CN116096597A - 按键开关和具有按键开关的运输工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种按键开关(1)。本发明还涉及一种运输工具，在该运输工具中安装有根据本发明的按键开关(1)。按键开关具有键帽(2)、底板(3)、开关元件(4)以及具有第一杠杆(6)和第二杠杆(7)的双杠杆系统(5)。开关元件(4)如此布置，使得开关元件可以由双杠杆系统(5)操纵。第一杠杆(6)和第二杠杆(7)借助各一个转动轴承(8)可转动地支承在底板(3)上，分别在第一杠杆端部(9)处与键帽(2)可运动地连接，并且在第二杠杆端部(10)处借助齿部(11)相互连接。在齿部(11)中布置有至少两个可运动的力传递元件(12)。

Description

按键开关和具有按键开关的运输工具

技术领域

本发明涉及一种按键开关、尤其是一种适用于大面积实施的具有触觉反馈的按键开关。本发明还涉及一种运输工具，在该运输工具中安装有根据本发明的按键开关。

背景技术

在运输工具的现代内部空间设计的范围内，越来越需要在运输工具中的各种不同的位置处安装相对较大且必要时较重的元件，在此所述元件还应同时用作按键开关。例如，以触摸屏、显示器或按键形式的按键开关可以设置在中控台、方向盘、车门、车顶或仪表板中，其中，车辆乘员可以通过手指按压来触发所期望的功能，在此，值得期望的是，所需的操纵力独立于按键开关的面上的压力点基本上保持相同。出于成本原因，此外值得期望的是，按键开关利用仅一个用于触觉反馈的传感器或元件应对。为了确保按键表面在操纵方向上几乎平行的移动，可以使用杠杆系统。在这样的杠杆系统中，可转动支承的杠杆在一个部位处相互驱动。例如，这可以通过齿部来实现。

就此而言，DE 10 2019 201 901 B3描述了一种用于机动车的操作元件。操作元件包括壳体元件、布置在壳体元件处的键帽元件、布置在壳体元件中的两个杠杆元件以及至少一个切换元件，所述切换元件可切换地布置在两个杠杆元件与键帽元件之间。两个杠杆元件通过接合到容纳元件中的突出元件在连接区域中相互连接。

DE 10 2017 220 780 B3描述了一种用于机动车的按键开关。按键开关具有键帽、底板、开关元件、第一杠杆和第二杠杆。第一杠杆和第二杠杆借助各一个转动轴承可转动地支承在基板上，并且分别在第一杠杆端部处与键帽可运动地连接。在第二杠杆端部处，第一杠杆和第二杠杆可运动地相互连接。开关元件如此布置在键帽处，使得该开关元件可以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纵。

发明内容

本发明的任务是提供一种进一步改进的按键开关。

所述任务通过具有权利要求1的特征的按键开关来解决。本发明的优选的设计方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的第一方面，按键开关具有键帽、底板、开关元件以及具有第一杠杆和第二杠杆的双杠杆系统。开关元件如此布置，使得该开关元件可以由双杠杆系统操纵。第一杠杆和第二杠杆借助各一个转动轴承可转动地支承在底板上，分别在第一杠杆端部处与键帽可运动地连接，并且在第二杠杆端部处借助齿部相互连接。在齿部中布置有至少两个可运动的力传递元件。

为了使按键表面在操纵方向上几乎平行地移动，使用如下杠杆系统，在该杠杆系统中，可转动地支承的杠杆在一个部位处相互驱动。这通过齿部实现。为了使该齿部不仅在静止位置中无间隙，而且在杠杆从静止位置中运动出时那么也无间隙，在根据本发明的结构中在按键开关的齿部中布置有至少两个可运动的力传递元件。这些力传递元件确保在杠杆之间的连接在杠杆旋转的情况下也还保持力配合且无间隙。这改善了按键开关的触觉。同时，避免了系统中的过大摩擦或甚至卡住。

根据本发明的一方面，力传递元件无间隙地布置在齿部的各两个齿之间。由于力传递元件仅处于齿部的齿之间，因此这些力传递元件可以呈现得非常小，由此只需要较少的材料耗费。

根据本发明的一方面，力传递元件为柱状销。柱状销的使用具有以下优点：在杠杆系统的齿部中在大多数情况下发生滚动摩擦，使得系统非常平顺。柱状销在此尤其是良好地适用于杠杆的较小的角度运动。

根据本发明的一方面，齿部的齿具有用于限制柱状销的运动的包边。这易于双杠杆系统的装配，因为防止柱状销在装配期间滚走。同时，用于杠杆的角度运动的角度范围可由包边限制。如果包边环绕地设计，则包边同时确保使柱状销粗略地保持就位。

根据本发明的一方面，力传递元件为球体。在使用球体的情况下，在杠杆系统的齿部中在大多数情况下也发生滚动摩擦，使得系统非常平顺。球体在此具有以下优点：球体也适用于杠杆的稍微更大的角度运动。

根据本发明的一方面，齿部的齿具有用于限制球体的运动的沟槽。该沟槽一方面可以防止球体滚走，但同时实现球体在杠杆之间的滚动运动。以这种方式，也可以在杠杆之间提供力配合且无间隙的连接。此外，沟槽显著地易于双杠杆系统的装配，因为球体仅须放入到相应的沟槽中并且不会滚走。

根据本发明的一方面，力传递元件为长方体。尤其是针对杠杆的非常小的角度运动，也可以考虑力传递元件的长方体设计。长方体处于杠杆之间并且在杠杆的转动运动中开始倾斜。以这种方式，也可以实现杠杆之间所期望的力配合且无间隙的连接。

根据本发明的一方面，齿部的齿具有用于限制长方体的运动的凹槽。这确保了在双杠杆系统被操纵时长方体不会完全倾斜。此外，凹槽显著地易于双杠杆系统的装配，因为长方体仅须侧向地推入到凹槽中。

根据本发明的一方面，按键开关如此设计，使得第一杠杆和第二杠杆的角度运动限制于直至±5°的值。将角度运动限制于该范围内具有以下优点：可以避免杠杆彼此之间以及杠杆与键帽之间的过大摩擦或甚至卡住，而为此不需要在部件之间的间隙。

特别有利地，根据本发明的按键开关在运输工具、尤其是机动车中使用。这样的按键开关实际上适用于所有操作元件，例如车顶区域中的操作元件、车门中的操作元件、作为方向盘按键的用于导航系统或多媒体系统、用于空调系统操作的操作元件等。但应用不限于车辆领域，根据本发明的按键开关原则上可用于需要较薄的按键、显示器或触摸屏以及同时期望触觉反馈的任何地方。

附图说明

本发明的另外的特征从以下描述和所附权利要求中结合附图可知。

图1示出了在静止位置中的根据现有技术的按键开关的侧视图的简化示意图；

图2示出了在操纵位置中的图1中的按键开关；

图3示出了在静止位置中的根据本发明的按键开关的侧视图的简化示意图；

图4示出了根据本发明的按键开关的双杠杆系统的斜视图，该双杠杆系统使用柱状销作为力传递元件；

图5示出了在组装状态下的图4中的双杠杆系统的斜视图；

图6示出了图5中的双杠杆系统的俯视图；

图7示出了通过在静止位置中的图5中的双杠杆系统的杠杆的剖面；

图8示出了在杠杆在第一方向上被操纵时图7中的剖面；

图9示出了在杠杆在第一方向上被操纵时图7中的剖面；

图10示出了齿部在杠杆之间的放大的局部，

图11示出了柱状销通过包边的定位；

图12示出了本发明的一个实施方式，该实施方式使用球体作为力传递元件，

图13示出了本发明的一个实施方式，该实施方式使用长方体作为力传递元件；

图14示出了齿部在杠杆之间的放大的局部，其中长方体作为力传递元件；以及

图15示意性地示出了运输工具的内部空间，在该内部空间中安装有根据本发明的按键开关。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的原理，下面依据附图对本发明的实施方式更详细地进行阐释。不言而喻的是，本发明不限于这些实施方式，并且所描述的特征还可以在不脱离如在所附权利要求所限定的本发明的保护范围的情况下进行组合或修改。

图1示出了在静止位置中的根据现有技术的按键开关1的侧视图的简化示意图。示出了沿着X-Z平面的剖面，其中，Z是按键开关1的操纵方向。按键开关1具有键帽2、底板3、开关元件4以及具有第一杠杆6和第二杠杆7的双杠杆系统5。在该示例中，开关元件4是圆顶式开关。键帽2是可运动的，而底板3固定在按键开关1的安装位置处。第一杠杆6和第二杠杆7借助各一个转动轴承8在Y方向上可转动地支承在底板3上。两个杠杆6,7在Z方向和X方向上固定地定位。可运动的键帽2在相对而置的两侧处分别与两个杠杆6,7的第一杠杆端部9可运动地连接。所述连接在此如此设计，使得在Z方向上几乎不存在间隙，并且当这些杠杆端部9在底板3的方向上运动时杠杆端部9可以在X方向上移动。在第二杠杆端部10处，第一杠杆6和第二杠杆7借助齿部11可运动地相互连接，从而至少在一定的角度范围内，运动从一个杠杆6,7传递到另一个杠杆上。优选地，所述连接在Z方向上是无间隙的。开关元件4如此布置在键帽2处，使得该开关元件可以由双杠杆系统操纵。开关元件4的弹性力(该弹性力例如可以位于6N的数量级)使系统保持静止。在此，两个杠杆6,7压靠止挡部13。在另一侧上，开关元件4支撑在键帽2处，该键帽由另外的杠杆端部9保持就位。根据杠杆6,7和键帽2彼此之间的所选择的间隙，键帽2通过杠杆机构在其静止位置中在X和Y上非常良好地定位。同时，该结构很大程度上防止了键帽2围绕Z轴的扭转。

图2示出了在操纵位置中的图1中的按键开关。在使用者的操纵力增加时，开关元件4由于两个杠杆6,7的可运动地相互连接的杠杆端部10的向上运动而压缩。同时，键帽2平行地朝向底板3运动并且从另一侧压到开关元件上。开关元件4最终在达到其触发力(例如6N)时塌陷。由于杠杆6,7彼此以及与键帽2和转动轴承8在Z方向上很大程度上无间隙的连接，因此键帽2在Z方向上相对于底板3以几乎平行的移动进行运动，无论对键帽2的手指按压在X和Y上的哪个位置处进行。不同的元件的运动通过所绘制的箭头表示。

图3示出了在静止位置中的根据本发明的按键开关1的侧视图的简化示意图。示出了沿着X-Z平面的剖面。按键开关1又具有键帽2、底板3、开关元件4以及具有第一杠杆6和第二杠杆7的双杠杆系统5。开关元件4如此布置，使得该开关元件可以由双杠杆系统5操纵。尤其是，开关元件4为此可以布置在键帽2处。第一杠杆6和第二杠杆7借助各一个转动轴承8可转动地支承在底板3上，分别在第一杠杆端部9处与键帽2可运动地连接，并且在第二杠杆端部10处借助齿部11相互连接。在齿部11中布置有至少两个可运动的力传递元件12。这些力传递元件无间隙地布置在齿部11的齿14之间并且确保在杠杆6,7之间的力配合连接。

图4示出了根据本发明的按键开关的双杠杆系统5的斜视图。示出了在未组装状态下的双杠杆系统5的两个杠杆6,7。两个杠杆6,7分别具有两个齿14，通过所述齿在组装杠杆6,7时实现啮合。当然，也可以分别设置超过两个齿14。杠杆6,7在该示例中相同地设计。为了在双杠杆系统5中实现杠杆6,7之间的力配合连接，在齿14之间无间隙地布置有力传递元件12，所述力传递元件中的一个可以在图3中看到。优选地，为了可靠的力配合，设置有至少两个力传递元件12。在该示例中，力传递元件12是柱状销，所述柱状销例如可以具有4mm的宽度和1mm的直径。这些柱状销尤其是良好地适用于杠杆6,7大约直至±5°的较小的角度运动。

图5示出了在组装状态下的图4中的双杠杆系统5的斜视图。通过在齿部11的齿之间无间隙插入的两个力传递元件，实现杠杆6,7围绕其相应的转动轴线的同步转动运动。在两个杠杆6,7与力传递元件力配合连接之后，该系统也还非常平顺。为了组装，足够的是，将两个结构相同的杠杆6,7围绕Z轴转动180°地相对而置，分别将柱状销放入到杠杆6,7或齿中，并且随后将杠杆6,7相向推动。

图6示出了图5中的双杠杆系统的俯视图。示出了对X-Y平面的俯视图。可良好看出力传递元件12在齿部11的齿之间的位置。两个杠杆6,7可围绕相应的转动轴线18转动。在该示例中，这些杠杆如此布置，使得杠杆6,7的杠杆臂分别是不一样长的。转动轴线的具体位置由本领域技术人员决定并且可以根据对按键开关的要求进行选择。还绘制了通过齿的剖切线AA和BB。在图7至图9中示出了在X-Z平面中通过双杠杆系统的杠杆6,7的相应剖面。

图7示出了在X-Z平面中通过在静止位置中的双杠杆系统的杠杆6,7的剖面AA和BB。图8示出了在杠杆6,7在第一方向上(在此在负Z方向上)被操纵时X-Z平面中的剖面。图9示出了在杠杆6,7在正Z方向上被操纵时X-Z平面中的剖面。由于力传递元件12在齿部11的齿之间不存在间隙，一个杠杆6,7围绕转动轴线18的任何角度运动都被传递到相应另一个杠杆6,7上。由于力传递元件12设计为柱状销，在杠杆系统的该区域中大多数情况下发生滚动摩擦，使得系统非常平顺。

图10示出了齿部11在杠杆6,7之间的放大的局部图。在X方向上观察，齿部11的齿14在其端部处具有包边15，所述包边限制力传递元件12的滚动运动。这易于双杠杆系统的装配，因为防止柱状销在装配期间滚走。同时，用于杠杆6,7的角度运动的角度范围可由包边15限制。如图9中可良好看出的那样，力传递元件12无间隙地贴靠在两个齿14处，由此确保杠杆6,7之间的无间隙的连接。

图11示出了柱状销通过包边15的定位。通过在这种情况下环绕的包边15在齿14中构造凹部，柱状销、即力传递元件12支承在该凹部中。包边15因此不仅防止柱状销在装配期间滚走，而且同时确保使柱状销粗略地保持就位。

图12示出了本发明的一个实施方式，该实施方式使用球体作为力传递元件12。球体支承在构造在齿14中的沟槽16中。该沟槽一方面防止球体滚走，但同时实现球体在杠杆之间的滚动运动。以这种方式，也可以在杠杆之间提供力配合且无间隙的连接。如果应实现杠杆的较大的角度运动，则使用球体作为力传递元件12是特别有利的。

图13示出了本发明的一个实施方式，该实施方式使用长方体作为力传递元件12。为此，在齿14中构造有凹槽17，长方体被侧向推入到该凹槽中。图14示出了齿部11在杠杆6,7之间的放大的局部图，其中长方体作为力传递元件12。例如可以具有4mm的宽度和2mm的高度的长方体在杠杆6,7之间处于稍微更宽的凹槽17中，并且在杠杆6,7的转动运动中开始在凹槽中倾斜。该实施方式尤其是可以在杠杆6,7的角度运动非常小的情况下应用。

图15示意性地示出了运输工具20的内部空间，在该内部空间中安装有根据本发明的按键开关1。在该示例中，运输工具20是机动车。具有显示器的第一按键开关1布置在机动车的仪表板21中，例如用于操作信息娱乐系统。显著更小的另一个按键开关1安装在方向盘22中。借助该另一个按键开关例如可以进行免提装置的操作或定速巡航装置的控制。第三按键开关1布置在驾驶员侧的车门23中。利用该按键开关1例如可以促使打开车门23，其中，如果由于相邻的交通而存在危险情况，则必要时可在按键开关1的显示器上显示提示。

附图标记列表

1 按键开关

2 键帽

3 底板

4 开关元件

5 双杠杆系统

6 第一杠杆

7 第二杠杆

8 转动轴承

9 第一杠杆端部

10 第二杠杆端部

11 齿部

12 力传递元件

13 止挡部

14 齿

15 包边

16 沟槽

17 凹槽

18 转动轴线

20 机动车

21 仪表板

22 方向盘

23 车门

Claims (10)

1.一种按键开关(1)，其具有键帽(2)、底板(3)、开关元件(4)、具有第一杠杆(6)和第二杠杆(7)的双杠杆系统(5)，所述第一杠杆和第二杠杆借助各一个转动轴承(8)可转动地支承在所述底板(3)上，分别在第一杠杆端部(9)处与所述键帽(2)可运动地连接，并且在第二杠杆端部(10)处借助齿部(11)相互连接，其中，在所述齿部(11)中布置有至少两个可运动的力传递元件(12)，并且其中，所述开关元件(4)如此布置，使得所述开关元件能够由所述双杠杆系统(5)操纵。

2.根据权利要求1所述的按键开关(1)，其中，所述力传递元件(12)无间隙地布置在所述齿部(11)的各两个齿(14)之间。

3.根据权利要求1或2所述的按键开关(1)，其中，所述力传递元件(12)为柱状销。

4.根据权利要求3所述的按键开关(1)，其中，所述齿部(11)的齿(14)具有用于限制所述柱状销的运动的包边(15)。

5.根据权利要求1或2所述的按键开关(1)，其中，所述力传递元件(12)为球体。

6.根据权利要求5所述的按键开关(1)，其中，所述齿部(11)的齿(14)具有用于限制所述球体的运动的沟槽(16)。

7.根据权利要求1或2所述的按键开关(1)，其中，所述力传递元件(12)为长方体。

8.根据权利要求7所述的按键开关(1)，其中，所述齿部(11)的齿(14)具有用于限制所述长方体的运动的凹槽(17)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的按键开关(1)，其中，所述按键开关(1)如此设计，使得所述第一杠杆(6)和所述第二杠杆(7)的角度运动限制于直至±5°的值。

10.一种运输工具(20)，其特征在于，所述运输工具(20)具有根据权利要求1至9中任一项所述的按键开关。

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