BEDIENVORRICHTUNG INSBESONDERE FÜR EINE FAHRZEUGKOMPONENTE UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung insbesondere für eine Fahrzeugkomponente, wobei die Bedienvorrichtung insbesondere vorgesehen ist für ein Radio, ein CD- und/oder DVD-Abspielgerät, ein Navigationsgerät, ein Infotainment-Gerät, ein Heizungs- oder Klimasteuergerät oder für ein Mensch-Maschine-Interface. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und zum Zusammenbau einer solchen Bedienvorrichtung.

Bedienvorrichtungen zur manuellen Einstellung/Vorgabe von Betriebsparametern elektrischer Geräte sind in vielfachen Ausgestaltungen bekannt. Zumeist weisen derartige Bedienvorrichtungen einen sogenannten Drehsteller auf, bei dem es sich um ein Drehbedienelement handelt, das an einer Lagereinheit drehbar gelagert ist.

Die Konstruktions-Komponenten einer Bedienvorrichtung werden soweit wie möglich als Kunststoff-Spritzgussteile gefertigt, was bezüglich geringer Herstellungskosten von Vorteil ist. Hierzu werden Spritzguss-Formwerkzeuge verwendet, deren Herstellung und Maße toleranzbehaftet sind. Spritzguss-Formwerkzeuge weisen im einfachsten Fall zwei Werkzeugteile auf, zwischen denen sich eine Werkzeugtrennungsebene erstreckt, die eine (von ggf. mehreren) Formtrennung(en) des Spritzgussteils definiert. Man spricht insoweit von werkzeuggebundenen und nicht werkzeuggebundenen Formtrennungen und meint damit Ebenen/Flächen an den Spritzgussteilen, die bzw. deren Relativpositionen ausschließlich durch Ausformungen in der den Formraum bildenden Formseite eines einzigen Werkzeugteils (werkzeuggebundene Formtrennung) oder durch eine/die Werkzeugtrennungsebene definiert sind (nicht werkzeuggebundene Formtrennung). Die Position einer nicht werkzeuggebundenen Formtrennung wird neben den Toleranzen, mit denen die zusammenwirkenden Werkzeugteile des Formwerkzeugs hergestellt sind, auch durch die Präzision der Anlage der Werkzeugteile bestimmt. Wenn also die Werkzeugteile beim Spritzgussprozess nicht stets gleichbleibend dicht aneinander liegen (was z. B. infolge eines unterschiedlich starken "Aufblasens" des Werkzeuges beim Einspritzen des Kunststoffmaterials der Falls sein kann), so unterscheiden sich die Spritzgussteile an den Formtrennungen, die durch die Werkzeugtrennungsebene definiert sind. Auch wenn diese Unterschiede nur im hundertstel Millimeterbereich liegen, können sie sich dennoch spürbar auf die Güte der Drehlagerung eines Drehstellers auswirken.

Beispiele für Bedienvorrichtungen mit an einer Lagereinheit drehbar gelagerten Drehbedienelementen sind aus GB-A-1 129 852 und DE-U-295 16 875 bekannt. Weitere Bedienvorrichtungen mit zwei- oder dreiteiligen Drehbedienelementen mit einfachen Schnappverbindungen oder Verschraubungen, bei denen aufgrund spezieller Konstruktionen kein spritzgießwerkzeugtrennungsebenenbedingtes Zusammen-/Toleranzspiel von Auflage-bzw. Kontaktflächen zu Abstütz- und Niederhalteflächen besteht, sind aus DE-A-35 08 232, DE-A-10 2007 038547, DE-A-10 2009 048330, WO-A-2012/089506, JP-A-2000 100269 und JP-A-2008 282773 bekannt.

Aus JP-A-2001 184969 ist eine weitere Bedieneinheit mit Drehbedienelementen bekannt, wobei auch hier nicht ausgeführt ist, wie werkzeuggebundene bzw. nicht-werkzeuggebundene Trennebenen von Spritzgießwerkzeugen zur Herstellung der Einzelteile der Drehbedienelemente zu wählen sind, um das Zusammen-/Toleranzspiel von Auflage- und Kontaktflächen zu Abstütz- und Niederhalteflächen zu optimieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung insbesondere für Fahrzeugkomponenten zu schaffen, die ein Drehbedienelement aufweist, dessen Lagerung mechanisch verbesserte und insbesondere mit erhöhter Präzision reproduzierbare Eigenschaften aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Bedienvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugkomponente vorgeschlagen, wobei die Bedienvorrichtung ein Drehbedienelement und eine Lagereinheit aufweist, an der das Drehbedienelement um eine Drehachse drehbar gelagert ist.

Nach der Erfindung kann es von Vorteil sein, wenn das erste Lagerelement einen in das Drehbedienelement eingetauchten inneren, aufragenden Kragen mit einer Stirnfläche aufweist, die die erste Lagerfläche bildet, wenn der Flansch des Drehbedienelements mit dessen Kontaktfläche auf der Stirnfläche aufliegt und von der Stirnfläche radial beabstandet ist und wenn das zweite Lagerelement mit dem ersten Lagerelement verrastet ist, wobei Verrastungsvorsprünge des einen Lagerelements, die rastend mit dem anderen Lagerelement zusammenwirken, gegen ein ungewolltes außer Eingriff Bringen gesichert sind.

Schließlich kann es zweckmäßig sein, wenn der Flansch des Drehbedienelements von radial außerhalb nach innen vorsteht und wenn das zweite Lagerelement in das erste Lagerelement eingeschoben und bezogen auf das erste Lagerelement radial nach innen versetzt ist, wobei in das zweite Lagerelement ein Abstandshalteelement zur Verhinderung eines ungewollten außer Eingriff Bringen der Verrastungsvorsprünge eingesetzt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ferner eine Bedienvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugkomponente, mit dem Merkmalen des Anspruchs 4 vorgeschlagen.

Das erfindungsgemäße Konstruktionskonzept des Drehlagers eines Kunststoff-Drehbedienelements, wie sie z. B. in hohen Stückzahlen bei Bedienvorrichtungen für Fahrzeugkomponenten als Drehsteller eingesetzt werden, sieht also vor, die aufeinander reibenden Berührungsflächen von Drehbedienelement und Drehlager derart zu positionieren, dass lediglich die unvermeidbar vorzusehende eine der beiden Berührungsflächen innerhalb der Werkzeugtrennungsebene des Spritzguss-Formwerkzeugs des betreffenden Elements (nämlich des Spritzguss-Formwerkzeuges des Drehbedienelements oder des Lagerelements) liegt. Nur diese eine Berührungsfläche resultiert also aus einer nicht werkzeuggebundenen Formtrennung, ist also etwas größeren Fertigungstoleranzen unterzogen als die andere (zweite) Berührungsfläche, deren Lage und Toleranzen ausschließlich durch eine werkzeuggebundene Formtrennung bestimmt ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Ansatz lässt sich ein Drehsteller-(Drehbedienelement-)Aufbau realisieren, dessen Güte weniger abhängig von Temperaturveränderungen und Fertigungstoleranzen ist. Ferner vereinfacht sich die Fertigung, die Montage und die Bauteilkonstruktion.

Aus der verringerten Toleranzabhängigkeit resultiert eine reduzierte Auswirkung von ungewollten Haptik und Akustik-Eigenschaften durch Reibung (Reibfrequenzen).

Die zuvor genannten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Aufbaus werden vor allem erzielt durch

• Reduzierung der nicht werkzeuggebundenen Formtrennungen an dem Drehbedienelement und der Lagereinheit bzw. deren Lagerelementen,
• Erhöhung der werkzeuggebundenen Formtrennungen,
• Reduzierung störender Reibfrequenzen (Stick-/Slip-Frequenzen - umgangssprachlich auch als Kratzen und Scharben bekannt),
• Reduzierung des Axialspiels zwischen den aufeinander reibenden Berührungs-(Drehlager-)Flächen,
• Vereinfachung der Bauteile (Teilekonstruktion) und
• Vereinfachung des Montage- und Fügeprozesses.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Drehbedienelement einen Flansch aufweist, an dem die Kontaktfläche ausgebildet ist, dass die Lagereinheit ein mit dem ersten Lagerelement mechanisch verbindbares zweites Lagerelement aufweist, das eine zur Abstützung an der Lagerfläche des ersten Lagerelements vorgesehene Abstützfläche und eine Niederhaltefläche zur Erstreckung über dem Flansch des Drehbedienelements aufweist, wobei die Abstützfläche und die Niederhaltefläche jeweils im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse und, in Erstreckung der Drehachse betrachtet, beabstandet voneinander sind, und dass das zweite Lagerelement als von einem Formwerkzeug mit einer Werkzeugtrennungsebene hergestelltes Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist, wobei die Werkzeugtrennungsebene dieses Spritzguss-Formwerkzeug außerhalb der Anordnung der Abstützfläche und der Niederhaltefläche liegt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das erste Lagerelement einen in das Drehbedienelement eingetauchten inneren, aufragenden Kragen mit einer Stirnfläche aufweist, die die erste Lagerfläche bildet, dass der Flansch des Drehbedienelements mit dessen Kontaktfläche auf der Stirnfläche aufliegt und von der Stirnfläche radial beabstandet ist und dass das zweite Lagerelement mit dem ersten Lagerelement verrastet ist, wobei Verrastungsvorsprünge des einen Lagerelements, die rastend mit dem anderen Lagerelement zusammenwirken, gegen ein ungewolltes außer Eingriff Bringen gesichert sind.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass der Flansch des Drehbedienelements von radial außerhalb nach innen vorsteht und dass das zweite Lagerelement in das erste Lagerelement eingeschoben und bezogen auf das erste Lagerelement radial nach innen versetzt ist, wobei in das zweite Lagerelement ein Abstandshalteelement zur Verhinderung eines ungewollten außer Eingriff Bringen der Verrastungsvorsprünge eingesetzt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die schematische und prinzipielle Darstellung in der Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:

Fig. 1

das erste Lagerelement der Lagereinheit im Schnitt,

Fig. 2

ebenfalls im Schnitt die Konstruktion eines zweiteiligen Formwerkzeuges zur spritzgusstechnischen Herstellung des ersten Lagerelements,

Fig. 3

das Drehbedienelement (bzw. ein Teil davon) im Schnitt,

Fig. 4

ebenfalls im Schnitt die Konstruktion eines zweiteiligen Formwerkzeuges zur spritzgusstechnischen Herstellung des Drehbedienelements,

Fig. 5

einen Schnitt durch den Zusammenbau eines Drehbedienelements mit dem ersten Lagerelement,

Fig. 6

das zweite Lagerelement der Lagereinheit im Schnitt,

Fig. 7

ebenfalls im Schnitt die Konstruktion eines zweiteiligen Formwerkzeuges zur spritzgusstechnischen Herstellung des zweiten Lagerelements,

Fig. 8

einen Schnitt durch den Zusammenbau des ersten sowie zweiten Lagerelements und des Drehbedienelements, und

Fig. 9

ebenfalls im Schnitt die Konstruktion eines Drehstelleraufbaus mit weiteren Elementen.

In den Fign. 1 bis 8 sind einerseits die für die Erfindung hauptsächlich relevanten Einzelteile eines Drehstelleraufbaus für eine Bedienvorrichtung für eine Fahrzeugkomponente (z. B. Drehsteller zur Temperaturvorgabe bzw. -einstellung bei einer Fahrzeug-Klimaanlage) und andererseits die Formwerkzeuge gezeigt, mit denen sich die Einzelteile spritzgusstechnisch herstellen lassen.

Der Drehstelleraufbau 10 (siehe Fign. 8 und 9) umfasst eine Lagereinheit 12, die zwei Lagerelemente 14,16 aufweist, an denen ein Drehbedienelement 18 drehbar gelagert ist (siehe z. B. Fign. 5 und 8). Das erste Lagerelement 14 definiert eine Drehachse 20 und zwar durch einen (inneren) Kragen 22, dessen ringförmige Stirnfläche 24 eine Lagerfläche 26 für das Drehbedienelement 18 bildet. Eine erste Besonderheit der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Positionsgenauigkeit und Beschaffenheit der Lagerfläche 26 ausschließlich durch eine werkzeuggebundene Formtrennung (siehe bei A₁ in Fig. 1) definiert ist. Denn das für die Herstellung des ersten Lagerelements 14 verwendete zweiteilige Formwerkzeug 28 mit seinen Werkzeugteilen 30 und 32 weist eine Werkzeugtrennungsebene 34 auf, die außerhalb und damit nicht entlang der Lagerfläche 26 verläuft. Die durch diese Werkzeugtrennungsebene 34 verursachte nicht werkzeuggebundene Formtrennung ist in Fig. 1 bei B₁ gezeigt. Mit A und B (jeweils mit anderen Indizes) sind auch in den anderen Figuren diejenigen Oberflächenbereiche der Spritzguss-Bauteile bezeichnet, die durch werkzeuggebundene bzw. durch nicht werkzeuggebundene Formtrennungen definiert sind.

Mit anderen Worten lässt sich also die Lagerfläche 26 höchstpräzise fertigen.

Mit der Lagerfläche 26 wirkt eine Kontaktfläche 36 des Drehbedienelements 18 zusammen (siehe Fig. 3). Diese Kontaktfläche 36 ist in diesem Ausführungsbeispiel an einem Innenflansch 38 ausgebildet, der von einer Hülse 40 absteht, die axial über den Kragen 22 geschoben ist. Wie z. B. anhand von Fig. 9 zu erkennen ist, ist auf das Drehbedienelement 18 ein Drehkranz 42 aufgesteckt, der manuell verdrehbar und an einem Halteelement 44 des Drehbedienelements 18 gehalten ist, wobei das Halteelement 44 drehfest (und einteilig) mit der Hülse 40 des Drehbedienelements 18 verbunden ist.

Die Kontaktfläche 36 des Drehbedienelements 18 resultiert aus einer nicht werkzeuggebundenen Formtrennung B₂ (siehe Fig. 3), da sie innerhalb der Werkzeugtrennungsebene 46 des Spritzguss-Formwerkzeugs 48 gemäß Fig. 4 verläuft, mit dem das Drehbedienelement 18 hergestellt wird. Damit ist die Positionsgenauigkeit der Kontaktfläche 36 auch von dem Grad des Zusammenfahrens bzw. Drückens der beiden Werkzeugteile 49 und 50 des Spritzguss-Formwerkzeugs 48 abhängig. Den Zusammenbau der beiden Lagerelemente 14,16 mit dem Drehbedienelement 18 zeigen Fign. 5 und 8. Das in diesem Ausführungsbeispiel in Schiebertechnik realisierte Spritzguss-Formwerkzeug 52 mit seinen drei Formwerkzeugteilen 54,56,58 für das zweite Lagerelement 16 zeigt Fig. 7, während Fig. 6 das zweite Lagerelement 16 zeigt. Das zweite Lagerelement 16 stützt sich über eine Abstützfläche 60 auf der Stirnfläche des ersten Lagerelements 14 ab. Mit dem ersten Lagerelement 14 ist das zweite Lagerelement 16 mittels hakenförmigen Verrastvorsprüngen 62 verrastet, die in Vertiefungen (Hinterschnitte) 64 an der Innenseite des Kragens 22 des ersten Lagerelements 14 eingreifen.

In axialem Abstand 66 oberhalb der Abstützfläche 60 weist das zweite Lagerelement 16 an einem umlaufenden Übergreifvorsprung 68 eine Übergreif- bzw. Niederhaltefläche 70 auf. Die Ausbildungen und damit (Relativ-)Positionierungen von Lagerfläche 26 (des ersten Lagerelements 14) einerseits und Abstützfläche 60, Niederhaltefläche 70 sowie deren Abstand 66 (am zweiten Lagerelement 16) andererseits sind sämtlich durch werkzeuggebundene Formtrennungen A (siehe Fign. 6 und 7) bedingt, da, wie Fig. 7 zeigt, die (Haupt-)Werkzeugtrennungsebene 72 zwischen dem (oberen) Werkzeugteil 54 und den beiden (unteren Schieber-)Werkzeugteilen 56,58 außerhalb des zuvor beschriebenen Bereichs des zweiten Lagerelements 16 liegt. Damit ist der Aufnahme-(Ring-)Zwischenraum 74 der Lagereinheit 12 zur Aufnahme des Innenflansches 38 allein durch werkzeuggebundene Formtrennungen definiert, was bei kostengünstiger Massenproduktion eine vergleichsweise hochpräzise Konstruktion erlaubt. Lediglich die Kontaktfläche 36 am Innenflansch 38 des Drehbedienelements 18 entsteht als Oberfläche einer nicht werkzeuggebundenen Formtrennung (B₂ in Fig. 3).

In Fig. 9 ist noch gezeigt, dass in das zweite Lagerelement 16 ein Abstandshalteelement 76 bzw. Spreizelement eingesetzt ist, das ein unbeabsichtigtes Lösen der Verrastung der beiden Lagerelement 14,16 garantieren kann. Ferner zeigt Fig. 9, dass auf das (nicht drehbare) zweite Lagerelement 16 der (ebenfalls feststehenden) Lagereinheit 12 eine Abdeckkappe 78 odgl. aufgesetzt sein kann, die von dem Drehkranz 42 umgeben ist. Die Abdeckkappe 78 kann hinterleuchtet sein und/oder z. B. eine Touch-Bedienfläche, einen oder mehrere Taster oder andere Bedienelemente oder eine Anzeigefläche und/oder eine Symbolik aufweisen.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Drehstelleraufbau

12

Lagereinheit

14

erstes Lagerelement der Lagereinheit

16

zweites Lagerelement der Lagereinheit

17

Formtrennungen

18

Drehbedienelement des Drehstelleraufbaus

20

Drehachse des Drehbedienelements des Drehstelleraufbaus

22

Kragen des ersten Lagerelements

24

Stirnfläche des Kragens des ersten Lagerelements

26

Lagerfläche an der Stirnfläche des Kragens des ersten Lagerelements

28

Spritzguss-Formwerkzeug

30

Werkzeugteil des Spritzguss-Formwerkzeugs für das erste Lagerelement

32

Werkzeugteil des Spritzguss-Formwerkzeugs für das erste Lagerelement

34

Werkzeugtrennungsebene des Spritzguss-Formwerkzeugs für das erste Lagerelement

36

Kontaktfläche des Drehbedienelements

38

Innenflansch am Drehbedienelement

40

Hülse des Drehbedienelements

42

Drehkranz des Drehbedienelements

44

Halteelement für den Drehkranz des Drehbedienelements

46

Werkzeugtrennungsebene des Spritzguss-Formwerkzeugs für das Drehbedienelement

48

Spritzguss-Formwerkzeug für das Drehbedienelement

49

Werkzeugteil des Spritzguss-Formwerkzeugs für das Drehbedienelement

50

Werkzeugteil des Spritzguss-Formwerkzeugs für das Drehbedienelement

52

Spritzguss-Formwerkzeug für das zweite Lagerelement

54

Werkzeugteil des Spritzguss-Formwerkzeugs für das zweite Lagerelement

56

(Schieber-)Werkzeugteil des Spritzguss-Formwerkzeugs für das zweite Lagerelement

58

(Schieber-)Werkzeugteile des Spritzguss-Formwerkzeugs für das zweite Lagerelement

60

Abstützfläche

62

Verrastungsvorsprünge

64

Ausformungen

66

Abstand zwischen Abstützfläche und Niederhaltefläche

68

Übergreifvorsprung am zweiten Lagerelement der Lagereinheit

70

Niederhaltefläche am Übergreifvorsprung am zweiten Lagerelement

72

Werkzeugtrennungsebene des Spritzguss-Formwerkzeugs für das zweite Lagerelement

74

Aufnahme-(Ring-)Zwischenraum der Lagereinheit

76

Abstandshalte-(Spreiz-)element

78

Abdeckkappe

A_1,2,3

werkzeuggebundene Flächen an den Spritzgussteilen

B_1,2,3

nicht-werkzeuggebundene Flächen an den Spritzgussteilen