WO2020249247A1 - Drehsteller mit drückfunktion durch verbesserte drehlagerung - Google Patents

Drehsteller mit drückfunktion durch verbesserte drehlagerung Download PDF

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WO2020249247A1
WO2020249247A1 PCT/EP2019/084260 EP2019084260W WO2020249247A1 WO 2020249247 A1 WO2020249247 A1 WO 2020249247A1 EP 2019084260 W EP2019084260 W EP 2019084260W WO 2020249247 A1 WO2020249247 A1 WO 2020249247A1
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WO
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handle
rotation
axis
track
turntable
Prior art date
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PCT/EP2019/084260
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Zirkelbach
Alexander Hartmann
Stefan Schmitt
Peter NEUNDORF
Thomas WOLFROM
Thomas Rauch
Thilo Kirchner
Manuel WITTWER
Original Assignee
Preh 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 Preh Gmbh filed Critical Preh Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/02—Controlling members for hand actuation by linear movement, e.g. push buttons
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/08—Controlling members for hand actuation by rotary movement, e.g. hand wheels
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce

Definitions

  • the invention relates to a rotary actuator with a push function and an operating device using this push actuator, this having a touchscreen defining a touch-sensitive input surface or a touchpad defining a touch-sensitive input surface in addition to said rotary control.
  • a touchscreen is a combination of a touch-sensitive input surface with an electronic pixel matrix display, the touch-sensitive input surface being arranged so as to be congruent with the display surface, whereas a touchpad does not have an electronic pixel matrix display.
  • a sensor matrix for contact detection is assigned to the input area.
  • the sensor matrix is an electrode array that generates an array covering the contact surface of measuring capacitances influenced by the contact or possibly even by approaching the contact surface.
  • Such a combination of touchscreen and mechanical input device such as a mechanical rotary actuator
  • a mechanical rotary actuator is becoming increasingly popular because, on the one hand, due to the flexible display options of the electrical display, the rotary actuator can be assigned a wide range of functions and functional instructions and, on the other hand, the rotary actuator with its handle provides a familiar haptic feedback and is easy can be felt by the driver without visual contact.
  • the turntable is usually located on the center console on an uppermost layer of the electronic pixel matrix display that is usually horizontally or obliquely aligned with respect to the gravitational field.
  • the invention relates to a rotary actuator with a push function.
  • the turntable has a foot which is provided and designed, for example, for fastening to an interior cladding of the vehicle or for arranging and fastening on a touch-sensitive input surface.
  • the turntable also has a handle.
  • the handle is designed to provide the actuating surface for gripping by a hand or the fingers of an operator when the handle is pushed and turned.
  • the handle is designed as a ring or a hood.
  • pivot bearing means arranged between the foot and the handle are also provided in order to enable manual rotational adjustment of the handle about an axis of rotation.
  • the rotary bearing means are designed to enable, in addition to the rotary adjustment when the handle is manually operated by pressing, a substantially translational displacement of the handle relative to the foot along the axis of rotation (in the axial direction) from a rest position to a pressed position.
  • one or more return means are also provided, which bring about a return acting parallel to the pressure bearing means, such as domes made of silicone rubber, springs or snap disks or the like.
  • a detection device is also provided which is designed to detect at least one of the rotational positions and at least one of the positions from the rest position and the pressed position of the handle and to output position information.
  • This detection device is designed, for example, to detect the respective position electrically, electromechanically, optically, resistively, capacitively and / or inductively.
  • the rotary bearing means comprise a so-called radial bearing which has at least one inner track radially inward with respect to the axis of rotation and at least one outer track radially outer with respect to the axis of rotation and several rolling elements each in engagement with one of the inner tracks and one of the outer tracks.
  • the radial bearing is designed to enable an axial relative mobility between the inner track and the outer track corresponding to the displacement of the handle.
  • the radial bearing not only provides the rotational mobility of the handle, but also allows the handle stroke necessary for the push functionality through a corresponding design. This enables a high integration density and ensures a reliable and permanent pivot bearing with a simultaneous transversal displacement option for the push function.
  • bracket can be dispensed with in the embodiment according to the invention.
  • the invention is not restricted with regard to the rolling elements. These are preferably spherical, cylindrical or barrel-shaped. Bearings with cylindrical rolling elements are also known as needle bearings.
  • the inner track is designed to accommodate the displacement of the handle, i. an axial mobility corresponding to the stroke of the handle, i.e. an Axiaispiei to enable the rolling element in the inner track. It is preferably provided that the outer track provides an axial shape of the rolling element in the outer track that corresponds to the displacement of the handle.
  • the outer track and the inner track of the radial bearing are designed that a first axial mobility, for example a first Axiaispiei, of the rolling element in the inner track and a second axial mobility, for example a second Axiaispiei, of the rolling element in the outer lane as a whole that of the shifting of the handle, ie the stroke corresponding, axial relative mobility between the inner track and the outer track results.
  • the stroke results from a displacement of the rolling element relative to the inner track and also relative to the outer track, so that the radial bearing is able to teeskopieren in the direction of the axis of rotation.
  • the axial mobility of the rolling element in the inner track or outer track is understood to mean its degree of freedom of movement in the direction of the axis of rotation in the inner track or outer track.
  • the raceways of the radial bearings are preferably surface-machined, for example ground, polished and / or lapped, so that the arithmetic mean roughness value R a is less than 1.0 mm, preferably less than 0.9 mm and / or the mean roughness depth Rz is less than 2.0 mm, preferably less than 1.8 mm, most preferably less than 1.5 mm.
  • the guide length in the direction parallel to the axis of rotation can advantageously be reduced for a given extension of the handle in the direction perpendicular to the axis of rotation.
  • the ratio of guide length and maximum extension of the handle in the direction perpendicular to the axis of rotation is less than 0.2, preferably less than 0.1, with a maximum protrusion of the handle in the direction perpendicular to the axis of rotation relative to the center point of the radial bearing at a maximum of 20 percent makes up a maximum of 10 percent of the maximum extension of the handle in the direction perpendicular to the axis of rotation.
  • the handle is for example arranged centrally to the axis of rotation.
  • the guide length is understood to be, for example, the maximum possible distance projected onto the axis of rotation between the outermost support points of the radial bearing in the axial direction.
  • the ratio of the maximum extension of the handle in the direction perpendicular to the axis of rotation and the maximum overall height of the rotary actuator in the direction parallel to the axis of rotation is preferably more than 5,
  • the lifting movement is acted upon by a direct interaction between the handle and the foot.
  • This impact caused by the interaction of handle and foot is provided, for example, in the pressed position and in the rest position and thus on both sides.
  • the impact is impacted by the radial bearing at least in one position from the pressed position and the rest position and thus at least one-sided impact is achieved by the radial bearing, for example by the inner bearing or the outer bearing of the radial bearing interacting or the mobility of the rolling element along the Axis of rotation in the inner lane or the outer lane is shown. Even more preferably, it is provided that the impact is achieved both in the pressed position and in the rest position by the radial bearing and thus a double-sided impact is achieved by the radial bearing, for example by the inner bearing or the outer bearing of the radial bearing interacting or the mobility of the rolling element the axis of rotation in the inner track and the outer track is posted.
  • the radial bearing has at least two parallel inner tracks and at least two parallel outer tracks with associated balls as rolling elements, in order to be able to better stabilize the alignment of the handle during the displacement along the axis of rotation.
  • the guide length is given as the maximum distance projected onto the axis of rotation between the tracks, which are described by the balls as they roll on the inner track or the outer track, provided the handle is in the rest position.
  • the balls are guided, for example, in a common cage in order to ensure that the guide length is maintained during the pushing function by maintaining the ball spacing.
  • the multiple outer tracks and the multiple inner tracks of the radial bearing are each designed so that each ball as a rolling element has a degree of rolling freedom in the axial direction in the inner track as the first axial mobility and a degree of rolling freedom in the axial direction in the outer track as the second axial mobility . Due to the fact that the rolling element is received in a rollable manner both in the associated inner track and in the outer track, a particularly short guide length and thus overall height of the turntable can be achieved due to the comparatively small width of rolling friction.
  • the axial mobility according to the invention goes beyond the so-called axial bearing clearance, which would be necessary to provide sufficient mobility of the bearing components for rotating rolling between the outer and inner bearing during operation of the bearing and this is preferred, for example by a factor of 5 A factor of 10 or more.
  • the aim is to minimize the radial play to a level necessary for operation, for example by strictly selecting the components.
  • locking means are also provided for generating a locking haptic during the manual rotary adjustment.
  • a latching contour on the foot side is provided, into which a latching lug on the handle engages in such a way that it runs on the latching contour during the rotary adjustment and dips into a latching depth after each overcoming a latching elevation.
  • preference is given to having latching means provided that the rotary bearing means are arranged radially outward with respect to the locking means.
  • At least one force sensor is also provided for determining the actuation force applied to the handle during the push actuation.
  • a matrix of force sensors is also provided for determining a direction of action of the actuating force applied to the handle during the push actuation.
  • the pivot bearing means are designed to allow a minimal tilting of the handle. Minimum tilting is understood to mean a maximum amount of pivoting from a maximum pivoted position into the correspondingly opposite, maximum pivoted position of less than 1 °, preferably less than 0.5 °.
  • the invention also relates to an operating device.
  • the operating device has a touchscreen defining a touch-sensitive input surface or a touchpad defining a touch-sensitive input surface. It is preferably a touch screen that is a combination of a touch-sensitive input surface with an electronic pixel matrix display.
  • the touchpad or the touchscreen has a sensor matrix for touch detection, which is assigned to the input area.
  • the electronic pixel matrix display is a backlit liquid crystal display, for example in a TFT structure, or a display in OLED structures.
  • a rotary actuator is also provided in one of the embodiments described above.
  • the foot is arranged in contact with the input surface or the input surface has an opening in which the rotary actuator is arranged.
  • the turntable also has one or more position transmitters that interact with the sensor matrix in order to ensure that the handle is positioned.
  • the position transmitter is one electrode each for influencing the previously described measuring capacities.
  • the position transmitter is used to detect both the rotary adjustment and the push adjustment.
  • the pressure adjustment is detected by additional detection means, for example by means of safety contacts, which are integrated, for example, into the domes of the resetting means.
  • a sensor generating an electromagnetic alternating field is provided which interacts with the position transmitter in order to enable position detection of the handle.
  • the position transmitter is an electrical oscillating circuit which is changed as a function of the position, for example closed or opened, or whose resonance frequency is varied as a function of the position.
  • the sensor matrix is preferably designed to perform capacitive and / or inductive contact detection.
  • the invention also relates to the use of the rotary actuator in one of its previously described embodiments in a motor vehicle.
  • Flg. 1 is a sectional view of an embodiment of the invention
  • Flg. 2 shows a perspective sectional view of an embodiment of the operating device 10 according to the invention
  • FIG. 3 shows a first embodiment of the rotary actuator according to the invention
  • Rotary actuator 1 associated rotary bearing means 5;
  • Rotary actuator 1 associated rotary bearing means 5;
  • Rotary actuator 1 associated rotary bearing means 5;
  • FIG. 7 shows a detailed view of a fifth embodiment of the rotary bearing means 5 belonging to the rotary actuator 1 according to the invention with the handle 2 in the rest position; 8 shows a detailed view of the fifth embodiment of the rotary bearing means 5 belonging to the rotary actuator 1 according to the invention, with the handle 2 in the pressed position.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of the rotary actuator 1 according to the invention.
  • This has a housing 4.
  • a hood-shaped handle 2 is also provided, which is mounted so as to be rotatable about an axis of rotation D relative to a foot belonging to the rotary actuator 1 by means of the rotary bearing means designed as a radial bearing 5.
  • the foot 3 for its part is mounted so that it can oscillate substantially horizontally relative to the housing 4 by means of the springs 7.
  • An electromagnetically acting actuator 6 consisting of a coil 6a and an armature 6b that interacts with the field of the coil 6a is provided to drive the handle 2 to move relative to the housing 4 in order to generate haptic feedback when an electrical control signal is applied to the actuator 6.
  • the rotary adjustment of the handle 2 is provided by a radial bearing 5 with at least one inner track located radially inward with respect to the axis of rotation D and with at least one outer track radially outer with respect to the axis of rotation D and with several rolling elements designed as balls, each of which engages with an inner track and an outer track stand and run along these two tracks during the rotary adjustment.
  • the radial bearing 5 also provides a transverse mobility of the handle 2 due to a relative mobility of the inner track and outer track, also called axial play, which allows the handle 2 to be pressed down by pressing along the axis of rotation D and thus from a rest position to a pressed position move.
  • the structural design of the radial bearing 5 according to the invention is explained below with reference to FIGS. 3 to 6.
  • the push actuation is counteracted by a restoring force that is independent Reset of the handle 2 in the rest position causes.
  • This restoring force is brought about by a plurality of domes formed from a rubber or rubber mat as restoring elements 8, which are arranged between the housing 4 and the handle 2.
  • the handle 2 is supported on the housing 4 via the stationary carrier 20 and the restoring means 8.
  • a ring 21 made of a friction-reducing material such as Teflon® or a ring with a friction-reducing coating is arranged.
  • the haptic feedback is triggered by reaching a predetermined minimum value of the actuation force, which is determined by means of a plurality of force sensors 11 on which a pressure stamp 9 acts, which in turn is fixed on the handle 2. These determine the force in that they determine the distance between the handle 2 and the housing 4, or a variable that can be derived therefrom such as a capacitance, an optical reflection or an inductive coupling.
  • several force sensors 11 are provided to measure the actuation force during the push actuation Detecting in a direction-resolved manner in order to make an input dependent on the direction of the actuating force, for example by minimally tilting the handle in a direction during actuation.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the operating device 10 according to the invention.
  • This has a capacitive touchscreen 12.
  • This touchscreen 12 has a sensor matrix 19 in the form of an electrode array made of transparent electrodes which generate an array of measuring capacitances.
  • a touch-sensitive input surface 13 is assigned to the sensor matrix 19 in order to capacitively detect a touch by a finger of an operator on the touch-sensitive input surface 13.
  • the input surface 13 of the touchscreen 12 is also assigned an electronic pixel matrix display, the display surface of which coincides with the touch-sensitive input surface 13.
  • a rotary actuator 1 is also arranged on the input surface 13.
  • the rotary actuator 1 has a foot 2 which is arranged adjacent to the input surface 13 and is glued to the input surface 13.
  • the rotary actuator 1 also has a handle 2.
  • the handle 2 is mounted on the foot 3 so as to be rotatable about an axis of rotation D by means of a radial bearing 5 designed as a needle bearing, the axis of rotation D being orthogonal to the input surface 13.
  • the radial bearing 5 is also formed here, due to a Relative mobility of the inner track and outer track, also called axial play, to provide a transversal mobility of the handle 2, which allows the handle 2 to be pressed by pressing along the axis of rotation D and thus to move manually from a rest position to a pressed position.
  • the structural design of the radial bearing 5 according to the invention is explained below with reference to FIGS. 3 to 6.
  • the push actuation is counteracted by a restoring force which causes the handle 3 to automatically return to the rest position.
  • This restoring force is brought about by a centrally arranged switch dome made of rubber or rubber as the restoring element 8, which also closes an electrical contact on a printed circuit board arranged under the handle 2 in order to be able to detect the pressed position of the handle 2.
  • the rotational position can be detected by changing the tuning of an oscillating circuit depending on the position, by detecting the position-dependent resonance behavior in an electromagnetic alternating field which is generated by a sensor 16 arranged below the input surface 13.
  • the position-dependent change in the coordination is achieved in that a position transmitter 14 varies the electrical oscillating circuit by making contact with various contact surfaces 15 depending on the position.
  • a latching device 17, 18 made up of a latching contour 17 and a latching lug 18 running on the latching contour 17 is also provided, which defines specific rotary positions of the handle.
  • the locking device 17, 18 is arranged radially on the inside with respect to the inner track of the radial bearing 5, ie between the inner track and the axis of rotation D. Possible embodiments of the radial bearing 5 according to the invention, which can be used in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, are explained below with reference to FIGS.
  • Figure 3 shows in section a first embodiment of the radial bearing 5 in the rest position.
  • This is designed as a needle bearing and has several cylindrical rolling elements 5c, which are each guided in an inner track 5b of the inner bearing ring 5A and an outer track 5a of the outer bearing ring 5A.
  • FIG. 3 only shows one rolling element 5c.
  • the relative mobility B between the inner track 5b and outer track 5a, which corresponds to the stroke of the handle 2 is achieved in that the rolling element 5c also has corresponding axial play is added in the outer track 5a.
  • the inner track 5b and outer track 5a are each limited in the axial direction on both sides and thus act on the push actuation of the handle 2, whereby the rest position and the pushed position are thus defined.
  • FIG. 4 shows in section a second embodiment of the radial bearing 5 in the rest position.
  • the radial bearing is designed as a ball bearing, i.e. with balls as rolling elements 5c, which are each guided in an inner track 5b of the inner bearing ring 5A and an outer track 5a of the outer bearing ring 5A.
  • FIG. 4 shows only one rolling element 5c.
  • the relative mobility B between the inner track 5b and outer track 5a which corresponds to the stroke of the handle 2, is achieved in that the rolling element 5c is accommodated in the outer track 5a with the stroke corresponding to the axial mobility.
  • the inner track 5b and outer track 5a are each limited in the axial direction on both sides and thus act on the push actuation of the handle 2, whereby the rest position and the pushed position are thus defined.
  • Figure 5 shows in section a third embodiment of the radial bearing 5 in the rest position. This differs from the two previously described embodiments in that the radial bearing has two inner tracks 5b extending parallel to one another and two outer tracks 5a extending parallel to one another, between which balls are held as rolling elements 5c. It should again be noted here that FIG. 5 shows only one rolling element 5c.
  • the relative mobility B between the inner track 5b and outer track 5a, which corresponds to the stroke of the handle 2 is achieved in that the rolling element 5c is received in the outer track 5a with corresponding axial play. While the inner tracks 5b are limited in the axial direction on both sides, the two outer tracks 5a are limited on one side by the protrusion 5e between them, which results in the impact when the handle 2 is pressed and the rest position and the pressed position are defined.
  • FIG. 6 shows in section a fourth embodiment of the radial bearing 5 in FIG Rest position. This is again designed as a needle bearing, so the rolling elements 5c are cylindrical. It should again be noted here that FIG. 6 shows only one rolling element 5c.
  • the relative mobility B between the inner track 5b and outer track 5a corresponding to the stroke of the handle 2 is achieved in that the rolling element 5c is accommodated with axial play in both the inner track 5b and in the outer track 5a and this total axial play corresponds to the stroke.
  • the inner track 5b and the outer track 5a are limited on both sides in the axial direction, which results in the impact when the handle 2 is pressed and the rest position and the pressed position are defined.
  • a space-saving and functionally reliable construction for a rotary actuator 1 with a push function can be realized with comparatively simple means.
  • Figures 7 and 8 show a particularly preferred, fifth embodiment of the rotary actuator 1 according to the invention in a detailed view.
  • the rotary bearing means 5 provided between the handle 2 and the foot 3 are designed as ball bearings with two inner tracks arranged in parallel and two outer tracks 5a arranged in parallel with associated balls as rolling elements 5c.
  • Each ball as a rolling element 5c of the rotary bearing means 5 has a degree of rolling freedom in the axial direction as a first axial mobility, ie in a direction parallel to the axis of rotation D, in the inner track 5b and as a second axial mobility a degree of rolling freedom in the axial direction in the outer track 5a.
  • the comparatively slight axial rolling mobility of the ball as rolling element 5c both relative to the associated inner track 5b and relative to the associated outer track 5a ensures a low mechanical resistance when the handle is pressed down 2 from the rest position shown in FIG. 7 into the depressed position shown in FIG.
  • the guide length l a is understood as the maximum distance projected onto the axis of rotation between the tracks that are described by the balls, ie rolling elements 5c when rolling on the inner track 5b or the outer track 5a, when the handle 2 is in the rest position.
  • the guide length l a corresponds approximately to the distance projected onto the axis of rotation D between such next adjacent balls as rolling elements 5c, which belong to a different inner track 5b or outer track 5a; in the embodiment shown, the balls as rolling elements 5c are related to their membership arranged axially stacked to the respective inner track 5b or outer track 5a.
  • the ball, as rolling elements 5c is arranged offset from one another with respect to its belonging to the inner track or outer track, in order to additionally save installation space. Since the balls are guided as rolling elements 5c in this embodiment in a common cage structure 5d, it is ensured that the guide length I is maintained during the push function by maintaining the ball spacing. A tilting jamming of the handle 2 when it is pressed down is thus ruled out.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehsteiler (1) mit Drückfunktion, aufweisend einen Fuß (3); eine Handhabe (2); zwischen dem Fuß (3) und der Handhabe (2) angeordnete Drehlagerungsmittel, um eine händische Drehverstellung der Handhabe (2) um eine Drehachse (D) zu ermöglichen; wobei die Drehlagerungsmittel ferner ausgebildet sind, eine durch eine händische Druckbetätigung bewirkte Verlagerung der Handhabe (2) gegenüber dem Fuß (3) entlang der Drehachse (D) aus einer Ruhestellung der Handhabe (2) in eine gedrückte Stellung der Handhabe (2) zu ermöglichen; ein oder mehrere Rückstellmittel (8) zur Rückstellung der Handhabe (2) in die Ruhestellung; eine Detektionseinrichtung (11, 14, 16), die ausgebildet, wenigstens eine der Drehstellungen und wenigstens eine der Stellungen aus Ruhestellung und gedrückter Stellung der Handhabe (2) zu detektieren und eine Stellungsinformation auszugeben; wobei die Drehlagerungsmittel ein Radiallager (5) mit wenigstens einer bezogen auf die Drehachse (D) radial innenliegenden Innenbahn (5b) und wenigstens einer bezogen auf die Drehachse (D) radial außenliegenden Außenbahn (5a) und mehreren jeweils mit einer der Innenbahnen (5b) und einer der Außenbahnen (5a) in Eingriff stehenden Wälzkörpern (5c) aufweisen und das Radiallager (5) ausgebildet ist, eine der Verlagerung der Handhabe (2) entsprechende, axiale Relativbeweglichkeit (B) zwischen der Innenbahn (5b) und der Außenbahn (5a) zu ermöglichen.

Description

Drehsteller mit Drückfunktion durch verbesserte Drehlagerung
Die Erfindung betrifft einen Drehsteller mit Drückfunktion sowie eine Bedieneinrichtung unter Verwendung dieses Drückstellers, wobei diese neben besagtem Drehsteller ein eine berührempflindiiche Eingabefläche definierenden Touchscreen oder ein eine berührempflindiiche Eingabefläche definierendes Touchpad aufweist. Bei einem Touchscreen handelt es sich bekanntermaßen um eine Kombination einer berührempfindlichen Eingabefläche mit einer elektronischen Pixelmatrixanzeige, wobei die berührempfindliche Eingabefläche mit der Anzeigefläche zur Deckung gebracht angeordnet sind, wohingegen bei einem Touchpad eine elektronische Pixelmatrixanzeige entfällt. Beiden gemeinsam Ist eine Sensormatrix zur Berührdetektion, die der Eingabefläche zugeordnet ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Sensormatrix um ein Elektrodenarray, das ein die Berührfläche bedeckendes Array von durch die Berührung oder gegebenenfalls sogar durch Annäherung an die Berührfläche beeinflussten Messkapazitäten erzeugt.
Eine derartige Kombination aus Touchscreen und mechanischem Eingabegerät, wie einem mechanischen Drehsteller, wird zunehmend beliebter, da einerseits aufgrund der flexiblen Anzeigemöglichkeiten der elektrischen Anzeige dem Drehsteller vielfältige Funktionen und Funktionshinweise zugeordnet werden können und andererseits der Drehsteller mit seiner Handhabe ein gewohntes haptisches Feedback liefert und leicht vom Fahrer ohne Sichtkontakt ertastet werden kann. Üblicherweise befindet sich der Drehsteller auf der Mittelkonsole auf einer in der Regel horizontal oder bezüglich des Schwerefeldes schräg ausgerichteten, obersten Schicht der elektronischen Pixelmatrixanzeige.
Bei Drehstellern mit Drückfunktion besteht generell Bedarf nach solchen Lösungen, bei der die mechanische Lagerung vergleichsweise kompakt ausfüllt, ferner aber ein Verkanten und Verklemmen der Handhabe zuverlässig vermieden wird. Dies gilt umso mehr, wenn derartige Drehsteller in einer Bedteneinrichtung mit Touchscreen oder Touchpad integriert sind, und In öder auf der zugehörigen, berührempfindllchen Eingabefläche angeordnet sind. Aufgrund der gewünschten Nutzung des neben dem Drehsteller befindlichen Bereichs der Eingabefläche, insbesondere im Falle des Touchscreens zum Zwecke einer drehstellungsbezogenen Anzeige, besteht Bedarf nach solchen Lösungen, bei denen der Drehsteller bei gleichzeitig ausreichender Größe der Handhabe vergleichsweise kompakt ist, um den Zugriff bzw. die Sicht auf diesen Bereich der Eingabefläche bzw. Anzeigefläche nicht zu beeinträchtigen. Dabei Ist der Konstrukteur mit dem Problem konfrontiert, dass bei üblichen Handhabengrößen die für die Drückfunktion und die Haptikerzeugung notwendige Mechanik, beispielsweise Führung kaum In den zur Verfügung stehenden Bauraum zu integrieren ist. Es besteht daher Bedarf, die Drückfunktion eines Drehstellers besonders bauraumsparend zu realisieren, ohne das Ziel einer gewünscht geringen Gesamtgröße des Drehstellers zu gefährden aber ferner so, dass gleichzeitig die möglichst uneingeschränkte Nutzung der den Drehsteller umgebenden berührempfindlichen Eingabefläche zur Bewirkung der Drückfunktion gewährleistet ist.
Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung, bei der ein Drehsteller mit Drückfunktion bauraumsparend und funktionssicher realisiert ist. Diese Aufgabe wird durch ein Drehsteller gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Bedieneinrichtung sowie eine zugehörige Verwendung Ist Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Es Ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale In beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft einen Drehsteller mit Drückfunktion. Der Drehsteller weist einen Fuß auf, der beispielsweise zur Befestigung an einer Innenverkleldung des Fahrzeugs oder zur Anordnung und Befestigung auf einer berührempfindlichen Eingabefläche vorgesehen und ausgebildet ist. Der Drehsteller weist ferner eine Handhabe auf. Die Handhabe Ist ausgebildet, die Betätigungsfläche für das Ergreifen durch eine Hand oder die Finger eines Bedieners bei der Drück- und Drehverstellung der Handhabe bereitzustellen. Beispielsweise Ist die Handhabe als Ring oder als Haube ausgebildet. Erfindungsgemäß sind ferner zwischen Fuß und Handhabe angeordnete Drehlagerungsmittel, um eine händische Drehverstellung der Handhabe um eine Drehachse zu ermöglichen, vorgesehen. Erfindungsgemäß sind die Drehlagerungsmittel ausgebildet, neben der Drehverstellung bei einer händischen Drückbetätigung der Handhabe eine im Wesentlichen translatorische Verlagerung der Handhabe gegenüber dem Fuß entlang der Drehachse (in axialer Richtung) aus einer Ruhestellung ln eine gedrückte Stellung zu ermöglichen. Zur Rückstellung der Handhabe in die Ruhestellung sind ferner ein oder mehrere Rückstellmittel vorgesehen, die eine parallel zu den Drücklagerungsmitteln wirkende Rückstellung bewirken, wie Dome aus Silikonkautschuk, Federn oder Schnappscheiben oder Dergleichen.
Erfindungsgemäß Ist ferner eine Detektionseinrichtung vorgesehen, die ausgebildet, wenigstens eine der Drehstellungen und wenigstens eine der Stellungen aus Ruhestellung und gedrückter Stellung der Handhabe zu detektieren und eine Stellungsinformation auszugeben. Diese Detektionseinrichtung ist beispielsweise ausgebildet, die jeweilige Stellung elektrisch, elektromechanisch, optisch, resistiv, kapazitiv und/oder Induktiv zu detektieren.
Erfindungsgemäß umfassen die Drehlagerungsmittel ein so genanntes Radiallager welches wenigstens eine bezogen auf die Drehachse radial innenliegenden Innenbahn und wenigsten eine bezogen auf die Drehachse radial außenliegende Außenbahn und mehrere, jeweils mit einer der Innenbahnen und einer der Außenbahnen in Eingriff stehende Wälzkörper aufweist. Erfindungsgemäß ist das Radiallager ausgebildet ist, eine der Verlagerung der Handhabe entsprechende, axiale Relativbeweglichkeit zwischen der Innenbahn und der Außenbahn zu ermöglichen. Anders ausgedrückt, das Radiallager stellt nicht nur die Drehbeweglichkeit der Handhabe bereit, sondern gestattet durch entsprechende Ausgestaltung den für die Drückfunktonalität notwendigen Hub der Handhabe. Dadurch wird eine hohe Integrationsdichte ermöglicht und eine zuverlässige und dauerhafte Drehlagerung bei gleichzeitiger transversalen Verlagerungsmöglichkeit für die Drückfunktion gewährleistet. Gleichzeitig wird vergleichsweise einfach eine Führung der Handhabe erreicht, die die Ausrichtung der Handhabe bei der drückenden Verlagerung stabilisiert, was ansonsten bei vorbekannten Eingabeteilen, wie beispielsweise Tastern, durch vergleichsweise aufwendige und ausladende Bügelkonstruktionen zur Führung der Handhabe erreicht wird. Auf diese Bügel kann bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform verzichtet werden. Die Erfindung ist hinsichtlich der Wälzkörper nicht eingeschränkt. Bevorzugt sind diese kugel-, zylinder- oder tonnenförmig äusgebildet. Lager mit zylinderförmigen Wälzkörpern werden auch als Nadellager bezeichnet.
In einer Ausgestaltung ist die Innenbahn ausgestaltet, eine der Verlagerung der Handhabe, d.h. eine dem Hub der Handhabe, entsprechende axiale Beweglichkeit, d.h. ein Axiaispiei, des Wälzkörpers in der Innenbahn zu ermöglichen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Außenbahn ein der Verlagerung der Handhabe entsprechendes Axiaispiei des Wälzkörpers in der Außenbahn bereitstellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung Ist vorgesehen, dass die Außenbahn und die Innenbahn des Radiallagers ausgebildet sind, dass sich aus der einer ersten axialen Beweglichkeit, beispielsweise einem ersten Axiaispiei, des Wälzkörpers in der Innenbahn und einer zweiten axialen Beweglichkeit, beispielsweise einem zweiten Axiaispiei, des Wälzkörpers in der Außenbahn insgesamt die der Verlagerung der Handhabe, d.h. dem Hub entsprechende, axiale Relativbeweglichkeit zwischen der Innenbahn und der Außenbahn ergibt. Anders ausgedrückt, der Hub ergibt sich aus einer Verschiebung des Wälzkörpers relativ zur Innenbahn als auch relativ zur Außenbahn, so dass das Radiallager in Richtung der Drehachse zu teieskopieren vermag. Als axiale Beweglichkeit des Wälzkörpers in Innenbahn bzw. Außenbahn wird dessen Bewegungsfreiheitsgrad in Richtung der Drehachse in der Innenbahn bzw. Außenbahn verstanden.
Bevorzugt sind die Laufbahnen der Radiallager so oberflächenbearbeitet, beispielsweise geschliffen, poliert und/oder geläppt, dass der arithmetische Mittenrauwert Ra weniger als 1,0 mm bevorzugt weniger als 0,9 mm beträgt und/oder die gemittelte Rautiefe Rz weniger als 2,0 mm, bevorzugt weniger als 1,8 mm, meist bevorzugt weniger als 1,5 mm beträgt. Dadurch kann die Führungslänge in der zur Drehachse parallelen Richtung bei gegebener Ausdehnung der Handhabe in der zur Drehachse senkrechten Richtung vorteilhaft reduziert werden. Beispielsweise ist das Verhältnis aus Führungslänge und maximaler Ausdehnung der Handhabe in der zur Drehachse senkrechten Richtung kleiner als 0,2, bevorzugt kleiner als 0,1 wobei ein Überstand der Handhabe ln der zur Drehachse senkrechten Richtung relativ zum Mittelpunkt des Radiallagers maximal 20 Prozent, bevorzugt maximal 10 Prozent der maximalen Ausdehnung der Handhabe in der zur Drehachse senkrechten Richtung ausmacht. Die Handhabe ist dabei beispielsweise zentrisch zur Drehachse angeordnet.
Als Führungslänge wird beispielsweise der auf die Drehachse projizierte, maximal mögliche Abstand der in axialer Richtung äußersten Abstützungspunkte des Radiallagers verstanden.
Bevorzugt beträgt das Verhältnis aus maximaler Ausdehnung der Handhabe in der zur Drehachse senkrechten Richtung und maximaler Bauhöhe des Drehstellers In der Drehachse parallelen Richtung mehr als 5,
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass sich die Beanschlagung der Hubbewegung durch eine unmittelbare Wechselwirkung zwischen der Handhabe und dem Fuß ergibt. Diese durch die Wechselwirkung von Handhabe und Fuß bewirkte Beanschlagung ist beispielsweise in der gedrückten Stellung als auch in der Ruhestellung und damit beidseitig vorgesehen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Beanschlagung wenigstens in einer Stellung aus gedrückter Stellung und Ruhestellung durch das Radiallager beanschlagt wird und damit wenigstens eine einseitige Beanschlagung durch das Radiallager erreicht wird, indem beispielsweise das Innenlager oder das Außenlager des Radiallagers Zusammenwirken oder die Beweglichkeit des Wälzkörpers entlang der Drehachse In der Innenbahn bzw. der Außenbahn beanschlagt ist. Noch bevorzugter ist vorgesehen, dass die Beanschlagung sowohl in der gedrückten Stellung als auch in der Ruhestellung durch das Radialiager erreicht wird und damit eine beidseitige Beanschlagung durch das Radiallager erreicht wird, indem beispielsweise das Innenlager oder das Außenlager des Radiallagers Zusammenwirken oder die Beweglichkeit des Wälzkörpers entlang der Drehachse in der Innenbahn und der Außenbahn beanschlagt Ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung Ist vorgesehen, dass das Radiallager wenigstens zwei parallel verlaufende Innenbahnen und wenigstens zwei parallel verlaufende Außenbahnen mit zugehörigen Kugeln als Wälzköpern aufweist, um die Ausrichtung der Handhabe während der Verlagerung entlang der Drehachse besser stabilisieren zu können. Beispielsweise ist bei dieser Ausführungsform die Führungslänge als der auf die Drehachse projizierte Maximalabstand zwischen den Bahnen gegeben, die von den Kugeln beim Abrollen auf der Innenbahn bzw. der Außenbahn beschrieben werden, sofern sich die Handhabe in der Ruhestellung befindet. Die Kugeln ln dieser Ausführungsform sind beispielsweise In einem gemeinsamen Käfig geführt, um sicherzustellen, dass die Führungslänge während der Drückfunktion durch Beibehalt des Kugelabstandes beibehalten wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die mehreren Außenbahnen und die mehreren Innenbahnen des Radiallagers jeweils so ausgebildet sind, dass jede Kugel als Wälzkörper als erste axiale Beweglichkeit einen Rollfrelheitsgrad in axialer Richtung in der Innenbahn und als zweite axiale Beweglichkeit einen Rollfreiheitsgrad in axialer Richtung in der Außenbahn aufweist. Dadurch, dass der Wälzkörper sowohl in der zugehörigen Innenbahn als auch in der Außenbahn rollbeweglich aufgenommen Ist, ist aufgrund der vergleichsweise geringen Rollreibungsweite eine besonders geringe Führungslänge und damit Bauhöhe des Drehstellers erreichbar. Es ist dem Fachmann klar, dass die erfindungsgemäße axiale Beweglichkeit über die sogenannte axiale Lagerluft hinausgeht, die notwendig wäre, im Betrieb des Lagers eine ausreichende Beweglichkeit der Lagerkomponenten für eine rotierendes Abrollen zwischen Außen- und Innenlager bereitzustellen und diese beispielsweise um den Faktor 5, bevorzugt Faktor 10 oder mehr übersteigt. Betreffend die radiale Lagerluft wird eine Minimierung des radialen Spiels auf ein für den Betrieb notwendiges Maß beispielsweise durch strenge Selektion der Komponenten angestrebt.
Gemäß einer Ausgestaltung sind ferner Rastmittel zum Erzeugen einer Rasthaptik während der händischen Drehverstellung vorgesehen. Beispielsweise ist eine fußseitig Rastkontur vorgesehen, in die eine handhabenseitige Rastnase so eingreift, dass diese bei der Drehverstellung auf der Rastkontur abläuft und nach jeweiligem Überwinden einer Rasterhebung In eine Rasttiefe eintaucht. Bevorzugt ist bei der vorgenannten Ausführungsform mit Rastmitteln vorgesehen, dass die Drehlagerungsmittel radial außen bezüglich der Rastmittel angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist ferner Wenigstens ein Kraftsensor zur Bestimmung der bei der Drückbetätigung aufgebrachten Betätigungskraft auf die Handhabe vorgesehen Ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ferner eine Matrix von Kraftsensoren zur Bestimmung einer Wirkrichtung der bei der Drückbetätigung aufgebrachten Betätigungskraft auf die Handhabe vorgesehen. Beispielsweise sind die Drehlagerungsmittel ausgebildet eine Minimalverkippung der Handhabe zu ermöglichen. Als Minimalverkippung wird ein maximales Verschwenkmaß von einer maximal verschwenkten Stellung in die entsprechend entgegengesetzte, maximal verschwenkten Stellung von weniger als 1°, bevorzugt weniger als 0,5° verstanden.
Die Erfindung betrifft: ferner eine Bedieneinrichtung. Die Bedieneinrichtung weist einen eine berührempflindllche Eingabefläche definierenden Touchscreen oder ein eine berührempflindllche Eingabefläche definierendes Touchpad auf. Bevorzugt handelt es sich um einen Touchscreen also eine Kombination aus berührempfindlicher Eingabefläche mit einer elektronischen Pixelmatrixanzeige. Das Touchpad bzw. der Touchscreen weist eine Sensormatrix zur Berührdetektion auf, die der Eingabefläche zugeordnet ist. Beispielsweise handelt es sich bei der elektronischen Pixelmatrixanzeige um eine hintergrundbeleuchtete Flüssigkristallanzeige, beispielsweise im TFT-Aufbau, oder eine Anzeige in OLED-Bauwelse. Erfindungsgemäß ist ferner ein Drehsteller In einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen.
Erfindungsgemäß Ist der Fuß an der Eingabefläche anliegend angeordnet oder die Eingabefläche weist einen Durchbruch auf, in dem der Drehsteller angeordnet ist.
Bevorzugt weist der Drehsteller ferner einen oder mehrere mit der Sensormatrix zusammenwirkenden Steliungsgeber auf, um eine Stellungsdetektion der Handhabe zu gewährleisten. Beispielsweise handelt es sich bei dem Stellungsgeber, um jeweils eine Elektrode zur Beeinflussung der zuvor beschriebenen Messkapäzitäten. In einer Ausgestaltung dient der Stellungsgeber sowohl der Detektion der Drehverstellung als auch der Drückverstellung. In einer anderen Ausgestaltung erfolgt die Detektion der Drückverstellung durch zusätzliche Detektionsmittel, beispielsweise durch Sehaltkontakte, die beispielsweise in die Dome der Rückstellmittel Integriert sind. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung ist ein ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugender Sensor vorgesehen, der mit dem Stellungsgeber zusammenwirkt, um eine Stellungsdetektion der Handhabe zu ermöglichen. Beispielsweise Ist der Stellungsgeber ein elektrischer Schwingkreis, der stellungsabhängig verändert Wird, beispielsweise geschlossen oder geöffnet oder dessen Resonanzfrequenz stellungsabhängig variiert wird.
Bevorzugt ist die Sensormatrix ausgebildet, eine kapazitive und/oder Induktive Berührdetektion durchzuführen.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Drehstellers in einer seiner zuvor beschriebenen Ausführungsformen ln einem Kraftfahrzeug.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigen:
Flg. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des
Drehstellers 1;
Flg. 2 eine perspektivische Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung 10;
Fig. 3 eine erste Ausführungsform der zum erfindungsgemäßen Drehsteller
1 gehörigen Drehlagerungsmittel;
Flg. 4 eine zweite Ausführungsform der zum erfindungsgemäßen
Drehsteller 1 gehörigen Drehlagerungsmittel 5;
Flg. 5 eine dritte Ausführungsform der zum erfindungsgemäßen
Drehsteller 1 gehörigen Drehlagerungsmittel 5;
Flg. 6 eine vierte Ausführungsform der zum erfindungsgemäßen
Drehsteller 1 gehörigen Drehlagerungsmittel 5;
Fig. 7 eine Detailansicht einer fünften Ausführungsform der zum erfindungsgemäßen Drehsteller 1 gehörigen Drehlagerungsmittel 5 mit sich in der Ruhestellung befindlichen Handhabe 2; Fig. 8 eine Detailansicht der fünften Ausführungsform der zum erfindungsgemäßen Drehsteller 1 gehörigen Drehlagerungsmittel 5 mit sich in der gedrückten Stellung befindlichen Handhabe 2.
Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Drehstellers 1. Dieser weist ein Gehäuse 4 auf. Es ist ferner eine haubenförmige Handhabe 2 vorgesehen, die mittels der als Radiallager 5 ausgebildeten Drehlagerungsmittel um eine Drehachse D drehbeweglich gegenüber einem zum Drehsteller 1 gehörigen Fuß gelagert ist. Der Fuß 3 seinerseits Ist Im wesentlichen horizontal schwingbeweglich gegenüber dem Gehäuse 4 mittels der Federn 7 gelagert. Ein elektromagnetisch wirkender Aktuator 6 aus einer Spule 6a und einem mit dem Feld der Spule 6a zusammenwirkender Anker 6b ist vorgesehen, bei entsprechender Beaufschlagung des Aktuators 6 mit einem elektrischen Ansteuersignal die Handhabe 2 gegenüber dem Gehäuse 4 bewegend anzutreiben, um ein haptisches Feedback zu erzeugen. Aufgrund des elektromotorisch bewirkten Feedbacks, wird hier üblicherweise auch von einem aktiven haptischen Feedback gesprochen. Die Drehverstellung der Handhabe 2 wird durch ein Radiallager 5 mit wenigstens einer bezüglich der Drehachse D radial innenliegenden Innenbahn und mit wenigstens einer bezüglich der Drehachse D radial außenliegenden Außenbahn und mit mehreren als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern bereitgestellt, die jeweils in Eingriff mit einer Innenbahn und einer Außenbahn stehen und bei der Drehverstellung entlang dieser beider Bahnen ablaufen. Das Radiallager 5 stellt ferner aufgrund einer Relativbeweglichkeit von Innenbahn und Außenbahn, auch Axialspiel genannt, eine transversale Beweglichkeit der Handhabe 2 bereit, die es erlaubt, die Handhabe 2 durch Drückbetätigung entlang der Drehachse D niederdrückbar und somit aus einer Ruhestellung in eine gedrückte Stellung händlsch zu bewegen. Die dazu erfindungsgemäßä konstruktive Auslegung des Radiallagers 5 wird später nachfolgend anhand der Figuren 3 bis 6 erläutert.
Der Drückbetätigung wirkt eine Rückstellkraft entgegen, die eine selbstständige Rückstellung der Handhabe 2 In die Ruhestellung bewirkt. Hervorgerufen wird diese Rückstellkraft durch mehrere aus einer Gummi- oder Kautschukmatte ausgebildete Dome als Rückstellelemehte 8, die zwischen dem Gehäuse 4 und der Handhabe 2 angeordnet sind. Die Handhabe 2 Ist dabei über den ruhenden Träger 20 und die Rückstellmittel 8 am Gehäuse 4 abgestützt. Zur Minimierung der Reibung zwischen dem Träger 20 und der Handhabe 2 ein Ring 21 aus reibmindemdem Material, wie Teflon® oder ein reibmindernd beschichteter Ring angeordnet. Das haptische Feedback wird bei der gezeigten Ausführungsförm durch das Erreichen eines vorgegebenen Mindestwert der Betätigungskraft getriggert, die mittels mehrerer Kraftsensoren 11 ermittelt wird, auf die ein Druckstempel 9 einwirkt, der seinerseits an der Handhabe 2 festgelegt ist. Diese bestimmen die Kraft, indem sie den Abstand zwischen Handhabe 2 und dem Gehäuse 4, odereine davon ableitbare Größe wie eine Kapazität, eine optische Reflektion oder eine induktive Kopplung, bestimmen, ln einer Ausgestaltung sind mehrere Kraftsensoren 11 vorgesehen, um die Betätigungskraft bei der Drückbetätigung richtungsaufgelöst zu delektieren , um so beispielsweise durch minimales gerichtetes Verkippen der Handhabe bei der Betätigung eine von der Richtung der Betätigungskraft abhängige Eingabe vorzunehmen.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung 10. Diese weist einen kapazitiven Touchscreen 12 auf. Dieser Touchscreen 12 weist eine Sensormatrix 19 in Form eines Elektrodenarrays aus transparenten Elektroden auf, die ein Array von Messkapazitäten erzeugen. Der Sensormatrix 19 ist eine berührempfindliche Eingabefläche 13 zugeordnet, um eine Berührung durch einen Finger eines Bedieners auf der berührempfindlichen Eingabefläche 13 kapazitiv zu detektieren. Der Eingabefläche 13 des Touchscreens 12 ist ferner eine elektronische Pixelmatrixanzeige zugeordnet, deren Anzeigefläche mit der berührempfindlichen Eingabefläche 13 zusammenfällt. Auf der Eingabefläche 13 ist ferner ein Drehsteller 1 angeordnet. Der Drehsteller 1 weist einen Fuß 2 auf, der angrenzend an die Eingabefläche 13 angeordnet und mit der Eingabefläche 13 verklebt ist. Der Drehsteller 1 weist ferner eine Handhabe 2 auf. Die Handhabe 2 ist mittels eines als Nadellager ausgebildeten Radiallagers 5 um eine Drehachse D drehbeweglich am Fuß 3 gelagert, wobei die Drehachse D orthogonal zur Eingabefläche 13 ist. Das Radiallager 5 ist auch hier ausgebildet, aufgrund einer Relativbeweglichkeit von Innenbahn und Außenbahn, auch Axialspiel genannt, eine transversale Beweglichkeit der Handhabe 2 bereitzustellen, die es erlaubt, die Handhabe 2 durch Drückbetätigung entlang der Drehachse D nlederdrückbar und somit aus einer Ruhestellung in eine gedrückte Stellung händisch zu bewegen. Die dazu erfindungsgemäße konstruktive Auslegung des Radiallagers 5 wird nachfolgend anhand der Figuren 3 bis 6 erläutert. Der Drückbetätigung wirkt eine Rückstellkraft entgegen, die eine selbstständige Rückstellung der Handhabe 3 in die Ruhestellung bewirkt. Hervorgerufen wird diese Rückstellkraft durch einen zentral angeordneten Schaltdom aus Gummi oder Kautschuk als Rückstellelement 8, das ferner einen elektn'schen Kontakt auf einer unter der Handhabe 2 angeordneten Leiterplatte schließt, um die gedrückte Stellung der Handhabe 2 detektieren zu können. Während die Drehstellung durch das stellungsabhängige Verändern der Abstimmung eines Schwingkreises detektiert werden kann, Indem das stellungsabhängige Resonanzverhalten in einem elektromagnetischen Wechselfeld detektiert wird, welches durch einen unterhalb der Eingabefläche 13 angeordneten Sensor 16 erzeugt wird. Die stellungsabhängige Veränderung der Abstimmung wird dadurch erreicht, dass ein Stellungsgeber 14 durch stellungsabhängiges Kontaktieren verschiedener Kontaktflächen 15 den elektrischen Schwingkreis variiert. Es ist ferner eine Rasteinrichtung 17, 18 aus einer Rastkohtur 17 und einer auf der Rastkontur 17 ablaufenden Rastnase 18 vorgesehen, die dezidierte Drehstellungen der Handhabe vorgibt. Das Rasteinrichtung 17, 18 ist bezüglich der Innenbahn des Radiallagers 5 radial innenliegend, d.h. zwischen der Innenbahn und der Drehachse D, angeordnet. Anhand der Figuren 3 bis 6 werden nachfolgend mögliche erfindungsgemäße Ausführungsformen des Radiallagers 5 erläutert, die in den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen Anwendung finden können.
Figur 3 zeigt im Schnitt eine erste Ausführungsform des Radiallagers 5 in der Ruhestellung. Dieses ist als Nadellager ausgeführt und weist mehrere zylinderförmige Wälzkörper 5c auf, die jeweils In einer Innenbahn 5b des Innenlagerrings 5A und einer Außenbahn 5a des Außenlagerrings 5A geführt sind. Hierbei Ist anzumerken, dass Figur 3 lediglich einen Wälzkörper 5c zeigt. Die dem Hub der Handhabe 2 entsprechende Relativbeweglichkeit B zwischen Innenbahn 5b und Außenbahn 5a wird dadurch erreicht, dass der Wälzkörper 5c mit entsprechendem Axialspiel in der Außenbahn 5a aufgenommen ist. Die Innenbahn 5b und Außenbahn 5a sind jeweils in Axialrichtung beiderseitig begrenzt und beanschlagen somit die Drückbetätigung der Handhabe 2, wodurch somit die Ruhestellung und die gedrückte Stellung definiert sind.
Figur 4 zeigt Im Schnitt ein zweite Ausführungsform des Radiallagers 5 in der Ruhestellung. Dieses unterscheidet sich zur ersten Ausführungsform, dass das Radiallager als Kugellager, also mit Kugeln als Wälzkörper 5c, ausgebildet ist, die jeweils in einer Innenbahn 5b des Innenlagerrings 5A und einer Außenbahn 5a des Außenlagerrings 5A geführt sind. Hierbei Ist wiederum anzumerken, dass Figur 4 lediglich einen Wälzkörper 5c zeigt. Die dem Hub der Handhabe 2 entsprechende Relativbeweglichkeit B zwischen Innenbahn 5b und Außenbahn 5a wird dadurch erreicht, dass der Wälzkörper 5c mit dem Hub entsprechender axialer Beweglichkeit In der Außenbahn 5a aufgenommen Ist. Die Innenbahn 5b und Außenbahn 5a sind jeweils in Axialrichtung beiderseitig begrenzt und beanschlagen somit die Drückbetätigung der Handhabe 2, wodurch somit die Ruhestellung und die gedrückte Stellung definiert sind.
Figur 5 zeigt im Schnitt ein dritte Ausführungsform des Radiallagers 5 in der Ruhestellung. Dieses unterscheidet sich zu den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass das Radiallager jeweils zwei, sich parallel zueinander streckende Innenbahnen 5b und zwei, sich parallel zueinander streckende Außenbahnen 5a aufweist, zwischen denen jeweils Kugeln als Wälzkörper 5c aufgenommen sind. Hierbei ist wiederum anzumerken, dass Figur 5 lediglich einen Wälzkörper 5c zeigt. Die dem Hub der Handhabe 2 entsprechende Relativbeweglichkeit B zwischen Innenbahn 5b und Außenbahn 5a wird dadurch erreicht, dass der Wälzkörper 5c jeweils mit entsprechendem Axialspiel in der Außenbahn 5a aufgenommen ist. Während die Innenbahnen 5b ln Axialrichtung beiderseitig begrenzt sind, sind die beiden Außenbahnen 5a einseitig durch den zwischen ihnen liegenden Vorsprung 5e begrenzt, wodurch sich die Beanschlagung bei der Drückbetätigung der Handhabe 2 ergibt und die Ruhestellung und die gedrückte Stellung definiert sind.
Figur 6 zeigt im Schnitt ein vierte Ausführungsform des Radiallagers 5 in der Ruhestellung. Dieses ist wieder als Nadellager ausgebildet, somit sind die Wälzkörper 5c zylinderförmig ausgebildet. Hierbei ist wiederum anzumerken, dass Figur 6 lediglich einen Wälzkörper 5c zeigt. Die dem Hub der Handhabe 2 entsprechende Relativbeweglichkeit B zwischen Innenbahn 5b und Außenbahn 5a wird dadurch erreicht, dass der Wälzkörper 5c sowohl in der Innenbahn 5b als auch in der Außenbahn 5a mit Axialspiel aufgenommen Ist und dieses gesamte Axialspiel dem Hub entspricht. Hierbei sind die Innenbahn 5b und die Außenbahn 5a in Axialrichtung beiderseitig begrenzt, wodurch sich die Beanschlagung bei der Drückbetätigung der Handhabe 2 ergibt und die Ruhestellung und die gedrückte Stellung definiert sind.
Die Radiallager 5 haben jeweils neben der Ermöglichung der Drehverstellung und der axialen Drückverstellung der Handhabe 2 ferner jeweils die Aufgabe, auch bei nicht zentrischem Angriffepunkt der Betätigungskraft bei einer Drückbetätigung der Handhabe 2, was sich aufgrund der ringförmigen Gestalt der Handhabe 2 zumeist ergibt, ein Verkanten der Handhabe 2 zu verhindern, Indem beim Niederdrücken der durch die exzentrische Betätigung primär betätigten Seite der Handhabe 2 die jeweils gegenüberliegende Seite der Handhabe 2 durch das Radiallager 5 mitgenommen wird. Somit kann mit vergleichsweise einfachen Mitteln ein bauraumsparender und funktionssicherer Konstruktionsaufbau für ein Drehsteller 1 mit Drückfunktion realisiert werden.
Figur 7 und 8 zeigen eine besonders bevorzugte, fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehstellers 1 in Detailansicht. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass die zwischen der Handhabe 2 und dem Fuß 3 vorgesehenen Drehlagerungsmittel 5 als Kugellager mit zwei, parallel verlaufend angeordneten Innenbahnen und zwei, parallel verlaufend angeordneten Außenbahnen 5a mit zugehörigen Kugeln als Wälzköpern 5c ausgebildet sind. Jede Kugel als Wälzkörper 5c der Drehlagerungsmittel 5 weist als erste axiale Beweglichkeit einen Rollfreiheitsgrad in axialer Richtung, d.h. In paralleler Richtung zur Drehachse D, in der Innenbahn 5b und als zweite axiale Beweglichkeit einen Rollfreiheitsgrad In axialer Richtung In der Außenbahn 5a auf. Die vergleichsweise leichte axiale Rollbeweglichkeit der Kugel als Wälzkörper 5c sowohl relativ zur zugehörigen Innenbahn 5b als auch relativ zur zugehörigen Außenbahn 5a sorgt für einen geringen mechanischen Widerstand beim Niederdrücken der Handhabe 2 aus der in Figur 7 gezeigten Ruhestellung in die In Figur 8 gezeigte gedrückte Stellung. Dies führt dazu, dass bei vorgegebener Ausdehnung der Handhabe 2 in der zur Drehachse D senkrechten Richtung die Führungslänge I und damit die Bauhöhe der Lagerungsmittel 5 und letztlich die des Drehstellers 2 reduziert werden kann. Dabei wird die Führungslänge la als der auf die Drehachse projizierte Maximalabstand zwischen den Bahnen verstanden, die von den Kugeln, d.h. Wälzkörpern 5c beim Abrollen auf der Innenbahn 5b bzw. der Außenbahn 5a beschrieben werden, wenn sich die Handhabe 2 in der Ruhestellung befindet. Damit entspricht die Führungslänge la in etwa dem auf die Drehachse D projizierten Abstand zwischen solchen nächstbenachbarten Kugeln als Wälzkörper 5c, die zu einer jeweils anderen Innenbahn 5b bzw. Außenbahn 5a zugehörig sind, in der gezeigten Ausführungsform sind die Kugeln als Wälzkörper 5c bezüglich ihrer Zugehörigkeit zur jeweiligen Innenbahn 5b bzw. Außenbahn 5a axial gestapelt angeordnet. Es sind aber Ausführungsformen denkbar, bei denen die Kugel als Wälzkörper 5c bezüglich ihrer Innenbahn- bzw. Außenbahnzugehörigkeit versetzt zueinander angeordnet sind, um zusätzlich Bauraum einzusparen. Da die Kugeln als Wälzkörper 5c In dieser Ausführungsform In einer gemeinsamen Käfigstruktur 5d geführt werden, ist sichergestellt, dass die Führungslänge I während der Drückfunktion durch Beibehalt des Kugelabstandes beibehalten wird. Ein Kippverklemmen der Handhabe 2 beim Niederdrücken ist so ausgeschlossen.

Claims

Ansprüche
1. Drehsteller (1) mit Drückfunktion, aufweisend einen Fuß (3), eine Handhabe (2); zwischen dem Fuß (3) und der Handhabe (2) angeordnete Drehlagerungsmittel, um eine händlsche Drehverstellung der Handhabe (2) um eine Drehachse (D) zu ermöglichen; wobei die Drehlagerungsmittel ferner ausgebildet sind, eine durch eine händische Druckbetätigung bewirkte Verlagerung der Handhabe (2) gegenüber dem Fuß (3) entlang der Drehachse (D) aus einer Ruhestellung der Handhabe (2) In eine gedrückte Stellung der Handhabe (2) zu ermöglichen; ein oder mehrere Rückstellmittel (8) zur Rückstellung der Handhabe (2) In die Ruhestellung; eine Detektionseinrichtung (11, 14, 16), die ausgebildet Ist, wenigstens eine der Drehstellungen und wenigstens eine der Stellungen aus Ruhestellung und gedrückter Stellung der Handhabe (2) zu detektleren und eine Stellungsinformation auszugeben; wobei die Drehlagerungsmittel ein Radiallager (5) mit wenigstens einer bezogen auf die Drehachse (D) radial innenliegenden Innenbahn (5b) und wenigstens einer bezogen auf die Drehachse (D) radial außenliegenden Außenbahn (5a) und mehreren jeweils mit einer der Innenbahnen (5b) und einer der Außenbahnen (5a) In Eingriff stehenden Wälzkörpern (5c) aufweisen und das Radiallager (5) ausgebildet ist, eine der Verlagerung der Handhabe (2) entsprechende, axiale Relativbeweglichkeit (B) zwischen der Innenbahn (5b) und der Außenbahn (5a) zu ermöglichen.
2. Drehsteller (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Wälzkörper (5c) mit einem die Relativbeweglichkeit (B) bereitstellenden Axialspiel in der Außenbahn (5a) des Radiallagers (5) aufgenommen ist.
3. Drehsteiler (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wälzkörper (5c) jeweils kugel-, zy linder- oder tonnenförmig ausgebildet ist.
4. Drehsteller (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außenbahn (5a) und die Innenbahn (5b) des Radiallagers (5) ausgebildet sind, dass sich aus einer ersten axialen Beweglichkeit des Wälzkörpers (5c) in der Innenbahn (5b) und einer zweiten axialen Beweglichkeit des Wälzkörpers (5c) In der Außenbahn (5a) Insgesamt die der Verlagerung der Handhabe (2) entsprechende, axiale Relativbeweglichkeit (B) zwischen der Innenbahn (5b) und der Außenbahn (5a) ergibt.
5. Drehsteller (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Radiallager (5) ausgebildet ist, die Verlagerung der Handhabe (2) gegenüber dem Fuß (3) entlang der Drehachse (D) wenigstens einseitig zu beanschlagen.
6. Drehsteller (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Radiallager (5) ausgebildet ist, die Verlagerung der Handhabe (2) gegenüber dem Fuß (3) entlang der Drehachse (D) beidseitig zu beanschlagen.
7. Drehsteller (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Radlallager (5) wenigstens zwei parallel verlaufende Innenbahnen (5b) und wenigstens zwei parallel verlaufende Außenbahnen (5a) mit zugehörigen Kugeln als Wälzköpern (5c) aufweist.
8. Drehsteller (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Außenbahnen (5a) und die Innenbahnen (5b) des Radiallagers (5) jeweils ausgebildet sind, dass jede Kugel als Wälzkörper (5c) als erste axiale Beweglichkeit einen Rollfreiheitsgrad in axialer Richtung in der Innenbahn (5b) und als zweite axiale Beweglichkeit einen Rollfreiheitsgrad in axialer Richtung in der Außenbahn (5a) aufweist.
9. Drehsteller (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner wenigstens ein Kraftsensor (11) zur Bestimmung der bei der Drückbetätigung aufgebrachten Betätigungskraft auf die Handhabe (2) vorgesehen Ist.
10. Drehsteller (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner eine Matrix von Kraftsensoren (11) zur Bestimmung einer Wirkrichtung der bei der Drückbetätigung aufgebrachten Betätigungskraft auf die Handhabe (2) vorgesehen ist.
11. Drehsteller (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehäuse (4), wobei der Fuß (3) beweglich am Gehäuse (4) gelagert ist und ein Aktuator (6) vorgesehen ist, um die Handhabe (2) gegenüber dem Gehäuse (4) zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bewegend anzutreiben.
12. Bedieneinrichtung (10), aufweisend: ein eine berührempflindliche Eingabefläche (13) definierender Touchscreen (12) oder ein eine berührempflindliche Eingabefläche definierendes Touchpad mit jeweils einer Sensormatrix (19) zur Berührdetektion, die der Eingabefläche (13) zugeordnet Ist, einen Drehsteifer (1), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fuß (3) des Drehstellers (1) an der Eingabefläche (13) anliegend angeordnet Ist oder die Eingabefläche einen Durchbruch aufweist, in dem der Drehsteller angeordnet Ist.
13. Bedieneinrichtung (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zur Stellungsdetektion der Handhabe ein mit der Sensormatrix (4) oder mit einem ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugenden Sensor (16) zusammenwirkender Stellungsgeber (14) vorgesehen Ist, um eine Stellungsdetektion der Handhabe (2) zu ermöglichen.
14. Verwendung des Drehstellers (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Kraftfahrzeug.
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