DE102011009679A1 - Multifunctional operator control device for use as input device for screen-controlled devices such as computers, detects spacing of operating device or one of its components, so that operating device is moved in radial direction - Google Patents

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Markus Jantke
Christian Knoop
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Behr Hella Thermocontrol GmbH
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Abstract

A rotation sensor (68) detects the current rotational position of operating unit. A depression sensor (78) detects a depressing movement of control unit. A radial sensor unit (64) detects a radial movement of manually operable operating unit (14) during tilting and/or lateral displacement of operating unit. The radial sensor unit has proximity sensor (66) for detecting a spacing of operating device or one of its components (54) to proximity sensor, so that operating device is moved in radial direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Multifunktions-Bedienvorrichtung, und zwar insbesondere als Eingabeeinrichtung für bildschirmgesteuerte Vorrichtungen wie beispielsweise Computer, für Vorrichtungen der Informations- oder Unterhaltungstechnik, für Kfz-Komponenten oder allgemein für ein Mensch-Maschine-Interface.The invention relates to a multifunction operating device, in particular as an input device for screen-controlled devices such as computers, for information or entertainment technology devices, for automotive components or generally for a human-machine interface.

Als Dateneingabeeinrichtungen insbesondere in Kraftfahrzeugen haben sich sogenannte Drehsteller bewährt, bei denen es sich um Multifunktions-Bedienvorrichtungen handelt, die eine manuell bedienbare Bedieneinheit, nämlich den Drehsteller, aufweisen, der bzw. die um eine Drehachse drehbar und längs der Drehachse rückstellfähig niederdrückbar sowie durch Kippen und/oder durch seitliches Verschieben im Wesentlichen radial zur Drehachse bewegbar ist. Sämtliche dieser Bedienfunktionen können an ein und demselben Element durchgeführt werden. Alternativ sind auch Systeme bekannt, bei denen die Verdrehung und das Niederdrücken durch ein erstes Element des Drehstellers realisiert werden, welches darüber hinaus auch noch ein seitliches Verschieben ermöglicht, wobei durch ein zusätzliches Element eine Art Joystick-Funktion, nämlich ein Kippen, realisiert werden kann.As data input devices, in particular in motor vehicles, so-called turntables have proven themselves, which are multifunction control devices having a manually operable control unit, namely the turntable, the rotatable about an axis of rotation and along the axis of rotation resiliently depressible and by tilting and / or by lateral displacement substantially radially to the axis of rotation is movable. All of these operating functions can be carried out on the same element. Alternatively, systems are known in which the rotation and the depression are realized by a first element of the turntable, which also also allows a lateral displacement, with an additional element, a kind of joystick function, namely tilting, can be realized ,

Multifunktions-Bedienvorrichtungen der zuvor genannten Art haben sich grundsätzlich bewährt. Sie verfügen über einen Drehsensor zur Erfassung der aktuellen Drehposition der Bedieneinheit, einen Drücksensor zur Erfassung einer Niederdrückbewegung der Bedieneinheit und über eine Radialsensoreinheit zur Erkennung einer im Wesentlichen Radialbewegung der Bedieneinheit beim Kippen und/oder seitlichen Verschieben derselben. Eine derartige Multifunktions-Bedienvorrichtung ist beispielsweise in WO 2005/027168 A1 , DE 100 59 793 A1 , DE 100 42 028 A1 , DE 102 41 869 A1 und DE 103 42 335 B4 beschrieben.Multifunction control devices of the aforementioned type have basically proven. They have a rotation sensor for detecting the current rotational position of the operating unit, a pressure sensor for detecting a depression movement of the operating unit and a radial sensor unit for detecting a substantially radial movement of the operating unit when tilting and / or laterally moving the same. Such a multi-function operating device is, for example, in WO 2005/027168 A1 . DE 100 59 793 A1 . DE 100 42 028 A1 . DE 102 41 869 A1 and DE 103 42 335 B4 described.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine bezüglich des Bedienkomforts verbesserte Bedieneinheit mit mehreren Bedienfunktionen zu schaffen.The object of the invention is to provide an improved with respect to ease of use control unit with multiple operating functions.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Multifunktions-Bedienelement, insbesondere als Eingabeeinrichtung für bildschirmgesteuerte Vorrichtungen, wie beispielsweise Computer, Vorrichtungen der Informations- oder Unterhaltungstechnik, Kfz-Komponenten oder allgemein für ein Mensch-Maschine-Interface, vorgeschlagen, wobei die Multifunktions-Bedienvorrichtung versehen ist mit

  • – einer manuell bedienbaren Bedieneinheit, die um eine Drehachse drehbar und längs der Drehachse rückstellfähig niederdrückbar sowie durch Kippen und/oder durch seitliches Verschieben im Wesentlichen radial zur Drehachse bewegbar ist,
  • – einem Drehsensor zur Erfassung der aktuellen Drehposition der Bedieneinheit,
  • – einem Drücksensor zur Erfassung einer Niederdrückbewegung der Bedieneinheit und
  • – einer Radialsensoreinheit zur Erkennung einer im Wesentlichen radialen Bewegung der Bedieneinheit beim Kippen und/oder seitlichen Verschieben derselben.
To achieve this object, the invention proposes a multifunction control element, in particular as an input device for screen-controlled devices, such as computers, devices of information or entertainment technology, automotive components or generally for a human-machine interface, wherein the multifunctional Operating device is provided with
  • A manually operable operating unit, which is rotatable about an axis of rotation and resiliently depressible along the axis of rotation and is movable by tilting and / or by lateral displacement essentially radially to the axis of rotation,
  • A rotation sensor for detecting the current rotational position of the operating unit,
  • - A pressure sensor for detecting a depression movement of the operating unit and
  • - A radial sensor unit for detecting a substantially radial movement of the operating unit when tilting and / or lateral displacement thereof.

Bei dieser Multifunktions-Bedienvorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen,

  • – dass die Radialsensoreinheit mindestens einen Näherungssensor zur Erfassung eines Abstandes der Bedienvorrichtung oder einer ihrer Komponenten zum Näherungssensor aufweist und
  • – dass mit einer Auswerteeinheit anhand des Abstandes der Bedieneinheit oder einer ihrer Komponenten zum mindestens einen Näherungssensor ermittelbar ist, in welcher Radialrichtung die Bedienvorrichtung bewegt ist.
In this multifunction control device is provided according to the invention,
  • - That the radial sensor unit has at least one proximity sensor for detecting a distance of the operating device or one of its components to the proximity sensor, and
  • - That is determined by an evaluation unit based on the distance of the operating unit or one of its components to at least one proximity sensor, in which radial direction, the operating device is moved.

Die erfindungsgemäße Multifunktions-Bedienvorrichtung ist mit einer manuell bedienbaren Bedieneinheit ausgestattet, die ein Bedienelement aufweist, welches um eine Drehachse drehbar und längs der Drehachse rückstellfähig niederdrückbar und durch Kippen und/oder durch seitliches Verschieben im Wesentlichen radial zur Drehachse bewegbar ist, wobei auch die im Wesentlichen radiale Bewegung des Bedienelements rückstellfähig ist. Mit anderen Worten ist also das Bedienelement automatisch zentriert. Die Drückbewegung sowie die Kipp- und/oder die seitliche Verschiebung können alternativ auf ein oder zwei Bedienelemente verteilt sein. Die Drehbewegung wird durch einen Drehsensor und die Niederdrückbewegung durch einen Drücksensor erfasst. Die im Wesentlichen radiale Bewegung, d. h. das Kippen und/oder das seitliche Verschieben, wird durch eine Radialsensoreinheit erfasst.The multi-function operating device according to the invention is equipped with a manually operable control unit which has a control element which is rotatable about an axis of rotation and resiliently pressed down along the axis of rotation and by tilting and / or by lateral displacement substantially radially to the axis of rotation, wherein also in the Substantial radial movement of the control element is resilient. In other words, the control is automatically centered. The pushing movement as well as the tilting and / or the lateral displacement can alternatively be distributed to one or two operating elements. The rotational movement is detected by a rotation sensor and the depression movement by a pressure sensor. The substantially radial movement, d. H. the tilting and / or the lateral displacement is detected by a radial sensor unit.

Erfindungsgemäß sind nun die beim Kippen und/oder seitlichen Verschieben wirkenden Rückstell-(Feder-)Kräfte von den Rückstellkräften beim Niederdrücken der Bedieneinheit entkoppelt. Dies erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die Radialsensoreinheit mindestens einen berührungslos arbeitenden Näherungssensor zur Erfassung eines Abstandes der Bedieneinheit oder einer ihrer Komponenten zum Näherungssensor aufweist. Die Radialbewegung wird also berührungslos durch einen vorzugsweise nicht optischen Näherungssensor, der also beispielsweise kapazitiv oder magnetisch (Hall-Sensor) arbeitet, realisiert. Beim Kippen und/oder seitlichen Verschieben müssen also zur Erkennung dieser Radialbewegungen keinerlei Kräfte von Endschaltern oder dergleichen auf Berührung reagierenden Sensoren überwunden werden. Die Radialbewegungserkennung erfolgt vielmehr berührungslos und damit auch ohne Überwindung zusätzlicher, über die Rückstellkräfte hinausgehender Kräfte. Mit Hilfe einer Auswerteeinheit wird anhand des Abstandes der Bedieneinheit oder einer ihrer Komponenten zu dem zumindest einen Näherungssensor ermittelt, in welche Radialrichtung die Bedieneinheit bewegt ist.According to the invention, the restoring (spring) forces acting on the tilting and / or lateral displacement are now decoupled from the restoring forces when the operating unit is pressed down. This is done according to the invention in that the radial sensor unit has at least one non-contact proximity sensor for detecting a distance of the operating unit or one of its components to the proximity sensor. The radial movement is thus realized without contact by a preferably non-optical proximity sensor, which thus operates, for example, capacitively or magnetically (Hall sensor). When tilting and / or lateral displacement so no forces of limit switches or the like responsive to touch sensors must be overcome to detect these radial movements. The radial motion detection is rather contactless and thus without overcoming additional forces beyond the restoring forces. With the help of a The evaluation unit is determined on the basis of the distance of the operating unit or one of its components to the at least one proximity sensor, in which radial direction the operating unit is moved.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Radialsensoreinheit zwei und insbesondere vier um 90° versetzt angeordnete Näherungssensoren auf, von denen jeder Sensor seinen jeweiligen Abstand zur Bedieneinheit oder einer unterschiedlichen ihrer Komponenten erfasst. Durch diese alternativen Anordnungen ist es möglich, Kipp- bzw. seitliche Verschiebebewegungen der Bedieneinheit zu erfassen, die, bei Betrachtung der Bedieneinheit von oben, unter 45° oder einem Vielfachen von 45° erfolgen.In an advantageous embodiment of the invention, the radial sensor unit comprises two and in particular four offset by 90 ° arranged proximity sensors, each of which sensor detects its respective distance to the control unit or a different of its components. Through these alternative arrangements, it is possible to detect tilting or lateral displacement movements of the operating unit, which, when viewed from above, take place at 45 ° or a multiple of 45 °.

Als eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung weist die Multifunktions-Bedienvorrichtung ein insbesondere als Teller ausgeführtes Kippbedienelement auf, das gelenkig oder flexibel mit einer zur Anzahl der Näherungssensoren gleichen Anzahl von parallel zur Drehachse geführten Stößelelementen verbunden ist, deren Abstände zum jeweils zugeordneten Näherungssensor von diesem erfasst werden. Dieses Kippbedienelement kann mit Hilfe beispielsweise einer Spiralfeder wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt werden, nachdem es gekippt worden ist. Auf dem Kippbedienelement kann beispielsweise ein mit der Drehachse verbundener Flansch oder dergleichen Andrückelement aufliegen, so dass das gesamte Kippbedienelement bei Ausführung einer Niederdrückbewegung niedergedrückt wird. Die Erkennung einer derartigen Niederdrückbewegung kann durch einen separaten Drücksensor in Form beispielsweise eines Drucktasters oder Schalters oder dergleichen oder aber dadurch erkannt werden, dass sämtliche Näherungssensoren die Annäherung der Stößelelemente bis zu einem vorgebbaren minimal zulässigen Abstand erfassen. Bei vier Näherungssensoren würde man auf diese Art und Weise eine Niederdrückbewegung der Bedieneinheit von einer Kippbewegung unterscheiden können.As a further advantageous embodiment of the invention, the multifunction control device on a particular designed as a plate tilt control element, which is articulated or flexible connected to a number of proximity sensors same number of parallel to the axis of rotation guided plunger elements whose distances to each associated proximity sensor detected by this become. This tilting control element can be moved back by means of, for example, a coil spring back to its original position after it has been tilted. On the tilt control element, for example, a flange connected to the axis of rotation or the like pressure element can rest, so that the entire tilt control element is depressed when executing a depression movement. The detection of such a depression movement can be detected by a separate pressure sensor in the form of, for example, a pushbutton or switch or the like, or by all proximity sensors detecting the approach of the tappet elements to a predeterminable minimum allowable distance. With four proximity sensors, one would be able to distinguish a depression movement of the operating unit from a tilting movement in this way.

Alternativ zur zuvor genannten Ausgestaltung eines Kippbedienelements kann die Bedieneinheit zweckmäßigerweise ein quer zur Drehachse in einer Radialebene rückstellfähig, verschiebbares Verschiebeelement aufweisen, dessen jeweilige Abstände zu den jeweiligen Näherungssensoren von diesen erfassbar sind. Hierdurch wäre also eine seitliche Zieh- bzw. Schiebebewegung in radialer Ebene zur Drehachse erkennbar. Es ist schließlich auch möglich, dass Kippbewegungen von seitlichen Verschiebebewegungen unterschieden werden können, womit die Funktionalität der Bedienung der Bedienvorrichtung weiter erhöht wäre.As an alternative to the aforementioned embodiment of a tilt control element, the control unit may expediently have a displaceable sliding element which can be displaced transversely to the axis of rotation in a radial plane and whose respective distances from the respective proximity sensors can be detected by the latter. As a result, a lateral pulling or sliding movement would be recognizable in the radial plane to the axis of rotation. Finally, it is also possible that tilting movements can be distinguished from lateral displacement movements, whereby the functionality of the operation of the operating device would be further increased.

Eine zweckmäßige, weil raumsparende Anordnung der Bedieneinheit mit zwei, unterschiedliche Bewegungen ausführenden Bedienelementen ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch gegeben, dass die Bedieneinheit ein äußeres erstes Bedienelement aufweist, das um die Drehachse der Bedieneinheit drehbar ist, und dass die Bedieneinheit ein inneres zweites Bedienelement aufweist, das von dem ersten Bedienelement umgeben ist und rückstellfähig im Wesentlichen radial bewegbar ist. Hierbei kann beispielsweise das zweite Bedienelement (alternativ das erste Bedienelement) kippbar und/oder seitlich verschiebbar sein, wobei in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein kann, dass entweder das erste Bedienelement oder das zweite Bedienelement rückstellfähig niederdrückbar ist oder dass beide Bedienelemente gemeinsam rückstellfähig niederdrückbar sind.An expedient, because space-saving arrangement of the control unit with two, different movements exporting controls is given in an advantageous embodiment of the invention in that the control unit has an outer first control element which is rotatable about the axis of rotation of the control unit, and that the control unit an inner second Operating element which is surrounded by the first control element and is resiliently movable substantially radially. Here, for example, the second control element (alternatively, the first control element) tiltable and / or laterally displaceable, which may be provided in a further advantageous embodiment of the invention that either the first control or the second control element is depressibly depressible or both control elements together resiliently depressible are.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and with reference to the drawing. In detail, they show:

1 eine perspektivische Ansicht der beiden Bedienelemente einer manuell bedienbaren Multifunktions-Bedieneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a perspective view of the two controls of a manually operated multifunction control unit according to an embodiment of the invention,

2 einen Längsschnitt entlang der durch die Achse II-II angedeuteten Vertikalebene, 2 a longitudinal section along the direction indicated by the axis II-II vertical plane,

3 einen Längsschnitt durch die Bedieneinheit entlang der durch die Achse III-III in 1 angedeuteten Vertikalebene, 3 a longitudinal section through the control unit along through the axis III-III in 1 indicated vertical plane,

4 eine perspektivische Darstellung der Haupteinzelelemente der Bedieneinheit gemäß den 1–3 und 4 a perspective view of the main individual elements of the control unit according to the 1 - 3 and

5 eine Schnittansicht ähnlich der gemäß 2, jedoch bei einem der beiden gekippten Bedienelemente. 5 a sectional view similar to that according to 2 , but with one of the two tilted controls.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht des manuell betätigbaren Bereichs einer Multifunktions-Bedieneinheit 10, die in diesem Ausführungsbeispiel ein erstes um eine Drehachse 12 drehbares Bedienelement 14 (nachfolgend Drehbedienelement genannt) und ein zweites kippbares Joystick-Bedienelement 16 (nachfolgend Kippbedienelement genannt) aufweist. Neben der Drehbewegung kann das Drehbedienelement 14 auch eine Hubbewegung, also eine Niederdrückbewegung, ausführen. Weitere Elemente der Bedieneinheit 10 sind unterhalb eines Abdeckelements 18 angeordnet, was nachfolgend anhand der 2–5 erläutert wird. 1 shows a perspective view of the manually operable area of a multi-function control unit 10 in this embodiment, a first about an axis of rotation 12 rotatable operating element 14 (hereinafter called rotary control element) and a second tiltable joystick control 16 (hereinafter referred to as tilt control element). In addition to the rotational movement, the rotary control element 14 also a lifting movement, so a depression, run. Further elements of the control unit 10 are below a cover element 18 arranged, which is based on the following 2 - 5 is explained.

2 zeigt eine erste Längsschnittansicht durch die Bedieneinheit 10. Zusammen mit der weiteren Schnittansicht gemäß 3 und der Explosionsdarstellung gemäß 4 ist zu erkennen, dass das Drehbedienelement 14 mit einer Welle 20 starr gekoppelt ist, die einen oberen, nach oben offenen und hohl ausgebildeten ersten Abschnitt 22 und einen unteren, in diesem Ausführungsbeispiel massiv ausgebildeten Abschnitt 24 aufweist. Der obere erste Abschnitt 22 weist vier um 90° versetzte Axialschlitze 26 auf, in die vier Streben 28 eines kippbaren Scheibenandrückelements 30 eingetaucht sind. Konzentrisch zu dem Scheibenandrückelement 30 und der Drehachse 12 befindet sich ein mit dem Kippbedienelement 16 verbundener Bolzen bzw. Stift 32, der starr mit dem Scheibenandrückelement 30 verbunden ist und von dem hohlen oberen Abschnitt 22 der Drehwelle 20 aufgenommen ist. Damit befindet sich das Kippbedienelement 16, das nach Art eines Joystick-Tellers ausgeführt ist, innerhalb des als Drehkranz ausgeführten Drehbedienelements 14. Der Bolzen bzw. Stift 32 stützt sich dabei im konzentrisch zur Drehachse 12 angeordneten Scheitelpunkt 34 am konkav geformten Boden 36 des oberen hohlen Abschnitts 22 der Drehwelle 20 ab, gegen den der Stift bzw. Bolzen 32 durch eine ringförmiges Federelement 38 gedrückt ist, das vom Drehbedienelement 14 nach unten absteht und eine Vielzahl von im Kreis angeordneten, im Wesentlichen S-förmigen Blattfederelementen 40 aufweist. Diese Blattfederelemente 40 liegen an einem konzentrisch zur Drehachse 12 verlaufenden Kragen 42 an, der nach oben vom Scheibenandrückelement 30 aufragt. Das Federelement 38 bewirkt eine automatische Zentrierung des Kippbedienelements 16 nach einer Kippbewegung. 2 shows a first longitudinal sectional view through the operating unit 10 , Together with the further sectional view according to 3 and the exploded view according to 4 is to realize that the rotary control element 14 with a wave 20 is rigidly coupled, which has an upper, upwardly open and hollow first section 22 and a lower, in this embodiment, solid trained section 24 having. The upper first section 22 has four 90 ° offset axial slots 26 on, in the four struts 28 a tiltable Scheibenandrückelements 30 are immersed. Concentric with the disc pressing element 30 and the axis of rotation 12 is one with the tilt control 16 connected bolt or pin 32 that is rigid with the disc presser 30 is connected and from the hollow upper section 22 the rotary shaft 20 is included. This is the tilt control element 16 , which is designed in the manner of a joystick plate, within the rotary control element designed as a turntable 14 , The bolt or pin 32 supports itself concentric to the axis of rotation 12 arranged vertex 34 on the concave shaped bottom 36 the upper hollow section 22 the rotary shaft 20 from, against the pin or bolt 32 by an annular spring element 38 is pressed, that of the rotary control element 14 protrudes downward and a plurality of arranged in a circle, substantially S-shaped leaf spring elements 40 having. These leaf spring elements 40 lie at a concentric to the axis of rotation 12 extending collar 42 at the top of the disc presser 30 rises. The spring element 38 causes an automatic centering of the tilt control element 16 after a tilting movement.

Im Bereich des konkav geformten Bodens 36 des hohlen oberen Abschnitts 22 der Drehwelle 20 weist diese einen Außenflansch 44 auf, der über eine Hubspiralfeder 46 gegen ein Halteelement 48 abgestützt ist. Das Halteelement 48 ist entweder an dem Abdeckelement 18 oder aber an einer (im Folgenden noch zu erwähnenden) Tägerplatte (z. B. Leiterplatine) fixiert. Am Halteelement 48 ist eine Kippspiralfeder 50 abgestützt, die an ihrem anderen Ende an einem Kippteller 52 anliegt. Beide Spiralfedern verlaufen im Wesentlichen konzentrisch. Der Kippteller 52 liegt unterhalb des Flansches 44 der Drehwelle 20 an. Durch Kippen des Kippbedienelements 16 wird über das mitkippende Scheibenandrückelement 30 der Kippteller 52 gekippt (siehe 5). Diese Kippbewegung des Kipptellers 52 wird nach Loslassen des Kippbedienelements 16 durch die Kippspiralfeder 50 zurückgeführt, bis sich das Kippbedienelement 16 (über das Ringfederelement 38) wieder in seiner zentrierten Ausgangsposition gemäß 2 befindet. Mit dem Kippteller 52 sind in diesem Ausführungsbeispiel über Kugelgelenke vier Stößelelemente 54 verbunden, die jeweils einen Kugelkopf 56 aufweisen, der in einer Kugelkopfaufnahme 58 des Kipptellers 52 aufgenommen ist. Die vier Stößelelemente 54 sind in zueinander parallelen Führungskanälen 60 geführt, die im Halteelement 48 ausgebildet sind. Unterhalb des Halteelements 48 befindet sich eine Trägerplatte 62, die vier mit den Stößeln 54 fluchtend angeordnete Näherungssensoren 64 aufweist, welche als Hall-Sensoren 66 ausgebildet sind, denen jeweils Magnete 67 in den Stößeln 54 zugeordnet sind. Alternativ könnten die (gesamten) Stößel 54 selbst magnetisch sein. Die Magnetwirkung kann durch Permanentmagnete oder durch dem Material der Stößel 54 zugemischtes Magnetpulver realisiert sein. Die vier Näherungssensoren 64 sind um jeweils 90° versetzt angeordnet; um 90° versetzt angeordnet sind auch die vier parallel zueinander verlaufenden Stößelelemente 54. Beim Kippen des Kipptellers 52 nähert sich also mindestens eines der Stößelelemente 54 seinen ihm zugeordneten Näherungssensor 64 an. Diese Annäherung wird erfasst und kann dann dahingehend ausgewertet werden, dass erkannt wird, in welchem Winkel und in welcher Richtung zur Drehachse 12 das Kippbedienelement 16 gekippt worden ist. Sprechen beispielsweise zwei Näherungssensoren 64 an, so ist ermittelbar, dass die Kippbewegung unter einem Winkel von 45° zwischen den beiden Näherungssensoren 64 erfolgt ist.In the area of the concave shaped bottom 36 the hollow upper section 22 the rotary shaft 20 this has an outer flange 44 up, over a Hubspiralfeder 46 against a holding element 48 is supported. The holding element 48 is either on the cover 18 or fixed to a (later to be mentioned) Tägerplatte (eg., Printed circuit board). On the holding element 48 is a tilt spiral spring 50 supported at the other end on a tilting plate 52 is applied. Both coil springs are essentially concentric. The tilt plate 52 lies below the flange 44 the rotary shaft 20 at. By tilting the tilt control element 16 is about the mitkippende disc presser 30 the tilt plate 52 tilted (see 5 ). This tilting movement of the tilting plate 52 becomes after releasing the tilt control element 16 through the tilt spiral spring 50 returned until the tilt control element 16 (via the annular spring element 38 ) again in its centered starting position according to 2 located. With the tilt plate 52 are in this embodiment via ball joints four plunger elements 54 connected, each with a ball head 56 show, in a ball head 58 of the tilting plate 52 is included. The four plunger elements 54 are in mutually parallel guide channels 60 guided in the holding element 48 are formed. Below the retaining element 48 there is a carrier plate 62 , the four with the pestles 54 aligned proximity sensors 64 which has as Hall sensors 66 are formed, each of which magnets 67 in the pestles 54 assigned. Alternatively, the (entire) ram could 54 be magnetic yourself. The magnetic effect can be through permanent magnets or through the material of the plunger 54 be implemented mixed magnetic powder. The four proximity sensors 64 are arranged offset by 90 °; Also arranged offset by 90 °, the four mutually parallel plunger elements 54 , When tilting the tilting plate 52 So approaches at least one of the plunger elements 54 his associated proximity sensor 64 at. This approach is detected and can then be evaluated so that it is recognized, at which angle and in which direction to the axis of rotation 12 the tilt control element 16 has been tilted. For example, say two proximity sensors 64 On, it can be determined that the tilting movement at an angle of 45 ° between the two proximity sensors 64 is done.

Die Drehbewegung des Drehbedienelements 14 wird in diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines optisch arbeitenden Drehsensors 68 erkannt, der beispielsweise als Lichtschranke ausgeführt ist. In die Lichtschranke taucht das Ende eines mit Schlitzen 70 versehenen Kragens 72 hinein, der an einer starr mit der Drehwelle 20 verbundenen Hülse oder dergleichen rotationssymmetrischen Element 74 ausgebildet ist. Dieses Element 74 ist beispielsweise mit Hilfe einer Sicherungsscheibe 76 an der Drehwelle 20 befestigt. Der Drehsensor 68 ist ebenfalls auf der Trägerplatte 62 angeordnet. Die Verdrehung des Drehbedienelements 14 erfolgt rastend, wozu zwischen dem mit der Drehwelle 20 verbundenen Element 74 und dem relativ zu diesem unbeweglichen Halteelement 48 Rastfedern 80 angeordnet sind, die an dem Haltelement 48 gehalten sind und in über den Umfang des Elements 74 verteilt angeordnete Rastmulden 81 (siehe 4) eintauchen können. Auf dieser Trägerplatte 62 ist ferner in axialer Verlängerung der Drehachse 12 ein Hub- bzw. Drücksensor 78 in Form eines Endschalters 82 angeordnet, der beim Niederdrücken des Drehbedienelements 14 über die Drehwelle 20 betätigt wird. Nach Aufhebung der Niederdrückkraft wird das Drehbedienelement 14 über die Hubspiralfeder 46 wieder zurückbewegt. Dabei wird diese Rückstellbewegung von der Kippspiralfeder 50 unterstützt. Die verschiedenen Sensoren sind mit einer Auswerteeinheit 84 verbunden.The rotational movement of the rotary control element 14 is in this embodiment by means of an optical rotary sensor 68 recognized, which is designed for example as a photoelectric barrier. The end of one with slots appears in the photocell 70 provided collar 72 into it, at a rigid with the rotary shaft 20 connected sleeve or the like rotationally symmetric element 74 is trained. This element 74 is for example with the help of a lock washer 76 at the rotary shaft 20 attached. The rotation sensor 68 is also on the carrier plate 62 arranged. The rotation of the rotary control element 14 is latching, what is between the with the rotary shaft 20 connected element 74 and the relative to this immovable holding element 48 catch springs 80 are arranged on the holding element 48 are held in and over the circumference of the item 74 distributed catch depressions 81 (please refer 4 ) can dive. On this carrier plate 62 is also in axial extension of the axis of rotation 12 a lift or push sensor 78 in the form of a limit switch 82 arranged when depressing the rotary control element 14 over the rotary shaft 20 is pressed. After canceling the depressing force becomes the rotary control element 14 over the Hubspiralfeder 46 moved back again. In this case, this return movement of the Kippspiralfeder 50 supported. The different sensors are equipped with an evaluation unit 84 connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Multifunktions-BedieneinheitMultifunction control unit
1212
Drehachseaxis of rotation
1414
DrehbedienelementRotary control element
1616
KippbedienelementKippbedienelement
1818
Abdeckelementcover
20 20
Drehwellerotary shaft
2222
hohler Abschnitt der Drehwellehollow section of the rotary shaft
2424
massiver Abschnitt der Drehwellemassive section of the rotary shaft
2626
Axialschlitzeaxial slots
2828
Strebenpursuit
3030
ScheibenandrückelementScheibenandrückelement
3232
Stiftpen
3434
Scheitelpunktvertex
3636
Boden im ersten Abschnitt der DrehwelleGround in the first section of the rotary shaft
3838
RingfederRingfeder
4040
BlattfederelementeLeaf spring elements
4242
Kragen des ScheibenandrückelementsCollar of Scheibenandrückelements
4444
Außenflanschouter flange
4646
HubspiralfederHubspiralfeder
4848
Halteelementretaining element
5050
KippspiralfederKippspiralfeder
5252
Kipptellerclack
5454
Stößelelementefollower members
5656
Kugelkopfball head
5858
KugelkopfaufnahmeBall head mount
6060
Führungskanälenguide channels
6262
Trägerplattesupport plate
6464
Näherungssensor (Radialsensoreinheit)Proximity sensor (radial sensor unit)
6666
Hall-SensorenHall sensors
6767
Magnetemagnets
6868
Drehsensorrotation sensor
7070
Schlitzeslots
7272
Kragencollar
7474
rotationssymmetrisches Elementrotationally symmetric element
7676
Sicherungsscheibelock washer
7878
Drück-(Hub-)SensorDrück- (lift) sensor
8080
Rastfederdetent spring
8181
Rastmuldenlatching hollows
8282
Endschalterlimit switch
8484
Auswerteeinheitevaluation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2005/027168 A1 [0003] WO 2005/027168 A1 [0003]
  • DE 10059793 A1 [0003] DE 10059793 A1 [0003]
  • DE 10042028 A1 [0003] DE 10042028 A1 [0003]
  • DE 10241869 A1 [0003] DE 10241869 A1 [0003]
  • DE 10342335 B4 [0003] DE 10342335 B4 [0003]

Claims (9)

Multifunktions-Bedienvorrichtung, insbesondere als Eingabeeinrichtung für bildschirmgesteuerte Vorrichtungen wie beispielsweise Computer, Vorrichtungen der Informations- oder Unterhaltungstechnik, Kfz-Komponenten oder allgemein für ein Mensch-Maschine-Interface, mit – einer manuell bedienbaren Bedieneinheit (14), die um eine Drehachse (12) drehbar und längs der Drehachse (12) rückstellfähig niederdrückbar sowie durch Kippen und/oder durch seitliches Verschieben im Wesentlichen radial zur Drehachse (12) bewegbar ist, – einem Drehsensor (68) zur Erfassung der aktuellen Drehposition der Bedieneinheit, – einem Drücksensor (78) zur Erfassung einer Niederdrückbewegung der Bedieneinheit und – einer Radialsensoreinheit (64) zur Erkennung einer im Wesentlichen radialen Bewegung der Bedieneinheit beim Kippen und/oder seitlichen Verschieben derselben, dadurch gekennzeichnet, – dass die Radialsensoreinheit (64) mindestens einen Näherungssensor (66) zur Erfassung eines Abstandes der Bedienvorrichtung oder einer ihrer Komponenten (54) zum Näherungssensor (66) aufweist und – dass mit einer Auswerteeinheit anhand des Abstandes der Bedieneinheit oder einer ihrer Komponenten (54) zum mindestens einen Näherungssensor (66) ermittelbar ist, in welcher Radialrichtung die Bedienvorrichtung bewegt ist.Multifunction control device, in particular as an input device for screen-controlled devices, such as computers, information or entertainment technology devices, automotive components or in general for a human-machine interface, with - a manually operated control unit ( 14 ), which are arranged around a rotation axis ( 12 ) rotatable and along the axis of rotation ( 12 ) resiliently depressible and by tilting and / or by lateral displacement substantially radially to the axis of rotation ( 12 ) is movable, - a rotary sensor ( 68 ) for detecting the current rotational position of the operating unit, - a pressure sensor ( 78 ) for detecting a depression movement of the operating unit and - a radial sensor unit ( 64 ) for detecting a substantially radial movement of the operating unit during tilting and / or lateral displacement thereof, characterized in that - the radial sensor unit ( 64 ) at least one proximity sensor ( 66 ) for detecting a distance of the operating device or one of its components ( 54 ) to the proximity sensor ( 66 ) and - that with an evaluation unit based on the distance of the operating unit or one of its components ( 54 ) to at least one proximity sensor ( 66 ) can be determined in which radial direction the operating device is moved. Multifunktions-Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialsensoreinheit (64) zwei um 90° versetzt angeordnete Näherungssensoren (66) aufweist, die ihren jeweiligen Abstand zur Bedieneinheit oder zweier ihrer Komponenten (54) erfassen.Multifunction control device according to claim 1, characterized in that the radial sensor unit ( 64 ) two offset by 90 ° arranged proximity sensors ( 66 ), which have their respective distance to the operating unit or two of its components ( 54 ) to capture. Multifunktions-Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialsensoreinheit (64) vier jeweils um 90° versetzt angeordnete Näherungssensoren (66) aufweist, die ihren jeweiligen Abstand zur Bedieneinheit oder zweier ihrer Komponenten (54) erfassen.Multifunction control device according to claim 1 or 2, characterized in that the radial sensor unit ( 64 ) four offset by 90 ° arranged proximity sensors ( 66 ), which have their respective distance to the operating unit or two of its components ( 54 ) to capture. Multifunktions-Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit um die Drehachse kippbar und ein relativ zu einer Radialebene kippbares sowie selbsttätig in die Radialebene zurückbewegbares Kippbedienelement (52) aufweist, das gelenkig oder flexibel mit einer zur Anzahl der Näherungssensoren (66) gleichen Anzahl von parallel zur Drehachse (12) geführten Stößelelementen (54) verbunden ist, deren Abstände zum jeweils zugeordneten Näherungssensor (66) von diesem erfassbar sind.Multifunction control device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the operating unit tiltable about the axis of rotation and a tiltable relative to a radial plane and automatically zurückbewegbarer in the radial plane tilt control element ( 52 ) which is articulated or flexible with one of the number of proximity sensors ( 66 ) equal number of parallel to the axis of rotation ( 12 ) guided ram elements ( 54 ) whose distances to the respectively assigned proximity sensor ( 66 ) are detectable by this. Multifunktions-Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit ferner quer zur Drehachse (12) in einer Radialebene rückstellfähig verschiebbar ist und ein Verschiebeelement aufweist, dessen Abstände zu den jeweiligen Näherungssensoren (66) von diesen erfassbar sind.Multifunction control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the operating unit further transversely to the axis of rotation ( 12 ) is resiliently displaceable in a radial plane and has a displacement element whose distances from the respective proximity sensors ( 66 ) are detectable by these. Multifunktions-Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit ein äußeres erstes Bedienelement (14) aufweist, das um die Drehachse (12) der Bedieneinheit drehbar ist, und dass die Bedieneinheit ein inneres zweites Bedienelement (16) aufweist, das von dem ersten Bedienelement (14) umgeben ist und rückstellfähig im Wesentlichen radial bewegbar ist.Multifunction control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the operating unit has an outer first operating element ( 14 ), which around the axis of rotation ( 12 ) of the operating unit is rotatable, and that the operating unit has an inner second operating element ( 16 ) provided by the first control element ( 14 ) is surrounded and resilient is substantially radially movable. Multifunktions-Bedienvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bedienelement (16) kippbar und/oder seitlich verschiebbar ist.Multifunction control device according to claim 6, characterized in that the second operating element ( 16 ) is tiltable and / or laterally displaceable. Multifunktions-Bedienvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass entweder das erste Bedienelement (14) oder das zweite Bedienelement (16) rückstellfähig niederdrückbar ist oder dass beide Bedienelemente gemeinsam rückstellfähig niederdrückbar sind.Multifunction control device according to claim 6 or 7, characterized in that either the first operating element ( 14 ) or the second control element ( 16 ) is resilient niederdrückbar or that both controls are reset together depressible. Multifunktions-Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialsensoreinheit (64) mindestens einen als Hall-Sensor ausgebildeten Näherungssensor (66) aufweist.Multifunction control device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the radial sensor unit ( 64 ) at least one designed as a Hall sensor proximity sensor ( 66 ) having.
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