Bedienelement

Die Erfindung betrifft eine Rastvorrichtung für ein rotatorisch oder translatorisch bewegbares Bedienelement.

Zur manuellen Bedienung elektrischer bzw. elektronischer Geräte dienen Be- dieneinheiten, die Bedienelemente in unterschiedlichsten Ausgestaltungen aufweisen. Neben niederdrückbaren Tasten-Bedienelementen, Schiebern o.dgl. werden in zunehmendem Maße insbesondere bei Fahrzeug-Bedieneinheiten sogenannte Drehsteller, also drehbare Bedienelemente eingesetzt. Bei drehbaren sowie bei translatorisch bewegbaren Bedienelementen ist es wün- sehenswert, der das Bedienelemente betätigenden Person eine akustische und/oder taktile Rückmeldung bezügliche einer vorgenommenen Verstellung des Bedienelements zu geben. Diesbezüglich haben sich Rastvorrichtungen bewährt, die darüber hinaus den Vorteil haben, dass das Bedienelement die einmal eingenommene Verstellposition selbsttätig hält. Rastvorrichtungen er- zeugen darüber hinaus ein mehr oder weniger deutlich wahrnehmbares Rastgeräusch und liefern eine taktile Rückmeldung an die das Bedienelement betätigende Person.

Rastvorrichtungen für Bedienelemente der vorstehend genannten Art sind bei- spielsweise in DE 10 2007 013 383 B3, DE 10 2006 036 636 AI, DE 102 36 066 AI und DE 103 23 544 AI beschrieben.

Die bekannten Rastvorrichtungen arbeiten mit einem federelastisch gelagerten Rastvorsprung, der in Gleitkontakt mit einer Rastkulisse steht, die mehrere Rastmulden mit zwischen diesen angeordneten Rasterhöhungen aufweist. Die Rastkulisse ist im Regelfall als wellenförmige Rastbahn ausgebildet, die eine kontinuierliche durchgehende Oberfläche oder aber abschnittsweise plane (Facetten-)Flächen aufweist.

Auf Grund seiner elastischen Lagerung führt der Rastvorsprung beim Gleiten über die Rastbahn Auf- und Abbewegungen aus. Normalerweise ist der Rastvorsprung Teil eines Federarms, der bei Betrachtung auf die Rastkulisse außerhalb derselben gelagert ist. Bei einer derartigen Anordnung verändert sich die Ausrichtung der Oberfläche des Rastvorsprungs relativ zur Oberfläche der Rastbahn, wenn der Rastvorsprung bei Betätigung des Bedienelements über die Rastkulisse entlang gleitet.

Die Oberfläche der Rastvorsprünge ist im Allgemeinen sphärisch ausgebildet. Darüber hinaus ist der Berührungskontakt des Rastvorsprungs mit der Rastkulisse herkömmlicherweise als punktförmige Kontaktzone ausgeführt. Der Rast- vorsprung besteht zumeist aus Metall und ist sickenförmig, während die Rastkulisse im Regelfall aus Kunststoff besteht. Damit ist die Rastkulisse einem Verschleiß durch den auf ihr entlanggleitenden Rastvorsprung ausgesetzt. Diesen Verschleißerscheinungen versucht man durch Auftragen von Schmiermitteln (wie z.B. Fett) entgegenzuwirken.

Das Rastgeräusch entsteht durch die impulsförmige Kontaktierung des Rastvorsprungs mit der Rastkulisse, wenn sich beide relativ zueinander bewegen, was im Falle der Betätigung des Bedienelements gegeben ist. Das Rastgeräusch kann nur bedingt beeinflusst werden, was recht aufwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rastvorrichtung für ein rotatorisch oder translatorisch bewegbares Bedienelement zu schaffen, das sich durch einen geringeren Verschleiß und eine damit erhöhte Dauerlauffestigkeit und durch reduzierte Geräusche bzw. beeinflussbare Geräusche auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Rastvorrichtung für ein rotatorisch oder translatorisch bewegbares Bedienelement vorgeschlagen, wobei die Rastvorrichtung versehen ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche beziehen sich auf verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung.

Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Rastvorrichtung ist darin zu sehen, dass der Rastvorsprung mit der Rastbahn, also mit der Oberseite der Rastkulisse, längs mindestens einer Linienzone bzw. Linie in Kontakt steht. Dieser Linienkontakt bzw. jeder Linienkontakt erstreckt sich dabei im Wesentlichen quer zur Erstreckung der Rastbahn. Hierzu weist der Rastvorsprung eine Oberfläche auf, die die Rastbahn längs mindestens einer im Wesentlichen quer zur Längserstreckung der Rastbahn verlaufenden Kontaktlinie berührt. Diese Berührung längs einer Kontaktlinie gilt vor allem dann, wenn sich der Rastvorsprung außerhalb seines am weitesten in einer Rastmulde eingetauchten Zu- standes befindet. Wenn er am weitesten in die Rastmulde eingetaucht ist, kontaktiert der Rastvorsprung die Oberfläche der Rastbahn vorzugsweise längs zweier Kontaktlinien der zuvor beschriebenen Art, und zwar beidseitig des tiefsten Rastmuldenpunktes an den gegenüberliegenden Flanken, die von dem tiefsten Punkt der Rastmulde aus zu den höchsten Punkten (Scheitelpunkten) der jeweils benachbarten Rasterhöhungen führen. Der Rastvorsprung vollführt beim Gleiten über die Rastbahn eine Auf- und Ab- bewegung unter periodischer Veränderung der Neigung seiner Kontaktlinie zur Rastkulisse. Damit nun diese Kontaktlinie als Linienkontakt zwischen dem Rastvorsprung und der Rastkulisse stets beibehalten bleibt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Oberfläche der Rastbahn eine der Veränderung der Ausrichtung der Kontaktlinie des Rastvorsprungs bei dessen Auf- und Abbewe- gung folgenden Neigungsveränderung aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Neigungen der Oberfläche der Rastbahn in Relation zur veränderten Neigung der Oberfläche des Rastvor- sprungs bei dessen Auf- und Abbewegung über die Rastkulisse wird für einen dauerhaften Linienkontakt zwischen dem Rastvorsprung und der Rastkulisse gesorgt. Dies führt zu einer geringeren Flächenpressung zwischen Rastvorsprung und Rastkulisse bzw. Rastbahn. Damit besteht die Möglichkeit, die Rastkulisse aus einem verschleißanfälligeren Kunststoff material bzw. aus einem Kunststoffmaterial ohne verschleißmindernde Zusatzstoffe herzustellen. Das wiederum erlaubt es, die Bauteilkosten zu reduzieren. Anders ausgedrückt kann bei gegenüber herkömmlichen Rastvorrichtungen unveränderter Mate- rialauswahl eine höhere Lebensdauerfestigkeit und damit eine erhöhte Dauerlauffestigkeit erreicht werden. Durch die Linienberührung wird darüber hinaus eine stabilere Ruhelage erwirkt. Damit aber wiederum kann die Vorspannkraft, mit der der Rastvorsprung gegen die Rastkulisse drückt, verringert werden, was wiederum verschleißmindernd und geräuschreduzierend wirkt.

Durch die Beibehaltung des Linienkontakts beim Gleiten des Rastvorsprungs über die Rastkulisse erfolgt insgesamt eine Reduzierung der Stoßimpulse, wie sie der Rastvorsprung auf die Rastkulisse bewirkt. Die Reduzierung der Stoßimpulse führt neben einer Verschleißreduktion auch zu einer Geräuschreduk- tion, und zwar ohne dass, wie es bisher üblich ist, im Rastsystem zusätzliche Hilfsmittel wie beispielsweise Schmierstoffe, Fette o.dgl. verwendet werden müssen. Schließlich bewirkt die erfindungsgemäße Konstruktion auch eine Vergrößerung des Verlustfaktors (Dämpfungsfaktors) sowie eine Verringerung der Nachhallzeit. All dies wirkt sich auf die Performance und insbesondere auf die Haptik und Akustik der Rastvorrichtung vorteilhaft aus. Anders ausgedrückt ist es durch den erfindungsgemäßen Ansatz möglich, Einfluss zu nehmen auf eine Reduzierung des Verschleißes und auf die Akustik, die eine Rastvorrich ^¬ tung in sich birgt. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die bezüglich ihrer Neigung sich verändernde Oberfläche der Rastbahn zwischen den Scheitelpunkten zweier benachbarter Rasterhöhungen als Kegelstumpfteilfläche ausgebildet ist. Alternativ dazu ist es möglich, die Kegelstumpfteilflä ^¬ chen durch ebene Teilflächen zu ersetzen, und zwar ähnlich den Seitenflächen einer Pyramide mit einer vieleckigen (mehr als vier Ecken aufweisenden) Grundfläche. Die Achse des Kegelstumpfes bzw. der Pyramide verläuft dabei im Wesentlichen quer zur Erstreckung der Rastbahn. Bei Ausbildung der Rastmulden in Form ebener unterschiedlich geneigter Teilflächen umfassen diese eine den Grund der Rastmulde bildende erste Fläche und zwei beidseitig dieser ersten Fläche angeordnete zweite Flanken- bzw. Schrägflächen, die zur Seite gekippt bzw. geneigt sind. Wie bereits oben erwähnt, ist der Rastvorsprung vorzugsweise als Sicke an einem (metallischen) Federarm ausgebildet, dessen eines Ende fixiert ist und an dessen anderen Ende der Rastvorsprung angeordnet ist. Ein derartiger Federarm, der im Wesentlichen quer zur Erstreckung der Rastbahn ausgerichtet ist, durchbiegt sich elastisch beim Auf- und Abbewegen seines Rastvor- sprungs zwischen seinem fixierten Ende und dem Rastvorsprung .

Bei einem Federarm der zuvor genannten Art ist die den Rastvorsprung bildende Sicke im Wesentlichen kegelstumpfteilflächenartig ausgebildet, wobei die Kegelachse im Wesentlichen quer zum Verlauf der Rastbahn und damit im Wesentlichen in Richtung des Federarms verläuft.

Als Federarm kann aber auch eine ringförmige Struktur gewählt werden. Dabei folgt der ringförmige Federarm dem Verlauf der Rastbahn im Wesentlichen (bei Draufsicht auf die Rastbahn betrachtet). Derartige Ringfedem werden bevor- zugt eingesetzt. Sie weisen im Allgemeinen zwei diametral gegenüberliegend angeordnete Fixierbereiche auf, wobei um 90° versetzt zu diesen Fixierbereichen mindestens ein Rastvorsprung oder zwei Rastvorsprünge ausgebildet ist bzw. sind. Dieser bzw. jeder Rastvorsprung weist bei dieser Weiterbildung der Erfindung eine kegelstumpfteilflächenähnliche Sicke mit einer radial zur Ring- form des Federarms verlaufenden Kegelachse auf.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei :

Fig. 1 eine Ansicht auf die Vorderseite einer Heizungsanlagen-Bedieneinheit für ein Fahrzeug, Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1 zur Darstellung der Rastvorrichtung in Seitenansicht, und zwar in der Position, in der der Rastvorsprung in eine Rastmulde eingetaucht ist,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung ähnlich der gemäß Fig. 2 jedoch in der derjenigen Stellung des Drehbedienelements, in der der Rastvorsprung eine Rasterhöhung der Rastvorrichtung kontaktiert,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der Fig. 2, jedoch ohne dass die Rastfeder dargestellt ist,

Fign. 5 und 6

Schnittansichten entlang der Linie IV-IV und V-V der Fign. 2 und 3,

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 2 bei VII gekennzeichneten

Bereichs zur Verdeutlichung, dass der Rastvorsprung in einer Rastvertiefung die Rastkulisse längs zweier Kontaktlinien berührt,

Fign. 8 bis 10

die jeweiligen Kontaktierungen von Rastvorsprung und Rastkulisse beim Eintauchen des Rastvorsprungs in eine Rastvertiefung,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer ringförmigen Rastfeder mit kegelstumpfteilflächenartiger Ausgestaltung der Rastvorsprungssicke,

Fig. 12 eine Darstellung ähnlich der gemäß Fig. 2 jedoch bei einer alternativ ausgebildeten Rastvorrichtung,

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung der Oberseite der Rastkulisse beim

Ausführungsbeispiel der Rastvorrichtung gemäß Fig. 12 und

Fig. 14 eine perspektivische Darstellung der im Ausführungsbeispiel gemäß

Fig. 12 verwendbaren Rastfeder mit Rastvorsprung. In Fig. 1 ist in Draufsicht die Frontblende 10 einer Bedieneinheit 12 für eine Klima- bzw. Heizungsanlage eines Kraftfahrzeuges gezeigt. Dargestellt sind drei Drehsteller 14 zur Einstellung der Temperatur, der Luftverteilung und der Gebläsestärke. Ferner weist die Bedieneinheit 12 verschiedene Drucktasten 16 auf. Die drei Drehsteller 14 verfügen über Rastvorrichtungen einerseits zur Beibehaltung der aktuell eingenommenen Drehposition und andererseits zur akustischen und taktilen Rückmeldung einer Verstellung an die einen Drehsteller bedienenden Person. Der Aufbau der Rastvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Fign. 2 bis 11 näher beschrieben.

Jeder Drehsteller 14 weist ein Drehbedienelement 18 auf, das um eine Drehachse 20 drehbar gelagert ist. An der unteren axialen Stirnseite 22 weist das Drehbedienelement 18 eine Rastkulisse 24 auf, die stirnseitig längs des Um- fangs des Drehbedienelements 18 verläuft und aus wechselweise angeordneten Rastmulden 26 und Rasterhöhungen 28 besteht. Diese Rastmulden 26 und Rasterhöhungen 28 bilden eine Rastbahn 30, entlang derer ein federelastisch gelagerter Rastvorsprung 32 gleitet, wenn das Drehbedienelement 18 betätigt, d.h. gedreht wird. Der Rastvorsprung 32 ist als sickenförmiger Vorsprung einer in diesem Ausführungsbeispiel ringförmigen Feder 34 ausgebildet, die an zwei diametral gegenüberliegenden Fixierbereichen 35 am Gehäuse 36 der Bedien ^¬ einheit 12 fixiert ist. Die Fign. 2 und 3 zeigen, wie sich der Rastvorsprung 32 auf- und abbewegt, wenn das Drehbedienelement 18 gedreht wird.

Die Besonderheit der Rastvorrichtung gemäß den Fign. 2 und 3 ist in einer periodischen Neigungsveränderung der Oberflächen der Rastmulden 26 sowie Rasterhöhungen 28 zu sehen. Dies ist in den Fign. 4 bis 6 deutlich gemacht. Anhand von Fig. 4 ist zu erkennen, dass die Rastmulden 26 an ihrem tiefsten Punkt 37 eine andere Neigung aufweisen, als die Rasterhöhungen 28 an ihren Scheitelpunkten 38. Dies ist deshalb gegeben, weil der Rastvorsprung 32 längs einer Kontaktlinie 40 an der Rastbahn 30 anliegt (siehe Fig. 6). Bei Anordnung des Rastvorsprungs 32 in einer Rastmulde 26 erfolgt der Kontakt längs zweier Kontaktlinien 42, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.

Wie anhand von Fig. 6 zu erkennen ist, verändert sich die Ausrichtung der Oberfläche 44 des Rastvorsprungs 32, wenn dieser entlang der Rastbahn 30 gleitet. Die Neigung der Rastbahn 30 folgt nun dieser veränderten Ausrichtung der Rastvorsprungsoberfläche 44. Damit ist gewährleistet, dass der Rastvorsprung 32 stets Linienkontakt zur Rastbahn 30 hat. Dies wiederum wirkt sich insbesondere verschleißmindernd und geräuschverringernd aus.

In den Fign. 8 bis 10 sind einzelne Phasen beim Eintauchen des Rastvorsprungs 32 in eine Rastmulde 26 gezeigt. Zu erkennen ist, dass der Rastvorsprung 32 ausschließlich in seiner am tiefsten in die Rastmulde 26 eingetauchten Position längs zweier Kontaktlinien an der Rastbahn 30 anliegt. Durch die Kontaktierung längs der Linienzonen verbleibt für Stoßimpulse, die der Rastvorsprung 32 auf die Rastbahn 30 ausübt, weniger Energie, was zur Folge hat, dass auch die Geräuschentwicklung und der Nachhall reduziert sind.

Damit es erst bei Erreichen der am weitesten in die Rastmulde eingetauchten Position des Rastvorsprungs zu einer Kontaktierung längs zweier Kontaktlinien mit der Rastbahn kommt, sollte der Radius des Rastvorsprungs größer sein als der Radius einer Rastmulde. Mit anderen Worten darf der Rastvorsprung im Bereich seines Scheitelpunktes die Rastmulde nicht kontaktieren, wenn der Rastvorsprung maximal tief in die Rastmulde eingetaucht ist.

In Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht auf die Ringfeder 34 dargestellt. Angedeutet ist in Fig. 11, dass der Rastvorsprung 32 als Sicke ausgebildet ist, die eine Kegelstumpfteilfläche bildet. Die Kegelstumpfteilfläche ist zum Mittelpunkt der Ringfeder 34 geneigt.

In den Fign. 12 bis 14 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Rastvorrichtung umfassend eine Rastfeder mit Rastvorsprung und eine Rastkulisse gezeigt, die beim Drehsteller 14 gemäß Fig. 2 eingesetzt werden kann. Gemäß Fig. 12 ist die Rastkulisse 24' wiederum im Wesentlichen wellenförmig ausgebildet, weist allerdings einzelne ebene Flächenabschnitte 50,52 und 54 auf. Mit 50 sind die den Grund einer Rastmulde 26' bildenden Flächenab- schnitte bezeichnet, während die Flächenabschnitte 52 und 54 die beidseitigen Flanken einer Rastmulde 26' bilden. Die beidseitigen Flanken 52,54 erstrecken sich bis zu den Scheitelpunkten 38' der Rasterhöhungen 28' und sind zum Mittelpunkt bzw. zur Drehachse 20' des Drehbedienelements geneigt. Damit sind die Flächenabschnitte 50,52 und 54 ähnlich den Seitenflächen einer Pyra- mide mit einer vieleckigen (mehr als vier Ecken aufweisenden) Grundfläche angeordnet. Die Ringfeder 34' weist einen Rastvorsprung 32' auf, der gleich ^¬ mäßig bogenförmig verläuft und einen Radius aufweist, so dass der Rastvorsprung 32' eine Rastmulde 26' überdeckt. Die Form des sickenförmig ausgebildeten Rastvorsprungs 32' ist wiederum kegelstumpfteilflächenförmig. Es gilt auch wiederum, dass der Rastvorsprung 32' bei zentrischer Anordnung in einer Rastmulde 26' die Rastbahn 30' längs zweier Kontaktlinien 42' kontaktiert. Außerhalb des Zentrums einer Rastmulde 26' kontaktiert der Rastvorsprung 32' die Rastbahn 30' längs lediglich einer Kontaktlinie. Damit gilt für den Ein ^¬ tauchvorgang des Rastvorsprungs 32' in eine Rastmulde 26' das Gleiche, was oben im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fign. 8 bis 10 ausgeführt ist.

Vorstehend wurden zwei Ausgestaltungen von Rastvorrichtungen beschrieben, und zwar anhand eines rotatorisch bewegbaren Drehbedienelements. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die zuvor beschriebenen Rastvorrich ^¬ tungen auch bei einem translatorisch bewegbaren Bedienelement eingesetzt werden können. Auch hier verändert sich die Neigung der Kontaktlinie zwischen Rastvorsprung und Rastbahn periodisch, wenn der Rastvorsprung ent ^¬ lang der Rastbahn gleitet. Zur Verschleiß- und Geräuschminimierung werden dann die gleichen Mechanismen genutzt, wie sie weiter oben im Zusammenhang mit den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen erläutert worden sind. BEZUGSZEICHENLISTE Frontblende einer Bedieneinheit

Bedieneinheit

Drehsteller der Bedieneinheit

Drucktasten der Bedieneinheit

Drehbedienelement des Drehstellers

Drehachse des Drehbedienelements

' Drehachse des Drehbedienelements

Stirnseite des Drehbedienelements

Rastkulisse

' Rastkulisse

Rastmulden der Rastkulisse

' Rastmulden der Rastkulisse

Rasterhöhungen der Rastkulisse

' Rasterhöhungen der Rastkulisse

Rastbahn aus Rastmulden und Rasterhöhungen ' Rastbahn aus Rastmulden und Rasterhöhungen Rastvorsprung

' Rastvorsprung

Ringfeder mit Rastvorsprung

' Ringfeder mit Rastvorsprung

Fixierbereich für Ringfeder

Gehäuse der Bedieneinheit

tiefster Punkt einer Rastmulde

Scheitelpunkt einer Rasterhöhung

' Scheitelpunkt einer Rasterhöhung

Kontaktlinie

Kontaktlinie

' Kontaktlinie

Rastvorsprungsoberfläche

tiefster Flächenabschnitt einer Rastmulde Flanken-Flächenabschnitt einer Rastmulde Flanken-Flächenabschnitt einer Rastmulde