WO2008113543A1 - Bedienelement für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Bedienelement für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2008113543A1
WO2008113543A1 PCT/EP2008/002114 EP2008002114W WO2008113543A1 WO 2008113543 A1 WO2008113543 A1 WO 2008113543A1 EP 2008002114 W EP2008002114 W EP 2008002114W WO 2008113543 A1 WO2008113543 A1 WO 2008113543A1
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control
movement
knob
motor vehicle
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Gerold Eckert
Thilo Kirchner
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Preh Gmbh
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    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
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    • G05G2009/04703—Mounting of controlling member
    • G05G2009/04714—Mounting of controlling member with orthogonal axes
    • G05G2009/04718—Mounting of controlling member with orthogonal axes with cardan or gimbal type joint
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    • Y10T74/20—Control lever and linkage systems
    • Y10T74/20012—Multiple controlled elements
    • Y10T74/20201—Control moves in two planes

Definitions

  • the invention relates to an operating element for a motor vehicle with a control knob, which is held at least rotatable and depressible in the control element, each movement being associated with a switching and / or control function.
  • controls are used that allow a variety of switching and / or control functions in a single control element. Such central operating units or multifunctional input elements are frequently used in motor vehicles. It is then possible to make a selection from a menu and simultaneously select and confirm a selective selection by means of the different operating functions.
  • these controls are provided by means of a rotary, push and tilt function, each individual function initiates or selects a switching and / or control function.
  • those controls are known in which a rotary and pushable control knob is present, and the additional has a lying in the center axis of the control joystick-like input button.
  • the integrated joystick-type input button can be moved in any direction and this arbitrary direction can usually be detected and evaluated by means of an optoelectrical evaluation.
  • Such controls are known and are mostly used in center armrests or center consoles of motor vehicles in combination with displays, screens and / or displays.
  • joystick-type input elements A disadvantage of such control elements provided with joystick-type input elements is that the operability of the joystick-type input elements is limited due to their installation in the knob, so that an operation for the operator haptic only is very difficult to grasp.
  • the integrated joystick-type input elements are bound to the highest structural design of the components, since the tilting movements always take place only over very small angles. This in turn has a detrimental effect on the production costs.
  • control element in addition to the function rotatable and pushable is additionally slidable, wherein the sliding movement takes place in a horizontal plane to the control knob.
  • the operating element is equipped with a rotationally symmetrical control knob, which is rotatable and can be pressed about its center axis, which is also the axis of rotation.
  • a control knob constructed according to the invention has an integrated horizontal mounting, so that the control knob can be pushed in any direction in this horizontal plane.
  • the horizontal plane is in this case defined such that it is a plane perpendicular to the central axis, which is arranged substantially horizontally to the control knob. In most cases, in which such a control element is arranged in a motor vehicle and in the center console of the motor vehicle, this horizontal plane corresponds to a horizontal plane through the motor vehicle with respect to the ground of the motor vehicle.
  • the horizontal sliding movement is converted in the operating element in a tilting movement.
  • the conversion of the sliding movement in the tilting movement means that mechanical means are available, on the one hand in the control knob perform a horizontal movement, which is then converted in the interior of the control, usually in the interior of a housing of the control by means of mechanical means in a tilting movement .
  • the control knob has a housing in which on the one hand the mechanical means are stored, fixed or movable against each other, so that a magnetic, optical, opto-electronic, opto-electrical or mechanical detection of the movement of Control knob is converted into an electrical switching and / or control signal.
  • Cardan joints are known for transmitting movements. Cardan joints make it possible to redirect movements or rather forces or even more precise torques.
  • the invention makes use of the principle of the gimbal and uses a gimbal element for converting the sliding movement into a tilting movement.
  • the universal joint is mounted in the control knob in an upper bearing axis and in the housing in a lower bearing axis in each case a Kardanschschale and fixed in each bearing shell, each with a driving pin.
  • the mechanical means for transmitting the sliding movement in a tilting movement is referred to as universal joint generally.
  • the control knob is fixedly mounted in a horizontal plane, so that the sliding movement according to the invention in any direction in this horizontal plane is executable. It should be noted here that it is described according to the invention that the control knob is displaceable in any direction. This implies, however, at the same time that it is of course possible for the skilled person to limit the movements by introducing guides, so that the rotary knob is displaceable only in, for example, two directions.
  • the universal joint By a sliding movement of the knob, the universal joint is moved in the horizontal direction. This sliding movement causes the universal joint is moved over the driving pin out of its central axis out. Basically, it is assumed here that it is a symmetrical rotary knob and that the universal joint is arranged in the central axis of the rotary knob.
  • the horizontal displacement of the driving pin in the upper bearing axis causes the lower half of the universal joint in the lower cardan half shell in the housing of the operating element is tilted.
  • a known opto-electrical evaluation method for the tilting movement is arranged on the universal joint, so that an evaluation of the sliding movement can be detected as a tilting movement.
  • the upper bearing shell is inserted in the upper rotary knob sliding part.
  • the detection of the sliding movement is thereby facilitated because the way the displacement of the upper bearing shell corresponds to the path of displacement of the control knob of the control.
  • the universal joint is preferably made of plastic.
  • the universal joint is made in one piece or in several parts.
  • center pin are introduced into the upper bearing axis for the upper Kardangurschale, which in turn are made of plastic or made of metallic materials. The same applies to the lower bearing axis or the lower cardan half shell and the corresponding driving pin.
  • Figure 1 An inventively equipped control in a lateral
  • Figure 2 is also a side sectional view of the invention
  • a control knob 2 which has an aluminum ring 3, is slidably held on the control element 1 in the direction of the arrow P.
  • the central cardan element 4 is tilted, whereby at the same time a cup-shaped aperture 5 is tilted, which in turn extends between light guide elements 6, wherein the light guide elements 6 are used for opto-electronic evaluation of the tilting movement.
  • the feel of the tilting movement is realized by means of a detent spring pot 7, which acts annularly on the panel 5, so that the tilting directions are not limited. At the same time, however, this means that any desired sliding directions can also be evaluated.
  • the control knob 2 In addition to the sliding movement of the control knob 2, by means of which arbitrary directions can be selected and controlled, the control knob 2 is rotatably mounted about its central axis M.
  • the cardan element 4 serves to transmit the rotary motion from the control knob 2 to the evaluation device 8 of the operating element 1.
  • the evaluation device 8 from the extension 9, to which a substantially cylindrical switching means 10 is mounted rotationally fixed, which evaluates a rotary movement of the control knob 2 with electrical or opto-electronic means.
  • the control element or rather the control knob 2 in the direction of arrow P can be pressed.
  • the control knob 2 is displaceable in the direction of the arrow P in any direction over a fixed in the control element 1 backdrop 11.
  • the gate 11 is arranged in a substantially horizontal and perpendicular to the central axis M plane.
  • the control knob 2 thus forms a sliding element 2 consisting of a cover 12, the ring member 3, the disc member 13, the pad 14 is or may be a part of the disc member 13.
  • the sliding element 2 is horizontally displaceable over the gate 11 via balls 15.
  • the gimbal 4 is mounted in an upper bearing shaft 16 and a lower bearing shaft 17 in each case a Kardanschschale 18, 19 and fixed in each bearing shell 16, 17, each with a driving pin 20, 21.
  • the upper part of the universal joint 4 or gimbal 4 is mounted in the disc 13 and the cover 12.
  • gate 11 three offset by 120 ° ball pairs 15 in the control knob 2 are arranged.
  • the equipped with three extensions 22 slide 1 1 is inserted into the disc-shaped receptacle 13 and rotated by an angle so that the balls 15 into the openings 23 in the disc 13 inserted and pass through a rotation of the guide 11 between the guide plate 13.
  • Gate 11 and disc 13 thus form the sliding element 2 for the operating element 1, as shown in detail in FIG. Figure 2 shows a staggered by 90 ° section through the control element 1 also in the side view.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement (1 ) für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienknopf, der zumindest drehbar und drückbar im Bedienelement (1 ) gehalten ist, wobei jeder Bewegung eine Schalt- und/oder Regelfunktion zugeordnet ist, wobei der Bedienknopf zusätzlich schiebbar ist und wobei die Schiebebewegung in einer zum Bedienknopf (2) horizontalen Ebene erfolgt.

Description

B E S C H R E I B U N G
Bedienelement für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienknopf, der zumindest drehbar und drückbar im Bedienelement gehalten ist, wobei jeder Bewegung eine Schalt- und/oder Regelfunktion zugeordnet ist.
In Bereichen, in denen eine große Anzahl von Bedienmöglichkeiten und/oder Auswahlmöglichkeiten und/oder Auswahlmenüs zur Verfügung stehen, ist es allgemein üblich, dass Bedienelemente eingesetzt werden, die eine Vielzahl von Schalt- und/oder Regelfunktionen in nur einem Bedienelement ermöglichen. Solche zentralen Bedieneinheiten oder Multifunktionseingabeelemente werden häufig in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Hierbei ist es dann möglich, eine Auswahl aus einem Menü zu treffen und gleichzeitig mittels der unterschiedlichen Bedienfunktionen eine selektive Auswahl auszuwählen und zu bestätigen. Hierzu sind diese Bedienelemente mittels einer Dreh-, Drück- und Kippfunktion versehen, wobei jede einzelne Funktion eine Schalt- und/oder Regelfunktion einleitet oder auswählt. Bekannt sind insbesondere solche Bedienelemente, bei denen ein dreh- und drückbarer Bedienknopf vorhanden ist, und der zusätzlichen einen in der Mittelachse des Bedienelementes liegenden Joystick-artigen Eingabeknopf aufweist. Hierbei kann der integrierte Joystick-artige Eingabeknopf in beliebige Richtungen bewegt und diese beliebige Richtung zumeist mittels einer opto-elektrischen Auswertung erfasst und ausgewertet werden. Derartige Bedienelemente sind bekannt und werden zumeist in Mittelarmlehnen oder Mittelkonsolen von Kraftfahrzeugen in Kombination mit Anzeigen, Bildschirmen und/oder Displays eingesetzt.
Ein Nachteil derartiger mit Joystick-artigen Eingabeelementen versehenen Bedienelemente ist der, dass die Bedienbarkeit der Joystick-artigen Eingabeelemente aufgrund ihres Einbaus in den Drehknopf eingeschränkt ist, so dass eine Betätigung für den Bediener haptisch nur sehr schwer zu erfassen ist. Darüber hinaus sind die integrierten Joystick-artigen Eingabeelemente an höchste konstruktive Ausführungen der Bauteile gebunden, da die Kippbewegungen stets nur über sehr kleine Winkel erfolgen. Dies wirkt sich wiederum nachteilig auf die Herstellungskosten aus.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Bedienelement neben der Funktion drehbar und drückbar zusätzlich schiebbar ist, wobei die Schiebebewegung in einer zum Bedienknopf horizontalen Ebene erfolgt. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Bedienelementes ist nun die Möglichkeit geschaffen, einen Bedienknopf mit einer weiteren Eingabefunktion auszustatten, ohne dass einerseits die Bewegung des Eingabemittels unzureichend eingeschränkt ist und andererseits dem Bediener die Möglichkeit eröffnet wird, eine haptisch leicht zu erkennende Bewegung zur Verfügung gestellt wird.
In einer Ausführungsform ist das Bedienelement mit einem rotationssymmetrischen Bedienknopf ausgestattet, der um seine Mittelachse, die gleichzeitig die Drehachse ist, drehbar und drückbar ist. Darüber hinaus weist ein erfindungsgemäß aufgebauter Bedienknopf eine integrierte horizontale Lagerung auf, so dass der Bedienknopf in beliebige Richtungen in dieser horizontalen Ebene schiebbar ist. Die horizontale Ebene wird hierbei derart definiert, dass es sich um eine zur Mittelachse senkrechte Ebene handelt, die im Wesentlichen horizontal zum Bedienknopf angeordnet ist. In den meisten Fällen, in denen ein derartiges Bedienelement in einem Kraftfahrzeug und in der Mittelkonsole des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, entspricht diese horizontale Ebene einer horizontalen Ebene durch das Kraftfahrzeug in Bezug auf den Untergrund des Kraftfahrzeuges.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die horizontale Schiebebewegung im Bedienelement in eine Kippbewegung umgewandelt. Hierbei heißt die Umwandlung der Schiebebewegung in die Kippbewegung dies, dass mechanische Mittel zur Verfügung stehen, die einerseits im Bedienknopf eine horizontale Bewegung ausführen, die dann im inneren des Bedienelementes, zumeist im inneren eines Gehäuses des Bedienelementes mittels der mechanischen Mittel in eine Kippbewegung umgewandelt wird. Üblicherweise besitzt der Bedienknopf ein Gehäuse, in dem einerseits die mechanischen Mittel gelagert, fixiert oder beweglich gegeneinander angeordnet sind, so dass eine magnetische, optische, opto-elektronische, opto-elektrische oder mechanische Erfassung der Bewegung des Bedienknopfes in ein elektrisches Schalt- und/oder Regelsignal umgewandelt wird. Die entsprechenden Mittel sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden hier nicht näher erläutert (hier wäre der Hinweis auf eine bekannte Patentschrift hilfreich). Zur Übertragung von Bewegungen sind Kardangelenke bekannt. Kardangelenke ermöglichen es, Bewegungen oder vielmehr Kräfte oder noch präziser Drehmomente umzulenken. Die Erfindung macht sich das Prinzip des Kardans zunutze und setzt ein Kardanelement zur Umwandlung der Schiebebewegung in eine Kippbewegung ein.
Das Kardangelenk ist im Bedienknopf in einer oberen Lagerachse und im Gehäuse in einer unteren Lagerachse in jeweils einer Kardanhalbschale gelagert und in jeder Lagerschale mit jeweils einem Mitnahmezapfen fixiert. Hierbei wird das mechanische Mittel zur Übertragung der Schiebebewegung in eine Kippbewegung als Kardangelenk allgemein bezeichnet. Der Bedienknopf ist in einer horizontalen Ebene fest gelagert, so dass die erfindungsgemäße Schiebebewegung in beliebige Richtungen in dieser horizontalen Ebene ausführbar ist. Anzumerken bleibt hier, dass es erfindungsgemäß beschrieben ist, dass der Bedienknopf in beliebige Richtungen verschiebbar ist. Dies impliziert aber gleichzeitig, dass es natürlich für den Fachmann möglich ist, durch einzubringende Führungen die Bewegungen einzuschränken, so dass der Drehknopf lediglich in zum Beispiel zwei Richtungen verschiebbar ist. Durch eine Schiebebewegung des Drehknopfes wird das Kardangelenk in horizontale Richtung verschoben. Diese Schiebebewegung bewirkt, dass das Kardangelenk über den Mitnahmezapfen aus seiner Mittelachse heraus verschoben wird. Grundsätzlich wird hierbei davon ausgegangen, dass es sich um einen symmetrischen Drehknopf handelt und dass das Kardangelenk in der Mittelachse des Drehknopfes angeordnet ist. Die horizontale Verschiebung des Mitnahmezapfens in der oberen Lagerachse bewirkt, dass die untere Hälfte des Kardangelenks in der unteren Kardanhalbschale im Gehäuse des Bedienelementes gekippt wird. An das Kardangelenk ist zum Beispiel ein bekanntes opto- elektrisches Auswerteverfahren für die Kippbewegung angeordnet, so dass eine Auswertung der Schiebebewegung als Kippbewegung erfassbar ist.
Die obere Lagerschale ist im oberen Drehknopf-Schiebeteil eingebracht. Die Erfassung der Schiebebewegung wird hierdurch erleichtert, da der Weg der Verschiebung der oberen Lagerschale dem Weg der Verschiebung des Bedienknopfes des Bedienelementes entspricht. Das Kardangelenk wird bevorzugt aus Kunststoff hergestellt. Je nach konstruktiver Gegebenheit ist das Kardangelenk einstückig oder mehrteilig ausgeführt. In die Enden des Kardangelenks sind in die obere Lagerachse für die obere Kardanhalbschale mittlere Zapfen eingebracht, die wiederum aus Kunststoff oder aber aus metallischen Werkstoffen gefertigt sind. Entsprechendes gilt für die untere Lagerachse beziehungsweise die untere Kardanhalbschale und den entsprechenden Mitnahmezapfen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 Ein erfindungsgemäß ausgestattetes Bedienelement in einem seitlichen
Schnitt und
Figur 2 einen ebenfalls seitlichen Schnitt durch das erfindungsgemäße
Bedienelement in einer um 90° versetzten Ansicht.
Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß aufgebautes Bedienelement 1 in der Seitendarstellung. Ein Bedienknopf 2, der einen Aluminiumring 3 aufweist, ist in Richtung des Pfeils P verschiebbar auf dem Bedienelement 1 gehalten. Bei einer Schiebebewegung des Bedienknopfs 2 in Richtung des Pfeils P wird das zentrale Kardanelement 4 gekippt, wodurch gleichzeitig eine topfartige Blende 5 gekippt wird, die wiederum zwischen Lichtleitelemente 6 reicht, wobei die Lichtleitelemente 6 zur opto-elektronischen Auswertung der Kippbewegung dienen. Die Haptik der Kippbewegung wird mittels eines Rastfedertopfes 7 realisiert, der ringförmig auf die Blende 5 einwirkt, so dass die Kipprichtungen nicht begrenzt sind. Dies bedeutet aber gleichzeitig, dass auch beliebige Schieberichtungen auswertbar sind.
Neben der Schiebebewegung des Bedienknopfes 2, mittels der beliebige Richtungen auswählbar und ansteuerbar sind, ist der Bedienknopf 2 drehbar um seine Mittelachse M gelagert. Das Kardanelement 4 dient dabei dazu, die Drehbewegung vom Bedienknopf 2 auf die Auswerteeinrichtung 8 des Bedienelementes 1 zu übertragen. Hierbei besteht die Auswerteeinrichtung 8 aus der Verlängerung 9, an der ein im Wesentlichen zylinderförmiges Schaltmittel 10 verdrehfest angebracht ist, das mit elektrischen oder opto-elektronischen Mitteln eine Drehbewegung des Bedienknopfs 2 auswertet. Zusätzlich ist das Bedienelement oder vielmehr der Bedienknopf 2 in Richtung des Pfeils P drückbar.
Der Bedienknopf 2 ist über eine im Bedienelement 1 positionsfest gehaltene Kulisse 11 in Richtung des Pfeils P in beliebige Richtungen verschiebbar. Hierbei ist die Kulisse 11 in einer im Wesentlichen horizontalen und rechtwinklig auf der Mittelachse M stehenden Ebene angeordnet. Der Bedienknopf 2 bildet somit ein Schiebeelement 2 bestehend aus einer Abdeckung 12, dem Ringelement 3, dem Scheibenelement 13, die Unterlage 14 ist oder kann ein Teil des Scheibenelements 13 sein. Das Schiebeelement 2 ist über die Kulisse 11 über Kugeln 15 horizontal verschiebbar. Das Kardanelement 4 ist in einer oberen Lagerachse 16 und einer unteren Lagerachse 17 in jeweils einer Kardanhalbschale 18, 19 gelagert und in jeder Lagerschale 16, 17 mit jeweils einem Mitnahmezapfen 20, 21 fixiert. Hierbei ist der obere Teil des Kardangelenks 4 oder Kardanelements 4 in der Scheibe 13 sowie der Abdeckung 12 gelagert.
Wird nun das Schiebeelement 2 in Richtung des Pfeils P bewegt, so bewegt sich die obere Kardanhalbschale 18 aus der Mittelachse M heraus, so dass das Kardanelement 4 um die untere Kardanhalbschale 19 schwenkt. Diese Kippbewegung wird mittels der topfartigen Blende 5 ausgewertet.
Beispielsweise sind in der Kulisse 11 drei um jeweils 120° versetzte Kugelpaare 15 im Bedienknopf 2 angeordnet. Die mit drei Verlängerungen 22 ausgestattete Kulisse 1 1 wird in die scheibenförmige Aufnahme 13 eingeführt und um einen Winkel verdreht, so dass die Kugeln 15 in die Öffnungen 23 in der Scheibe 13 einführbar und durch eine Verdrehung der Kulisse 11 zwischen die Führungsscheibe 13 gelangen. Kulisse 11 und Scheibe 13 bilden somit das Schiebeelement 2 für das Bedienelement 1 , wie in der Figur 2 näher dargestellt. Die Figur 2 zeigt einen um 90° versetzten Schnitt durch das Bedienelement 1 ebenfalls in der Seitenansicht.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Bedienelement für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienknopf (2), der zumindest drehbar und drückbar im Bedienelement (1) gehalten ist, wobei jeder Bewegung eine Schalt- und/oder Regelfunktion zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienknopf (2) zusätzlich schiebbar ist, wobei die Schiebebewegung in einer zum Bedienknopf (2) horizontalen Ebene erfolgt.
2. Bedienknopf nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebebewegung im Bedienelement (1) in eine Kippbewegung umwandelbar ist.
3. Bedienknopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebebewegung mittels eines als Kardanelement (4) wirkendes Kardangelenk (4) in eine Kippbewegung umwandelbar ist.
4. Bedienknopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kardangelenk (4) in einer oberen Lagerachse (16) und in einer unteren Lagerachse (17) in jeweils einer Kardanhalbschale (18, 19) gelagert und in jeder Lagerschale (16, 17) mit jeweils einem Mitnahmezapfen (20, 21) fixiert ist.
5. Bedienknopf nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Lagerschale (16, 17) im oberen Drehknopf/Schiebeteil (2) eingebracht ist.
6. Bedienelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kardangelenk (4) aus Kunststoff und einstückig oder mehrteilig hergestellt ist.
7. Bedienelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (1) ein Multifunktionseingabeknopf für ein Kraftfahrzeug ist.
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