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Die
Erfindung betrifft ein Bedienelement nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Ein
Bedienelement mit einem an einem Gehäuse verschiebbar gehaltenen Übertragungselement
zur Steuerung von Programmen eines Computers oder eines elektronischen
Gerätes mit einer Ausgabeeinheit ist in der
DE 10 2006 005 164.5 angegeben.
Das Übertragungselement ist mit einem Schiebestück
verbunden, welches entweder eine Fläche oder einen Stift
aufweist, die beide mit einem fest am Gehäuse angeordneten
Signalerzeuger zusammenwirken. Innerhalb eines Gehäuseausschnittes
kann das Schiebestück begrenzt frei verschoben werden. Dabei
wird diese Bewegung vom Signalerzeuger mit unterschiedlichen Mitteln
erfasst, in ein elektrisches Signal gewandelt und an den Computer
oder ein anderes elektronisches Gerät weitergeleitet. Mit
einer Verstellung des Übertragungselementes mit dem Schiebestück
kann analog dieser Bewegung eine in unterschiedlicher Form ausführbare
Markierung auf einer Ausgabeeinheit zu einer beliebigen Zielkoordinate
verstellt werden. Durch die Verstellung des Schiebestückes
in einem dritten Freiheitsgrad quer zur Verschiebeebene oder durch
die Betätigung von weiteren Kontaktelementen am Gehäuse
des Bedienelementes kann ein auf der grafischen Benutzeroberfläche
der Markierung zugeordneter Eingabebefehl ausgelöst werden.
Zur allseitigen Verstellung in der Verschiebeebene benötigt
dieses Bedienelement allerdings eine größere Fläche,
die nicht in jedem Fall gegeben ist.
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Es
sind weitere insbesondere mit einem Finger einer Bedienerhand zu
betätigende Bedienelemente bekannt, die jedoch eine achsenbezogene Steuerung
einer Markierung in den zwei Hauptachsen x/y ermöglichen.
Dazu ist an einem Gehäuse ein Übertragungselement
insbesondere in Form eines Bedienkreuzes angeordnet, das vom Daumen
an den Enden von zwei um 90° versetzten Achsen betätigt
werden kann, wobei z. B. nach dem Prinzip einer Wippe an den Enden
des Bedienkreuzes angeordnete Kontaktelemente geschaltet werden.
Das Übertragungselement kann hierbei mit verschieden ausführbaren
Kontaktelementen bzw. Signalerzeugern zusammenwirken, welche die übertragenen
Bewegungen in elektrische Signale wandeln und per Kabel oder Funk
an ein elektronisches Gerät bzw. einen Computer übertragen.
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Durch
Betätigung eines Kontaktelementes können Markierungen
oder Schaltflächen auf Displays in eine Richtung entweder
auf der x- und der y-Achse sequenziell oder nach einer zeitanalogen Betätigung
fortlaufend verstellt werden. Weiterhin umfasst dieses Bedienelement
ein im Zentrum des Bedienkreuzes angeordnetes Eingabe-Kontaktelement
mit dem nach einer Betätigung insbesondere von der Schaltfläche
markierte Befehle ausgeführt werden.
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Die
Anwendungsgebiete eines solchen Bedienelementes erstrecken sich
insbesondere auf die Steuerung solcher Geräte, wie tragbare
Computer, Handys, Fernbedienungen. Zudem werden diese Bedienelemente
an Fahrzeugcomputern zur Steuerung verschiedenster Funktionen verwendet,
wobei diese insbesondere einem Lenkrad zugeordnet sind und dort
vorzugsweise vom Daumen einer Bedienerhand betätigt werden
während die Bedienerhand das Lenkrad umschließt.
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Ein
an einem Lenkrad angeordnetes Bedienelement wird oft als paralleles
Eingabegerät ausgeführt, wobei eine weitere Eingabe
entweder mittels Touchscreen oder mittels eines im Bereich der Mittelkonsole
angeordneten Bedienelementes erfolgt. Ein derartiges, an einem Lenkrad
angeordnetes Bedienelement verfügt über den Vorteil,
dass bei dessen Handhabung die Ablenkung vom Verkehrsgeschehen relativ
gering bleibt. Einerseits braucht zu dessen Betätigung
die während der Fahrt überwiegend eingenommene
Position mit der Bedienerhand am Lenkrad nicht verändert
werden und andererseits ist für die Handhabung selbst kein
direkter Blickkontakt zum Bedienelement erforderlich.
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Mit
diesen oder ähnlich ausgeführten, achsenbezogen
zu betätigenden Bedienelementen können die Programme
von verschiedensten Geräten und Computern in den zwei Hauptachsen
x/y getrennt gesteuert werden. Allerdings ist hier bei einer schrittweisen
Verstellung einer Schaltfläche über mehrere Stufen
ein größerer Zeit- und Bedienaufwand zu verzeichnen,
da das Bedienelement mehrmals betätigt werden muss. Die
Anwendung einer zeitanalogen Steuerung mit einer länger
anhaltenden Betätigung und einer in dessen Folge sich selbsttätig weiter
bewegenden Schaltfläche ist ebenfalls relativ zeitaufwändig.
Hierbei ist softwareseitig festgelegt, dass die Schaltfläche
beim Weiterschalten über mehrere Menüpunkte auf
jedem Menüpunkt eine gewisse Zeit ruht, damit der Bediener
eine angemessene Zeit für eine Reaktion erhält
und er die selbsttätige Weiterschaltung auch an der beabsichtigten
Stelle unterbrechen kann. Bei dieser Art der selbsttätigen
Weiterschaltung einer Schaltfläche ist zudem über
einen längeren Zeitraum eine erhöhte Aufmerksamkeit
erforderlich, um den Scrollvorgang auch an der richtigen Stelle
unterbrechen zu können. Dieser, wenn auch geringfügig
längere Bedienvorgang kann z. B. bei einer Anordnung eines
solchen Bedienelementes in Fahrzeugen dazu führen, dass
das Fahrzeug aufgrund der längeren Ablenkung des Fahrers
inzwischen eine längere Strecke zurückgelegt hat.
Trotz der von der Software für jede Schaltstufe vorgegebenen
Zeiten beim selbsttätigen Weiterschalten einer Schaltfläche
tritt bei der Handhabung dieser Bedienelemente zeitweise der Fehler
einer insbesondere zu weit bewegten Schaltfläche auf, wodurch
eine nachträgliche Korrektur erforderlich wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein auch mit einem Finger
zu betätigendes Bedienelement mit einem verschiebbar gehaltenen Übertragungselement
zur Steuerung der Programme von Computern oder elektronischen Geräten
mit Ausgabeeinheit anzugeben, das nur geringen Platz beansprucht
und in vielen räumlichen Lagen eine einfache, schnelle
und präzise Steuerung von Programmen ermöglicht.
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Gelöst
ist diese Aufgabe nach dem Anspruch 1. In den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen enthalten.
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Durch
die Ausführung des Bedienelementes mit einem in einer Achse über
einen längeren Weg verschiebbaren Übertragungselement
können auf einer Ausgabeeinheit in beliebigen räumlichen
Lagen direkte und schnelle Bedienhandlungen ausgeführt werden.
Eine Markierung bzw. Schaltfläche kann dabei in der langen
Verstellachse weganalog und somit nicht nur schnell, sondern auch
präzise zu der vorgesehenen Stelle verstellt werden.
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Die
schnelle und feinfühlige Handhabung bei der Verstellung
einer Markierung wird auch durch die spezielle Ausbildung der Angriffsfläche
für den Bedienfinger gewährleistet, womit ein
schneller Wechsel von Betätigungsrichtungen ermöglicht
wird, ohne das der Bedienfinger seine Position verändern
braucht.
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Aufgrund
der relativ schmalen Ausführung des Bedienelementes kann
es vorteilhaft auch an Orten mit einem geringen zur Verfügung
stehenden Platz Verwendung finden. Das Bedienelement benötigt
insbesondere in der Breite nur einen sehr geringen Raum.
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Durch
die geführte Verschiebung des Übertragungselementes
in einer langen Verstellachse können Programme auch unter
schwierigen Bedienverhältnissen schnell und komfortabel
bedient werden. So können damit z. B. verschiedenste Programme
eines Fahrzeugcomputers auch während der Fahrt und von
einem Lenksystem aus gesteuert werden. Auch bei einer Anordnung
dieses Bedienelementes an tragbaren Geräten kann eine zuverlässige Handhabung
in unterschiedlichsten räumlichen Lagen gewährleistet
werden.
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Der
relativ lange Verschiebeweg des Übertragungselementes in
einer Verstellachse eröffnet umfangreiche Möglichkeiten
bei der Steuerung von Programmen. An vielen herkömmlichen
Programmen findet ein Menü-Design mit zahlreichen untereinander
angeordneten, einzelnen Menüpunkten Verwendung. Bei Zuordnung
des langen Verstellweges zur y-Achse wird somit eine vorteilhafte
Bedienung ermöglicht.
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Die
schmale, längliche Bauform des Bedienelementes ist auch
hinsichtlich der Anordnung im Inneren eines Lenkrades von Vorteil.
Bei der Anordnung an einer sich quer zur Längsrichtung
des Fahrzeuges erstreckenden Strebe eines Lenkrades kann das Übertragungselement
bequem mit dem Daumen einer Hand erreicht werden während
die anderen Finger der Hand das Lenkrad umschließen. Bei
einer Ausrichtung der langen, primären Verstellachse zur Front
des Fahrzeuges hin werden die anatomischen Gegebenheiten einer Bedienerhand
berücksichtigt. Während der Umschließung
des Lenkrades kann der Daumen in einem relativ spitzen Winkel angreifen und
dabei das Übertragungselement durch eine einfache Krümmung über
einen relativ langen Weg bewegen. Dabei kann einerseits die geführte
Längsverschiebung und andererseits auch die Querverstellung
sehr sicher, schnell und gefühlvoll ausgeführt werden.
Vorteilhaft kann auf jeder Seite eines Lenkrades wenigstens ein
Bedienelement von je einem Daumen einer Bedienelement gehandhabt
werden.
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In
einer Weiterbildung sind zumindest der langen Verschiebeachse Raststufungen
zugeordnet. Dadurch können z. B. zahlreiche in der y-Achse
angeordnete Menüpunkte schnell und sicher mittels einer
rastenden Verstellung des Schiebestückes angesteuert und
präzise ausgewählt werden. Zudem ist hierbei von
Vorteil, dass nach Abschluss der Verstellung die markierte Auswahl
bzw. die momentane Position erhalten bleiben kann und jeder Raststellung ein
Menüpunkt zugeordnet sein kann.
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Eine
gegen Federkraft ausführbare Längsverschiebung
erweist sich in einigen Anwendungsfällen als vorteilhaft,
da hierbei das Übertragungselement nur in eine Richtung
zu betätigen ist.
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Die
Querverstellung des Bedienelementes erfolgt vorteilhaft elastisch
von einer mittleren Ruhelage aus nach beiden Seiten dieser Verstelllinie.
Mit diesem Bedienelement sind dabei je nach Anforderung sowohl relativ
kurze als auch längere Verstellwege realisierbar, wobei
die Erfassung dieser Bewegungen insbesondere mittels Kontaktelementen
erfolgt.
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Eine
vorteilhafte Verstellung einer Markierung auf der horizontalen x-Achse
der Ausgabeeinheit kann durch eine Bewegung des Schiebestückes in
einer analogen Verstellachse und somit quer zur Längsachse
erreicht werden
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen
näher beschrieben. In den dazugehörigen Zeichnungen
ist zu sehen. In
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1 eine
Vorderansicht des Bedienelementes in einer vergrößerten
Darstellung
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2 eine
Vorderansicht des Bedienelementes mit dem Übertragungselement,
dem Zwischenstück und dem Schieber
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3 eine
Vorderansicht des Bedienelementes mit der Anordnung der seitlichen
Führungsschienen
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4 eine
Vorderansicht des Bedienelementes mit der Anordnung der seitlichen
Taster 94, 95
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5 eine
Seitenansicht des Bedienelementes mit dem Führungssteg
und der Übertragungsschiene 30
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6 eine
Draufsicht auf das Bedienelement ohne Deckel und mit angeordneter
Leiterplatte
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7 eine
Sicht von oben auf den Boden des Bedienelementes und mit angeordneten
seitlichen Tastern 94, 95
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8 eine
Draufsicht auf die Leiterplatte mit Bauteilen
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9 eine
Vorderansicht des Bedienelementes mit nach vorn verstelltem Übertragungselement
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10 eine
Seitenansicht des Bedienelementes mit dem zur Seite verstellten Übertragungselement
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11 eine
Vorderansicht des Bedienelementes mit dem zum Boden hin verstellten Übertragungselement
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12 eine
Seitenansicht nach 11
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13 eine
Einzeldarstellung des Übertragungselementes mit Zwischenstück
und Schieber sowie dem Gehäusedeckel und der Deckplatte
in einer Vorderansicht
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14 eine
Einzeldarstellung nach 13 in einer Seitenansicht
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15 eine
Einzeldarstellung des Übertragungselementes und des Zwischenstückes
in zusammengefügten Zustand in einer Vorderansicht
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16 eine
Einzeldarstellung nach 15 in einer Seitenansicht
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17 eine
Einzeldarstellung nach 15 in loser Anordnung
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18 eine
Einzeldarstellung nach 17 in einer Seitenansicht
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19 eine
Einzeldarstellung des Gehäusedeckels in einer Draufsicht
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20 eine
Einzeldarstellung der Deckplatte in einer Draufsicht
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21 eine
Einzeldarstellung der Deckplatte in einer Draufsicht mit Darstellung
der verdeckten Linien und ohne eingesetzte Federn 49, 50
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22 eine
Einzeldarstellung der Deckplatte in einer Draufsicht mit Darstellung
der verdeckten Linien und mit den eingesetzten Federn 49, 50
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23 eine
Einzeldarstellung der unteren Hälfte der Deckplatte in
einer Draufsicht
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24 eine
Einzeldarstellung der Deckplatte in einer Seitenansicht
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25 eine
Schnittdarstellung der Deckplatte nach Linie A-A in 21
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26 eine
Einzeldarstellung der Deckplatte in einer Seitenansicht in loser
Anordnung
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27 eine
Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles ein
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28 eine
Seitenansicht zu 27
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29 eine
Sicht nach 27 ohne die auf dem Führungssteg
angeordneten Einbauteile
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30 eine
Seitenansicht nach 29 jedoch mit montierten seitlichen
Federbügeln
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31 eine
Draufsicht auf das offene Gehäuse mit Darstellung der verdeckten Linien
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32 eine
Draufsicht auf das offene Gehäuse ohne Darstellung der
verdeckten Linien
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33 eine
Draufsicht auf das Gehäuse mit Führungssteg und
unbestückter Leiterplatte
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34 eine
Einzeldarstellung der zusammengefügten Bauteile Übertragungselement,
oberes Zwischenstück, unteres Zwischenstück und
Schieber in einer Vorderansicht
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35 eine
Darstellung nach 34 allerdings mit gelöstem
Schieber
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36 eine
Seitenansicht nach 35
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37 eine
Einzeldarstellung der Bauteile Übertragungselement und
oberes Zwischenstück in gelöster Anordnung und
in einer Vorderansicht
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38 eine
Seitenansicht nach 37
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39 eine
Darstellung nach 37 mit zusammengefügten
Bauteilen
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40 eine
Einzeldarstellung des Schiebers in einer Draufsicht
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41 eine
Einzeldarstellung des unteren Zwischenstückes in einer
Draufsicht
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42 eine
Einzeldarstellung des oberen Zwischenstückes in einer Draufsicht
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43 eine
Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Bedienelementes
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44 eine
Darstellung nach 43 allerdings mit nach vorn
bis zum Anschlag verstelltem Übertragungselement
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45 eine
Darstellung nach 43 allerdings mit nach rechts
bis zum Anschlag verstelltem Übertragungselement
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46 eine
Seitenansicht des Bedienelementes nach 43 mit
montierter Übertragungsschiene
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47 eine
Sicht nach 46 mit montierten Einbauteilen
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48 eine
Vorderansicht nach 43 mit eingebauter Übertragungsschiene
und Tastern
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49 eine
Einzeldarstellung der Übertragungsschiene in einer Draufsicht
mit aufgelegtem Schieber
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50 eine
Einzeldarstellung von Übertragungselement, Schieber, Klemmstück
und Betätigungsstück in einer Vorderansicht
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51 eine
Seitenansicht nach 50
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52 eine
Einzeldarstellung von Übertragungselement und Betätigungsstück
in einer Vorderansicht
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53 eine
Seitenansicht nach 52
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54 eine
Einzeldarstellung des Schiebers in einer Draufsicht
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55 eine
Seitenansicht nach 54
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56 eine
beispielhafte Anordnung von erfindungsgemäßen
Bedienelementen an einem Lenkrad
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57 eine
beispielhafte Anordnung eines erfindungsgemäßen
Bedienelementes an einem Tablet-PC
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Die
in den Ausführungsbeispielen verwendeten Kontaktelemente
sind als Mikrotaster in unterschiedlicher Bauart ausgeführt.
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In
einem ersten, in 1 bis 26 in
den Zeichnungen zu sehenden Ausführungsbeispiel ist das
Bedienelement 1 in einem rechteckigen, rahmenförmigen
Gehäuse 5 mit einem Boden 6 und einem
Deckel 7 aufgenommen.
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Im
Gehäuse 5 ist ein umlaufender Absatz 8 angeordnet,
der durch zwei Nuten 8.1 an beiden langen Enden unterbrochen
ist. Über den Nuten 8.1 befindet sich jeweils
an einer Seite ein Anschlag 9, 10.
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Mit
dem Boden 6 ist ein Führungssteg 1 verbunden,
der zwei Löcher 12, 13 zur Aufnahme von
je einer Schraubendruckfeder 18 sowie eine Ausnehmung 19 aufweist.
Des Weiteren ist im Führungssteg 11 ein Teil einer
Rastvorrichtung 22 untergebracht. In Schlitzen 23 und
einer Ausnehmung 25 ist eine nach innen drückbare
Rastfeder 24 angeordnet. Der Deckel 7 ist mit
einem Ausschnitt 7.1 versehen.
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Am
Boden 6 ist eine Leiterplatte 115 mit elektronischen
Einbauteilen und einem Ausschnitt 117 für den
Führungssteg 11 befestigt. In 8 ist
zu sehen, wie auf der Leiterplatte 115 ein Schaltkreis 112 mit
einer Auswerteelektronik, ein vorderer Taster 98, ein hinterer
Taster 99, ein erster Eingabetaster 88, ein zweiter
Eingabetaster 89, ein Signalerzeuger 110 mit den
Teilen einer Lichtschranke 111 sowie eine Steckverbindung 116 für
die Zuführung von äußeren Leitungen angeordnet
sind.
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Durch
ein Loch 120 im Gehäuse 5 ist die Zuleitung 121 für
die Einbauteile ins Innere des Bedienelementes 1 geführt.
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In 7 ist
zu erkennen, wie oben am Rand des umlaufenden Absatzes 8 an
den beiden langen Seitenwänden des Gehäuses 5 je
ein linker seitlicher Taster 94 und ein rechter seitlicher
Taster 95 befestigt sind.
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Ebenfalls
oberhalb des Randes des umlaufenden Absatzes 8 sind an
der linken Seitenwand Federhalter 34 und an der rechten
Seitenwand Federhalter 35 mit unter Vorspannung stehenden
Schraubendruckfedern 36, 37 angeordnet, die jeweils
eine seitliche Führungsschiene 38, 39 in
Anlage an den Anschlägen 9, 10 halten.
Die Führungsschienen 38, 39 sind nach
außen zur Seitenwand hin gegen die Kraft der Federn 36, 37 verstellbar
und werden auf diesem Verstellweg durch Ansätze 41 geführt.
Die Führungsschienen 38, 39 weisen Löcher 40 zur Durchführung
des Stößels der Taster 94, 95 auf.
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Über
dem Führungssteg 11 ist gegen Federkraft eine Übertragungsschiene 30 zum
Boden 6 hin verstellbar angeordnet. Die Übertragungsschiene 30 wird
durch die vorgespannten Federn 18 in Anlage an der Unterseite
der Anschläge 9, 10 gehalten und an den
Seitenflächen in den Nuten 8.1 des umlaufenden Randes 8 auf
dem Verstellweg geführt.
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In 2 ist
die Einbaulage des Übertragungselementes 58, eines
Zwischenstückes 69 sowie eines Schiebers 77 am
bzw. im Bedienelement 1 zu erkennen. In 13 bis 18 sind
noch Details hierzu dargestellt.
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Das Übertragungselement 58 weist
auf der Oberseite eine bogenförmig vertiefte Angriffsfläche 59 und
einen Quersteg 61 auf. Auf der Unterseite ist es zur Aufnahme
des Zwischenstückes 69 ausgebildet. Dazu ist beidseitig
eines Freiraumes 62 ein Körper mit Raststufen 63 und
Führungsnuten 64 angeordnet. Im Freiraum 62 befindet
sich eine Nase 65.
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Das
Zwischenstück 69 weist einen Körper mit
einem Quersteg 70 und beidseitig ausgebildeten Rastnasen 72 auf,
mit denen es am Übertragungselement 58 an den
Raststufen 63 befestigt ist. Vorn und hinten verfügt
das Zwischenstück 69 auf beiden Seiten über
Abstufungen 74 zur Halterung einer darüber befestigten
Deckplatte 42. Im Quersteg 70 befindet sich eine über
die ganze Breite gehende, rechteckige Ausnehmung 71.
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In
zusammengefügtem Zustand ist unterhalb der mittels Rastverbindung
verbundenen Bauteile Übertragungselement 58 und
Zwischenstück 69 der Schieber 77 angeordnet.
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Der
Schieber 77 besteht aus einem Körper mit einer
linken Seitenwand 79, einer rechten Seitenwand 80 und
einer dazwischen liegenden Ausnehmung 78. Die rechte Seitenwand 80 ist
auf der Innenseite mit flachen Rastzähnen 82 versehen,
die Bestandteil der Rastvorrichtung 22 sind und die linke Seitenwand 79 verfügt über
Schlitze 81, die dem Signalerzeuger 110 zugeordnet
sind. An der linken Seitenwand 79 ist ein Ausleger 83 und
an der rechten Seitenwand 80 ein Ausleger 84 angeordnet,
die jeweils zur Betätigung der Taster 88, 89 vorgesehen sind.
Auf der Oberseite des Schiebers 77 befindet sich ein viereckiger
Aufsatz 85, der in die quer verlaufende Ausnehmung 71 am
Zwischenstück 69 eingreift.
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Unter
anderem in 13 und 14 ist
ersichtlich, wie die Deckplatte 42 einerseits an dem Übertragungselement 58 und
andererseits am Zwischenstück 69 befestigt ist.
Die zwischen diesen Teilen geklemmte Deckplatte 42 liegt
dabei unten an den Abstufungen 74 des Zwischenstückes 69 und oben
an Stufen des Übertragungselementes 58 an.
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Die
Deckplatte 42 besteht aus einer oberen Hälfte 42 und
einer unteren Hälfte 43, die mittels Noppen 45 und
Löchern 46 zusammengefügt sind und verschließt
am Bedienelement 1 den Ausschnitt 7.1. Des Weiteren
dient die Deckplatte 42 einer elastischen Verstellung des Übertragungselementes 58 von
einer mittleren Ausgangslage aus. Dazu sind in einem kreisrunden
Langloch 48 zwei Schraubendruckfedern 49, 50 aufgenommen.
Die Federn 49, 50 stützen sich auf der
einen Seite jeweils an den Enden des Langloches 48 und
auf der anderen Seite an einem Anschlag 53 ab. Die Deckplatte 42 ist
mit zwei Ausschnitten 47 versehen, zwischen denen sich
ein Steg 54 in Längsrichtung erstreckt. Innerhalb
des Steges 54 erstreckt sich das Langloch 48 und
sind die einzelnen Elemente des Anschlages 53 angeordnet.
In den Steg 54 ist ein bis in das Langloch 48 hinein
reichender Schlitz 51 eingearbeitet. Durch die Ausschnitte 47 sind
einerseits Teile des Übertragungselementes 58 und
andererseits Teile des Zwischenstückes 69 geführt.
Das Übertragungselement 58 ist mit dem Zwischenstück 69 innerhalb
der Ausschnitte 47 in der Längsrichtung beweglich
angeordnet. In den Schlitz 51 greift die Nase 65 des Übertragungselementes 58 ein,
wobei diese Nase 65 zwischen den Federn 49, 50 mit
geringem Spiel anliegt. Bei einer Verstellung des Übertragungselementes 58 von
der mittleren Ruhelage aus nach vorn oder nach hinten wird jeweils
eine der Federn 49, 50 von der Nase 65 des Übertragungselementes 58 zusammengedrückt.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel ist das Übertragungselement 58 in
drei Freiheitsgraden beweglich und kann in fünf Richtungen
gegen Federkraft verstellt werden.
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Zur
Erfassung von Bewegungen in der Längsachse des Bedienelementes 1 wird
hier ein aus einer Lichtschranke 111 bestehender Signalerzeuger 110 verwendet.
Dieser Lichtschranke 111 ist die mit Schlitzen 81 versehene
Seitenwand des Schiebers 77 zugeordnet, die sich durch
zwei Teile der Lichtschranke hindurch bewegt. In einem Schaltkreises 112 mit
einer Auswerteelektronik wird aus dieser gerichteten Bewegung ein
von einem Computer oder einem elektronischen Gerät zu verarbeitendes
Signal erzeugt. Im Gehäuse ist in Längsrichtung
vorn ein Taster 98 und hinten ein Taster 99 angeordnet,
die an den Endlagen dieses Verstellweges betätigt werden. Die
seitlichen Bewegungen des Übertragungselementes 58 quer
zur Längsachse werden am Ende dieser Bewegung durch die
Betätigung des linken Tasters 94 und des rechten
Tasters 95 erfasst. Die Bewegung des Übertragungselementes 58 zum
Boden hin wird durch zwei Taster 88, 89 mit elastischen Schalthebeln
erfasst, wobei diese Taster in Stufen betätigt werden.
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Es
versteht sich, dass bei diesem Bedienelement 1 auch auf
anderen Technologien beruhende Bauteile Verwendung finden können,
die auf eine geeignete Weise die Bewegungen des Übertragungselementes 58 messen
und ein verwertbares Signal erzeugen. Ebenso können anstelle
der Mikrotaster alternative Bauteile Verwendung finden, insbesondere solche,
mit denen eine weitere Miniaturisierung des gesamten Bedienelementes 1 ermöglicht
wird.
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In 9 ist
das Bedienelement 1 mit dem nach vorn bis zum Anschlag
verschobenen Übertragungselement 58 zu sehen,
wobei in spitzem Winkel, im Wesentlichen in Pfeilrichtung eine Kraft
auf die Oberseite des Übertragungselementes 58 übertragen
wurde. Die einzelne Dimensionierung und Abstimmung der Federn 49, 50 und 18 erfolgt
hierbei so, dass bei einer Kraftübertragung im Wesentlichen
in der Pfeilrichtung die Federn 18 noch nicht gespannt werden,
sondern zunächst nur die Feder 49 zusammengedrückt
wird. Nach einer übertragenen Kraft in umgekehrter Richtung,
bei einer Verstellung des Übertragungselementes 58 nach
hinten und beim zusammendrücken der Feder 50 trifft
hierbei gleiches zu. In 9 ist erkennbar, wie die Feder 49 von
der Nase 65 zusammengedrückt und der vordere Taster 95 von
der vorderen Stirnfläche der rechten Seitenwand 80 des
Schiebers 77 betätigt wurde, wobei die Federn 18 die Übertragungsschiene 30 in
der Ausgangslage gehalten haben.
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In 10 ist
das Bedienelement 1 mit einem zur linken Seite bis zum
Anschlag verstellten Übertragungselement 58 zu
sehen, wobei eine Krafteinwirkung in spitzem Winkel und im Wesentlichen
in der Pfeilrichtung auf die Oberseite des Übertragungselementes 58 erfolgte.
Es ist zu erkennen, wie von der Seitenwand des Zwischenstückes 69 die
Führungsschiene 38 zum Anschlag an den Federhaltern 34 verstellt
wurde und die Federn 36 zusammengedrückt wurden.
Der Stößel des durch die Führungsschiene 38 ragenden
Tasters 94 wurde dabei ebenfalls eingedrückt und
der Taster 94 betätigt. Es ist zu erkennen, wie
sich dabei nur das Übertragungselement 58 und
das Zwischenstück 69 seitlich verschoben haben
und der Schieber aufgrund des Freiraumes des Aufsatzes 85 in
der quer verlaufenden Ausnehmung 71 am Quersteg 71 des
Schiebers 77 bei jeder seitlichen Verschiebung in seiner
Position verbleibt.
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11 und 12 zeigen
ein zum Boden hin verstelltes Übertragungselement 58.
Es wurde auf die Oberseite des Übertragungselementes 58 eine
Kraft im Wesentlichen in der Pfeilrichtung in 12 übertragen.
Mit dem Übertragungselement 58 hat sich das Zwischenstück 69 und
der Schieber 77 bis zum Anschlag verstellt. Dabei liegt
die Übertragungsschiene 30 auf der Oberseite des
Führungsstegs 11 auf und vom linken Ausleger 83 wurde
dabei der Taster 89 und vom rechten Ausleger 84 der
Taster 89 betätigt.
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Vorteilhaft
können mit dem Bedienelement 1 mehrere Verstellbewegungen
gleichzeitig ausgeführt und die dabei sowohl vom Signalerzeuger 110 als auch
von seitlichen oder am Boden 6 angeordneten Richtungstastern
erzeugten Signale in Abhängigkeit von den Vorgaben der
Software zur Steuerung von Programmen verwendet werden. Ein Beispiel
für eine solche Nutzung besteht darin, wenn das Übertragungselement 58 nach
links oder rechts verstellt wurde und in diesem Zustand eine gleichzeitige
Verschiebung in der Längsachse sowie sofort anschließend
eine Verstellung zum Boden hin erfolgt.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen in 27 bis 42 dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein erfindungsgemäßes
Bedienelement in der relativ langen Wegstrecke nicht von der mittleren
Ausgangslage gegen Federkraft verstellbar, sondern von einer Ausgangslage
an einem Ende des langen Verstellweges aus. Das Übertragungselement 58 befindet
sich in der Ruhelage am hinteren Anschlag und ist von da aus gegen die
Kraft einer in einem Langloch 14 im Führungssteg 11 angeordneten
Schraubendruckfeder 21 über einen sehr langen
Weg verstellbar angeordnet. Die Feder 21 wird von einem
T-Stück 133 am Schieber 77 betätigt.
Das Übertragungselement 58 ist hier für
den Angriff des Daumens und die Kraftübertragung gegen
die Federkraft über die Daumenkuppe entsprechend ausgebildet.
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Das Übertragungselement 58 kann
in diesem Ausführungsbeispiel zweistufig durch Krafteinwirkung
auf die Oberfläche des Übertragungselementes 58 und
im Wesentlichen gegen den Boden 6 verstellt werden, wobei
der ersten Stufe ein Taster 88 und der zweiten Stufe ein
Taster 89 zugeordnet ist. In der ersten Stufe sind zwei
auf dem Schieber 77 befestigte und schräg nach
oben stehende, flache Stabfedern 135 wirksam, während
in der zweiten Stufe die Federkraft der an der Übertragungsschiene 30 nach oben
hin angreifenden Schraubendruckfedern 18 zu überwinden
ist. Durch die in der zweiten Stufe wirksame, höhere Federkraft
ist hierbei ein sich deutlich unterscheidendes Schaltmoment gegeben.
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Nach
einer Verstellung des Schiebers 77 zum Boden 6 hin
werden der Taster 88 von einem Ansatz 136 am Schieber 77 und
der Taster 89 von einem Ausleger 137 am Schieber 77 betätigt,
die der Auslösung eines Eingabebefehls dienen können.
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Durch
diese mehrstufige Betätigung von Kontaktelementen im dritten
Freiheitsgrad können sehr differenzierte Bedienhandlungen
ausgeführt werden, wobei auch eine Verschiebung insbesondere
in der Längsachse auf zwei unterschiedlichen Ebenen erfolgen
kann.
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Mit
dem Übertragungselement 58 ist mittels Rastverbindung
ein oberes Zwischenstück 69.1 verbunden. In eine
Ausnehmung 71 des oberen Zwischenstückes 69.1 greift
der Ansatz 73 eines unteren Zwischenstückes 69.2 ein.
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Das
untere Zwischenstück 69.2 ist auf den Schieber 77 von
oben aufgesteckt. Das Übertragungselement 58 sowie
das obere Zwischenstück 69.1 und das untere Zwischenstück 69.2 sind
gegen die auf der Oberseite des Schiebers 77 angebrachten Federn 135 zum
Boden 6 hin verstellbar. Das Übertragungselement 58 ist
mit dem oberen Zwischenstück 69.1 am unteren Zwischenstück 69.1 querverstellbar
wobei ein in die Ausnehmung 71 eingreifender Ansatz 73 unbeweglich
bleibt. Während einer Längsverschiebung des Übertragungselementes 58 wird
der Schieber 77 über das untere Zwischenstück 69.2 und
den Ansatz 73 in der Ausnehmung 71 mitgenommen.
Bei einer Längsverstellung des Schiebers 77 wirkt
hier ebenfalls eine Rastvorrichtung 22.
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Zur
elastischen Querverstellung des Übertragungselementes 58 von
einer mittleren Lage aus sind an beiden Seitenwänden Federbügel 128 in
Halterungen 130 angeordnet und gegen die Kraft von sich
einerseits an der Seitenwand und andererseits am Federbügel 128 abstützenden
Federn 132 drehbar gelagert. Die Federbügel 128 verfügen über
je einen Führungsstift 129 auf welche die Seitenflächen des
oberen Zwischenstückes 69.1 bei der Querverstellung
einwirken. Bei einer Verstellung des Übertragungselementes 58 nach
links oder rechts wird über ein an den Enden des Federbügels 128 angeordnetes,
nasenförmiges Schaltteil 131 ein Richtungstatser 94 bzw. 95 betätigt.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel zeigt ein Bedienelement in
einer sehr flachen Ausführung. Verschiedene Ansichten hierzu
sind in 43 bis 55 zu
sehen.
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In
einem Gehäuse 5 ist eine Übertragungsschiene 31 mit
einem Doppel-T-Profil federnd gelagert. An den t-förmigen
Enden greifen in kreisrunden Ausnehmungen vier Schraubendruckfedern 18 an und
drücken die Übertragungsschiene 31 nach
oben bis zu dem vorn und hinten am Gehäuse 5 ausgebildeten
und als Anschlag dienenden schmalen Rand 8.2. Die Übertragungsschiene 31 kann
bis zur Anlage auf der Oberseite der Federhalter 17 zum
Boden 6 hin verstellt werden. Seitlich der Übertragungsschiene 31 sind
an den Federhaltern 17 anliegende Führungsplatten 32 angeordnet,
mit denen die Übertragungsschiene 31 während
der Verstellung geführt wird.
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Nach
einer Verstellung des Übertragungselementes 58 im
dritten Freiheitsgrad, zum Boden hin, werden von der Übertragungsschiene 31 der
Taster 88 und der Taster 89 betätigt,
die der Auslösung eines Eingabebefehls dienen können.
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Das Übertragungselement 58 weist
hier auf der Unterseite ein rechteckiges Verbindungsstück 56 mit
einem Absatz 57 auf. Das Verbindungsstück 56 ist
durch einen Ausschnitt 29 des Schiebers 77 geführt.
Auf der Unterseite des Schiebers 77 ist ein längliches
Betätigungsstück 125 mit dem Übertragungselement 58 fest
verbunden, wobei diese Verbindung vorzugsweise mittels Presspassung
zwischen dem Verbindungsstück 56 und dem Betätigungsstück 125 hergestellt
wurde. Der dazwischen angeordnete Boden des Schiebers 77 ist
zwischen der unteren Kante des am Klemmstück 86 anliegenden
Absatzes 57 und der oberen Fläche des Betätigungsstückes 125 beweglich
gehalten.
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Der
Schieber 77 ist in der Längsachse an der Übertragungsschiene 31 verstellbar
und wird durch zwei Begrenzungsschienen 124 an dieser geführt. Der
Schieber 77 weist eine linke Seitenwand 79 mit Schlitzen 81 zur
Messung der Relativbewegung mittels einer auf der Leiterplatte 115 angebrachten
Lichtschranke 110 auf.
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Auf
der Oberseite des Schiebers 77 befindet sich ein rechteckiger
Freiraum 123 in dem beidseitig des Ausschnittes 29 je
ein Anschlagstift 87 angeordnet ist. An beiden Außenseiten
des Freiraumes 123 sind je zwei Löcher 27 zur
Aufnahme von zwei Schraubendruckfedern 26 vorgesehen, die
auf der anderen Seite an je einer im Freiraum 123 nach
innen hin beweglichen und an einem Anschlagstift 87 anliegenden
Rückstellschiene 28 angreifen. Zwischen den Rückstellschienen 28 ist
das Klemmstück 86 querbeweglich im Freiraum 123 angeordnet
und liegt mit seinen langen Seiten gegenüber je einer Rückstellschiene 28.
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In 43 ist
der Schieber 77 bezüglich des ersten und zweiten
Freiheitsgrades jeweils in der mittleren Lage dargestellt und 44 zeigt
einen nach vorn bis zum Anschlag verstellten Schieber 77, wobei
der Stößel des vorderen Tasters 98 vom
vorderen abgerundeten Ende des Betätigungsstückes 125 eingedrückt
und dieser somit betätigt wurde.
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In 45 ist
ein bis zum rechten Anschlag verstelltes Übertragungselement 58 dargestellt,
wobei hier der besseren Übersicht wegen nur das Betätigungsstück 125 zu
sehen ist. Es ist zu erkennen, wie das Klemmstück 86 vom
durchgeführten Verbindungsstück 56 des Übertragungselementes 58 nach rechts
verstellt wurde und dabei die zwei rechten Federn 26 von
der Rückstellschiene 28 zusammengedrückt
wurden, wobei der Anschlagstift in einer Nut des Klemmstückes 86 zur
Anlage kommt.
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In 56 ist
die Anordnung von zwei Bedienelementen 1 an einem Lenkrad
eines Straßenfahrzeuges zu sehen, wobei das linke Bedienelement 1 von
einer mittleren Ruhelage aus in der Längsachse beidseitig
verstellbar ist und das rechte Bedienelement 1 von einer
unteren Ausgangslage gegen Federkraft über die gesamte
Länge verstellbar ist. Die Bedienelemente 1 sind
innerhalb eines Formteiles, welches die Querstreben des Lenkrades
umschließt angeordnet und mit der Längsachse im
Wesentlichen zur Fahrzeugfront hin ausgerichtet, so dass das Übertragungselement 58 von
den Daumen der das Lenkrad umschließenden Bedienerhände
sowohl in der Längsachse des Bedienelementes 1 als
auch quer dazu sicher und komfortabel bedient werden können.
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Das
in der linken Strebe angeordnete Bedienelement 1 kann insbesondere
als von Hand zu betätigender Geschwindigkeitsregler und
das Bedienelement 1 auf der rechten Seite zur Steuerung
anderer Programme des Fahrzeugcomputers genutzt werden. Bei der
Verwendung dieser speziellen Ausführung eines Bedienelementes
zur Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit vom Lenkrad aus besteht
der Vorteil, dass der Verstellbewegung nach vorn bzw. oben eine
Erhöhung und der Verstellbewegung nach unten bzw. hinten
eine Verminderung der Geschwindigkeit zugeordnet werden kann. Das
sich nach einer Betätigung sofort wieder selbsttätig
in die mittlere Ausgangslage zurück verstellende Übertragungselement 58 erlaubt
hierbei eine sehr gefühlvolle, schnelle und zudem komfortable
Steuerung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Diese Anwendung verfügt über
entscheidende Vorteile gegenüber beispielsweise hinter dem
Lenkrad angeordneten Bedienelementen. Es kann hiermit auch bei weiter
zunehmender Verkehrsdichte noch ein dauerhafter ermüdungsfreier
Gebrauch dieses Bedienelementes gewährleistet werden.
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Eine
nicht in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beinhaltet
die Anordnung weiterer Taster 90, 90.1 im Gehäuse
des Bedienelementes 1 sowie die getrennte Anordnung wenigstens
eines Tasters 90.2 außerhalb des Gehäuses
des Bedienelementes 1, beispielsweise innerhalb eines in
einem Fahrzeug anderen Ortes angebrachten und insbesondere leicht
zugänglichen Gehäuse-Formteiles. Mit dieser teilweise
getrennten Ausführung eines Bedienelementes können
vorteilhaft Bedienhandlungen an Programmen mit mehreren Fingern
und von mehr als einer Hand an unterschiedlichsten Bedienelement-Teilen
vorgenommen werden.
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In 57 ist
die beispielhafte Anordnung eines erfindungsgemäßen
Bedienelementes an einem Tablet-PC zu sehen, wobei erkennbar ist,
dass zu dessen Anordnung nur ein sehr schmaler Rand benötigt
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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