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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Stellungsgeber für Bedienfelder
und insbesondere auf das Ankoppeln eines Handbedienungsknopfs an einen
Drehstellungsgeber, wenn eine Öffnung
im Bedienfeld zur Aufnahme des Knopfs nicht zur Welle des Stellungsgebers
ausgerichtet ist.
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Die
Verwendung eines Drehstellungsgebers (z. B. ein Querimpulsgeber
oder ein Potentiometer) ist bei vielen Arten von Bedienfeldern üblich, wie
z. B. ein Lautstärkereglerknopf
für ein
Fahrzeugaudiosystem. Der Geber ist typischerweise auf einer Leiterplatte
montiert, auf der sich darüber
hinaus andere Komponenten, wie z. B. eine Sichtanzeige (z. B. Leuchtschirm
oder LCD), ein Membranschalter oder eine Mikrosteuerung, befinden.
Eine Blende zum Abdecken des Bedienfelds enthält Öffnungen für den Bedienungsknopf und andere
Schalter. Der Bedienungsknopf ist im Innenraum des Bedienfelds koaxial an
einer Welle des Stellungsgebers befestigt. Mit dem anderen Ende
ragt der Bedienungsknopf aus einer entsprechenden Öffnung in
der Blende heraus, so dass eine Person mit ihm die Stellung der
Welle (z. B. Lautstärke
erhöhen
oder verringern) manuell einstellen kann.
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Die Öffnung in
der Blende muss exakt zur Lage der Welle des Drehstellungsgebers
ausgerichtet sein, um eine wechselseitig störende Beeinflussung zwischen
Bedienungsknopf und Randflächen der Öffnung zu
vermeiden. Die Leiterplatte hat eine spezielle Größe und Form
und kann Stellungsanzeigeeinrichtungen enthalten, die zu entsprechenden Einrichtungen
der Blende oder anderen dazwischenliegenden Teilen ausgerichtet
sind. Jedoch haben Herstellungsprozesse naturgemäß Toleranzen, so dass die sich
daraus ergebenden geringen Abweichungen zwischen den konkreten Teilen
und der Lage der Geberwelle nur innerhalb dieser Toleranzen begrenzt
werden können.
Gleichermaßen
haben Größe und Lage
der Öffnung
eigene Toleranzen. Die Toleranzen können sich in unvereinbare Richtungen zu
einem ausreichend großen
Versatz „aufbauen", wodurch zwischen
dem Drehknopf und der Öffnung ein
Kollisionszustand hervorgerufen wird.
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Eine
typische dem Stand der Technik entsprechende Lösung für dieses Problem ist die Projektierung
eines genügend
großen
Spalts zwischen dem Drehknopf und der Öffnung, um den im ungünstigsten
Fall der aufgebauten Toleranz möglichen
Versatz auszugleichen. Das erfordert typischerweise einen Spalt
von etwa 1 mm, was jedoch aus verschiedenen Gründen unerwünscht ist. Wenn ein Versatz
existiert, befindet sich der Drehknopf außermittig im Spalt (d. h. die
Spaltbreite ist am Umfang ungleichmäßig). Der ungleichmäßige Spalt
hat einen negativen Einfluss auf die dekorative Erscheinung des
Bedienfelds und kann den Anschein minderer Qualität erwecken. Selbst
wenn sich der Drehknopf kaum merklich außermittig befindet, bietet
der 1 mm große
Spalt ein unerwünschtes,
nicht auf Qualität
deutendes Erscheinungsbild.
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Eine
andere dem Stand der Technik entsprechende Lösung zur Kompensation des Versatzes zwischen
Geber und Öffnung
für den
Drehknopf ist der Einsatz einer federbelasteten Welle. Damit ist
der Einsatz einer den Drehknopf enger umschließenden Öffnung ermöglicht worden, jedoch verteuert
die federbelastete Welle das Bedienfeld. Da bei dieser Konstruktion
die Drehachse der Welle nicht koaxial zur Drehachse des Knopfes
ist, muss eine kompliziertere und für Fehler anfällige Verbindung
zwischen der Welle und dem Drehknopf eingesetzt werden. Außerdem leidet
das taktile Gefühl
für die
Drehung des Knopfes.
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In
der
DE 299 10 495
U1 wird eine Betätigungseinrichtung
offenbart, die Drehknöpfe
zur Funktionsbetätigung
an einer Bedienleiste oder dergleichen mit Drehknöpfe aufnehmenden
Durchbrüchen
besitzt und die insbesondere für
elektronische Bauelemente geeignet ist. Jeden der Durchbrüche durchsetzt
ein um eine Längsachse
drehbarer Zapfen eines sich auf einer Leiterplatte befindlichen
elektrischen Bauelements, das ein Drehgeber, ein Potenziometer oder
dergleichen sein kann. Des Weiteren ist eine Bedienblende mit einem
Durchbruch beschrieben, in der ein Drehknopf aufgenommen ist, der über eine
Aufsatzbüchse
drehbar in dem Durchbruch gelagert ist. Im offenen Innenraum der
Aufsatzbüchse
ist ein Kupplungsteller vorgesehen, in dessen Unterfläche eine
Boden- und Führungsnut
eingeformt ist. Des Weiteren ist ein Aufnahmehut als Führungsteil
am Ende des Zapfens angeordnet, der sich mit dem Zapfen dreht und
mit einer diametralen Kammleiste bzw. mit einer in radialer Richtung
verlaufenden Führungsrippe
versehen ist. Dabei greift die Kammleiste gleitbar in die Bodennut
ein. Durch diese Konstruktion wird das dezentrale Anbringen von
außermittig
zu ihren Durchbrüchen
montierten Knöpfen
unterbunden und deren exakte Einstellung innerhalb des Durchbruchs
ermöglicht,
wobei beim Drehen des Bauteils der seitliche Versatz in jeder Position
ausgeglichen wird. Dabei wird der Zapfen durch die Bodennut als
Reaktion auf eine manuelle Drehung des Drehknopfes angetrieben,
wobei die Kammleiste als Reaktion auf einen Versatz zwischen den
beiden parallelen Drehachsen ihre Lage in der Bodennut verändert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung stellt einen kostengünstigen und
leicht herzustellenden Drehknopf zum Anschluss an einen Geber mit
dem Vorteil bereit, dass ein Schleifen oder eine Behinderung zwischen
Drehknopf und Öffnung
vermieden wird, ohne einen breiten Spalt am Umfang des Knopfes einzuführen.
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In
der Erfindung wird ein Bedienfeld bereitgestellt, das eine Leiterplatte,
einen auf der Leiterplatte montierten Drehstellungsgeber mit einer
eine erste Drehachse besitzenden Welle und eine Abdeckung mit einer Öffnung umfasst.
Ein Drehknopf wird drehbar in der Öffnung mit einer zweiten Drehachse
aufgenommen. Der Drehknopf besitzt einen offenen Innenraum und eine
in den Innenraum hineinragende Radialführungsrippe. Ein Führungsteil
dreht sich mit der Welle und besitzt eine Führungsnut, in die die Radialführungsrippe
gleitend eingreift, wobei die Radialführungsrippe die Drehung der
Welle als Reaktion auf die manuelle Drehung des Knopfes bewirkt.
Die Radialführungsrippe
verändert
ihre Lage innerhalb der Führungsnut
als Reaktion auf dem Versatz zwischen der ersten Drehachse und der
zweiten Drehachse. Dabei weist das Führungsteil eine Vielzahl von
Führungsnuten
auf. Außerdem
enthält
der Drehknopf eine in den Innenraum hineinragende Radialausrichtungsrippe,
wobei die Radialausrichtungsrippe relativ dünner als die Radialführungsrippe
ist. Erfindungsgemäß ist die
Radialausrichtungsrippe so angeordnet, dass sie beim Zusammenbau
in eine entsprechende Führungsnut
eingreift, bevor die Radialführungsrippe
in eine Führungsnut
eingreift. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
das Führungsteil
als separates Spritzgussteil auf der Welle montiert. In einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Radialführungsrippe zum
Drücken
gegen die Führungsnut
eine oder mehrere sekundäre
Querrippen. Vorzugsweise steuert das Bedienfeld ein Audiosystem
eines Transportfahrzeugs.
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Des
Weiteren wird eine Bedienknopfeinrichtung mit den Merkmalen gemäß der Ansprüche 5 und 6
beschrieben. Darüber
hinaus wird ein Verfahren zum Zusammenbau eines Bedienfelds gemäß Anspruch
7 bereitgestellt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung von Teilen eines Bedienfelds
(Stand der Technik).
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2 ist
eine perspektivische Rückansicht eines
Knopfes zum erfindungsgemäßen Anschluss an
einen Geber in Explosionsdarstellung.
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3 ist
eine perspektivische Rückansicht des
Anschlusses von 2 in Explosionsdarstellung.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die vorwiegend das Innere des Knopfes
von 2 und 3 zeigt.
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5 ist
ein Längsschnitt
durch die aus Blende, Knopf, Führung,
Geber und Leiterplatte bestehende Baugruppe.
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6 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des die Erfindung benutzenden
Bedienfelds.
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7 ist
eine Teilschnittdarstellung, die das Gleitverhältnis der Führungsrippe in der Führungsnut während der
Knopfdrehung zeigt.
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8 ist
eine perspektivische Rückansicht, die
zeigt, wie ein Drehknopf zwischen einer Blendenfrontplatte und einer
Blendenrückenplatte
aufgenommen wird.
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9 ist
eine perspektivische Vorderansicht eines montierten Führungsteils
und Gebers vor dem Zusammenbringen der Leiterplatte mit der Blendenbaugruppe.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Bezug
nehmend auf 1 umfasst ein Bedienfeld eine
Blendenbaugruppe 10 und eine Leiterplatte 11.
Die Blendenbaugruppe 10 umhüllt eine Vielzahl von Drehknöpfen und
Drucktasten, einschließlich
einem Drehknopf 12, der in einer Öffnung 13 aufgenommen
ist. Der Drehknopf 12 ist mechanisch mit einem Drehstellungsgeber 14 über dessen Welle 15 verbunden.
Der Geber 14 erzeugt als Reaktion auf die Drehung der Welle 15 ein
Steuersignal, wie z. B. ein Audiolautstärkeregelungssignal, wenn das
Bedienfeld an eine Haupteinheit eines Fahrzeugaudiosystems angeschlossen
ist. Bei anderen Einsatzmöglichkeiten
werden Geber zur Einstellung von anderen Audioparametern (z. B.
Klang, Balance, Schwund), von Klimasteuerungsparametern (z. B. Temperatur)
an einem Klimasteuerungsmodul, einer Lichtabdunklung für einen
Bildschirm und bei vielen anderen Anwendungen eingesetzt. Das Bedienfeld, das
die miteinander verbundene Blende und Leiterplatte umfasst, ist
typischerweise an der Front eines Blechgehäuses für ein elektronisches Modul
(nicht dargestellt) befestigt.
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In
konventionellen Bedienfeldern enthält der Drehknopf 12 typischerweise
eine integrierte Fassung zur festen Aufnahme der Welle 15.
Damit wurde die genaue Lage des Drehknopfes 12 relativ
zur Öffnung 13 durch
die relative Lage des Gebers 14 zur Öffnung 13 eingeschränkt. Wegen
der sich zwischen dem Geber 14 und der Öffnung 13 aufbauenden Toleranz
wurde die Öffnung 13 vergrößert, damit
sich der Drehknopf 12 in der Öffnung 13 frei dreht,
selbst wenn ein Versatz auftrat.
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In 2 ist
eine Ausgestaltung einer Drehknopf-Geber-Kopplung der Erfindung
dargestellt, die ein freies Drehen des Drehknopfes, selbst bei der Existenz
eines Versatzes und ohne Vergrößerung der Öffnung,
ermöglicht.
Ein Führungsteil 20 wird
auf der Welle 15 durch eine D-Klemme 21 festgehalten und
von einem Drehknopf 22 in einem Innenraum 24 aufgenommen.
Die D-Klemme 21 besitzt eine zur Außenform der Welle 15 und
zur Innenform einer die Welle in einer Bohrung 28 des Führungsteils 20 festhaltenden
Fassung passende D-Form, so dass das Führungsteil 20 mit
der Welle 15 gekoppelt ist und sich mit ihr dreht.
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Das
Führungsteil 20 besitzt
eine Vielzahl von radialen Führungsnuten 23,
die mindestens eine in den Innenraum 24 hineinragende Radialführungsrippe 25 gleitend
aufnimmt. Die Radialführungsrippe 25 bewirkt
die Drehung des Führungsteils 20 und
folglich der Welle 15 durch Drücken gegen die Wände der
entsprechenden Nut 23 als Reaktion auf die manuelle Drehung
des Drehknopfes 22. Die Radialführungsrippe 25 ändert innerhalb
der Führungsnut 23 radial
ihre Lage als Reaktion auf den Versatz (d. h. Abweichung) zwischen
der Drehachse der Welle 15 und der Drehachse des Drehknopfes 22,
wenn sich beide drehen. Da nur eine Radialführungsrippe 25 zur Übertragung
der Drehung vom Drehknopf 22 auf das Führungsteil 20 notwendig
ist, wird außerdem eine
diagonal der Radialführungsrippe 25 gegenüberliegende
Radialausrichtungsrippe 26 bereitgestellt, um während der
Montage das Einführen
der Radialführungsrippe 25 in
eine Nut 23 zu unterstützen.
Wie in 3 gezeigt, kann das Führungsteil 20 außerdem Führungsrampen 27 enthalten,
die abgeschrägt
sind, um den Drehknopf 22 durch Drücken gegen die Führungskante
der Ausrichtungsrippe 26 während des Einführens zu
drehen.
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Wie
in 4 gezeigt, kann die Führungsrippe 25 eine
oder mehrere sekundäre
Querrippen 30 und 31 haben. Um in der Nut 23 gleiten
zu können, ist
die Dicke der Führungsrippe 25 etwas
geringer als die Weite der Nut 23 (d. h. etwa 0,4 mm geringer).
Die Nut muss so weit sein, dass ein ausreichendes Spiel vorhanden
ist, damit die Führungsrippe
leicht schwenken kann (da der Radialstrahl der Rippe die Mittelachse
der Welle nicht passieren kann). Deshalb kann eine Nutweite von
etwa 3 mm verwendet werden. Um eine Eindellung der Außenfläche des
Drehknopfes in der Nähe
der Rippe beim Spritzgießen
zu vermeiden, sollte als Ausgleich die Dicke der Rippe 25 etwa
60 % der Drehknopfwandstärke
betragen. Deshalb ist die Breite der Rippe 25 an der Stoßstelle zur
Drehknopfaußenwand
durch die Verwendung der sekundären
Querrippen 30 und 31 reduziert (die für das Antreiben
der Führungsteile
nötige
Dicke ist jedoch vorhanden).
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5 ist
eine Schnittdarstellung eines montierten Bedienfelds. Die Blende
enthält
eine Frontplatte 32 und eine Rückenplatte 33, zwischen
denen der Drehknopf 22 gehalten wird. Die Öffnung 13 ist durch
einen Bund 34 begrenzt. Der Drehknopf 22 besitzt
an seinem unteren Ende einen ringförmigen Flansch 35.
Die Rückenplatte 33 besitzt
für das
Zusammenwirken mit dem Bund 34 einen ringförmigen Bund 36,
um zwecks reibungsloser Drehung des Drehknopfes 22 Flansch 35 ohne
Wackeln und Taumeln zwischen ihnen anzuordnen. In einer Vorzugsausgestaltung
erstreckt sich die Ausrichtungsrippe 26 mit einer größeren Länge als
die Führungsrippe 25 in
Richtung unteres Ende des Drehknopfes 22. Zusätzlich können die
abgeschrägten
Kanten 37 eine leichtere Selbstausrichtung von Drehknopf 22 und Führungsteil 20 während des
Einführens
bewirken. Aufgrund des erfindungsgemäßen Koppelns des Drehknopfes
an den Geber verbleibt ein Spiel 38 des Drehknopfes, das
durch die beim Plastspritzgießen des
Drehknopfes und der Blendenplatten angewendeten Toleranzen und nicht
durch die Toleranzen bezüglich
der Anordnung des Gebers bestimmt wird. Dadurch kann das Spiel 38 im
Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 0,15 mm gehalten werden.
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7 zeigt,
wie die Kopplung wirkt, um einen Versatz zwischen den Drehachsen
des Drehknopfes und der Geberwelle zu kompensieren. Der Drehknopf 22 hat
eine Mitteldrehachse 40. Die Geberwelle und das Führungsteil 20 haben
eine Mitteldrehachse 41. In einer durch die geschlossenen
Linien dargestellten ersten Stellung ragt die Führungsrippe 25 um
einen ersten Betrag in die Nut 23 in Richtung Achse 40.
Bei Drehung des Drehknopfes 22 drückt die Rippe 25 gegen
eine Seitenwand der Nut 23 und treibt beide in eine durch
die gestrichelten Linien dargestellte zweite Stellung. Während der
Drehung gleitet die Führungsrippe 25 aufgrund
des Versatzes in ihren Drehachsen radial in der Nut 23.
In der zweiten Stellung ist die Rippe 25 in der Nut 23 nach
außen
geglitten.
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Wie
in 8 gezeigt, werden in einem Vorzugsmontageverfahren
zum Koppeln des Drehknopfes an den Geber der Drehknopf 22 und
die Blendenplatten 32 und 33 zusammengefügt. Der
Drehknopf 22 und andere Drehknöpfe oder Drucktasten (nicht dargestellt)
des Bedienfelds werden in ihre jeweiligen Öffnungen in der Frontplatte 32 eingeführt. Anschließend wird
die Rückenplatte 33 an
der Frontplatte 32 befestigt (z. B. durch Einrasten, Verwenden
von Befestigungsschrauben oder Heißprägen), wodurch die Drehknöpfe und
Drucktasten in ihrer Lage gehalten werden. Wie in 9 gezeigt,
ist das Führungsteil 20 auf
der Welle des bereits auf der Leiterplatte 11 befestigten
Drehstellungsgebers 14 montiert worden.
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Das
Führungsteil 20 und
die Geberwelle sind zusammen frei drehbar. Die Leiterplattenbaugruppe mit
Geber und Führungsteil
wird mit der Blendenbaugruppe (d. h. Abdeckung), die den in der Öffnung gehaltenen
Drehknopf umfasst, zusammengefügt. Beim
Zusammenfügen
der beiden Baugruppen wird die innere Rippe des Drehknopfes in die
entsprechende Nut im Führungsteil
eingeführt.
Wenn mehr als eine Rippe existiert, passt der Abstand der Rippen
zueinander mit dem Abstand der Nuten des Führungsteils zusammen. Ist eine
Rippe während
des Einführens
noch nicht mit einer Nut ausgerichtet worden, berührt sie
zunächst
eine Führungsrampe,
so dass sich beide selbst zueinander ausrichten. Da eine Ausrichtungsrippe
zur Verfügung
steht, die dünner
als die Führungsrippe
ist und sich weiter in Richtung Führungsteil erstreckt, verbessert
sich die Selbstausrichtung während
des Zusammenfügens. Da
die Ausrichtungsrippe dünner
ist und der Führungsrippe
größtenteils
diagonal gegenüberliegt,
beeinträchtigt
die Ausrichtungsrippe nicht die wechselseitige Drehung von Drehknopf
und Führungsteil.
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Obwohl
das Führungsteil
als separates Teil dargestellt worden ist, könnte es in die Geberwelle integriert
geformt sein und eine andere Anzahl von Nuten besitzen. Da sich
nur eine Rippe am Drehknopf befindet, müssen die Nuten am Führungsteil
nicht diagonal ausgerichtet sein.