Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienanordnung mit einem in einem Gehäuse gelagerten Bedienknauf zum Drehen um eine etwa vertikal ausgerichtete Drehachse, zum Drücken in axialer Richtung in Bezug auf die vertikale Drehachse und zum Kippen um die vertikale Drehachse zum Ausführen von entsprechenden Bedienbewegungen, welche Schalt- und/oder Regelfunktionen auslösen, und mit zumindest einer Erfassungsanordnung zum Erfassen der Bedienbewegungen sowie mit den Bedienbewegungen zugeordneten haptischen Wahrnehmungen für einen den Bedienknauf benutzenden Bediener. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Bedienanordnung.

Derartige Bedienanordnungen werden in Fahrzeugen als sogenannter Drehsteller zum Bedienen vorbestimmter Fahrzeugfunktionen eingesetzt. Hierzu ist es erforderlich, dass der Bedienknauf um 360° gedreht werden kann und dabei ein Bremsmoment auf die Drehwelle des Bedienknaufes zum Erzeugen von haptischen Wahrnehmungen übertragen wird. Zudem ist es erforderlich, dass der Bedienknauf um die vertikale Drehachse gekippt werden kann, um bestimmte Bedien- und/oder Regelfunktionen anzuwählen. Ferner ist es möglich in axialer Richtung Drückbewegungen an dem Bedienknauf auszuführen, um weitere Funktionen anzuwählen.

Hierbei hat sich gezeigt, dass die bei den Kippbewegungen und Drückbewegungen auftretenden Kräfte bei bekannten Bedienanordnungen auf die Drehwelle übertragen werden, welche unerwünschte Belastungen auf die Drehwelle des Bedienknaufes bewirken. Dadurch werden nicht nur die Bedienbewegungen nachteilig beeinflusst, sondern es besteht die Gefahr eines frühzeitigen Ausfalles der Bedienanordnung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bedienanordnung der eingangs beschriebenen Gattung sowie ein Fahrzeug mit der Bedienanordnung vorzuschlagen, bei denen die Bedienung der Bedienanordnung weiter optimiert wird und unerwünschte Belastungen bei Drück- und Kippbewegungen auf eine Drehwelle der Bedienanordnung verhindert werden.

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Bestätigungskopie| Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 11 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Somit wird eine Bedienanordnung mit einem in einem Gehäuse gelagerten Bedienknauf zum Drehen um eine etwa vertikal ausgerichtete Drehachse und zum Drücken in axialer Richtung in Bezug auf die vertikale Drehachse sowie zum Kippen um die vertikale Drehachse zum Ausführen von Drehbewegungen, Drückbewegungen und Kippbewegungen als Bedienbewegungen vorgeschlagen. Diese Bedienbewegungen können gewünschte Schalt- und/oder Regelfunktionen auslösen. Zum Erfassen dieser Bedienbewegungen ist zumindest eine Erfassungsanordnung vorgesehen. Ferner werden haptische Wahrnehmungen für einen den Bedienknauf benutzenden Bediener erzeugt, die den Bedienbewegungen zugeordnet sind.

Um die Bedienung der vorgeschlagenen Bedienanordnung weiter zu optimieren und unerwünschte Belastungen auf die Drehwelle der Bedienanordnung zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die Drehbewegung als Bedienbewegung an dem Bedienknauf von der Drückbewegung und der Kippbewegung als Bedienbewegungen des Bedienknaufes entkoppelt ist.

Auf diese Weise wird eine Bedienanordnung realisiert, bei der durch Drehbewegungen ein entsprechendes Drehmoment auf die Drehachse bzw. Drehwelle übertragen werden kann, ohne dass die Drehachse durch Kippbewegungen und Drückbewegungen belastet wird.

Hierzu ist bei der vorgeschlagenen Bedienanordnung vorgesehen, dass diese drehfest an der um die vertikale Drehachse rotierenden Drehwelle gelagert ist und gleichzeitig Drückbewegungen und Kippbewegungen des Bedienknaufes ohne Abstützung an der Drehwelle ausführbar sind.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausführung der vorgeschlagenen Bedienanordnung sieht vor, dass der Bedienknauf ein hülsenförmiger Befestigungsabschnitt zur drehfesten Aufnahme eines zugewandten Endabschnittes der Drehwelle aufweist, wobei der Bedienknauf auf dem Endabschnitt der Drehwelle zum Ausführen von Drückbewegungen und Kippbewegungen frei gelagert ist. Auf diese Weise werden die bei den Drückbewegungen auftretenden Kräfte gehäuseseitig abgestützt, ohne dass die Drehwelle belastet wird.

Die gleichzeitige drehfeste Verbindung und axiale Verschiebbarkeit sowie die Ausführung von Kippbewegungen des Bedienknaufes in Bezug auf die Drehwelle wird konstruktiv dadurch realisiert, dass an dem Endabschnitt der Drehwelle ein Wellenelement oder dergleichen mit mehreren radial von der Drehwelle abstehenden Zapfen oder dergleichen befestigt ist, wobei die zumindest abschnittsweise kreiszylindrisch, kugelförmig oder dergleichen ausgeführten Zapfen in zugeordneten axial verlaufenden Längsnuten oder dergleichen zum Beispiel am Innenumfang des hülsenförmigen Befestigungsabschnittes des Bedienknaufes drehfest und axial bewegbar sowie kippbar gelagert bzw. angeordnet sind. Auf diese Weise wird neben der axialen Bewegbarkeit und der Kippbarkeit eine drehfeste Verbindung zwischen dem Bedienknauf und der Drehwelle konstruktiv einfach sichergestellt. Dadurch, dass die Zapfen ein quasi kugelförmiges oder kreiszylindrisches Ende aufweisen, werden in den Längsnuten neben den axialen Drückbewegungen auch Kippbewegungen des Bedienhebels ermöglicht, sodass weder bei Drückbewegungen noch bei Kippbewegungen Belastungen auf die Drehwelle übertragen werden.

Um auch optimierte Kippbewegungen des Bedienknaufes unabhängig von der Drehwelle konstruktiv einfach zu realisieren, ist vorgesehen, dass zum gehäuseseitigen Führen der Kippbewegungen des Bedienknaufes ein Führungselement oder dergleichen vorgesehen ist, welches einen etwa hülsenförmigen Aufnahmeabschnitt oder dergleichen zum Aufnehmen und axialen Führen des Bedienknaufes sowie einen kugelförmigen Führungsabschnitt oder dergleichen zum Lagern in einem zugeordneten gehäusefesten Kugelschalenring oder dergleichen umfasst. Durch das Führungselement werden die bei den Kippbewegungen auftretenden Kräfte gehäuseseitig abgestützt, sodass keine Belastung auf die Drehwelle übertragen wird. Eine besonders konstruktiv einfache und kostengünstige Möglichkeit zum Erzeugen einer Rückstellkraft in eine Ausgangsposition des Bedienknaufes bei den Kippbewegungen kann im Rahmen der Erfindung dadurch realisiert werden, dass der Führungsabschnitt des Führungselementes zum Beispiel mehrere über den Umfang verteilt federbelastete Rastelement oder dergleichen aufweist, die in zugeordneten Rastschalenelementen geführt sind, um eine optimale Führung der Kippbewegungen und um einfaches Rückstellen in die Ausgangsposition des Bedienknaufes ermöglicht wird.

Bei der vorgeschlagenen Bedienanordnung wird die lastfreie Entkopplung der Drückbewegungen und Kippbewegungen von der Drehwelle durch die koaxiale Anordnung des hülsenförmigen Befestigungsabschnittes des Bedienknaufes und dem Führungselement sowie dem Wellenelement und der Drehwelle in einer Ausgangsposition des Bedienknaufes gewährleistet. Somit wird die Drehbewegung von den Kippbewegungen und den axialen Drückbewegungen entkoppelt. Durch die koaxiale Anordnung ist der Drehpunkt des Bedienknaufes und der Zapfen an dem Wellenelement konzentrisch ausgerichtet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Fahrzeug mit zumindest einer vorbeschriebenen Bedienanordnung gelöst. Hierbei ergeben sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile. Beispielsweise kann die Bedienanordnung zum Beispiel im Cockpitbereich des Fahrzeuges zum Anwählen von Schaltfunktionen des Fahrzeuges insbesondere des Getriebes oder dergleichen und zum Anwählen weiterer Bedien- und/oder Regelfunktionen eingesetzt werden.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung eines Fahrzeuges; Figur 2 eine geschnittene Ansicht der Bedienanordnung in einem Gehäuse;

Figur 3 eine anhand einer geschnittenen Ansicht der Bedienanordnung von einem Bediener an einem Bedienknauf der Bedienanordnung ausgeführte Drückbewegung in axialer Richtung;

Figur 4 eine anhand einer geschnittenen Ansicht der Bedienanordnung von dem Bediener an dem Bedienknauf der Bedienanordnung ausgeführte Kippbewegung in eine erste Kipprichtung;

Figur 5 eine anhand einer geschnittenen Ansicht der Bedienanordnung von dem Bediener an den Bedienknauf der Bedienanordnung ausgeführte Kippbewegung in eine zweite Kipprichtung;

Figur 6 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Bedienanordnung;

Figur 7 eine quergeschnittene Ansicht der Bedienanordnung;

Figur 8 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Bedienanordnung gemäß Figur 6 ohne Bedienknauf;

Figur 9 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Bedienanordnung gemäß Figur 8 ohne Verkleidungsring;

Figur 10 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Bedienanordnung gemäß Figur 9 ohne eine zweite Kontaktmatte zum Erfassen der Drückbewegungen;

Figur 11 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Bedienanordnung gemäß Figur 10 ohne eine zweite elektronische Leiterplatte zum Verarbeiten der Signale der erfassten Drückbewegungen;

Figur 12 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Bedienanordnung gemäß Figur 11 ohne einen Kugelschalenring zum Lagern eines Führungselementes; Figur 13 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Bedienanordnung gemäß Figur 12 ohne das Führungselement;

Figur 14 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Bedienanordnung gemäß Figur 13 ohne ein Halteelement zum gehäuseseitigen Befestigen des Kugelschalenringes;

Figur 15 eine schematische dreidimensionale Ansicht der Bedienanordnung gemäß Figur 14 ohne ein an einer Drehwelle befestigten Wellenelement und ohne das mit dem Wellenelement verbundene Geberelement zum Erfassen der Drehbewegung;

Figur 16 eine schematische dreidimensionale Einzelteilansicht einer ersten Kontaktmatte zum Erfassen der Drehbewegungen und der Kippbewegungen bei der Bedienanordnung.

In den Figuren 1 bis 16 sind verschiedene Ansicht einer erfindungsgemäßen Bedienanordnung mit einem in einem Gehäuse 1 gelagerten Bedienknauf 2 in einem Fahrzeug 3 beispielhaft dargestellt.

Insbesondere in den Figuren 1 und 2 sind die verschiedenen Bauteile der Bedienanordnung schematisch dargestellt. Der Bedienknauf 2 ist zum Drehen um eine etwa vertikal ausgerichtete Drehachse 4 und zum Drücken in axialer Richtung in Bezug auf die vertikale Drehachse 4 sowie zum Kippen um die vertikale Drehachse 4 in den Gehäuse 1 zum Ausführen von entsprechenden Bedienbewegungen gelagert.

Die vorbeschriebenen Bedienbewegungen lösen entsprechende Schalt- bzw. Bedien- und/oder Regelfunktionen aus, welche über Erfassungsanordnungen zum Erfassen der Bedienbewegungen erfasst und anschließend verarbeitet werden, um in dem Fahrzeug die vorbestimmten Schalt- bzw. Bedien- und/oder Regelfunktionen auszuführen. Ferner werden bei der vorgeschlagenen Bedienanordnung den Bedi- enbewegungen zugeordnete haptische Wahrnehmungen für einen den Bedienknauf 2 benutzenden Bediener erzeugt.

Um die Bedienung der Bedienanordnung weiter zu optimieren und unerwünschte Belastungen bei Drück- und Kippbewegungen auf eine Drehwelle 5 der Bedienanordnung zu verhindern, ist vorgesehen, dass die Drehbewegung an dem Bedienknauf 2 von den Drückbewegungen und den Kippbewegungen als Bedienbewegungen des Bedienknaufes 2 entkoppelt sind. Auf diese Weise werden unerwünschte Belastungen auf die Drehwelle 5 sicher verhindert.

Der Bedienknauf 2 ist derart an der um die vertikal ausgerichtete Drehachse 4 rotierenden Drehwelle 5 drehfest gelagert, dass Drückbewegungen und Kippbewegungen des Bedienknaufes 2 ohne Kraftabstützung an der Drehwelle 5 ausgeführt werden. Die Drückbewegungen und Kippbewegungen an dem Bedienknauf 2 der Bedienanordnung werden anhand der schematischen Ansichten gemäß Figuren 3 bis 5 durch entsprechende Pfeile verdeutlicht. Die Drehbewegung des Bedienknaufes 2 um die vertikal zur Drehachse 4 ausgerichtete Drehwelle 5 ist beispielhaft in der quergeschnittenen Ansicht der Bedienanordnung gemäß Figur 7 durch einen Drehpfeil gezeigt.

Die Drehwelle 5 wird bei der vorgeschlagenen Bedienanordnung durch einen Rotationsdämpfer 6 realisiert, der beispielsweise als sogenanntes MRF-Modul oder als sogenannte MRF-Bremse ausgeführt ist. Bei dieser Ausführung wird ein auf magnetrheologischer Basis funktionierender Rotationsdämpfer 6 verwendet. Beispielsweise kann der Rotationsdämpfer dazu eine magnetrheologische Flüssigkeit oder dergleichen umfassen. Als magnetorheologische Flüssigkeit (MRF) wird zum Beispiel ein Fluid bzw. eine Suspension mit magnetisch polarisierbaren Partikeln bezeichnet, die in einer Trägerflüssigkeit fein verteilt sind. Die magnetorheologische Flüssigkeit verfestigt sich beim Anlegen eines Magnetfeldes, da die Partikel polarisiert werden und Ketten in Richtung der Feldlinien bilden. Durch die Ausrichtung der Partikel wird die Flüssigkeit mit steigender Feldstärke dickflüssiger bzw. viskoser, sodass die magnetorheologische Flüssigkeit in einem Magnetfeld schnell und reversibel bezüglich ihrer Viskosität verändert werden kann. Durch den Einsatz der magnetrheologi- sehen Flüssigkeit bei dem Rotationsdämpfer 6 kann eine gewünschte Dämpfung der Rotationsbewegungen des Bedienknaufes 2 vorteilhaft einfach und kostengünstig durch die MRF-Bremse realisiert werden.

Im Rahmen der gezeigten Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Bedienanordnung ist vorgesehen, dass der Bedienknauf 2 einen etwa hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 7 zur drehfesten Aufnahme eines zugewandten Endabschnittes der Drehwelle 5 des Rotationsdämpfers 6 aufweist, wobei der Bedienknauf 2 auf dem Endabschnitt der Drehwelle 5 zum Ausführen der Drückbewegungen und Kippbewegungen frei gelagert ist.

Hierzu ist an dem Endabschnitt der Drehwelle 5 ein Wellenelement 8 mit mehreren radial von dem Wellenelement 8 bzw. von der Drehwelle 5 abstehenden kreiszylindrischen Zapfen 9 befestigt, wobei die vier über den Umfang verteilt angeordnete Zapfen 9 in vier zugeordneten axial verlaufenen Längsnuten 10 am Innenumfang des hülsenförmigen Befestigungsabschnittes 7 des Bedienknaufes 2 axial bewegbar angeordnet sind. Dadurch, dass ein freies Ende jedes Zapfens 9 eine kugelförmige oder kreiszylindrische Oberfläche aufweist, werden in den zugeordneten Längsnuten 10 neben den Drückbewegungen auch Kippbewegungen des Bedienknaufes 2 zugelassen. Hiermit werden die Drückbewegungen und die Kippbewegungen von den Drehbewegungen des Bedienknaufes 2 hinsichtlich auftretender Belastungen entkoppelt.

Um die Drehbewegungen des Bedienknaufes 2 zu erfassen, ist ein Geberelement 11 , beispielsweise als scheibenförmiger Permanentmagnet der Drehwelle 5 oder dem Bedienknauf 2 zugeordnet. Bei der hier dargestellten Ausführungsvariante ist das Geberelement 11 über das Wellenelement 8 an der Drehwelle 5 drehfest befestigt. Das Geberelement 11 ist einer ersten Kontaktmatte 12 zum Erfassen der Drehbewegungen des Bedienknaufes 2 zugewandt. Die erste Kontaktmatte 12 ist wiederum mit einer ersten elektronischen Leiterplatte 13 verbunden, die die erfassten Drehsignale der ersten Kontaktmatte 12 weiterverarbeitet. Zum Rückstellen und zum Erfassen der Drückbewegungen des Bedienknaufes 2 sind elastische Rückstelldome an einer zweiten Kontaktmatte 14 dem Bedienknauf 2 zugeordnet. Die zweite Kontaktmatte 14 ist mit einer zweiten elektronischen Leiterplatte 15 verbunden, die die erfassten Drücksignale der zweiten Kontaktmatte 14 weiterverarbeitet.

Zum gehäuseseitigen Führen der Kippbewegungen des Bedienknaufes 2 ist ein Führungselement 16 vorgesehen, welches einen Aufnahmeabschnitt 17 zum abschnittsweisen Aufnehmen des hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 7 des Bedienknaufes und zum axialen Führen zum Ausführen der Drückbewegungen des Bedienknaufes 2 aufweist. Ferner umfasst das Führungselement 16 einen kugelförmigen Führungsabschnitt 18 zum Lagern bzw. Führen der Kippbewegungen in einem zugeordneten gehäusefesten Kugelschalenring 19. Der Kugelschalenring 19 ist über ein Halteelement 20 an dem Gehäuse 1 befestigt. Der Führungsabschnitt 18 des Führungselementes 16 weist mehrere über den Umfang verteilte, federbelastete Rastelemente 21 auf, die in zugeordneten Rastschalenelementen 22 des Halteelement 20 zum Führen der Kippbewegungen und zum Rückstellen in die Ausgangsposition des Bedienknaufes 2 geführt sind.

Um die Kippbewegungen des Bedienknaufes 2 zu erfassen, ist vorgesehen, dass das Führungselement 16 über gehäuseseitig geführte Druckstifte 23 mit der ersten Kontaktmatte 12 in Wirkverbindung steht. Somit dient die erste Kontaktmatte 12 sowohl zum Erfassen der Drehbewegungen als auch zum Erfassen der Kippbewegungen des Drehknaufes 2. Die mit der ersten Kontaktmatte 12 verbundene erste elektronische Leiterplatte 13 kann somit sowohl die erzeugten Drehsignale als auch die erfassten Signale der Kippbewegungen entsprechend weiterverarbeitet.

Bei der vorgeschlagenen Bedienanordnung wird durch die vorbeschriebene Anordnung der verschiedenen Bauteile vorgesehen, dass der Bedienknauf 2 mit seinem hülsenförmigen Befestigungsabschnitt 7 und dem Führungselement 16 sowie dem Wellenelement 8 und der Drehwelle 5 in einer Ausgangsposition des Bedienknaufes 2 koaxial zueinander angeordnet sind. Um beispielsweise auch optische Signale an dem Bedienknauf 2 zu realisieren, ist ein Ringlichtleiter 24 z. B. an der oberen Abdeckung des Bedienknaufes 2 vorgesehen. Ferner ist ein Verkleidungsring 25 an den Bedienknauf 2 vorgesehen, der einen möglichen Spalt zwischen dem Bedienknauf 2 und dem Gehäuse 1 abdeckt.

Bezugszeichen

Gehäuse

Bedienknauf

Fahrzeug vertikale Drehachse

Drehwelle des Rotationsdämpfers

Rotationsdämpfer bzw. MRF-Modul hülsenförmigen Befestigungsabschnitt des Bedienknaufes

Wellenelement der Drehwelle

Zapfen des Wellenelementes

Längsnuten am Befestigungsabschnitt des Bedienknaufes

Geberelement bzw. Permanentmagneten erste elektronische Kontaktmatte erste elektronische Leiterplatte zweite elektronische Kontaktmatte zweite elektronische Leiterplatte

Führungselement hülsenförmiger Aufnahmeabschnitt des Führungselementes kugelförmiger Führungsabschnitt des Führungselementes gehäusefester Kugelschalenring

Halteelement federbelastete Rastelemente

Rastschalenelementen des Halteelementes

Druckstift

Ringlichtleiter

Verkleidungsring