EP4597534A1

EP4597534A1 - Betätigungsvorrichtung für eine bedieneinrichtung

Info

Publication number: EP4597534A1
Application number: EP25154288.2A
Authority: EP
Inventors: Jakob Lauhoff; Adrian Vallejo
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2024-01-31
Filing date: 2025-01-28
Publication date: 2025-08-06
Also published as: DE102024200874B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung (1), umfassend ein erstes Gehäuseelement (2) mit darin integrierten ersten und zweiten Kontaktelementen (3a, 3b, 4a, 4b), ein zweites Gehäuseelement (5) mit daran angeordnetem Betätigungselement (6), das in eine Betätigungsrichtung (7) mit zwei Funktionsstellungen betätigbar ist, zwei Schnappscheiben (8, 9), und eine Platine (10), die zwischen den Schnappscheiben (8, 9) angeordnet ist und beidseitig zwei Kontakte (11-14) aufweist, wobei zum Erreichen der ersten Funktionsstellung eine erste Betätigungskraft erforderlich ist, die größer als eine erste Widerstandskraft der ersten Schnappscheibe (8) und kleiner als eine zweite Widerstandskraft der zweiten Schnappscheibe (9) ist, wobei in der ersten Funktionsstellung die erste Schnappscheibe (8) die beiden ersten Kontaktelemente (3a, 3b) elektrisch miteinander verbindet sowie die Kontakte (13, 14) der Platine auf der der ersten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine die zweiten Kontaktelemente (4a, 4b) elektrisch miteinander verbinden, wobei zum Erreichen der zweiten Funktionsstellung eine zweite Betätigungskraft erforderlich ist, die größer als die zweite Widerstandskraft der zweiten Schnappscheibe ist, wobei in der zweiten Funktionsstellung die zweite Schnappscheibe die Kontakte (11, 12) auf einer der zweiten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine elektrisch verbindet. Ferner betrifft die Erfindung eine Bedieneinrichtung mit einer Betätigungsvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Bedieneinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Bedieneinrichtung mit einer solchen Betätigungsvorrichtung. Die Betätigungsvorrichtung ist in unterschiedlichen Anwendungsgebieten ohne Weiteres einsetzbar. Die Betätigungsvorrichtung kann beispielsweise in Bedieneinrichtungen von Fahrrädern, insbesondere an oder in Fahrradschalthebeln, Fernbedienungen im Entertainmentbereich, Fensterhebern oder vergleichbaren Aktuatoren im Automobilbereich, Controllern sowie Joysticks im E-Sport- und Gaming-Bereich eingesetzt werden.
Die DE 10 2013 108 945 A1 offenbart ein Tastschalterelement mit einem ein Betätigungselement aufweisenden Grundkörper aus einem elastischen Material und mit einem eine Schnappscheibe aufweisenden Kontaktelement. Das Betätigungselement ist zu der Schnappscheibe koaxial so ausgerichtet, dass ein auf das Betätigungselement ausgeübter Hub zu einer reversiblen Einfederung der Schnappscheibe führt. Das Kontaktelement weist zumindest ein Befestigungselement auf, das außerhalb des Wirkungsbereichs der Einfederung der Schnappscheibe angeordnet ist und mit einem Widerlagerelement des Grundkörpers zusammenwirkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zweistufige Betätigungsvorrichtung für eine Bedieneinrichtung bereitzustellen, das kompakt ausgestaltet und eine gut vernehmbare, haptische Rückmeldung aufweist. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1 und 10. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung für eine Bedieneinrichtung umfasst ein erstes Gehäuseelement mit darin integrierten ersten Kontaktelementen und zweiten Kontaktelementen, ein zweites Gehäuseelement, ein Betätigungselement, das am zweiten Gehäuseelement angeordnet und ausgehend von einer Ausgangsstellung in eine Betätigungsrichtung mit zwei hintereinanderliegend angeordneten Funktionsstellungen betätigbar ist, eine erste Schnappscheibe, eine zweite Schnappscheibe, und eine Platine, die zwischen den Schnappscheiben angeordnet ist und beidseitig jeweils zwei Kontakte aufweist, wobei zum Erreichen der ersten Funktionsstellung eine erste Betätigungskraft erforderlich ist, die größer als eine erste Widerstandskraft der ersten Schnappscheibe und kleiner als eine zweite Widerstandskraft der zweiten Schnappscheibe ist, wobei in der ersten Funktionsstellung die erste Schnappscheibe die beiden ersten Kontaktelemente elektrisch miteinander verbindet sowie die Kontakte der Platine auf der der ersten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine die zweiten Kontaktelemente elektrisch miteinander verbinden, wobei zum Erreichen der zweiten Funktionsstellung eine zweite Betätigungskraft erforderlich ist, die größer als die zweite Widerstandskraft der zweiten Schnappscheibe ist, wobei in der zweiten Funktionsstellung die zweite Schnappscheibe die Kontakte auf einer der zweiten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine elektrisch verbindet.
Mit der vorgeschlagenen Betätigungsvorrichtung wird ein Taster mit zwei Schaltstufen realisiert, über die zwei unterschiedliche Funktionen in einer einzigen Betätigungsvorrichtung integriert werden können. Alternativ können die Funktionsstellungen derart realisiert sein, dass ein Betätigungsvorgang einer vorbestimmten Funktion beschleunigt wird. Für die nutzungskonforme Funktion muss dabei pro Schaltstufe eine haptische Rückmeldung durch die Betätigungsvorrichtung erfolgen, was im Wesentlichen über die typische Ausgestaltung und Funktionsweise der Schnappscheiben realisiert ist. In der hier vorgeschlagenen Betätigungsvorrichtung werden die Funktion Signalerfassung und mechanische Rückstellung realisiert.
Die erste Schnappscheibe ist dazu eingerichtet, in der ersten Funktionsstellung des Betätigungselements eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den ersten Kontakten zu erzeugen, sodass ein erster Stromkreis geschlossen ist. Die erste Schnappscheibe ist einer ersten Schaltstufe der Betätigungsvorrichtung zugeordnet.
Die zweite Schnappscheibe ist dazu eingerichtet, in der zweiten Funktionsstellung des Betätigungselements zumindest mittelbar eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den ihr zugewandten Kontakten der Platine zu erzeugen, wobei die Platine über weitere Kontakte, die der ersten Schnappscheibe zugewandt sind, die zweiten Kontaktelemente kontaktiert, sodass ein zweiter Stromkreis geschlossen ist. Die zweite Schnappscheibe ist einer zweiten Schaltstufe der Betätigungsvorrichtung zugeordnet.
Unter dem Begriff "zumindest mittelbar" ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass eine elektrische Verbindung zwischen zwei Bauteilen direkt, also unmittelbar, oder über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, erfolgen kann.
Bei Überschreiten der Widerstandskraft wird die jeweilige Schnappscheibe derart elastisch verformt, dass die Schnappscheibe, die mit einer Kontaktstelle permanent elektrisch leitend in Verbindung stehen kann, eine Kontaktierung mit einer jeweils dazugehörigen Kontaktstelle erzeugt, um einen Stromkreis zu schließen. Entsprechend ist die jeweilige Schnappscheibe aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet.
Schnappscheiben sind verbreitete Bauelemente in Betätigungsvorrichtungen, welche die Funktionen einer elektrischen Kontaktierung, einer mechanischen Rückstellung und einer haptischen Rückmeldung in einer günstigen und einfach herstellbaren Lösung vereinen. Für jedes Schaltstufe ist mindestens eine Schnappscheibe vorgesehen. Denkbar ist auch, dass für eine oder beide Schaltstufen mehrere Schnappscheiben gestapelt angeordnet sind. Dadurch wird ermöglicht, eine Vielzahl von Tastern mit jeweils verschiedenen Betätigungskräften in kompakter Bauform zu gestalten. Schnappscheiben sind vorteilhaft, da sie schon bei relativ geringem Betätigungswegen eine Betätigung bzw. Kontaktierung ermöglichen. Die Betätigungsvorrichtung kann auch als Taster bezeichnet werden. Demnach ist die Betätigungsvorrichtung ein zweistufiger Taster.
Die Platine ist vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet und räumlich zwischen den Schnappscheiben angeordnet. Die Platine ist zusammen mit der zweiten Schnappscheibe relativ zu den Gehäuseelementen sowie zur ersten Schnappscheibe axial beweglich angeordnet. Die Platine ermöglicht die Signalübertragung, wenn das Betätigungselement in der zweiten Funktionsstellung vorliegt. Der erste und zweite Kontakt auf der der zweiten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine, beispielsweise einer Oberseite der Platine, sind mit dem dritten und vierten Kontakt auf der der ersten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine, beispielsweise einer Unterseite der Platine, elektrisch verbunden, derart, dass bei Kontaktierung der zweiten Schnappscheibe ein Stromkreis schließbar ist. Die Übertragung des Signals erfolgt durch die Kontaktierung zwischen den zweiten Kontaktelementen und dem dritten und vierten Kontakt auf der der ersten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine. Damit wird in der ersten Funktionsstellung des Betätigungselements ein Kommunikationsweg ausgebildet, bevor in der zweiten Funktionsstellung ein Stromkreis an den zweiten Kontaktelementen geschlossen werden kann. Zur Realisierung der zweiten Funktionsstellung wird der genannte Stromkreis erst geschlossen, wenn das Betätigungselement in die zweite Funktionsstellung betätigt wird und die zweite Schnappscheibe dadurch verformt wird, um eine elektrische leitende Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Kontakt auf der der zweiten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine herzustellen.
Die Gehäuseelemente definieren und begrenzen gemeinsam den Raum, in dem die Schnappscheiben, die Platine und Teile der Kontaktelemente angeordnet sind. Die Gehäuseelemente können aneinander angeflanscht und fest verbunden sein. Der durch die Gehäuseelemente begrenzte und definierte Innenraum der Betätigungsvorrichtung kann zylindrisch ausgebildet sein, wobei die Schnappscheiben in Form von Schnappringen und die Platine in Form einer Scheibe eine zum Innenraum komplementäre Außengeometrie aufweisen.
Um die Schnappscheiben in ihrer Position zu halten, weist das erste Gehäuseelement vorzugsweise eine Fassung zur Aufnahme der ersten Schnappscheibe auf. Alternativ oder ergänzend weist die Platine eine Fassung zur Aufnahme und Führung der zweiten Schnappscheibe auf. In der jeweiligen Fassung ist die entsprechende Schnappscheibe relativ zu den Lastangriffspunkten positioniert. Damit kann eine fehlerhafte Betätigung vermieden werden.
Das Betätigungselement ist manuell, also zum Beispiel mittels eines Fingers eines Nutzers, in die Betätigungsrichtung betätigbar, wobei der Nutzer aufgrund der unterschiedlichen Widerstandskräfte der Schnappscheiben der ersten bzw. zweiten Schaltstufe und ihrem jeweiligen Verformungsverhalten zumindest haptisch, optional auch multimodal, das heißt sowohl haptisch als auch akustisch, wahrnehmen kann, in welcher Funktionsstellung sich das Betätigungselement befindet. Die jeweilige Funktionsstellung ist haptisch wahrnehmbar, wenn an der jeweiligen Schnappscheibe ein von der Widerstandskraft abhängiger Druckpunkt überwunden wird, der als gefühlte Härte der Betätigungsvorrichtung vom Nutzer wahrnehmbar ist. Der Druckpunkt der ersten Schnappscheibe bzw. die erforderliche Betätigungskraft zur Betätigung der ersten Schnappscheibe ist dabei höher als der Druckpunkt der zweiten Schnappscheibe bzw. die erforderliche Betätigungskraft zur Betätigung der zweiten Schnappscheibe. Nach der Überwindung des Druckpunktes kommt die jeweilige Schnappscheibe an den entsprechenden Stellen, also Kontakten oder Kontaktelementen, zur Realisierung der elektrisch leitenden Verbindung bzw. zum Schließen des jeweiligen Stromkreises zur Anlage.
Ein Rückstellmechanismus der Betätigungsvorrichtung wird durch die Form und Funktion der Schnappscheiben realisiert, die unbetätigt oder nach Beendigung der Betätigung in ihre Ausgangsform zurückverformen und so das Betätigungselement in die Ausgangsstellung drücken.
Die Kontaktelemente sind elektrisch leitfähige Anschlusselemente der Betätigungsvorrichtung. Die Kontaktelemente können in Form eines Blechs, einer Feder oder in Form eines Drahtes ausgebildet und durch Umformung in ihre gewünschte Form bringbar sein. Die Kontaktelemente können mit Ausnahme ihrer internen und externen Kontaktierungsstellen von Kunststoff umgeben oder ummantelt sein.
Der Wortlaut, wonach in der ersten Funktionsstellung die Kontakte der Platine die zweiten Kontaktelemente elektrisch miteinander verbindet, ist so zu verstehen, dass die elektrisch leitende Verbindung bzw. Kontaktierung zwischen der Platine und den zweiten Kontaktelementen in jedem Fall schon besteht, bevor das Betätigungselement in die zweite Funktionsstellung gelangt und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontakten auf der der zweiten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine erzeugt wird. Mit anderen Worten kann eine Kontaktierung zwischen der Platine und den zweiten Kontaktelementen permanent bestehen oder im Laufe der Schaltung des Betätigungselements in die erste Funktionsstellung oder bei Erreichen der ersten Funktionsstellung erzeugt werden. Demnach wird zunächst ein Kommunikationsweg zur Platine erzeugt, bevor der Stromkreis zwischen den zweiten Kontaktelementen schließlich geschlossen werden kann, also wenn über die zweite Schnappscheibe eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den der zweiten Schnappscheibe zugewandten Kontakte der Platine erzeugt wird.
Demnach stehen in einer ersten Ausführungsform die der ersten Schnappscheibe zugewandten Kontakte der Platine permanent in Kontakt mit je einem der zweiten Kontaktelemente. Mit anderen Worten können zwischen der Platine und den zweiten Kontaktelementen Mittel zur Kontaktierung vorgesehen sein, welche die Bewegung der Platine nicht behindern oder blockieren. Beispielsweise können Federkontaktstifte zwischen je einem zweiten Kontaktelement und einem zugehörigen Kontakt auf einer der ersten Schnappscheibe zugewandten Seite der Platine angeordnet sein, die unabhängig der axialen Position der Platine relativ zu den zweiten Kontaktelementen stets eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Platine und den zweiten Kontaktelementen realisieren.
Alternativ kommen die der ersten Schnappscheibe zugewandten Kontakte der Platine dann in Kontakt mit den zweiten Kontaktelementen, wenn das Betätigungselement zusammen mit der Platine in die erste Funktionsstellung betätigt ist. Damit wird eine Vorkontaktierung als Kommunikationsverbindung zwischen der Platine und den zweiten Kontaktelementen realisiert, bevor mit dem Betätigungselement die zweite Funktionsstellung angesteuert wird.
Die jeweilige Funktionsstellung ist als Schaltstufe der Betätigungsvorrichtung zu verstehen, wobei, wenn das Betätigungselement die jeweilige Funktionsstellung erreicht, eine Funktion realisierbar oder schaltbar ist. Die Funktion ist also realisierbar bzw. schaltbar, wenn der jeweilige Stromkreis geschlossen wird.
Vorzugsweise umfasst das Betätigungselement ein elastisch verformbares Material. Das Betätigungselement weist bevorzugt ferner einen ersten Stößel mit einer komplementär zur zweiten Schnappscheibe ausgebildeten Anlagefläche aufweist. Der erste Stößel kann eine andere Steifigkeit aufweisen als der Rest des Betätigungselements. So kann das Betätigungselement im Wesentlichen in Form eines Balgs oder dergleichen ausgebildet und an dem zweiten Gehäuseelement angeordnet sein, wobei über den ersten Stößel, der steifer ist als der Rest des Betätigungselements, eine Krafteinleitung in die Vorrichtung erfolgt, um das Betätigungselement in die erste oder die dahinter liegende zweite Funktionsstellung zu betätigen.
Die zweite Schnappscheibe weist eine gekrümmte Oberfläche auf, wobei die Anlagefläche des ersten Stößels bevorzugt entsprechend der Form der zweiten Schnappscheibe ausgebildet ist. Mithin ist auch die Anlagefläche des ersten Stößels gekrümmt ausgestaltet. Damit kann eine sichere Betätigung der zweiten Schnappscheibe gewährleistet werden.
In einer Ausführungsform umfasst die erste Schnappscheibe eine Betätigungsglocke, die an der Platine zur Anlage kommt. Die Betätigungsglocke ist als axialer Vorsprung der ersten Schnappscheibe zu verstehen, der an der Platine zur Anlage kommt. Die Betätigungsglocke ist dazu eingerichtet, eine ungehinderte Verformung der ersten Schnappscheibe mit damit einhergehender Kontaktierung zu ermöglichen. Die Betätigungsglocke kommt permanent an der Platine zur Anlage, insbesondere auch dann, wenn sich das Betätigungselement in der Ausgangsstellung befindet. In diesem Fall kann die Platine als flächiges, im Wesentlichen ebenes Bauteil ausgebildet sein.
In einer dazu alternativen Ausführungsform ist an der Platine ein zweiter Stößel mit einer komplementär zur ersten Schnappscheibe ausgebildeten Anlagefläche angeordnet. Der zweite Stößel ist in seiner Funktion analog zum ersten Stößel des Betätigungselements zu verstehen. Der zweite Stößel ist ein Aktuator und dazu eingerichtet, eine ungehinderte Verformung der ersten Schnappscheibe mit damit einhergehender Kontaktierung zu ermöglichen. Dies ist vorteilhaft für den Fall, dass die Schnappscheiben der ersten und zweiten Schaltstufe ähnlich oder im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Die erste Schnappscheibe kann in diesem Fall ebenfalls eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, wobei die Anlagefläche des zweiten Stößels bevorzugt entsprechend der Form der ersten Schnappscheibe ausgebildet ist. Mithin ist auch die Anlagefläche des zweiten Stößels gekrümmt ausgestaltet. Die erste Schnappscheibe kommt permanent am zweiten Stößel der Platine zur Anlage, insbesondere auch dann, wenn sich das Betätigungselement in der Ausgangsstellung befindet.
In einer Ausführungsform sind zwei erste Kontaktelemente und zwei zweite Kontaktelemente vorgesehen. Um eine Sicherheitsvariante der Betätigungsvorrichtung zu realisieren, kann die Anzahl der ersten und zweiten Kontaktelemente sowie entsprechend der der ersten Schnappscheibe zugewandten Kontakte der Platine verdoppelt werden, um zwei getrennte Ausgänge für jeden Input zu erzeugen. In diesem Sinn weist die Betätigungsvorrichtung bevorzugt vier erste Kontaktelemente sowie vier zweite Kontaktelemente auf.
Durch Änderungen in der Geometrie der Schnappscheiben und der Möglichkeit, zwei oder mehrere erste und/oder Schnappscheiben der jeweiligen Schaltstufe gruppenweise zu stapeln, kann der Vorteil realisiert werden, in einer ähnlichen Bauform unterschiedliche Betätigungskräfte darzustellen. Ausschlaggebend für eine fehlerfreie Betätigung ist dabei stets der Unterschied zwischen der Betätigungskraft der ersten und der zweiten Stufe bzw. Funktionsstellung, also der Unterschied zwischen der ersten Widerstandskraft und der größeren zweiten Widerstandskraft der Schnappscheiben. Dieser Unterscheid ist derart groß zu wählen, dass eine unabsichtliche Betätigung der zweiten Stufe, also der zweiten Funktionsstellung, vermieden wird. Der Nutzer muss also zur Realisierung der zweiten Funktionsstellung spürbar mehr Kraft aufwenden als zur Realisierung der ersten Funktionsstellung. Die Schnappscheiben können also identisch ausgebildet sein, wobei in diesem Fall für die zweite Schaltstufe zwei oder mehrere zweite Schnappscheiben in Reihe geschaltet, also übereinandergestapelt, angeordnet sein können. Die Schnappscheiben können selbstverständlich auch unterschiedlich ausgebildet sein, um die unterschiedlichen Widerstandskräfte zu erreichen.
Die Betätigungsvorrichtung kann so ausgeführt werden, dass diese auf eine weitere Platine aufgelötet werden kann, um ein sogenanntes Surface Mount Device zu realisieren. Die Betätigungsvorrichtung kann alternativ als separate Einheit ausgeführt sein, welche über einen Kabelausgang mit Steckern verfügt, um eine flexiblere Platzierung der Betätigungsvorrichtung in einer Baugruppe zu ermöglichen. Mithin können die Kontaktelemente an beliebigen Stellen des Gehäuses angeordnet und entsprechend herausgeführt und zur jeweiligen externen Anbindung ausgestaltet sein.
In diesem Sinn ist die Betätigungsvorrichtung gemäß den vorherigen Ausführungen vorteilhaft in einer Bedieneinrichtung einsetzbar. Demnach umfasst eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung eine Betätigungsvorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt.
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung gelten sinngemäß ebenfalls für die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt, und umgekehrt. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Soweit Elemente mit Hilfe einer Nummerierung bezeichnet sind, also beispielsweise "erstes Bauteil", "zweites Bauteil" und "drittes Bauteil", so ist diese Nummerierung rein zur Differenzierung in der Bezeichnung vorgesehen und stellt keine Abhängigkeit der Elemente voneinander oder eine zwingende Reihenfolge der Elemente dar. Das heißt insbesondere, dass eine Vorrichtung nicht ein "erstes Bauteil" aufweisen muss, um ein "zweites Bauteil" aufweisen zu können. Auch kann die Vorrichtung ein "erstes Bauteil", sowie ein "drittes Bauteil" umfassen, ohne aber zwangsläufig ein "zweites Bauteil" aufzuweisen.
Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

Fig. 1: eine erste schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung in einer Ausgangsstellung eines Betätigungselements gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2: eine schematische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3: eine zweite schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2 in der Ausgangsstellung des Betätigungselements zur Veranschaulichung der Anordnung erster Kontaktelemente,
Fig. 4: eine dritte schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1 bis Fig. 3 in der Ausgangsstellung des Betätigungselements zur Veranschaulichung der Anordnung zweiter Kontaktelemente,
Fig. 5: eine schematische Draufsicht einer Platine der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1 bis Fig. 4,
Fig. 6: eine schematische Untersicht der Platine nach Fig. 5,
Fig. 7: eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1 bis Fig. 4 in einer ersten Funktionsstellung des Betätigungselements,
Fig. 8: eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1 bis Fig. 4 sowie Fig. 7 in einer zweiten Funktionsstellung des Betätigungselements, und
Fig. 9: eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung in einer Ausgangsstellung des Betätigungselements gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Gemäß Fig. 1 bis Fig. 4 und Fig. 7 bis Fig. 9 ist eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 für eine - hier nicht gezeigte - Bedieneinrichtung dargestellt, die als zweistufiger Taster ausgeführt ist. Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst ein erstes Gehäuseelement 2 als Untergehäuse mit jeweils zwei darin integrierten ersten Kontaktelementen 3a, 3b sowie zweiten Kontaktelementen 4a, 4b. Ein zweites Gehäuseelement 5 ist als Obergehäuse vorgesehen, an dem ein Betätigungselement 6 angeordnet ist. Das Betätigungselement 6 umfasst ein elastisch verformbares Material als Weichkomponente sowie einen steiferen ersten Stößel 15, wobei insbesondere der erste Stößel 15 ausgehend von einer Ausgangsstellung in eine Betätigungsrichtung 7 mit zwei hintereinanderliegend angeordneten Funktionsstellungen betätigbar ist. Das Betätigungselement 6 ist durch einen Finger eines Nutzers manuell in Betätigungsrichtung 7 betätigbar.
Innerhalb des durch die Gehäuseelemente 2, 5 gebildeten Gehäuses der Betätigungsvorrichtung 1 sind eine erste Schnappscheibe 8, eine zweite Schnappscheibe 9 sowie eine räumlich dazwischen angeordnete Platine 10 angeordnet. Die Schnappscheiben 8, 9 sind aus einem elektrisch leitenden Material, hier Metall, ausgebildet. Die Schnappscheiben 8, 9 Blechteile, die beispielsweise durch Stanzen und Umformen in ihre Form gebracht sind. Das erste Gehäuseelement 2 weist nach Fig. 2 eine Fassung 20 zur Aufnahme und Führung der ersten Schnappscheibe 8 auf. Ferner weist die erste Schnappscheibe 8 eine Betätigungsglocke 17 auf, die an der Platine 10 zur Anlage kommt. Die Betätigungsglocke 17 gewährleistet eine sichere und fehlerfreie Betätigung der ersten Schnappscheibe 8.
Die erste Schnappscheibe 8 ist einerseits am ersten Gehäuseelement 2, hier in der Fassung 20, und andererseits an der Platine 10 axial abgestützt. Die zweite Schnappscheibe 9 ist vorliegend einerseits an der Platine 10 und andererseits an dem Betätigungselement 6 axial abgestützt. Die zweite Schnappscheibe 9 ist direkt über das Betätigungselement 6 betätigbar. Die darunter liegende erste Schnappscheibe 8 ist hingegen mittelbar über das Betätigungselement 6, die zweite Schnappscheibe 9 und die Platine 10 betätigbar.
Die Platine 10 ist eine Art Leiterplatte mit Kontakten 11, 12, 13, 14, wovon nach Fig. 5 zwei Kontakte 11, 12 auf einer der zweiten Schnappscheibe 9 zugewandten Oberseite der Platine 10 und nach Fig. 6 die beiden anderen Kontakte 13, 14 auf einer der ersten Schnappscheibe 8 zugewandten Unterseite der Platine 10 angeordnet sind. Die flächigen Kontakte 11, 12 auf der Oberseite sind jeweils mit den flächigen Kontakten 13, 14 der Unterscheite elektrisch verbunden. Die Kontakte 11, 12, 13, 14 sind als elektrisch leitende Kontaktflächen ausgebildet.
Der erste Stößel 15 des Betätigungselements 6 weist eine komplementär zur Oberfläche der zweiten Schnappscheibe 9 ausgebildete Anlagefläche 16 auf, um eine gezielte Verformung zur Kontaktierung der zweiten Schnappscheibe 9 mit den auf der Oberseite der Platine 10 angeordneten Kontakte 11, 12 der Platine 10 zu ermöglichen.
Ausgehend von einer Ausgangsstellung des Betätigungselements 6, die in Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 in unterschiedlichen Schnittperspektiven veranschaulicht ist, kann das Betätigungselement 6 durch einen Finger eines Nutzers mit einer Betätigungskraft in die Betätigungsrichtung 7 beaufschlagt werden, wodurch die zweite Schnappscheibe 9 zusammen mit der Platine 10 nach unten gedrückt werden und die erste Schnappscheibe 8 aufgrund ihrer im Vergleich zur zweiten Schnappscheibe 9 geringeren Widerstandskraft derart verformt, dass sich der zentrisch auf der ersten Schnappscheibe 8 befindliche Kontakt, wenn die Betätigungskraft einer ersten Betätigungskraft entspricht bzw. einen Druckpunkt der ersten Schnappscheibe 8 übersteigt, schlagartig auf die ersten Kontaktelemente 3a, 3b auflegt und diese somit elektrisch leitend verbindet. Dies ist vom Nutzer haptisch und optional auch akustisch wahrnehmbar. Die erste Funktionsstellung des Betätigungselements 6 ist in Fig. 7 gezeigt.
Anders gesagt wird zum Erreichen der ersten Funktionsstellung das Betätigungselement 6 mit einer ersten Betätigungskraft betätigt, bis die erste Widerstandskraft der ersten Schnappscheibe 8, die vorliegend dem Druckpunkt der ersten Schnappscheibe 8 entspricht, überschritten wird und es zu einer entsprechenden Kontaktierung kommt, die die ersten Kontaktelemente 3a, 3b über die erste Schnappscheibe 8 elektrisch leitend verbindet bzw. einen ersten Stromkreis schließt. In der ersten Funktionsstellung ist also eine erste Betätigungsstufe der Betätigungsvorrichtung 1 erkennbar und eine der ersten Betätigungsstufe zugeordnete Funktion ist ausführbar, aktivierbar und/oder steuerbar.
Während die ersten Kontaktelemente 3a, 3b miteinander elektrisch verbunden werden, kommt es ferner zu einer Kontaktierung zwischen den der ersten Schnappscheibe 8 zugewandten Kontakten 13, 14 der Platine 10 und den zweiten Kontaktelementen 4a, 4b, um einen Kommunikationsweg zwischen den zweiten Kontaktelementen 4a, 4b und der Platine 10 herzustellen, bevor, wie nachfolgend beschrieben, ein zweiter Stromkreis zwischen den zweiten Kontaktelementen 4a, 4b geschlossen wird. Die der ersten Schnappscheibe 8 zugewandten Kontakte 13, 14 der Platine 10 kommen also erst in Kontakt mit den zweiten Kontaktelementen 4a, 4b, wenn das Betätigungselement 6 zusammen mit der Platine 10 in die erste Funktionsstellung betätigt wurde. Alternativ ist denkbar, dass die der ersten Schnappscheibe 8 zugewandten Kontakte 13, 14 der Platine 10 permanent in Kontakt mit je einem zweiten Kontaktelement 4a, 4b stehen, beispielsweise über Federkontaktstifte oder dergleichen.
Zum Erreichen der zweiten Funktionsstellung ist das Betätigungselement 6 ausgehend von der ersten Funktionsstellung mit einer zweiten Betätigungskraft beaufschlagbar, die größer ist als die erste Betätigungskraft. Mit der zweiten Betätigungskraft wird die zweite Widerstandskraft der zweiten Schnappscheibe 9 bzw. einen Druckpunkt der zweiten Schnappscheibe 9 überschritten und die zweite Schnappscheibe 9 wird infolgedessen derart verformt, dass sich der zentrisch auf der zweiten Schnappscheibe 9 befindliche Kontakt schlagartig auf den in Fig. 5 zentrisch angeordneten Kontakte 12 der Platine 10 auflegt. In der Ausgangsstellung des Betätigungselements 6 ist die zweite Schnappscheibe 9 bereits in Kontakt mit dem anderen Kontakt 11 auf der Oberseite der Platine 10. Infolge der Betätigung der zweiten Schnappscheibe 9 erfolgt somit eine elektrisch leitende Verbindung der Kontakte 11 und 12. Aufgrund der zuvor hergestellten Kontaktierung zwischen der Platine 10 und den zweiten Kontaktelementen 4a, 4b der Betätigungsvorrichtung 1 wird in der zweiten Funktionsstellung durch die zweite Schnappscheibe 9 also der zweite Stromkreis geschlossen. Die zweite Funktionsstellung ist in Fig. 8 gezeigt. In der zweiten Funktionsstellung ist also eine zweite Betätigungsstufe der Betätigungsvorrichtung 1 erkennbar und eine der zweiten Betätigungsstufe zugeordnete Funktion ist ausführbar, aktivierbar und/oder steuerbar.
Die Signalübertragung erfolgt, indem beim Betätigen der Schnappscheiben 8, 9 Anschläge erreicht werden, die bei Kontaktierung in der ersten Funktionsstellung einen ersten Stromkreis zwischen den ersten Kontaktelementen 3a ,3b und in der zweiten Funktionsstellung zusätzlich einen zweiten Stromkreis zwischen den zweiten Kontaktelementen 4a, 4b schließen. Die Schnappscheiben 8, 9 sind derart federvorgespannt, dass im unbetätigten Zustand des Betätigungselements 6 oder nach Beendigung der Betätigung mit der ersten Betätigungskraft das Betätigungselement 6 in dessen Ausgangsstellung bzw. Neutralstellung gedrückt wird.
In einer alternative Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung 1, die in Fig. 9 gezeigt ist, weist auch die erste Schnappscheibe 8 eine im Wesentlichen gleichmäßig ausgebildete, flächige Oberfläche auf, wobei stattdessen an der Platine 10 ein zweiter Stößel 18 mit einer komplementär zur ersten Schnappscheibe 8 ausgebildeten Anlagefläche 19 angeordnet ist. Der zweite Stößel 18 ist in einer Ausnehmung 21 der Platine 10 aufgenommen und fest damit verbunden. Die Betätigung bzw. Realisierung der ersten Funktionsstellung bleibt dabei identisch, so dass auf obige Ausführungen verwiesen wird. Im Übrigen ist die Betätigungsvorrichtung 1 identisch zur ersten Ausführungsform nach Fig. 1 bis Fig. 8 ausgebildet.
Denkbar ist ferner, dass die Betätigungsvorrichtung 1 vier erste Kontaktelemente 3a, 3b sowie vier zweite Kontaktelemente 4a, 4b umfasst, wodurch eine Redundanz zur Verbesserung der Sicherheit der Betätigungsvorrichtung 1 erzeugbar ist. In diesem Fall ist die erste Schnappscheibe 8 derart ausgebildet, dass sie in der ersten Funktionsstellung des Betätigungselements 6 alle vier ersten Kontaktelemente miteinander elektrisch verbindet. Außerdem ist die Platine derart ausgebildet, dass je einer der der ersten Schnappscheibe 8 zugewandten Kontakte der Platine 10 einem der vier zweiten Kontaktelemente zugeordnet ist.

Bezugszeichen

1: Betätigungsvorrichtung
2: Erstes Gehäuseelement
3a: Erstes Kontaktelement
3b: Erstes Kontaktelement
4a: Zweites Kontaktelement
4b: Zweites Kontaktelement
5: Zweites Gehäuseelement
6: Betätigungselement
7: Betätigungsrichtung
8: Erste Schnappscheibe
9: Zweite Schnappscheibe
10: Platine
11: Erster Kontakt der Platine
12: Zweiter Kontakt der Platine
13: Dritter Kontakt der Platine
14: Vierte Kontakt der Platine
15: Erster Stößel
16: Anlagefläche des ersten Stößels
17: Betätigungsglocke der ersten Schnappscheibe
18: Zweiter Stößel
19: Anlagefläche des zweiten Stößels
20: Fassung des ersten Gehäuseelements
21: Ausnehmung der Platine

Claims

Betätigungsvorrichtung (1) für eine Bedieneinrichtung, umfassend
- ein erstes Gehäuseelement (2) mit darin integrierten ersten Kontaktelementen (3a, 3b) und zweiten Kontaktelementen (4a, 4b),

- ein zweites Gehäuseelement (5),

- ein Betätigungselement (6), das am zweiten Gehäuseelement (5) angeordnet und ausgehend von einer Ausgangsstellung in eine Betätigungsrichtung (7) mit zwei hintereinanderliegend angeordneten Funktionsstellungen betätigbar ist,

- eine erste Schnappscheibe (8),

- eine zweite Schnappscheibe (9), und

- eine Platine (10), die zwischen den Schnappscheiben (8, 9) angeordnet ist und beidseitig jeweils zwei Kontakte (11, 12, 13, 14) aufweist,
wobei zum Erreichen der ersten Funktionsstellung eine erste Betätigungskraft erforderlich ist, die größer als eine erste Widerstandskraft der ersten Schnappscheibe (8) und kleiner als eine zweite Widerstandskraft der zweiten Schnappscheibe (9) ist, wobei in der ersten Funktionsstellung die erste Schnappscheibe (8) die beiden ersten Kontaktelemente (3a, 3b) elektrisch miteinander verbindet sowie die Kontakte (13, 14) der Platine (10) auf der der ersten Schnappscheibe (8) zugewandten Seite der Platine (10) die zweiten Kontaktelemente (4a, 4b) elektrisch miteinander verbinden, wobei zum Erreichen der zweiten Funktionsstellung eine zweite Betätigungskraft erforderlich ist, die größer als die zweite Widerstandskraft der zweiten Schnappscheibe (9) ist, wobei in der zweiten Funktionsstellung die zweite Schnappscheibe (9) die Kontakte (11, 12) auf einer der zweiten Schnappscheibe (9) zugewandten Seite der Platine (10) elektrisch verbindet.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die der ersten Schnappscheibe (8) zugewandten Kontakte (13, 14) der Platine (10) permanent in Kontakt mit je einem zweiten Kontaktelement (4a, 4b) stehen.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die der ersten Schnappscheibe (8) zugewandten Kontakte (13, 14) der Platine (10) in Kontakt mit den zweiten Kontaktelementen (4a, 4b) kommen, wenn das Betätigungselement (6) zusammen mit der Platine (10) in die erste Funktionsstellung betätigt ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (6) ein elastisch verformbares Material umfasst.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (6) einen ersten Stößel (15) mit einer komplementär zur zweiten Schnappscheibe (9) ausgebildeten Anlagefläche (16) aufweist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schnappscheibe (8) eine Betätigungsglocke (17) umfasst, die an der Platine (10) zur Anlage kommt.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei an der Platine (10) ein zweiter Stößel (18) mit einer komplementär zur ersten Schnappscheibe (8) ausgebildeten Anlagefläche (19) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Gehäuseelement (2) eine Fassung (20) zur Aufnahme der ersten Schnappscheibe (8) aufweist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend vier erste Kontaktelemente (3a, 3b) sowie vier zweite Kontaktelemente (4a, 4b).
Bedieneinrichtung, umfassend eine Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.