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Title:
MAGNETIC PUSHBUTTON
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/194429
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a magnetic pushbutton (1) having a housing (1.1) and having a pushbutton element (1.2) which is mounted in the housing (1.1) and comprises a pushbutton head (1.3) and, for the purpose of activating a switch (4) by applying an actuation force FB at the pushbutton head (1.3), is movable relative to the housing (1.1), and having a magnet_M1 2.1 with a magnetic field direction_O1 3.1 and having a magnet_M2 2.2 with a magnetic field direction_O2 3.2, which are both mounted in the pushbutton element (1.2), and having a magnet_M3 2.3 with a magnetic field direction_O3 3.3 for generating a restoring force FR counter to the actuation force FB, said latter magnet being mounted in the housing (1.1), wherein the magnet_M3 2.3, in relation to the respective magnetic field direction, is arranged - at an angle_α with respect to the magnet_M1 2.1, with 80° <= α <= 100° or α = 90°, and - at an angle_β with respect to the magnet_M2 2.2, with 80° <= β <= 100° or β = 90°.

Inventors:
TONNER FRIEDEMANN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/058928
Publication Date:
October 12, 2023
Filing Date:
April 05, 2023
Export Citation:
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Assignee:
TONNER SOLUTIONS GMBH (DE)
International Classes:
H01H36/02
Foreign References:
DE3637974A11988-05-19
US3680026A1972-07-25
US3815066A1974-06-04
CN110299263A2019-10-01
US3815066A1974-06-04
US3680026A1972-07-25
CN110299263A2019-10-01
Attorney, Agent or Firm:
STT SOZIETÄT THEWS & THEWS (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Magnetischer Taster (1) mit einem Gehäuse (1.1) und mit einem in dem Gehäuse (1.1) gelagerten Tastelement (1.2) aufweisend einen Tast- kopf (1.3), das zwecks Aktivierung eines oder mehrerer Schalter (4) durch Anlegen einer Betätigungskraft (FB) am Tastkopf (1.3) relativ zum Gehäu- se (1.1) bewegbar ist und mit einem Magnet_M1 (2.1) mit einer Magnet- feldrichtung_O1 (3.1) und mit einem Magnet_M2 (2.2) mit einer Magnet- feldrichtung_O2 (3.2), die beide im Tastelement (1.2) gelagert sind, und mit einem Magnet_M3 (2.3) mit einer Magnetfeldrichtung_O3 (3.3) zur Generierung einer Rückstellkraft (FR) entgegen der Betätigungskraft (FB), der im Gehäuse (1.1) gelagert ist, dad urch gekennzeichnet, dass der Magnet_M3 (2.3) mit Bezug zu der jeweiligen Magnetfeldrichtung

- in einem Winkel_α zum Magnet_M1 (2.1) angeordnet ist, mit 80° <= α <= 100° oder a = 90°, und

- in einem Winkel_ß zum Magnet_M2 (2.2) angeordnet ist, mit 80° <= ß <= 100° oder ß = 90°.

2. Magnetischer Taster (1 ) nach Anspruch 1 , dad urch gekennzeichnet, dass der Magnet_M3 (2.3) eine ringförmige Geometrie mit einer Ringach- se (3.4) aufweist und als einteiliger Ringmagnet ausgebildet ist, oder dass der Magnet_M3 (2.3) als mehrteiliger Magnet mit einem oder mehreren in Ring- oder Teilringform angeordneten Magnetpaaren mit jeweils zwei Magneten (2.3a, 2.3b) ausgebildet ist, jeweils mit einer Magnetfeldrichtung rechtwinklig zur Ringachse (3.4).

3. Magnetischer Taster (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (2.3a, 2.3b) eines Magnetpaares (2.3) mit entgegenge- setzter Nord-Süd-Ausrichtung NS angeordnet sind.

4. Magnetischer Taster (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad urch gekennzeichnet, dass der Magnet_M2 (2.2) größer oder stärker ausgebildet ist als der Magnet_M1 (2.1), wobei der Magnet_M2 (2.2) zwischen dem Magne- ten_M1 (2.1) und dem Tastkopf (1.3) platziert ist.

5. Magnetischer Taster (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad urch gekennzeichnet, dass mindestens der Magnet_M1 (2.1 ) und/oder der Magnet_M2 (2.2) mit Bezug zur jeweiligen Magnetfeldrichtung_O1, - 02 (3.1, 3.2) mit unter- schiedlichem Abstand_a1, Abstand_a2 zum Magnet_M3 (2.3) oder zu den Magneten (2.3a, 2.3b) eines Magnetpaares angeordnet sind.

6. Magnetischer Taster (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraft-Weg-Kurve (6) vorgesehen ist mit zumindest einem Ab- schnitt (6.1) mit negativer Steigung.

7. Magnetischer Taster (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet_M1 (2.1 ) und/oder der Magnet_M2 (2.2) eine Höhe_h aufweist und zwischen dem Magnet_M1 (2.1) und dem Magnet_M2 (2.2) ein Abstand_a vorgesehen ist, mit 0,3 h <= a <= 0,7 h oder 0,4 h <= a <= 0,6 h oder 0,45 h <= a <= 0,55h.

8. Verwendung eines magnetischen Tasters (1) nach einem der vorherge- henden Ansprüche für eine Tastatur (5).

9. Verfahren zur Verwendung eines magnetischen Tasters (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ge- schwindigkeit und die Bewegungsrichtung des Tastelements (1.2) über den Magnet_M1 (2.1) und/oder den Magnet_M2 (2.2) ermittelt wird.

10. Verfahren zum Einstellen eines magnetischen Tasters (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Remanenzen der Magnete_M1 , -_M2 und Magnet_M3 (2.1 , 2.2, 2.3) der- art aufeinander abgestimmt werden, dass die Kraft-Weg-Kurve (6) des Schalters (4) in Bezug auf den taktilen Effekt und die Rückstellkraft (FR) eingestellt werden.

Description:
Magnetischer Taster

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Taster mit einem Gehäuse und mit einem in dem Gehäuse gelagerten Tastelement bzw. Stößel aufwei- send einen Tastkopf, das zwecks Aktivierung eines oder mehrerer Schalter durch Anlegen einer Betätigungskraft am Tastkopf relativ zum Gehäuse be- wegbar ist und mit mehreren Magneten, die jeweils eine Magnetfeldrichtung ei- ner Magnetisierung und eine Nord-Süd-Ausrichtung NS aufweisen und mit ei- nem MagnetJVH mit einer Magnetfeldrichtung_O1 und mit einem Magnet_M2 mit einer Magnetfeldrichtung_O2, die beide im Tastelement gelagert sind und mit einem Magnet_M3 mit einer Magnetfeldrichtung_O3 zur Generierung einer Rückstellkraft entgegen der Betätigungskraft, der im Gehäuse gelagert ist. In der Regel ist das Tastelement zwecks Aktivierung eines Schalters relativ zum Gehäuse translatorisch bewegbar.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein taktiler Taster, wie er für Computer- tastaturen verwendet werden kann, jedoch ohne mechanische Federn und auf kleinem Bauraum realisiert.

Als Taster wird angesehen eine Eingabeeinheit wie beispielsweise eine einzel- ne Taste einer Tastatur, die dazu dient manuell, insbesondere mittels eines Fingers, einen Schalter zu betätigen um ein Schaltereignis auszulösen. Ein Schalter generiert durch Bedienen oder Aktivieren ein Schaltsignal. Bei mecha- nischen Schaltern wird das Schaltsignal durch Betätigen bzw. Kontaktieren von zwei elektrischen Kontakten generiert. Bei einem kontaktlosen Schalter, wie ei- nem induktiven Schalter oder einem optischen Schalter, wird das Signal kon- taktlos über eine Signaleinheit generiert. Bei einem Hall-Effekt-Schalter zum Beispiel erfasst ein Hall-Effekt-Sensor die Position eines im Taster angeordne- ten Magneten, wobei in einer vorbestimmten Position des Magneten über eine mit dem Hall-Effekt-Sensor verbundene Signaleinheit das Schaltsignal kontakt- los generiert wird. Probleme bei bisherigen mechanischen Tastern sind zum einen die Anfälligkeit gegenüber Verschmutzung und Abnutzung der elektrischen Kontakte. Zum an- deren wird bei taktilen mechanischen Tastern das Tastengefühl oft als stark rei- bend empfunden - ein Problem, das bisher nur durch Einfetten der aneinander gleitenden Teile gelöst werden konnte. Das Einfetten wiederum reduziert jedoch den taktilen Effekt. Die heute üblichen mechanischen Taster weisen eine me- chanische Feder und zwei Schalterplatten auf, deren Lage zueinander durch einen beweglichen Stößel bzw. Tastelement verändert wird und einen elektri- schen Kontakt schließen. Ein taktiler Effekt kann durch Fortsätze am Tastele- ment erzeugt werden, die reibend an den sich durchbiegenden Schalterplatten einen zu überwindenden Widerstand erzeugen.

Es ist aber bereits auch ein magnetischer Taster aus der US 3,815,066 B be- kannt. Dieser Taster weist zum federfreien Generieren einer definierten bzw. variierenden Rückstellkraft fünf Magnete auf, die mit Bezug zu der jeweiligen Nord-Süd-Achse des einzelnen Magneten parallel zueinander und koaxial zuei- nander angeordnet sind.

Aus der US 3,680,026 A ist eine kontaktlose Taste mit zwei an einem Zylinder befestigten kreisringförmigen Magneten bekannt, zwischen denen ein stangen- förmiger Magnet gelagert ist. Aus der CN 110 299 263 A ist ein Taster mit einem Winkel von 90 Grad zwi- schen den Magnetfeldrichtungen der festen Magneten und des beweglichen Magneten bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Taster derart auszubilden und anzuordnen, dass eine flache Bauweise und eine vorteilhafte Rückstellkraft gewährleistet werden.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Magnet_M3 (2.3) mit Bezug zu der jeweiligen Magnetfeldrichtung

- in einem Winkel_α zum Magnet_M1 angeordnet ist, mit 80° <= α <= 100° oder a = 90°, und - in einem Winkel_ß zum Magnet_M2 angeordnet ist, mit 80° <= ß <= 100° oder ß = 90°. Hierdurch wird erreicht, dass der Taster frei von mechanischen Federelementen ist und trotzdem einen gewünschten Ver- lauf der Rückstellkraft abbildet. Insbesondere eine Rückstellkraft, die zunimmt und über den weiteren Verlauf einen spürbaren Abfall und eine anschließende Zunahme aufweist. Vorzugsweise sind der Magnet_M1 und der Magnet_M2 mit

Bezug zu der jeweiligen Magnetfeld richtung parallel oder koaxial zueinander angeordnet, so dass Winkel_a gleich Winkel_ß ist. Abweichungen hiervon sind aber möglich.

Die nachfolgend genannten Stabmagnete umfassen sowohl Magnete mit run- dem, quadratischem oder mehreckigem Querschnitt, wie beispielsweise Zylin- dermagnete oder Quardermagnete als auch Magnete mit unterschiedlichem Verhältnis zwischen Durchmesser und Länge, also beispielsweise Zylinder- magnete ebenso wie Scheibenmagnete.

Die Magnetfeldrichtung entspricht demnach der Ausrichtung der Elementar- magnete, mithin der Ausrichtung der magnetischen Dipole des permanentmag- netischen Materials. Die jeweilige Magnetfeldrichtung definiert eine Magnetach- se mit einer Nord-Süd-Ausrichtung. Bei Stabmagneten sowie bei Ringmagneten mit axialer Magnetfeldrichtung sind die Magnetfeldrichtungen in verschiedenen Punkten des Magneten parallel zueinander und parallel zur Magnetfeld richtung. Anders ist es bei Ringmagneten mit einer Magnetfeldrichtung die nicht axial zur Ring-Mittelachse verläuft, sondern radial zur Ring-Mittelachse. Hier gibt es mehrere Magnetfeldrichtungen, die alle radial zur Ring-Mittelachse ausgerich- tet. Bei zusammengesetzten Magnetgruppen bestehend aus mehreren Einzel- magneten können ebenfalls mehrere Magnetfeldrichtungen vorhanden sein. Die Nord-Süd-Ausrichtung wird durch einen Pfeil dargestellt, wobei die Pfeil- spitze zum Nordpol gerichtet ist.

Vorteile werden auch erreicht durch einen magnetischen Taster mit einem im Wesentlichen axial beweglichen Teil, wie ein Tastelement und mindestens ei- nem unbeweglichen Teil, wie ein Gehäuse, in dem das Tastelement geführt ist und das sowohl einen unteren als auch einen oberen Anschlag für das Tas- telement aufweist, wobei dem Tastelement zwei Magnete_M1 und _M2 zuge- ordnet sind und dem Gehäuse mindestens ein Magnet_M3 oder eine Magnet- gruppe_M3 zugeordnet sind, wobei die Magnete_M1 und _M2 durch einen we- sentlichen Teil des Magnetfelds von Magnet_M3 geführt werden, wobei die Magnetfeldrichtung der Magnetisierung von Magnet_M1 und Magnet_M2 in die gleiche Vorzugsrichtung zeigt und die Magnetisierung des Magneten_M3 bzw. aller Magnete von der Magnetanordnung_M3 im Wesentlichen rechtwinklig zur Magnetisierung von MagnetJVH und Magnet_M2 ausgerichtet ist.

Gelöst werden die Probleme der taktilen Taster durch die Verwendung von Permanentmagneten zur Erzeugung der rücktreibenden Kraft sowie auch der Kraft zur Erzeugung eines angenehmen taktilen Effekts. Ein Einfetten der glei- tenden Teile hat hier keine ungewollte Rückwirkung auf den taktilen Effekt. Die Position des Tastelements kann über Magnetfeldmessung mit Hilfe von Hall- Effekt-Sensoren kontaktlos ermittelt werden und darüber ein Schalt- bzw. Posi- tionssignal generiert werden. Im Gegensatz zu einem mechanischen Schalter handelt es sich bei einem solchen Hall-Effekt-Schalter um ein Halbleiterbau- element bzw. einen kontaktlosen Schalter.

Die Neuheit des hier vorgeschlagenen taktilen magnetomechanischen Tasters liegt daher in der Magnetfeldrichtung des Magnetaufbaus sowie auch in der Reduktion der notwendigen Magnete bis auf drei Stück und der damit mögli- chen Kompaktheit der Anordnung begründet. Dies vereinfacht die Montage, re- duziert die Kosten und macht es erst möglich, einen Taster mit den heute übli- chen kleinen Tastergeometrien zu realisieren. Darüber hinaus ist der Taster über die Wahl der relativen Stärke der Magnete in Bezug auf die Kraft-Weg- Kurve einstellbar und somit in der Stärke und Ausprägung des taktilen Effekts konfigurierbar.

Im Statorfeld der Magnetanordnung bzw. Magnetgruppe_M3 bewegt sich das Tastelement mit den Magneten_M1 und -_M2. Die Superposition der Magnet- kräfte von MagnetJVH und Magnet_M2 im Feld von Magnet_M3 erzeugt im Wesentlichen eine Kraft in z-Richtung, mithin vertikal rücktreibend. In Richtung von Magnet_M3, also lateral in y-Richtung treten mitunter stabilisierende und nicht stabilisierende Kräfte auf, je nach Lage des Tastelements. Bei positiver Steigung der Kraft-Weg-Kurve ist die Lage in y-Richtung stabilisiert, denn die magnetische Kraft zwischen den Magneten_M1 , -_M2 und Magnet_M3 wirkt ef- fektiv rücktreibend bei einer Auslenkung aus der Nulllage in Richtung y (siehe Ausführungsbeispiel Fig. 2a, 3a). Bei negativer Steigung der Kraft-Weg-Kurve tritt eine Instabilität in y-Richtung auf, denn zwischen den Magneten_M1 , -_M2 und Magnet_M3 herrscht eine Anziehungskraft. Zwischen den Magneten_M1 , - _M2 und Magnet_M3 wirkt effektiv dann eine anziehende magnetische Kraft- komponente in y-Richtung. Durch die Magnetanordnung_M3 mit entgegengesetzter Ausrichtung kann der Betrag der auftretenden Querkräfte (y-Richtung) begrenzt werden. Damit er- reicht wird eine weitgehende Kompensation der Kräfte in y-Richtung in der symmetrischen Mittellage von Magnet_M1 und Magnet_M2 relativ zu dem/den Magneten von Magnet_M3. Magnet_M1 zusammen mit der Lücke zwischen dem Magnet_M1 und dem Magnet_M2 erzeugt im Wesentlichen den taktilen Effekt (Ansteigen und wieder Abfallen in der Kraft-Weg-Kurve). Die Kraft-Weg-Kurven der Magnete_M1 und - _M2 für sich allein weisen negative Anteile und damit eine vortreibende Kraft auf. Jeweils Magnet_M1 kompensiert für Magnet_M2 und Magnet_M2 für Mag- net_M1 diese negativen Kraftbereiche, so dass in Summe eine rücktreibende Kraft entsteht.

Wesentlich für den kompakten Aufbau ist die Magnetfeldrichtung der Magnete zueinander. Das Maximum der Kraft bei einer rechtwinkligen Magnetfeldrich- tungen ist für einen Magneten_M1/M2 innerhalb der Magnetanordnung_M3, während bei einer axialen Magnetanordnung dieses Maximum außerhalb von Magnet_M3 auftritt. Die vorteilhaften Anteile der Kraft-Weg-Kurven von Mag- net_M1 und Magnet_M2 lassen sich durch kompakte Bauweise optimal kombi- nieren zur gewünschten Kraft-Weg-Kurve des Tasters.

Der Abstand der Magnete zueinander und die Größe bzw. Stärke der Magnete sind zudem wesentliche Parameter für die Kraft-Weg-Kurve. Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung eines magnetischen Tas- ters wie vorgehend beschrieben.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn der Magnet_M3 eine ringförmige Geomet- rie mit einer Ringachse aufweist und als einteiliger Ringmagnet ausgebildet ist, oder dass der Magnet_M3 als mehrteiliger Magnet mit einem oder mehreren in Ring- oder Teilringform angeordneten Magnetpaaren mit jeweils zwei Magneten ausgebildet ist, die jeweils eine Magnetfeldrichtung rechtwinklig zur Ringachse haben. Durch Anwendung einer Ring- oder Teilringform ist eine vorteilhafte Kraft-Weg-Kurve abbildbar. Unter Teilringform wird demnach auch die Anord- nung mehrerer Quadermagnete oder Stabmagnete verstanden, die über den Umfang verteilt angeordnet sind.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Magnete eines Magnetpaares mit ent- gegengesetzter Nord-Süd-Ausrichtung angeordnet sind. Mehrere Magnetpaare sind auch möglich. Die Magnete eines Paares sind in der Regel Stab- oder Quardermagnete und sind gegenüberliegend zur Ringmittelachse angeordnet.

Die Magnete eines Magnetpaares oder die mehreren Magnete bilden die Mag- netgruppe_M3.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn der Magnet_M2 größer oder stärker aus- gebildet ist als der Magnet_M1 , wobei der Magnet_M2 zwischen dem Magne- ten_M1 und dem Tastkopf platziert ist. Der Magnet_M2 begründet den wesent- lichen Teil der rücktreibenden Tasterkraft. Der Magnet_M1 erzeugt im Wesent- lichen den taktilen Effekt. Typischerweise soll der Magnet_M2 doppelt so stark sein wie der Magnet_M1. Zudem können der Magnet_M1 und/oder der Mag- net_M2 als Stabmagnet ausgebildet sein. Dabei sind die Magnete_M1 , _M2 in gleicher Ausrichtung NS angeordnet.

Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass mindestens der Mag- net_M1 und/oder der Magnet_M2 mit Bezug zur jeweiligen Magnetfeldrich- tung_O1 , Magnetfeldrichtung_O2 mit unterschiedlichem Abstand al , Ab- stand_a2 zum Magnet_M3 oder unterschiedlichem Abstand_a1 , Abstand_a2 zu den Magneten eines Magnetpaares angeordnet sind. Durch den unterschiedli- chen Abstand_a1 , Abstand_a2 in y-Richtung wird mindestens einer der Magne- te_M1 , _M2 vom Magnet_M3 oder von einem der Magnete aus der Magnetan- ordnung_M3 bevorzugt angezogen, so dass das Tastelement eine zwar au- ßermittige aber stabile Lage erfährt. Insbesondere bei einer symmetrischen Anordnung von Magnet_M3 um Mag- net_M1 und -_M2 tritt abschnittsweise eine Instabilität auf, d.h. das Tastelement liegt an dem Magneten_M3 an. Für diesen Fall kann die Anordnung in Bezug auf Magnet_M3 auch asymmetrisch gewählt werden, so dass die Instabilität nur einseitig auftritt: Dies kann durch Veränderung des Abstands zwischen einem der Magnete von Magnet_M3 und dem Tastelement bzw. den Magneten_M1 , -

_M2 geschehen. Das Tastelement wird dann über den ganzen Freiheitsbereich des Tastelements stärker von der näheren Seite von Magnet_M3 angezogen. Die Kräfte von Magnet_M3 kompensieren sich dann zwar nur teilweise in y- Richtung, jedoch wird die Instabilität vermieden. In z-Richtung wirken die Kräfte der Magnete der Magnetanordnung Magnet_M3 gleichartig, solange die Mag- nete radial orientiert sind. Der Versatz in y-Richtung kommt hierbei nicht zum Tragen.

Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn eine Kraft- Weg-Kurve vorgesehen ist, die zumindest einen Abschnitt mit negativer Steigung oder zumindest ein relatives Maximum aufweist. Der Abschnitt bzw.

Teilabschnitt mit negativer Steigung bildet den taktilen Effekt ab, der dem Be- diener die Betätigung des Tasters und damit des Schalters signalisiert.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn der Magnet_M1 und/oder der Magnet_M2 eine Höhe_h aufweist und zwischen dem Magnet_M1 und dem Magnet_M2 ein Ab- stand_a vorgesehen ist, mit 0,3 h <= a <= 0,7 h oder 0,4 h <= a <= 0,6 h oder 0,45 h <= a <= 0,55h. Ein Abstand a, der etwa 50 % der Höhe_h des kleineren der beiden Magnete_M1 , _M2 aufweist, hat sich als vorteilhaft erwiesen.

Mit Blick auf die erfindungsgemäße Verwendung kann es von Vorteil sein, wenn die Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung des Tastelements über den MagnetJVH und/oder den Magnet_M2 ermitelt wird. Dies kann induktiv oder über einen Hall-Effekt Sensor oder optisch erfolgen.

Zudem kann es von Vorteil sein, wenn die Remanenzen der MagneteJVH , _M2 und _M3 derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Kraft-Weg-Kurve des Schalters in Bezug auf den taktilen Effekt und die Rückstellkraft eingestellt wird.

Die Rückstellkraft bzw. die Kraft-Weg-Kurve der MagneteJVH und _M2 im Feld von Magnet_M3 sind durch die geometrischen Maße und Abstände der Magne- te soweit bestimmt bis auf einen konstanten Faktor, nämlich das Produkt der Remanenzen von MagnetJVH und Magnet_M3 bzw. Magnet_M2 und Mag- net_M3, dies solange die Koerzitivfeldstärke nicht überschritten wird. Durch

Wahl der Remanenzen, i.d.R. über die Wahl der Güte der Magnete kann die Kraft-Weg-Kurve der MagneteJVH , _M3 und der Magnet_M2, _M3 und damit auch die Kraft-Weg-Kurve des Tasters in Bezug auf die Stärke der taktilen Schwelle (lokales Maximum der Weg-Kraft-Kurve) und die Stärke der rücktrei- benden Kraft gewählt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Figur 1a eine Prinzipskizze eines magnetischen Tasters;

Figur 1 b eine alternative Ausführungsform zu Figur 1a; Figur 2a eine perspektivische Ansicht einer Magnetanordnung;

Figur 2b Magnetanordnung nach Fig. 2a im Querschnitt;

Figur 3a eine perspektivische Ansicht einer Magnetanordnung;

Figur 3b Magnetanordnung nach Fig. 3a in der Seitenansicht;

Figur 4 eine Seitenansicht einer Magnetanordnung; Figur 5a eine perspektivische Ansicht einer Magnetanordnung;

Figur 5b Magnetanordnung nach Fig. 5a in der Seitenansicht; Figur 6a eine perspektivische Ansicht einer Magnetanordnung;

Figur 6b Magnetanordnung nach Fig. 6a in der Seitenansicht;

Figur 7 eine Kraft-Weg-Kurve;

Figur 8 eine Tastatur. Der in Figur 1a dargestellte magnetische Taster 1 weist ein Gehäuse 1.1 sowie ein translatorisch bewegbar im Gehäuse 1.1 gelagertes Tastelement 1.2 auf. Das Tastelement 1 .2 kann durch Anlegen einer Betätigungskraft FB vertikal nach unten bewegt werden, wodurch ein mechanischer Schalter 4 betätigt wird, so dass zwei Kontakte 4.1 , 4.2 gegeneinander geführt werden. Diese Schalt- Stellung des Tasters 1.2’ bzw. des Tastkopfes 1.3’ ist gemäß Figur 1a gestri- chelt dargestellt. Bei dem Schalter 4 kann es sich auch um einen Hall-Effekt Schalter handeln.

Zwecks Generierung einer Rückstellkraft FR, die auf den Tastkopf 1.3 wirkt, weist der Taster i mindestens drei Magnete auf, einen ersten Magnet_M1 2.1 sowie einen zweiten Magnet_M2 2.2, die innerhalb des Tastelementes 1.2 an- geordnet sind sowie den mindestens dritten Magnet_M3 2.3, der im Gehäu- se 1.1 angeordnet ist. Bei dem Magnet_M3 2.3 handelt es sich um einen Ring- magneten, der eine hier dargestellte rechteckförmige Querschnittkontur auf- weist. Bei dem ersten Magnet_M1 2.1 und dem zweiten Magnet_M2 2.2 handelt es sich um Stabmagnete, die mit Bezug auf die translatorische Schaltbewegung in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind.

Der im Ausführungsbeispiel Figur 1b magnetische Taster i ist der Übersicht- lichkeit wegen nur zur Hälfte dargestellt und weist im Unterschied zu Ausfüh- rungsbeispiel Figur 1a einen berührungslosen Schalter 4 auf. Der Schalter 4 ist hierbei gebildet durch einen Hall-Effekt Sensor 4.1 sowie einer Schaltsignalein- heit 4.2. Über den Hall-Effekt Sensor 4.1 wird die translatorische Position von mindestens einem der MagneteJVH , -_M2 2.1 , 2.2 erfasst. Sobald von mindes- tens einem dieser beiden Magnete_M1 , -_M2 2.1 , 2.2 die gestrichelt dargestell- te Schaltposition des Tastkopfs 1.3’ bzw. des Tastelements 1.2’ erreicht ist, wird über die Schaltsignaleinheit 4.2 das gewünschte Schaltsignal generiert. Bei dem Schalter 4 kann es sich auch um einen mechanischen Schalter handeln.

In den Figuren 2a, 2b ist lediglich die Anordnung der Magnete_M1 bis _M3 2.1- 2.3 dargestellt. Gemäß Figur 2a handelt es sich bei dem Magneten_M3 2.3 um einen Ringmagneten, während die Magnete_M1 , -_M2 2.1 , 2.2 Stabmagnete sind. Nach Figur 2b sind die Magnete_M1 , -_M2 2.1 , 2.2 mit Bezug auf die Magnetfeldrichtung der Magnete übereinander angeordnet, koaxial zu dem Magnet_M3 2.3 bzw. einer Ringmittelachse 3.4 des ringförmigen Magne- ten_M3 2.3. Der Magnet_M3 2.3 weist eine Magnetfeldrichtung_O3 3.3 auf, die radial zur Magnetfeldrichtung_O1 , - 02 3.1 , 3.2 der Magnete_M1 , -_M2 2.1 ,

2.2 ausgerichtet ist. Dabei ist die Nord-Süd-Ausrichtung NS der Magnetfeldrich- tung_03 3.3 in radialer Richtung nach außen gerichtet.

Die beiden Magnete_M1 , -_M2 2.1 , 2.2 weisen einen vertikalen Abstand_a auf. Der Magnet_M1 2.1 weist eine geringere Höhe_h auf, als der darüber angeord- nete Magnet_M2 2.2. Der Abstand_a zwischen beiden Magneten_M1 , - _M2 2.1 , 2.2 beträgt dabei etwa 50 % der Höhe_h des Magneten_M1 2.1 .

Nach Ausführungsform Figur 3a, 3b ist der Magnet_M3 2.3 als Magnetpaar ausgebildet und weist die beiden Magnete 2.3a, 2.3b auf, die gemäß Figur 3b mit Bezug zur Magnetfeldrichtung_O1 , -_O2 3.1 , 3.2 gegenüberliegend platziert sind. Die jeweilige Nord-Süd-Ausrichtung NS der beiden Magnete 2.3a, 2.3b ist dabei ebenfalls entgegengerichtet und weist radial nach außen.

Sowohl nach Ausführungsbeispiel Figur 2a, 2b als auch nach Figur 3a, 3b schließt die Magnetfeldrichtung_O3 3.3 des dritten Magneten_M3 2.3 mit der Magnetfeldrichtung_O1 3.1 bzw. Magnetfeldrichtung_O2 3.2 des Mag- nets_M1 2.1 bzw. Magnets_M2 2.2 einen Winkel_a gleich Winkel_ ß gleich 90° ein.

Nach Ausführungsbeispiel Figur 4 sind die Magnete_M1 , -_M2 2.1 , 2.2 asym- metrisch zu den beiden Magneten 2.3a, 2.3b des Magnetpaars_M3 2.3 ange- ordnet. Der Versatz ist dabei in radialer Richtung zur Magnetfeldrichtung_O1 , - _O2 3.1 , 3.2, so dass ein radialer Abstand_a1 zwischen der Magnetfeld rieh- tung_01 , -_02 3.1, 3.2 und dem Magnet 2.3b etwas größer ist als ein radialer Abstand_a2 zwischen der Magnetfeldrichtung_01 , -_O2 3.1 , 3.2 und dem Magneten 2.3a. Dies gilt entsprechend für das Ausführungsbeispiel gemäß Fi- gur 2a, 2b mit Blick auf den jeweiligen Abstand zu gegenüberliegenden Berei- chen des Ringmagneten_M3 2.3.

Das Tastelement 1.2 wird entgegen einer z-Richtung zwecks Betätigung bzw. Aktivierung des Schalters 4 nach unten bewegt. Der seitliche Versatz zwischen den beiden Magneten_M1 , -_M2 2.1 , 2.2 einerseits und dem Ringmag- net_M3 2.3 bzw. dem Magnetpaar_M3 2.3 erfolgt in y-Richtung. Nach Ausführungsbeispiel Figur 5a, 5b findet nur ein Magnet_M3 2.3 Anwen- dung. Die Nord-Süd-Ausrichtung NS verläuft wiederum rechtwinklig zur Magnet- feldrichtung_O1 , -_O2 3.1 , 3.2, weil die Nord-Süd-Ausrichtung NS von den bei- den Magneten_M1 , -_M2 2.1 , 2.2 weg zeigt.

In Ausführungsbeispiel Figur 6a, 6b ist zentral lediglich der Magnet_M2 2.2 vor- gesehen bei Ausbleiben des Magneten_M1 2.1. Die rechtwinklige Anordnung der jeweiligen Magnetfeldrichtung_O2, -_O3 3.2, 3.3 ergibt sich aus Figur 6b, wie auch die Nord-Süd-Ausrichtung NS. Diese Anordnung kommt für "lineare" Taster ohne taktilen Effekt in Betracht.

In Figur 7 ist dargestellt eine Kraft-Weg-Kurve 6 für ein Tastelement 1.2. Hierbei handelt es sich um die Kraft-Weg-Kurve 6 für die Rückstellkraft FR (S) in negati- ver z-Richtung der vorgehend beschriebenen Magnetanordnung. Die Kraft- Weg-Kurve 6 weist dabei einen Abschnitt 6.1 auf mit negativer Steigung. Dieser Abschnitt 6.1 ist dabei Teil eines relativen Maximums 6.2 der Kraft-Weg- Kurve 6. In Ausführungsbeispiel Figur 8 ist gezeigt eine herkömmliche Tastatur 5 mit mehreren magnetischen Tastern 1 wie vorgehend beschrieben. Bezugszeichenliste

1 Magnetischer Taster

1.1 Gehäuse

1.2 Tastelement

1.2’ Tastelement (in gedrückter Position)

1.3 Tastkopf

1 .3’ Tastkopf (in gedrückter Position)

2.1 Magnet_M1

2.T Magnet_M1

2.2 Magnet_M2

2.2’ Magnet_M2

2.3 Magnet_M3, Magnetpaar_M3, Magnetgruppe_M3, Magnetanord- nung_M3

2.3a Teil von Magnet-Paar_M3, Stabmagnet, Quadermagnet

2.3b Teil von Magnet-Paar_M3, Stabmagnet, Quadermagnet

3.1 Magnetfeldrichtung_O1

3.2 Magnetfeldrichtung_O2

3.3 Magnetfeldrichtung_O3

3.4 Ringmittelachse

4 Schalter

4.1 Kontakt / Hall-Effekt-Sensor

4.2 Kontakt / Schaltsignaleinheit

5 Tastatur

6 Kraft-Weg-Kurve

6.1 Abschnitt

6.2 Relatives Maximum

FB Betätigungskraft

FR Rückstellkraft

NS Ausrichtung NOMENKLATUR

Abstand_a

Abstand_a1

Abstand_a2

Höhe_h von 2.1

Winkel_α

WinkeLß