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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung, die eine Steuervorrichtung und mindestens einen Mikroschalter aufweist, wobei die Steuervorrichtung ein elastisches Element umfasst, das den mindestens einen Mikroschalter direkt betätigen kann.
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Es sind Druckknöpfe bekannt, die mindestens eine Taste vom Schiebe- oder Kipptyp und mindestens einen Schalter oder Umschalter aufweisen, der zum selektiven Öffnen und Schließen oder Umleiten von Stromkreisen geeignet ist, denen solche Druckknöpfe zugeordnet sind.
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Die im Stand der Technik bekannten Schalter können sichtbare Kontakte aufweisen oder in elektronische Geräte wie beispielsweise Mikroschalter integriert sein.
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Diese Mikroschalter umfassen ein äußeres Gehäuse, eine Taste und ein Hebelsystem zum Schalten der elektrischen Kontakte der darin enthaltenen Schalter und / oder Umleiter, wenn die Taste gedrückt wird.
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Das Schalten der in dem Mikroschalter enthaltenen Schalter erfolgt im Wesentlichen augenblicklich, da sichergestellt ist, dass alle darin enthaltenen Schalter innerhalb eines Zeitintervalls von weniger als 20 ms schalten. Aus diesem Grund werden sie hauptsächlich in der Automobilindustrie eingesetzt, wo Betriebs- und Sicherheitsspezifikationen eine so hohe Kontaktschaltgeschwindigkeit erfordern.
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Mikroschalter sind dafür bekannt, dass ein kleiner Hub der Taste zu einem großen Weg der Kontakte der im Mikroschalter enthaltenen Schalter führt.
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Dieses Merkmal steht jedoch nicht im Einklang mit den neuesten Produktionsspezifikationen der Automobilhersteller, die zunehmend verlangen, dass bestimmte sensorische Rückmeldungen oder Haptik an den Benutzer zurückgegeben werden, wenn dieser eine Taste drückt.
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Tatsächlich wird in vielen Anwendungen verlangt, dass der Benutzer während der Bewegung der Taste ein bestimmtes Maß an Widerstand wahrnimmt, bis die Schalter tatsächlich geschaltet werden.
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In dieser Hinsicht sind technische Lösungen bekannt, bei denen das Betätigungselement, das auf die Taste des Mikroschalters einwirken kann, ein Element ist, das je nach spezifischen Anforderungen eine Bewegung ausführen kann, sei es eine Dreh-, eine Translations- oder eine Rotationsbewegung, um die Taste des Mikroschalters zu drücken. Die Bewegung eines solchen Betätigungselements wird normalerweise durch ein Druckelement verursacht, das direkt mit der Taste des Druckknopfs verbunden ist, in dem die Anordnung enthalten ist. Darüber hinaus wird der Bewegung des Betätigungselements normalerweise durch ein elastisches Element entgegengewirkt, das sich vom Betätigungselement und / oder vom Druckelement unterscheidet, um die erforderliche sensorische Wirkung zu erzielen, während der Benutzer auf die Taste des Druckknopfes einwirkt.
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Insbesondere dient das elastische Element lediglich dazu, einen vorgegebenen Kraft- / Wegverlauf der Taste des Druckknopfes bei Druckbeaufschlagung durch einen Benutzer zu gewährleisten.
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Der gewünschte Verlauf ähnelt zunehmend dem einer Silikonblase, während es in einigen Fällen erforderlich ist, eine vorbestimmte Kurve sicherzustellen, um sicherzustellen, dass der Benutzer einen gewünschten taktilen Effekt oder ein gewünschtes Tastgefühl wahrnimmt.
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Solche Lösungen erfordern die Implementierung einer großen Anzahl von Bauteilen, die geeignet zusammengebaut werden müssen, um die erforderlichen elektrischen Eigenschaften sowie den gewünschten taktilen Effekt bereitzustellen.
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Es sind Lösungen bekannt, bei denen Metallelemente implementiert sind, die bei Aufnahme einer Druckkraft einen Mikroschalter betätigen können. Solche Lösungen erlauben es jedoch nicht, einen gewünschten Kraft- / Wegverlauf zu erhalten, da solche Eigenschaften schwer vorhersagbar und reproduzierbar zu bestimmen sind.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben erwähnten technischen Probleme zu lösen, indem eine Anordnung bereitgestellt wird, die eine Steuervorrichtung und mindestens einen Mikroschalter mit einer verringerten Anzahl von Bauteilen aufweist, wobei die elektrischen Eigenschaften unverändert bleiben, aber der gewünschte taktile Effekt erhalten werden kann.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anordnung mit den technischen Merkmalen, die in dem angehängten unabhängigen Anspruch 1 dargelegt sind.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Druckknopf mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 9.
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Zusätzliche Merkmale der Anordnung und des Druckknopfs sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen dargelegt, die hieran angehängt sind.
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Die Merkmale und Vorteile der Anordnung und des Druckknopfs werden im Lichte der folgenden Beschreibung mehrerer möglicher Ausführungsformen und der beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
- 1A - 1C in einer Schnittansicht eine erste Ausführungsform der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in drei verschiedenen Betriebskonfigurationen zeigen; 1A insbesondere die Steuervorrichtung und einen Mikroschalter in einer Leerlaufkonfiguration zeigt; 1B die Steuervorrichtung in einer Schaltkonfiguration zeigt, in der sie das Schalten der Kontakte des Mikroschalters sicherstellt; und 1C eine Zwischenkonfiguration der Anordnung zwischen der Leerlaufkonfiguration und der Schaltkonfiguration zeigt;
- 2 ein Kraft / Weg-Diagramm zeigt, das einige mögliche sensorische Reaktionen abbildet, die durch die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden können;
- 3 in einer Schnittansicht relativ zu einer vertikalen Ebene eine weitere Ausführungsform der Anordnung zeigt, wobei das Druckelement ein Hebelsystem ist, das eingerichtet ist, um eine Kraft in Richtung auf das Betätigungselement auszuüben, und wobei auch ein elastisches Schnellschnappsystem enthalten ist;
- 4 in einer Schnittansicht relativ zu einer vertikalen Ebene eine weitere Ausführungsform zeigt, bei der das Druckelement an eine Taste eines Druckknopfs gebunden ist, wobei die Taste dazu eingerichtet ist, eine Kippbewegung auszuführen, und bei der eine Schnellkippbewegung ausgeführt wird, und wobei auch ein elastisches Schnellschnappsystem enthalten ist;
- 5 in einer Schnittansicht relativ zu einer vertikalen Ebene eine weitere Ausführungsform zeigt, bei der das Druckelement an eine Taste gebunden ist, die eine Kippbewegung ausführen kann, ähnlich der Ausführungsform von 4, und bei der nur ein elastisches Element für jeden Teil der Steuervorrichtung vorhanden ist;
- 6 in einer Schnittansicht relativ zu einer vertikalen Ebene die sich auf einen Druckknopf beziehende Ausführungsform der in 1A - 1C dargestellten Anordnung zeigt.
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Mit Bezug auf die oben aufgelisteten Zeichnungen weist die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Steuereinrichtung 2 und mindestens einen Mikroschalter 6 auf.
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Der Mikroschalter 6 weist seinerseits auf: ein äußeres Gehäuse 61; und eine Taste 62.
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Die Steuervorrichtung 2 weist wiederum auf: mindestens ein Betätigungselement 5, das eingerichtet ist, um gegen die Taste 62 des Mikroschalters 6 anzuliegen; mindestens ein Druckelement 3, das dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Betätigungselement 5 durch Ausüben einer Kraft zu bewegen.
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Die Steuervorrichtung 2 weist ferner mindestens ein erstes elastisches Element 7 auf, das sich verformen kann, wenn die von dem Druckelement 3 auf dasselbe erste elastische Element 7 ausgeübte Kraft einen vorbestimmten Wert erreicht.
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In der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung sind das Betätigungselement 5 und das erste elastische Element 7 einstückig hergestellt.
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Das elastische Element 7 ist mindestens eine Silikonblase.
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Die Silikonblase 7 liefert den gewünschten Kraft- / Wegverlauf, um die gewünschte Haptik für den Benutzer zu erhalten.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Begriff „Haptik“ bzw. „Fühlen“ oder „Gefühl“ auf die Kraft und den Weg, die der Benutzer wahrnimmt, wenn er eine Taste betätigt, um einen oder mehrere Mikroschalter zu schalten.
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In der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Steuervorrichtung 2 das Betätigen des Mikroschalters 6, während gleichzeitig die gewünschte Haptik erhalten wird, indem eine Kraft durch das Druckelement 3 in Richtung auf das Betätigungselement 5 und das erste elastische Element 7 ausgeübt wird, die als ein Stück gefertigt sind.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „als ein Stück“ auf die Tatsache, dass das Objekt, das z.B. aus einer Kombination von Elementen resultiert, nicht zerlegt oder getrennt werden kann, ohne den Betrieb des Objekts selbst zumindest teilweise unwiderruflich zu gefährden.
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In einer bevorzugten, aber nicht einschränkenden Ausführungsform ist das Betätigungselement 5 in das erste elastische Element 7 eingebaut.
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In dieser Ausführungsform ist das elastische Element 7 über der Taste 62 positioniert.
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In dieser Ausführungsform kann aufgrund des kompakten Aufbaus der Steuervorrichtung 2 der Mikroschalter 6 betätigt werden, während die gewünschte Haptik bereitgestellt wird. Insbesondere erlaubt die Steuervorrichtung 2, nur auf einen Gegenstand eine Kraft auszuüben, da das Betätigungselement 5 und das erste elastische Element 7 einstückig ausgebildet sind.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die Silikonblase 7 mit der Taste 62 des Mikroschalters 6 in Bezug auf eine vertikale Achse „Z“ ausgerichtet. In dieser Ausführungsform ist das Betätigungselement 5 unter dem elastischen Element 7 positioniert.
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In einem möglichen, aber nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel weist die Steuervorrichtung 2 ein zweites elastisches Element 4 auf.
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Das zweite elastische Element 4 ist eingerichtet, um zu: komprimieren, während Energie aus der von dem Druckelement 3 ausgeübten Kraft angesammelt wird; und sich nach der Verformung des mindestens einen ersten elastischen Elements 7 wieder zu erstrecken. Die Ausdehnung des zweiten elastischen Elements 4 beschleunigt die Bewegung des Betätigungselements 5 in Richtung des Mikroschalters 6.
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In einer möglichen Ausführungsform sind das Betätigungselement 5, das erste elastische Element 7 und das zweite elastische Element 4 einstückig hergestellt.
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Im Allgemeinen ist das Betätigungselement 5 in Bezug auf eine vertikale Achse „Z“ oberhalb des Mikroschalters 6 angeordnet, um die elektrischen Kontakte mindestens eines Mikroschalters 6 selektiv zu schließen und zu öffnen, indem darauf vorzugsweise durch eine Bewegung im Wesentlichen entlang der vertikalen Achse „Z“ eingewirkt wird.
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Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „Mikroschalter“ auf einen elektrischen Schalter, der elektrische Ströme unterbrechen und / oder umleiten kann; der Schalter ist ein separates Bauteil, das an eine elektronische Schaltung angeschlossen werden kann.
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Vorzugsweise ist der Mikroschalter 6 so ausgelegt, dass das Schalten der Kontakte der beiden darin enthaltenen Schalter mit einer Zeitverzögerung von weniger als 20 ms erfolgt.
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Der Mikroschalter 6 ist elektrisch, z.B. durch Löten, mit einer Leiterplatte 8 verbunden. Dieselbe Leiterplatte 8 ist elektrisch mit einem Anschluss verbunden, damit die Anordnung mit einer elektronischen Schaltung verbunden werden kann, insbesondere um einen Druckknopf, der die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, mit einer elektronischen Schaltung zu verbinden.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine zweite elastische Element 4 eine Silikonblase oder - haube. Noch bevorzugter bestehen das erste elastische Element 7 und das zweite elastische Element 4 aus einem Material auf Silikonbasis; vorzugsweise sind das erste elastische Element 7 und das zweite elastische Element 4 auf einer einzelnen Silikonmatte 71 ausgebildet.
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Im Allgemeinen ist das zweite elastische Element 4 zwischen dem Betätigungselement 5 und dem Druckelement 3 angeordnet.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist das zweite elastische Element 4 über dem ersten elastischen Element 7 positioniert, das wiederum über dem Betätigungselement 5 positioniert ist, wobei alle derartigen Elemente vorzugsweise in Bezug auf eine vertikale Achse „Z“ ausgerichtet sind. In dieser letzteren Ausführungsform sind das zweite elastische Element 4 und das erste elastische Element 7 zwischen dem Betätigungselement 5 und dem Druckelement 3 angeordnet.
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In der bevorzugten Ausführungsform sind das erste elastische Element 7 und das zweite elastische Element 4 zwei Silikonblasen. Solche Silikonblasen haben ein unterschiedliches Verhalten in Bezug auf die Kraft- / Wegreaktion.
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Vorzugsweise überlagern sich die beiden Silikonblasen (4, 7) mit entgegengesetzter Konkavität. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „Konkavität“ auf den Abschnitt, der den abgesunkenen Teil der Silikonblase ausbildet, wodurch diese die typische kuppelartige Form erhält.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die dem zweiten elastischen Element 4 zugeordnete Silikonblase über der dem ersten elastischen Element 7 zugeordneten Silikonblase positioniert, wobei die beiden Blasen eine entgegengesetzte Konkavität aufweisen. Vorzugsweise ist die dem ersten elastischen Element 7 zugeordnete Silikonblase dem Betätigungselement 5 zugewandt; im Gegensatz dazu zeigt die Konkavität der mit dem zweiten elastischen Element 4 verbundenen Silikonblase nach oben zum Druckelement 3. Vorzugsweise sind die jeweiligen Oberseiten der Blase des ersten elastischen Elements 7 und der Blase des zweiten elastischen Elements 4 miteinander verbunden.
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Vorzugsweise unterscheidet sich die elastische Eigenschaft des zweiten elastischen Elements 4 von der elastischen Eigenschaft des ersten elastischen Elements 7, um eine Vorrichtung zu erhalten, die deterministisch arbeitet.
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Im Allgemeinen umfasst das Betätigungselement 5 einen Kontaktabschnitt 52, der eingerichtet ist, um an mindestens einem Teil des Mikroschalters 6 und insbesondere an der Taste 62 anzuliegen, damit dieser schalten kann.
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Das gleiche Betätigungselement 5 weist ferner einen Verbindungsabschnitt 51 auf, der die Verbindung zwischen dem Betätigungselement 5 und den Elementen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung herstellt. Daher ermöglicht der Verbindungsabschnitt 51 eine direkte Verbindung zwischen dem Betätigungselement 5 und dem ersten elastischen Element 7.
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Im Allgemeinen ist die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung besonders zur Implementierung in Druckknöpfen für elektronische Schaltungen geeignet. Solche Druckknöpfe weisen mindestens eine Taste 1 auf, z.B. eine oder mehrere Tasten, die von einem Benutzer betätigt werden können; und eine Stützstruktur 11, die eingerichtet ist, um mindestens eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung aufzunehmen.
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In einer ersten Ausführungsform des Druckknopfs kann die Taste 1 entlang einer vertikalen Achse gleiten. Wenn die Taste 1 gedrückt wird, gleitet sie daher entlang einer Achse, insbesondere entlang der vertikalen Achse „Z“.
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In einer alternativen Ausführungsform des Druckknopfs ist die Taste 1 so ausgelegt, dass sie sich um eine horizontale Achse „X“ dreht. Die horizontale Achse ist senkrecht zu der vertikalen Achse „Z“. In dieser Ausführungsform ist die Taste 1 horizontal geschwenkt. Je nach Richtung, Ausrichtung und / oder Angriffspunkt der Kraft dreht sich die Taste 1 in der entsprechenden Richtung um die horizontale Achse „X“. In dieser Ausführungsform kann abhängig von der Drehrichtung der Taste 1 eine andere Steuervorrichtung 2 zum Schalten eines jeweiligen Mikroschalters 6 betätigt werden.
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In einer möglichen Ausführungsform der Steuervorrichtung 2 ist das Druckelement 3 so ausgelegt, dass es entlang einer vertikalen Achse „Z“ gleitet. Vorzugsweise weist das Schubelement 3 Führungen 31 auf, die eingerichtet sind, entlang Schienen zu gleiten. Die Schienen können sich in einem inneren Hohlraum befinden, der durch die Stützstruktur 11 eines Druckknopfs bestimmt ist.
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In alternativen Ausführungsformen ist das Druckelement 3 mittels Hebelsystemen implementiert, die sich in Bezug auf eine horizontale Achse „X“, die den Hebeldrehpunkt definiert, rotatorisch oder rotatorisch-transversal bewegen.
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In einer möglichen Ausführungsform der Steuervorrichtung 2 kann sich das Schubelement 3 um mindestens eine horizontale Achse „X“ drehen.
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Im Allgemeinen weist das Druckelement 3 einen Anschlagabschnitt 33 auf, der eingerichtet ist, gegen das zweite elastische Element 4 und / oder das erste elastische Element 7 anzuliegen.
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In einer möglichen Ausführungsform weist das Druckelement 3 mindestens einen Montageabschnitt 32 auf, der eingerichtet ist, um zum Beispiel entfernbar mit einem entsprechenden Abschnitt in der Taste 1 verbunden zu werden. In dieser Ausführungsform kann sich das Druckelement 3 integral mit der Taste 1 bewegen.
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In alternativen Ausführungsformen ist das Druckelement 3 nicht auf die Taste 1 beschränkt, und daher bewegt sich das Druckelement 3 nicht integral mit der Taste 1. In einer weiteren Ausführungsform ist das Druckelement 3 zusammen mit der Taste 1 einstückig hergestellt.
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Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird im Folgenden die dem ersten elastischen Element 7 zugeordnete Silikonblase als erste Silikonblase 7 bezeichnet, während die dem zweiten elastischen Element 4 zugeordnete Silikonblase als zweite Silikonblase 4 bezeichnet wird.
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1A - 1C zeigen in einer Schnittansicht eine erste Ausführungsform der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in drei verschiedenen Betriebskonfigurationen; 1A zeigt insbesondere die Steuervorrichtung 2 und einen Mikroschalter 6 in einer Leerlaufkonfiguration; 1B zeigt die Steuervorrichtung 2 in einer Schaltkonfiguration, in der sie das Schalten der Kontakte des Mikroschalters 6 sicherstellt; und 1C zeigt eine Zwischenkonfiguration der Steuervorrichtung 2 zwischen der Leerlaufkonfiguration und der Schaltkonfiguration.
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In der dargestellten Ausführungsform wird in der Leerlaufbetriebskonfiguration die erste Silikonblase 7 angehoben und nicht zusammengedrückt, und die zweite Silikonblase 4 wird ausgedehnt und nicht zusammengedrückt, wodurch sie als Abstandshalter zwischen dem Betätigungselement 5 und dem Mikroschalter 6 wirkt sowie zwischen Druckelement 3 und Betätigungselement 5.
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Die durch das Druckelement 3 und das Betätigungselement 5 ausgeübten Schwerkraftkräfte auf die erste Silikonblase 7 und die zweite Silikonblase 4 sind derart, dass sie nicht dazu führen, dass sie sich zusammendrücken oder zusammenfallen.
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Die Steuervorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung bleibt in der Leerlaufbetriebskonfiguration, bis eine Kraft auf das Druckelement 3 ausgeübt wird; zum Beispiel, bis eine Kraft auf die Taste 1 ausgeübt wird.
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1C zeigt eine Zwischen- oder Ladekonfiguration, die von der Steuervorrichtung 2 während des Übergangs zwischen der Leerlaufkonfiguration und der Schaltkonfiguration vorgenommen wird. Wenn eine Kraft auf das Druckelement 3 ausgeübt wird, nimmt die Steuervorrichtung 2 eine Zwischen- oder Belastungsbetriebskonfiguration vor, bevor sie die Schaltbetriebskonfiguration erreicht.
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In der Zwischen- oder Belastungsbetriebskonfiguration wird die Kraft, die auf das Druckelement 3 ausgeübt wird, anstatt direkt auf das Betätigungselement 5 übertragen zu werden, wodurch die erste Silikonblase 7 zusammengedrückt wird, in der zweiten Silikonblase 4 angesammelt, die somit zusammengedrückt wird. Dieses Verhalten führt zu einem linearen Anfangsverlauf des Kraft-Weg-Diagramms mit einer im Vergleich zu einer einzelnen Silikonblase verringerten Steigung der Kurve (siehe 2).
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Aufgrund des Zusammendrückens der zweiten Silikonblase 4 wird, während eine Kraft auf das Druckelement 3 ausgeübt wird, die gleiche Kraft auf die erste Silikonblase 7 übertragen. Die direkt auf die erste Silikonblase 7 ausgeübte Kraft wird wiederum aufgestaut bis ein vorbestimmtes Kraftniveau wird erreicht, bei dem die erste Silikonblase 7 zusammenfällt, wodurch die Steuervorrichtung 2 in die Schaltbetriebskonfiguration gebracht wird.
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Wenn die erste Silikonblase 7 zusammenfällt, kommt das Betätigungselement 5 mit der Taste 62 des Mikroschalters 6 in Kontakt, wodurch der Mikroschalter 6 zum Schalten gebracht wird und in die in 1B gezeigte Betriebskonfiguration gebracht wird.
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Während dieses Übergangs bewegt sich das Betätigungselement 5 in Richtung des Mikroschalters 6 aufgrund der Energie, die von der zweiten Silikonblase 4a beim Ausdehnen abgegeben wird, schneller als die Geschwindigkeit, mit der das Druckelement 3 bewegt wird, und / oder die Geschwindigkeit, mit der die erste Silikonblase 7 zusammenfällt.
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In dem in 2 gezeigten Kraft / Weg - Diagramm wird dieses Verhalten bei gleicher aufgebrachter Kraft in einen größeren Weg übersetzt, was zu einer besseren Haptik bezüglich der Steuervorrichtung 2 führt.
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Daher kann, nachdem die erste Silikonblase 7 zusammengefallen ist, die zweite Silikonblase 4 sich ausdehnen und die während der Ladebetriebskonfiguration angesammelte Energie abgeben. Die Energie wird in Richtung des Mikroschalters 6 abgegeben, wodurch die Geschwindigkeit, mit der sich das Betätigungselement 5 in Richtung des Mikroschalters 6 bewegt, beschleunigt wird, da die Geschwindigkeit, mit der die erste Silikonblase 7 zusammenfällt, zunimmt.
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In dem Kraft / Weg - Diagramm schlägt sich dieses Verhalten in einer Verschiebung des Einschnapp- oder Zusammenfallpunkts der ersten Silikonblase 7 und insbesondere in einem sehr schnellen Wechsel von maximaler Reaktion zu minimaler Reaktion der ersten Silikonblase 7 nieder.
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Die beim Ausfahren der zweiten Silikonblase 4 freiwerdende Energie bewirkt, dass das Betätigungselement 5 eine solche Beschleunigung erhält, dass die Steuervorrichtung 2 auch ohne weitere Bewegung des Druckelements schnell in die Schaltbetriebskonfiguration gelangt, in der die erste Silikonblase 7 kollabiert, sogar ohne weitere Bewegung des Druckelements 3. In dieser Betriebskonfiguration drückt das Betätigungselement 5 die Taste 62 des Mikroschalters 6 zusammen, was dazu führt, dass der Mikroschalter 6 seine Kontakte und die darin enthaltenen Schalter schaltet.
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1B zeigt die Vorrichtung in einer Schaltkonfiguration, wobei sie das Schalten der im Mikroschalter 6 enthaltenen Kontakte sicherstellt; insbesondere bewirkt das Betätigungselement 5, dass die im Mikroschalter 6 enthaltenen Kontakte von offen nach geschlossen und umgekehrt schalten.
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Wenn das Betätigungselement 5 mit dem Mikroschalter 6 und insbesondere mit der Taste 62 in Kontakt kommt, wodurch derselbe Mikroschalter 6 schaltet, stoppt die Bewegung der Steuervorrichtung 2. Der Bewegungsendpunkt des Steuergeräts 2 kann durch einen mechanischen Anschlag definiert werden, der an dem Druckelement 3 angebracht sein kann, um zu verhindern, dass es sich weiter bewegt, oder mittels elastischer Elemente, die die vom Druckelement 3 erzeugte Druckenergie aufnehmen und dieses daran hindern können, sich weiter entlang der vertikalen Achse „Z“ zu bewegen; beispielsweise kann jede weitere Bewegung des Druckelements 3 von der zweiten Silikonblase 4 wieder absorbiert werden, wobei weder der Mikroschalter 6 noch die Steuervorrichtung 2 Schaden nehmen, z.B. die erste Silikonblase 7 oder das Betätigungselement 5.
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Wird das Schubelement 3 nicht mehr mit Kraft beaufschlagt, kehrt die erfindungsgemäße Steuervorrichtung 2 dank der elastischen Energie der ersten Silikonblase 7 und / oder der zweiten Silikonblase 4 in den Ruhezustand zurück. Die Rückkehrkurve in 2 zeigt im Wesentlichen lineare Abschnitte. Der Mikroschalter 6 selbst wird zusammenwirken, um die Vorrichtung wieder in die Leerlaufkonfiguration zu bringen, wenn die Aufbringung einer Kraft auf das Druckelement 3 aufhört.
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Jegliche überschüssige Rückgabeenergie, z.B. die von der ersten Silikonblase 7 freigesetzte Energie wird von der zweiten Silikonblase 4 absorbiert, wodurch der letzte Abschnitt der Kraft- / Weg- Kurve linear wird und Resonanzphänomene in der Vorrichtung selbst vermieden werden, da jegliche Restenergie leicht abgeschwächt wird.
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In alternativen Ausführungsformen der Steuervorrichtung 2, die das zweite elastische Element nicht enthalten, ist das Verhalten der Steuervorrichtung im Vergleich zu dem oben erwähnten Diagramm ähnlich dem in 2 gezeigten.
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Insbesondere bewirkt das Fehlen des zweiten elastischen Elements 4, dass sich Energie nur durch die Silikonblase ansammelt, die dem ersten elastischen Element 7 zugeordnet ist. Daher ist die Geschwindigkeit, mit der diese Silikonblase zusammenfällt, die charakteristische Zusammenfallgeschwindigkeit von einer Silikonblase gemäß ihren Entwurfsspezifikationen, da kein elastisches Element vorhanden ist, das vorab angesammelte Energie abgeben kann, um die Zusammenfallgeschwindigkeit der Silikonblase 7 zu beschleunigen und die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der das Betätigungselement 5 auf die Taste 62 des Mikroschalters 6 einwirkt.
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2 zeigt ein Kraft / Weg - Diagramm, das einige mögliche sensorische Reaktionen zeigt, die durch die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden können. Insbesondere zeigen solche Diagramme die Kraft- / Wegreaktionen, die in einer Steuervorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden können.
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2 zeigt auch deutlich, dass der elastische Beitrag des Mikroschalters 6 das allgemeine Verhalten der Vorrichtung während ihrer Schlüsselphasen im Wesentlichen nicht beeinflusst. Tatsächlich ist das dominante Verhalten der Vorrichtung durch die Kombination der beiden elastischen Elemente (7, 4) im Falle des durchgezogenen Diagramms oder durch das erste elastische Element 7 allein im Falle des Diagramms mit gestrichelten Linien gegeben.
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Die sensorische Reaktion, die mit einer durchgezogenen Linie angegeben ist, ist die Reaktion, die von den in den 1A - 1C, 3, 4 und 6 gezeigten Ausführungsformen der Steuervorrichtung 2 erhalten werden kann. Solche Ausführungsformen teilen sich das zweite elastische Element 4.
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Die sensorische Antwort, die mit einer gestrichelten Linie angegeben ist, ist die Reaktion, die von der in 5 gezeigten Ausführungsform der Steuervorrichtung 2 erhalten werden kann. Eine solche Ausführungsform enthält keine anderen elastischen Elemente zusätzlich zu der Silikonblase 7. Daher wird die graphische Kurve im Wesentlichen nur von den konstruktiven Vorgaben der Silikonblase 7 abhängen.
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3 zeigt eine Schnittansicht mit Bezug auf eine vertikale Ebene einer alternativen Ausführungsform eines Druckknopfs, der eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. In dieser Ausführungsform ist das Druckelement 3 ein Hebelelement, das dazu eingerichtet ist, eine Kraft auf das Betätigungselement 5 auszuüben.
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Das Schubelement 3 ist eingerichtet, sich um horizontale Achsen „X“ drehen. Insbesondere ist es eingerichtet, sich um zwei horizontale Achsen „X“ zu drehen.
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In dieser Ausführungsform ist der Anordnung ein Druckknopf mit zwei Tasten 1 zugeordnet. Die Anordnung weist zwei Mikroschalter 6 auf, von denen jeder durch ein jeweiliges Betätigungselement 5 betätigt wird, das in eine jeweilige Silikonblase 7 eingebaut ist. Das Druckelement 3 wird zwischen den beiden Abschnitten der Steuervorrichtung 2 geteilt, von denen jeder einen entsprechenden Mikroschalter 6 betätigen kann.
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Wie in der Zeichnung zu sehen ist, kann sich das Druckelement 3 in Abhängigkeit davon, welche Taste 1 gedrückt wird, um eine bestimmte horizontale Achse „X“ drehen. Insbesondere wird die Drehachse des Druckelements 3 in der Nähe des ersten elastischen Elements 7 liegen, vorzugsweise sich mit diesem decken, oder in der Nähe des zweiten elastischen Elements 4, entsprechend dem Betätigungselement 5, das demjenigen gegenüberliegt, das auf die Taste 62 des Mikroschalters 6 einwirkt, der der Taste 1 zugeordnet ist, die gedrückt wurde. Tatsächlich wird die Drehachse des Druckelements 3 in der Nähe des ersten elastischen Elements 7 oder des zweiten elastischen Elements 4 des Betätigungselements 5 liegen oder sich mit diesem decken, das so eingerichtet ist, dass es auf einen anderen Mikroschalter 6 einwirkt als auf den, der aktiviert werden muss, wenn die bestimmte Taste 1 gedrückt wird. Diese Ausführungsform stellt eine weitere Verringerung der Anzahl von Bauteilen der Anordnungen bereit, die in einem Druckknopf enthalten sind.
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Diese Ausführungsform zeigt eine Steuervorrichtung mit einem zweiten elastischen Element 4. Eine solche Steuervorrichtung 2 kann einen schnellen Schnappvorgang gemäß dem in dem Diagramm mit durchgezogenen Linien von 2 dargestellten Kraft- / Wegverlauf sicherstellen.
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Die Steuervorrichtung 2 könnte den zugeordneten Mikroschalter 6 gemäß der Taste 1, die gedrückt wurde, auch in Abwesenheit der zweiten elastischen Elemente 4 in geeigneter Weise betätigen. Tatsächlich würde in einem solchen Fall der Verlauf des Kraft / Weg - Diagramms der Steuervorrichtung 2 im Wesentlichen der gestrichelten Kurve von 2 ähneln.
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In der dargestellten Ausführungsform lastet das Druckelement 3 direkt auf den Silikonblasen (7 und / oder 4), ohne dass irgendwelche Schwenk- oder Führungselemente für seine Bewegung erforderlich sind.
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Wenn in der dargestellten Ausführungsform beide Tasten 2 gleichzeitig gedrückt werden, führt das Schubelement 3 eine im Wesentlichen gerade Bewegung in Bezug auf die vertikale Achse „Z“ aus, wodurch eine Kraft ausgeübt wird, die beide Betätigungselemente 5 bewegt, wodurch beide Mikroschalter 6 betätigt werden.
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4 zeigt eine Schnittansicht in Bezug auf eine vertikale Ebene einer weiteren Ausführungsform der Anordnung, die an einem Druckknopf angebracht ist. In dieser Ausführungsform ist das Druckelement 3 auf eine Taste 1 beschränkt. In der veranschaulichten Ausführungsform weist der Druckknopf eine einzelne Taste 1 auf, die sich kippend bewegen kann. Der in 4 gezeigte Druckknopf weist zwei Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung auf. Abhängig von der Bewegungsrichtung der Taste 1 relativ zur horizontalen Achse „X“ wird eine bestimmte Anordnung betätigt. In der dargestellten Ausführungsform sind beide Druckelemente 3 auf die Taste 1 beschränkt, beispielsweise können sie als ein Stück hergestellt werden.
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Die vorliegende Ausführungsform weist ferner ein zweites elastisches Element 4 für jede Steuervorrichtung 2 auf, wodurch eine schnelle Schnappwirkung der Steuervorrichtung 2 sichergestellt wird.
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Daher übt das Druckelement 3 eine Kraft auf das entsprechende zweite elastische Element 4 aus, wodurch eine Haptik gemäß dem in 2 gezeigten durchgehenden Liniendiagramm bereitgestellt wird, wie es zuvor beschrieben wurde.
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5 zeigt eine Schnittansicht in Bezug auf eine vertikale Ebene einer weiteren Ausführungsform der Anordnung, die der Ausführungsform von 4 ähnlich ist, wobei das zweite elastische Element der 4 fehlt. In einer solchen Ausführungsform übt das Druckelement 3 eine Kraft direkt auf das erste elastische Element 7 aus. Das als Silikonblase ausgebildete erste elastische Element 7 fällt zusammen, wenn ein vorgegebener Wert der aufgebrachten Kraft erreicht wird, gemäß der in 2 gezeigten gestrichelten Linie.
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6 zeigt eine Schnittansicht in Bezug auf eine vertikale Ebene eines Druckknopfs mit der in den 1A bis 1C gezeigten Anordnung. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Druckelement 3 mittels Montageabschnitten 32 abnehmbar an der Taste 1 befestigt ist.
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Dank der Führungen 31 kann das Druckelement 3 entlang der in der Stützstruktur 11 des Druckknopfs ausgebildeten Schienen gleiten.
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In dieser Ausführungsform wirkt der Anschlagabschnitt 33 auf die zweite Silikonblase 4, deren Konkavität derjenigen der ersten Silikonblase 7 entgegengesetzt ist.
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Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Steuervorrichtung 2, die mindestens ein elastisches Element (7, 5) umfasst, das in der Lage ist, den mindestens einen Mikroschalter 6 direkt zu betätigen.
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Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung liefert dem Benutzer auf einfache Weise eine spezifische sensorische Rückmeldung oder eine Haptik, wenn eine Taste gedrückt wird, selbst wenn Mikroschalter 6 verwendet werden.
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In der vorliegenden Erfindung wird das elastische Element nicht nur verwendet, um einen vorbestimmten Kraft-/ Wegverlauf der Taste des Druckknopfs sicherzustellen, wenn ein Benutzer Druck ausübt, da es auch eine aktive Funktion beim Drücken der Taste 62 eines Mikroschalters 6 ausführt.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Erhalten des gewünschten Kraft- / Wegverlaufs, um sicherzustellen, dass der Benutzer einen gewünschten taktilen Effekt oder ein gewünschtes Tastgefühl wahrnimmt, während die Anzahl von Bauteilen, die geeignet zusammengebaut werden müssen, um die gewünschten elektrischen und sensorischen Eigenschaften zu erhalten, beträchtlich verringert wird.
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Bezugszeichenliste
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| Taste |
1 |
| Stützstruktur |
11 |
| Steuervorrichtung |
2 |
| Druckelement |
3 |
| Erste Führungen |
31 |
| Montageabschnitt |
32 |
| Anschlagabschnitt |
33 |
| Zweites elastisches Element |
4 |
| Betätigungselement |
5 |
| Verbindungsabschnitt |
51 |
| Kontaktabschnitt |
52 |
| Mikroschalter |
6 |
| Äußeres Gehäuse |
61 |
| Taste |
62 |
| Erstes elastisches Element |
7 |
| Silikonmatte |
71 |
| Leiterplatte |
8 |
| Horizontale Achse |
„X“ |
| Vertikale Achse |
„Z“ |
