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Die
Erfindung geht aus von einem einen elektrischen Schalter nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In
der Art eines Joystick- oder Cursor-Schalters ausgebildete Schalter
dienen zur Eingabe von Daten für
ein elektrisches Gerät
durch einen Benutzer. Insbesondere werden solche Schalter für Autoradios
oder Navigationsgeräte
in Kraftfahrzeugen verwendet.
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Ein
derartiger elektrischer Schalter ist aus der
US 4 459 440 A bekannt und
besitzt ein in einer Verschwenkebene bewegbar gelagertes Betätigungsorgan,
das in wenigstens zwei Richtungen verstellbar ist. Das Betätigungsorgan
ist aus einer neutralen Stellung in eine der jeweiligen Richtung
zugeordnete Schaltstellung durch den Benutzer bewegbar. In der Schaltstellung
wirkt das Betätigungsorgan auf
ein Schaltelement schaltend ein.
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Da
der Schalter mehrere Schaltstellungen besitzt, ist dessen Kontaktsystem
im allgemeinen auf komplexe Art und Weise ausgestaltet. So sind
bei dem bekannten Schalter mehrere Mikroschalter parallel zur Verschwenkebene
als Schaltelemente angeordnet. Eine solche Anordnung ist aufwendig
und die Herstellkosten des Schalters verteuern sich. Außerdem steigt
die Fehleranfälligkeit
für das
Kontaktsystem des bekannten Schalters.
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Aus
der
DE 39 30 754 C1 ist
ebenfalls ein elektrischer Schalter mit einem in einer Verschwenkebene
gelagerten Betätigungsorgan
bekannt. Das Betätigungsorgan
ist in zwei Ebenen verschwenkbar und dabei aus einer neutralen Stellung
in eine in der jeweiligen Ebene angeordnete Schaltstellung verschwenkbar.
In der Schaltstellung wirkt das Betätigungsorgan mittels eines
Betätigungselements
auf ein senkrecht zur Verschwenkebene angeordnetes Schaltelement
schaltend ein. Das Schaltelement ist wiederum als Tastschaltelement
in der Art eines Mikroschalters ausgebildet. Das Schaltelement weist einen
Festkontakt und einen Schaltkontakt mit einem Rückstellelement auf, so daß der Schaltkontakt
sowohl als Überbrückungskontakt
als auch als Rückstellelement
dient.
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Weitere
in der Art eines Joystick- oder Cursor-Schalters ausgebildete elektrische
Schalter mit einem in mehreren Ebenen verschwenkbaren Betätigungsorgan
sind in der
US 5 804
781 A , der
US
3 115 555 A ,
GB
605 380 A sowie der
US
5 227 594 A beschrieben.
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Schließlich ist
in der
FR 2 735 276
A1 ein Druckschalter beschrieben, der mit einer Schnappscheibe
als Schaltkontakt zur Überbrückung von Festkontakten
versehen ist. Dieser Schalter ist jedoch lediglich durch Druckeinwirkung
in eine Richtung betätigbar
und besitzt kein in mehreren Ebenen verschwenkbares Betätigungsorgan.
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Der
Erfindung liegt ausgehend von der
DE 39 30 754 C1 die Aufgabe zugrunde, einen
derartigen elektrischen Schalter bei gleicher Funktionalität einfacher
auszugestalten.
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Diese
Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
erfindungsgemäßen Lösung liegt
der Gedanke zugrunde, als Schaltelement für das Kontaktsystem an sich
bei Druckschaltern bekannte Tastschaltelemente in der Art eines ”Knackfrosches” zu verwenden.
Diese aus Festkontakten und einer Schnappscheibe aus Metall bestehenden
Tastschaltelemente sind in etwa senkrecht zur Verschwenkebene des
Betätigungsorgans
angeordnet, so daß deren Betätigung durch
das Betätigungsorgan
auf einfache Art und Weise ermöglicht
ist. Im Inneren des Gehäuses
des Schalters befinden sich Halteelemente zur Befestigung der Schnappscheibe.
Das Halteelement ist etwas vorstehend in Richtung zum Betätigungselement
ausgebildet, so daß das
Betätigungselement lediglich
ein Schaltelement betätigen
kann, womit ein eindeutiges Schaltverhalten des Schalters gewährleistet
ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
Betätigungsorgan
des Schalters kann als länglicher,
in etwa senkrecht aus der Verschwenkebene herausragender Schalthebel
ausgebildet sein. Dieser Schalthebel ist in wenigstens vier bis
bevorzugterweise in acht Richtungen in der Art einer Windrose bewegbar.
Jeweils zwei Richtungen, in denen der Schalthebel bewegbar ist,
liegen einander paarweise gegenüber,
wobei die neutrale Stellung des Betätigungsorgans sich in etwa
im Schnittpunkt der Bewegungsrichtungen befindet.
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Zweckmäßigerweise
befindet sich die Verschwenkebene für das Betätigungsorgan im wesentlichen
in der Gehäusewand
des Gehäuses
für den Schalter,
an der das Betätigungsorgan
angeordnet ist. Es bietet sich dabei an, das Betätigungsorgan mittels eines
Kugelgelenks in der Verschwenkebene zu lagern. Hierfür kann ein
in etwa domartiger Aufsatz an der Gehäusewand angeordnet sein.
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Die
Schaltelemente können
einander paarweise diametral gegenüberliegend im Gehäuse angeordnet
sein, womit die Schaltelemente gleichmäßig an einer Umfangsline im
Inneren des Gehäuses des
Schalters verteilt sind. Ist das Gehäuse für den Schalter in etwa zylinderförmig ausgebildet,
so befinden sich die Schaltelemente beispielsweise an der inneren
Mantelfläche
des zylinderförmigen
Gehäuses.
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In
weiterer Ausgestaltung ist am Betätigungsorgan im Inneren des
Gehäuses
des Schalters ein Betätigungselement
zur Betätigung
der Schaltelemente angeordnet, und zwar befindet sich das Betätigungselement
an dem dem benutzerseitigen Ende abgewandten Ende des Betätigungsorgans. Zweckmäßigerweise
ist das Betätigungselement
kugelabschnittsförmig
ausgebildet. Die Oberfläche
des Betätigungselements
kann zusätzlich
mit einem elastomeren Material beschichtet sein. Ein zusätzliches Schaltelement
kann unterhalb des Betätigungselements
im Gehäuse
des Schalters angeordnet sein, wobei das zusätzliche Schaltelement durch
Drücken des
Betätigungsorgans
schaltbar ist. Dieses zusätzliche
Schaltelement ist dann der neutralen Stellung des Betätigungsorgans
zugeordnet.
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Die
Halteelemente zur Befestigung der Schnappscheibe befinden sich an
der inneren Mantelfläche
des zylinderförmigen
Gehäuses
und/oder an einem Gehäuseeinsatz.
Es bietet sich dann an, die Halteelemente einstückig integriert mit dem Gehäuse und/oder
dem Gehäuseeinsatz
auszubilden. Ein Halteelement kann jeweils zur Befestigung zweier
nebeneinanderliegender Schnappscheiben dienen.
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Es
kann sich weiterhin anbieten, die Festkontakte in etwa senkrecht
zur Verschwenkebene des Betätigungsorgans
radial im Gehäuse
des Schalters anzuordnen. Die zugehörigen Anschlüsse von den
Festkontakten können
aus dem Gehäuse
herausragen. Die Festkontakte sind bevorzugterweise im Gehäuse und/oder
einem Gehäuseeinsatz
des Schalters integriert. Hierfür
bietet sich das Einspritzen eines Stanzgitters oder die Ausbildung
des Gehäuses
bzw. des Gehäuseeinsatzes
mitsamt der Festkontakte als MID(Moulded-Interconnected-Device)-Bauteil an.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß der
Schalter trotz hoher Funktionalität sehr einfach aufgebaut ist.
Damit ist der Schalter in der Herstellung kostengünstig. Beim
erfindungsgemäßen Schalter
lassen sich Teile des Kontaktsystems als ein MID(Moulded-Interconnected-Device)-Bauteil
ausgestalten, was insbesondere bei hohen Stückzahlen zu weiteren Kosteneinsparungen
führt.
Weiter ist der Schalter fehlerunanfällig und besitzt eine hohe
Lebensdauer, die wenigstens eine Million Betätigungen erreicht.
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Insbesondere
ist das Kontaktsystem des Schalters unempfindlich für Verschmutzungen,
da die Festkontakte des Schaltelementes von der Schnappscheibe überdeckt
sind. Der erfindungsgemäße Schalter
läßt sich
somit vorteilhaft in rauhen Umgebungsbedingungen, beispielsweise
in Kraftfahrzeugen, einsetzen. Außerdem weist der Schalter eine
gute Haptik mit Druckpunkt und Nachlaufweg auf, wobei Fehlbedienungen,
wie ein Überschalten
o. dgl., mit Sicherheit vermieden werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit Weiterbildungen ist in den Zeichnungen dargestellt und
wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen
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1 einen
elektrischen Schalter in Seitenansicht,
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2 einen
Längsschnitt
entlang der Linie 2-2 in 1,
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3 einen
Schnitt entlang der Linie 3-3 in 2,
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4 einen
Schnitt entlang der Linie 4-4 in 2 und
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5 schematisch
die Anordnung der elektrischen Anschlüsse, von der Unterseite des
Schalters aus gesehen.
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Der
in 1 gezeigte elektrische Schalter 1 ist
in der Art eines Joystick- oder Cursor-Schalters bzw. Mehrfunktionsschalters
ausgebildet und wird als Eingabemittel für Navigationssysteme in Kraftfahrzeugen
eingesetzt. Der Schalter 1 besitzt ein Gehäuse 2,
das in etwa zylinderförmig
ausgebildet ist und beispielsweise einen im wesentlichen runden
Querschnitt mit einem gegebenenfalls polygonal abgesetzten Anteil
aufweisen kann, wie näher
aus 3 und 4 hervorgeht. An der Oberseite
des Gehäuses 2 ist
ein in einer Verschwenkebene 16, die in 2 zu
sehen ist, in wenigstens zwei Richtungen bewegbar gelagertes Betätigungsorgan 3 angeordnet.
Das Betätigungsorgan 3 ist
durch den Benutzer aus einer neutralen Stellung, die in 2 zu
sehen ist, in eine der jeweiligen Richtung zugeordnete Schaltstellung
bewegbar, womit die Bewegungsrichtungen des Betätigungsorgans 3 im
wesentlichen in der Verschwenkebene 16 verlaufen. Das in
einer solchen Schaltstellung befindliche Betätigungsorgan 3 ist
in 1 gezeigt.
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Das
Betätigungsorgan 3 wirkt
in der jeweiligen Schaltstellung auf ein in 4 gezeigtes,
jeweils zugehöriges
Schaltelement 4 schaltend ein. Das Schaltelement 4 ist
als an sich bekanntes Tastschaltelement mit zwei Festkontakten 5, 5' und einer Schnappscheibe 6 ausgebildet.
Die Schnappscheibe 6 dient als Schaltkontakt zur schaltenden Überbrückung der
Festkontakte 5, 5' sowie
als Rückstellelement.
Die Kontaktflächen
der Festkontakte 5, 5' sind vertikal im Gehäuse 2 des
Schalters 1 angeordnet. Weiter sind die Festkontakte 5, 5' der einzelnen Schaltelemente 4 radial
nebeneinanderliegend im Gehäuse 2 angeordnet.
Die ebenfalls vertikal angeordnete Schnappscheibe 6 überdeckt
die Festkontakte 5, 5'. Somit ist das Schaltelement 4 in
etwa senkrecht zur Verschwenkebene des Betätigungsorgans 3 angeordnet.
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Wie
der 2 zu entnehmen ist, ist das Betätigungsorgan 3 als
in das Gehäuse 2 reichender, länglicher
Schalthebel 7 ausgestaltet. Die Verschwenkebene 16 befindet
sich im wesentlichen in der an der Oberseite des Gehäuses 2 gelegenen
Gehäusewand 17,
an der das Betätigungsorgan 3 angeordnet
ist, und verläuft
im wesentlichen entlang der Linie 3-3 sowie senkrecht zur Zeichenebene
der 2. Das Betätigungsorgan 3 ist
mittels eines Kugelgelenks 18 in der Verschwenkebene 16 gelagert. An
der Oberseite der Gehäusewand 17 befindet
sich ein domartiger Aufsatz 19, in dem das Kugelgelenk 18 aufgenommen
ist. Der Schalthebel 7 ragt in etwa senkrecht aus der Verschwenkebene 16 heraus.
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Auf
den Schalthebel 7 ist an seinem außerhalb des Gehäuses 2 befindlichen
benutzerseitigen Ende eine Kappe 8 aufgerastet. Die Kappe 8 ist
die eigentliche manuelle Handhabe für den Benutzer zur Bewegung
des Betätigungsorgans 3.
Der Schalthebel 7 ist in wenigstens vier, aufeinander senkrechte Richtungen
bewegbar. Wie anhand der 4 näher zu erkennen ist, ist vorliegend
das Betätigungsorgan 3 sogar
in acht Richtungen in der Art einer Windrose bewegbar. Jeweils zwei
dieser Richtungen zur Bewegung des Betätigungsorgans 3 liegen
einander paarweise gegenüber.
Die in 2 gezeigte neutrale Stellung des Betätigungsorgans 3 befindet
sich dabei in etwa im Schnittpunkt dieser Bewegungsrichtungen.
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Wie
ebenfalls aus 4 hervorgeht, liegen die Schaltelemente 4 einander
paarweise diametral gegenüber.
Die Schaltelemente 4 sind gleichmäßig an einer Umfangsline im
Inneren des Gehäuses 2 des
Schalters 1 verteilt angeordnet. Die Schaltelemente 4 können sich
dabei direkt an der inneren Mantelfläche 20 des zylinderförmigen Gehäuses 2 befinden
oder auch, was in 4 zu sehen ist, an einem Gehäuseeinsatz 15,
der wiederum an der Mantelfläche 20 angeordnet
ist, angebracht sein. Im Inneren des Gehäuses 2 des Schalters 1 befindet
sich ein in 2 gezeigtes Betätigungselement 9 zur
Betätigung
der Schaltelemente 4. Das Betätigungselement 9 ist
an dem Ende des Betätigungsorgans 3 angeordnet,
das dem benutzerseitigen Ende abgewandt ist, derart daß sich die
Verschwenkebene 16 in etwa mittig zwischen dem benutzerseitigen
Ende des Betätigungsorgans 3 und
dem Betätigungselement 9 befindet.
Zweckmäßigerweise
ist das Betätigungselement 9 kugelabschnittsförmig ausgebildet.
Die Oberfläche des
Betätigungselements 9 kann
mit einem elastomeren Material beschichtet sein, so daß ein gewisser Nachlaufweg
in der Schaltstellung bei Betätigung
des Betätigungsorgans 3 resultiert.
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Wie
in 2 weiter zu sehen ist, ist der neutralen Stellung
des Betätigungsorgans 3 ein
zusätzliches
Schaltelement 10 zugeordnet, das zur Auslösung einer
weiteren Schaltfunktion dient. Das zusätzliche Schaltelement 10,
das eine ähnliche
Ausgestaltung wie die Schaltelemente 4 aufweist, ist unterhalb des
Betätigungselements 9 im
Gehäuse 2 des
Schalters 1 angeordnet. Das zusätzliche Schaltelement 10 ist
durch Drücken
des Betätigungsorgans 3 mittels des
Betätigungselements 9 über einen
Schieber 13 schaltbar. Als Rückstellelement für das Betätigungsorgan 3 dient
eine im Gehäuse 2 befindliche,
auf den Schalthebel 7 einwirkende Druckfeder 14.
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Die
Schnappscheibe 6 für
die Schaltelemente 4, 10 besteht aus Metall und
ist in der Art eines Knackfroschs ausgestaltet. Im Inneren des Gehäuses 2 des
Schalters 1 können
Halteelemente 11 zur Befestigung der Schnappscheibe 6 angeordnet
sein, wie näher
aus 4 hervorgeht. Die Schnappscheibe 6 ist
zur Fixierung jeweils mit einem Ende in das Halteelement 11 einklemmbar
bzw. einrastbar. Jeweils ein Halteelement 11 dient zur
Befestigung zweier nebeneinanderliegender Schnappscheiben 6.
Die Halteelemente 11 sind bevorzugterweise einstückig integriert
mit dem Gehäuse 2 ausgebildet,
und zwar zweckmäßigerweise
an der inneren Mantelfläche 20 des
zylinderförmigen
Gehäuses 2,
oder auch mit einem Gehäuseeinsatz 15 integriert,
wie in 4 zu sehen ist. Weiter ist das Halteelement 11 etwas
vorstehend in Richtung zum Betätigungselement 9 ausgebildet,
derart daß das
Betätigungselement 9 lediglich
ein Schaltelement 4 in Schaltstellung betätigen kann.
Eine gleichzeitige Betätigung
zweier nebeneinanderliegender Schaltelemente 4, was zu
einer nicht eindeutigen und damit fehlerhaften Eingabe des Benutzers
führen
würde,
ist somit wirksam verhindert.
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Die
Festkontakte 5, 5' der
Schaltelemente 4 sind in etwa senkrecht zur Verschwenkebene 16 des Betätigungsorgans 3 radial
im Gehäuse 2 des
Schalters 1 angeordnet. Zu den Festkontakten 5, 5' zugehörige Anschlüsse 12 ragen
aus dem Gehäuse 2 heraus,
wie anhand von 2 oder 5 zu erkennen ist.
Es bietet sich an, daß die
Festkontakte 5, 5' sowie gegebenenfalls
die Anschlüsse 12 im
Gehäuse 2 des Schalters 1 integriert
sind. Diese Integration kann beispielsweise durch Einspritzen eines
Stanzgitters in die Mantelfläche 20 des
Gehäuses 2 und/oder
in den Gehäuseeinsatz 15 erfolgen.
Ebensogut kann die Mantelfläche 20 des
Gehäuses 2 und/oder
der Gehäuseeinsatz 15 als
MID(Moulded-Interconnected-Device)-Bauteil
o. dgl. ausgebildet sein, wobei im an sich elektrisch isolierenden
Gehäuse 2 bzw.
Gehäuseeinsatz 15 elektrisch
leitfähige
Abschnitte für die
Festkontakte 5, 5' sowie
gegebenenfalls die Anschlüsse 12 befindlich
sind.
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So
läßt sich
ein erfindungsgemäßer derartiger
Schalter für
Autoradios, Navigationssysteme und/oder für Steuergeräte in Kraftfahrzeugen verwenden.
Neben Kraftfahrzeuganwendungen kann ein derartiger Mehrfunktionsschalter
auch als Eingabemittel für
Computer, Werkzeugmaschinen oder Haushaltsgeräte eingesetzt werden.
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- 1
- elektrischer
Schalter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Betätigungsorgan
- 4
- Schaltelement
- 5,
5'
- Festkontakt
- 6
- Schnappscheibe
- 7
- Schalthebel
- 8
- Kappe
- 9
- Betätigungselement
- 10
- (zusätzliches)
Schaltelement
- 11
- Halteelement
- 12
- Anschluß
- 13
- Schieber
- 14
- Druckfeder
- 15
- Gehäuseeinsatz
- 16
- Verschwenkebene
- 17
- Gehäusewand
(an der Oberseite)
- 18
- Kugelgelenk
- 19
- domartiger
Aufsatz
- 20
- Mantelfläche (von
Gehäuse)