DE102018124091A1

DE102018124091A1 - Schaltvorrichtung sowie elektrisches Gerät mit einer solchen Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102018124091A1
Application number: DE102018124091.0A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Bergau; Timo Göpfert
Original assignee: Kundisch & Co KG GmbH
Current assignee: Kundisch & Co KG GmbH
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-29
Also published as: DE102018124091B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (1) mit einer benutzerzugewandten Seite (10), einer benutzerabgewandten Seite (11) und einer Längsachse (12), eine von der benutzerzugewandten Seite (10) betätigbare und bewegliche Taste (20), mindestens eine Federeinheit (30), und eine Anzeigeeinheit (40), wobei die Taste (20) eine Ausgangslage und bei Betätigung in mindestens eine Schaltlage bewegbar ist, wobei die Taste (20) durch die Federeinheit (30) in der einen Ausgangslage gehalten wird, wobei in der mindestens einen Schaltlage ein elektrisches Schaltsignal generiert wird, und wobei die Anzeigeeinheit (40) an der beweglichen Taste (20) angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein elektrisches Gerät (5) mit einer solchen Schaltvorrichtung (1) .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein elektrisches Gerät, beispielsweise eine Werkzeugmaschine, eine elektrische Anlage oder ein Elektrogerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17.
Schaltvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen vorbekannt und dienen als Schnittstelle zwischen dem Benutzer und dem elektrischen Gerät der Erzeugung von Schaltsignalen zur Steuerung des elektrischen Geräts. Derartige Schaltvorrichtungen sind typischerweise von dem Benutzer betätigbar, wobei das Schaltsignal durch eine mechanische Betätigung oder eine berührungslose Betätigung erzeugt werden kann. Insbesondere mechanisch betätigbare Schaltvorrichtungen können oftmals mindestens zwei elektrische Kontakte umfassen, welche bei der Betätigung der Schaltvorrichtung bei einem Kontakt oder einer Trennung der zwei elektrischen Kontakte ein Schaltsignal generieren. Solche mechanisch direkt betätigbaren Schaltvorrichtungen sind beispielsweise als Kippschalter, Wippschalter, Druckschalter, Schiebeschalter, Drehschalter bekannt und kommen weit verbreitet bei einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz.
Um Schaltvorrichtungen vor Verunreinigungen beispielsweise in hygienisch sensiblen Bereichen zu schützen, haben sich Folienschalter bewährt, welche aus flexiblen Folien in Schichtbauweise hergestellt werden. Bei einer Betätigung können Leiterbahnen und/oder elektrische Kontakte durch eine Verformung der flexiblen Folie in elektrisch leitenden Kontakt gebracht werden, um ein Schaltsignal für das elektrische Gerät zu generieren.
Als nachteilig an diesem Stand der Technik hat sich erwiesen, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Schaltvorrichtungen aufwendig zur eindeutigen Identifizierung der Funktion beschriftet werden müssen. Eine Beschriftung der Schaltvorrichtung erfolgt beispielsweise mittels benachbarter oder direkt an oder auf der Schaltvorrichtung angeordneten Einschubstreifen oder Beschriftungsschilder. Darüber hinaus kann der Benutzer den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltvorrichtungen keinen weiteren Informationsgehalt entnehmen, der beispielsweise den zu steuernden Parameter des elektrischen Geräts wiedergibt. Auch hat sich herausgestellt, dass Benutzer mit unterschiedlichem sprachlichen Hintergrund in komplexen elektrischen Geräten oftmals aufgrund von sprachlichen Barrieren die Funktion der Schaltvorrichtung nicht ausreichend schnell erfassen, wodurch bei systemkritischen Funktionen kostbare Zeit verloren geht und es zu unnötigen Verzögerungen bei der Anwendung solcher Schaltvorrichtungen kommt.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der Erfindung liegen die Aufgaben zugrunde, eine verbesserte Schaltvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Schaltvorrichtungen beseitigt und in zweckmäßiger Weise eine vereinfachte Bedienung, erweiterte Funktionalität sowie Kostenvorteile sowohl bei der Herstellung als auch der Verwendung einer solchen Schaltvorrichtung vereint. Die Schaltvorrichtung soll eine Mehrzahl von unterschiedlichen Schaltsignalen zur einfachen Steuerung auch komplexer Geräte erzeugen können und dem Benutzer einerseits bei der Betätigung eine haptisch wahrnehmbare Rückmeldung geben als auch ausfallsicher funktionsspezifische Informationen wiedergeben, welche in geeigneter Weise die Funktion der Schaltvorrichtung aber auch einen möglichen weiteren Informationsgehalt - beispielsweise einer Rückmeldung des elektrischen Geräts - wiedergeben. Dadurch soll die Schaltvorrichtung für sicherheitsrelevante Anwendungen besonders geeignet sein. Weiterhin soll die Schaltvorrichtung widerstandsfähig bzw. unempfindlich gegenüber Verschmutzungen sein, um insbesondere auch den hohen hygienischen Anforderungen beispielsweise bei der Verwendung in medizinischen Geräten oder verschmutzungsgefährdeten Umgebungen gerecht zu werden.
Diese Aufgaben werden durch eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein elektrisches Gerät mit einer solchen Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
Die Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist eine benutzerzugewandte Seite, eine benutzerabgewandte Seite und eine Längsachse auf, wobei die benutzerzugewandte Seite für den Benutzer physisch zur manuellen Betätigung zugänglich ist. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 eine von der der benutzerzugewandten Seite betätigbare und bewegliche Taste, mindestens eine Federeinheit und eine Anzeigeeinheit, wobei die Taste eine Ausgangslage aufweist und in mindestens eine, vorzugsweise zwei, noch weiter bevorzugt drei und besonders bevorzugt vier oder mehr Schaltlagen bewegbar ist, wobei die Taste durch die mindestens eine Federeinheit in der Ausgangslage gehalten wird bzw. nach einer Betätigung in die Ausgangslage zurückgebracht wird, wobei in der mindestens einen Schaltlage mindestens ein elektrisches Schaltsignal erzeugt wird und wobei die Anzeigeeinheit auf der benutzerzugewandten Seite der beweglichen Taste angeordnet ist. Die Anzeigeeinheit ist demnach fest mit der beweglichen Taste gekoppelt und ist zusammen mit der beweglichen Taste bei einer mechanischen Betätigung durch den Benutzer in einer Schaltlage verschoben. Die Taste ist bevorzugt durch die Federeinheit schwimmend gelagert. Nach einer Betätigung wird die bewegliche Taste zusammen mit der Anzeigeeinheit mittels der Federeinheit zurück in die Ausgangslage bewegt. Die Anzeigeeinheit kann aus einer oder mehreren Anzeigen gebildet werden und dient der wörtlichen und/oder bildlichen Darstellung eines Inhalts, welche weiter bevorzugt funktionsspezifisch für die Schaltvorrichtung bzw. das elektrische Gerät ist. Im Sinne dieser Offenbarung kann unter einem funktionsspezifischen Inhalt sowohl eine Funktionsbeschreibung einer „Steuergröße“ des elektrischen Geräts verstanden werden als auch eine Rückmeldung einer „Istgröße“ des elektrischen Geräts, welche im Zusammenhang mit der „Steuergröße“ steht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die betätigbare und bewegliche Taste taumelbeweglich um die Längsachse nach Art eines Kippschalters angeordnet ist und mindestens zwei Schaltlagen aufweist. In der unbetätigten Ausgangslage ist die Taste bevorzugt in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse ausgerichtet, währenddessen in der Schaltlage die Ebene der Taste in einem Winkel ungleich 90° zu der Längsachse geneigt ist. Dieser Winkel kann zwischen ±0,5° bis ±15° betragen. Besonders bevorzugt kann die bewegliche Taste in mindestens drei unterschiedliche Schaltlagen gekippt werden, die weiter bevorzugt symmetrisch um die Längsachse angeordnet sind. Somit können mindestens drei unterschiedliche Schaltsignale erzeugt und zur Steuerung des elektrischen Geräts verwendet werden.
Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Anzeigeeinheit eine ePaper-Anzeige umfasst. Im Sinne dieser Erfindung werden unter dem Begriff ePaper-Anzeige elektronisches Papier, auch E-Papier, e-paper, E-Paper, e-Ink oder ePaper verstanden. Diese Begriffe umschreiben eine Anzeigetechnik mit der versucht wird, das Aussehen von Tinte bzw. Farbe auf Papier nachzubilden. Die wesentlichen derzeit bekannten Technologien für ein solches ePaper sind Gyricon, Elektrophorese, elektrophoretisch gesteuerte Totalreflexion, Bistabile LCD, Electrowetting und die mikromechanisch gesteuerte Interferenz-Modulation, wobei die derzeit am weitesten verbreiteten Anzeigeneinheiten auf der Grundlage von Elektrophorese sind. Für die Erfindung ist dabei wesentlich, dass diese Anzeigetechniken auch im spannungsfreien Zustand unverändert den vordefinierten Inhalt der Schaltvorrichtung widergeben, so dass insbesondere bei sicherheitsrelevanten Funktionen eine für den Benutzer eindeutige Funktionsbeschreibung auch bei einem Teilausfall oder einer Unterbrechung der Spannungsversorgung des elektrischen Geräts sichergestellt ist. Darüber hinaus hat sich diese Anzeigetechnik als besonders energieeffizient erwiesen, so dass erfindungsgemäße Schaltvorrichtungen, insbesondere in Form von mobilen Endgeräten welche mittels einer wiederaufladbaren oder wechselbaren Stromquelle versehen sind, besonders energieeffizient arbeiten und weniger oft aufgeladen werden müssen bzw. die Spannungsquellen getauscht werden müssen.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Federeinheit wenigstens eine Schnappscheibe umfasst. Die Schnappscheibe ist bevorzugt eine zumindest bereichsweise aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff hergestellte Feder. Die Schnappscheibe ist typischerweise kuppelförmig auf einen Federstahl geprägt, wodurch sie bei entsprechender Formgebung einen stabilen und einen metastabilen Zustand aufweist. Bei einer mechanischen Betätigung der Schnappscheibe wird die kuppelförmige Prägung derart verbogen, bis sie schlagartig in den metastabilen Zustand verformt wird. Bei der schlagfertigen Verformung wird typischerweise eine haptische Rückmeldung erzeugt, welche sowohl taktil - schlagartige Änderung der Federkraft - als auch akustisch - durch ein Knacken - von dem Benutzer wahrnehmbar ist. Wegen des erzeugten Knackgeräusches wird oftmals die Bezeichnung „Knackfrosch“ für die Schnappscheibe verwendet.
Bevorzugt ist für jede Schaltlage mindestens eine Schnappscheibe vorgesehen, wodurch dem Benutzer bei der Betätigung der Schaltvorrichtung wenigstens eine haptische Rückmeldung gegeben wird, wenn ein entsprechendes Schaltsignal generiert wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Schaltvorrichtung wenigstens zwei elektrische Kontakte umfasst, und dass das Schaltsignal in der mindestens einen Schaltlage durch eine elektrische Verbindung zwischen den wenigstens zwei elektrischen Kontakten erzeugt wird. Alternativ kann das Schaltsignal durch das Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten erzeugt werden. Wesentlich ist, dass zur Erzeugung des mindestens einen Schaltsignals mechanisch eine elektrische Verbindung zwischen den mindestens zwei elektrischen Kontakten, auch Kontaktpaar genannt, geöffnet oder geschlossen wird.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die mindestens eine Schnappscheibe jeweils mindestens einen elektrischen Kontakt bildet. Insbesondere ist bevorzugt, wenn die mindestens eine Schnappscheibe auf der benutzerabgewandten Seite der beweglichen Taste angeordnet ist und mit der beweglichen Taste in Wirkkontakt steht. Bei einer Betätigung der Taste wird die jeweilige Schnappscheibe von dem stabilen Zustand in den metastabilen Zustand verformt und das Kontaktpaar schließt einen elektrischen Kreis. Hierzu ist es weiterhin besonders bevorzugt, wenn die Schnappscheibe zumindest auf der von der Taste abgewandten Seite bereichsweise oder vollständig mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen ist und den ersten elektrischen Kontakt bildet. Eine zweite Elektrode kann innerhalb der kuppelförmigen Schnappscheibe von dieser elektrisch isoliert und derart beabstandet angeordnet sein, dass nur im metastabilen Zustand bzw. im betätigten Zustand der Schnappscheibe ein elektrischer Kontakt zwischen der Schnappscheibe und dem zweiten elektrischen Kontakt zustande kommt. Bei der Betätigung der Schaltvorrichtung werden somit zeitgleich das elektronische Schaltsignal sowie die haptisch wahrnehmbare Rückmeldung für den Benutzer erzeugt.
Nach Maßgabe einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Schaltvorrichtung ein Gehäuse mit einer Aufnahmeöffnung auf. In der Aufnahmeöffnung des Gehäuses ist die bewegliche Taste angeordnet. Die Aufnahmeöffnung kann koaxial zur der Längsachse ausgerichtet sein, wobei bevorzugt die Form der Aufnahmeöffnung an die Form der beweglichen Taste angepasst ist. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Aufnahmeöffnung als Durchgangsbohrung oder Sacklochbohrung in das Gehäuse eingearbeitet ist und größer ist, als die Taste, wodurch diese in der Aufnahmeöffnung frei beweglich angeordnet ist.
Weiterhin ist es besonders bevorzugt, wenn die Aufnahmeöffnung des Gehäuses auf der benutzerzugewandten Seite mit einer elastisch verformbaren und zumindest bereichsweise transparent ausgebildeten Folie verschlossen ist. Alternativ kann das Gehäuse mit der Aufnahmeöffnung aus der Folie gebildet sein, wodurch ein besonders kompakter und einfacher Aufbau realisiert ist. Bevorzugt ist, wenn die Folie die Aufnahmeöffnung gas- und flüssigkeitsdicht verschließt, wodurch das Eindringen von Verunreinigungen in die Schaltvorrichtung verhindert ist und die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung für die Verwendung von medizinischen Geräten oder in verschmutzungsgefährdeten Bereichen besonders geeignet ist. Insbesondere ermöglicht die gas- und flüssigkeitsdichte Ausgestaltung der Schaltvorrichtung eine einfache Reinigung. Die Folie kann an der Schaltvorrichtung mittels einer formschlüssigen, kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Klebeverbindung, befestigt sein.
Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Abdeckung vorgesehen ist, die zumindest bereichsweise aus einem durchsichtigen oder transparenten Glas oder aus einem zumindest bereichsweise durchsichtigen bzw. transparenten Glas hergestellt ist. Die Abdeckung ist bevorzugt auf der benutzerzugewandten Seite der beweglichen Taste angeordnet und schützt die Anzeigeeinheit vor mechanischen Einwirkungen. Die Abdeckung kann an der Taste mittels einer formschlüssigen, kraftschlüssigen und/oder stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Klebeverbindung, befestigt sein.
Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn die Folie und/oder die Abdeckung auf der benutzerabgewandten Seite eine Bedruckung aufweist. Die Bedruckung kann eine Ausnehmung umfassen, durch welche die Anzeigeeinheit von der benutzerzugewandten Seite für den Benutzer optisch zugänglich ist. Die Bedruckung kann bevorzugt dem Benutzer eine Orientierungshilfe geben, durch welche für den Benutzer die Anordnung der beweglichen Taste ersichtlich ist. Auch können die unterschiedlichen Schaltanlagen durch die Bedruckung signalisiert werden. Die Bedruckung ermöglicht eine kostengünstige und individualisierte Herstellung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung und kann weitere Designelemente umfassen. Durch die Folie ist die Bedruckung vor mechanischen Einwirkungen und daraus resultierenden Beschädigungen geschützt. Alternativ kann die Bedruckung jedoch auch auf der benutzerzugewandten Seite oder innerhalb der Folie angeordnet sein.
Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vorteilhafter Weise vor, dass das Gehäuse ringförmig ausgebildet ist. Die benutzerabgewandte Seite ist bevorzugt mit einer Leiterplatte, einer Platte oder einer Folie verschlossen, wobei die mindestens eine Federeinheit auf der verschlossenen benutzerabgewandten Seite abgestützt ist.
Insbesondere ist bevorzugt, wenn die Schaltvorrichtung eine Leiterplatte aufweist und wenn die Leiterplatte eine oder mehrere Leiterbahnen vorsieht, welche mit den elektrischen Kontakten verbunden sind.
Bevorzugt ist die Leiterplatte an der beweglichen Taste angeordnet oder verschließt die benutzerabgewandte Seite des Gehäuses. Alternativ kann die Leiterplatte auch in die aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellte Abdeckung oder Folie angeordnet sein. Weiter bevorzugt weist die Leiterplatte eine Steuerelektronik und/oder eine Schnittstelle auf. Die Steuerelektronik ist bevorzugt eingerichtet, mit der Anzeigeeinheit zu kommunizieren, währenddessen die Schnittstelle eingerichtet sein kann, einerseits die erzeugten Schaltsignale analog oder digital an eine Steuerung des elektrischen Geräts zu übertragen und andererseits analog oder digital Informationen zu empfangen, welche mittels der Steuerelektronik und der Anzeigeeinheit für den Benutzer dargestellt werden sollen.
Nach Vorgabe einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die bewegliche Taste auf der benutzerzugewandten Seite aus der Aufnahmeöffnung in der Längsachse herausragen und das Gehäuse überragen. Dadurch kann die Position der beweglichen Taste auf der benutzerzugewandten Seite unmittelbar durch den Benutzer wahrgenommen werden. Besonders bevorzugt ist weiterhin, dass die bewegliche Taste durch die elastisch verformbare und zumindest bereichsweise transparent ausgebildete Folie einerseits und durch die Leiterplatte andererseits in der Längsachse der Schaltvorrichtung fixiert bzw. eingeklemmt bzw. festgelegt ist. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau der Schaltvorrichtung geschaffen, welcher den Anforderungen an eine kostengünstige und prozesssichere Herstellung gerecht wird. Nach Maßgabe einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung kann die bewegliche Taste auf der benutzerzugewandten Seite der Aufnahmeöffnung plan oder in der Aufnahmeöffnung abgesenkt angeordnet sein. Insbesondere bei einer in der Aufnahmeöffnung abgesenkten Anordnung der Taste ist auf der benutzerzugewandten Seite eine Mulde ausgebildet, durch die die Position der beweglichen Taste unmittelbar für den Benutzer wahrgenommen werden kann.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Ausnehmung in der Bedruckung kleiner ist als die Aufnahmeöffnung. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmung in der Bedruckung kleiner ist als die Taste und noch weiter ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmung geringfügig kleiner ist als die Anzeigeeinheit, wodurch lediglich der durch die Anzeigeeinheit wiedergegebene Inhalt durch die Ausnehmung wahrnehmbar ist.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Schaltvorrichtung eine Beleuchtung aufweist und wenn die Beleuchtung die Anzeigeeinheit von der benutzerzugewandten Seite beleuchtet. Insbesondere ePaper-Anzeigen weisen im Gegensatz zu herkömmlichen Anzeigen keine Hintergrundbeleuchtung auf, so dass es vorteilhaft sein kann, durch eine Beleuchtung den angezeigten Inhalt der ePaper-Anzeige auch bei schlechten Lichtverhältnissen für den Benutzer gut wahrnehmbar zu machen.
Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Beleuchtung in der beweglichen Taste und/oder in dem Gehäuse seitlich, insbesondere bevorzugt um die Anzeigeeinheit und insbesondere in oder auf der Taste angeordnet ist. Das von einer oder mehreren Lichtquellen der Beleuchtung abgestrahlte Licht kann entweder durch Totalreflexion an der Folie oder durch eine entsprechende optisch leitfähige Platte bevorzugt mit Auskopplungsstrukturen auf die Anzeigeeinheit gelenkt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Das elektrische Gerät wird einerseits durch die von der Schaltvorrichtung erzeugten Schaltsignale gesteuert und andererseits kann die Schaltvorrichtung Informationen des elektrischen Geräts wiedergeben. Bevorzugt ist dabei die Schaltvorrichtung mit einer analogen und/oder digitalen Schnittstelle mit einer Steuerung des elektrischen Geräts verbunden. Die Schnittstelle ermöglicht bevorzugt eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Steuerung und der Schaltvorrichtung des elektrischen Geräts.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung im Detail erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer Schaltvorrichtung an einem elektrischen Gerät mit einem hervorstehenden Tastenbereich und einer Anzeigeeinheit, und
2 eine vereinfachte und schematische Schnittdarstellung der Schaltvorrichtung gemäß 1 in der Schnittlinie A-A.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schaltvorrichtung 1 eines elektrischen Geräts 5. Die Schaltvorrichtung 1 ist auf einer für einen Benutzer zugewandten Seite des elektrischen Geräts 5 als Mensch-Maschine-Schnittstelle angeordnet und mittels einer analogen und/oder digitalen (nicht dargestellten) Schnittstelle mit einer (nicht dargestellten) Steuerung des elektrischen Geräts 5 verbunden.
Der Schnittdarstellung in 2 ist zu entnehmen, dass die Schaltvorrichtung 1 eine benutzerzugewandte Seite 10, eine benutzerabgewandte Seite 11 und eine Längsachse 12 aufweist. Die Betätigung der Schaltvorrichtung 1 erfolgt durch das Aufbringen einer mechanischen Kraft in einer mittels eines Pfeils gekennzeichneten Betätigungsrichtung 15 durch den Benutzer, welche in 2 durch einen die Schaltvorrichtung 1 betätigenden Finger dargestellt ist.
Die Schaltvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 50 mit einer Aufnahmeöffnung 55, eine Taste 20, eine Anzeigeeinheit 40 und vier Federeinheiten 30, welche auf einer Leiterplatte 60 angeordnet sind.
Die Aufnahmeöffnung 55 korrespondiert mit der Form der plattenförmigen Taste 20, wobei die Taste 20 bei einer Betätigung durch den Benutzer sowohl entlang der Längsachse 12 beweglich, als auch um die Längsachse 12 taumelbeweglich ist. Bei der Taumelbewegung kann die Taste 20 in eine beliebige Richtung aus einer Ausgangslage in eine Vielzahl von Schaltlagen gewippt werden, welches beispielsweise mittels eines Doppelpfeils in 2 dargestellt ist.
Die Taste 20 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und weist auf der benutzerzugewandten Seite 10 eine Aussparung 22 auf, in der die Anzeigeeinheit 40 angeordnet ist. Die Taste 20 ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere aus einem Kunststoff hergestellt. Die Ebene der Taste 20 ist im unbetätigten Zustand senkrecht zu der Längsachse 12 ausgerichtet. Die Tiefe der Aussparung 22 entspricht in etwa der Höhe der Anzeigeeinheit 40, wodurch diese im Wesentlichen in der Aussparung 22 aufgenommen ist. Auf der benutzerabgewandten Seite 11 bzw. auf der von der Anzeigeeinheit 40 abgewandten Seite der Taste 20 sind vier um die Längsachse 12 symmetrisch angeordnete Kontaktstößel 25 angeformt oder angearbeitet, welche in Kontakt mit jeweils einer der Federeinheiten 30 stehen.
Die Anzeigeeinheit 40 umfasst eine ePaper-Anzeige 42. EPaper-Anzeigen 42 sind als elektronisches Papier oder E-Papier, epaper, E-Paper, e-Ink oder ePaper bekannt, wobei diese Begriffe eine Anzeigetechnik umschreiben, mit der versucht wird, das Aussehen von Tinte bzw. Farbe auf Papier elektronisch nachzubilden. Die wesentlichen derzeit bekannten Technologien für ein solches ePaper sind Gyricon, Elektrophorese, elektrophoretisch gesteuerte Totalreflexion, Bistabile LCD, Electrowetting und die mikromechanisch gesteuerte Interferenz-Modulation. Die Anzeigeeinheit 40 ist besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass diese auch im spannungsfreien Zustand unverändert einen vordefinierten Inhalt darstellt, wodurch die Anzeigeeinheit 40 für das Darstellen sicherheitsrelevanter Inhalte des elektrischen Geräts besonders geeignet ist und darüber hinaus energieeffizient ist. Insbesondere für mobile elektrische Geräte ergibt sich dadurch eine längere Batterielaufzeit. Die Anzeigeeinheit 40 umfasst eine Vielzahl von Pixel 45 oder Bildpunkten die der Darstellung des Inhaltes dienen.
Die Taste 20 ist mittels der Federeinheit 30 auf der Leiterplatte schwimmend abgestützt. Bei einer Betätigung der Schaltvorrichtung 1 durch den Benutzer wird die Taste in eine Schaltlage bewegt, in der die Ebene der Taste 20 in einem Winkel ungleich 90° zu der Längsachse steht und anschließend durch die Federeinheit 30 in die Ausgangslage, welche in den 1 und 2 dargestellt ist, zurückbewegt. Der Winkel der Ebene der Taste zwischen der Ausgangslage und der Schaltlage beträgt typischerweise zwischen ±0,5° bis ±15°.
Die jeweilige Federeinheit 30 ist als Schnappscheibe 32 ausgebildet, welche kuppelförmig ausgebildet ist und von der Leiterplatte 60 in Richtung der beweglichen Taste 20 absteht. Durch die kuppelförmige Ausbildung der Schnappscheibe 32 umschließt diese einen Dom, in welchem ein zweiter elektrischer Kontakt 65 elektrisch isoliert von der Schnappscheibe 32 auf der Leiterplatte 60 gehalten wird.
Auf der dem zweiten elektrischen Kontakt 65 zugewandten Seite der Schnappscheibe 32 ist ein erster elektrischer Kontakt 35 ausgebildet, der auf den zweiten elektrischen Kontakt 65 gerichtet ist. Die Schnappscheibe 32 ist zumindest bereichsweise zur Bildung des ersten elektrischen Kontakts 35 elektrisch leitfähig ausgebildet, beispielsweise ganz oder teilweise aus einem Metall oder ist zumindest bereichsweise mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen. Die Schnappscheibe 32 kann zwei mechanische Zustände einnehmen, nämlich einen stabilen Zustand (dargestellt in 2) und einer metastabilen Zustand (nicht dargestellt). Der stabile Zustand entspricht einem unbetätigten Zustand, währenddessen der metastabile Zustand einem betätigten Zustand entspricht. In dem betätigten Zustand wird die Schnappscheibe 32 durch Aufbringen einer mechanischen Kraft durch den Benutzer in der Betätigungsrichtung belastet und verformt sich schlagartig, wodurch einerseits der erste elektrische Kontakt 35 mit dem zweiten elektrischen Kontakt 65 elektrisch verbunden wird und andererseits eine taktile und akustische Rückmeldung erzeugt wird.
Durch die elektrische Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 35 und dem zweiten elektrischen Kontakt 65 wird ein Schaltsignal generiert, durch welches das elektrische Gerät 5 gesteuert werden kann.
Die Leiterplatte 60 kann eine (nicht dargestellte) Steuerelektronik, Auswerteelektronik und/oder eine Schnittstelle aufweisen, wobei die Steuerelektronik mit der Anzeigeeinheit 40 mittels eines verformbaren Kabels 44 verbunden ist, welches beispielsweise ein Bandkabel sein kann. Die auswärtige Elektronik kann eingerichtet sein, die mittels der elektrischen Kontakte 35, 65 erzeugten Schaltsignale zu verarbeiten und beispielsweise mittels der Schnittstelle digital oder analog an die Steuerung des elektrischen Geräts 5 zu übertragen. Das elektrische Gerät 5 kann wiederum mittels der digitalen oder analogen Schnittstelle Informationen zur Schaltvorrichtung 1 übertragen, welche durch die Anzeigeeinheit 40 dargestellt werden sollen.
Auf der benutzerzugewandten Seite 10 ist eine Folie 70 angeordnet, durch welche die Schaltvorrichtung 1 gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Die Folie 70 kann mittels einer Klebstoffschicht 76 auf das Gehäuse 50 aufgeklebt sein. Die Folie 70 kann aus einem elastischen und transparenten Werkstoff z.B. einem Kunststoff hergestellt sein und weist auf der benutzerabgewandten Seite 11 eine Bedruckung 72 mit einer Ausnehmung 74 auf. Die Bedruckung 72 sperrt die optische Durchlässigkeit der Folie 70, während dessen die Ausnehmung 74 fluchtend zu der Anzeigeeinheit 40 bzw. der ePaper-Anzeige 42 ausgerichtet ist. Durch die Ausnehmung 74 in der Bedruckung 72 ist der durch die Anzeigeeinheit 40 dargestellt Inhalt für den Benutzer wahrnehmbar. Alternativ oder ergänzend kann eine (nicht dargestellte) Abdeckung auf der benutzerzugewandten Seite 10 der Taste 30 angeordnet sein. Die Abdeckung kann eine Glasscheibe oder eine Kunststoffscheibe sein.
Die Taste 20 mit der Anzeigeeinheit 40 ist zwischen der Folie 70 und den Federeinheiten 30 bzw. der Leiterplatte 60 eingeschlossen und somit verlustsicher gehalten. Die Taste 20 benötigt keine weiteren Befestigungsmittel um verlustsicher in der Schaltvorrichtung 1 angeordnet zu sein.
Insbesondere ist der Schnittdarstellung in 2 zu entnehmen, dass die Taste 20 mit der Anzeigeeinheit 40 in der Längsachse 12 aus dem Gehäuse 50 auf der benutzerzugewandten Seite 10 ragt und einen hervorstehenden Tastenbereich 18 bildet, durch welchen der Benutzer einerseits optisch andererseits taktil die Position der Taste 20 auf dem elektrischen Gerät 5 erfassen kann. Darüber hinaus kann die Bedruckung 72 weitere Informationen für den Benutzer, beispielsweise Typenbezeichnung oder Designelemente, wiedergeben.
Bezugszeichenliste

1: Schaltvorrichtung
5: elektrisches Gerät
10: benutzerzugewandte Seite
11: benutzerabgewandte Seite
12: Längsachse
15: Betätigungsrichtung
18: Tastenbereich
20: Taste
22: Aussparung
25: Kontaktstößel
30: Federeinheit
32: Schnappscheibe
35: elektrischer Kontakt
40: Anzeigeeinheit
42: Anzeige
44: Kabel
45: Bildpunkte
50: Gehäuse
55: Aufnahmeöffnung
60: Leiterplatte
65: elektrischer Kontakt
70: Folie
72: Bedruckung
74: Ausnehmung
76: Klebstoffschicht

Claims

Schaltvorrichtung (1) mit einer benutzerzugewandten Seite (10), einer benutzerabgewandten Seite (11) und einer Längsachse (12), aufweisend - eine von der benutzerzugewandten Seite (10) betätigbare und bewegliche Taste (20), - mindestens eine Federeinheit (30), und - eine Anzeigeeinheit (40), - wobei die Taste (20) eine Ausgangslage und bei Betätigung in mindestens eine Schaltlage bewegbar ist, - wobei die Taste (20) durch die Federeinheit (30) in der eine Ausgangslage gehalten wird, - wobei in der mindestens einen Schaltlage ein elektrisches Schaltsignal generiert wird, - wobei die Anzeigeeinheit (40) an der beweglichen Taste (20) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taste (20) taumelbeweglich um die Längsachse (12) nach Art eines Kippschalters angeordnet ist und mindestens zwei Schaltlagen aufweist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (40) eine ePaper-Anzeige (42) umfasst.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Federeinheit (30) wenigstens eine Schnappscheibe (32) umfasst.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei elektrische Kontakte (35, 65) vorgesehen sind, und dass das Schaltsignal in der mindestens einen Schaltlage durch eine elektrische Verbindung zwischen den wenigstens zwei elektrischen Kontakten (35, 65) hergestellt ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schnappscheibe (32) jeweils mindestens einen der elektrischen Kontakte (35, 65) bildet.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (50) mit einer Aufnahmeöffnung (55) vorgesehen ist und dass in der Aufnahmeöffnung (55) die bewegliche Taste (20) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (55) auf der benutzerzugewandten Seite (10) mit einer elastisch verformbaren und zumindest bereichsweise transparent ausgebildeten Folie (70) verschlossen ist, oder dass das Gehäuse (50) mit der Aufnahmeöffnung (55) aus bereichsweise transparent ausgebildeten Folie (70) gebildet ist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (70) eine Bedruckung (72) aufweist, und dass die Bedruckung (72) eine Ausnehmung (74) umfasst, durch die die Anzeigeeinheit (40) sichtbar ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abdeckung auf der benutzerzugewandten Seite (10) der Taste angeordnet ist, und dass die Abdeckung zumindest bereichsweise aus einem durchsichtigen Glas oder aus einem zumindest bereichsweise durchsichtigen Kunststoff hergestellt ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50) ringförmig oder rahmenförmig ausgebildet ist, und dass die benutzerabgewandte Seite (11) verschlossen ist, wobei auf der benutzerabgewandten Seite (11) die mindestens eine Federeinheit (30) abgestützt ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte (60) vorgesehen ist, und dass die Leiterplatte (60) eine Steuerelektronik und/oder eine Schnittstelle aufweist.
Schaltvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (60) mit der Anzeigeeinheit (40) mittels eines flexiblen Kabels (44) verbunden ist.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Taste (20) aus der Aufnahmeöffnung (55) auf der benutzerzugewandten Seite (10) aus dem Gehäuse (50) herausragt.
Schaltvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (74) kleiner ist als der Querschnitt der Aufnahmeöffnung (55).
Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtung vorgesehen ist, und dass die Beleuchtung die Anzeigeeinheit (40) von der benutzerzugewandten Seite (10) beleuchtet.
Elektrisches Gerät (5) mit einer Schaltvorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche.