EP4360215A1 - Schaltbedienanordnung - Google Patents

Schaltbedienanordnung

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Publication number
EP4360215A1
EP4360215A1 EP23707363.0A EP23707363A EP4360215A1 EP 4360215 A1 EP4360215 A1 EP 4360215A1 EP 23707363 A EP23707363 A EP 23707363A EP 4360215 A1 EP4360215 A1 EP 4360215A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
operating element
base
deformation
coupling elements
along
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23707363.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Hausmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marquardt GmbH
Original Assignee
Marquardt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marquardt GmbH filed Critical Marquardt GmbH
Publication of EP4360215A1 publication Critical patent/EP4360215A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96062—Touch switches with tactile or haptic feedback

Definitions

  • the invention relates to a switch control arrangement, in particular for a motor vehicle.
  • the operating elements which can each be moved relative to a base, are guided by additional guide means with regard to the possible movement on the base.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and of providing a simple, space- and cost-saving switching control arrangement.
  • a switch control arrangement in particular for a motor vehicle, is proposed with a base and a control element.
  • the base can be fastened, for example, in an interior and in particular on a steering device of a motor vehicle.
  • the operating element can be displaced relative to the base from a first unactuated position, preferably linearly along an actuating path in an actuating direction into a second actuated position, by an actuating force applied to the operating element and in particular by an actuating force applied to an actuating surface of the operating element.
  • the switching operating arrangement can be designed such that the operating element is moved from the first position into one of the first by a second actuating force, which acts on the operating element in the opposite direction to the first actuating force
  • Operating direction opposite second operating direction can be moved into a third position.
  • the control element is preferably connected to the base exclusively via two flat and elastically deformable coupling elements which are spaced apart from one another in the direction of actuation, through which the control element is guided essentially linearly along the adjustment path and which are designed to move along the control element when the control element is displaced from the first position
  • the term flat is understood in particular to mean that the coupling elements each have a length, width and thickness extension, the length extension being larger than the width extension and significantly larger than the thickness extension.
  • the elastic deformation there is in particular a bend in the direction of the thickness extension or in the thickness direction, so that the unactuated and flat coupling element is bent by the displacement into a convex or concave shape, from which it emerges due to its elasticity without the of External actuating force is deformed back into the flat shape.
  • a deformation sensor measuring its deformation is arranged on at least one of the coupling elements or at least one of the coupling elements is integrally designed as a deformation sensor.
  • the deformation sensor is designed to measure the deformation of the coupling element on which it is arranged or its deformation, if it forms a coupling element or is formed integrally with it, when the operating element is displaced and from the deformation a position of the operating element along the To determine the operating distance and/or the actuating force leading to the displacement and/or to generate a switching signal for switching a function.
  • the deformation sensor can have an evaluation unit, which can be provided directly on or in the coupling element or can be connected to a measuring sensor of the deformation sensor arranged on the coupling element or designed as a coupling element.
  • the switching operating arrangement proposed here can be viewed as a further development of the switching operating arrangement proposed by EP 16 707 659 A, the entire disclosure of which is therefore included in the present application.
  • the elastic elements proposed by EP 16 707 659 A can be equated with the present coupling elements, which can have corresponding features. Deviating from the present invention, however, EP 16 707 659 A teaches that additional pushbuttons or the like are provided as sensors.
  • At least one of the coupling elements through which the control element and base are held together and guided together can also be used as a sensor or part of the sensor based on a deformation.
  • the control element can be deflected relative to the base along the adjustment path in two opposite actuation directions, so that the control element can be brought from the first position into the second and third positions, the position or force along the entire position can also be particularly advantageously determined with the one deformation sensor Adjusting distance, ie from the first position to the second position and from the first position to the third position, is recorded and therefore the reaching of the first, second and third positions can also be determined. If an actuator, explained later, is provided as a haptic feedback device, it can be used to indicate whether the second or third position has been reached.
  • the operating element is preferably guided linearly along the adjustment path exclusively by the two coupling elements and is secured, in particular, against displacement transversely to the adjustment path.
  • the deformation sensor can be designed as a deformation measuring strip or a printed circuit board or can have a deformation measuring strip or a printed circuit board as a measuring sensor.
  • the deformation measuring strip can, for example, be applied and in particular glued to a coupling element made, for example, from plastic or a spring plate.
  • the circuit board can be applied to such a coupling element, glued or screwed to it, or can form the coupling element, for which purpose the circuit board itself is then designed to be elastic.
  • the coupling elements each have two end sections spaced apart from one another along a longitudinal axis of the respective coupling element orthogonally to the adjusting distance and a middle section arranged between them. At least one of the end sections is mounted on the base and the middle section on the control element. Alternatively, at least one of the end sections is mounted on the operating element and the middle section is mounted on the base. Furthermore, only one of the coupling elements can implement one of the alternatives and the other coupling element can implement the other alternative.
  • At least one of the coupling elements and in particular the coupling element, which has or forms the deformation sensor is inserted at its end sections into decoupling sleeves, which are rotatably fixed to the base or the control element about an axis of rotation, the axis of rotation being orthogonal runs to the longitudinal axis and to the adjustment section. If the end sections are firmly clamped to the base or the control element, it can be caused by the Deformation on the coupling element leads to shear forces. Because the decoupling sleeves can rotate about the respective axes of rotation during deformation, they align themselves with the deformation on the deforming coupling element, so that there are significantly lower or no shear forces on the coupling element. This allows the measurement accuracy and service life of the coupling element and, if necessary, the deformation sensor to be increased.
  • An actuator can be arranged on the control element and in particular in the actuation direction between the coupling elements, which is designed to generate haptic feedback that can be perceived on the control element.
  • Such an actuator can, for example, be a rotor subjected to an imbalance. Because the control element is guided along the actuation direction or along the actuation path and is preferably secured against displacement or movement in a direction orthogonal thereto, the movement or the haptic feedback of the actuator is transmitted to the control element along the actuation direction.
  • the deformation sensor and the actuator are connected via signaling technology and designed to generate haptic feedback when a predetermined actuation force and/or a predetermined position is reached. This means that the user who applies the actuating force to the control element can be notified that a certain position or a certain force has been reached. In particular, if a switching signal is generated when the specific force or the specific position is reached, the triggering of the switching signal or a function associated with it can be indicated to the user at the same time.
  • At least one of the two coupling elements can also be designed in one piece and/or in one piece with the control element or the base.
  • the coupling element can be manufactured with the control element or with the base using an injection molding process.
  • the base and/or the control element can also have a stop, by which the relative displaceability of the base and control element along the adjustment path is limited.
  • FIG. 1 perspective view of a switching operating arrangement
  • Fig. 2 exploded view of a switching operating arrangement
  • Fig. 3 alternative variant of a deformation sensor
  • FIG. 4 sectional view through a switching operating arrangement
  • Fig. 5 schematic principle of the switching operating arrangement.
  • Figures 1, 2 and 4 represent a switching control arrangement 1 in different views, so that the respective description can be transferred to all of the figures.
  • 3 shows an alternative variant of a deformation sensor 33 or a coupling element 30 on it arranged deformation sensor 33 shown as it can be used in a switching control arrangement 1 according to Figures 1, 2 and 4.
  • Figure 5 shows the basic functional principle of the guide formed by the coupling elements 30 and its associated deformation, so that the description can be transferred analogously to Figures 1 to 4.
  • a switching operating arrangement 1 is shown in FIG. This has a control element 20, preferably made of plastic, with part of the control element being an actuation surface 22 to which an actuation force 2 can be applied.
  • the operating element 20 is made in one piece and in particular by plastic injection molding.
  • the operating element can also be designed in several parts, so that, for example, the section having the actuating surface 22 can be made from a different material or using a different manufacturing method.
  • the user can deflect the operating element 20 along the positioning distance serve.
  • the switching operating arrangement 1 is only designed to deflect from the first position A to the second position B and the subsequent return to the first position A.
  • the switching operating arrangement 1 can also be designed to be deflected into a third position by applying a second actuating force 3 to a surface 23 opposite the actuating surface 22, the second one necessary for this Actuating force 3 and a position along the actuating distance X can also be detected by the deformation sensor 33 explained below.
  • a wide variety of functions of the vehicle can be controlled on the steering wheel, such as the cruise control.
  • the manual actuation by the actuating force 2 results in a minimal stroke or in a minimal movement along the adjustment distance X, which is detected by a deformation sensor 33.
  • the actuating force 2 can be determined based on the distance traveled along the actuating distance X. After reaching a certain force threshold, an actuator 40 generates haptic feedback to signal successful actuation.
  • the guidance of the control element 20 and the sensing of the force threshold, ie the deformation sensor 33, are coupled to one another.
  • the guidance is provided by two elastic coupling elements 30, which are shown in Figures 2 to 5.
  • a first coupling element 30 is presently designed as part of the control element 20.
  • this coupling element 30 can also be provided as a separate part or as part of the base 10.
  • the second coupling element 30 is provided as a separate component and is attached to the control element 20 by decoupling sleeves 34. Both coupling elements 30 are designed in such a way that they are elastically deformed along the direction of the actuating force 2 or along the adjusting distance X and can therefore be deflected in sections.
  • the coupling elements 30 therefore essentially only enable movement along the adjustment distance X, so that the coupling elements 30 guide the control element 20 on the base 10 form. Due to the flat extension of the coupling elements 30, the length along the longitudinal axis L and the width of the coupling elements 30 are each several times larger than the extension in the thickness direction, which runs approximately parallel to the adjusting distance X. As a result, tilting of the coupling elements 30 can be avoided and thus a linear movement along the positioning distance X can be made possible.
  • the upper or second coupling element 30 in the plane of the illustration is designed as a circuit board, which integrally forms the deformation sensor 33.
  • an additional deformation sensor 33 formed for example by a strain gauge, can alternatively be applied to the coupling element 30. If the deformation sensor 33 is provided separately from the coupling element 30, as in FIG the case is.
  • the deformation sensor 30 can be used to control the coupling element 30 caused by the actuating force 2 Deformation can be recorded.
  • the actuation force 2 can in turn be calculated based on the deformation.
  • an evaluation unit can be integrated into the deformation sensor 33 or the deformation sensor can be connected to an evaluation unit. Since guidance and sensors are coupled, it is irrelevant at which point on the actuation surface 22 the actuation force 2 is initiated. At all positions of the actuating surface 22, the actuating force 2 can be recorded via the deformation sensor 33, since each actuation leads to a movement along the actuating distance X.
  • an actuator 40 is arranged between the elastic coupling elements 30, which is firmly connected to the operating element 20, so that a movement generated by the actuator 40 is transmitted to the operating element 20, which is due to the guidance the coupling elements 30 then move or vibrate along the positioning distance X. If, for example, the deformation sensor 33 detects that a previously defined force threshold has been reached, the actuator 40 can be activated, thereby generating haptic feedback for the operator.
  • the operating element 20 also has a section extending between the coupling elements 30, which integrally forms a housing for receiving the actuator 40.
  • the operating element 20 extends in sections into the base 10, which forms a housing.
  • a stop 21 is integrally formed by the operating element 20, which can come into contact with an inside of the housing formed by the base 10 and thereby limits the movement of the operating element 20 on the base 10.
  • the spaced-apart coupling elements 30 are shown undeformed and (dashed) deformed.
  • the upper coupling element 30 in the illustration plane is mounted or connected with its end sections 31 on the control element 20 and with its middle section 32 on the base 10.
  • the lower coupling element 30 in the representation plane is mounted with its end sections 31 on the base 10 and with its middle section 32 with the control element 20.
  • the fastening or bearing points of the two coupling elements 30 each form a triangle on both the operating element 20 and the base 10 and therefore form the linear guide of the operating element 20 on the base 10.

Landscapes

  • Mechanical Control Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltbedienanordnung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Sockel (10) und einem Bedienelement (20), welches durch eine auf das Bedienelement (20) aufgebrachte Betätigungskraft (2) relativ zu dem Sockel (10) aus einer ersten unbetätigten Stellung (A) entlang einer Stellstrecke (X) in eine Betätigungsrichtung in eine zweite betätigte Stellung (B) verschiebbar ist, wobei das Bedienelement (20) über zwei zueinander in Betätigungsrichtung beabstandete flächige und elastisch verformbare Koppelelemente (30) mit dem Sockel (10) verbunden ist, durch welche das Bedienelement (20) linear entlang der Stellstrecke (X) geführt ist und welche ausgebildet sind, sich bei einer Verschiebung des Bedienelements (20) aus der ersten Stellung (A) entlang der Stellstrecke (X) in die zweite Stellung (B) elastisch zu verformen und eine an dem Sockel (20) abgestützte und der Verschiebung entgegenwirkende Rückstellkraft auf das Bedienelement (20) auszuüben, wobei an zumindest einem der Koppelelemente (30) ein dessen Verformung messender Verformungssensor (33) angeordnet ist oder zumindest eines der Koppelelemente (30) integral als Verformungssensor (33) ausgebildet ist, wobei der Verformungssensor (33) ausgebildet ist, die Verformung bei der Verschiebung des Bedienelements (20) zu messen und aus der Verformung eine Position des Bedienelements (20) entlang der Stellstrecke (X) und/oder die zu der Verschiebung führende Betätigungskraft (2) zu bestimmen und/oder ein Schaltsignal zum Schalten einer Funktion zu erzeugen.

Description

Schaltbedienanordnung
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Schaltbedienanordnung insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik und beispielsweise aus den Dokumenten EP 16 707 659 A, US 6 952 197 B1. WO 2013/020236 A1 , US 2006/185971 A1 , FR 2 837 320 A1 , DE 31 10 886 A1 , JP 2004 335 383 A, US 2012/262256 A1 , EP 2 485 112A 1 und US 2007/262954 A1 sind bereits eine Vielzahl von unterschiedlichsten Schaltbedienanordnungen bereit.
Zum Erzeugen eines Schaltsignals bzw. allgemein zur Ermittlung einer Position entlang eines jeweiligen Betätigungsweges wird in diesen Dokumenten jeweils vorgesehen, entweder durch Kraft auf einen mechanischen Schalter einzuwirken oder eine durch die Bewegung eines Magneten verursachte Induktivitätsänderung zu erfassen.
Die jeweils relativ zu einer Basis bewegbaren Bedienelemente sind im Stand der Technik durch zusätzliche Führungsmittel bezüglich der möglichen Bewegung an der Basis geführt.
Dadurch, dass für die Aufnahme der Bedienelemente an der Basis jeweilige Führungen und zusätzlich Schaltanordnungen zum Erzeugen eines Schaltsignals vorgesehen sind, sind die im Stand der Technik vorgeschlagenen Schaltbedienanordnungen nicht nur komplex und teuer, sondern benötigen auch vergleichsweise viel Bauraum.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine einfach aufgebaute sowie platz- und kostensparsame Schaltbedienanordnung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird daher eine Schaltbedienanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Sockel und einem Bedienelement vorgeschlagen. Der Sockel ist beispielsweise in einem Interieur und insbesondere an einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs befestigbar. Das Bedienelement ist durch eine auf das Bedienelement und insbesondere durch eine auf eine Betätigungsfläche des Bedienelements aufgebrachte Betätigungskraft relativ zu dem Sockel aus einer ersten unbetätigten Stellung vorzugsweise linear entlang einer Stellstrecke in eine Betätigungsrichtung in eine zweite betätigte Stellung verschiebbar. Zudem kann die Schaltbedienanordnung derart ausgebildet sein, dass das Bedienelement durch eine zweite Betätigungskraft, welche entgegengesetzt zu der ersten Betätigungskraft auf das Bedienelement wirkt, aus der ersten Stellung in eine der ersten Betätigungsrichtung entgegengesetzten zweiten Betätigungsrichtung in eine dritte Stellung verschiebbar ist. Das Bedienelement ist vorzugsweise ausschließlich über zwei zueinander in Betätigungsrichtung beabstandete flächige und elastisch verformbare Koppelelemente mit dem Sockel verbunden, durch welche das Bedienelement im Wesentlichen linear entlang der Stellstrecke geführt ist und welche ausgebildet sind, sich bei einer Verschiebung des Bedienelements aus der ersten Stellung entlang der Stellstrecke in die zweite Stellung elastisch zu verformen und eine an dem Sockel abgestützte und der Verschiebung entgegenwirkende Rückstellkraft auf das Bedienelement auszuüben. Als flächig wird dabei insbesondere verstanden, dass die Koppelelemente jeweils eine Längen-, Breiten- und Dickenerstreckung aufweisen, wobei die Längenerstreckung größer als die Breitenerstreckung und deutlich größer als die Dickenerstreckung ist. Bei der elastischen Verformung kommt es insbesondere zu einer Biegung in Richtung der Dickenerstreckung bzw. in Dickenrichtung, sodass also das unbetätigte und dabei ebene Koppelelement durch die Verschiebung in eine konvexe bzw. konkave Form gebogen wird, aus welcher es sich durch seine Elastizität ohne die von außen einwirkende Betätigungskraft wieder in die ebene Form zurückverformt. Ferner ist vorgesehen, dass an zumindest einem der Koppelelemente ein dessen Verformung messender Verformungssensor angeordnet ist oder zumindest eines der Koppelelemente integral als Verformungssensor ausgebildet ist. Der Verformungssensor ist dabei ausgebildet, die Verformung des Koppelelements an welchem er angeordnet ist bzw. seine Verformung, wenn er ein Koppelelement bildet bzw. integral mit diesem ausgebildet ist, bei der Verschiebung des Bedienelements zu messen und aus der Verformung eine Position des Bedienelements entlang der Stellstrecke und/oder die zu der Verschiebung führende Betätigungskraft zu bestimmen und/oder ein Schaltsignal zum Schalten einer Funktion zu erzeugen. Hierfür kann der Verformungssensor eine Auswerteeinheit aufweisen, welche unmittelbar an bzw. in dem Koppelement vorgesehen oder mit einem an dem Koppelelement angeordneten oder als Koppelement ausgebildeten Messaufnehmer des Verformungssensors verbunden sein kann.
Die vorliegend vorgeschlagene Schaltbedienanordnung kann als eine Weiterentwicklung der von der EP 16 707 659 A vorgeschlagenen Schaltbedienanordnung betrachtet werden, deren gesamte Offenbarung daher in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird. Dabei können die von der EP 16 707 659 A vorgeschlagenen elastischen Elemente mit den vorliegenden Koppelementen gleichgesetzt werden, welche entsprechend deren Merkmale aufweisen können. Abweichend von der vorliegenden Erfindung lehrt die EP 16 707 659 A jedoch, dass als Sensor zusätzliche Drucktaster oder dergleichen vorgesehen sind.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung kann dahingehend zusammengefasst werden, dass zumindest eines der Koppelelemente, durch welche Bedienelement und Sockel aneinandergehalten und aneinander geführt werden, zugleich als Sensor bzw. Teil des auf einer Verformung basierenden Sensors verwendet werden kann.
Kann das Bedienelement relativ zu dem Sockel entlang der Stellstrecke in zwei entgegengesetzte Betätigungsrichtungen ausgelenkt werden, sodass das Bedienelement also aus der ersten Stellung in die zweite und die dritte Stellung bringbar ist, kann zudem besonders vorteilhaft mit dem einen Verformungssensor die Position oder Kraft entlang der gesamten Stellstrecke d.h. von der ersten Stellung in die zweite Stellung und von der ersten Stellung in die dritte Stellung erfasst und mithin auch das Erreichen der ersten, zweiten und dritten Stellung bestimmt werden. Ist ein später erläuterter Aktor als haptischer Feedbackgeber vorgesehen, kann mit diesem sowohl das Erreichen der zweiten als auch dritten Stellung angezeigt werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Bedienelement vorzugsweise ausschließlich durch die zwei Koppelelemente linear entlang der Stellstrecke geführt und insbesondere gegen eine Verschiebung quer zu der Stellstrecke gesichert ist.
Der Verformungssensor kann als ein Verformungsmessstreifen oder eine Leiterplatte ausgebildet sein bzw. einen Verformungsmessstreifen oder eine Leiterplatte als Messaufnehmer aufweisen. Der Verformungsmessstreifen kann beispielsweise auf einem beispielsweise aus Kunststoff oder einem Federblech gebildeten Koppelelement aufgebracht und insbesondere aufgeklebt sein. Alternativ kann die Leiterplatte auf einem solchen Koppelelement aufgebracht, geklebt oder mit diesem verschraubt sein oder das Koppelelement bilden, wofür dann die Leiterplatte selbst elastisch ausgebildet ist.
Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Koppelelemente jeweils zwei orthogonal zu der Stellstrecke voneinander entlang einer Längsachse des jeweiligen Koppelelements beabstandete Endabschnitte und einen dazwischen angeordneten Mittelabschnitt aufweisen. Zumindest einer der Endabschnitte ist an dem Sockel und der Mittelabschnitt an dem Bedienelement gelagert. Alternativ ist zumindest einer der Endabschnitte an dem Bedienelement und der Mittelabschnitt an dem Sockel gelagert. Ferner kann auch nur eines der Koppelelemente eine der Alternativen und das andere Koppelelement die jeweils andere Alternative verwirklichen.
Weiter kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der Koppelelemente und insbesondere das Koppelelement, welches den Verformungssensor aufweist oder diesen bildet, an seinen Endabschnitten jeweils in Entkopplungshülsen eingesteckt ist, welche um eine Drehachse drehbar an dem Sockel oder dem Bedienelement fixiert sind, wobei die Drehachse orthogonal zu der Längsachse und zu der Stellstrecke verläuft. Sind die Endabschnitte an dem Sockel oder dem Bedienelement fest eingespannt, kann es durch die Verformung an dem Koppelelement zu Scherkräften kommen. Dadurch dass sich die Entkopplungshülsen bei der Verformung um die jeweiligen Drehachsen drehen können, richten diese sich mit der Verformung an dem sich verformenden Koppelement aus, so dass es zu deutlich geringeren oder keinen Scherkräften auf das Koppelelement kommt. Dadurch kann die Messgenauigkeit und Lebensdauer des Koppelelements und ggfs. des Verformungssensors erhöht werden.
An dem Bedienelement und insbesondere in Betätigungsrichtung zwischen den Koppelelementen kann ein Aktor angeordnet sein, welcher ausgebildet ist, ein an dem Bedienelement wahrnehmbares haptisches Feedback zu erzeugen. Ein solcher Aktor kann beispielsweise ein mit einer Unwucht beaufschlagter Rotor sein. Dadurch, dass das Bedienelement entlang der Betätigungsrichtung bzw. entlang der Stellstrecke geführt und vorzugsweise gegen eine Verschiebung bzw. Bewegung in eine dazu orthogonale Richtung gesichert ist, überträgt sich die Bewegung bzw. das haptische Feedback des Aktors entlang der Betätigungsrichtung auf das Bedienelement.
Vorteilhaft ist insbesondere, wenn der Verformungssensor und der Aktor signaltechnisch verbunden und ausgebildet sind, beim Erreichen einer vorbestimmten Betätigungskraft und/oder einer vorbestimmten Position ein haptisches Feedback zu erzeugen. Dadurch kann dem Benutzer, welcher die Betätigungskraft auf das Bedienelement aufbringt, das Erreichen einer bestimmten Position oder einer bestimmten Kraft angezeigt werden. Insbesondere, wenn beim Erreichen der bestimmten Kraft oder der bestimmten Position ein Schaltsignal erzeugt wird, kann dem Benutzer dadurch zugleich das Auslösen des Schaltsignals bzw. einer damit verbundenen Funktion angezeigt werden.
Zumindest eines der zwei Koppelelemente kann zudem einstückig und/oder einteilig mit dem Bedienelement oder dem Sockel ausgebildet sein. Bei- spielsweise kann das Koppelelement mit dem Bedienelement oder mit dem Sockel im Spritzgussverfahren hergestellt sein.
Um eine zu starke Verformung und eine damit gegebenenfalls einhergehende Beschädigung der Koppelelemente zu vermeiden, kann der Sockel und/oder das Bedienelement zudem einen Anschlag aufweisen, durch welchen die relative Verschiebbarkeit von Sockel und Bedienelement entlang der Stellstrecke begrenzt ist.
Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 perspektivische Ansicht einer Schaltbedienanordnung;
Fig. 2 Explosionsdarstellung einer Schaltbedienanordnung;
Fig. 3 alternative Variante eines Verformungssensors;
Fig. 4 Schnittansicht durch eine Schaltbedienanordnung;
Fig. 5 schematisches Prinzip der Schaltbedienanordnung.
Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
Insbesondere die Figuren 1 , 2 und 4 stellen eine Schaltbedienanordnung 1 in verschiedenen Ansichten dar, sodass die jeweilige Beschreibung entsprechend auf alle der Figuren übertragbar ist. In Figur 3 ist eine alternative Variante eines Verformungssensor 33 bzw. ein Koppelelement 30 mit darauf angeordnetem Verformungssensor 33 dargestellt, wie er bei einer Schaltbedienanordnung 1 gemäß den Figuren 1 , 2 und 4 verwendbar ist. Figur 5 stellt das grundlegende Funktionsprinzip der durch die Koppelelemente 30 gebildete Führung und deren damit verbundene Verformung dar, sodass die Beschreibung analog auf die Figuren 1 bis 4 übertragbar ist.
In Fig. 1 ist eine Schaltbedienanordnung 1 dargestellt. Diese weist ein vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes Bedienelement 20 auf, wobei ein Teil des Bedienelements eine Betätigungsfläche 22 ist, auf welche eine Betätigungskraft 2 aufbringbar ist. Vorliegend ist das Bedienelement 20 einteilig und insbesondere durch Kunststoffspritzguss hergestellt. Alternativ kann das Bedienelement jedoch auch mehrteilig ausgeführt sein, sodass beispielsweise der die Betätigungsfläche 22 aufweisende Abschnitt aus einem anderen Material oder mit einem anderen Herstellungsverfahren bereitgestellt werden kann.
Der Benutzer kann durch manuelles Einwirken auf die Betätigungsfläche 22 d.h. durch Aufbringen der Betätigungskraft 2 auf das Bedienelement 20 das Bedienelement 20 entlang der Stellstrecke X gegenüber dem Sockel 10 auslenken, welcher beispielsweise an einem Lenkrad des Fahrzeugs fixiert sein kann, und die Schaltbedienanordnung 1 dadurch bestimmungsgemäß bedienen.
Vorliegend ist die Schaltbedienanordnung 1 lediglich zu einer Auslenkung von der ersten Stellung A in die zweite Stellung B und der darauf folgenden Rückstellung in die erste Stellung A ausgebildet. Der Vollständigkeit halber wir jedoch darauf hingewiesen, dass die Schaltbedienanordnung 1 auch ausgebildet sein kann, durch das Aufbringen einer zweiten Betätigungskraft 3 auf eine der Betätigungsfläche 22 gegenüberliegenden Fläche 23 in eine dritte Stellung ausgelenkt zu werden, wobei die hierfür notwendige zweite Betätigungskraft 3 und eine Position entlang der Stellstrecke X ebenfalls von dem im Weiteren erläuterten Verformungssensor 33 erfassbar sind.
Mit einer erfindungsgemäßen Schaltbedienanordnung 1 lassen sich am Lenkrad verschiedenste Funktionen des Fahrzeugs steuern, wie beispielsweise der Tempomat. Die manuelle Betätigung durch die Betätigungskraft 2 resultiert in einem minimalen Hub bzw. in einer minimalen Bewegung entlang der Stellstrecke X, welche von einem Verformungssensor 33 detektiert wird.
Anhand des zurückgelegten Weges entlang der Stellstrecke X kann die Betätigungskraft 2 ermittelt werden. Nach Erreichen einer bestimmten Kraftschwelle wird durch einen Aktor 40 ein haptisches Feedback erzeugt um die erfolgreiche Betätigung zu signalisieren.
Hierbei wird die Führung des Bedienelements 20 und die Sensierung der Kraftschwelle d.h. der Verformungssensor 33 miteinander gekoppelt. Die Führung erfolgt durch zwei elastische Koppelelemente 30, diese sind in den Figuren 2 bis 5 dargestellt. Eine erstes Koppelelement 30 ist vorliegend als Teil des Bedienelements 20 ausgebildet. Alternativ kann dieses Koppelelement 30 jedoch auch als separates Teil oder als Teil des Sockels 10 vorgesehen sein. Das zweite Koppelelement 30 ist als eine separate Komponente vorgesehen und durch Entkopplungshülsen 34 an dem Bedienelement 20 befestigt. Beide Koppelelemente 30 sind derart gestaltet, dass sie entlang der Richtung der Betätigungskraft 2 bzw. entlang der Stellstrecke X elastisch verformt und dadurch abschnittsweise ausgelenkt werden können. In die zu der Stellstrecke X orthogonalen Richtungen, ist die Beweglichkeit des Bedienelements 20 relativ zu dem Sockel 10 durch die Koppelelemente 30 insbesondere aufgrund der flächigen Erstreckung der Koppelelemente 30 stark eingeschränkt bzw. unterbunden. Die Koppelelemente 30 ermöglichen daher im Wesentlichen ausschließlich eine Bewegung entlang der Stellstrecke X, sodass die Koppelelemente 30 die Führung des Bedienelements 20 an dem Sockel 10 bilden. Durch die flächige Erstreckung der Koppelelemente 30 ergibt sich, dass die Länge entlang der Längsachse L und die Breite der Koppelelemente 30 jeweils um eine mehrfaches größer ist, als die Erstreckung in Dickenrichtung, welche in etwa parallel zu der Stellstrecke X verläuft. Dadurch kann eine Verkippung der Koppelelemente 30 vermieden und somit eine lineare Bewegung entlang der Stellstrecke X ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zumindest eines der Koppelelemente 30 bzw. die daran bei der Bewegung entlang der Stellstrecke X stattfindende Verformung erfasst und aus der Verformung die zu der Bewegung führende Betätigungskraft und/oder die Position entlang der Stellstrecke X bestimmt wird.
In Figur 2 ist das in der darstellungsebene obere bzw. zweite Koppelelement 30 als eine Leiterplatte ausgebildet, welche integral den Verformungssensor 33 bildet. Mit Verweis auf Figur 3 kann auch vorgesehen sein, dass auf das Koppelement 30 alternativ auch ein zusätzlicher beispielsweise durch einen Dehnungsmessstreifen gebildeter Verformungssensor 33 aufbringbar ist. Ist der Verformungssensor 33, wie in Figur 3 separat von dem Koppelelement 30 vorgesehen, kann das Koppelelement 30 auch integral durch den Sockel 10 oder das Bedienelement 20 gebildet werden, wie es bei dem in der Darstellungsebene unteren Koppelelement 30 in Figur 2 bzw. Figur 4 der Fall ist.
Unabhängig davon, ob der Verformungssensor 33 integral als das (in der Darstellungsebene der Figuren 2 bis 5 obere) Koppelelement 30 oder als zusätzliches auf das Koppelelement 30 aufgebrachtes Bauteil vorgesehen ist, kann durch den Verformungssensor 30 die durch die Betätigungskraft 2 an dem Koppelement 30 stattfindende Verformung erfasst werden. Anhand der Verformung lässt sich wiederum die Betätigungskraft 2 berechnen. Hierfür kann in den Verformungssensor 33 eine Auswerteeinheit integriert oder der Verformungssensor mit einer Auswerteeinheit verbunden sein. Da Führung und Sensorik gekoppelt sind, ist es unerheblich an welchem Punkt der Betätigungsfläche 22 die Einleitung der Betätigungskraft 2 erfolgt. An allen Position der Betätigungsfläche 22 kann die Betätigungskraft 2 über den Verformungssensor 33 aufgenommen werden, da jede Betätigung zu einer Bewegung entlang der Stellstrecke X führt.
Wie insbesondere in den Figuren 3 und 4 dargestellt, ist zwischen den elastischen Koppelelementen 30 ein Aktor 40 angeordnet, welcher fest mit dem Bedienelement 20 verbunden ist, sodass eine von dem Aktor 40 erzeugte Bewegung auf das Bedienelement 20 übertragen wird, welcher sich aufgrund der Führung der Koppelelemente 30 dann entlang der Stellstrecke X bewegt bzw. vibriert. Wird durch den Verformungssensor 33 beispielsweise das Erreichen einer zuvor definierten Kraftschwelle erkannt, kann der Aktor 40 aktiviert und dadurch ein haptisches Feedback für den Bediener erzeugt werden.
Das Bedienelement 20 weist zudem einen sich zwischen die Koppelelemente 30 erstreckenden Abschnitt auf, welcher integral ein Gehäuse zur Aufnahme des Aktors 40 bildet.
Bei der Dargestellten Variante der Schaltbedienanordnung 1 ist zudem vorteilhaft, dass das Bedienelement 20 sich abschnittsweise in den ein Gehäuse bildenden Sockel 10 hinein erstreckt. Dadurch wird durch das Bedienelement 20 integral ein Anschlag 21 gebildet, welcher an einer Innenseite des von dem Sockel 10 gebildeten Gehäuses zur Anlage kommen kann und dadurch die Bewegung des Bedienelements 20 an dem Sockel 10 begrenzt.
In Figur 5 sind die zueinander beabstandeten Koppelemente 30 unverformt und (gestrichelt) verformt dargestellt. Gemäß der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Variante, ist das in der Darstellungsebene jeweils obere Koppelelement 30 mit seinen Endabschnitten 31 an dem Bedienelement 20 und mit seinem Mittelabschnitt 32 an dem Sockel 10 gelagert bzw. verbunden. Das in der Darstellungsebene jeweils untere Koppelelement 30 ist mit seinen Endabschnitten 31 an dem Sockel 10 gelagert und mit seinem Mittelabschnitt 32 mit dem Bedienelement 20.
Dadurch spannen die Befestigungs- bzw. Lagerpunkte der beiden Koppelelemente 30 sowohl an dem Bedienelement 20 als auch an dem Sockel 10 jeweils ein Dreieck auf und bilden mithin die Linearführung des Bedien- elements 20 an dem Sockel 10. Die Verformung eines der Koppelelemente
30 wird durch den Verformungssensor 33 erfasst und ausgewertet, wodurch sich die Betätigungskraft 2 und die Position entlang der Stellstrecke X bestimmen lässt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims

Patentansprüche Schaltbedienanordnung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Sockel (10) und einem Bedienelement (20), welches durch eine auf das Bedienelement (20) aufgebrachte Betätigungskraft (2) relativ zu dem Sockel (10) aus einer ersten unbetätigten Stellung (A) entlang einer Stellstrecke (X) in eine Betätigungsrichtung in eine zweite betätigte Stellung (B) verschiebbar ist, wobei das Bedienelement (20) über zwei zueinander in Betätigungsrichtung beabstandete flächige und elastisch verformbare Koppelelemente (30) mit dem Sockel (10) verbunden ist, durch welche das Bedienelement (20) linear entlang der Stellstrecke (X) geführt ist und welche ausgebildet sind, sich bei einer Verschiebung des Bedienelements (20) aus der ersten Stellung (A) entlang der Stellstrecke (X) in die zweite Stellung (B) elastisch zu verformen und eine an dem Sockel (20) abgestützte und der Verschiebung entgegenwirkende Rückstellkraft auf das Bedienelement (20) auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Koppelelemente (30) ein dessen Verformung messender Verformungssensor (33) angeordnet ist oder zumindest eines der Koppelelemente (30) integral als Verformungssensor (33) ausgebildet ist, wobei der Verformungssensor (33) ausgebildet ist, die Verformung bei der Verschiebung des Bedienelements (20) zu messen und aus der Verformung eine Position des Bedienelements (20) entlang der Stellstrecke (X) und/oder die zu der Verschiebung führende Betätigungskraft (2) zu bestimmen und/oder ein Schaltsignal zum Schalten einer Funktion zu erzeugen. Schaltbedienanordnung nach Anspruch 1 , wobei das Bedienelement (20) durch die zwei Koppelelemente (30) linear entlang der Stellstrecke (X) geführt und insbesondere ge- gen eine Verschiebung quer zu der Stellstrecke (X) gesichert ist.
3. Schaltbedienanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verformungssensor (33) als ein Verformungsmessstreifen oder eine Leiterplatte ausgebildet ist.
4. Schaltbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Koppelelemente (30) jeweils zwei orthogonal zu der Stellstrecke (X) voneinander entlang einer Längsachse (L) beabstan- dete Endabschnitte (31) und einen dazwischen angeordneten Mittelabschnitt (32) aufweisen, wobei zumindest einer der Endabschnitte (31) an dem Sockel (10) und der Mittelabschnitt (32) an dem Bedienelement (20) oder zumindest einer der Endabschnitte (31) an dem Bedienelement (20) und der Mittelabschnitt (32) an dem Sockel (10) gelagert ist.
5. Schaltbedienanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest eines der Koppelelemente (30) an seinen Endabschnitten (31) jeweils in eine Entkopplungshülse (34) eingesteckt ist, welche um eine Drehachse (D) drehbar an dem Sockel (10) oder dem Bedienelement (20) fixiert sind, wobei die Drehachse (D) orthogonal zu der Längsachse (L) und zu der Stellstrecke (X) verläuft.
6. Schaltbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Bedienelement (20) und insbesondere in Betätigungsrichtung zwischen den Koppelelementen (30) ein Aktor (40) angeordnet ist, welcher ausgebildet ist, ein an dem Bedienelement (20) wahrnehmbares haptisches Feedback zu erzeugen.
7. Schaltbedienanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Verformungssensor (33) und der Aktor (40) signaltechnisch verbunden und ausgebildet sind, beim Erreichen einer vor- bestimmten Betätigungskraft und/oder einer vorbestimmten Position ein haptisches Feedback zu erzeugen. Schaltbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eines der zwei Koppelelemente (30) einstü- ckig und/oder einteilig mit dem Bedienelement (20) oder dem Sockel
(10) ausgebildet ist. Schaltbedienanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sockel (10) und/oder das Bedienelement (20) einen Anschlag (21) aufweist, durch welchen die relative Verschiebbarkeit von Sockel (10) und Bedienelement (20) entlang der Stellstrecke (X) begrenzt ist.
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