DE10234863A1

DE10234863A1 - Elektrischer Taster oder Schalter

Info

Publication number: DE10234863A1
Application number: DE2002134863
Authority: DE
Inventors: Thomas Pfenninger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Vorrichtung mit einem elektrischer Taster verbunden mit einer Anordnung zur Erzeugung einer fühlbaren, mechanischen Bewegung der Berührfläche des Tasters, einer Steuereinheit und eine durch den Taster zu beeinflussende Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Zustands der zu beeinflussenden Einheit über eine Steuereinheit unabhängig oder abhängig von der Betätigung des Tasters eine an der Berührfläche des Tasters fühlbare Bewegung erzeugt werden kann.

Description

In der vorliegenden Erfindung wird eine gattungsspezifische Vorrichtung und ein Verfahren offenbart, bei denen die zu betätigende Oberfläche eines elektrischen Tasters durch ein taktil spürbares Signal dem Bediener eine Rückmeldung über die ausgelöste Schaltfunktion oder den Zustand der zu schaltenden Komponente ermöglicht.

Normalerweise werden elektrische Schalter oder Taster so verwendet, dass über ihren Kontakt eine elektrische Komponente zum Beispiel eine Beleuchtung oder ein Motor direkt eingeschaltet wird. Der Stromfluss wird über die Schaltkontakte des Tasters oder Schalters kontrolliert. Hierfür kommen häufig Schalter wie zum Beispiel Wipp-, Kipp- oder Drehschalter zur Verwendung, bei denen aus der mechanischen Stellung der Wippe oder des Schalthebels auf den logischen Schaltzustand geschlossen werden kann. Der Bediener stellt dies unmittelbar beim, vor oder nach dem Betätigen über seinen Tastsinn fest.

Mit dem zunehmenden Einsatz von Mikroprozessoren, Bordrechner und Computern werden in Fahrzeugen, in Industrieanlagen oder auch im Haushalt Schaltfunktion jedoch indirekt beeinflusst, indem der Schalter nur noch ein Steuersignal an einen Prozessor liefert und dieser dann die gewünschte Aktion auslöst. Dies führt dazu, dass anstatt Schalter vermehrt Taster eingesetzt werden, da nicht mehr ein Stromfluss hergestellt oder unterbrochen wird, sondern lediglich ein Steuersignal erzeugt werden muss. Dies besitzt den entscheidenden Vorteil, dass ein Taster flexibel eingesetzt werden kann und die Schaltfunktion zusätzlich in Abhängigkeit von bestimmten Zuständen der zu schaltenden Komponente ausgelöst oder beeinflusst werden können. Als Beispiel kann der Einschaltvorgang eines Infrarotsichtgerätes dienen, der nur bei zuvor gekühltem Sensor sinnvoll und möglich ist. Dem Benutzer muss in diesem Fall gemeldet werden, dass die Inbetriebnahme lediglich aufgrund der ungenügenden Kühlung nicht erfolgt, so dass er nicht irrtümlich einen Fehler des Sichtgeräts annimmt.

Nach dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei denen über den Taster direkt der Schaltvorgang über eine Vibration signalisiert (Abstract JP 2000222968 ) oder das Betätigen des Tasters durch eine Vibration mit einigen Sekunden Dauer (Abstract JP 2000123678 ) angezeigt wird. Die vorliegende Erfindung geht über diesen Stand der Technik hinaus, indem die Vorrichtung eine Steuervorrichtung umfasst, mit der es möglich ist, durch das taktile Signal nicht nur die Schalterbetätigung selbst , sondern einen Zustand der zu schaltenden Komponente zu signalisieren. Hieraus leitet sich ein erheblich erweitertes Anwendungsspektrum und neuartige Verfahren einer taktilen Mensch-Maschine-Schnittstelle ab. Im einfachsten Fall kann über die taktile Rückmeldung die erfolgreiche Auslösung oder Durchführung des Vorgangs erfolgen, der an die Tasterbetätigung gekoppelt ist.

Darüber hinaus werden vorteilhafte Realisierungen der Bewegungserzeugungsvorrichtungen für die taktile Meldung im Taster offengelegt, die insbesondere eine kompakte Bauweise erlauben und daher für den Einsatz in Fahrzeugen aller Art geeignet sind.

Meistens werden mit einem Taster oder Schalter Aktionen ausgelöst, deren Ergebnis oder deren Ablauf vom Bediener unmittelbar wahrgenommen werden wie beispielsweise das Anschalten des Fahrlichts in einem Kraftfahrzeug. Allerdings gibt es auch Situationen, bei denen die Auswirkung der Schaltfunktion nicht direkt wahrnehmbar ist, weil die Steuerfunktion nicht im unmittelbaren Sehbereich des Bedieners liegt. In diesen Fällen erfolgt üblicherweise eine Rückmeldung über eine optische Anzeige, zum Beispiel über ein Display oder eine einfache Kontrollleuchte. Eine solche Anordnung findet man häufig in Fahrzeugen. Ein bekanntes Beispiel ist die Heckscheibenheizung, bei der man nicht unmittelbar, d.h. beim Einschalten erkennen kann, dass Strom durch die Heizdrähte fließt. Der Betriebszustand wird in diesem Fall meist durch eine in den Schalter integrierte Leuchte angezeigt. Alternativ ist auch eine akustische Rückmeldung denkbar. Das Prinzip ist bei Computertastaturen als künstliches "Klicken" Stand der Technik.

Ein Taster besitzt gegenüber einem Wipp-, Kipp- oder Drehschalter den erheblichen ergonomischen Nachteil, dass die Schaltfunktion, die er auslöst, nicht an der mechanischen Stellung und somit nicht über den Tastsinn erkannt werden kann. In diesem Fall ist eine andersartige Rückmeldung wie eine optische Anzeige oder ein akustisches Signal von entscheidender Bedeutung.

Allerdings ist es nicht immer möglich, die Rückmeldung optisch sicher anzuzeigen. In Fahrzeugen kommt es häufig vor, dass die volle visuelle Aufmerksamkeit auf die Verkehrssituation konzentriert werden muss. Diese Situation kann besonders ausgeprägt in Luftfahrzeugen vorkommen, die wie beispielsweise Hubschrauber im Rettungseinsatz oder beim Transport von Lasten in Bodennähe operieren. Auch bei Flugzeugen liegen beispielsweise bei Start und Landung ähnliche Verhältnisse vor. Gleichermaßen kommt es vor, dass in solchen Situationen Aktionen über Schaltfunktionen im Fahrzeug ausgelöst werden müssen. Dies kann in Luftfahrzeugen zum Beispiel vorteilhaft dadurch erfolgen, dass die Schaltfunktion über einen Taster an den primären Steuerorganen ausgeführt werden. Diese Art der Bedienung ist unter den Begriffen ROTAS-Prinzip (Rands On Throttle an Stick) bei Flugzeugen bzw. HOCAS-Prinzip (Rands on Collective and Stick) bei Hubschraubern bekannt.

Auch bei Kraftfahrzeugen werden zunehmend Schaltfunktionen über Taster vorgenommen. Die Situation ist mit der bei Luftfahrzeugen insbesondere mit dem Blick auf das komplexe Verkehrsgeschehen in Städten oder auch bei hohen Geschwindigkeiten zu vergleichen. Erschwert wird in all den genanten Fällen die Situation bei widrigen Sichtverhältnissen (Nebel, Regen, Nacht), besonders beispielsweise bei Luftfahrzeugen, die mit Hilfe von abbildenden Sensoren (z.B. Infrarot oder Restlichtverstärker) geflogen werden. Diese Sehhilfen schränken darüber hinaus das Sehfeld oder den Blick auf die Instrumente im Cockpit ein, weshalb hier der Einsatz eines Tasters mit taktiler Rückmeldung von besonderem Vorteil ist.

Selbst wenn es aufgrund der Fahr- oder Flugsituation möglich wäre, eine optische Rückmeldung der Schaltfunktion zu verwenden, kann es oftmals nicht ausgeschlossen werden, dass aufgrund der Licht- und Beleuchtungsverhältnisse dem Bediener unmöglich ist, ein visuelles Signal zu erkennen. Besonders nachteilig wirken sich Blendungen durch eine tief stehende Sonne oder durch andere starke Lichtquellen aus. Auch eine akustische Rückmeldung kann leicht überhört werden, wenn ein hoher Lärmpegel zum Beispiel durch die Verkehrssituation, durch punktuelle Lärmquellen (z.B. startendes Flugzeug) oder durch interne Geräusche wie eine lautstarke Unterhaltung oder die Musikanlage des Fahrzeugs vorliegen. Eine akustische Rückmeldung besitzt darüber hinaus den weiteren Nachteil, dass sie nicht spezifisch auf eine dezidierte Tastenbetätigung ausgelegt werden kann.

Hinzu kommt, dass in heutigen Land- und Luftfahrzeugen bereits eine erhebliche Anzahl von optischen Anzeigen vorhanden und notwendig sind, auf die sich der Fahrer oder Pilot konzentrieren muss. Eine taktile Rückmeldung trägt zu einer ergonomischen Mensch-Maschine-Schnittstelle bei und spart Raum für die primär notwendigen Anzeigen.

Ein weitere Einsatzbereich eines Tasters mit taktiler Rückmeldung ist die Bedienung einer elektrischen oder elektronischen Komponente, bei der eine optische oder akustische Rückmeldung nicht in Frage kommt, weil jegliches Lichtsignal und akustisches Signal aufgrund des spezifischen Einsatzes vermieden werden muss. Hier kommen hoheitliche Aufgaben der Bundeswehr, des Bundesgrenzschutzes oder der Polizei und hierbei insbesondere der Sondereinsatzkräfte in Frage , bei denen Komponenten wie beispielsweise Kommunikationsgeräte oder Sichthilfen (z.B. Infrarotsichtgeräte oder Restlichtverstärker) zum Einsatz kommen. Schaltfunktionen für diese Komponenten können mit Tastern mit taktiler Rückmeldung vorteilhaft ausgestattet werden.

Der Einsatz eines Tasters mit taktiler Rückmeldung ist auch dort vorteilhaft, wo die Betätigung einer Schaltfunktion von Blinden ausgeführt werden muss. Diese Situation findet beispielsweise sich bei Geräten bei Einrichtungen wie Kliniken oder im Haushalt oder beim Auslösen von Signalanlagen zum Überqueren von Fahrbahnen.

Die Vorrichtung kann dabei nicht nur zur Rückmeldung verwendet werden, sondern ebenfalls als taktiles Warnsignal den Benutzer auf eine kritische Wirkung der Betätigung oder eine Fehlfunktion aufmerksam machen. Ebenso ist es denkbar, mit der taktilen Rückmeldung einen Fehlerzustand oder Fehlfunktion der Komponente, die über den Taster beeinflusst werden sollte, zur Kenntnis zu bringen.

Ebenso ist die Möglichkeit gegeben, zum Beispiel eine Vibration als Ersatz oder zur Ergänzung eines geschützten Schalters zu verwenden, wie er zum Beispiel in Cockpits militärischer Flugzeuge eingesetzt wird, um eine versehentliche Fehlbedienung auszuschließen. Zur Zeit werden hier mechanische Schutzkappen oder -bügel verwendet, die zuerst hoch- oder weggeklappt werden müssen. Dieser mechanische Schutz hat den Nachteil, dass die Entsicherung in keinem unmittelbaren zeitlichen oder kausalen Zusammenhang mit dem Auslösen der Funktion steht. Die mechanische Sicherung kann bereits vor längerer Zeit entriegelt worden sein, so dass in einer Situation mit hoher Arbeitslast oder unter Stress dem Bediener nicht mehr unmittelbar bewusst ist, das er mit der Taste eine kritische Aktion auslöst. Bei dieser Anwendung ist das taktile Signal (z.B. eine Schwingung) kontinuierlich in Betrieb, zumindest – gesteuert über einen Prozessor – solange die Bedienung überhaupt möglich oder sinnvoll ist. Das Vibrieren der Taste signalisiert, dass über sie eine kritische Funktion ausgelöst wird. Eine vibrierende Taste wird von einem Benutzer als unangenehm empfunden und bedarf daher eine größeren Überwindung.

Der Taster mit taktiler Stimulation kann als Einzelvorrichtung oder auch im Zusammenwirken mit und zusätzlich zu konventionellen Arten der Rückmeldung (optisches, akustisches Signal) eingesetzt werden, um sicher zu stellen, dass die Rückmeldung in jeglicher Situation wahrgenommen werden kann. Mehrere derartige Taster können nebeneinander oder übereinander in Tastenfelder angeordnet werden.

Taster gibt es in unterschiedlichen Bauformen und Größen. Für die vorliegende Erfindung spielt die jeweils spezifische Ausführung des Tasters und insbesondere der Mechanismus der Auslösung des elektrischen Kontaktes keine Rolle. Insbesondere ist unerheblich, ob mit dem Taster ein oder mehrere Kontakte ein- oder umgeschaltet werden. Denn erfindungsgemäß wird in den Kopf des Tasters, d.h. den Teil des Tasters , der beim Drücken mit dem Finger berührt wird, eine Vorrichtung eingebaut, die den gesamten Tastenkopf oder zumindest die Berührfläche mechanisch stimulieren kann. Vorzugsweise wird der Tastenkopf oder die Berührfläche dabei in mechanische Schwingungen versetzt. Hierzu kann grundsätzlich jede Vorrichtung zur Verwendung kommen, die in der Lage ist, mechanische Schwingungen zu erzeugen. Nach dem Stand der Technik können hier exzentrisch montierte Kleinstmotoren, wie sie auch als Vibrationsalarm in Mobiltelefonen Verwendung finden, elektrische Spulen mit einem schwingenden Anker oder auch vorzugsweise Piezoelemente verwendet werden. Aufgrund der kompakten Bauweise und insbesondere beim Einsatz von Tastern in Fahrzeugen wie zum Beispiel in den primären Steuerorganen von Luftfahrzeugen ist ein piezoelektrisches Element zur Schwingungserzeugung vorteilhaft. Die Ausführung mit dem piezoelektrischen Element hat darüber hinaus den Vorzug, dass dieses Element weitgehend verschleißfrei arbeitet.

Nach dem Stand der Technik können Piezoelemente in vielfältiger Bauweise und applikationsabhängig hergestellt werden. Kleine Bauweisen und großer Hub ist mit einer Stapeltechnik erreichbar, bei der mehrere Schichten eines Piezo-Materials übereinander gestapelt werden, um die Auslenkung des Elements zu vergrößern.

Abmessungen von beispielsweise 3 ⨯ 3 ⨯ 5 mm sind Stand der Technik. Daher ist es möglich, ein Piezoelement in den Kopf eines Tasters oder Schalters zu integrieren, so dass dieser Kopf spürbar in Schwingungen versetzt werden kann, wenn das Piezoelement mit einer Wechselspannung angesteuert wird. Durch eine Ansteuerung mit einen entsprechenden Spannungsverlauf kann auch eine einmalige Auslenkung bzw. jede beliebige mechanische Reaktion des Elements erreicht werden.

Eine mechanische Integration des Piezoelements in den Tastenkopf kann darüber hinaus so erfolgen, dass über einen Hebeleffekt die Auslenkungsamplitude vergrößert wird. Dadurch wird die taktile Erkennbarkeit verbessert. Denn ein Piezoelektrisches Element erzeugt typischerweise nur geringe Auslenkungen bei vergleichsweise großen Kräften.

Eine Ansteuerung des Schwingungselements erfolgt über eine spezielle Ansteuereinheit. Dies erlaubt zusätzlich, das Rückmeldesignal entsprechend den technischen und ergonomischen Anforderungen zu gestalten. Eine einfache Realisierung kann so erfolgen, dass die Ansteuerung durch eine Wechselspannung dann erfolgt, wenn und solange durch den Taster eine Wirkung hervorgerufen wird, die für den Bediener nicht direkt erkennbar ist. Das Erregungssignal kann dabei vorteilhaft über eine geeignete Spannungsquelle und einem elektrischen oder elektronischen Schalter (Relais, Thyristor o.ä.) ausgelöst werden.

Eine separate Ansteuereinheit besitzt darüber hinaus den Vorteil, unterscheidbare taktile Rückmeldungen erzeugen zu können. Dies kann dadurch geschehen, dass Schwingungen verschiedener, deutlich unterscheidbarer Frequenz benutzt werden. Darüber hinaus ist es möglich, den Schwingungen ein Anschaltmuster bzw. einem bestimmten Tastverhältnis zu überlagern. Die damit erzeugten Schwingungsmuster können taktil leicht differenziert werden. Damit lässt sich mit diesem Verfahren beispielsweise eine Rückmeldung über die ausgelöste Funktion von einem Fehlerzustand der zu schaltenden Komponente problemlos unterscheiden.

Die Möglichkeit, unterscheidbare taktile Signale erzeugen zu können, kann im Weiteren auch so genutzt werden, um mit nur einem Taster unterschiedliche Wirkungen zu erzielen. Durch den Taster werden zum Beispiel nacheinander unterschiedliche Wirkungen ausgelöst, beim ersten Tastendruck das Einschalten der Komponenten A, beim zweiten das Einschalten der Komponenten B, beim dritten die Komponente C. Vorteilhaft wird ein solches Schaltverfahren zyklisch gestaltet, so dass nach C wieder A geschaltet wird. Ihrer Wirkung entsprechend wird im Taster ein unterscheidbares taktiles Signal generiert, so dass beim Drücken jeweils erkennbar ist, welche Komponente mit dem Tastendruck geschaltet wurde.

Beispielsweise kann hier vorteilhaft die Frequenz der Bewegungserzeugungsanordnung verwendet werden, indem eine niedere Frequenz der Schaltvorgang A, eine mittlere Frequenz dem Schaltvorgang B und eine hohe Frequenz dem Schaltvorgang C zugeordnet wird. Des weiteren ist möglich, mit einem kurzen Tastendruck den Schaltzustand auszuwählen, der über das taktile Signal erkannt wird, und mit einem nachfolgenden, längeren Tastendruck die Schaltfunktion selbst auszulösen.

In einer weiteren Ausprägung kann auch ein Verfahren zur Anwendung kommen, wo automatisch, in zeitlicher Folge unterscheidbare taktile Signale erzeugt werden. Der mit dem Signal zeitgleiche oder direkt nachfolgende Tastendruck wählt in diesem Fall die entsprechende Funktion aus.

Wird ein Piezoelektrisches Element als Schwingungserzeuger verwendet, kann dieses Element vorteilhaft gleichzeitig als Sensor für die Tastenbetätigung benutzt werden. Dies ist nach dem Stand der Technik bekannt. Ebenfalls bekannt ist ein Taster mit einem Piezoelement als Sensor, der einen mechanischen Hub besitzt. Ein derartiger Taster ist in DE 297 33 565 beschrieben. Ein Taster mit einem Piezoelement erlaubt eine einfache staub- und flüssigkeitsgeschützte Bauweise, die für Anwendungen in einer rauen Umgebung wie zum Beispiel im Luftfahrzeugbereich oder beim Einsatz im Freien besonders günstig ist.

Der Aufbau des Tasters mit taktiler Stimulation unterscheidet sich geringfügig, je nachdem, ob der gesamte Tastenkopf oder nur die Berühroberfläche mechanisch erregt wird.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es stellt dar:
1 Ein Tastenkopf, in den ein piezoelektrisches Element (13) so integriert ist, dass der gesamte Tastenkopf in vertikale Bewegung versetzt werden kann.
2 Ein Tastenkopf, in den ein piezoelektrisches Element so integriert ist, dass die Berührfläche in Bewegung versetzt werden kann.
3 Ein Tastenkopf mit einer integrierter Spule als Bewegungserzeuger
4 Ein Tastenkopf, in den ein piezoelektrisches Element so integriert ist, dass durch einen integrierte Hebelmechanismus die Bewegung des piezoelektrischen Elements in eine größere Auslenkung der Berührfläche umgesetzt wird.
5 Ein elektrischer Taster der beschrieben Art mit einer Steuereinheit zur Erregung der Bewegung des Tastenkopfes oder der Berührfläche.
1 zeigt einen Querschnitt durch den Kopf des elektrischen Tasters. Mit 11 ist das Gehäuse des Tasters bezeichnet. In ihm bewegt sich der Tastenkopf, der aus der Berührfläche 12 mit seitlich angebrachten Führungswänden, einem Boden 14 sowie dem piezoelektrischen Element 13 besteht. Wird an das piezoelektrische Element 13 über die Leitungen 15 eine elektrische Spannung gelegt, dehnt es sich in der 1 in vertikaler Richtung aus. Die Bewegungsschlitze 16 sorgen dafür, dass sich das piezoelektrische Element 13 bei der Dilatation und Kontraktion ungestört bewegen kann. Der Tastenkopf insgesamt kann sich nicht frei bewegen, da er über die Bodenplatte 14 mittels eines mechanisches Elements, vorzugsweise einem Federelement in die Ruheposition gezwungen wird. In der vorgeschlagenen Verwendung wird die Bewegung durch das piezoelektrische Element ausgelöst, während die Taste gedrückt wird. In diesem Fall schränkt der Fingerdruck des Bedieners die Bewegung des Tastenkopfes als Ganzes ein. Die Bewegung bedingt durch das piezoelektrische Element weist gegenüber der Bewegung des Tasters einen nur geringfügigen Hub auf, die aufgrund der Elastizität des berührenden Fingers nicht beeinträchtigt wird. Üblicherweise sorgt ein mechanischer Anschlag dafür, dass die Taste sich nicht über den Gehäuseoberrand hinaus bewegen kann. Ein weitere Anschlag begrenzt normalerweise den Tastenhub. Federelement und Anschläge sind nicht bestimmend für die vorliegende Erfindung und daher in der 1 nicht dargestellt.
Das piezoelektrische Element 13 ist vorteilhaft als Stapelelement mit einer großen Anzahl von piezoelektrischen Schichten ausgeführt, um einen möglichst großen Hub und damit taktile Empfindlichkeit zu erzielen.
2 zeigt den Taster, bei dem ein piezoelektrisches Element 13 so integriert ist, dass nicht der gesamte Tastenkopf, sondern lediglich die Berührfläche 22 bewegt wird. Hier ist die Berührfläche aus einem elastischen Material und geringer Dicke (z.B. Gummi) auszuführen. Die Ausführung besitzt den Vorteil, dass der Tastenkopf geschlossen ist und nicht durch Verschmutzungen beeinträchtigt werden kann.
In 3 wird anstatt eine piezoelektrischen Elements ein elektrisch leitende Spule verwendet. Sie besteht aus dem Spulenkörper 31, der mit der Bodenplatte 14 fest verbunden ist. Die Spule 33 umgibt dabei eine zylindrische Durchgangsöffnung. Im Inneren der Durchgangsöffnung ist ein zylindrischer Permanentmagnet oder ein Zylinder aus zumindest teilweise ferromagnetischen Materials 32 vorgesehen, der an der Innenseite der Berührfläche 22 anliegt. Dadurch überträgt sich eine Bewegung des Zylinders 32 auf die Berührfläche 22. Um einerseits eine Bewegung des Zylinders 32 zu erlauben, andererseits für genügend Anpressdruck an die Berührfläche 22 zu sorgen, wird der Zylinder über eine Federelement 34 an die Berührfläche gedrückt. Das Federelement 34 kann hierbei aus einer Druckfeder bestehen. Aufgrund der nur geringen mechanischen Auslenkung des Zylinders 32 ist ebenso anstatt einer Feder ein elastisches Material möglich. Die elektrisch leitende Spule ist so auszuführen, dass bei einem Stromfluss durch den Spulendraht 33 eine Auslenkung des Zylinders 32 derart erfolgt, dass der Zylinder 32 eine Kraft auf die Berührfläche 22 ausübt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Zylinder 32 aus einem Permanentmagneten besteht , oder durch eine geometrische Anordnung des ferromagnetischen Materials gegenüber den Spulendrähten.
4 zeigt das Prinzip eines Tasters, dessen Berührfläche ebenfalls durch ein piezoelektrisches Element in Bewegung versetzt werden kann. Im Gegensatz zur Anordnung der 2 wird die Kraft nicht direkt, sondern über ein Hebelelement 42 auf die Berührfläche 22 übertragen. Das Hebelelement 42 ist im Drehpunkt 43 drehend gelagert. Das piezoelektrische Element wird so angeordnet, dass seine Bewegung parallel zur Berührfläche, d.h. in der 4 horizontal erfolgt. Über ggf. ein Verlängerungsstück 44 wird die Bewegung des piezoelektrischen Elements auf den kürzeren Hebelarm des Hebelements 42 übertragen, das seinerseits die Kraft auf die Berührfläche weitergibt. Dem Verhältnis der verschieden langen Hebelarme des Hebelelements 42 entsprechend wird die ursprüngliche Auslenkung des piezoelektrischen Elements an der Stelle, an der die Übertragung der Bewegung auf die Berührfläche des Tasters erfolgt, vergrößert, wodurch eine bessere taktile Erkennbarkeit erzielt wird. Die mit der Übersetzung des Hebels verbundene Reduzierung der Kraftwirkung ist für die Verwendung in einem Taster, bei dem nur geringe Kräfte notwendig sind, akzeptabel.
5 zeigt den Tasters 51 mit taktiler Stimulationsmöglichkeit zusammen mit der Steuereinheit 54. Taster 51 und Steuereinheit 54 sind über Leitungen 52 und 53 verbunden. Die Leitungen 52 bezeichnen die Schaltleitungen des Tasters. Sie liefern die Schaltsignale an die Steuereinheit 54. Die Ansteuerung der Bewegungserzeugungsanordnung im Taster 51 geschieht über die separaten Leitungen 53. Die Steuereinheit selbst ist mit der zu schaltenden Komponente verbunden oder auch Teil dieser Komponente.

Claims

Vorrichtung mit einem elektrischer Taster verbunden mit einer Anordnung zur Erzeugung einer fühlbaren, mechanischen Bewegung der Berührfläche des Tasters, einer Steuereinheit und eine durch den Taster zu beeinflussende Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Zustands der zu beeinflussenden Einheit über eine Steuereinheit unabhängig oder abhängig von der Betätigung des Tasters eine an der Berührfläche des Tasters fühlbare Bewegung erzeugt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserzeugungsanordnung direkt in den Taster integriert ist.
Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Tastenkopf durch die Bewegungserzeugungsanordnung in Bewegung gesetzt werden kann.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nur Berührfläche des Tasters durch die Bewegungserzeugungsanordnung in Bewegung gesetzt werden kann.
Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung eine periodische Bewegung, insbesondere eine harmonische Schwingung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die harmonische Bewegung durch eine zweite periodische Schwingung geringerer Frequenz moduliert ist.
Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit des Zustands der zu beeinflussenden Einheit eine zeitlich begrenzte Bewegung der Bewegungserzeugungsanordnung unmittelbar nach der Betätigung des Tasters hervorruft.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinheit über die Bewegungserzeugungsanordnung unterscheidbare Reize erzeugt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die unterscheidbaren Reize durch den Tastendruck ausgelöst werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, das die erzeugten Reize in der Steuereinheit zur Unterscheidung einer Eingabe über den Taster ausgewertet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingabesignal durch das Loslassen der Taste erzeugt wird.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als unterscheidbaren Reize Schwingungsimpulse erzeugt werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserzeugungsanordnung durch einen Elektromotor mit bezüglich der Drehachse asymmetrisch verteilten Drehmasse realisiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserzeugungsanordnung durch eine elektrisch leitenden Spule mit einem in Spulenlängsrichtung bewegbaren Kern realisiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungserzeugungsanordnung durch ein piezoelektrisches Element realisiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Bewegungserzeugungsanordnung hervorgerufene Kraft über eine Hebelelement übersetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15 in Verbindung mit den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Spule oder das piezoelektrische Element gleichzeitig als Sensor dient, indem die durch die mechanische Betätigung induzierte Spannung in der Spule oder in dem piezoelektrischen Element in der Steuereinheit ausgewertet und als Eingangssignal genutzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13 in Verbindung mit den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung zum Antreiben der Bewegungserzeugungsanordnung an diese einen Gleichstrom oder pulsierenden Gleichstrom ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15 in Verbindung mit den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung zum Antreiben der Bewegungserzeugungsanordnung an diese einen Wechselstrom, vorzugsweise einen pulsierend rechteckförmigen oder sinusförmigen Wechselstrom ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer des Gleichstroms veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude und/oder die Frequenz der periodischen Bewegung veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster in einem Tastenfeld nebeneinander , übereinander oder in einer anderen geometrischen Anordnung angeordnet wird.
Verfahren für einen elektrischer Taster zur Beeinflussung einer Einheit verbunden mit einer Anordnung zur Erzeugung einer fühlbaren, mechanischen Bewegung der Berührfläche des Tasters, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit eines Zustand der zu beeinflussenden Einheit unabhängig oder abhängig von der Betätigung des Tasters eine an der Berührfläche des Tasters fühlbare Bewegung erzeugt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass über die fühlbare Bewegung eine erfolgreiche Aktion der zu beeinflussende Einheit gemeldet wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass über die fühlbare Bewegung ein Fehlerzustand der zu beeinflussenden Einheit gemeldet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Tastendruck und in Abhängigkeit der zu beeinflussenden Einheit eine zeitlich begrenzte Bewegung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass unterscheidbare mechanische Bewegungen erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die unterscheidbaren mechanischen Bewegungen durch den Tastendruck ausgelöst werden.
Verfahren nach Anspruch 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass die unterscheidbaren, mechanischen Bewegungen zur Unterscheidung einer Eingabe über den Taster ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung durch das Loslassen der Taste ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Tastendruck ein andere Wirkung erzielt wird und ein der Wirkung entsprechendes, unterscheidbare Bewegung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungen mit der Tastenbetätigung zyklisch durchgeschaltet werden.