EP2661657B1 - Dreh-/drück-bedienvorrichtung für ein mensch-maschine-interface - Google Patents

Dreh-/drück-bedienvorrichtung für ein mensch-maschine-interface Download PDF

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EP2661657B1
EP2661657B1 EP11788535.0A EP11788535A EP2661657B1 EP 2661657 B1 EP2661657 B1 EP 2661657B1 EP 11788535 A EP11788535 A EP 11788535A EP 2661657 B1 EP2661657 B1 EP 2661657B1
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rotary
push
rolling
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rotational axis
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Behr Hella Thermocontrol GmbH
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Behr Hella Thermocontrol GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a rotary / push-operation device for a human-machine interface, in particular for a control unit of a vehicle.
  • Rotary / push-operated operating devices for data input in a vehicle via a so-called human-machine interface or for operating units of a vehicle are known in the prior art.
  • a turn / push operating device is provided with a rotary / push element.
  • By turning the rotary / push element letters, characters or functions are selected and confirmed by pressing. After confirming such input, a task corresponding to the input is performed.
  • Out DE-A-102 61 284 is a rotatable control element is known, which can be moved in the event of a force along its axis of rotation.
  • This operating member has a toothed portion which engages with a gear to transmit the rotation of the operating member to the gear.
  • the axis of rotation of the gear is arranged parallel and laterally to the axis of rotation of the operating element. By this measure, a movement of the operating element along its axis of rotation is possible.
  • the toothed section preferably forms a toothed wheel itself so that a full revolution of the operating element is possible.
  • a disadvantage of the known operating element is that the rotation and the movement of the operating element axial direction is realized by the interaction of several gears and thus the construction is complex.
  • Out DE-A-102 12 992 is a rotatable control with a fixed inner part and a rotatable ring or sleeve member known as the outer part, which is mounted by means of a rolling bearing on the inner part.
  • EP-A-0 282 817 a rotary / push-control unit according to the preamble of claim 1 described.
  • An object of the invention is to provide a human-machine interface turning / pushing operation device, the rotary push / pull operating device being provided with a simple and trouble-free construction for moving a rotating / pushing member in two orthogonal directions is.
  • the rotary / push-operating device is provided with a manually operable rotary / push element, which is rotatably mounted about a rotation axis by means of a rolling bearing, wherein the rotary / push element is depressible in the direction of the rotation axis and foundedbewegbar.
  • the rolling bearing has a fixed bearing ring, a movable bearing ring and a Wälzeniarithkafig arranged therebetween, wherein the rotary / push element is coupled to the movable bearing ring such that the rotary / push element moves together with the movable bearing ring when the movable Bearing ring rotates when turning the rotary / push element or is moved axially in the direction of the axis of rotation.
  • the Wälz stressesmaschinefig is provided with a plurality of rolling elements, which are arranged in at least one radial plane.
  • the rolling elements move in a circular running channel, which is formed by the fixed bearing ring and the movable bearing ring.
  • this running channel the rolling elements when rotating the rotary / push element in the circumferential direction of the two bearing rings under rolling on opposite tracks of the two bearing rings and the depression of the rotary / push element in the direction of the axis of rotation on the tracks perpendicular to the circumferential direction movable.
  • the rolling elements are arranged in the axial direction "floating" between the raceways.
  • a constructive simplification of the rotary / push control device according to the invention can be seen in the fact that the movement of the rotary / push element is realized in two orthogonal directions exclusively by a roller bearing.
  • the rotary / push control device In order to limit the movement of the rotary / push element in the direction of the extent of the axis of rotation between a starting position and a depression position, the rotary / push control device according to the invention has end stop elements.
  • the Endanschlagieri can be configured in various forms.
  • the end stop elements may for example consist of two radially projecting from the stationary bearing ring and axially spaced flanges and a protruding from the movable bearing ring stop projection which projects between the two flanges.
  • the initial position and the depression position of the rotary / push member is then defined by abutment of the stopper projection on each one of the flanges.
  • the arrangement of the flanges and the stopper projection on the bearing rings can also be reversed.
  • a stopper projection on the rotary / push element e.g. also with other elements of the operating device, e.g. a front panel and a rotating / pressing member supporting plate (printed circuit board) cooperate to define the initial and Niederdschreibposition.
  • the running channel has two ends in the direction of the extent of the axis of rotation, at each of which the distance between the two raceways can be reduced.
  • the distance between the two raceways is substantially equal to the extent of a rolling element in the radial direction of the two bearing rings. If this distance is reduced at the two ends of the running channel, the rolling elements can not penetrate into the tapered ends of the running channel. The reduced distances at the ends of the raceways thus form Endanschlagieri.
  • the rolling bodies are essentially cylindrical bodies (for example with a cylindrical or crowned peripheral surface).
  • these cylindrical bodies are displaced on the opposite raceways of the two bearing rings.
  • the rolling elements are balls. This has the advantage that the balls can move on the raceways in the circumferential direction of the two bearing rings as well as in the direction of the axis of rotation under unwinding. Thus, even when moving the rotary / push element in the direction of the extension of the axis of rotation between the rolling elements balls and the raceways a rolling motion instead of a sliding movement.
  • the rolling elements are arranged in two spaced apart radial planes of the Wälz analyseshimfigs.
  • the rotary / push element is mounted in the direction of extension of the axis of rotation over two spaced-apart groups of rolling elements. This can prevent any unwanted tilting of the rotary / push element. As a result, the stability of the rotating / pushing operating device increases.
  • the rotary / push element can be automatically reset by a return element of its depression position to its original position.
  • this restoring element may be, for example, an arbitrarily ausgestaltetes elastic element.
  • the inventive rotary / push element is provided with at least one first sensor which detects a rotational movement and / or the current rotational position of the rotary / push element, and at least one second sensor for detecting the depression position of the rotary / push element.
  • a partially cut rotary / push-operation device 10 which has a rotary / push member 12 and a roller bearing 14 designed as a ball bearing, wherein the rotary / push member 12 rotate about an axis of rotation 15 in its circumferential direction and along this axis of rotation 15th can move.
  • the rolling bearing 14 is provided with a (for example designed as a printed circuit board) support plate 16 fixed bearing ring 18, a movable bearing ring 20 and disposed between them Wälz Eisenfig 22 with rolling elements 24, wherein the movable bearing ring 20 surrounds the stationary bearing ring 18 or disposed within this is.
  • the movable bearing ring 20 is formed integrally with the rotating / pushing member 12.
  • the rolling elements 24 of the rolling element cage 22 are balls 25, 26.
  • the balls 25, 26 are rotatably arranged in two spaced-apart radial planes of the rolling element cage 22.
  • two corresponding circular flow channels 27, 28 are formed on the movable bearing ring 20 and the fixed bearing ring 18 for the balls 25, 26 distributed in two planes, namely an upper run channel 27 and a lower run channel 28.
  • the upper run channel 27 has two opposing raceways 29, 30, wherein the raceway 29 is formed by the fixed bearing ring 18 and the raceway 30 of the movable bearing ring 20.
  • the lower running channel 28 is likewise provided with two opposite raceways 31, 32 formed on the two bearing rings.
  • the balls 25, 26 can roll on the respectively corresponding raceways 29, 30, 31, 32 both during rotation of the rotary / push element 12 in its circumferential direction and during depression of the rotary / push element 12 along the axis of rotation 15.
  • the interaction of the balls 25, 26 and the raceways 29 to 32 is based on the FIGS. 4 and 5 explained in more detail.
  • a first sensor 34 e.g. an optically operating rotational position sensor arranged on the support plate 16 which scans the rotational position of the rotary / push element 12.
  • the rotary / push-control device 10 further comprises a return element 36.
  • the turn / push operation device 10 is provided with a return spring 38 serving as a return member 36.
  • the return spring 38 is compressed upon depression of the rotary / push member 12 between a formed on the rotary / push member 12 sleeve 40 and a towering from the support plate 16 spring support member 42.
  • the rotary / push operating device 10 has a second sensor 44.
  • This sensor 44 may eg be arranged to detect the movement of the sleeve 40 within the two bearing rings 18, 20 (as in FIG Fig. 1 shown), or for detecting the movement of the movable bearing ring 20 outside the two bearing rings 18, 20 may be arranged.
  • Fig. 2 shows a section through the rotary / push-operating device 10 in the state in which its rotary / push member 12 is in its initial position. How to get out Fig. 2 can recognize, the rotary / push member 12 is biased by the return spring 38 in this starting position.
  • the turning / pushing element 12 for example, is rotatable to select a desired function from a menu of an operator interface of a human-machine interface. Its rotational position or movement is detected by the first sensor 34. To activate the selected function, the rotary / push element 12 is depressed in the direction of its axis of rotation 15 manually to its depression position. The reaching of the depression position is detected by the second sensor 44.
  • the state of the ball bearing 14 in the starting position ( Fig. 2 ) and in the depressing position ( Fig. 3 ) of the rotary / push member 12 is respectively based on the FIGS. 4 and 5 explained in more detail.
  • the balls 25, 26 are respectively in the upper run channel 27 and the lower run channel 28 when the rotary / push element 12 is pressed.
  • the movement of the rotary / push element 12 in the direction of the axis of rotation 15 between the starting position and the depression position is limited by end stop elements 45.
  • the function of the end stop elements 45 can be ensured by various possibilities.
  • One measure is in FIGS. 4 and 5 shown.
  • the upper running channel 27 in extension of the axis of rotation 15 has two ends, namely an upper end 46 and a lower end 47, on each of which the distance between the two opposing raceways 29, 30 is reduced, thereby facing away from each other tapered ends 46th and 47 of the upper run channel 27 form.
  • the lower running channel 28 has two opposite tapered ends 48 and 49.
  • the raceways 29, 30, 31 and 32 have concave transition curves 50, 52, 54 and 56.
  • transition curves 50, 52, 54 and 56 can, as in the FIGS. 4 and 5 shown to be formed alternately on the opposite raceways 29, 30, 31 and 32.
  • a transition curve 52 is formed at the lower end 47 of the flow channel 27, and although formed at the lower end of the raceway 30, a transition curve 52.
  • the transition curve 50 is formed at the upper end 46 of the upper raceway 27, at the upper end of the raceway 29 of the fixed bearing ring 18th
  • the transition curves 54 and 56 resting on them the lower balls 26 limit further movement of the rotary / push element 12 via the depression position (FIG. Fig. 5 ).

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung für ein Mensch-Maschine-Interface, insbesondere für eine Bedieneinheit eines Fahrzeugs.
  • Dreh-/Drück-Bedienvorrichtungen zur Dateneingabe in einem Fahrzeug über ein sogenanntes Mensch-Maschine-Interface bzw. für Bedieneinheiten eines Fahrzeugs sind im Stand der Technik bekannt. Im Regelfall ist eine Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung mit einem Dreh-/Drückelement versehen. Durch Drehen des Dreh-/Drückelements werden Buchstaben, Zeichen oder Funktionen ausgewählt und durch Drücken bestätigt. Nach dem Bestätigen einer solchen Eingabe wird eine der Eingabe entsprechende Aufgabe durchgeführt.
  • Aus DE-A-102 61 284 ist ein drehbares Bedienelement bekannt, das sich im Falle einer Krafteinwirkung längs seiner Drehachse bewegen lässt. Dieses Bedienelement weist einen gezahnten Abschnitt auf, welcher mit einem Zahnrad in Eingriff steht, um die Drehung des Bedienelements auf das Zahnrad zu übertragen. Die Drehachse des Zahnrads ist dabei parallel und seitlich zu der Drehachse des Bedienelements angeordnet. Durch diese Maßnahme ist eine Bewegung des Bedienelements längs seiner Drehachse möglich. Der gezahnte Abschnitt bildet vorzugsweise selbst ein Zahnrad, so dass eine volle Umdrehung des Bedienelements möglich ist. Ein Nachteil des bekannten Bedienelements besteht jedoch darin, dass die Drehung und die Bewegung des Bedienelements axialer Richtung durch das Zusammenwirken mehrerer Zahnräder realisiert wird und somit die Konstruktion aufwändig ist.
  • Aus DE-A-102 12 992 ist ein drehbares Bedienelement mit einem feststehenden Innenteil und einem drehbaren Ring- bzw. Hülsenelement als Außenteil bekannt, das mittels eines Wälzlagers an dem Innenteil gelagert ist.
  • Ferner ist in EP-A-0 282 817 eine Dreh-/Drück-Bedieneinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung für ein Mensch-Maschine-Interface zu schaffen, wobei die Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung mit einer einfachen und störunanfälligen Konstruktion zur Bewegung eines Dreh-/Drückelements in zwei orthogonalen Richtungen versehen ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung vorgeschlagen, die versehen ist mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Einzelne Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung ist mit einem manuell betätigbaren Dreh-/Drückelement versehen, das mittels eines Wälzlager um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei das Dreh-/Drückelement zusätzlich in Richtung der Drehachse niederdrückbar und zurückbewegbar ist. Das Wälzlager weist einen feststehenden Lagerring, einen bewegbaren Lagerring sowie einen zwischen diesen angeordneten Wälzkörperkäfig auf, wobei das Dreh-/Drückelement mit dem bewegbaren Lagerring derart gekoppelt ist, dass sich das Dreh-/Drückelement mit dem bewegbaren Lagerring zusammen bewegt, wenn sich der bewegbare Lagerring beim Drehen des Dreh-/Drückelements dreht oder in Richtung der Drehachse axial bewegt wird. Der Wälzkörperkäfig ist mit mehreren Wälzkörpern versehen, die in mindestens einer radialen Ebene angeordnet sind. Die Wälzkörper bewegen sich in einem kreisförmigen Laufkanal, der von dem feststehenden Lagerring und dem bewegbaren Lagerring gebildet ist. In diesem Laufkanal sind die Wälzkörper beim Drehen des Dreh-/Drückelements in Umfangsrichtung der beiden Lagerringe unter Abrollbewegungen auf gegenüberliegenden Laufbahnen der beiden Lagerringe und beim Niederdrücken des Dreh-/Drückelements in Richtung der Drehachse auf den Laufbahnen rechtwinkelig zur Umfangsrichtung bewegbar. Somit sind die Wälzkörper in axialer Richtung "schwimmend" zwischen den Laufbahnen angeordnet. Eine konstruktive Vereinfachung der erfindungsgemäßen Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung ist darin zu sehen, dass die Bewegung des Dreh-/Drückelements in zwei orthogonale Richtungen ausschließlich durch ein Wälzlager realisiert ist.
  • Um die Bewegung des Dreh-/Drückelements in Richtung der Erstreckung der Drehachse zwischen einer Ausgangsposition und einer Niederdrückposition zu begrenzen, weist die erfindungsgemäße Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung Endanschlagelemente auf.
  • Die Endanschlagelemente können in verschiedenen Formen ausgestaltet sein. Die Endanschlagelemente können beispielsweise aus zwei von dem feststehenden Lagerring radial abstehenden und axial beabstandeten Flanschen und einem von dem bewegbaren Lagerring abstehenden Anschlagvorsprung bestehen, der zwischen die beiden Flansche ragt. Die Ausgangsposition und die Niederdrückposition des Dreh-/Drückelements ist dann durch Anlage des Anschlagvorsprungs an jeweils einen der Flansche definiert. Die Anordnung der Flansche und des Anschlagvorsprungs an den Lagerringen kann auch vertauscht sein.
  • Alternativ kann ein Anschlagvorsprung am Dreh-/Drückelement z.B. auch mit anderen Elementen der Bedienvorrichtung wie z.B. einer Frontblende und einer das Dreh-/Drückelement tragenden Platte (Leiterplatine) zusammenwirken, um die Ausgangs- und Niederdrückposition zu definieren.
  • Erfindungsgemäß weist der Laufkanal in Richtung der Erstreckung der Drehachse zwei Enden auf, an denen jeweils der Abstand zwischen den beiden Laufbahnen verringert sein kann. Um die Wälzkörper auf den beiden gegenüberliegenden Laufbahnen abrollen zu können, ist der Abstand zwischen den beiden Laufbahnen im Wesentlichen gleich dem Ausmaß eines Wälzkörpers in radialer Richtung der beiden Lagerringe. Ist dieser Abstand an den beiden Enden des Laufkanals verringert, können die Wälzkörper nicht in die verjüngten Enden des Laufkanals eindringen. Die verringerten Abstände an den Enden der Laufbahnen bilden somit Endanschlagelemente.
  • Eine weitere Variante der Erfindung ist darin zu sehen, dass es sich bei den Wälzkörpern um im Wesentlichen zylinderförmige Körper (z.B. mit zylindrischer oder ballig ausgebildeter Umfangsfläche) handelt. Beim Bewegen des Dreh-/Drückelements in Richtung der Drehachse (z.B. beim Niederdrücken des Dreh-/Drückelements) werden diese zylinderförmigen Körper auf den gegenüberliegenden Laufbahnen der beiden Lagerringe verschoben.
  • Vorteilhafterweise handelt es sich bei den Wälzkörpern um Kugeln. Dies hat den Vorteil, dass sich die Kugeln auf den Laufbahnen sowohl in Umfangsrichtung der beiden Lagerringe als auch in Richtung der Drehachse unter Abrollung bewegen können. Somit stellt sich auch beim Bewegen des Dreh-/Drückelements in Richtung der Erstreckung der Drehachse zwischen den Wälzkörper-Kugeln und den Laufbahnen eine Rollbewegung statt einer Gleitbewegung ein.
  • Um ein Verschleißen des Lagers durch z.B. auf das Dreh-/Drückelement einwirkende Kippmoment zu verhindern, sind verschiedene Ausgestaltungen der Wälzkörper bzw. des Wälzkörperkäfigs möglich. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass die Wälzkörper in zwei voneinander beabstandeten radialen Ebenen des Wälzkörperkäfigs angeordnet sind. Somit ist das Dreh-/Drückelement in Richtung der Erstreckung der Drehachse über zwei voneinander beabstandeten Gruppen von Wälzkörper gelagert. Dies kann ein etwaiges unerwünschtes Kippen des Dreh-/Drückelements unterbinden. Demzufolge erhöht sich die Stabilität der Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung.
  • Es ist zweckmäßig, dass das Dreh-/Drückelement durch ein Rückstellelement automatisch von seiner Niederdrückposition in seine Ausgangsposition zurückgesetzt werden kann. Bei diesem Rückstellelement kann es sich beispielweise um ein beliebig ausgestaltetes elastisches Element handeln. Durch Niederdrücken des Dreh-/Drückelements in die Niederdrückposition wird das Rückstellelement weiter vorgespannt. Nach dem Loslassen des Dreh-/Drückelements kann es durch die Rückstellungskraft des Rückstellelements in seine Ausgangsposition zurückgesetzt werden.
  • Zweckmäßigerweise ist das erfindungsmäßige Dreh-/Drückelement mit mindestens einem ersten Sensor, der eine Drehbewegung und/oder die aktuelle Drehposition des Dreh-/Drückelements erfasst, und mindestens einem zweiten Sensor zum Detektieren der Niederdrückposition des Dreh-/Drückelements versehen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung,
    Fig. 2
    einen Schnitt durch die Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung in dem Zustand, in dem sich ihr Dreh-/Drückelement in dessen Ausgangsposition befindet,
    Fig. 3
    einen Schnitt durch die Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung in dem Zustand, in dem sich ihr Dreh-/Drückelement in dessen Niederdrückposition befindet,
    Fig. 4
    eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 2 mit IV markierten Bereiches und
    Fig. 5
    eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 3 mit V markierten Bereiches.
  • In der Fig. 1 ist eine teilweise aufgeschnittene Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung 10 gezeigt, die ein Dreh-/Drückelement 12 und ein als Kugellager ausgebildetes Wälzlager 14 aufweist, wobei das Dreh-/Drückelement 12 sich um eine Drehachse 15 in seiner Umfangsrichtung drehen und längs dieser Drehachse 15 bewegen kann. Das Wälzlager 14 ist mit einem auf einer (z.B. als Leiterplatine ausgebildeten) Trägerplatte 16 feststehenden Lagerring 18, einem bewegbaren Lagerring 20 sowie einem zwischen diesen angeordneten Wälzkörperkäfig 22 mit Wälzkörpern 24 versehen, wobei der bewegbare Lagerring 20 den feststehenden Lagerring 18 umgibt oder innerhalb dieses angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der bewegbare Lagerring 20 einteilig mit dem Dreh-/Drückelement 12 ausgebildet. Damit folgt der bewegbare Lagerring 20 der manuell vorgenommenen Bewegung des Dreh-/Drückelements 12 sowohl beim Drehen in dessen Umfangsrichtung als auch beim Bewegen in Richtung der Drehachse 15.
  • Bei den Wälzkörpern 24 des Wälzkörperkäfigs 22 handelt es sich um Kugeln 25, 26. Zur Verbesserung der Stabilität des Wälzlagers 14 sind die Kugeln 25, 26 in zwei voneinander beabstandeten radialen Ebenen des Wälzkörperkäfigs 22 drehbar angeordnet. Zweckmäßig sind an dem bewegbaren Lagerring 20 und dem feststehenden Lagerring 18 für die in zwei Ebenen verteilten Kugeln 25, 26 zwei entsprechende kreisförmige Laufkanäle 27, 28 ausgebildet, nämlich ein oberer Laufkanal 27 und ein unterer Laufkanal 28. Der obere Laufkanal 27 weist zwei gegenüberliegende Laufbahnen 29, 30 auf, wobei der Laufbahn 29 von dem feststehenden Lagerring 18 und die Laufbahn 30 von dem bewegbaren Lagerring 20 gebildet ist. Ähnlich dem oberen Laufkanal 27 ist der untere Laufkanal 28 ebenfalls mit zwei an den beiden Lagerringen ausgebildeten gegenüberliegenden Laufbahnen 31, 32 versehen. Die Kugeln 25, 26 können sich auf den jeweils entsprechenden Laufbahnen 29, 30, 31, 32 sowohl beim Drehen des Dreh-/Drückelements 12 in dessen Umfangsrichtung als auch beim Niederdrücken des Dreh-/Drückelements 12 längs der Drehachse 15 abrollen. Das Zusammenwirken der Kugeln 25, 26 und der Laufbahnen 29 bis 32 wird anhand der Fign. 4 und 5 näher erläutert.
  • Um die Drehposition des Dreh-/Drückelements 12 zu ermitteln, ist ein erster Sensor 34, z.B. ein optisch arbeitender Drehpositionssensor auf der Trägerplatte 16 angeordnet, der die Drehposition des Dreh-/Drückelements 12 abtastet.
  • Zum automatischen Zurücksetzen des Dreh-/Drückelements 12 von dessen Niederdrückposition in dessen Ausgangsposition weist die Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung 10 ferner ein Rückstellelement 36 auf. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung 10 mit einer Rückstellfeder 38 versehen, die als Rückstellelement 36 dient. Die Rückstellfeder 38 wird beim Niederdrücken des Dreh-/Drückelements 12 zwischen einer an Dreh-/Drückelement 12 ausgebildeten Hülse 40 und einem von der Trägerplatte 16 aufragenden Federhalteelement 42 zusammengedrückt.
  • Um zu detektieren, ob das Dreh-/Drückelement 12 seine Niederdrückposition erreicht hat, weist die Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung 10 einen zweiten Sensor 44 auf. Dieser Sensor 44 kann z.B. zum Detektieren der Bewegung der Hülse 40 innerhalb der beiden Lagerringe 18, 20 angeordnet (wie in Fig. 1 gezeigt), oder zum Detektieren der Bewegung des bewegbaren Lagerrings 20 außerhalb der beiden Lagerringe 18, 20 angeordnet sein.
  • Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung 10 in dem Zustand, in dem sich ihr Dreh-/Drückelement 12 in dessen Ausgangsposition befindet. Wie man aus Fig. 2 erkennen kann, ist das Dreh-/Drückelement 12 durch die Rückstellfeder 38 in dieser Ausgangsposition vorgespannt. Das Dreh-/Drückelement 12 ist z.B. zum Auswählen einer gewünschten Funktion aus einem Menü einer Bedieneroberfläche eines Mensch-Maschine-Interfaces drehbar. Seine Drehposition oder -bewegung wird durch den ersten Sensor 34 erkannt. Um die ausgewählte Funktion zu aktivieren, wird das Dreh-/Drückelement 12 in Richtung seiner Drehachse 15 manuell bis in seine Niederdrückposition niedergedrückt. Das Erreichen der Niederdrückposition wird durch den zweiten Sensor 44 erkannt.
  • Der Zustand des Kugellagers 14 in der Ausgangsposition (Fig. 2) und in der Niederdrückposition (Fig. 3) des Dreh-/Drückelements 12 wird jeweils anhand der Fign. 4 und 5 näher erläutert.
  • Wie in Fign. 4 und 5 gezeigt, befinde sich die Kugeln 25, 26 jeweils in dem oberen Laufkanal 27 und dem unteren Laufkanal 28, wenn das Dreh-/Drück-element 12 gedrückt wird. Die Bewegung des Dreh-/Drückelements 12 in Richtung der Drehachse 15 zwischen der Ausgangsposition und der Niederdrückposition wird von Endanschlagelementen 45 begrenzt. Die Funktion der Endanschlagelemente 45 können durch verschiedene Möglichkeiten gewährleistet werden. Eine Maßnahme ist in Fign. 4 und 5 dargestellt. Wie in Fign. 4 und 5 gezeigt, weist der obere Laufkanal 27 in Erstreckung der Drehachse 15 zwei Enden auf, nämlich ein oberes Ende 46 und ein unteres Ende 47, an denen jeweils der Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Laufbahnen 29, 30 verringert ist, wodurch sich einander abgewandte verjüngte Enden 46 und 47 des oberen Laufkanals 27 bilden. In gleicher Weise weist der untere Laufkanal 28 zwei einander abgewandte verjüngte Enden 48 und 49 auf.
  • In den verbreiterten (Mitten-) Bereichen der oberen und unteren Laufkanäle 27 und 28 befinden sich die Kugel 25 und 26, wenn das Dreh-/Drückelement 12 bestimmungsgemäß bewegt, also gedreht oder niedergedrückt wird. Zwischen diesen verbreiterten Bereichen und den jeweiligen oberen und unteren Enden 46, 47, 48 und 49 der beiden Laufkanäle 27 und 28 weisen die Laufbahnen 29, 30, 31 und 32 konkave Übergangskurven 50, 52, 54 und 56 auf. Diese Übergangskurven 50, 52, 54 und 56 können, wie in den Fign. 4 und 5 gezeigt, wechselweise an den gegenüberliegenden Laufbahnen 29, 30, 31 und 32 ausgebildet sein. So ist an dem unteren Ende 47 des Laufkanals 27, und zwar an dem unteren Ende der Laufbahn 30 eine Übergangskurve 52 ausgebildet. Die Übergangskurve 50 ist am oberen Ende 46 des oberen Laufkanals 27 ausgebildet, und zwar an dem oberen Ende der Laufbahn 29 des feststehende Lagerring 18.
  • Wie in Fig. 4 gezeigt, begrenzen die oberen Kugeln 25 dadurch, dass die Übergangskurven 50 und 52 an den Kugeln 25 anliegen, eine weitere Bewegung des Dreh-/Drückelements 12 über die Ausgangsposition (Fig. 4) hinaus. In gleicher Weise begrenzen die unteren Kugeln 26 dadurch, dass an ihnen die Übergangskurven 54 und 56 abliegen, eine weitere Bewegung des Dreh-/Drückelements 12 über die Niederdrückposition (Fig. 5) hinaus. Durch das zuvor beschriebene Zusammenwirken der Kugeln und der Übergangskurven werden also die Funktionen der Endanschlagelemente 45 realisiert.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung
    12
    Dreh-/Drückelement
    14
    Wälzlager
    15
    Drehachse des Dreh-/Drückelements
    16
    Trägerplatte
    18
    feststehender Lagerring
    20
    bewegbarer Lagerring
    22
    Wälzkörperkäfig
    24
    Wälzkörper
    25
    Kugeln in der oberen radialen Ebene des Wälzkörperkäfigs
    26
    Kugeln in der unteren radialen Ebene des Wälzkörperkäfigs
    27
    oberer Laufkanal des Wälzlagers
    28
    unterer Laufkanal des Wälzlagers
    29
    obere Laufbahn des feststehenden Lagerrings
    30
    obere Laufbahn des bewegbaren Lagerrings
    31
    untere Laufbahn des feststehenden Lagerrings
    32
    untere Laufbahn des bewegbaren Lagerrings
    34
    erster Sensor (Drehsensor)
    36
    Rückstellelement
    38
    Rückstellfeder
    40
    Hülse
    42
    Federhalteelement
    44
    zweiter Sensor (Niederdrücksensor)
    45
    Endanschlagelement
    46
    oberes Ende des oberen Laufkanals
    47
    unteres Ende des oberen Laufkanals
    48
    oberes Ende des unteren Laufkanals
    49
    unteres Ende des unteren Laufkanals
    50
    obere Übergangskurve im oberen Laufkanal
    52
    untere Übergangskurve im oberen Laufkanal
    54
    obere Übergangskurve im unteren Laufkanal
    56
    untere Übergangskurve im unteren Laufkanal

Claims (9)

  1. Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung (10) für ein Mensch-Maschine-Interface, insbesondere für eine Bedieneinheit eines Fahrzeuges, mit
    - einem manuell betätigbaren Dreh-/Drückelement (12), das um eine Drehachse (15) drehbar und in Richtung der Drehachse (15) niederdrückbar ist,
    - einem die Drehachse (15) definierenden Wälzlager (14), das einen feststehenden Lagerring (18), einen bewegbaren Lagerring (20) sowie einen zwischen diesen angeordneten Wälzkörperkäfig (22) aufweist,
    - wobei das Dreh-/Drückelement (12) mit dem bewegbaren Lagerring (20) starr gekoppelt ist und
    - wobei der Wälzkörperkäfig (22) mehrere in mindestens einer radialen Ebene des Wälzkörperkäfigs (22) angeordnete Wälzkörper (24) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der feststehende Lagerring (18) und der bewegbare Lagerring (20) mindestens einen kreisförmigen Laufkanal (27, 28) bilden, in welchem die Wälzkörper (24) beim Drehen des Dreh-/Drückelements (12) in Umfangsrichtung der beiden Lagerringe (18, 20) unter Abrollbewegungen auf gegenüberliegenden Laufbahnen (29, 30, 31, 32) der beiden Lagerringe (18, 20) und beim Niederdrücken des Dreh-/Drückelements (12) in Richtung der Drehachse (15) auf den Laufbahnen (29, 30, 31, 32) rechtwinkelig zur Umfangsrichtung bewegbar sind, und
    - Endanschlagelementen (45) zur Begrenzung der Bewegung des Dreh-/Drückelements (12) in Richtung der Drehachse (15) zwischen einer Ausgangsposition und einer Niederdrückposition vorhanden sind.
  2. Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gegenüberliegenden Laufbahnen (29, 30, 31, 32) beim Bewegen des Dreh-/Drückelements (12) zwischen der Ausgangsposition und der Niederdrückposition relativ zueinander in Richtung der Drehachse (15) verschiebbar sind.
  3. Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufkanal (27) in Richtung der Drehachse (15) zwei Enden (46, 47) aufweist, an denen jeweils der Abstand zwischen den beiden Laufbahnen (29, 30) zur Bildung der Endanschlagelemente (45) verringert ist.
  4. Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Wälzkörpern (24) um im wesentlichen zylinderförmige Körper handelt, die beim Bewegen des Dreh-/Drückelements (12) in Richtung der Drehachse (15) entlang der gegenüberliegenden Laufbahnen (29, 30, 31, 32) der beiden Lagerringe (18, 20) verschiebbar sind.
  5. Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Wälzkörpern (24) um Kugeln (25, 26) handelt, die beim Bewegen des Dreh-/Drückelements (12) in Richtung der Drehachse (15) auf gegenüberliegenden Laufbahnen (29, 30, 31, 32) der beiden Lagerringe (18, 20) unter Abrollen bewegbar sind.
  6. Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (24) in zwei voneinander beabstandeten radialen Ebenen des Wälzkörperkäfigs (22) angeordnet sind.
  7. Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dreh-/Drückelement (12) durch ein Rückstellelement (36) automatisch von seiner Niederdrückposition in seine Ausgangsposition zurücksetzbar ist.
  8. Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen ersten Sensor (34), der eine Drehbewegung und/oder die aktuelle Drehposition des Dreh-/Drückelements (12) erfasst.
  9. Dreh-/Drück-Bedienvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen zweiten Sensor (44) zum Detektieren der Niederdrückposition des Dreh-/Drückelements (12).
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