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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, zum Beispiel zur Bedienung von Funktionen in einem Fahrzeug.
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Die
DE 10 2006 029 695 A1 offenbart eine Betätigungsvorrichtung für elektronische Schalter, die zum Beispiel in Kraftfahrzeugen verwendet werden können. Die Vorrichtung umfasst dabei eine mechanische Betätigungsvorrichtung und elektronische Schaltelemente, die auf einer Platine angeordnet sein können. Die Platine ist dabei mechanisch in zumindest einer Richtung von einem Betätigungshebel entkoppelt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der
DE 10 2006 029 695 A1 umfasst die Betätigungseinrichtung zumindest einen Bedienhebel und zumindest einen an diesem angelenkten und auf das Schaltelement wirkenden Übertragungshebel. Damit wird eine Betätigungseinrichtung realisiert, bei der die Betätigung der Schalterelemente auf der Platine nicht direkt erfolgt, sondern erst über ein Hebelsystem umgelenkt wird.
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Die
DE 24 34 272 A1 betrifft eine Betätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 und betrifft prinzipiell elektrische Schalter mit einer beidendig im Gehäuse abgestützten Kontaktfeder mit einwärtsgebogenen als Kontaktarme ausgebildete Federenden. Jeder Kontaktarm wirkt dabei mit einem von zwei zu überbrückenden Festkontakten zusammen. Bei einer Betätigung eines Schalters wird kurzzeitig ein Kontakt geschlossen.
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Gemäß dieser Druckschrift werden elektrische Schalter der eingangs genannten Art offenbart, die aber anstelle eines Betätigungsstößels mit einem dreh- oder schwenkbaren Bedienelement ausgestattet sind, die kurze Betätigungswege und/oder rasche Schaltbewegungen erzielen können. Dies wird dadurch erreicht, dass bei den offenbarten elektrischen Schaltern eine Auswölbung der Kontaktfeder die Gestalt eines Zahnes hat und der von den Festkontakten wegweisende Zahn mit einem, dreh- oder schwenkbar im Gehäuse gelagerten Gegenzahn zusammenwirkt. Die in Drehrichtung verlaufende Schaltbewegung des Gegenzahns wird auf den Zahn der Kontaktfeder übertragen, wodurch der Zahn der Kontaktfeder nach unten ausweicht und dies zum Durchbiegen der Kontaktfeder führt, womit eine Überbrückung der Festkontakte erreicht wird.
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Die
DE 10 2006 052 739 A1 betrifft ein Verfahren zur sicheren Ansteuerung von Aktoren, Sensoren oder Verbrauchern in einem diese enthaltenden elektrischen Gerät. Ein Taster kann bei einer Betätigung ein Impulssignal abgeben. In einer Steuereinrichtung wird das Impulssignal auf sein ordnungsgemäßes Auftreten überwacht. Bezüglich des Impulssignals wird überwacht, ob dieses mit einer unterhalb einer festgelegten Dauer liegenden Dauer auftritt. Durch die Überwachung des Impulssignals kann somit festgestellt werden, ob der Taster ordnungsgemäß arbeitet oder ob er infolge eines Fehlers überhaupt kein Impulssignal oder ein Dauersignal liefert, beispielsweise infolge eines sogenannten Hängenbleibens.
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Die
DE 699 32 799 T2 offenbart einen Drehschalter, der vom Typ her ein elektrischer Schalter ist, wie sie zum Beispiel in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
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Der Schalter umfasst ein Gehäuse, das vor einer Fassade platziert ist, zum Beispiel eines Armaturenbretts eines Kraftfahrzeugs. Der Schalter in dem Gehäuse ist dafür bestimmt, in einer Ebene parallel zu dieser Fassade in Drehbewegung versetzt zu werden um zumindest eine Funktion, insbesondere in einem Kraftfahrzeug zu steuern.
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Der offenbarte Drehschalter umfasst ein Antriebsorgan mit zumindest einem hinteren Endstück, das dafür geeignet ist, sich zwischen einer Ruheposition und einer ersten Position zu bewegen, wobei ebenfalls eine Rückholeinrichtung offenbart ist, die das Endstück und das Gehäuse zwingt in ihre Ruheposition zurück zu kehren.
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Die Druckschrift
DE 42 37 724 C1 offenbart einen elektrischen Schalter, der sich im wesentlichen aus einem aus Kunststoff hergestellten Gehäuse, einem am Gehäuse schwenkbar gelagerten, wippenartig ausgebildeten Betätigungsglied, und aus zwei, durch die an das Betätigungsglied angeformten Schaltstücke beeinflussbaren Kontaktwippen, sowie einem, die feststehenden elektrischen Kontaktteile aufnehmenden Sockelteil zusammensetzt.
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Für das Betätigungsglied bzw. die beiden Kontaktwippen ergeben sich gemäß der Druckschrift eine stabile mittlere Schaltstellung und zwei sogenannte Tastschaltstellungen.
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Die Druckschrift
US 5 597 989 offenbart eine Schaltvorrichtung, die einen stationären Kontakt und ein bewegliches Kontaktelement umfasst, wobei das bewegliche Kontaktelement an beiden Seiten ein Paar von Armen aufweist, durch die das bewegliche Kontaktstück hin und her bewegt wird und dadurch in das oder aus dem Eingriff des stationären Kontakts gebracht wird.
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Die Druckschrift
DE 102 54 992 B4 offenbart ebenfalls einen elektrischen Schalter mit einem Gehäuse, das aus einem Sockel und einem Deckel besteht. Der Schalter umfasst zudem einen Festkontakt sowie einen Schaltkontakt, wobei der Schaltkontakt an einer Schaltwippe befestigt ist und wobei die Schaltwippe zwischen zwei zu den Schaltstellungen korrespondierenden Wippenstellungen verschwenkbar ist, und wobei ein Rückstellelement in der Ausgangsstellung auf die Schaltwippe derart einwirkt, dass die Schaltwippe rastend in einer der beiden Wippenstellungen gehalten wird, und dadurch gekennzeichnet ist, dass am Sockel die Schaltwippe dazwischen aufnehmende Ansätze als Widerlager für das Rückstellelement angeordnet sind.
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Bedienelemente einer Betätigungsvorrichtung, wie Schalter oder Taster, dienen allgemein beispielsweise als Eingangskomponenten von Steuergeräten in Kraftfahrzeugen.
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Taster sind dabei im Kontext dieser Anmeldung Bedienelemente, die nach der Betätigung durch einen Nutzer in ihre Ausgangsposition zurückkehren, wie zum Beispiel ein Klingeltaster, dabei jedoch bei Betätigung den Anfangszustand verlassen, vorübergehend (ausführungsbedingt kurzzeitig) einen anderen Zwischenzustand einnehmen und nach Betätigung in den Anfangszustand zurückkehren oder aber einen weiteren, dritten Endzustand einnehmen können.
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Dabei kann „Zustand“ ein optischer, elektrischer, magnetischer oder elektromagnetischer Zustand sein. Ein elektrischer Zustand kann beispielsweise ein elektrisches Potential am Eingangs- oder Ausgangskontakt bei spannungsgetriebenen Bedienelementen oder ein spezifischer, definierter Stromfluss an einem Eingangs- oder Ausgangskontakt, bei stromgetriebenen Bedienelementen sein.
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Schalter sind Bedienelemente die nach der Betätigung nicht in ihre Ausgangsposition zurückkehren, sondern in der neuen Position bleiben, wie zum Beispiel Kipp- oder Drehschalter, und bei Betätigung von einem elektrischen Anfangszustand permanent in einen elektrisch abweichenden Endzustand gewechselt sind.
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Bedienelemente können eine mechanische oder eine elektrische Tastercharakteristik aufweisen. Bei Bedienelementen mit mechanischer Tastercharakteristik kehrt das Bedienelement nach der Betätigung in seine Ausgangsposition zurück. Bei Bedienelementen mit elektrischer Tastercharakteristik führt die Betätigung zu einer Zustandsänderung des elektrischen Signals, wobei diese Zustandsänderung nur für die Dauer der Betätigung bestehen bleibt.
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Dabei ist ein elektromechanischer Signalgeber mit Tastercharakteristik ein elektromechanisches Bauelement, bei dem durch die mechanische Betätigung (Drücken) eine Zustandsänderung des elektrischen Signals herbeigeführt wird, die ebenfalls nur für die Dauer der Betätigung bestehen bleibt. Demgegenüber ist ein Bedienelement mit Schaltercharakteristik ein elektromechanisches Bauelement, bei dem eine mechanische Betätigung zu einer dauerhaften Zustandsänderung des elektrischen Signals führt. Der Zustand des elektrischen Signals erfährt erst dann eine Änderung wenn eine nächste Betätigung stattgefunden hat.
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Es ist nicht immer wünschenswert oder sinnvoll, einen Taster als Bedienelement zu verwenden, zum Beispiel dann, wenn das Design und/oder die Haptik eines Tasters nicht erwünscht sind. Es ist daher wünschenswert ein Bedienelement mit Schaltercharakteristik so zu verwenden, dass es das elektrische Verhalten eines Tasters aufweist.
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Das Verhalten eines Tasters wird charakterisiert durch zwei gegenläufige, zeitlich aufeinander folgende Signalwechsel des elektrischen Ausgangssignals. Dies ermöglicht die Verwendung von Bedienelementen mit Schaltercharakteristik, beispielsweise eines Schalters.
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Es ist eine Aufgabe, eine Betätigungsvorrichtung bereitzustellen, deren Ausgangssignal eine Tastercharakteristik aufweist und deren Bedienelement nicht als Taster ausgestaltet ist. Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Signalgeber und ein mechanisches Bedienelement. Das mechanische Bedienelement weist eine erste zeitlich stabile Position und eine zweite zeitlich stabile Position auf und ist eingerichtet, bei einer Bewegung von der ersten zeitlich stabilen Position in die zweite zeitlich stabile Position den Signalgeber zu betätigen. Der Signalgeber ist eingerichtet, bei Betätigung einen ersten Signalwechsel, gefolgt von einem zweiten Signalwechsel eines Ausgangssignals zu verursachen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst außerdem eine Auswerteschaltung, die eingerichtet ist, eine Betätigung des mechanischen Bedienelements auf Basis des ersten Signalwechsels und des zweiten Signalwechsels zu erkennen.
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Das elektrische Ausgangssignal ist in einem ersten Signalzustand, wenn der Signalgeber nicht betätigt wird und geht in einen zweiten Signalzustand über, wenn der Signalgeber betätigt wird.
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Unter dem ersten Signalwechsel versteht man den Übergang von dem ersten Signalzustand in den zweiten Signalzustand.
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Während der Signalgeber betätigt wird, bleibt das elektrische Ausgangssignal im zweiten Signalzustand und geht erst durch ein Loslassen des Signalgebers in den ersten Signalzustand über: Der zweite Signalwechsel kann ein Übergang von dem zweiten Signalzustand in den ersten Signalzustand oder in einen, vom ersten Signalzustand abweichenden dritten Signalzustand sein.
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Eine zeitlich stabile Position ist dabei eine Position, in der das mechanische Bedienelement verharrt, wenn keine äußeren Kräfte auf das Bedienelement wirken, dass heißt es bleibt ohne Krafteinwirkung in dieser Position.
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Die Betätigung des Signalgebers durch das mechanische Bedienelement und das Erkennen der mechanischen Betätigung durch die Auswerteschaltung ermöglicht es, dass sich mechanische Bedienelemente, wie beispielsweise Bedienelemente mit Schaltercharakteristik, wie zum Beispiel Taster verhalten.
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Die Betätigung des Signalgebers durch einen Nutzer hat zur Folge, dass der Signalgeber kurzzeitig betätigt wird und anschließend wieder in seine Ruheposition zurückkehren kann.
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Jede Betätigung des Signalgebers hat einen ersten und einen zweiten Signalwechsel des elektrischen Ausgangssignals zur Folge. Dadurch kann eine vorgegebene Betätigung des Signalgebers an einem Scheitelpunkt erfolgen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Scheitelpunkt als der Punkt bezeichnet, an dem der Signalgeber durch eine Betätigung, zum Beispiel durch eine mechanische Betätigung, betätigt wird.
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Gemäß der oben diskutierten Ausführungsform erfolgt die Betätigung des Signalgebers immer auf die gleiche Weise, wodurch ein redundantes Ausgangssignal des Signalgebers bereitgestellt werden kann. Die Auswertung des Ausgangssignals, zum Beispiel durch eine Software, insbesondere durch eine in einem Fahrzeug integrierte Auswertesoftware, kann daher erheblich vereinfacht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Ausgangssignal optische, elektrische, magnetische oder elektromagnetische Zustände einnehmen.
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Ein elektrischer Zustand kann beispielsweise ein elektrisches Potential an einem Eingangs- oder Ausgangskontakt bei spannungsbetriebenen Bedienelementen oder ein spezifischer, definierter Stromfluss an einem Eingangs- oder Ausgangskontakt bei strombetriebenen Bedienelementen sein.
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Der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Signalwechsel und dem zweiten Signalwechsel liegt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs.
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Durch den zweifachen Signalwechsel des elektrischen Ausgangssignals aufgrund der Betätigung des mechanischen Bedienelements, befindet sich der Signalgeber nach Beendigung der Betätigung wieder in demselben Zustand wie vor der Betätigung. Eine zusätzliche Diagnose, zum Beispiel durch eine Auswerteeinrichtung beispielsweise in einem Fahrzeug zur Bestimmung des Zustands des Signalgebers nach der Betätigung ist damit nicht erforderlich.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereiche innerhalb von ±20 %, zum Beispiel ±5 % um einen vorgegebenen zeitlichen Abstand liegen.
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Eine redundante Lageerkennung des mechanischen Bedienelements, wie zum Beispiel eines Schalters, wird ermöglicht.
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Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel zum Verhindern einer Betätigungszeit des Signalgebers, die außerhalb des vorgegebenen Bereichs liegt.
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Die Mittel zum Verhindern können sicherstellen, dass ein elektrischer Kontaktschluss, zum Beispiel eines Tasters, möglichst kurz ist. Der Kontaktschluss kann damit in einem so kurzen Zeitraum erfolgen, dass das Ausgangssignal des Signalgebers einem definierten und reproduzierbaren Wert entspricht..
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Gemäß einer Ausführungsform kann das mechanische Bedienelement einen Bedienhebel umfassen und die Mittel zum Verhindern können eine Lagerung, eine Hülse, eine Feder, eine Aufnahme, ein Rollrad, eine Laufbahn und einen Betätigungsnocken umfassen, wobei der Bedienhebel über die Lagerung an die Hülse montiert sein kann, wobei die Hülse die Feder umfassen kann, wobei die Feder über eine Aufnahme mit dem Rollrad verbunden sein kann, wobei das Rollrad in der Laufbahn zwischen der ersten zeitlich stabilen Position und der zweiten zeitlich stabilen Position freibeweglich sein kann, wobei das Rollrad einen an der Laufbahn montierten Betätigungsnocken beim Übergang von der ersten zeitlich stabilen Position in die zweite zeitlich stabile Position passieren kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Rollrad über eine Lagerung an einen Auslöser gekoppelt sein, wobei der Auslöser mit einer elektrischen Brücke mit einem Gehäuse verbunden sein kann, wobei die elektrische Brücke im Gehäuse, elektrische Kontakte umfassen kann.
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Das Rollrad kann über die Laufbahn zu einem Betätigungsnocken geführt werden, wobei der Betätigungsnocken über einen Auslöser die elektrische Brücke betätigt. Die Betätigung der elektrischen Brücke führt zu einem Kontaktschluss zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode des Signalgebers.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die elektrische Brücke bei einer Bewegung des Bedienhebels von der ersten zeitlich stabilen Position in die zweite zeitlich stabile Position an einem Scheitelpunkt geschlossen werden.
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Durch die Mittel zum Verhindern einer Betätigungszeit außerhalb des vorgegebenen Bereichs und den dazugehörigen, oben diskutierten Ausführungsformen, kann zum Beispiel ein mechanisches Bedienelement, wie beispielsweise ein Schalter, nicht durch einen Nutzer manuell am Scheitelpunkt gehalten werden.
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Der Schalter wird automatisch in die zweite zeitlich stabile Position bewegt, wodurch ein Signalgeber, der beispielsweise durch den Schalter bedient wird, nur während einer kurzen Zeit betätigt wird. Damit wird eine Betätigung der elektrischen Brücke für eine kurze Zeit erreicht.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das mechanische Bedienelement einen Kippschalter umfassen, der über eine Lagerung mit einem Betätigungsnocken verbunden sein kann, wobei der Betätigungsnocken eingerichtet sein kann, den Signalgeber zu betätigen.
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Der Kippschalter kann von der ersten zeitlich stabilen Position durch eine mechanische Betätigung in eine zweite zeitlich stabile Position übergehen, wobei der Kippschalter einen Scheitelpunkt durchläuft, und dieser nur für die Zeit des Umschaltens am Scheitelpunkt verbleibt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das mechanische Bedienelement einen Drehschalter umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Drehschalter eine Vielzahl von zeitlich stabilen Positionen aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Drehschalter einen Profilträger umfassen, wobei der Profilträger ein radiales Nockenprofil oder ein axiales Nockenprofil umfassen kann, wobei das radiale Nockenprofil und das axiale Nockenprofil eine Vielzahl von Betätigungsnocken umfassen kann.
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Durch die Möglichkeit der radialen und axialen Anordnung des Nockenprofils ergibt sich eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel verschiedene Montagemöglichkeiten und Ausführungsformen des Drehschalters in einem Fahrzeug.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Drehschalter über eine Drehachse mit einem Drehrad bewegt werden.
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Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht damit eine variable haptische Gestaltung von Bedienelementen, wie zum Beispiel von Bedienelementen in einem Fahrzeug, was insbesondere bei der Abgrenzung von Fahrzeugfunktionen die intuitive Nutzung durch den Kunden erleichtert.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Drehschalter eingerichtet sein, eine rotierende Bewegung auszuführen, wobei die Betätigungsnocken des radialen Nockenprofils oder die Betätigungsnocken des axialen Nockenprofils eingerichtet sind, bei der rotierenden Bewegung den Signalgeber zu betätigen, bei einem Übergang von zumindest einer ersten zeitlich stabilen Position zu einer zweiten zeitlich stabilen Position.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Signalgeber einen Folientaster oder einen Mikrotaster oder einen Drucktaster umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Bereits verfügbare Bauteile können bei dieser Ausführungsform verwendet werden, wodurch keine zusätzlichen Hardwareänderungen an bestehenden Steuergeräten vorgenommen werden müssen, wodurch zusätzliche Kosten vermieden werden können.
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Durch eine Rotation des Profilträgers kann ein Betätigungsnocken den Signalgeber betätigen. Dadurch wird ein elektrisches Signal ausgegeben, das heißt der Signalgeber wird immer dann betätigt wenn ein Betätigungsnocken des Profilträgers über den Signalgeber streicht. Der Vorteil besteht darin, dass ein redundantes Ausgangssignal ausgegeben wird, auch dann, wenn eine Vielzahl von Betätigungsnocken den Signalgeber betätigt. Eine zusätzliche Software, zum Beispiel eine in einem Fahrzeug integrierte Software würde in diesem Fall die Steuerung der einzelnen Ausgangssignale übernehmen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 zeigt das Funktionsprinzip der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt das prinzipielle Verhalten eines elektrischen Signals eines Tasters zur Erläuterungen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt einen möglichen Bewegungsablauf zwischen zwei Positionen der Vorrichtung nach Anspruch 1, gemäß dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei die Teilfiguren 5a–5g die einzelnen Positionen des Bewegungsablaufs zeigen.
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6 zeigt das Funktionsprinzip eines Drehschalters einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehschalters mit einem radialen Nockenprofil, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehschalters mit einem axialen Nockenprofil, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert. Diese Ausführungsbeispiele stellen nur Beispiele dar und sind nicht als einschränkend auszulegen.
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Während beispielsweise die Ausführungsbeispiele derart beschrieben werden, dass sie eine Vielzahl von Merkmalen und Elementen umfassen, so können einige dieser Merkmale in anderen Ausführungsbeispielen weggelassen und/oder durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt werden. In anderen Ausführungsbeispielen können zusätzliche oder alternativ zusätzliche Merkmale oder Elemente neben den explizit beschriebenen bereitgestellt werden. Es können Varianten oder Modifikationen, die sich auf ein oder mehrere Ausführungsbeispiele beziehen, auch auf andere Ausführungsbeispiele angewandt werden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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1 zeigt das Funktionsprinzip der Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei die Vorrichtung 1 ein mechanisches Bedienelement 101, einen Signalgeber 102 und eine Auswerteschaltung 103 umfasst. Das mechanische Bedienelement 101 weist zumindest eine erste zeitlich stabile Position und eine zweite zeitlich stabile Position auf und kann weitere Positionen umfassen. Das mechanische Bedienelement 101 ist eingerichtet, bei einer Bewegung von der ersten zeitlich stabilen Position in die zweite zeitlich stabile Position den Signalgeber 102 zu betätigen. Der Signalgeber 102 ist eingerichtet, bei Betätigung zwei Änderungen des Signalzustands des Ausgangssignals 104 zu verursachen. Die Auswerteschaltung 103 ist eingerichtet, eine Betätigung des mechanischen Bedienelements 101 auf Basis der Änderung des Signalzustands des Ausgangssignals zu erkennen.
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2 zeigt, zur weiteren Erläuterung, das prinzipielle Verhalten eines elektrischen Signals eines Tasters, wobei der Taster eine mechanische Betätigung durch einen Nutzer erfährt. Die einzelnen Betätigungsschritte des Tasters werden in 2 gezeigt, wobei das Verhalten eines elektrischen Signals während der Betätigungsschritte in einem Koordinatensystem dargstellt ist, wobei die Ordinatenachse die Signalzustände X des elektrischen Signals darstellen und wobei auf der Abszissenachse die Zeit Z aufgetragen ist.
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Das elektrische Signal ist in einem ersten Signalzustand 2, wenn der Taster nicht durch den Nutzer betätigt wird, also wenn er nicht gedrückt ist. Durch eine Betätigung des Tasters durch den Nutzer, das heißt der Taster wird zu einem ersten Zeitpunkt 4 gedrückt, geht das elektrische Signal in einen zweiten Signalzustand 3, wobei der Übergang von dem ersten Signalzustand 2 in den zweiten Signalzustand 3 einen ersten Signalwechsel A definiert.
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Während der Taster durch den Nutzer betätigt wird, das heißt gedrückt gehalten wird, bleibt das elektrische Signal im zweiten Signalzustand 3 und geht erst durch Loslassen des Tasters zu einem zweiten Zeitpunkt 5 in den Signalzustand 2 über, wobei der Übergang von dem zweiten Signalzustand 3 in den ersten Signalzustand 2 einen zweiten Signalwechsel B definiert.
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Das in 2 dargestellte elektrische Signal erfährt somit einen ersten Signalwechsel A, was einer ersten Signalflanke entspricht, wenn der Taster gedrückt wird und einen zweiten Signalwechsel B, der einer zweiten Signalflanke entspricht, wenn der Taster wieder losgelassen wird.
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Das Verhalten eines Tasters wird allgemein charakterisiert durch zwei gegenläufige, zeitlich aufeinander folgende Signalflanken, das heißt das elektrische Signal des Tasters in 2 durchläuft einen Signalflankenwechsel.
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Der Abstand zwischen den zwei Signalflanken kann in der Ausführungsform in 2 beliebig lang sein, abhängig davon wie lange der Nutzer beabsichtigt den Taster gedrückt zu halten. Um jedoch ein reproduzierbares Signalverhalten zu erhalten, das heißt einen konstanten Abstand zwischen dem ersten Signalwechsel A und dem zweiten Signalwechsel B in 2, ist es wünschenswert eine definierte Betätigung des Tasters, das heißt unabhängig vom Nutzer zu haben.
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Bei einem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist ein Kippschalter 6 über eine Lagerung 7 mit einem Betätigungsnocken 8 verbunden. Eine erste Elektrode 9, die durch einen Isolator 10 mit einer zweiten Elektrode 11 verbunden ist, wobei die erste Elektrode 9 eine Kontaktpille 12 umfasst. Die erste Elektrode 9, der Isolator 10, die zweite Elektrode 11 und die Kontaktpille 12 bilden zusammen einen Folientaster 13. Der Kippschalter 6 kann über den Betätigungsnocken 8 den Folientaster 13 betätigen.
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Der Kippschalter 6 kann unterschiedliche Typen von Signalgebern betätigen, zum Beispiel einen Mikrotaster oder einen Drucktaster und ist nicht auf einen Folientaster beschränkt.
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Der Kippschalter 6 in 3 kann von Position 1 (erste zeitlich stabile Position) durch eine mechanische Betätigung, zum Beispiel durch die mechanische Betätigung eines Nutzers in eine Position 2 (zweite zeitlich stabile Position) übergehen.
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Eine zeitlich stabile Position ist dabei als eine Position definiert, bei dem der Kippschalter sich ohne äußere Krafteinwirkung nicht bewegt.
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Durch die Bewegung durchläuft der Kippschalter 6 einen Scheitelpunkt, wobei der Kippschalter 6 nur für die Zeit des Umschaltens am Scheitelpunkt verbleibt.
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Am Scheitelpunkt erfährt die erste Elektrode 9 einen mechanischen Druck, wodurch die an die erste Elektrode 9 befestigte Kontaktpille 12 in Richtung der zweiten Elektrode 11 gedrückt wird und damit einen Kontakt zwischen der ersten Elektrode 9 und der zweiten Elektrode 11 hergestellt wird.
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Das Umschalten des Kippschalters 6 ist nicht darauf beschränkt von Position 1 zu Position 2 zu erfolgen. Das oben beschriebene Verhalten des Kippschalters 6 beim Umschalten von Position 1 zu Position 2 zeigt sich genauso bei einem Umschalten von Position 2 zu Position 1.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, wobei ein Bedienhebel 14 über eine Lagerung 15 an eine Hülse 16 montiert ist.
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Die Hülse 16 umfasst dabei eine Feder 17, die über eine Aufnahme 18 mit einem Rollrad 19 verbunden ist, wobei das Rollrad 19 in einer Laufbahn 20 zwischen einer Position 1 (erste zeitlich stabile Position) und einer Position 2 (zweite zeitlich stabile Position) freibeweglich ist.
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Das Rollrad 19 passiert einen an der Laufbahn 20 befestigten Betätigungsnocken 21 beim Übergang von der ersten zeitlich stabilen Position in die zweite zeitlich stabile Position. Das Rollrad 19 ist über eine Lagerung 22 an einen Auslöser 23 gekoppelt. Der Auslöser 23 ist mit einer elektrischen Brücke 24 mit einem Gehäuse 25 verknüpft. Die elektrische Brücke 24 in einem Gehäuse 25 umfasst dabei elektrische Kontakte 26.
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Die Elemente der Vorrichtung in 4 sind in einem Gehäuse 27 installiert, wobei der Bedienhebel außerhalb des Gehäuses 27 befestigt ist. Ein Umschalten des Bedienhebels 14 in 4 kann zwischen der ersten zeitlich stabilen Position und der zweiten zeitlich stabilen Position und umgekehrt erfolgen.
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5 zeigt einen Bewegungsablauf der in 4 dargestellten Vorrichtung, wenn diese eine mechanische Betätigung erfährt, wobei die Teilfiguren 5a–5g die einzelnen Positionen des Bewegungsablaufs darstellen.
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In 5a befindet sich der Bedienhebel 14 in einer ersten zeitlich stabilen Position. Durch Betätigung, zum Beispiel durch eine mechanische Betätigung eines Nutzers, wird der Bedienhebel 14, wie in 5b gezeigt ausgelenkt, wobei das Rollrad 19 in der Laufbahn 20 in Richtung des Betätigungsnockens 21 geführt wird, wobei dadurch die Aufnahme 18 die Feder 17 in die Hülse 16 drückt und damit die Feder 17 vorspannt.
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Eine weitere Auslenkung des Bedienhebels 14, wie sie in 5c gezeigt wird, hat eine Weiterbewegung des Rollrads 19 in der Laufbahn 20 in Richtung des Betätigungsnockens 21 zur Folge, wobei die Spannung der Feder 17 weiter zunimmt und wobei der Auslöser 23 in Richtung der elektrischen Brücke 24 bewegt wird jedoch noch keine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten hergestellt wird.
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Durch das in 5d gezeigte Erreichen des Scheitelpunkts, das heißt der Punkt an dem der Bedienhebel 14 und der Auslöser 23 in einer Linie stehen, das heißt wenn der Bedienhebel 14 zum Auslöser 23 keinen Winkel, der kleiner oder größer als 0° ist bildet, wird durch den Druck in Richtung der elektrischen Brücke 24 die zwei Kontakte 26 geschlossen, das heißt es findet ein Kontaktschluss statt, der ein elektrisches Signal erzeugt.
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Sobald das Rollrad 19 den Scheitelpunkt passiert hat, drückt die vorgespannte Feder 17 das Rollrad 19 in Richtung Position 2, was in 5e gezeigt wird.
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Die Geometrie des Rollrads 19, das heißt seine Größe und seine runde Form sorgen in Verbindung mit der gespannten Feder 17, wie in 5d und 5e gezeigt, für eine sehr kurze Verweilzeit am Scheitelpunkt, das heißt es findet ein kurzer Brückenschluss statt.
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Die Feder 17, in der Hülse 16 drückt, wie in 5f gezeigt, das Rollrad 19 in die Richtung der zweiten zeitlich stabilen Position und der Bedienhebel 14 kommt in der zweiten zeitlich stabilen Position in eine Ruhelage, wie in 5g gezeigt.
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Die Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel in 4 und 5 ermöglicht einen, wie vorab in Bezug auf 2 diskutierten Signalwechsel, wobei sich der Bedienhebel 14 von der ersten zeitlich stabilen Position zu dem Scheitelpunkt bewegt, was einen ersten Signalwechsel verursacht und sich anschließend vom Scheitelpunkt zu der zweiten zeitlich stabilen Position bewegt, was einen zweiten Signalwechsel definiert.
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Der Signalwechsel bei dem Ausführungsbeispiel in 4 und 5 erfolgt dann, wie vorab bereits diskutiert beim Übergang von dem ersten Signalwechsel zu dem zweiten Signalwechsel, wobei der Abstand zwischen dem ersten Signalwechsel und dem zweiten Signalwechsel in einem relativ kleinen, vorgegebenen Bereich liegt und zum Beispiel näherungsweise immer gleich lang ist, zum Beispiel in einem Bereich von ±5%.
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Der Abstand zwischen dem ersten Signalwechsel und dem zweiten Signalwechsel ist in einem vorgegebenen Bereich immer gleich lang, da es gemäß dem Ausführungsbeispiel in 4 und 5 nicht möglich ist den Kontakt manuell für längere Zeit geschlossen zu halten. Die Verweildauer der Bedienhebels 14 am Scheitelpunkt kann bei manchen Ausführungsbeispielen von Faktoren wie der Federkonstanten der Feder 17, der Geometrie und des Materials des Rollrads 19 und damit verbundenen Reibungseffekten, auch zwischen der Aufnahme 18 und der elektrischen Brücke 24 bzw. des Gehäuses 25 abhängen.
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Die Betätigung eines Signalgebers durch ein mechanisches Bedienelement, wie oben diskutiert, erfolgt zwischen zumindest einer ersten zeitlich stabilen Position und einer zweiten zeitlich stabilen Position. Es ist jedoch auch möglich einen Signalgeber zu betätigen, bei dem ein mechanisches Bedienelement mehrere zeitlich stabile Positionen umfasst. Dass kann zum Beispiel bei einem Drehschalter der Fall sein, der eine Vielzahl von zeitlich stabilen Positionen umfassen kann.
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6 zeigt das Funktionsprinzip eines Drehschalters einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Drehschalter einen mechanischen Drehschalter 28 umfasst, wobei der Drehschalter 28 ein Nockenprofil umfasst.
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Die Betätigungsnocken 21 in 6 können sowohl radial als auch axial angeordnet sein.
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Die an dem Drehschalter 28 angebrachten Betätigungsnocken 21 können ein Tasterelement 29 betätigen, wenn durch eine rotierende Bewegung des Drehschalters 28 jeweils immer ein Betätigungsnocken 21 von einer ersten zeitlich stabilen Position in eine zweite zeitlich stabile Position übergeht. Dadurch wird das Tasterelement 29 durch jeweils einen Betätigungsnocken 21 betätigt.
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Über das Tasterelement 29 wird durch die Betätigung des Drehschalters 28 über eine Auswerteschaltung ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann das Tasterelement einen Folientaster 13 umfassen, zum Beispiel wir der in Bezug auf 3 diskutierte Folientaster 13.
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7 zeigt eine Ausführungsform des in 6 dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein mechanisches Bedienelement durch ein Drehrad 31 bereitgestellt wird.
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Das Drehrad 31 ist über eine Achse mit einem Profilträger verbunden, wobei der Profilträger eine Vielzahl von Betätigungsnocken 21, zum Beispiel die in 6 gezeigten Betätigungsnocken 21 umfasst, die damit einen Profilträger mit radialem Nockenprofil 32 bilden.
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Der Profilträger mit radialen Nockenprofil 32 kann über das Drehrad 31 eine rotierende Bewegung ausführen, wodurch jeweils immer ein Betätigungsnocken 21 von einer ersten zeitlich stabilen Position in eine zweite zeitlich stabile Position übergeht und dadurch den seitlich angebrachten Folientaster 13 über jeweils einen Betätigungsnocken 21 betätigt.
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Durch die rotierende Bewegung des Profilträgers 32 betätigt ein Betätigungsnocken 21 die erste Elektrode 9 des Folientasters 13 und ruft damit über die Kontaktpille 12 einen Kontaktschluss hervor, wodurch ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, das heißt der Folientaster 13 wird immer dann betätigt, wenn ein Betätigungsnocken 21 des Profilträgers 32 über den Folientaster 13 streicht. Die Zuordnung zu verschieden Funktionen kann zum Beispiel mittels einer Software erfolgen.
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8 zeigt eine Ausführungsform des in 6 dargestellten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei ein mechanisches Bedienelement durch ein Drehrad 31 bereitgestellt wird.
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Das Drehrad 31 ist über eine Achse mit einem Profilträger verbunden, wobei der Profilträger eine Vielzahl von Betätigungsnocken 21, zum Beispiel die in 6 gezeigten Betätigungsnocken 21 umfasst, die damit einen Profilträger mit axialen Nockenprofil 33 bilden.
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Der Profilträger mit axialen Nockenprofil 33 kann über das Drehrad 31 eine rotierende Bewegung ausführen, wodurch jeweils immer ein Betätigungsnocken 21 von einer ersten zeitlich stabilen Position in eine zweite zeitlich stabile Position übergeht und dadurch den vor dem Profilträger 33 angebrachten Folientaster 13 über die Betätigungsnocken 21 betätigt.
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Durch die rotierende Bewegung des Profilträgers 33 betätigt ein Betätigungsnocken 21 die erste Elektrode 9 des Folientasters 13 und ruft damit über die Kontaktpille 12 einen Kontaktschluss hervor, wodurch ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, das heißt der Folientaster 13 wird immer dann betätigt wenn ein Betätigungsnocken 21 des Profilträgers 33 über den Folientaster 13 streicht.
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Die Zuordnung zu verschiedenen Funktionen kann zum Beispiel mittels einer Software erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 101
- mechanisches Bedienelement
- 102
- Signalgeber
- 103
- Auswerteschaltung
- 104
- elektrisches Ausgangssignal
- x
- Signalzustand
- Z
- Zeit
- A
- erster Signalwechsel
- B
- zweiter Signalwechsel
- 2
- Taster nicht gedrückt
- 3
- Taster gedrückt
- 4
- Zeitpunkt zu welchem der Taster gedrückt wird
- 5
- Zeitpunkt zu welchem der Taster losgelassen wird
- 6
- Bedienelement Kippschalter
- 7
- Lagerung Kippschalter
- 8
- Betätigungsnocken
- 9
- erste Elektrode
- 10
- Isolator
- 11
- zweite Elektrode
- 12
- Kontaktpille
- 13
- Folientaster
- 14
- Bedienhebel/-taste
- 15
- Lagerung
- 16
- Hülse
- 17
- Feder
- 18
- Aufnahme
- 19
- Rollrad
- 20
- Laufbahn
- 21
- Betätigungsnocken
- 22
- Lagerung
- 23
- Auslöser
- 24
- elektrische Brücke
- 25
- Gehäuse der elektrischen Brücke
- 26
- Kontakte
- 27
- Gehäuse
- 28
- mechanischer inkrementeller Drehschalter
- 29
- Tasterelement
- 30
- Auswerteschaltung
- 31
- Bedienelement Drehrad
- 32
- Profilträger mit radialen Nockenprofil
- 33
- Profilträger mit axialen Nockenprofil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006029695 A1 [0002, 0003]
- DE 2434272 A1 [0004]
- DE 102006052739 A1 [0006]
- DE 69932799 T2 [0007]
- DE 4237724 C1 [0010]
- US 5597989 [0012]
- DE 10254992 B4 [0013]
