DE10106751C1 - Dreh-Zug-Schalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehschalter mit Zugstufe, der u. a. aus einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten, axial verschieblichen Schaltachse (1b) besteht, welche durch eine Zug- oder Schubbewegung auf zumindest ein den axialen Schaltfunktionen zugeordnetes Schaltelement einwirkt, wobei das Schaltelement parallel zur Schaltachse angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das axiale Schaltelement aus einer Schleifer(5)-Kontaktbahn-Kombination, wobei die zugeordneten Kontaktbahnabschnitte (2b) auf einem Bereich der Kontaktierungsplatte (2) angeordnet sind, welcher durch Umklappen eines zentralen Teiles der Kontaktierungsplatte erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einem durch die Merkmale des Oberbegriffs des Hauptanspruches prinzipiell festgelegten Dreh-Zug-Schalter aus.

Elektrische Schalter, welche sowohl durch eine Drehung wie auch durch eine Zug- oder Schubbewegung betätigt werden können (sogenannte Dreh-Zug- Schalter), werden beispielsweise im Automobilbau als Lichtschalter eingesetzt. Dabei werden z. B. die Funktionen Aus/Standlicht/Abblendlicht - im folgenden als "Drehfunktionen" bezeichnet - mit Hilfe einer Drehbewegung sowie weitere Funktionen - im folgenden als "axiale Schaltfunktionen" bezeichnet beispielsweise Aus/Nebellicht/Nebellicht- Nebelschlußlicht, durch eine axiale Zug- oder Schubbewegung eines Betätigungsgliedes, insbesondere eines Drehknaufs, betätigt. Das Betätigungsglied ist dabei fest mit einem Schaltkreuz verbunden, welches auf die den oben genannten Funktionen zugeordneten Schaltelemente einwirkt. Bei den genannten Schaltern wird eine Rastung des Betätigungsgliedes in verschiedene, den zulässigen Schaltfunktionen zugeordnete Rastpositionen in mehreren axial - d. h. entlang der Drehachse - angeordneten Ebenen mit Hilfe eines beispielsweise federbelasteten, in eine speziell ausgestaltete Steuerkulisse eingreifenden Steuergliedes ermöglicht. Durch Verdrehung des Betätigungsgliedes innerhalb einer Schaltebene werden die Drehfunktionen betätigt, während durch eine axiale Bewegung des Betätigungsgliedes die verschiedenen Schaltebenen eingestellt werden, wobei jeder Schaltebene eine axiale Schaltfunktion zugeordnet ist.

Eine demgemäß gestaltete Steuerkulisse ist beispielsweise in der Patent­ schrift DE 38 34 390 C1 beschrieben.

Verschiedene Ausführungsformen von elektrischen Schaltern mit einer Dreh- und axialer Schaltfunktion sind bekannt.

So ist in der DE 41 17 031 A1 eine Schaltvorrichtung beschrieben, welche einerseits die Funktionalität eines Drehschalters (mit zwei Drehfunktionen) und andererseits die Funktionalität eines Druckschalters besitzt. Bei dieser Schaltvorrichtung ist im Schaltergehäuse eine fixierte Trägerplatte vorgesehen, auf der ober- und unterseitig Schaltungsmuster (Kontaktbahnen) sowohl für die Drehfunktionen als auch für die Druckfunktion - nach Art einer gedruckten Leiterplatte - aufgebracht sind. Die den Drehfunktionen zugeordneten Kontaktbahnen wirken dabei mit zwei manuell verstellbaren, jeweils einen Vielfingerschleifer tragenden Drehplatten zusammen. Im Zentrum der Schaltvorrichtung ist ein dreh- und axial verschiebbarer Druckknopf vorgesehen, welcher auf ein ringförmiges, elastisches Kontaktelement wirkt, das auf der fixierten Trägerplatte aufgebracht ist und die Drehachse der einen Drehplatte konzentrisch umgibt. Das elastische Kontaktglied enthält einen beweglichen Kontakt, der mit den der axialen Schaltfunktion zugeordneten Kontaktbahnen zusammenwirkt. Die fixierte Trägerplatte bzw. die Drehplatten sind bei dieser Schaltvorrichtung in verschiedenen, parallelen Ebenen angeordnet.

Durch die EP 0717424 A2 ist ein ähnlich aufgebauter Drehschalter mit einer zusätzlichen Druckfunktion bekannt geworden. Bei diesem Schalter wird ebenfalls eine verdrehbare Kontaktplatte mit der Schaltachse mitgeführt. Die Kontaktplatte kooperiert dabei über schleiferartige Kontaktmittel mit Gegenkontakten auf einer zugeordneten drehfesten Platte, an der die schleiferartigen Kontaktmittel fixiert sind. Die Schaltachse weist dabei einen nahezu rechteckigen Querschnitt auf und ist in einer zentralen Öffnung (mit korrespondierenden rechteckigen Querschnitt) in der Kontaktplatte axial beweglich geführt, wobei die Kontaktplatte jedoch drehfest mit der Schalt­ achse verbunden ist. Die Stirnseite der Schaltachse wird durch eine weitere, mit Übermaß versehene Öffnung in der drehfesten Platte geführt und betätigt einen als separate Baugruppe vorgefertigten Druckschalter, welcher auf einer zweiten separat befestigten Trägerplatte befestigt ist, die in einer Ebene parallel zur drehfesten Kontaktplatte angeordnet ist.

Desweiteren ist in der Gebrauchsmusterschrift DE 71 11 751 ein Lichtschalter für Kraftfahrzeuge mit einer Zug-Funktion offenbart. Bei diesem Schalter ist die axiale Schaltfunktion für die Instrumentenbeleuchtung vorgesehen.

Der offenbarte Lichtschalter enthält eine Schaltachse mit Einrast- Vertiefungen für die Zug- und Drehbewegung. An die Schaltachse eingerastet wird ein der axialen Schaltfunktion zugeordnetes Schaltglied, welches mit einer Kontaktbrücke versehen ist.

In der US 3,244,822 ist ein weiterer Drehschalter mit einer axialen Schaltfunktion beschrieben. Bei diesem Schalter wird die Drehbewegung eines an einer Schaltachse angebrachten Schaltknopfes zur Betätigung eines Drehpotentiometers ausgenutzt. Durch Ziehen des Schaltknopfes können weitere Schaltfunktionen betätigt werden.

Durch Drehung der Schaltachse wird der Schleifer des Drehpotentiometers bewegt. Der Schleifer ist dabei auf einem Rundkörper mit einer zentralen Durchgangsöffnung für die Schaltachse aufgebracht. Die Schaltachse bzw. die Durchgangsöffnung haben dabei zueinander korrespondiere, dreieckige Querschnitte.

Durch diese Ausgestaltung der Schaltachse bzw. der zugehörigen Aufnahme im Stellglied wird die Entkopplung zwischen der Zug-Bewegung der Schaltachse und Drehbewegung des Stellgliedes erreicht.

In eine am Ende der Schaltachse eingebrachte Nut ist ein axial beweglicher Schaltschlitten eingehängt. Der Schaltschlitten trägt federbelastete Kontakte, die mit einzelnen Gegenkontaktelementen am Gehäuse zusammenwirken.

Schließlich ist aus der den nächstliegenden Stand der Technik darstellenden Offenlegungsschrift DE 195 03 902 A1 ein Drehschalter mit Zugfunktion bekannt. Dieser voroffenbarte Drehschalter enthält eine Schaltachse, die mit Hilfe einer Rastbolzenanordnung in einer Steuerkulisse dreh- und axial beweglich geführt ist. Die Drehbewegung der Schaltachse wird dabei mit Hilfe eines Zahnstangenantriebes auf zwei, auf beiden Seiten der Schaltachse sich gegenüberliegende, mit Schleifern versehene und quer zur Schaltachse angeordnete Schaltschlitten übertragen. Die Schleifer wirken dabei mit ortsfesten, mit dem Gehäuse vergossenen Kontaktstücken zusammen. Die axiale Zugbewegung der Schaltachse wird dabei durch eine (weitere) Schleifer tragende Kontakthalterung auf weitere, mit Gehäuseteilen vergossene, ortsfeste Kontaktstücke übertragen, wobei die Betätigungs­ richtung der Schleifer parallel zur Schaltachse liegt. Die Kontakthalterung greift dabei mit einem Vorsprung in eine Nut in der Schaltachse ein, so daß die axiale Zugbewegung und die Drehbewegung mechanisch voneinander entkoppelt sind.

Nachteilig an dieser Ausführungform ist die vergleichsweise große Anzahl von benötigten, teilweise kompliziert zu fertigenden Einzelteilen, sowie die platzaufwendige, linear gestreckte Anordnung der ortsfesten Kontaktstücke für die Drehbewegung. Außerdem ist die Bauraum­ ausnuztung bei sämtlichen vorgenannten Schaltern verbesserungswürdig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Dreh- Zugschalters, welcher möglichst wenige, einfach herzustellende Einzelteile enthält und dabei einfach und kostengünstig zu montieren ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Dreh-Zugschalter mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches bzw. des Anspruches 2 dargelegten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Bei dem erfindungsgemäßen Dreh-Zug-Schalter sind die Kontaktelemente für die Dreh- und Zugfunktion als Kontakbahnabschnitte auf einer zusam­ menhängenden Leiterplattenanordnung mit einem zentralen, senkrecht abgewinkelten Teil ausgebildet.

Dabei wird das die axialen Funktionen schaltende Element - wie im Stand der Technik - mit seiner Betätigungsrichtung parallel zur Drehachse des Schaltkreuzes angeordnet, wobei das zumindest eine axiale Schaltelement vorzugsweise aus zumindest einem, auf einem beweglichen Schieber befestigtem Vielfingerschleifer und aus mehreren diesem zugeordneten und mit diesem in Wirkkontakt stehenden Kontaktbahnabschnitten besteht, wobei der Schieber durch vorzugsweise im Schaltergehäuse angeformte Führungselemente axial beweglich geführt wird und wobei der Schieber dergestalt an die axiale Bewegung der Schaltachse gekoppelt ist, daß die Drehbarkeit derselben über zumindest einen begrenzten Winkelbereich ermöglicht wird.

Die den axialen Schaltfunktionen zugeordneten Kontaktbahnabschnitte sind dabei vorzugsweise auf einem senkrecht zur Kontaktierungsplatte ab­ stehenden, als Leiterplatte ausgebildeten Bereich angeordnet.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung greift ein am Schieber angeformter Vorsprung formschlüssig in eine an zumindest einem Teil des Umfanges des Schaltkreuzes angebrachte Nut ein, so daß die Drehbewegung des Schaltkreuzes von der axialen Bewegung des Schiebers - entkoppelt ist. Die Ankopplung des Schiebers an die axiale Bewegung des Schaltkreuzes kann jedoch auch dergestalt erfolgen, daß ein am Schaltkreuz über zumindest einen Bereich des Umfanges angebrachter, im wesentlichen rotationssymmetrischer Vorsprung formschlüssig in eine zugeordnete Ausnehmung am Schieber eingreift.

Der Schleifer kann somit unmittelbar, d. h. ohne zusätzliche Kraftumlenkung, durch eine axiale Zug-Druckbewegung des Schaltkreuzes bewegt werden. In einer fertigungstechnisch ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der den axialen Zusatzfunktionen zugeordnete Bereich der Kontaktierungsfläche durch "Umklappen" eines zentralen Teiles der Leiterplatte erzeugt, welcher ohnehin zur Durchführung der Schaltachse freigemacht werden muß. Daher kann in einem ersten Arbeitsgang die vollständige Kontaktbahnstruktur z. B. in einen Ätzverfahren auf die ebene, vorgefertigte Platine aufgebracht und in einem weiteren Arbeitsgang der Bereich, welcher die den axialen Schaltfunktionen zugeordneten Kontaktbahnabschnitte trägt, umgeklappt werden, wobei vorzugsweise die Materialstärke der Leiterplatte im Bereich des Knickes beispielsweise durch eine mechanische Einfräsung auf typischerweise einige zehntel Millimeter geschwächt wird, um einen Bruch des Platinenmaterials beim Abwinkeln zu vermeiden.

Die Vorteile der Erfindung liegen zum einen in der einfachen, sehr direkten mechanischen Ansteuerung der axialen Schaltfunktionen, was sich durch ein angenehmes Schaltgefühl (Haptik) und -geräusch vorteilhaft bei der Betätigung des Schalters auswirkt. Durch die Vermeidung von zusätzlichen Reibmomenten ist die Leichtgängigkeit des Schalters gewährleistet. Durch die platzsparende Bauweise der Anordnung kann die auf der Leiterplatte frei werdende Fläche z. B. für die Unterbringung weiterer Bauelemente vorteilhaft genutzt werden. Die Freilegung der den axialen Schaltfunktionen zugeordneten Kontaktfläche durch Umklappen eines zentralen Bereichs der Leiterplatine hat durch den geringeren Materialverbrauch und die mögliche Einsparung von Arbeitsgängen bei der Herstellung deutliche fertigungstechnische Vorteile.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend durch in den 3 Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 die Ansteuermechanik des erfindungsgemäßen Dreh-Zug- Schalters in schematisierter Form,

Fig. 2 eine weitere Variante des schematisiert dargestellten Gegenstandes mit einer bevorzugten Ausgestaltung der Kontaktbahnabschnitte aufweisenden Leiterplatte (Kontaktierungs­ platte).

In Fig. 1 ist ein Abschnitt des Schaltkreuzes 1b dargestellt, welcher zu­ mindest innerhalb eines begrenzten Winkelbereiches drehbar, wie auch in axialer Richtung verschiebbar ist. Im unteren Bereich des Schaltkreuzes ist eine im wesentlichen ringförmige Nut 7 angebracht, welche sich über zu­ mindest einen Bereich des Umfanges erstreckt. In die Nut greift ein Vorsprung 8 eines die axialen Schaltfunktionen schaltenden Schiebers 4 formschlüssig ein, wobei der Schieber durch vorzugsweise in einem der Einfachheit halber nicht dargestellten Schaltergehäuse angebrachte seitliche Begrenzungen in axialer Richtung geführt wird (Begrenzungen sind ebenfalls nicht dargestellt). Der Schieber 4 trägt zumindest einen Vielfingerschleifer 5, welcher in Wirkkontakt mit einer separaten, axial angeordneten, Kontakt­ bahnabschnitte 2b aufweisenden Platte 9 steht und zur Realisierung verschiedener Schaltzustände eine leitende Verbindung zwischen zwei getrennten, parallelen Abschnitten der Kontaktbahnen herstellt.

In einer speziellen Ausführungsvariante wird die separate Platte 9 mit Hilfe von Steckkontakten mit der Kontaktierungsplatte 2 mechanisch verbunden. Darüber hinaus wird durch eine Verbindung mittels Steckkontakten ebenfalls eine elektrisch leitende Verbindung der auf der Platte 9 aufgebrachten Leiterbahnstruktur mit der auf der Kontaktierungsplatte 2 aufgebrachten Leiterbahnstruktur ermöglicht.

In Fig. 2 ist eine bevorzugte einstückige Ausgestaltung der als Leiterplatte ausgeführten Kontaktierungsplatte 2 dargestellt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die der Drehbewegung zu­ geordneten Kontaktbahnabschnitte 2a auf der Oberseite der als Leiterplatte ausgeführten Kontaktierungsplatte 2 angeordnet, sie können jedoch auch auf der Unterseite oder auf beiden Seiten angeordnet werden. Die der axialen Bewegung zugeordneten Kontaktbahnabschnitte 2b sind auf einem sich in axialer Richtung erstreckenden Teil der Leiterplatte aufgebracht, welcher durch Abwinkeln eines zentralen Bereiches der Leiterplatte erzeugt wird. Die Leiterplatte ist im Bereich des Knickes 10 geschwächt, so daß ein Umlegen eines zentralen Bereiches möglich wird, ohne daß es zu einem Materialbruch im Knickbereich kommt. Vorzugsweise wird der umgelegte Bereich durch im Schaltergehäuse angebrachte Begrenzungen in seiner Position gehalten.

Claims (7)

1. Dreh-Zug-Schalter, insbesondere Lichtschalter für Kraftfahrzeuge, be­ stehend aus zumindest einem Betätigungsglied, sowie Steuer- und Schaltelementen und mindestens einer in einem Schaltergehäuse drehbar gelagerten und axial verschieblichen Schaltachse (1b), welche mittels einer Drehung an der Schaltachse (1b) angeordnete, Drehfunktionen schaltende Elemente steuert und durch eine Zug- oder Schubbewegung mindestens ein, zumindest eine axiale Schaltfunktion schaltendes Schaltelement steuert, welches als Schleifer (5)-Kontaktbahn (2b)-Kombination ausgeführt ist, wobei der zumindest eine die axialen Schaltfunktionen betätigende Schleifer (5) bezüglich seiner Betätigungs­ richtung parallel zur Schaltachse (1b) angeordnet ist und durch eine mechanische Ankopplung an die axiale Bewegung der Schaltachse (1b) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Drehschalt- und axialen Schaltfunktionen zugeordneten Kontaktbahnabschnitte (2b) auf einer Kontaktierungsplatte (2) aufgebracht sind, welche einstückig in Form einer Leiterplatte mit einem senkrecht abgewinkelten zentralen Teil ausgebildet ist, wobei auf dem abgewinkelten Teil sich parallel zur Schaltachse (1b) erstreckende, dem die axialen Schaltfunktionen betätigenden Schleifer (5) zugeordnete Kontaktbahnabschnitte (2b) vorhanden sind.

2. Dreh-Zug-Schalter, insbesondere Lichtschalter für Kraftfahrzeuge, be­ stehend aus zumindest einem Betätigungsglied, sowie Steuer- und Schaltelementen und mindestens einer in einem Schaltergehäuse drehbar gelagerten und axial verschieblichen Schaltachse (1b), welche mittels einer Drehung an der Schaltachse (1b) angeordnete, Drehfunktionen schaltende Elemente steuert und durch eine Zug- oder Schubbewegung mindestens ein, zumindest eine axiale Schaltfunktion schaltendes Schaltelement steuert, welches als Schleifer (5)-Kontaktbahn (2b)-Kombination ausgeführt ist, wobei der zumindest eine die axialen Schaltfunktionen betätigende Schleifer (5) bezüglich seiner Betätigungs­ richtung parallel zur Schaltachse (1b) angeordnet ist und durch eine mechanische Ankopplung an die axiale Bewegung der Schaltachse (1b) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Drehschalt- und axialen Schaltfunktionen zugeordneten Kontaktbahnabschnitte (2b) auf einer zusammenhängenden Leiterplattenanordnung aufgebracht sind, welche aus einer den Drehfunktionen zugeordneten Kontaktierungsplatte (2) und einer damit mechanisch und/oder elektrisch verbundenen, senkrecht abgewinkelten zentralen Platte (9) besteht, auf der sich parallel zur Schaltachse (1b) erstreckende, dem die axialen Schaltfunktionen betätigenden Schleifer (5) zugeordnete Kontaktbahnabschnitte (2b) vorhanden sind.

3. Dreh-Zugschalter, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9) über eine Steckverbindung mechanisch und/oder elektrisch leitend mit der Kontaktierungsplatte (2) verbunden ist.

4. Dreh-Zugschalter, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehfunktionen schaltenden Elemente radial zur Schaltachse (1b) angeordnet sind.

5. Dreh-Zug-Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die axialen Schaltfunktionen schaltende Element aus einem zumindest einen Vielfingerschleifer (5) tragenden Schieber (4) und dem Vielfingerschleifer (5) zugeordneten Kontaktbahnabschnitten (2b) besteht, wobei der Schieber (4) durch innerhalb des Schaltergehäuses angebrachte Begrenzungselemente in seiner axialen Bewegung geführt wird.

6. Dreh-Zug-Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kopplung des Schiebers (4) an die axiale Bewegung der Schaltachse (1b) durch Eingriff eines am Schieber angebrachten Vorsprunges (8) in eine korrespondierende, über zumindest einem Teil des Umfanges der Schaltachse (1b) angebrachte Nut (7) erfolgt, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltachse (1b) und dem Schieber (4) hergestellt und die Drehbarkeit der Schaltachse (1b) über zumindest einen begrenzten Winkelbereich nicht beeinträchtigt ist und wobei der Schieber (4) durch im Schalter­ gehäuse angeformte Begrenzungselemente in seiner axialen Bewegung geführt wird.

7. Dreh-Zug-Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mechanische Kopplung des Schiebers (4) an die axiale Bewegung der Schaltachse (1b) durch eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltachse und dem Schieber hergestellt ist, wobei ein über zumindest einen Bereich des Umfanges angebrachter, im wesentlichen rotationssymmetrischer Vorsprung an der Schaltachse (1b) in eine korrespondierende Aussparung im Schieber eingreift.