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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaltelementen,
insbesondere für Fahrzeuge,
wie Personenkraftfahrzeuge.
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Durch
die DE-A 43 26 226 ist ein Kippschalter bekannt geworden, mit einem
um eine Tragachse schwenkbar gelagerten Betätigungshebel und mit einem
ersten und einem zweiten – ein
Knackgefühl hervorrufenden – vorspringenden
Bereich, die einander in Bezug auf die Tragachse gegenüberliegend durch
Kippen des Betätigungshebels
einknickbar sind und Kontaktbereiche aufweisen, die weitere Kontaktbereiche
unter Bildung eines ersten Schalterelementes und eines zweiten Schalterelementes
gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei der Ein- und Ausschaltvorgang des ersten
und des zweiten Schalterelementes beim Einknicken der ein Knackgefühl hervorrufenden
vorspringenden Bereiche erfolgt. Durch die Anordnung einer den ersten
und den zweiten ein Knackgefühl
hervorrufenden vorspringenden Bereich überbrückenden Funktionsleiste zwischen dem
Betätigungshebel
und den beiden vorspringenden Bereichen wird beim Kippen des Betätigungshebels
in einer Richtung die Funktionsleiste in der selben Richtung wie
der Betätigungshebel
um den zweiten vorspringenden Bereich geschwenkt. Als Ergebnis hiervon
ist der erste vorspringende Bereich gegen die Funktionsleiste gedrückt, so
daß das
erste Schalterelement unter Erzeugung eines ersten Knackgefühls eingeschaltet
wird. Wird der Betätigungshebel in
der selben Richtung weiter gekippt, kann die Funktionsleiste den
ersten vorspringenden Bereich nicht in eine darüber hinausgehende Position
drücken.
Somit wird die Funktionsleiste in entgegengesetzter Richtung zu
der Bewegungsrichtung des Betätigungshebels
um den ersten vorspringenden Bereich verschwenkt. Dadurch wird der
zweite vorspringende Bereich von der Funktionsleiste mit Druck beaufschlagt,
so daß das
zweite Schalterelement unter Erzeugung eines zweiten Knackgefühles eingeschaltet wird.
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Dieser
Kippschalter zeichnet sich durch einen komplizierten Aufbau zur
Realisierung der gewünschten
Schaltfunktionen aus. Der Fertigungsaufwand ist hierbei groß, so daß ein solches
Bauteil nicht preiswert zu fertigen ist.
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Durch
die
DE 39 21 632 A1 ist
ein Verfahren zur Herstellung von Schaltelementen bekannt geworden,
bei dem aus einem Metallblech ein Grundkörper vorgegebener Kontur ausgeformt
wird, an den durch Spritzgießen
ein Kunststoff-Gehäuse
angeformt wird, an welches ein gegenüber demselben bewegbarer Betätigungshebel
unter Bildung einer dazu vorgesehenen Gelenkverbindung angeformt
ist.
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Die
DE 41 29 555 A1 ,
die
DE 195 09 017
A1 sowie die
DE
197 00 667 C2 zeigen Verfahren zur Herstellung unterschiedlicher
Schaltelemente, bei denen zumindest die die Festkontakte aufweisenden Schaltergrundelemente
als Stanz-Biegeteile hergestellt und in einem nachfolgenden Spritzgußprozeß jeweils
in ein Kunststoffgehäuse
eingebettet werden.
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Durch
die
DE 198 44 336
C1 ist ein Schaltelemente, insbesondere ein Kippschalter
bekannt geworden, bei dem an einem Kunststoff-Gehäuse ein gegenüber demselben
bewegbarer Betätigungshebel
unter Bildung einer dazu vorgesehenen Gelenkverbindung angeformt
ist, wobei der Betätigungshebel
mit Durchgangslöchern
zur Aufnahme von Ansteuerelementen versehen ist.
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In
der
DE 31 32 313 C1 ist
ein Kippschalter offenbart, der einen in einem Schaltergehäuse aufgenommenen
Betätigungshebel
mit einem T-förmigen Querschnitt
aufweist.
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Der
Erfindung liegt zum einen die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung von Schaltelementen zu konzipieren, das eine einfache
und kostengünstige
Fertigung eines solchen ermöglicht.
Zum anderen liegt der Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, ein
Schaltelement bereit zu stellen, das sich für die erfindungsgemäße Herstellung
eignet und zudem in seinem Aufbau kompakt und robust sowie in seiner
Handhabbarkeit deutlich einfacher gegenüber dem Stand der Technik ist.
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Die
Verfahrensaufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung von Schaltelementen mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die gegenständliche Aufgabe wird gelöst durch
ein Schaltelement mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs
6.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des Erfindungsgegenstandes
sind den jeweils zugehörigen
Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Durch
die beschriebenen Arbeitsschritte des Verfahrens
- – Erzeugung
eines gehäuseartigen
Kunststoffkörpers
- – Einspritzen
eines Kunststoff-Betätigungshebels in
das Gehäuse
kann
in ein- und derselben Maschine bzw. in aufeinanderfolgenden Fertigungsschritten
ein funktionsfähiges
Schaltelement erzeugt werden, welches in Folgearbeitsschritten mit
unterschiedlichsten Schalt- und Kontaktelementen in Wirkverbindung
gebracht werden kann.
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Die
einzelnen Bauteile des Schaltelementes bestehen vorzugsweise aus
thermoplastischen Kunststoffen, wobei ggf. auch unterschiedliche
Farbgebungen realisiert werden können.
Die gelenkige Verbindung des Betätigungshebels
am Gehäuse
erfolgt spielfrei.
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Bei
Bedarf kann das Schaltelement mittels eines Befestigungselementes,
insbesondere eines Blechkörpers,
in Wirkverbindung mit einer Schaltmatte und/oder einer Leiterplatte
gebracht werden, so daß zumindest
Teile des Schaltelementes von außen nicht einsehbar sind. Zur
Erzielung der gewünschten Haptik
können
am Befestigungselement, insbesondere dem Blechkörper, angeformte Rastfedern
vorgesehen werden, die mit dem Betätigungshebel bzw. dessen Arm
in Wirkverbindung stehen.
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Die
Haptik kann jedoch auch im Bereich der Schaltmatte oder durch separate,
am Betätigungshebel
vorgesehene Elemente, wie z.B. einer Domfolie oder dergleichen,
realisiert werden.
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Einem
weiteren Gedanken der Erfindung gemäß können im Bereich der freien
Enden des Armes des Betätigungshebels
Ansteuerelemente vorgesehen werden. Eines dieser Ansteuerelemente
könnte ein
thermoplastisches Elastomer sein, das ggf. eine durch eine Carbonpille
gebildete Kontaktstelle beinhaltet. Eine weitere Möglichkeit
wird darin gesehen, ein zumindest in Teilbereichen leitfähiges thermoplastisches
Elastomer zu verwenden, so daß auch die
bisher übliche
Kontaktpille entfallen kann.
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Beide
Varianten weisen ähnliche
Bauformen wie herkömmliche
Silikonschaltmatten auf, wobei letztere entbehrlich werden, sofern
die thermoplastischen Elastomerkörper
unmittelbar mit Bauteilen des Schaltelementes, wie beispielsweise
dem Betätigungshebel,
in Wirkverbindung gebracht, insbesondere daran angespritzt werden.
Auch dies kann in ein- und derselben Maschine als weiterer Fertigungsschritt
realisiert werden.
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Das
erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
erzeugt durch die Einfachheit seiner Mittel einen gegenüber dem
Stand der Technik funktionsfähigeren
und preiswerteren Gegenstand, der einer Vielzahl von unterschiedlichen
Anwendungsfällen
zugänglich
ist, ohne daß aufwendige Änderungen
im Fertigungsablauf der Maschine notwendig sind.
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Der
Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung
dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
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1 Fertigungsablauf
zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Schaltelementes unter Verwendung
eines Metallbleches als Grundkörper;
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2 Alternativer
Fertigungsablauf zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Schaltelementes;
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3 Perspektivische
Darstellung eines Ansteuerelemente beinhaltenden Betätigungshebels
in verschiedenen Ansichten;
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4 Alternatives
Ansteuerelement für
Betätigungshebel
gemäß 3;
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5 Erfindungsgemäßes Schaltelement
in Verbindung mit einer Schaltmatte sowie einer Leiterplatte.
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1 zeigt
einen möglichen
Fertigungsablauf zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Schaltelementes,
indem aus einem länglichen,
zumindest teilweise leitfähigen
Metallblech 1 ein Grundkörper mit einer etwa rechteckigen
Ausnehmung 2, beispielsweise durch Stanzen, gebildet wird.
Durch Formgebung können
aus dem Grundkörper 1 Verbindungs-
und Arretierungsmittel in Form von herausgebogenen federnden Zungen 3, 3', 4 erzeugt
werden. In einem Folgearbeitsschritt wird in den vorderen Bereich 5 der
Ausnehmung 2 ein thermoplastisches Kunststoffgehäuse 6 eingespritzt,
das einerseits einen Freiraum 7 und andererseits ein Gehäuse 6' beinhaltet,
in welchen Führungs-/Befestigungselemente 9 integriert
sind. In einem Folgearbeitsschritt wird in das Gehäuse 6,
d.h. den Freiraum 7, ein Betätigungshebel 8 eingespritzt,
der unter Bildung einer spielfreien Gelenkverbindung um eine Achse 10 schwenkbar
innerhalb des Gehäuses 6 vorgesehen ist.
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Das
so fertiggestellte Schaltelement kann nun in einem folgenden Arbeitsschritt
längs der
Basiskontur des Gehäuses 6 aus
dem Metallblech 1 beispielsweise ausgestanzt werden. Mittels
der Verbindungs- bzw. Arretierungselemente 3, 3', 4 und/oder der
Befestigungs-/Führungselemente 9 kann
das Schaltelement mit hier nicht dargestellten Schaltmatten bzw.
Leiterplatten in Wirkverbindung gebracht werden.
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2 zeigt
einen alternativen Fertigungsablauf, indem in einer Spritzgießmaschine
ein Kunststoff-Gehäuse 11 erzeugt
wird, das gleichzeitig mit einem Rahmen 12 sowie Befestigungs-
und Führungselementen 13 versehen
wird. Im Gehäuse 11 sind Durchgangslöcher 14, 15 eingebracht,
die zur Aufnahme eines Betätigungshebels 16 vorgesehen
sind, der unter Bildung einer spielfreien Gelenkverbindung um eine
Achse 17 schwenkbar in das Gehäuse 11 eingespritzt
wird. Der Betätigungshebel 16 ist
im Bereich seines aus dem Gehäuse 11 herausragenden Schenkels
mit einem Hohlraum 18 versehen, der gegebenenfalls zur
Aufnahme von Feder-, Steuerungs- oder Leuchtelementen vorgesehen
sein kann. Der Betätigungshebel 16 ist
mit einem Arm 19 versehen.
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3 zeigt
das Schaltelement gemäß 2 in
verschiedenen perspektivischen Ansichten. Erkennbar sind folgende
Elemente:
das Gehäuse 11 samt
Rahmen 12 und Befestigungs- bzw. Führungselement 13.
Im Bereich des Rahmens 12 ist ein Ansatz 22 vorgesehen,
der zur Fixierung, beispielsweise auf einer nachgeordneten Schaltmatte
bzw. Leiterplatte, dient. Das Durchgangsloch 23 kann zur
Aufnahme eines Verbindungselementes, wie beispielsweise einer Schraube,
vorgesehen werden. Ferner erkennbar ist der um die Achse 17 schwenkbare
Betätigungshebel 16 samt
Arm 19. Erkennbar sind auch Kraftbereiche 20, 21,
in welche zur Einstellung der Haptik des Betätigungshebels 16 bolzenartig
ausgebildete Ansteuerelemente 24, 25 eingebracht
sind, die mit mehreren Rastansätzen 26, 27 versehen
und auch als Spritzgußteile
zusammen mit dem Betätigungshebel 16 hergestellt
sind. Die Ansteuerelemente 24, 25 beinhalten einen
in diesem Beispiel leitfähigen
gerundeten Endbereich 28 (z.B. metallisiert), der beispielsweise
unmittelbar in den Bereich einer Leiterplatte bringbar sein kann.
Die Haptik kann nun dadurch erzeugt werden, daß in Abhängigkeit des jeweiligen Anwendungsfalles
der gewünschte
Rastansatz 26, 27 in den Bereich beispielsweise
eines Ansatzes 29 der Durchgangsöffnung 20 eingebracht
und dort fixiert wird.
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Wie
bereits angesprochen werden die Ansteuerelemente 24, 25 unmittelbar
an dem Befestigungshebel 16 angespritzt, wobei die Verbindung durch
ein Filmscharnier realisiert wird. Durch Aufbrechen des Filmscharniers
(Durchdrücken
des jeweiligen Ansteuerelementes 24,25) kann das
jeweilige Ansteuerelement 24,25 bis in den Bereich
eines Kontaktelementes, z.B. einer Domfolie, geführt werden. Somit ist ein Nullspiel
zwischen Ansteuerelement 24, 25 und Kontaktelement
realisierbar.
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4 zeigt
eine Alternative zu 3, und zwar bezüglich des
Ansteuerelementes. Erkennbar ist ein weiteres Ansteuerelement 30,
das von der Formgebung her ähnlich
einer herkömmlichen
Silikonschaltmatte ausgebildet ist. Das Ansteuerelement 30 verfügt über einen
Anspritzbereich 31, der beispielsweise in die Öffnungen 20, 21 des
Betätigungshebels 16 gemäß 3 eingespritzt
werden kann. Des weiteren ist ein elastischer Bereich 32 vorgesehen,
der in einen mit Fixierungsansätzen 33 versehenen
Anlage- und Dichtbereich 34 ausläuft. Der Anlage- und Dichtbereich 34 kann
beispielsweise über
die Fixierungsansätze 33 unmittelbar
auf einer nicht weiter dargestellten Leiterplatte positioniert werden.
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Derartige
Kontakte können
auch durch spritzgegossene Schaltungsträger realisiert werden, die
als Molded Interconnected Devices (MID) bekannt sind. Zur Erzeugung
des Kontaktes können herkömmliche
Carbon-Kontaktpillen 35 zum Einsatz gelangen, oder aber,
der elastische Bereich 35' wird aus
einem leitfähigen
Kunststoff hergestellt. Das Ansteuerelement 30 ist in diesem Beispiel
aus einem thermoplastischen Elastomer (Thermoflex) als Spritzgußteil hergestellt.
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5 zeigt
eine weitere Alternative zu den 1 bis 3.
Erkennbar sind folgende Bauteile:
ein Gehäuse 36, ein Betätigungshebel 37,
der mit einem innerhalb des Gehäuses 36 vorgesehenen
Arm 38 verbunden ist, der um eine Achse 39 unter
Bildung einer spielfreien Gelenkverbindung innerhalb des Gehäuses 36 verschwenkbar
gelagert ist. Am Arm 38 kann ein weiterer Hebelarm 40 vorgesehen
(angespritzt) sein, der um die gleiche Schwenkachse 39 bewegbar,
jedoch geringfügig
länger
als der Arm 38 ausgebildet ist. Das hier dargestellte Schaltelement soll
in Wirkverbindung mit einer Schaltmatte 41 sowie einer
Leiterplatte 42 gebracht werden, verfügt jedoch nicht über eigene
Verbindungs- bzw. Befestigungselemente. Zur Fixierung des Schaltelementes
auf besagter Schaltmatte 41, respektive Leiterplatte 42, kommt
ein in diesem Beispiel aus Blech gebildetes Befestigungselement 43 zum
Einsatz, welches mit angeformten Rastfedern 44, 45 ausgebildet
ist. Das Befestigungselement 43 wird über das Gehäuse 36 gestülpt, wobei
mit Ausnahme des Betätigungshebels 37 alle
weiteren Bereiche des Gehäuses 36 abgedeckt
sind. Am Befestigungselement 43 sind abgebogene Zungen 46 als
Rastnocken angeformt, über welche
eine Verbindung des Befestigungselementes 43 auf der nachgeordneten
Schaltmatte 41 herbeigeführt wird. Die Rastfedern 44, 45 kommen
im Einbauzustand am längeren
Hebelarm 40 des Betätigungshebels 37 zur
Anlage, so daß über diese
Rastfedern 44, 45 die Haptik des Betätigungshebels 37 realisiert werden
kann.