwischen dem Teil 3 und
dem Schaltkreuz 4 ein Zwischenstück 5 aufweist. Die
Teile 3, 4 und 5 sind teleskopartig formschlüssig ineinander
angeordnet und miteinander verrastet und haben zur Übertragung
von Torsionskräften
einen rechteckigen Querschnitt. Das Schaltkreuz 4 weist
dabei eine Aufnahme 6 mit einem Aufnahmeraum rechteckigen
Querschnitts für
das Zwischenstück 5 auf.
In dieses wiederum greift das Teil 3 ein, wobei das Teil 3 und
das Zwischenstück 5 Hohlteile
mit rechteckigem Querschnitt sind. Am Teil 3 ist an zwei
gegenüberliegenden
Seiten jeweils eine quadratische Öffnung 7 eingebracht,
in die jeweils eine Rastnase 8 eingreift, die an einer
am Zwischenstück 5 ausgebildeten
elastischen Zunge 9 hohlraumseitig angeformt ist. 3 läßt den Eingriff der Rastnasen 8 in
die Öffnungen 7 erkennen,
mit denen das Teil 3 am Zwischenstück 5 in Richtung auf
den Schaltknopf 1 zu abgestützt ist.
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Das Zwischenstück 5 weist ebenfalls
an zwei gegenüberliegenden
Seiten jeweils eine quadratische Öffnung 21 auf, in
die jeweils eine Rastnase 10 eingreift, die an einer an
der Aufnahme 6 ausgebildeten elastisch biegbaren Zunge 11 angeformt
ist, wobei der Eingriff der Rastnasen 10 in die Öffnungen 21 nur
erfolgen kann, wenn das Zwischenstück 5 an der Grundfläche der
Aufnahme 6 aufsitzt. Stehen die Rastnasen 10 in
Eingriff mit den Öffnungen 21,
ist das Zwischenstück 5 sowohl
in Richtung auf das Schaltkreuz 4 zu als auch in Richtung
auf den Schaltknopf 1 zu fixiert.
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Am Zwischenstück 5 sind, wie in
den 2, 3 und 4 zu
erkennen ist, an den zwei gegenüberliegenden
Seiten, die nicht mit einer Öffnung
versehen und breiter als die mit einer Öffnung 21 versehenen sind,
Rampen 12 angeformt, die in Richtung auf die Aufnahme 6 zu
steigen. Das in seiner Verrastungsposition mit dem Zwischenstück 5 befindliche
Teil 3 liegt am Grund der Rampen 12 an, wobei
die an den Rampen anliegenden Seiten des Teils 3 jeweils
einen komponentenseitig offenen Längsschlitz 13 aufweisen.
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Wird nun auf den Schaltknopf 1 eine
durch die derzeitigen Festlegungen in der EWG-Richtlinie EWG (74/60/EWG) vorgegebene
Mindestkraft von 37, 8 daN in Richtung auf den nicht dargestellten Lichtdrehschalter
ausgeübt,
wie sie bei einem Aufprall auftreten kann, so wird das Teil 3 unter
Deformation der geschlitzten Seiten und Energieaufnahme gegen die
Rampen 12 und auf diese gedrückt, wodurch das Teil 3 in
das Zwischenstück 5 eingeschoben
wird und der Schaltknopf 1 in eine lichtdrehschalternahe
Crashposition II (in 3 gestrichelt
angedeutet) gelangt. Der maximal vorgesehene Verschiebeweg beträgt dabei
im wesentlichen 10 mm, wobei dieser durch eine Veränderung
der Abmessungen der Teile 3, 4 und 5 veränderbar
ist. Aus dieser Crashposition II kann der Schaltknopf 1 mit
dem Teil 3 wieder in seine lichtdrehschalterferne Betätigungsposition 1 herausgezogen
werden. Eine Veränderung der
Mindestkraft zum Eindrücken
des Teils 3 in das Zwischenstück 5 kann über eine
Veränderung
der Rampensteigung und auch über
eine Veränderung der
Länge der
Längsschlitze 13 vorgenommen
werden.
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Bei der in 5 dargestellten Ausführung ist das Stellelement 22 zweiteilig
und besteht aus einem in einen nicht dargestellten Drehschalter
eingreifenden Schaltkreuz 14 mit einer Aufnahme 15 und
einer in dieser angeordneten und am Schaltknopf 16 angeformten
Raststange 17 mit einem Rastprofil 18. Die Aufnahme 15 und
die Raststange 17 haben einen ovalen Querschnitt und sind
formschlüssig
ineinander angeordnet, so daß Torsionskräfte übertragen werden
können.
Die Flanken des an der Raststange 17 ausgebildeten Rastprofils 18 sind
gleichförmig und
weisen eine Steigung von jeweils 45° auf. In dieses Rastprofil 18 greift
an zwei gegenüberliegenden Bereichen
desselben eine vorgespannte Omegafeder 19 als Sperrklinke
ein, die in einer diese aufnehmenden Ausnehmung 20 in der
Aufnahme 15 gehaltert ist.
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Wird nun auf den Schaltknopf 16 eine
vorbestimmte Mindestkraft von 37,8 daN in Richtung auf den nicht
dargestellten Drehschalter ausgeübt,
so drückt
die Raststange 17 die vorgespannte Omegafeder 19 energieaufnehmend
auseinander und in die Ausnehmung 20 hinein, bis das Rastprofil 18 mit
seinem Außendurchmesser
durch die elastisch aufgeweitete Omegafeder 19 hindurchgelangt
und ratschenartig bis auf den Grund der Aufnahme 15 gelangt.
Dabei wird der Schaltknopf 16 in eine drehschalternahe
Crashposition II (in 5 gestrichelt angedeutet)
verbracht. Der Vorgang ist reversibel, wobei zum Herausziehen der
Raststange 17 aus der Aufnahme 15 in die drehschalterferne
Betätigungsposition 1 die
gleiche Mindestkraft von 37,8 daN aufgewendet werden muß. Bei dieser
Ausführung
ist die Mindestkraft durch die Ausbildung des Rastprofils 18 und
durch die Federkraft vorbestimmt, wobei das Rastprofil 18 auch
ungleichförmig
ausgebildet sein kann, so daß zum
Verbringen des Schaltknopfes 16 in die Crashposition II
eine andere Mindestkraft erforderlich ist als zum Verbringen desselben
in die Betätigungsposition 1.
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- 1
- Schaltknopf
- 2
- Stellelement
- 3
- Teil
- 4
- Schaltkreuz
- 5
- Zwischenstück
- 6
- Aufnahme
- 7
- Öffnung
- 8
- Rastnase
- 9
- Zunge
- 10
- Rastnase
- 11
- Zunge
- 12
- Rampe
- 13
- Längsschlitz
- 14
- Schaltkreuz
- 15
- Aufnahme
- 16
- Schaltknopf
- 17
- Raststange
- 18
- Rastprofil
- 19
- Omegafeder
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Öffnung
- I
- Betätigungsposition
- II
- Crashposition