CN109889191B - 触摸开关和带有触摸开关的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及触摸开关和带有触摸开关的机动车，具体而言涉及触摸开关以及机动车，在该机动车中使用这样的触摸开关。触摸开关(1)具有按键罩(2)、底板(3)、切换元件(4)、第一杠杆(5)和第二杠杆(6)。第一杠杆(5)和第二杠杆(6)各自借助于转动支承(7)可转动地支承在底板(3)上，各自在第一杠杆端部(8)处可动地与按键罩(2)连接。在第二杠杆端部(9)处第一杠杆(5)和第二杠杆(6)可动地彼此连接。切换元件(4)如此布置在按键罩(2)处，即使得切换元件可由第一杠杆(5)的第二杠杆端部(9)或由第二杠杆(6)的第二杠杆端部(9)操作。

Description

触摸开关和带有触摸开关的机动车
技术领域
本发明涉及一种触摸开关(Tastschalter，有时称为按键开关)、尤其带有触觉反馈的触摸开关，该触摸开关适合于大面积的实施。本发明此外涉及一种机动车，根据本发明的触摸开关安装在该机动车中。
背景技术
在机动车的现代的内部空间设计的范围中越来越多存在如下必需性，即在机动车中的各种各样的位置处安装相对大且如有可能重的元件，所述元件在此同时还应该用作触摸开关。例如触摸开关能够以触摸屏、显示器或按键的形式设置在中控台、方向盘、车门、车顶或仪表板中，在所述触摸开关的情形中车辆乘客通过手指按压能够触发期望的功能。在此值得期望的是，所需的操作力不取决于作用在触摸开关的面上的按压点基本上保持相同。出于成本原因此外值得追求的是，触摸开关利用仅仅一个用于触觉反馈的元件或传感器足以够用。
文件DE 10 2007 040 604 A1描述了一种用于接通或者关掉耗电装置、尤其车辆中的发动机的切换装置。切换装置包括壳体、操作元件、切换元件和显示器。操作元件布置在显示器上。切换元件可通过操作元件激活，其中借助于切换元件产生用于控制单元的至少一个切换信号。切换元件为压电开关，该压电开关如此布置，即使得其在操作元件推入到壳体中时产生切换信号。因为操作元件能够相对容易地在壳体中卡住，所描述的解决方案仅仅可应用于较小的触摸开关。
文件US 2012/0038562 A1描述了一种电子设备，该电子设备具有壳体、在壳体的前侧处的触敏式显示器和促动器。促动器布置在壳体的前侧和后侧之间且如此配置，即使得触敏式显示器连同前侧在操作时相对于壳体的后侧运动。促动器包括多个压电片(Piezoscheibe)。所描述的机械装置易于倾斜且此外需要多个传感器。此外，该机构为相对不精密的，从而出现至紧邻的壳体的大的间隙。
文件DE 299 18 540U1描述了一种用于计算机键盘的触摸开关。触摸开关包括按键、橡胶椎体、第一杠杆、第二杠杆和基体。第一杠杆和第二杠杆通过铰接机械装置相互连接且能够剪刀状地相对运动。在基体中构造有凹入的容纳空间，该容纳空间设置在第一杠杆和第二杠杆之下。当两个杠杆借助于按键铰接地向下运动时，这两个杠杆能够沉入到容纳空间中。
文件DE 11 2013 005 212 T5描述了用于计算机键盘的按键机械装置。每个按键包括按键罩(Tastenkappe)组件、支撑结构和蝶形铰链(Schmetterlingsscharnier)。蝶形铰链包括两个分离的翼形件，这两个翼形件彼此相邻地定位，从而在两个翼形件之间形成空腔。每个翼形件包括成对的转动销(Drehstift)和成对的按键罩组件销。在此转动销与支撑结构联结且按键罩组件销与按键罩组件联结。
对于计算机键盘使用的解决方案不能够承载大的负荷，如例如5英寸显示器。更大的面此外开始倾斜，从而在触摸如空格键、换档键或回车键的情形中经常可看见按键垂直于操作方向移位且部分地需要多个切换元件，以便其可靠地触发。
发明内容
本发明的任务在于，阐明触摸开关的备选的构造，其适合于大面积的实施。
该任务通过下文描述的触摸开关解决。
根据本发明的一个方面，触摸开关具有按键罩(Tastenkappe)、底板、切换元件、第一杠杆和第二杠杆，其中第一杠杆和第二杠杆各自借助于转动支承可转动地支承在底板上，各自在第一杠杆端部处可动地与按键罩连接且在第二杠杆端部处可动地相互连接，且其中切换元件如此布置在按键罩处，即使得切换元件可由第一杠杆的第二杠杆端部或由第二杠杆的第二杠杆端部操作。
当前的结构使得大的触摸开关的非常扁平的构造成为可能，所述触摸开关能够承载例如显示器。触摸开关非常简单地构建、成本适宜的，因为两个杠杆能够为结构相同的，且同时相对于过载是牢固的。通过杠杆机构仅仅需要一个中央的切换元件，以为了使大的面成为触摸开关。在操作时、即在手指按压到按键罩上时的触觉感知相应于惯常的按键结构的触觉感知，但是该惯常的按键结构考虑到按键尺寸将需要在操作方向上的长的操纵。
根据本发明的一个方面，第一杠杆和第二杠杆无间隙地支承在底板上。通过杠杆无间隙地支承在底板上，按键罩在其静止位置中非常良好地相对于底板定位。同时该结构很大程度地防止了按键罩绕着操作方向的转动。
根据本发明的一个方面，转动支承各自具有支架和至少一个夹紧件(Niederhalter)。以该方式对于转动支承不需要可动的元件，从而取得非常简单且磨损低的构造。
根据本发明的一个方面，至少一个夹紧件为分离的构件，该构件与底板连接。这简化了触摸开关的装配。首先能够相对于底板装配杠杆，紧接着那么固定按键罩。最后那么使用分离的夹紧件，以为了使得结构稳固。
根据本发明的一个方面，第一杠杆的第一杠杆端部和第二杠杆的第一杠杆端部在触摸开关的操作方向上无间隙地与按键罩连接或第一杠杆的第二杠杆端部和第二杠杆的第二杠杆端部在触摸开关的操作方向上无间隙地相互连接。通过至少很大程度地无间隙的连接实现：按键罩以近似平行的移位在底板的方向上运动。在此在哪个位置处进行手指按压到按键罩上不重要。
根据本发明的一个方面，第一杠杆的第一杠杆端部和第二杠杆的第一杠杆端部接合到按键罩中的对应的凹槽中。以该方式实现对于在按键罩和杠杆之间的无间隙且力配合的连接的简单且成本适宜的解决方案。不需要昂贵的机械的铰接件。
根据本发明的一个方面，第一杠杆的第二杠杆端部和第二杠杆的第二杠杆端部相互啮合。以该方式实现对于在杠杆之间的无间隙且力配合的连接的简单且成本适宜的解决方案，其在没有附加的可动的或可变形的部件的情况下足以够用。在装配期间只必须将杠杆端部的齿部相互插入，从而保证简单的装配。
根据本发明的一个方面，第一杠杆和第二杠杆在中心或偏离中心地支承在底板上。通过选择杠杆的支承的位置能够确定按键罩的行程。因此触摸开关能够在结构上匹配不同的应用。
根据本发明的一个方面，底板具有用于第一杠杆或第二杠杆的止挡部，该止挡部确定静止位置。通过止挡部取得在静止位置中的按键罩的限定的高度位置，这对于触摸开关的表面齐平的装入是有利的。
根据本发明的一个方面，切换元件具有下列元件中的至少一个：锅仔片(英语：Dome Switch)、压电元件、电磁体或振动元件。根据本发明的解决方案仅仅需要一个中央的切换元件以用于触觉反馈。为了探测力这能够例如为锅仔片，如其由计算机键盘已知的那样。对于力回馈(英语：Force Feedback)能够借助于压电元件或电磁体产生整个按键罩的与操作方向相反的升程。对于以振动的形式的触觉反馈，中央的切换元件能够为振动元件。
根据本发明的一个方面，显示器布置在按键罩上。显示器能够被使用，以为了在触摸开关上显示可变的内容且因此使触摸开关匹配不同的运行情况。尤其地还创造如下可能性：大的显示器设有触觉回馈。
特别有利的是，根据本发明的触摸开关使用在车辆、尤其机动车中。这样的触摸开关适用于实际上所有的操纵元件，例如在车顶区域中、在车门中、作为方向盘按键、用于导航系统或多媒体系统、空调的操纵等等。应用但是不受限于车辆领域，原则上根据本发明的触摸开关可使用在需要薄的按键、显示器或触摸屏且同时期望触觉回馈的任何地方。
附图说明
从下面的说明和附上的权利要求书结合图可看出本发明的另外的特征。
图1显示了在静止位置中的触摸开关的侧视图的简化的示意图；
图2显示了在操作位置中的来自图1的触摸开关；
图3显示了触摸开关的优选的实施方式的底板；
图4显示了触摸开关的优选的实施方式的杠杆对；
图5显示了在来自图4的杠杆对已装配的情况下的来自图3的底板；
图6显示了触摸开关的优选的实施方式的按键罩；
图7显示了完全组装的触摸开关的示例；
图8显示了沿着X-Z平面穿过来自图7的触摸开关的第一截面图；
图9显示了沿着X-Z平面穿过来自图7的触摸开关的第二截面图；且
图10示意性地显示了机动车的内部空间，在该内部空间中安装有根据本发明的触摸开关。
参考符号列表
1 触摸开关
2 按键罩
2'按键罩顶盖
3 底板
4 切换元件
5 第一杠杆
6 第二杠杆
7 转动支承
8 第一杠杆端部
9 第二杠杆端部
10 支架
11 第一夹紧件
12 第二夹紧件
13 凹槽
14 止挡部
15 定位辅助件
16 显示器
17 突出部
18 齿部
19 接触面
20 机动车
21 仪表板
22 方向盘
23 车门。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的原理，下面根据图详细地解释本发明的实施方式。不言而喻的是，本发明不限制于这些实施方式且描述的特征还能够组合或修改，而没有离开本发明的如在附上的权利要求书中所定义的保护范围。
图1显示了在静止位置中的触摸开关1的侧视图的简化的示意图。示出了沿着X-Z平面的截面图，其中Z为触摸开关1的操作方向。触摸开关1具有按键罩2、底板3、切换元件4、第一杠杆5和第二杠杆6。在该示例中，切换元件4为锅仔片。按键罩2是可动的，然而底板3在触摸开关1的安装位置处固定。第一杠杆5和第二杠杆6各自借助于转动支承7在Y方向上可转动地支承在底板3上。优选地，两个杠杆5,6在Z方向和X方向上固定定位。可动的按键罩2在两个相对而置的侧边处各自与两个杠杆5,6的第一杠杆端部8通过如下方式可动地连接，即例如通过杠杆端部8接合到按键罩2中的对应的凹槽13中。凹槽13在此如此设计，即使得当所述杠杆端部8在底板3的方向上运动时，在Z方向上几乎不存在间隙且杠杆端部8能够在X方向上从凹槽13中滑动。在第二杠杆端部9处第一杠杆5与第二杠杆6可动地相互连接，从而至少在大约±6°的一定的角度区域中将运动从一个杠杆5,6传递到另一个上。优选地，所述连接在Z方向上为无间隙的。切换元件4如此布置在按键罩2处，即使得该切换元件可由第一杠杆5的第二杠杆端部9或由第二杠杆6的第二杠杆端部9操作。切换元件4的弹性力(该弹性力例如能够处于6N的数量级中)将系统保持在静止中。在此，两个杠杆5,6被推压抵靠止挡部14。在另一侧上切换元件4支撑在按键罩2处，该按键罩由另外的杠杆端部8保持就位。取决于杠杆5,6和按键罩2彼此的选择的间隙，按键罩2在其静止位置中通过杠杆机构非常良好地在X和Y方向上定位。同时，该结构很大程度地阻止了按键罩2绕着Z轴线转动。
图2显示了在操作位置中的来自图1的触摸开关。切换元件4在用户的操作力提高的情形中通过两个杠杆5,6的可动地相互连接的杠杆端部9的向上运动被压缩。同时，按键罩2平行地朝向底板3运动且从另一侧朝向切换元件推压。当切换元件4的触发力(例如6N)达到时，切换元件最终压扁(kollabieren)。由于杠杆5,6彼此以及与按键罩2和转动支承7的在Z方向上很大程度地无间隙的连接，按键罩2不取决于在X和Y中的哪个位置处进行手指按压到按键罩2上以在Z方向上近似平行的移位相对于底板3运动。不同的元件的运动通过画入的箭头表明。
下面应该根据图3到图10描述本发明的优选的实施方式。
图3显示了触摸开关的优选的实施方式的底板3。同样示出了应用的坐标系统。在该实施方式中，用于杠杆的转动支承通过相应的支架10和两个夹紧件11,12形成。在此对于每个转动支承而言第一夹紧件11固定地模制到底板3处，而第二夹紧件12为分离的构件，该构件卡入、夹住或粘接到底板中。以该方式能够简化杠杆的稍后的装配。在底板3上的止挡部14近似处于支架10之间的中间，杠杆在其静止位置中位于该止挡部上。
图4显示了触摸开关的优选的实施方式的杠杆对。在该实施方式中，第一杠杆5和第二杠杆6为结构相同的，由此能够节省制造成本。杠杆5,6在第一杠杆端部8处具有突出部17，所述突出部在触摸开关的组装的状态中与按键罩的对应的凹槽共同作用且因此建立与按键罩的可动的连接。杠杆5,6在第二杠杆端部9处具有齿部18，借助于该齿部实现在杠杆5,6之间的可动的、无间隙的连接。在每个杠杆5,6的两个侧边处布置有接触面19。所述接触面用于借助于夹紧件将杠杆5,6固定地定位在底板上。
图5显示了在来自图4的杠杆对已装配的情况下的来自图3的底板。杠杆5,6安放在转动支承的支架上且通过夹紧件11,12在接触面19处保持。此外，两个杠杆5,6的齿部18相互接合，从而存在杠杆5,6之间的力配合的、可动的连接。
图6显示了触摸开关的优选的实施方式的按键罩2。在此按键罩2以仰视图示出，即按键罩2绕着X轴线转动了180°。在按键罩2的短的棱边处布置有凹槽13，所述凹槽与在杠杆的相应的第一杠杆端部处的突出部共同作用且建立与杠杆的可动的连接。此外，在按键罩2的内部中布置有用于切换元件4的定位辅助件15，通过该定位辅助件使得切换元件4的定位变得容易。
图7显示了完全组装的触摸开关1的示例。在该示例中，附加于按键罩2安装有按键罩顶盖(Tastenkappenaufsatz)2'，即按键罩2由两个构件组合而成。显示器16装入到按键罩顶盖2'中，利用该显示器能够在触摸开关1上示出可变的内容。在组装的状态中，触摸开关1具有在X方向上的125mm的宽度、在Y方向上的76mm的深度和在Z方向上的22mm的高度。对于杠杆机构的在Z方向上的高度在此在按键罩升程为～0.6mm的情形中要求大约7mm。
图8显示了沿着X-Z平面穿过来自图7的触摸开关1的第一截面图。在示出的示图中截面在中间伸延穿过止挡部14。能够良好地看到由按键罩2和按键罩顶盖2'形成的组合。同样能够良好地看出，底板3的支架10如何各自限定用于第一杠杆5和第二杠杆6的转动轴线。两个杠杆5,6的齿部18相互接合且因此形成在杠杆5,6之间的可动的、力配合的连接。在示出的静止位置中杠杆端部安放到止挡部上，所述杠杆端部通过切换元件4被推压抵靠止挡部。同样可看出通过定位辅助件15精确定位切换元件4。
图9显示了沿着X-Z平面穿过来自图7的触摸开关1的第二截面图。在示出的示图中截面近似在中间伸延穿过夹紧件11,12。能够良好看出夹紧件11,12如何与接触面19共同作用，以为了将杠杆5,6固定地定位在底板3上。此外可看见，第二夹紧件12设计为分离的构件，该构件卡入、夹住或粘接到底板3中。通过突出部17与按键罩2的对应的凹槽13的共同作用实现了在杠杆5,6和按键罩2之间的必要的可动的连接。
图10示意性地显示了机动车20的内部空间，在该内部空间中安装有根据本发明的触摸开关1。带有显示器的第一触摸开关1布置在机动车20的仪表板21中，例如用于操纵信息娱乐系统。另外的显著地更小的触摸开关1安装在方向盘22中。借助于该另外的开关能够例如实现操纵免提通话装置或控制速度控制器(Tempomat，有时称为巡航控制)。第三触摸开关1布置在驾驶员侧的车门23中。利用该触摸开关1能够例如促使打开车门23，其中当由于相邻的交通存在危险情况时，如有可能在触摸开关1的显示器上能够渐显指示。

Claims (12)

1.一种触摸开关(1)，带有按键罩(2)、底板(3)、切换元件(4)、第一杠杆(5)和第二杠杆(6)，其中所述第一杠杆(5)和所述第二杠杆(6)各自借助于转动支承(7)可转动地支承在所述底板(3)上，各自在第一杠杆端部(8)处可动地与所述按键罩(2)连接且在第二杠杆端部(9)处可动地彼此连接，且其中所述切换元件(4)以如下方式布置在所述按键罩(2)处，即使得所述切换元件可由所述第一杠杆(5)的第二杠杆端部(9)或由所述第二杠杆(6)的第二杠杆端部(9)操作。
2.根据权利要求1所述的触摸开关(1)，其中所述第一杠杆(5)和所述第二杠杆(6)无间隙地支承在所述底板(3)上。
3.根据权利要求1或2所述的触摸开关(1)，其中所述第一杠杆(5)的转动支承和所述第二杠杆(6)的转动支承各自具有支架(10)和至少一个夹紧件(11,12)。
4.根据权利要求3所述的触摸开关(1)，其中至少一个夹紧件(11,12)为分离的构件，该构件与所述底板(3)连接。
5.根据权利要求1或2所述的触摸开关(1)，其中所述第一杠杆(5)的第一杠杆端部(8)和所述第二杠杆(6)的第一杠杆端部(8)在所述触摸开关(1)的操作方向上无间隙地与所述按键罩(2)连接或所述第一杠杆(5)的第二杠杆端部(9)和所述第二杠杆(6)的第二杠杆端部(9)在所述触摸开关(1)的操作方向上无间隙地相互连接。
6.根据权利要求1或2所述的触摸开关(1)，其中所述第一杠杆(5)的第一杠杆端部(8)和所述第二杠杆(6)的第一杠杆端部(8)接合到所述按键罩(2)中的对应的凹槽(13)中。
7.根据权利要求1或2所述的触摸开关(1)，其中所述第一杠杆(5)的第二杠杆端部(9)和所述第二杠杆(6)的第二杠杆端部(9)相互啮合。
8.根据权利要求1或2所述的触摸开关(1)，其中所述第一杠杆(5)和所述第二杠杆(6)在中心或偏离中心地支承在所述底板(3)上。
9.根据权利要求1或2所述的触摸开关(1)，其中所述底板(3)具有用于所述第一杠杆(5)或所述第二杠杆(6)的止挡部(14)，该止挡部确定静止位置。
10.根据权利要求1或2所述的触摸开关(1)，其中所述切换元件(4)具有下列元件中的至少一个：锅仔片、压电元件、电磁体或振动元件。
11.根据权利要求1或2所述的触摸开关(1)，其中在所述按键罩(2)上布置有显示器(16)。
12.一种机动车(40)，其特征在于，所述机动车(40)具有根据权利要求1到11中任一项所述的触摸开关。
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