EP4014244B1 - Elektrischer tastschalter - Google Patents

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EP4014244B1
EP4014244B1 EP20756848.6A EP20756848A EP4014244B1 EP 4014244 B1 EP4014244 B1 EP 4014244B1 EP 20756848 A EP20756848 A EP 20756848A EP 4014244 B1 EP4014244 B1 EP 4014244B1
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EP
European Patent Office
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force
actuating
switching
switching element
actuating element
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EP20756848.6A
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French (fr)
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EP4014244A1 (de
Inventor
André FEHLING
Kristian Lanzon
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Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Original Assignee
Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01H13/02—Details
    • H01H13/26—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members
    • H01H13/28—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members using compression or extension of coil springs
    • H01H13/30—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members using compression or extension of coil springs one end of spring transmitting movement to the contact member when the other end is moved by the operating part
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02—Details
    • H01H13/12—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H13/14—Operating parts, e.g. push-button
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    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/50—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a single operating member
    • H01H13/52—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a single operating member the contact returning to its original state immediately upon removal of operating force, e.g. bell-push switch
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02—Details
    • H01H13/04—Cases; Covers
    • H01H13/06—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof or flameproof casings
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    • H01H2215/00—Tactile feedback
    • H01H2215/034—Separate snap action
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/036—Return force
    • H01H2221/044—Elastic part on actuator or casing
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H2221/058—Actuators to avoid tilting or skewing of contact area or actuator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2235/00—Springs
    • H01H2235/004—Two parallel coil springs

Definitions

  • the present invention relates to an electrical pushbutton switch with a mechanical switching element which has a haptic element which generates a pressure point and which has a restoring spring which generates a restoring force, with an actuating element which can be displaced relative to a guide housing and which, when displaced, moves the stationary to the Guide housing arranged switching element actuated against its restoring force.
  • a growing trend in vehicle interiors is the combination of a large number of operating functions under one operating surface. This is made possible by using sensor systems with e.g. B. capacitive or force-sensitive sensors.
  • a cost-effective approach here is the implementation of passive haptics, i. H. a linearly or rotationally mounted control surface, which runs through a defined force-displacement curve due to a safety mat, a microswitch, a snap-action disk, a locking bolt or similar.
  • the registration DE 10 2014 003 087 A1 already registered a method that reduces the variance in production process after assembly can be compensated by an adjustment system.
  • the task was therefore to develop a tolerance compensation that requires little installation space, is easily accessible, works without an additional adjustment process and at the same time enables short-stroke haptics.
  • At least one resilient tolerance compensation element is arranged between the guide housing and the actuating element, the effective direction of the spring force of which is directed in the actuating direction of the actuating element and opposite to the restoring force of the switching element.
  • the tolerance compensation element can optionally be arranged in such a way that it is loaded either in compression or in tension.
  • FIGS. 4 and 5 show schematically the structure of an electrical push button switch according to the prior art.
  • This has a guide housing 10, within which a switching element 30 and an actuating element 20 for the switching element 30 are arranged.
  • the guide housing 10 is designed as an approximately cuboid hollow body. It consists of a housing upper part 12 open on one side, the open side of which is closed off by a base plate 18 and here additionally by a printed circuit board 16, with at least the switching element 30 being arranged on the printed circuit board 16.
  • the actuating element 20 forms a button 22 which protrudes into a panel recess 14 in the upper part 12 of the housing. Protruding laterally, the actuating element 20 forms two supporting webs 24 in one piece, which rest against the underside of the upper housing part 12 in the non-actuated state of the pushbutton switch and serve there as end stops.
  • the underside of the actuating element 20 bears against a switching plunger 34 of the switching element 30 and is held in its initial position by the force of a return spring 32 present in the switching element 30 .
  • the switching element 30 can preferably be designed as a microswitch.
  • the restoring spring 32 is first compressed by the switching plunger 34 and acts with its spring force on a snap-action disk 36 contained in the microswitch 30 .
  • snap-action disk 36 When a sufficiently large force is applied to snap-action disk 36, it jumps from its stable starting position into a metastable position, in which it closes or opens switching contacts on printed circuit board 16.
  • the restoring spring 32 relaxes, as a result of which the snap disk 36 springs back into its initial position and the actuating element 20 is returned to its initial position by the restoring force of the restoring spring 32 .
  • the manufacturing-related dimensions of the components mean that the return spring 32 of the switching element 30 is already clearly prestressed before it is actuated, it can happen that the plunger only covers a very small actuating distance before the snap-action disk jumps over and the snap-action disk, due to a Switching hysteresis, then remains in the actuated position.
  • the figure 8 qualitatively shows an ideal force-displacement curve of a pushbutton switch.
  • the upper part of the curve shows the increase in the actuation force F over the actuation path s due to the compression of the return spring 32.
  • the dip in the middle part of the curve at the switching point P (“peak force") shows the snap-action disc 36 jumping over.
  • the end point of the curve is reached at end stop E.
  • the figure 7 shows the case in which the actuating element 20 is prestressed too much by the spring force of the switching element 30 .
  • the snap-action disc 36 responds once, which, however, can no longer return to its initial position thereafter due to the switching hysteresis.
  • Pushbutton switches that have such large dimensional deviations are unusable and are usually already sorted out during production.
  • the pushbutton switch illustrated differs from the previously described pushbutton switch of a known type in that at least one resilient tolerance compensation element 40 is arranged between the guide housing 10 and the actuating element 20, the direction of action of which of the spring force is directed in the actuating direction of the actuating element 20 and opposite to the restoring force of the switching element 30 is.
  • two tolerance compensation elements 40 are provided as an example, as coil springs are trained.
  • these two helical springs 40 are arranged parallel to one another between the inside of the upper housing part 12 and the support webs 24 of the actuating element 20 and each exert a spring force in the direction of the switching element 30 .
  • the spring forces of the tolerance compensation elements 40 are in balance with the spring force of the return spring 32 of the switching element 30. This causes actuation of the button 22 to always start without force and the actuating force then increases approximately linearly. In this way, a haptic that is always the same, at least in terms of quality, is achieved.
  • the resilient tolerance compensation elements 40 also create a play-free mounting of the actuating element 20 within the guide housing 10 in the actuating direction, path tolerances of the actuating element 20 within the guide housing 10 being compensated for by the helical springs 40 .
  • the tolerance compensation element 40 acts on the actuating element 20 in front of the upper end stop of the actuating element 20 .
  • the force of the at least one tolerance compensation element 40 acts in the direction of actuation of the button 22 and opposite to the direction of force by the return spring 32 of the switching element 30.
  • One or more resilient Tolerance compensation elements 40 are provided, with either tension or compression springs can be used.
  • FIGS 9 to 11 are shown three force-displacement diagrams of a pushbutton switch according to the invention. Different force-displacement curves for pushbutton switches with manufacturing-related dimensional variations of the switch components are illustrated here, which cause rattling in a conventionally designed pushbutton switch ( figure 9 ), terminals ( figure 10 ) or a normal function ( figure 11 ) would lead.
  • the starting position of the actuating element 20 is essentially determined by the equilibrium position of two spring systems, namely the return spring 32 of the switching element 30 on the one hand and the tolerance compensation elements 40 on the other hand, which to a considerable extent compensate for the dimensional deviations of the switch components which are also present here.
  • a switching travel tolerance S tol_2 can be achieved which is significantly lower and is often only a fraction of the switching travel tolerance S tol_1 of a conventionally designed switch.
  • the arrangement according to the invention thus ensures that the influence of the tolerances of the individual components on the switching path is reduced.
  • a further advantage is that the structure according to the invention also compensates for the influences of temperature and moisture.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Tastschalter mit einem mechanischen Schaltelement, welches ein haptisches Element aufweist, das einen Druckpunkt erzeugt, und das eine Rückstellfeder aufweist, die eine Rückstellkraft erzeugt, mit einem relativ zu einem Führungsgehäuse verschiebbaren Betätigungselement, welches bei einer Verschiebung das ortsfest zum Führungsgehäuse angeordneten Schaltelement gegen dessen Rückstellkraft betätigt.
  • Ein zunehmender Trend in Fahrzeuginnenräumen ist die Zusammenfassung einer Vielzahl von Bedienfunktionen unter einer Bedienfläche. Ermöglicht wird dies durch die Verwendung von Sensorsystemen mit z. B. kapazitiven oder kraftsensitiven Sensoren.
  • In vielen Fahrzeugbereichen besteht dabei nach wie vor der Wunsch nach einem haptischen Feedback. Ein kostengünstiger Ansatz ist hier die Umsetzung einer passiven Haptik, d. h. eine linear- oder rotationsgelagerte Bedienfläche, welche auf Grund einer Schaltmatte, eines Mikroschalters, einer Schnappscheibe, eines Rastbolzens oder ähnlichem eine definierte Kraft-Weg-Kurve durchläuft.
  • Um den Bedienelementen trotz "konventioneller" Technologie ein modernes Image zu verleihen besteht der Wunsch, den Sensoren bei immer kürzeren Schaltwegen ein "knackiges" Feedback zu geben. Dies gilt natürlich unter Berücksichtigung aller Toleranzen über den gesamten Produktlebenszyklus.
  • Um diesen Ansprüchen gerecht werden zu können wurde mit der Anmeldung DE 10 2014 003 087 A1 bereits ein Verfahren angemeldet, das die Varianz im Produktionsprozess nach der Montage durch ein Verstellsystem ausgleichen kann.
  • Nachteilig bei diesem System ist, dass es, insbesondere bei großen Bedienflächen und bei kleinen Bauräumen, nicht immer möglich ist, ein solches System von außen zugänglich zu machen oder in den Bauraum integriert zu bekommen.
  • Andere elektrische Tastenschalter sind auch beispielsweise aus den Dokumenten JP S49 67969 U , JP 2003 303527 A und JP S56 175936 U bekannt.
  • Die Aufgabe bestand somit darin, eine Toleranzkompensation zu entwickeln, welche wenig Bauraum erfordert, leicht zugänglich ist, ohne zusätzlichen Einstellprozess funktioniert und dabei eine Kurzhubhaptik ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Führungsgehäuse und dem Betätigungselement mindestens ein federndes Toleranzausgleichelement angeordnet ist, dessen/deren Wirkrichtung der Federkraft in Betätigungsrichtung des Betätigungselements und entgegengesetzt zu der Rückstellkraft des Schaltelements gerichtet ist. Dabei kann das Toleranzausgleichselement wahlweise so angeordnet werden, dass es entweder auf Druck oder auf Zug belastet wird.
  • Nachfolgend soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen
    • Figur 1
    einen erfindungsgemäßen Tastschalter,
    Figur 2
    eine Schnittansicht des Tastschalters gemäß der Figur 1,
    Figur 3
    eine Explosionsansicht des Tastschalters gemäß der Figur 1,
    Figur 4
    einen Tastschalter nach dem Stand der Technik,
    Figur 5
    eine Schnittansicht des Tastschalters gemäß der Figur 4,
    Figur 6
    eine erste Kraft-Weg-Kurve eines Tastschalters nach dem Stand der Technik,
    Figur 7
    eine zweite Kraft-Weg-Kurve eines Tastschalters nach dem Stand der Technik,
    Figur 8
    eine dritte Kraft-Weg-Kurve eines Tastschalters nach dem Stand der Technik,
    Figur 9
    eine erste Kraft-Weg-Kurve eines erfindungsgemäßen Tastschalters,
    Figur 10
    eine zweite Kraft-Weg-Kurve eines erfindungsgemäßen Tastschalters,
    Figur 11
    eine dritte Kraft-Weg-Kurve eines erfindungsgemäßen Tastschalters,
    Figur 12
    eine schematische Darstellung eines Tastschalters nach dem Stand der Technik,
    Figur 13
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tastschalters.
  • Die Figuren 4 und 5 zeigen schematisch den Aufbau eines elektrischen Tastschalters nach dem Stand der Technik. Dieser weist ein Führungsgehäuse 10 auf, innerhalb dessen ein Schaltelement 30 und ein Betätigungselement 20 für das Schaltelement 30 angeordnet sind.
  • Das Führungsgehäuse 10 ist als ein etwa quaderförmiger Hohlkörper ausgebildet. Es besteht aus einem einseitig offenen Gehäuseoberteil 12, dessen offene Seite durch eine Sockelplatte 18, und hier zusätzlich durch eine Leiterplatte 16 abgeschlossen ist, wobei auf der Leiterplatte 16 zumindest das Schaltelement 30 angeordnet ist.
  • Das Betätigungselement 20 bildet eine Taste 22 aus, die in eine Blendenausnehmung 14 des Gehäuseoberteils 12 hineinragt. Seitlich abragend bildet das Betätigungselement 20 einstückig zwei Stützstege 24 aus, die im unbetätigten Zustand des Tastschalters an der Unterseite des Gehäuseoberteils 12 anliegen und dort als Endanschläge dienen. Die Unterseite des Betätigungselements 20 liegt an einem Schaltstößel 34 des Schaltelements 30 an und wird durch die Kraft einer im Schaltelement 30 vorhandenen Rückstellfeder 32 in seiner Ausgangsstellung gehalten.
  • Das Schaltelement 30 kann vorzugweise als Mikroschalter ausgeführt sein. Bei einer Druckbetätigung der Taste 22 wird über den Schaltstößel 34 zunächst die Rückstellfeder 32 zusammengepresst, die mit ihrer Federkraft auf eine im Mikroschalter 30 enthaltene Schnappscheibe 36 wirkt. Bei einer ausreichend großen Krafteinwirkung auf die Schnappscheibe 36 springt diese aus ihrer stabilen Ausgangsstellung in eine metastabile Position um, in der sie Schaltkontakte auf der Leiterplatte 16 schließt oder öffnet.
  • Beim Freigeben der Taste 22 entspannt sich die Rückstellfeder 32, wodurch die Schnappscheibe 36 in ihre Ausgangslage zurückspringt und das Betätigungselement 20 durch die rückstellende Kraft der Rückstellfeder 32 in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird.
  • Bei diesem relativ einfach aufgebauten Tastschalter sind allerdings Bauteiltoleranzen zu berücksichtigen, die es erschweren, eine optimale Kurzhubhaptik zu erzeugen. Dieses gilt umso mehr, wenn eine Anordnung aus mehreren solcher Tastschalter vorgesehen ist, die eine möglichst einheitliche Schalthaptik aufweisen sollen.
  • Fallen die Abmessungen der Bauteile aufgrund herstellungsbedingter Maßabweichungen derart aus, dass sich Abstände entweder zwischen dem Gehäuseoberteil 12 des Führungsgehäuse 10 und den Stützstegen 24 des Betätigungselements 20 oder zwischen dem Betätigungselement 20 und dem Schaltstößel 34 des Schaltelements 30 bilden, so kommt es zu einem losen "klapprigen" Sitz des Betätigungselements 20 im Führungsgehäuse 10, welcher zu einem "labbrigen" Schaltgefühl bei der Betätigung führt.
  • Bewirken die herstellungsbedingten Abmessungen der Bauteile dagegen , dass die Rückstellfeder 32 des Schaltelements 30 schon vor einer Betätigung deutlich vorgespannt ist, so kann es vorkommen, dass der Stößel bis zum Umspringen der Schnappscheibe nur noch einen sehr geringen Betätigungsweg zurücklegt und die Schnappscheibe, bedingt durch eine Schalthysterese, danach in der betätigten Stellung verbleibt.
  • Dies wird durch die Figuren 6 bis 8 verdeutlicht. In diesen Figuren ist für die vorgenannten Fälle jeweils beispielhaft die Betätigungskraft F eines Schaltelements 30 gegen den Betätigungsweg s eines Betätigungselements 20 aufgetragen.
  • Die Figur 8 zeigt qualitativ einen idealen Kraft-Weg-Verlauf eines Tastschalters. Der obere Teil der Kurve zeigt das Ansteigen der Betätigungskraft F über den Betätigungsweg s durch das Zusammenpressen der Rückstellfeder 32. Der Einbruch im mittleren Teil der Kurve am Umschaltpunkt P ("Peak Force") zeigt das Umspringen der Schnappscheibe 36. Der Endpunkt der Kurve ist am Endanschlag E erreicht.
  • Der gestrichelte Teil der Kurve skizziert den Kraft-Weg-Verlauf beim Zurückgehen des Betätigungselements 20 in seine Ausgangsstellung nach dem Loslassen der Taste 22. Erkennbar ist, dass der Kraft-Weg-Verlauf bei s = 0 bei einer Kraft F > 0 beginnt und endet.
  • Die Figur 6 zeigt den Kraft-Weg-Verlauf bei einem spielbehafteten Tastschalter, bei dem der Beginn des Kraftanstiegs erst bei einem Betätigungsweg s > 0 einsetzt. Ohne eine Betätigungskraft (F = 0) ist hier der Betätigungsweg s nicht eindeutig festgelegt, was zu dem erwähnten klappernden Aufbau führt.
  • Die Figur 7 zeigt dagegen den Fall, dass das Betätigungselement 20 durch die Federkraft des Schaltelements 30 zu stark vorgespannt ist. Hier kommt es nach einem kurzen Betätigungsweg zu einem einmaligen Ansprechen der Schnappscheibe 36, die danach aber aufgrund der Schalthysterese nicht mehr in ihre Ausgangsstellung zurückgehen kann.
  • Tastschalter, die derart große Maßabweichungen aufweisen, sind unbrauchbar, und werden üblicherweise schon bei der Fertigung aussortiert. Es ergibt sich hieraus aber die Folgerung, dass für eine sichere Funktion des Tastschalters der Betätigungshub nicht kleiner als die erlaubten Toleranzwege sein kann, die sich auch auf ungünstige Weise summieren können. Dieses erschwert den Aufbau eines kostengünstigen Tastschalters mit einem sehr kurzen Betätigungshub.
  • Ein elektrischer Tastschalter, der dieses Problem auf einfache Weise löst, ist in den Figuren 1 bis 3 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Da dessen Aufbau in vielen Details mit dem des zuvor beschriebenen Tastschalters übereinstimmt, kann auf eine erneute Beschreibung der bereits erläuterten Komponenten und deren Funktionsweise verzichtet werden. Auch sind zur besseren Vergleichbarkeit hier gleiche oder gleichwirkende Teile mit den bisher verwendeten Bezugszeichen bezeichnet worden. Beschrieben werden sollen im Folgenden vor allem die Unterschiede in Aufbau und Funktionsweise.
  • Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Tastschalter unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Tastschalter bekannter Bauart dadurch, dass zwischen dem Führungsgehäuse 10 und dem Betätigungselement 20 mindestens ein federndes Toleranzausgleichelement 40 angeordnet ist, dessen/deren Wirkrichtung der Federkraft in Betätigungsrichtung des Betätigungselements 20 und entgegengesetzt zu der Rückstellkraft des Schaltelements 30 gerichtet ist.
  • In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind beispielhaft zwei Toleranzausgleichselemente 40 vorgesehen, die als Schraubenfedern ausgebildet sind. In der Explosionsansicht der Figur 3 und besonders gut in der Schnittansicht der Figur 2 ist zu erkennen, dass diese beiden Schraubenfedern 40 parallel zueinander jeweils zwischen der Innenseite des Gehäuseoberteils 12 und den Stützstegen 24 des Betätigungselements 20 angeordnet sind, und jeweils eine Federkraft in Richtung auf das Schaltelement 30 ausüben.
  • Bei unbetätigtem Betätigungselement 20 stehen die Federkräfte der Toleranzausgleichselemente 40 im Gleichgewicht mit der Federkraft der Rückstellfeder 32 des Schaltelements 30. Dieses bewirkt, dass eine Betätigung der Taste 22 immer kraftfrei beginnt und die Betätigungskraft danach annähernd linear ansteigt. Hierdurch wird eine zumindest qualitativ immer gleiche Haptik erreicht.
  • Die federnden Toleranzausgleichselemente 40 schaffen darüber hinaus in der Betätigungsrichtung eine spielfreie Lagerung des Betätigungselements 20 innerhalb des Führungsgehäuses 10, wobei Wegetoleranzen des Betätigungselements 20 innerhalb des Führungsgehäuses 10 durch die Schraubenfedern 40 ausgeglichen werden.
  • Der in der Zeichnung dargestellte Aufbau ist natürlich rein beispielhaft um das Prinzip der erfinderischen Idee zu verdeutlichen und kann in vielfältiger Weise abgewandelt werden ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen. Für die erfinderische Idee charakteristisch ist, dass das Toleranzausgleichselement 40 vorgelagert vor dem oberen Endanschlag des Betätigungselements 20 auf das Betätigungselements 20 wirkt.
  • In jedem Fall wirkt die Kraft des mindestens einen Toleranzausgleichselements 40 in der Betätigungsrichtung der Taste 22 und entgegengesetzt zu der Kraftrichtung durch die Rückstellfeder 32 des Schaltelements 30. Es können hierbei ein oder auch mehrere federnde Toleranzausgleichselemente 40 vorgesehen werden, wobei entweder Zug- oder auch Druckfedern eingesetzt sein können.
  • In den Figuren 9 bis 11 sind drei Kraft-Weg-Diagramme eines erfindungsgemäßen Tastschalters dargestellt. Verdeutlicht sind hierbei unterschiedliche Kraft-Weg-Verläufe für Tastschalter mit herstellungsbedingten Abmessungsvariationen der Schalterkomponenten, die bei einem konventionell aufgebauten Tastschalter zu Klappern (Figur 9), Klemmen (Figur 10) oder einer normalen Funktion (Figur 11) führen würden.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführung des Tastschalters zeigen hier alle Kurven den gleichen qualitativen Verlauf. Erkennbar ist, dass alle Schaltkurven bei einer Betätigung der Taste 22 jeweils kraftfrei, also mit der Betätigungskraft F = 0 beginnen und nach Loslassen der Taste 22 auch wieder bei der Betätigungskraft F = 0 enden. Lediglich die jeweilige Lage des Umschaltpunkts P der Schnappscheibe 36 variiert geringfügig bezüglich des Betätigungsweges s.
  • Die Anfangs- und Endlage s = 0 der Taste 22 wird durch die Gleichgewichtslage der Rückstellfeder 32 und der Toleranzausgleichselemente 40 bestimmt und kann aufgrund von Federtoleranzen bei verschiedenen Tastschaltern leicht unterschiedlich ausfallen, ohne jedoch die Funktion zu beeinträchtigen.
  • Der Grund für das unterschiedliche Verhalten eines Tastschalters nach dem Stand der Technik und einem erfindungsgemäßen Tastschalter soll anhand der der Figuren 12 und 13 weiter verdeutlicht werden.
  • In die Lage des Umschaltpunkts des in der Figur 12 skizzierten Tastschalters nach dem Stand der Technik gehen verschiedene herstellungsbedingt mehr oder weniger gut einzuhaltende Abmessungen der Schalterkomponenten ein.
  • Dieses sind insbesondere die Höhe A des Schaltstößels 34 über der Leiterplatte 16, die Größe B des Betätigungselements 20 in der Schaltrichtung, sowie auch die Höhe C des Führungsgehäuses 10 über der Leiterplatte 16, die zusammen die Schaltwegtoleranz Stol_1 mitbestimmen. Die Lage des Betätigungselements 20 relativ zum Schaltelement 30 wird somit wesentlich durch die Maßabweichungen verschiedener Schalterkomponenten beeinflusst.
  • Im Gegensatz dazu wird beim erfindungsgemäßen Tastschalter, der in der Figur 13 skizzenhaft dargestellt ist, die Ausgangsstellung des Betätigungselements 20 wesentlich durch die Gleichgewichtslage zweier Federsysteme, nämlich der Rückstellfeder 32 des Schaltelements 30 einerseits und der Toleranzausgleichselemente 40 andererseits, bestimmt, welche die hier ebenfalls vorhandenen Maßabweichungen der Schalterkomponenten zu einem erheblichen Teil ausgleichen. Damit kann eine Schaltwegtoleranz Stol_2 erreicht werden, die wesentlich geringer ist, und oft nur ein Bruchteil der Schaltwegtoleranz Stol_1 eines konventionell aufgebauten Schalters beträgt.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird somit erreicht, dass sich der Einfluss der Toleranzen der einzelnen Komponenten auf den Schaltweg reduziert.
  • Vorteilhaft ist, dass keine Kalibrierung erforderlich ist, und daraus folgend, dass auch keine externen Zugänge für Einstellsysteme geschaffen werden müssen. Ebenfalls vorteilhaft ist, dass durch die Toleranzausgleichselemente weiche Endanschläge geschaffen werden, durch die die Geräuschentwicklung beim Erreichen der Endanschläge verringert wird.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass der erfindungsgemäße Aufbau auch Einflüsse von Temperatur und Feuchtigkeit kompensiert.
    • Bezugs- und Formelzeichen
    • 10
    Führungsgehäuse
    12
    Gehäuseoberteil
    14
    Blendenausnehmung
    16
    Leiterplatte
    18
    Sockelplatte
    20
    Betätigungselement
    22
    Taste
    24
    Stützstege
    30
    Schaltelement (Mikroschalter)
    32
    Rückstellfeder
    34
    Schaltstößel
    36
    Schnappscheibe (Haptisches Element)
    40
    Toleranzausgleichelement(e) (Schraubenfedern)
    A, B, C
    Abmessungen von Schalterkomponenten
    E
    Endanschlag
    F
    Betätigungskraft
    P
    Umschaltpunkt (Peak-Force)
    s
    Betätigungsweg
    Stol_1, Stol_1
    Schaltwegtoleranzen

Claims (3)

  1. Elektrischer Tastschalter
    mit einem mechanischen Schaltelement (30), welches ein haptisches Element (36) aufweist, das einen Druckpunkt erzeugt, und das eine Rückstellfeder (32) aufweist, die eine Rückstellkraft erzeugt,
    mit einem relativ zu einem Führungsgehäuse (10) verschiebbaren Betätigungselement (20), welches bei einer Verschiebung das ortsfest zum Führungsgehäuse (10) angeordneten Schaltelement (30) gegen dessen Rückstellkraft betätigt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen dem Führungsgehäuse (10) und dem Betätigungselement (20) mindestens ein federndes Toleranzausgleichelement (40) angeordnet ist, dessen/deren Wirkrichtung der Federkraft in Betätigungsrichtung des Betätigungselements (20) und entgegengesetzt zu der Rückstellkraft des Schaltelements (30) gerichtet ist.
  2. Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (30) ein Mikroschalter ist.
  3. Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement eine Taste ist oder eine Taste aufweist ausbildet.
EP20756848.6A 2019-08-17 2020-08-12 Elektrischer tastschalter Active EP4014244B1 (de)

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