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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Signalgeber nach Art eines Schalters oder Tasters, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, mit einer elektrischen Betätigungseinheit, welche mit einem Betätigungselement, insbesondere einem Stößel versehen ist, und mit mindestens einem Schaltelement, welches auf das Betätigungselement zur Betätigung desselben wirkt, wobei das Schaltelement vorzugsweise ein Haptikelement, insbesondere eine Schnappscheibe ist.
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Als elektrische Betätigungseinheit ist vorzugsweise ein Mikro-Schalter oder Mikro-Taster vorgesehen. Derartige Bauelemente sind in unterschiedlichen Ausführungen und technischen Funktionsweisen bekannt, zum Beispiel aus der
EP 1 808 877 A2 , dort auch mit weiteren Nachweisen. Gezeigt ist in der Schrift ein Mikro-Schalter oder -Taster, welcher in ein zusätzliches Gehäuse eingesetzt ist. Letzteres nimmt zugleich eine Schnappscheibe als Haptikelement auf. Die Schnappscheibe wirkt auf den Stößel des Mikro-Schalters oder -Tasters und definiert einen exakten Schaltpunkt, der auch deutlich fühlbar ist. Auf die gesamte Offenbarung der
EP 1 808 877 A2 wird hiermit Bezug genommen.
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Die Schnappscheibe als Schaltelement hat einen begrenzten Schalthub. In bestimmten Anwendungsfällen wird ein längerer Schalthub gewünscht, etwa bei einer vorgeschalteten Mechanik im Sinne eines Betätigers und/oder beim Einbau des elektrischen Signalgebers, wobei durch den Schalthub Einbautoleranzen ausgeglichen werden sollen. Insbesondre geht es um die Schaffung eines Überhubes, so dass ein Betätiger in Richtung auf die Schnappscheibe weiterbewegt werden kann, obwohl letztere bereits von einer Schaltposition in die andere Schaltposition übergegangen ist (bereits geschnappt hat). Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach die Schaffung eines elektrischen Signalgebers mit Überhub.
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Der erfindungsgemäße Signalgeber ist gekennzeichnet durch eine elastisch nachgiebige Schicht auf der dem Betätigungselement gegenüberliegenden Seite des Schaltelements, insbesondere der Schnappscheibe. Die elastisch nachgiebige Schicht nimmt Schaltkräfte auf, auch nachdem die Schnappscheibe durch Beaufschlagung geschaltet hat. In Abhängigkeit von diversen Parametern ergibt sich durch die Nachgiebigkeit der elastischen Schicht ein entsprechender Überhub. Die Kombination aus Schnappscheibe und elastisch nachgiebiger Schicht ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit dem aus der
EP 1 808 877 A2 bekannten elektrischen Signalgeber. Im Rahmen der Erfindung liegen aber auch einfachere Ausführungen ohne zusätzliches Gehäuse. Wichtig ist die Beaufschlagung eines Betätigungselements, eines Stößels oder dergleichen, durch eine Schnappscheibe und eine darüber angeordnete, elastisch nachgiebige Schicht. Das Betätigungselement ist Teil einer elektrischen Betätigungseinheit. Zusätzlich kann auf die elastisch nachgiebige Schicht ein mechanisches Element als Betätiger wirken und so die elastisch nachgiebige Schicht gegen die Schnappscheibe pressen, welche das Betätigungselement beaufschlagt.
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Vorteilhafterweise besteht die elastisch nachgiebige Schicht aus Silikon, Gummi oder ähnlich elastischen Werkstoffen. Insbesondere handelt es sich um Stoffe, die unter dem Begriff Elastomer zusammengefasst sind. Dazu zählen neben den genannten Werkstoffen auch Naturlatex, synthetischer Latex und Verbindungen oder Gemische aus den insgesamt genannten Werkstoffen.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die elastisch nachgiebige Schicht als Scheibe ausgebildet, welche das Schaltelement bzw. die Schnappscheibe insbesondere zumindest teilweise überdeckt. Dadurch wirkt die Schicht auch als Abdeckung gegen mechanische Einwirkungen. Je mehr die Scheibe die Schnappscheibe überdeckt, um so besser ist auch der Schutz gegen die Einwirkung von Feuchtigkeit, ebenso wie der mechanische Schutz.
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Vorteilhafterweise ist die Scheibe mit Mitteln zur Befestigung an dem Schaltelement bzw. der Schnappscheibe versehen, insbesondere mit unterseitigen Schlaufen oder Stegen. Vorzugsweise sind unterseitig zwei zueinander parallele Schlaufen oder Stege vorgesehen, die unter das Schaltelement/die Schnappscheibe fassen. Sofern mehrere Schnappscheiben übereinander angeordnet sind, umfassen die Schlaufen oder Stege insbesondere den Stapel aus Schnappscheiben insgesamt. Mit Hilfe der Schlaufen oder Stege ist eine einfache Befestigung der Scheibe auf der Schnappscheibe möglich.
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Vorteilhafterweise liegt die elastisch nachgiebige Schicht am Schaltelement bzw. an der Schnappscheibe an. Eine Verklebung oder andere dauerhafte, flächenhafte Verbindungen zwischen der Schicht und der Schnappscheibe sind vorzugsweise nicht vorgesehen aber als alternative Befestigung möglich.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung überdeckt die elastisch nachgiebige Schicht das Schaltelement bzw. die Schnappscheibe nur teilweise. Außerdem überdeckt die elastisch nachgiebige Schicht die Schnappscheibe insbesondere nicht im Bereich von Rastmitteln oder Verbindungsmitteln für die Verbindung der Schnappscheibe mit weiteren Bestandteilen des Signalgebers. So kann das Schaltelement bzw. die Schnappscheibe mit Rastnasen an einem Gehäuse gehalten sein. Die zum Gehäuse gehörenden Rastnasen reichen an Randseiten der Schnappscheibe über dieselbe hinüber und sind vorzugsweise nicht von der elastisch nachgiebigen Schicht überdeckt. Die Montage wird so vereinfacht. Beispielsweise kann erst die Schnappscheibe mit der elastisch nachgiebigen Schicht versehen werden, bevor die Kombination aus elastisch nachgiebiger Schicht und Schnappscheibe in das Gehäuse eingesetzt wird und dort insbesondere einrastet.
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Vorteilhafterweise handelt es sich bei der elastisch nachgiebigen Schicht um einen Elastomer mit einer Shore-Härte von etwa 60. Die Härte ist abgestimmt auf verschiedene weitere Parameter des Schalters bzw. Tasters, so auch auf die Federkennlinie der Schnappscheibe, die Dicke der elastisch nachgiebigen Schicht, den angestrebten Überhub und den wirksamen Querschnitt eines Betätigers, welche den Elastomer beaufschlagt. Insbesondere weist die elastisch nachgiebige Schicht eine Dicke von etwa zwei Millimetern auf.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die Elastizitäten von Schaltelement bzw. Schnappscheibe und elastisch nachgiebiger Schicht so aufeinander abgestimmt, dass die Schnappscheibe schaltet, wenn die elastisch nachgiebige Schicht an einer entsprechend beaufschlagten Stelle auf 75% ihrer ursprünglichen Dicke zusammengepresst ist. Jede zusätzliche Beaufschlagung der elastisch nachgiebigen Schicht wirkt ausschließlich auf diese Schicht (da die Schnappscheibe geschaltet hat) und führt zu einem Überhub proportional zur Nachgiebigkeit des Werkstoffs der elastisch nachgiebigen Schicht, vorzugsweise von etwa 25% der ursprünglichen Dicke.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der elastisch nachgiebigen Schicht ein mechanischer Betätiger zugeordnet, mit dem die elastisch nachgiebige Schicht in einem Teilbereich zur Bewegung des Schaltelements bzw. der Schnappscheibe beaufschlagbar ist, wobei der Betätiger insbesondere mit einem wirksamen Durchmesser von etwa drei Millimeter die elastisch nachgiebige Schicht beaufschlagt. Deutliche Variationen des Durchmessers sind möglich. Der resultierende Querschnitt des Betätigers liegt vorzugswiese zwischen drei und sechzehn Quadratmillimeter, insbesondere bei sieben bis neun Quadratmillimeter.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung presst der Betätiger die elastisch nachgiebige Schicht maximal um bis zu einen Millimeter zusammen und/oder um etwa 50% der Dicke der nicht elastischen Schicht ohne Beaufschlagung derselben. Dabei kann der Hub des Betätigers durch Anschläge begrenzt sein. Alternativ kann sich die Begrenzung des Hubes auch aus einer erwarteten durchschnittlichen Kraft zur Beaufschlagung des Betätigers ergeben, etwa dann, wenn der Betätiger durch Fingerdruck einer Bedienungsperson beaufschlagt wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen aufrechten Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektrischen Signalgeber,
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2 einen aufrechten Querschnitt durch den Signalgeber gemäß 1,
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3 ein Bauteil des Signalgebers in perspektivischer Darstellung, nämlich die Kombination aus Schnappscheibe und darauf angeordneter elastisch nachgiebiger Schicht.
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Ein Schalter 10 als elektrischer Signalgeber weist ein Gehäuse 11 auf, in dem ein Mikro-Schalter 12 mit Stößel 13 gelagert ist. Außerdem ist am Gehäuse 11 eine Schnappscheibe 14 als Schaltelement unmittelbar über dem Stößel 13 gehalten. Auf der Schnappscheibe 14 ist eine Elastomer-Scheibe 15 als Auflage vorgesehen.
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Die Scheibe 15 liegt teilweise auf einem umlaufenden Gehäuserand 16 auf, welcher auch als Auflage für die Schnappscheibe 14 dient. Zugleich ist die Scheibe 15 breiter bzw. mit einem größeren Durchmesser versehen als die Schnappscheibe 14, reicht demnach über diese hinaus, mit Ausnahme von einander gegenüberliegenden seitlichen Aussparungen 17, 18. Im Bereich dieser Aussparungen sind einander gegenüberliegende Randbereiche der Schnappscheibe 14 nicht von der Scheibe 15 bedeckt. Vielmehr ist die Schnappscheibe 14 in diesen Bereichen unter Rastnasen 19, 20 des Gehäuses 11 gehalten.
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Das Grundprinzip des Mikro-Schalters mit Stößel, zusätzlichem Gehäuse, Schnappscheibe und deren Relativanordnung zueinander ist aus der
EP 1 808 877 A2 bekannt. Hierauf wird ausdrücklich Bezug genommen. Neu und vorteilhaft sind die Anordnung der Elastomer-Scheibe
15 auf der Schnappscheibe
14 und die spezielle Ausgestaltung der Scheibe
15.
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Die Elastomer-Scheibe 15 weist mit Abstand zu ihrer Unterseite zwei zueinander parallele Stege 21, 22 auf, die die Funktion von Schlaufen haben. Die Schnappscheibe 14 ist zwischen die Stege 21, 22 und die Unterseite der Scheibe 15 geschoben und so innig mit der Unterseite 15 verbunden. Die genannten Aussparungen 17, 18 sind nicht zwischen den beiden Stegen 21, 22, sondern außerhalb der Stege an der Scheibe 15 vorgesehen.
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Typischerweise ist die Schnappscheibe 14 umlaufend mit vier schräg abwärts gerichteten Vorsprüngen 23 versehen. Die Stege 21, 22 kommen jeweils zwischen zwei Vorsprüngen 23 zu liegen bzw. liegen seitlich an diesen an, so dass ein Verschieben der Scheibe 15 relativ zur Schnappscheibe 14 nicht möglich ist.
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Bei der Herstellung des Schalters 10 kann zunächst die Schnappscheibe 14 mit der Elastomer-Scheibe 15 verbunden werden. Anschließend wird die Kombination aus Scheibe 15 und Schnappscheibe 14 auf den Gehäuserand 16 aufgesetzt, so dass Teile der Schnappscheibe 14 unter den Rastnasen 19, 20 zu liegen kommen.
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Die Elastomer-Scheibe 15 ist hier etwa zwei Millimeter dick und besteht aus Silikon der Shore-Härte 60. Bei Druck auf die Elastomer-Scheibe 15 gibt diese teilweise nach. Bei erhöhtem Druck schwingt die Schnappscheibe 14 aus der gezeigten oberen Position in eine nichtgezeigte untere Position und drückt so den Stößel 13 in den Mikro-Schalter 12. Weiterer Druck auf die Elastomer-Scheibe 15 führt zu einem weiteren Zusammenpressen derselben.
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Auf der Elastomer-Scheibe 15 kann als Betätiger ein nichtgezeigter Betätigungsstößel in einem weiteren Gehäuse gehalten sein. Der Querschnitt dieses Betätigungsstößels ist so bemessen und auf die Dicke und Elastizität des Elastomers und die Elastizität der Schnappscheibe so abgestimmt, dass sich eine Eindrucktiefe in die Elastomer-Scheibe 15 von 0,5 Millimeter bis zum Schalten der Schnappscheibe 14 ergibt. Nach dem Schalten der Schnappscheibe 14 gibt die Scheibe 15 dem Betätigungsstößel weitere 0,5 Millimeter nach. Dies kann auch begrenzt werden durch am Betätigungsstößel wirksame Anschläge.
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Der Stößel 13 liegt mit einem Anschlagpunkt 24 an der Schnappscheibe 14 an und liegt dabei zwischen den Stegen 21, 22.
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Anstelle der Schnappscheibe kann ein beliebiges Schaltelement vorgesehen sein, insbesondere ein Schaltelement mit einem fühlbaren Schaltpunkt oder Druckpunkt, ein sogenanntes Haptikelement. Unter dem Schaltelement ist ein Schalter angeordnet, beispielsweise der in den Figuren gezeigte Mikro-Schalter mit Stößel 13.
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Eine bevorzugte Anwendung des elektrischen Signalgebers ist die Betätigung einer elektrisch ausgelösten Feststellbremse im Kraftfahrzeug. Moderne PKWs weisen anstelle eines manuell wirkenden Handbremshebels einen elektrischen Schalter auf, mit dessen Hilfe die Feststellbremse aktiviert wird. Der Fahrer betätigt den Schalter durch Druck auf den mechanischen Betätiger oder auf ein hiermit mechanisch in Verbindung stehendes Schaltmittel, beispielsweise einen Tastknopf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schalter
- 11
- Gehäuse
- 12
- Mikro-Schalter
- 13
- Stößel
- 14
- Schnappscheibe
- 15
- Elastomer-Scheibe
- 16
- Gehäuserand
- 17
- Aussparung
- 18
- Aussparung
- 19
- Rastnase
- 20
- Rastnase
- 21
- Steg
- 22
- Steg
- 23
- Vorsprünge
- 24
- Anschlagpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1808877 A2 [0002, 0002, 0004, 0020]
