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Die
Erfindung betrifft einen mehrstufigen Drucktaster mit einem in einem
Gehäuse
geführten Tastelement,
das gegen die Kraft einer Feder in das Gehäuse hinein bewegbar ist, wobei
bei einem Hineindrücken
in einen Bereich einer ersten Schaltstufe des Tastelementes ein
erster Widerstand und bei einem weiteren Hineindrücken in
einen Bereich einer zweiten Schaltstufe ein gegenüber der
ersten Schaltstufe größerer Widerstand überwindbar
ist.
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Derartige
mehrstufige Druckschalter finden im Automobilbau vermehrten Einsatz.
Beispielsweise werden mehrstufige Druckschalter als Startschalter für Kraftfahrzeuge
eingesetzt. Ein weiteres Beispiel sind Bedienelemente, die beispielsweise
die Stellung eines Schiebedaches steuern. Überall dort wo zwei- oder mehrstufige
Schaltfunktionen ansteuerbar sind, werden mehrstufige Druckschalter
eingesetzt. Eine Anforderung an einen derartigen Drucktaster ist
die, dass dem Bediener über
die Haptik vermittelt wird, dass die unterschiedlichen Schaltstufen
erreicht sind. Neben dem Erkennen der einzelnen Schaltstufen besteht
eine weitere Anforderung derartiger Drucktaster darin, dass über einen
einfachen Aufbau der Mechanik eine äußerst hohe Lebensdauer des
Drucktasters erreichbar ist.
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Ein
gattungsgemäßer Druckschalter
ist in der
DE 42 39
738 C2 beschrieben. Der Druckschalter besteht aus einem
Hubstößel, der
gegen die Kraft einer Druckfeder in ein Gehäuse hinein bewegbar ist und
in dem, mittels einer weiteren Rastfeder und einer entsprechend
ausgeformten Kontur am Hubstößel, zwei
unterschiedliche Schaltstellungen haptisch erkennbar sind. Die Rastfeder
rastet hierbei über zwei
in unterschiedlichen Höhen
am Hubstößel angebrachte
Schrägen,
die für
den Bediener fühlbar eine
Raststufe erkennen lassen. Unmittelbar auf die Rastfeder und die äußere Kontur
des Hubstößels sind
Kontaktfedern abgestimmt, die je nach erzeugter Rast in unterschiedliche
Schaltpositionen gelangen.
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Ein
Mehrstufenschalter mit einem gemeinsamen Betätigungselement und mindestens
zwei Schaltelementen zur Kontaktherstellung ist in der
DE 44 01 314 A1 beschrieben.
Das Betätigungselement für den Schalter
ist oberhalb der Schaltelemente beweglich angeordnet, derart, dass
beim Niederdrücken
des Betätigungselementes
die Schaltelemente nacheinander ansprechen.
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Eine
Schalteinrichtung mit einem Bedientaster, der ausgehend von einer
Ruhestellung über
eine einen ersten Schaltkontakt betätigende Mittelstellung in eine
einen zweiten Schaltkontakt betätigende
Endstellung überführbar ist,
ist in der
DE 197
55 988 A1 beschrieben. Um eine besonders geringe Bautiefe der
Schalteinrichtung zu erreichen, erstreckt sich quer zur Bewegungsachse
des Bedientasters ein für beide
Schaltkontakte gemeinsames Druckübertragungselement.
An der einen, dem Bedientaster zugewandten Seite des Druckübertragungselementes liegt
der Bedientaster zumindest in seiner Mittelstellung und in seiner
Endstellung an, wohingegen an der anderen, dem Bedientaster abgewandten
Seite des Druckübertragungselementes
eine erste Druckfläche
zur Beaufschlagung des ersten Schaltkontakts und eine zweite Druckfläche zur
Beaufschlagung des zweiten Schaltkontakts angeordnet ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen mehrstufigen Drucktaster
zu entwickeln, in dem beliebig viele Schaltstufen erzeugbar sind
und der sich darüber
hinaus durch einen konstruktiv einfachen Aufbau auszeichnet. Darüber hinaus
soll die Haptik in der Weise einstellbar sein, dass für den Bediener
die einzelnen Raststufen erkennbar sind, wobei jedoch ein kontinuierlicher
Kraftverlauf am Drucktaster einstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass unterhalb des Tastelementes mindestens zwei Taster angeordnet
sind und dass über mindestens
einem Taster und zwischen Taster und Tastelement mindestens eine
Druckfeder angeordnet ist und dass mindestens eine Druckfeder zwischen Tastelement
und Gehäuse
angeordnet ist, wobei jede Druckfeder eine unterschiedliche Federcharakteristik aufweist.
Darüber
hinaus wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass
unterhalb des Tastelementes mindestens zwei Taster angeordnet sind
und dass über
jedem Taster und zwischen Taster und Tastelement eine Druckfeder
angeordnet ist, wobei jede Druckfeder eine unterschiedliche Federcharakteristik
aufweist. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Drucktasters
ist nunmehr die Möglichkeit
geschaffen, einen Drucktaster herzustellen, in dem beliebig viele
Raststufen einstellbar sind. Je nach benötigter Anzahl von Schaltfunktionen
können
unterhalb des Tastelementes unterschiedlich viele Taster angeordnet
werden und je nach Zuordnung des Tasters zur unterschiedlichen Schaltstufen
die Taster in unterschiedlichen Schaltstellungen betätigt werden. Hierbei
ist es einerseits erfindungsgemäß vorstellbar zwei
mit unterschiedlichen Federcharakteristiken versehene Druckfedern
unmittelbar oberhalb der Tastelemente anzuordnen und somit beim
Erreichen einer ersten Schaltstufe, das heißt bei einer ersten Kraft,
die geringer ist als die Kraft in einer zweiten Schaltstufe einen
ersten Taster zu betätigen.
Wird nun der Taster über
die erste Schaltstufe hinaus in das Gehäuse hineingedrückt, kommt
es zu einem weiteren Kraftaufbau, der sich wiederum auf die zweite
Druckfeder auswirkt und somit den zweiten Taster betätigt.
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Erfindungsgemäß ist es
ebenfalls vorstellbar, eine Druckfeder oberhalb eines Tasters anzuordnen und
eine weitere Druckfeder im Gehäuse
zu führen, zu
positionieren oder aufzunehmen. Hierbei wirken die Druckfedern einerseits
zwischen dem Tastelement und dem Taster oder zwischen dem Tastelement
und dem das Tastelement aufnehmenden Gehäuse. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau
eines Drucktasters, ist darüber
hinaus ein konstruktiv einfacher Drucktaster realisierbar, der bei
größter Flexibilität und Anpassbarkeit
an Schaltfunktionen kostengünstig
herstellbar ist. Ein Vorteil des mehrstufigen Drucktasters ist der,
dass bei einem derartigen Aufbau der Haptik weniger Reibung und
Geräusche
erzeugt werden, als bei einem Hebelmechanismus.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Skizze
näher erläutert.
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Es
zeigt
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1 eine
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Drucktasters
und
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2 den
Kennlinienverlauf des Drucktasters des Ausführungsbeispiels.
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In
der 1 ist ein mehrstufiger Drucktaster 1 dargestellt.
Der Drucktaster 1 besteht aus einer Tastenkappe 2,
in die ein Tastelement 3 integriert ist und einem Gehäuse 4,
dass geschnitten und nur bereichsweise dargestellt ist und einer
Leiterplatte 5 auf der zwei Taster 6, 7 und
ein Leuchtmittel 8, sowie eine unmittelbar über dem
Taster 6 angeordnete erste Druckfeder 9 und zwei
weitere, im Tastelement geführte
und aufgenommene Druckfedern 10 und 11. Die Leiterplatte 5 ist
dabei im Gehäuse 4 aufgenommen
und trägt
die, mit dem Tastelement 3 zusammenwirkenden Taster 6 und 7.
Diese Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen mehrstufigen
Drucktasters 1 beschreibt somit eine Ausführungsform
gemäß dem Patentanspruch
1, wobei eine Druckfeder 9 unmittelbar oberhalb des Tasters 6 zwischen
dem Taster 6 und dem Tastelement 3 angeordnet
ist und zwei weitere Druckfedern 10 und 11 im
Tastelement 3 geführt
und zwischen Gehäuse 4 und
Tastelement 3 angeordnet sind. Die Druckfeder 9 ist
hierbei in einer Anformung 12 des Tastelementes 3 aufgenommen
und geführt.
Die Druckfeder 9 wirkt unmittelbar auf den Taster 6,
wohingegen ein unterer Teil 13 des Tastelementes 3 unmittelbar
auf den Taster 7 wirkt.
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Es
wird an dieser Stelle ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass dieses Ausführungsbeispiel lediglich entsprechend
dem Anspruch 1 ausgeführt
ist, dass es erfindungsgemäß aber ebenso
vorstellbar ist, zwei mit unterschiedlichen Federcharakteristiken versehene
Druckfedern oberhalb der Taster 6 und 7 anzuordnen.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß ebenso
vorstellbar, mehrere Taster 6, 7 auf der Leiterplatte 5 anzuordnen.
Somit ist die Möglichkeit
geschaffen, eine beliebige Anzahl von Schaltstufen und ebenfalls eine
beliebige Anzahl von Tastern 6, 7 in unterschiedlichen
Schaltstufen zu betätigen.
So ist erfindungsgemäß vorstellbar,
in einer ersten Raststufe mittels einer Druckfeder 9 mehrere
Taster 6, 7 zu betätigen und in einer zweiten
Raststufe ebenfalls mittels einer weiteren Druckfeder 9 oder
alternativ über
untere Teile 13 weitere Taster 6, 7 zu
betätigen.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung
eines mehrstufigen Drucktasters 1 ist dabei nicht auf Schaltstufen
begrenzt, es ist vielmehr möglich, 3, 4, 5 oder
beliebige Schaltstufen im Drucktaster 1 zu erzeugen. Ein
derartiger Drucktaster wäre
ein Drucktaster gemäß dem unabhängigen Patentanspruch
2.
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In
der 1 ist ein mehrstufiger Drucktaster 1 dargestellt,
der in Richtung des Pfeils P betätigbar ist.
In diesem Ausführungsbeispiel
besitzen die Druckfedern 10, 11 eine geringere
Federkennlinie, das heißt
einen flacheren Kennlinienverlauf, der beispielsweise mit C = 0,769
N/mm vorgebbar ist. Die Druckfeder 9 besitzt eine steilere
Federkennlinie, das heißt
einen steileren Kennlinienverlauf, der beispielsweise mit C = 2,174
N/mm vorgebbar ist. Wird nun die Tastenkappe 2 und damit
das Tastelement 3 betätigt,
so werden die weiteren Druckfedern 10, 11, die sehr
viel leichter zusammendrückbar
sind gestaucht, wobei die stärkere
Druckfeder 9 auf den Taster 6 wirkt. In der ersten
Schaltstufe wird somit der Taster 6 mittels der Druckfeder 9 über das
Tastelement 3 und die Tastenkappe 2 betätigt. Nach
dem Schalten des Tasters 6 und einem weiteren Betätigen der
Tastenkappe 2 in Richtung des Pfeils P wird nun das Tastelement 3 weiter
in Richtung des Gehäuses
beziehungsweise der Leiterplatte 5 bewegt. Dabei kontaktiert
der untere Teil 13 des Tastelements 3 den Taster 7,
was die zweite Schaltstufe charakterisiert und der Taster 7 wird
mittels des unteren Teils 13 betätigt.
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Der
Verlauf der Federkennlinien für
den in der 1 dargestellten mehrstufigen
Drucktaster 1 ist in der 2 wiedergegeben.
Die 2 beschreibt auf ihrer Abszisse den Hub oder den
Weg des Tastelementes 3 in Millimetern (mm) und auf der
Ordinate die Kraft in Newton (N). Die Taster 6, 7 besitzen
eine interne eigene Federkennlinie, die in dem dargestellten Diagramm
mit C1 und C2 wiedergegeben sind. Darüber hinaus ist der flache Kennlinienverlauf
der weiteren Druckfedern 10, 11 im Diagramm als
C4 wiedergegeben. Die stärkere
erste Druckfeder 9 besitzt einen steileren Kennlinienverlauf,
der in dem Diagramm als C3 gekennzeichnet ist. Zur klareren Darstellung
wurden die Bezugszeichen der einzelnen Taster und Druckfedern mit
den Bezugszeichen der Elemente des Drucktasters 1 an die
Federkennlinien geschrieben.
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Die
einzelnen Kennlinienverläufe
C1, C2, C3 und C4 addieren sich bei der Betätigung der Tastenkappe 2 zu
einem gemeinsamen Kennlinienverlauf, der in dem Diagramm gemäß der 2 als
C-Gesamt Cges wiedergegeben ist. Es ergeben sich zwei Schaltstufen,
die mit 14 und 15 gekennzeichnet sind. Der erste
Kennlinienverlauf des gesamten Widerstandes ist etwas flacher, da
hier lediglich gegen die beiden schwächeren Druckfedern 10, 11 und
die Federkennlinie C1 des Tasters 6 gedrückt wird.
Im weiteren Verlauf nach der ersten Schaltstufe 14 addieren sich
hierzu die Druckkraft der Druckfeder 9 sowie die Druckkraft
des Tasters 7, wodurch es zu einem steileren Verlauf der
Kennlinie kommt, in der die zweite Schaltstufe 15 erreicht
wird. Durch die Wahl der Druckfedern 9, 10, 11 ist
ein beliebig steiler Verlauf der gesamten Kennlinie Cges einstellbar.
Die Gegenkraft der Druckfedern 9, 10, 11 nimmt
kontinuierlich zu, wobei für
den Bediener aus dem unterschiedlich steilen Verlauf der gesamten
Kennlinie Cges und der daraus resultierenden unterschiedlichen Gegenkraft die
einzelnen Schaltstufen 14, 15 erkennbar, beziehungsweise
fühlbar
werden.
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Wie
aus der 1 ersichtlich, ist es natürlich ebenfalls vorstellbar
mehrere Drucktaster 1 nebeneinander in einem Gehäuse 4 anzubringen.