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Die Erfindung betrifft einen Druckschalter für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Tastschalter, der im Außenbereich des Fahrzeuges, beispielsweise im Bereich einer Heckklappe eines Fahrzeuges angeordnet werden kann. Derartige Tastschalter werden beispielsweise für die Öffnung einer Fahrzeugabdeckung verwendet.
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Aus der
EP 1 808 877 ist beispielsweise ein Tastschalter für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei ein Taster schwenkbar mit einem Gehäuse verbunden ist. Ein Mikroschalter wird zum Betätigen eines Schlosses verwendet und es sind mehrere Schnappscheiben vorgesehen, um die Betätigungskraft für den Mikroschalter zu erhöhen.
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Die
WO 2012/097791 offenbart ein Gehäuse für einen Tastschalter. Bei diesem Schalter ist ein Träger vorgesehen, an dem eine Tastfläche schwenkbar angeordnet ist. Außerdem ist mindestens ein an dem Träger befestigtes Federelement zur Bereitstellung einer Mindestbetätigungskraft für den Taster angeordnet, um die Betätigungskraft gegenüber der Rückstellkraft des Mikroschalters zu erhöhen.
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Die
DE 10 2004 006 939 weist einen Taster mit gefederter Tastfläche auf. Dort wird vorgeschlagen, einer Schaltfederung des Schalters über die Federfunktion für die Tastfläche zu vermitteln.
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Ein Problem der bestehenden Schalteinrichtungen besteht darin, dass zunehmend große Tastflächen für eine sichere und komfortable Betätigung gewünscht sind, wobei die einwirkende Betätigungskraft auf den unter den Tastflächen liegenden Schalter umzulenken ist. Insbesondere sind bei Kraftfahrzeugen sowohl aus Komfort- als auch Designgründen Tastflächen gewünscht, die beispielsweise in das Herstelleremblem an dem Heckbereich des Fahrzeuges integriert sind. Das Herstelleremblem weist dann gleichzeitig eine Tastfunktion auf, ist jedoch regelmäßig erheblich größer als ein unterliegender Tastschalter, wie z.B. ein Mikroschalter. Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässige Betätigung eines Schalters über eine große Tastfläche zu ermöglichen.
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Die Erfindung wird gelöst durch eine Betätigungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Ein Träger ist an einem Fahrzeug zu befestigen ist und eine Tastfläche zur Betätigung durch einen Benutzer in auf dem Träger angeordnet. Die Tastfläche ist gegenüber dem Träger zwischen zwei Endlagen bewegbar angeordnet, wobei die Tastfläche unter Druckeinwirkung aus der ersten Endlage in die zweite Endlage bewegbar ist. Elastische Rückstellmittel, die zwischen der Tastfläche und dem Träger angeordnet sind, drängen die Tastfläche in die erste, unbetätigte Endlage.
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Ein Kontaktschalter ist zwischen der Tastfläche und dem Träger angeordnet und durch Einwirkung der Tastfläche in der zweiten Endlage betätigbar. Mittel zur Endlagebegrenzung der Bewegung der Tastfläche in die erste Endlage sind an Träger und/oder Tastfläche ausgebildet. Die Tastfläche überragt den Kontaktschalter in einer Ebene quer zu dessen Betätigungsrichtung, so dass sich eine gegenüber dem Schalter vergrößerte Tastfläche ergibt.
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Tastfläche und Träger weisen an den einander zugewandten Seiten zusammenwirkende Führungsmittel auf, welche die Tastfläche bei Betätigung in Ihrer Bewegung zwischen den Endlagen führen. Jedes Führungsmittel hat eine Führungshülse und einen Führungsstift und die Innenkontur der inneren Öffnung der Führungshülse in Eintauchrichtung des Führungsstiftes hat wenigstens einen Abschnitt mit einem minimalen Durchmesser und wenigstens einen Abschnitt mit einem größeren Durchmesser, so dass bei Bewegung der Tastfläche der Führungsstift in axialer Richtung in der Hülse bewegbar und im Bereich des Abschnittes mit minimalen Durchmesser gegen seitliche Bewegung gesichert ist und ein Verkippen des Führungsstiftes in der Hülse um einen Drehpunkt im Abschnitt mit minimalem Durchmesser möglich ist.
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Gemäß der Erfindung ist es wesentlich, die Tastfläche bei ihrer Tastbetätigung zu führen. Die Tastfläche weist dafür auf einer dem Benutzer abgewandten Seite, die einer Trägerfläche am Fahrzeug gegenüberliegt, Führungselemente auf. Der Träger und die Tastfläche sind über diese Führungsmittel gekoppelt. Außerdem sind Rückstellmittel vorgesehen, welche die Tastfläche von der Trägerfläche weg in eine unbetätigte Stellung drängen. Schließlich sind zwischen Tastfläche und Trägerfläche Schaltmittel angeordnet, beispielsweise ein Mikroschalter, so dass die Tastfläche bei Betätigung auf den Mikroschalter einwirkt und einen Schaltvorgang auslöst.
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Würde die Schaltfläche ausschließlich zentral und gleichmäßig betätigt, könnten Führungsmittel in Gestalt von einfachen zylindrischen Führungshülsen und Führungsstiften eine gewisse Führung der vergrößerten Tastfläche und einer entsprechende Bewegung der Tastfläche auf dem unterliegenden Schalter gewährleisten. Erfindungsgemäß soll jedoch bei vergrößerten Schaltflächen auch eine dezentrale, beispielsweise nach rechts oder links versetzte Betätigung möglich sein. Herkömmliche Führungen würden bei solch einer Betätigung zu einem Verkanten des Schalters führen. Erfindungsgemäß sind daher die Führungshülsen der Führungsmittel so ausgebildet, dass ein Bereich mit minimalem Durchmesser in der inneren Öffnung der Führungshülse ausgebildet ist. Dieser Bereich mit minimalem Durchmesser ist an den Außendurchmesser eines in die Hülse eintauchenden Führungsstiftes angepasst, so dass seitliche Bewegungen durch Anlage des Stiftes an den Bereich des minimalen Durchmessers verhindert werden. Dazu kann der minimale Durchmesser so gewählt sein, dass eine zulässige seitliche Toleranz, z.B. 1–3 mm, zu dem Führungsstiftausdurchmesser verbleibt.
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Wesentlich für die Erfindung ist es jedoch, dass neben dem Bereich des minimalen Durchmessers in der inneren Öffnung der Hülse wenigstens ein Bereich mit gegenüber dem minimalen Durchmesser erweiterten Durchmesser vorgesehen ist. Auf diese Weise wird zwar jederzeit eine seitliche übermäßige Bewegung der Tastfläche verhindert und in dieser Ebene, also quer zur Betätigungsrichtung, eine Führung gewährleistet, es ist jedoch ein klemmfreies Verkippen des Führungsstiftes in der Führungshülse bei dezentraler Betätigung der Tastfläche möglich.
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Wird eine vergrößerte Tastfläche einseitig betätigt, so führt dies zu einer Bewegung des unmittelbar betätigten Abschnittes der Tastfläche auf den Träger zu. Die unbelasteten Bereiche der Tastfläche werden durch die integrale Ausbildung der Tastfläche mitbewegt, dort findet jedoch im geringeren Umfang eine axiale Bewegung der Tastflächenabschnitte auf den Träger hin statt. Stattdessen wird die Tastfläche durch Wirkung der Druckkraft und Gegenwirkung der Rückstellmittel verkippt. Es ist jedoch dank der besonderen Ausgestaltung der Führungsmittel möglich, diese Schrägstellung der Tastfläche bei einseitiger Betätigung in der Führung aufzunehmen, ohne dass es zu einem Verkanten der Führungsstifte in den Führungshülsen kommt. Der Schalter ist unterhalb der Tastfläche so angeordnet, dass auch bei einer schräg gestellten Tastfläche, also einseitiger Betätigung der Abstand zwischen Tastfläche und Schalter so verringert wird, dass eine Schalterbetätigung erfolgt.
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Entsprechend ist die erfindungsgemäße Führung aus Führungshülsen und Führungsstift geeignet, ein Verkippen der Tastfläche aufzunehmen, eine Verkantung der Führungsstifte in den Führungshülsen zu verhindern und eine verlässliche Betätigung eines unter der Tastfläche liegenden Schalters zu gewährleisten. Der Bereich des minimalen Durchmessers in der Führungshülse wirkt bei einem Verkippen als Anlage für die eintauchenden Führungsstifte, um die Kippbewegung auszuführen.
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Dabei ist es sowohl möglich die Hülsen an der Tastfläche anzubringen und die eintauchenden Stifte an dem Träger oder auch umgekehrt, also mit Hülsen am Träger und Stiften an der Tastfläche oder einer gemischten Anbringung.
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Vorzugsweise weist die Hülse in einem mittleren axialen in Eintauchrichtung des Führungsstiftes Bereich der Hülsenöffnung eine Einschnürung mit dem minimalen Durchmesser.
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In dieser Gestaltung tauch der Führungsstift zunächst in einen Bereich mit erweitertem Durchmesser ein, dann in einen Bereich mit verringertem Durchmesser, bevor sich der Eintauchbereich unterhalb dieser Einschnürung wieder erweitert.
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Der Führungsstift ist dann bei einer Schrägstellung und Kippung sowohl oberhalb als auch unterhalb der Einschnürung im Erweiterten Bereich führbar.
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Es ist vorteilhaft, wenn der minimale Durchmesser der Hülsenöffnung wenigstens 5% größer, vorzugsweise 10% größer ist als der Durchmesser des zugehörigen Führungsstiftes.
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In diesem Fall ist trotz Sicherung gegen übermäßige Translation in einer Querrichtung genügend Toleranz für Fertigungsabweichungen gelassen.
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Bevorzugt ist die Innenkontur der Hülse in axialer Richtung gemäß einer Abwälzkurve der Außenkontur des Führungsstiftes bei Verkippen des Führungsstiftes ausgebildet ist.
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Wird die Innenkontur der Hülse genau an die Außenkontur des Stiftes bei einer Kippbewegung angepasst, so kann jederzeit eine Anlage des Stiftes, auch bei Kipplage, an der Innenkontur gewährleistet werden. Dies verhindert ein unerwünschtes Spiel bei der Betätigung des Tasters.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Innenkontur der Führungshülse derart ausgebildet ist, dass ein Verkippen des Führungsstiftes auf einen vorgegebenen Winkelbereich begrenzt ist, z.B. auf höchstens 30°, vorzugsweise auf höchstens 20° gegenüber der Eintauchrichtung des Führungsstiftes. Eine übermäßige Verkippung des Schalters und eine resultierende Blockade wird so verhindert.
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1 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung ohne Tastfläche;
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2 zeigt eine schematische Aufsicht auf die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung mit Tastfläche;
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3a, 3b. zeigen eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform im unbetätigten bzw. betätigtem Zustand;
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4 zeigt eine Prinzipskizze der Führung;
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung. Diese Darstellung zeigt die Aufsicht auf einen Träger 1 mit einem umlaufenden Rahmen und einem vertieften, rechteckigen Innenbereich. In dem Innenbereich ist ein Kontaktschalter 2 zentral angeordnet. In der Darstellung aus 1 ist die Tastfläche nicht gezeigt, um die im Träger 1 angeordneten Elemente nicht zu verdecken.
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Um den Kontaktschalter 2 herum sind Führungshülsen 3a, 3b, 3c, 3d angeordnet. Diese Führungshülsen sind dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem kreiszylindrischen Außenumfang und einer inneren Öffnung ausgeführt. Im Bereich jeder der Führungshülsen ist außerdem jeweils ein elastisches Rückstellmittel 4a, 4b, 4c, 4d angeordnet. Diese Rückstellmittel sind in der gezeigten Ausführungsform als Elstomerkomponenten ausgeführt. Des Weiteren sind Endlagenbegrenzungsmittel 5a, 5b, 5c und 5d ausgebildet, die sich als hakenförmige Gebilde von dem Träger 1, nämlich von seiner vertieften Grundfläche erstrecken.
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2 zeigt die Anordnung mit den Elementen aus 1, wobei jedoch in die Ausnehmung mit Vertiefung des Trägers 1 eine Tastfläche 10 eingesetzt ist. Auf der Rückfläche der Tastfläche 10 sind Hakenabschnitte 6a, 6b, 6c und 6d angeordnet, die mit den Haken 5a bis 5d zusammenwirken, um eine Endlagenbegrenzung der Tastfläche 10 zu gewährleisten, wie weiter unten deutlich wird.
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Die Rückstellmittel 4a bis 4d liegen an der Tastfläche an und drängen diese in die gesicherte Endlage, also auf einen Tastbenutzer zu. Außerdem sind an der Tastfläche Führungsstifte 7a, 7b, 7c, 7d angeordnet, die in die inneren Öffnungen der Führungshülsen 3a bis 3d eintauchen.
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Aus der gezeigten Darstellung wird auch ersichtlich, dass die Betätigung der Tastfläche grundsätzlich im gesamten Bereich der Tastfläche möglich sein muss. Allerdings liegt der Kontaktschalter 2, in diesem Beispiel ein Mikroschalter zentral unter der Tastfläche, so dass eine Bewegung der Tastfläche auf den Träger zu auch zu einer Betätigung des Schalters 2 führen muss. Herkömmliche Führungen bieten entweder nicht genug Seitenhalt, so dass die Tastfläche nicht ausreichend gegen seitliche Verschiebungen geschützt ist, oder sie neigen zum Verkanten, so dass bei einseitiger Belastung der Tastfläche die Führungsmittel den Tastenhub deutlich erschweren oder vollständig sperren.
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Die 3a und 3b zeigen den Taster aus den 1 und 2 in einer schematischen seitlichen Schnittansicht, wobei der Schnitt durch die Führungsmittel 3b und 3d vorgenommen wurde.
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Ansichten der 1 und 2 in Zusammenschau mit den 3a, 3b ist es ersichtlich, dass die Tastfläche einerseits durch die Rückstellmittel 4a bis 4d in ihre Endlage gedrückt wird, dort durch die Endanlagen 5a bis 5d und 6a bis 6d gesichert wird und die Führungsstifte 7a bis 7d zusammen mit den Hülsen 3a bis 3d die Tastfläche in ihrer Lage sichern.
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Die Führungsstifte 7b und 7d tauchen in 3a und 3b in ihre jeweilige Führungshülse 3b bzw. 3d ein. Im dargestellten Beispiel sind die Führungshülsen 3b und 3d integral mit dem Träger 1 ausgebildet.
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Es ist weiterhin gezeigt, dass die Innenkontur der Führungshülse derart ausgebildet ist, dass ein Abschnitt mit einem minimalen Durchmesser ein jeweils eintauchender Führungsstift gegen eine Translation quer zu der Eintauchrichtung sichert. Andererseits ist bei einer Belastung der Tastfläche, wie in 3b gezeigt, sichergestellt, dass es nicht zu einer Verkantung des Stiftes in der Hülse kommen kann.
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Wie in 4 gezeigt, bietet die Innenkontur der Hülse ausreichend Raum, um ein Kippen des Führungsstiftes bei gleichzeitiger seitlicher Arretierung zu ermöglichen. Es ist erkennbar, dass auch bei einem Verkippen des Führungsstiftes ein weiteres Eintauchen möglich ist und der Führungsstift dennoch jederzeit in Anlage oder nahe der Oberfläche der inneren Kontur der Führungshülse liegt. Die Innenkontur der Führungshülse ist außerdem so ausgebildet, dass ein Abgleiten des Führungsstiftes in der Kontur möglich ist, also insbesondere mit glatten und gerundeten Oberflächen.
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Zurück und unter Bezug auf 3b wird deutlich, dass eine Schrägstellung der Tastfläche und eine Betätigung des Mikroschalters 2 auch bei absolut einseitiger Betätigung möglich ist. Die Eintauchtiefe des Führungsstiftes 7b ist bei dieser seitlichen Betätigung wesentlich größer als diejenige des Führungsstiftes 7d, was zu einer Schrägstellung der Tastfläche 10 gegenüber der Aufnahme 1 führt. Da es jedoch nicht zu einem Verkanten der Führungsstifte in den Führungshülsen kommt, können die Rückstellmittel nach Wegnahme der Betätigungskraft die Tastfläche 10 wieder durch die Endlagenbegrenzungsmittel 6 gesicherte Endlage bewegen.
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Wesentlich für die Erfindung ist es, dass die Innenkontur und innere Öffnung der Führungshülsen ein Verkippen und verkipptes Eintauchen der Führungsstifte in den Führungshülsen erlaubt. Dazu kann beispielsweise die Innenkontur einer Abrollkurve der Führungsstifte nachgeformt sein, so dass jederzeit eine seitliche Führung gegeben ist, eine Schrägstellung der Führungsstifte aber auch ebenfalls jederzeit möglich ist.
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Im Rahmen der Erfindung können die gezeigten Mittel beliebig abgewandelt werden. Insbesondere ist es möglich, weniger als die gezeigten vier, z. B. drei oder auch mehr als vier Führungsmittel um ein Schaltelement anzuordnen. Außerdem sind auch die Endlagenbegrenzungen in dem Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft dargestellt. Es können statt der gezeigten Hakenkombinationen auch Ansätze an der Tastfläche mit einem elastischen Spreizkopf angeordnet sein, die in zugehöriger Aufnahme an dem Träger eintauchen. Dann wird die Tastfläche bei Montage in diese Halterungen eingeklipst und eine entsprechende bewegliche Endlagenfixierung ist durch die eingeklipsten Spreizköpfe in den Aufnahmen gewährleistet.
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Des Weiteren können auch die Rückstellelemente aus gänzlich anderen Elementen gebildet sein. Insbesondere können auch Federzungen verwendet werden, die eine Rückstellung der Tastfläche gegenüber der Trägerfläche vornehmen. Derartige Federzungen können aus Kunststoff unmittelbar an den Träger angespritzt sein, wobei ggf. eine Weichkomponente hinter die Federzunge gespritzt werden kann, um eine verbesserte Rückstellung zu gewährleisten. Außerdem können verschiedene Federelemente kombiniert werden, wie beispielsweise derartige Kunststoff-Federzungen und metallische Federelemente.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1808877 [0002]
- WO 2012/097791 [0003]
- DE 102004006939 [0004]
