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Die Erfindung betrifft einen Taster. Es handelt sich dabei um ein Bedienelement zur Durchführung von Schaltvorgängen. Übliche Taster weisen eine rein linear bewegbare Taste auf, deren Stellung jeweils die Schaltzustände zugeordnet sind. Im Allgemeinen ist die Taste in mehreren Linearführungen gelagert. Diese in der Regel auf Gleitkontakt beruhenden Führungen haben den Nachteil, dass sie verschleiß- und spielbehaftet sind. Eine konstruktive Verbesserung der Führungen in dieser Hinsicht erhöht den benötigten Bauraum und die Herstellungskosten. Darüber hinaus sind einfache Taster bekannt, bei denen die Taste mit dem Gehäuse über einen elastischen Biegeabschnitt verbunden ist und beim Betätigen und Niederdrücken der Taste in den Biegeabschnitt ein Biegemoment eingeleitet wird. Dieser vergleichsweise einfache Taster wird vom Bediener hinsichtlich Bedienkomfort als minderwertig empfunden, nicht zuletzt weil die Berührfläche bei der Betätigung ihre Ausrichtung nicht beibehält. Insbesondere bei großen Tasten, d. h. Tasten mit im Vergleich großer Ausdehnung der Berührfläche, stellt sich das Problem, dass die Taste von dem Bediener unbeabsichtigt nicht im Zentrum der Taste berührt wird, und es somit zum Verkanten und gegebenenfalls Verklemmen der Taste in der Führung kommt. Gleichzeitig ist eine geringe Bauhöhe für eine bauraumsparende Anordnung erwünscht. Die aus dem Stand der Technik bekannten Lagerungen beispielsweise mittels Langlöcher haben sich aus toleranz- und verschleißtechnischen Gründen insbesondere in der Serienfertigung als kritisch erwiesen.
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Die
DE 20 2004 000 414 U1 offenbart einen Taster gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Vor dem Hintergrund der Nachteile des Standes der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Taster bereitzustellen, der verschleißarm und kompakt ist und insbesondere reibungsgemindert gelagert und/oder hinsichtlich des Bedienkomforts verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Taster gemäß Anspruch 1 sowie den nebengeordneten Verwendungsanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Der erfindungsgemäße Taster weist ein Gehäuse und eine Taste auf. Die Begriffe „Taste” und „Gehäuse” sind weit auszulegen und erfindungsgemäß ist jegliche Ausgestaltung umfasst, insofern dass beim Betätigen des Tasters dessen Taste gegenüber dem Gehäuse bewegt wird und die Taste eine Berührfläche definiert, d. h. eine Fläche aufweist, die für die betätigende Berührung vorgesehen ist. Die Berührfläche ist beispielsweise flach oder leicht gewölbt. In der Regel, aber nicht zwingend, erstreckt sich die Berührfläche senkrecht zur Bewegungsrichtung der Taste, die wenigstens durch Betätigen aus einer Ausgangsstellung in eine gedrückte Stellung bewegbar ist. Erfindungsgemäß sind ferner Mittel zur Führung der Taste gegenüber dem Gehäuse vorgesehen. Ferner sind erfindungsgemäß Mittel zur Stellungsdetektion der Taste vorgesehen, um wenigstens einer der Stellungen eine Schaltfunktion zuzuordnen. Beispielsweise sind optische, magnetische oder mechanische Detektionsmittel oder Kombinationen daraus vorgesehen, um beispielsweise die gedrückte Stellung zu detektieren.
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Beispielsweise wirkt ein elektromechanisches Schaltelement mit der Taste zusammen. Erfindungsgemäß sind ferner Mittel zur Rückstellung der Taste in die Ausgangsstellung vorgesehen. Erfindungsgemäß sind die die Mittel zur Führung der Taste so ausgelegt, dass die Bewegung der Taste in Betätigungsrichtung durch eine Kreisgleichung definiert ist, also die Bewegung einem Teilabschnitt einer Kreisbahn folgt, und dass die Berührfläche beim Bewegen der Taste geführt ist, um beispielsweise im Wesentlichen ihre Ausrichtung beizubehalten.
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Vor dem Hintergrund der sich nun als Vorurteil herausstellenden Auffassung, dass nur eine rein lineare Drückbewegung als haptisch vorteilhaft empfunden würde, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung in umfangreichen Versuchen überraschend festgestellt, dass eine nicht lineare also in Druckrichtung gekrümmte Bewegung der Berührfläche nur dann in haptischer Hinsicht als nachteilig empfunden wird, wenn die Berührfläche nicht ihre Ausrichtung beibehält. Damit können vorteilhaft die üblichen, verschleiß- und spielbehafteten Linearführungen zwischen Taste und Gehäuse ganz oder wenigstens teilweise entfallen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zur Führung der Taste wenigstens einen Hebel, der am Gehäuse und an der Taste, bevorzugt der Tastenunterseite, angelenkt ist. Bevorzugt ist der Hebel jeweils mittels Schwenklager mit zueinander parallelen Schwenkachsen angelenkt. Der durch den Abstand der parallelen Schwenkachsen definierte Hebelarm des Hebels gibt den Radius der Druckbewegung der Taste vor. Durch die Schwenklager wird eine reibungsarme, weitgehend spielfreie Lagerung der Taste am Gehäuse realisiert. Der konstruktive Aufbau ist skalierbar und kann den jeweiligen Anforderungen (geringer Bauraum, Gewicht, Stabilitat, Hubweg etc.) angepasst werden. Gegenüber vorbekannten Anordnungen wird kein Loslager, also auch kein Langloch benötigt. Der Kraftfluss ist klar ersichtlich und alle Komponenten können hinsichtlich der jeweiligen, zu erwartenden Beanspruchung ausgelegt werden. Durch die weitgehend spielfreie Lagerung über Schwenklager sind zudem Taster mit vergleichsweise geringem Tastenhub bei vergleichsweise ausgedehnten Berührflächen realisierbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der oder die Hebel so angeordnet sind, dass deren Erstreckungsrichtung in einer Stellung, gegebenenfalls auch Zwischenstellung, der Taste parallel zur Berührfläche erstreckt. Dadurch kann Bauraum eingespart werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zur Führung der Taste mehrere Hebel, die zur synchronen Bewegung gekoppelt sind. Die Hebel und deren Kopplung können einstückig oder mehrteilig, somit als separate Bauteile, ausgeführt sein. Beispielsweise ist eine U-förmige Ausgestaltung zweier Hebel mit Kopplung denkbar. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung verteilen sich die Stellen an denen die mehreren Hebel an der Taste angelenkt sind über die der Berührfläche entsprechende Fläche auf der Tastenunterseite und sind zueinander, vorzugsweise möglichst weit voneinander entfernt, beabstandet. Beispielsweise entspricht die Beabstandung wenigstens der halben Abmessung der Ausdehnung der Berührfläche in der entsprechenden Richtung. Die Kopplung bewirkt bei einer singulären, nicht zentrischen Betätigung, dass die Berührfläche nicht verkippt, sondern als Ganzes der Richtung der Betätigungskraft folgt und ihre Ausrichtung wenigstens in einer Richtung parallel zu den Schwenkachsen beibehält.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Mittel zur Führung der Taste wenigstens zwei Hebel, wobei diese ein Hebelparallelogramm ausbilden. Dadurch wird vergleichsweise einfach und reibungsarm der Beibehalt der Ausrichtung der Berührfläche in einer Ebene während der Drückbewegung sichergestellt.
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Bevorzugt weist die Berührfläche eine diagonale Ausdehnung von mehr als 80 mm, bevorzugt von mehr als 100 mm, auf. Bevorzugt beträgt der Hub der Taste und damit der Berührfläche zwischen der Ausgangsstellung und der gedrückten Stellung weniger als 1,5 mm, bevorzugt weniger als 1 mm, beispielsweise 0,5. Der Betrag der seitlichen Auslenkung ist somit sehr gering, bei einer Hebelarmlänge L von beispielsweise 40 mm und einem Hub der Berührfläche von 1 mm betragt die seitliche Auslenkung 0,003 mm (= 3/1000 mm).
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Bevorzugt weist der wenigstens eine Hebel eine Hebelarmlänge, die im Bereich von einem Drittel bis zwei Drittel der entsprechenden maximalen Ausdehnung der Berührfläche in der entsprechenden Erstreckungsrichtung, bevorzugt im Bereich von einem Drittel bis zur Hälfte, liegt, auf.
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Erfindungsgemäß weisen die Mittel zur Führung der Taste einen in einer Aufnahme mit der Drückbewegung sich synchron bewegenden Kolben auf, um so effektiv den Beibehalt der Ausrichtung der Berührfläche bei der Drückbewegung, also das parallele Versetzen der Berührfläche, zu gewährleisten. Beispielsweise ist der Kolben tastenseitig und die Aufnahme gehäuseseitig vorgesehen. Die Aufnahme kann als Buchse oder wenigstens als zweiseitige Begrenzung mittels Führungsflächen ausgebildet sein. Beispielsweise ist der Eingriff zwischen Aufnahme und Kolben spielbehaftet. Bevorzugt weist die Aufnahme wenigstens eine gekrümmte Führungsfläche auf.
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Noch bevorzugter sind zwei gegenüberliegende, parallel gekrümmte Führungsflächen vorgesehen, zwischen denen der Kolben mit möglichst geringem Spiel angeordnet ist. Bevorzugt geben die gekrümmten Führungsflächen einen Bewegungsverlauf des Kolbens vor, dessen Kreisgleichung dem der Taste wenigstens bezüglich des Radius entspricht.
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Erfindungsgemäß ist der Kolben unterhalb der Schwenkachse von Hebel und Taste angeordnet. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung des Tasters gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise als Motor-Start-Stopp-Taster.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
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1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tasters 1;
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2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tasters 1;
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3 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tasters 1;
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4 eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tasters 1;
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5 eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tasters 1;
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6 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des Stößels 10 und seiner zugehörigen Aufnahme 9a, 9b;
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7 eine perspektivische Schnittdarstellung der ersten Ausführungsform des Kolbens 10 und seiner zugehörigen Aufnahme 9a, 9b;
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8 eine perspektivische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Kolbens 10 und seiner zugehörigen Aufnahme 9a, 9b;
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9 eine perspektivische Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des Kolbens 10 und seiner zugehörigen Aufnahme 9a, 9b;
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10 eine Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tasters 1;
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11 eine perspektivische Ansicht einer siebten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tasters 1.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tasters 1. Dieser umfasst eine Taste 2, die durch Betätigen aus einer Ausgangsstellung in eine gedrückte Stellung gegenüber einem Gehäuse 3 bewegbar ist. Die 1 zeigt die Ausgangsstellung. Auf seiner Oberseite, d. h. der dem Bediener zugewandten Seite, definiert die Taste 2 eine Berührfläche. Es sind ferner Mittel 4 zur Stellungsdetektion der Taste 2 vorgesehen, um wenigstens einer der Stellungen eine Schaltfunktion zuzuordnen. Es handelt sich bei der gezeigten Ausführungsform um ein elektromechanisches Schaltelement. In der gezeigten Ausführungsform dient der Schalter 4 auch der Rückstellung der Taste 2 in die Ausgangsstellung. Die Mittel zur Führung der Taste umfassen einen Hebel 8b. Der Hebel 8b ist einerseits an der Taste 2 bzw. an einem sich nach unten, senkrecht von der Berührfläche weg erstreckenden Ausleger 5 der Taste 2 angelenkt. Mit seinem anderen Ende ist er an dem Gehäuse 3 angelenkt. Der kürzeste Abstand der Gelenkachsen 6, 7 definiert die Hebellänge des Hebels 8b und gibt den Radius der Teilkreisbewegung der Taste 2 vor. Zum Beibehalt der Ausrichtung der Taste 2 während der Betätigungsbewegung ist ein seitlich parallel zu den Gelenkachsen 6, 7, vom Ausleger 5 weg erstreckender Kolben 10 vorgesehen. Dieser Kolben 10 ist zwischen zwei gekrümmten ruhenden Führungsflächen 9a und 9b in der horizontalen Richtung festgelegt und folgt synchron der Bewegung der Taste 2 bei deren Betätigung. Durch die Führung des Kolbens 10 bei dessen Gleitbewegung zwischen und entlang der gekrümmten Führungsflächen 9a, 9b, wird die Ausrichtung der Taste 2 und damit deren Berührfläche bezüglich des Gehäuses 3 beibehalten. Der Kolben 10 ist lotrecht bezüglich der Berührfläche unterhalb der Drehachse 7 des Hebel-Tastengelenks angeordnet.
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2 zeigt demgegenüber eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tasters. Zur Stabilisierung der Taste 2 bei der Druckbetätigung beispielsweise an den Punkten A und B sind zwei beabstandete, parallel verlaufende Hebel 8a, 8b vorgesehen, deren Drehbewegung ferner drehfest über die Stange 8c gekoppelt ist, so dass die Hebel 8a, 8b wechselseitig angetrieben werden, um bei nicht mittiger Betätigung beispielsweise an den Punkten A und B ein Verkanten der Taste zu vermeiden. Ein System aus Kolben 10 und Aufnahme 9a, 9b dient auch hier der Lagenstabilisierung der Taste. Der Kolben 10 ist unterhalb der gelenkigen Anbindung des Hebels 8b an der Taste 2 angeordnet. Im Unterschied zu der Ausführungsform aus 1 stellt der Kolben eine Verlängerung des freien Endes des Auslegers 5 dar und ist seinerseits in einer Aufnahme geführt, die den Kolben in horizontaler Richtung durch zwei ebene Führungsflächen 9a, 9b festlegt und führt, so dass die Ausrichtung der Taste 2 durch den Kolben definiert ist, aber die Ausrichtung der Taste 2 weniger genau beibehalten wird, sondern mit Abnahme des Abstandes zwischen Drehachse 7 und Auflagepunkt des Kolbens 10 an den Führungsflächen 9a, 9b zunehmend stark variiert.
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Die 4 und 5 zeigen demgegenüber weitere Ausführungsformen, die sich von der aus 2 insoweit unterscheiden, dass die Kopplung der Hebel 8a, 8b anders ausgeführt ist. Bei der Ausführungsform gemäß 3 bildet die Anordnung aus Hebeln 8a, 8b und Kopplung 8c eine H-Konfiguration aus, während in der Ausführungsform gemäß 4 die Anordnung flächig ausgebildet ist. In den 6 bis 9 sind Detailansichten unterschiedlicher Ausführungsformen des Kolbens 10 und der zugehörigen Ausnehmung 9a, 9b gezeigt. Der Kolben 10 ist durch die Ausnehmung in einer Richtung festgelegt, die senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung und damit zur Druckbewegung der Taste 2 ist. Während die in den 6 und 7 gezeigte Ausführungsform den Kolben durch parallel gekrümmte Führungsflächen 9a, 9b in der besagten Richtung festlegt, wobei die Krümmung der Flächen 9a, 9b an die Kreisbewegung der Taste 2 angenähert ist, erfolgt die Festlegung in den Ausführungsformen der 8 und 9 durch ebene Führungsflächen 9a, 9b. In der Ausführungsform gemäß 8 ist eine eingeschränkte Verschwenkbarkeit des Kolbens 10 in der Ausnehmung 9a, 9b gewährleistet, wohingegen in der Ausführungsform der 9 eine allseitige Festlegung des Kolbens in eine Ebene senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung erfolgt.
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Die Ausführungsbeispiele der 10 und 11 unterscheiden sich von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass auf den Kolben mit zugehöriger Aufnahme verzichtet wurde und die Stabilisierung der Taste durch einen weiteren Hebel 11 erfolgt, wobei wenigstens einer der Hebel 8b mit diesem weiteren Hebel 11 ein Hebelparallelogramm ausbildet. Das Zusammenwirken dieser Hebel sorgt hier für die Stabilisierung der Taste. In der 11 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der zwei Paare von als Hebelparallelogramm arrangierten Hebeln vorgesehen sind, wobei die entsprechenden Hebel jedes Paares miteinander drehfest gekoppelt sind.