Beschreibung

Titel: Bedienelement mit einem um zwei Raumachsen verschwenkbaren Bedienknopf

Die Erfindung betrifft ein Bedienelement mit einem Bedienknopf, in dem der Bedienknopf um zwei Raumachsen verschwenkbar gelagert ist und mit einer dem Bedienknopf zugeordneten Kontaktmatte, wobei der Bedienknopf kardanisch gelagert ist.

Bedienelemente mit einem um zwei Raumachsen verschwenkbaren Bedienknopf werden auch als Toggle-Taste bezeichnet und werden zumeist dort eingesetzt, wo eine Vielzahl von Auswahlmöglichkeiten oder Einstellungen mittels eines Bedienelementes ausgeführt werden können. Toggle-Tasten werden zum Beispiel eingesetzt für die Verstellung eines Außenspiegels oder eines Sitzes in einem Kraftfahrzeug. Vielfach werden derartige Bedienelemente auch in das Lenkrad oder zur Auswahl von Menüs oder der Steuerung der Lautstärke in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ein Vorteil derartiger Bedienelemente ist der, dass die Bedienelemente sehr leicht und zumeist mit einem Finger bedient werden können. Zur Bestätigung der ausgewählten Funktion wird häufig in das Bedienelement ein Druckknopf als Taster integriert.

Ein Wippschalter oder -Taster mit einer Betätigungsfläche als Toggle-Taste, der mittels einer Wippmechanik ausgestattet ist, ist in der unveröffentlichten DE 10 2007 039 338 beschrieben. Hierbei wirkt die Betätigungsfläche auf Schaltstößel, die linear geführt Schaltkontakte einer Schaltmatte betätigen.

Ein gattungsgemäßes Bedienelement ist aus der unveröffentlichten DE 10 2007 017 889 bekannt. Beschrieben ist ein Bedienelement mit einem Bedienknopf, der in einem Gehäuse um zwei Raumachsen verschwenkbar gelagert ist und mit einer dem Bedienknopf zugeordneten Leiterplatte und einer darauf angeordneten Kontaktmatte, wobei der Bedienknopf kardanisch gelagert ist. Kardanisch bedeutet hierbei, dass der Bedienknopf um zwei Achsen schwenkbar ist. Die kardanische Aufhängung umfasst einen ersten Rahmen, der in einem Gehäuse um eine erste der Achsen schwenkbar gelagert ist. An zwei gegenüberliegenden

Seiten des ersten Rahmens außen angeordnete Zapfen bilden die erste Achse. Die Zapfen sind in entsprechenden Ausnehmungen des Gehäuses gelagert. In dem ersten Rahmen ist ein zweiter Rahmen so gelagert, dass er um eine zweite der Achsen schwenkbar ist. Die eigentliche Lagerung des Kardanelementes befindet sich somit im Gehäuse des Bedienelementes.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Kardanelement in einen sehr flachen Bauraum eines Multifunktionsschalters zu integrieren, wobei gleichzeitig vier Tastfunktionen bei einem sehr geringen Hub auszuführen sind. Darüber hinaus besteht die Aufgabe darin, eine konstruktiv einfache und kostengünstige Lösung eines kardanisch gelagerten Bedienknopfes bereitzustellen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Kardanelement in einem separaten Führungsrahmen gelagert ist. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Bedienelementes ist nun die Möglichkeit geschaffen, ein sehr flaches Bedienelement bereitzustellen, das mit minimalstem Bauraum sämtliche Funktionen einer Toggle-Taste oder eines Multifunktionstasters beinhaltet und das gleichzeitig vier Tastfunktionen mit geringem Hub ausführen kann. Durch die Zuhilfenahme eines separaten Führungsrahmens wird hierbei der konstruktive Aufbau des Gehäuses des Bedienelementes wesentlich vereinfacht, da der Führungsrahmen als separates Bauteil einerseits großen konstruktiven Spielraum ermöglicht und gleichzeitig kostengünstig herzustellen ist.

Das Kardanelement oder der Kardanrahmen ist hierbei im Führungsrahmen gelagert. Diese erste Lagerung des Kardanrahmens im Führungsrahmen bildet die erste Schwenkachse für die Toggle-Taste. Hierbei ist die Lagerung an gegenüberliegenden Seiten des Führungsrahmens vorgesehen. An den um 90° versetzt gelegenen Seiten des Kardanelements befinden sich die Lagerstellen zur Aufnahme der Betätigungs- oder Toggle-Scheibe für den Bediener des Bedienelements.

Die Aufnahmepunkte im Kardanelement für die Toggle-Scheibe bilden die zweite Schwenkachse. Es ist somit mit minimalsten konstruktiven Mitteln möglich, ein Kardanelement in einen Multifunktionsschalter - sprich Toggle-Taster - zu integrieren und somit einen Multifunktionsschalter zu realisieren.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Toggle- Scheibe als Tastscheibe für den Bediener mit Stößeln zusammenwirkt, wobei die Stößel auf Taster oder Schaltkontakte einer Schaltmatte wirken. Erfindungsgemäß ist es dann vorstellbar, den Führungsrahmen gleichzeitig als Führungsrahmen für die Schaltstößel auszubilden. Der Führungsrahmen bildet dann nicht nur die Lagerung für das Kardanelement, sondern gleichzeitig Linearführungen für die Schaltstößel zur Betätigung der Taster oder Schaltkontakte. Hierdurch werden der konstruktive Aufbau sowie die Anzahl der benötigten Bauteile zur Realisierung des erfindungsgemäßen Bedienelementes wesentlich reduziert und somit kostengünstig herstellbar.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil ist dann realisierbar, wenn das Bedienelement mit einem zusätzlichen, zumeist mittig angeordneten Taster oder linear betä-itigbaren Druckknopf versehen ist. Es ist dann erfindungsgemäß vorstellbar, dass der Führungsrahmen gleichzeitig zur Linearführung eines Tasters des Bedienelementes dient. Der Führungsrahmen dient in diesem Fall erstens zur Lagerung des Kardanrahmens, zweitens zur Führung der Schaltstößel für die Toggle-Scheibe und drittens als Linearführung für die separat zu betätigende Taste.

Anzumerken bleibt hier, dass das Bedienelement, wie auch der Führungsrahmen aus den üblichen bei der Herstellung von Bedienelementen verwendeten Kunststoffen fertigbar ist. Vorzugsweise werden Polycarbonat (PC) und Polymethylmethacrylat (PMMA) als Kunststoffe eingesetzt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen :

Figur 1 Einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement in einer

Seitenansicht und

Figur 2 einen weiteren Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement in einer um 90° versetzten Seitenansicht.

Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Bedienelement 1 bestehend aus einer Toggle-Scheibe 2, die mit Schaltstößeln 3 zusammenwirkt, die unmittelbar auf Schaltkontakte 4 einer Schaltmatte 5 wirken. Die Schaltmatte 5 ist über einer Leiterplatte 6 in einem nicht gezeigten Gehäuse gehalten. Die Schaltstößel sind in diesem Ausführungsbeispiel im Führungsrahmen 7 und insbesondere in einteilig mit dem Führungsrahmen 7 ausgebildeten Stößelführungen 8 linear beweglich gelagert. In der Mitte der Toggle-Scheibe 2 befindet sich ein zusätzlicher Taster 9, der ebenfalls linear beweglich im Führungsrahmen 7 im Bedienelement 1 gehalten ist. Der Taster 9 wirkt über einen Lichtleiter 10 und einen separaten Stößel 3 auf wiederum einen Schaltkontakt 4 der Schaltmatte 5. Die Schaltmatte 5 wird auch als Silikonmatte und die Schaltkontakte 4 auch als C-PiIIe bezeichnet. Darüber hinaus sind an den Führungsrahmen 7 Zapfen 11, 12 angeformt, die das Kardanelement 13 beziehungsweise den Kardanrahmen schwenkbeweglich lagern. Die Zapfen 11,12 bilden somit die erste Schwenkachse für das Kardanelement 13, wobei das Kardanelement 13 in der Figur 1 um die Achse 11, 12 herum schwenkbar ist. Die Zapfen 11,12 des Führungsrahmens 7 besitzen Montagephasen, die ein Montieren des Kardanrahmens 13 auf die Zapfen 11, 12 des Führungsrahmens erleichtern.

In der Figur 2 ist eine um 90° versetzt angeordnete Seitenansicht durch ein erfindungsgemäßes Bedienelement dargestellt. Auch wenn es sich in der Ausführungsform nicht um den identischen Aufbau eines Bedienelementes 1 handelt, so ist doch die für die Erfindung wesentliche Lagerung der Toggle-Taste 2 im Kardanelement 13 im Schnitt erkennbar. Das Kardanelement 13 ist wie in der Figur 1 ersichtlich um eine erste Achse in den Zapfen 11,12 schwenkbar. Die zweite Schwenkachse wird aus Verlängerungen 16, 17 als Zapfen 16, 17 gebildet, die an das Kardanelement 13 angeformt sind. Um die zapfenartigen Verlängerungen 16, 17 des Kardanelementes schwenkt die Toggle-Taste 2 herum und somit ist die Toggle-Taste 2 des Multifunktionsschalters 1 um zwei Achsen 11, 12, 16, 17 in Richtung der vier Schaltstößel 3 beziehungsweise Schaltkontakte 4 schwenkbar. An die Verlängerungen 16, 17 des Kardanelementes 13 sind wiederum Phasen 18, 19 angebracht, damit die Toggle- Scheibe 2 des Bedienelementes 1 leicht auf dem Kardanelement 13 zu

montieren ist. Anzumerken bleibt hier, dass Zapfen 11,12 natürlich auch am Kardangelenk 13 sowie die Zapfen 16, 17 an der Toggle-Taste 2 ausgebildet sein können, beliebige Kombinationen sind vorstellbar und naheliegend.

Wird nun die Toggle-Scheibe 2 in Richtung des Pfeils Pl betätigt, so wird der Schaltstößel 8 in Richtung der Schaltmatte 5 bewegt, wodurch der Kontakt 4 geschlossen wird. Hierbei schwenkt die Toggle-Scheibe um die Schwenkachse 16, 17 im Kardanelement 13. Wird die Toggle-Scheibe 2 durch einen Bediener in Richtung des Pfeils P2 aus Figur 2 betätigt, so wirkt diese Bewegung wiederum auf den Schaltstößel 3, wodurch der Schaltkontakt 4, auf der rechten Seite in der Figur 2 geschlossen wird. Hierbei schwenkt die Toggle-Taste 2 um die Achse 11, 12 der Lagerstelle in der Figur 1. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau aus Führungsrahmen 7, Kardanelement 13 und Toggle-Scheibe 2 ist mit minimalsten konstruktiven Mitteln und Anzahl an Bauteilen ein in vier Schaltrichtungen betätigbarer Multi-funktionsschalter realisierbar. Darüber hinaus ist eine sehr kompakte, das heißt, mit geringer Höhe H herstellbarer Multifunktionsschalter herstellbar. Hierdurch ist es möglich, das erfindungsgemäße Bedienelement 1 beispielsweise in einem Lenkrad eines Kraftfahrzeuges einzubauen, da hier nur Bedienelemente mit sehr geringen Bauhöhen H eingesetzt werden können.

In dem sehr stark eingeengten Bauraum für die Multifunktionsschalter 1 in Kraftfahrzeugen wird das Kardangelenk 13 mit der ersten Führungsachse 16, 17 in eine Toggle-Scheibe 2 eingeschnappt und somit gelagert, das heißt die Toggle- Scheibe 2 kann auf dieser Achse 16, 17, je nach Hublänge in zwei Richtungen geschwenkt oder bewegt werden. Anschließend wird diese Baugruppe 2, 7 über die zweite Führungsachse 11, 12 des Kardanelementes 13 auf den Führungsrahmen 7 aufgeklippt und somit die zweite Bewegungsrichtung ermöglicht. Der weitere Bewegungsablauf bis zur Kontaktierung auf der Leiterplatte 6 erfolgt über eine Kontaktmatte 5. Anzumerken bleibt hier, dass neben dem Einsatz einer Kontaktmatte 5 ebenso separate Taster einsetzbar sind, wobei die Kontaktmatte 5 wie folgt aufgebaut ist. Unter den vier Bewegungsrichtungen ist jeweils ein Kontaktdom 4 mit Kurzhubfunktion, das entspricht in etwa einem Hub von 0,9 mm, angebracht. Für die Kontaktierung ist hier wie allgemein üblich eine Karbonpille vorgesehen, die jedoch auch durch

eine kleine Goldschnappscheibe ersetzbar ist, um einen gewissen Knackeffekt zu erzielen.

Die Kontaktmatte 5 dient hierbei gleichzeitig als Rückstellelement für die Toggle- Scheibe 2 nach der Betätigung.

Der Kontaktdom 4 selbst ist durch die geringe Bauhöhe nach der Betätigung stark komprimiert, wird jedoch durch ein zusätzliches Teil, den Stößel 3, miteinander verklebt, um die benötigte Festigkeit beziehungsweise Funktion zu gewährleisten. Eine Möglichkeit der Ausbildung eines Schaltstößels 3, ist die Ausbildung in T-Form. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Zapfen 3 zur Führung in der Stößelführung 8, der wiederum aus einem transparenten Kunststoff, wie beispielsweise Polycarbonat, hergestellt ist, um einer Schattenbildung bei einer Ausleuchtung der Toggle-Scheibe 2 entgegenzuwirken. Ist das Bedienelement ein Multifunktions-eingabeknopf für ein Lenkrad in einem Kraftfahrzeug, so ist es erfindungsgemäß vorstellbar, die Kontaktmatte 5 als geschlossenes System auszuführen, so dass die Leiterplatte 6 seitlich umschlossen ist und somit den I P-Vorschriften für Lenkräder entspricht.

Die Toggle-Scheibe 2 ist wie üblich in einer Zweikomponenten-Technik im Stößelbereich ausgeführt, um einerseits durch eine unterschiedliche transparente Materialdicke eine erforderliche gleiche Stößelausführung zu gewährleisten und zweitens die Möglichkeit einer homogenen Ausleuchtung der Symbole sowie eine Streu- beziehungsweise Riffelungsgestaltung darstellen zu können. Der übrige Bereich, das heißt, der Bereich außerhalb der Stößel 3 der Toggle-Scheibe 2 ist aus weißem transluzentem Polycarbonat (PC) hergestellt, schwarz lackiert und mittels eines Lasergravierverfahrens mit Symbolen und/oder alpha-numerischen Zeichen und/oder Piktogrammen versehen.

Um eine Fehlbetätigung der Toggle-Scheibe 2 zu verhindern, sind an den vier Ecken des Trägerrahmens 7 Anschläge 20 vorgesehen, die eine überdrückung der Schaltkontakte 4 beziehungsweise Tasten verhindern und gleichzeitig eine Betätigung von zwei Kontakten 4 ausschließen. Anzumerken bleibt, dass das dargestellte Multifunktionseingabebedienelement 1 aus Platzgründen pro

ausgelasertem Symbol jeweils mit Smart LEDs ausgeleuchtet ist, da eine zentrale Ausleuchtung durch die Symbolumgebung verhindert wird.