DE10160389A1 - Elektrischer Schalter - Google Patents
Elektrischer SchalterInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter (1), insbesondere in der Art eines Joystick- oder Cursor-Schalters. Der Schalter (1) besitzt ein in einer Verschwenkebene (16), in wenigstens zwei Richtungen bewegbar gelagertes Betätigungsorgan (3), wobei das Betätigungsorgan (3) aus einer neutralen Stellung in eine der jeweiligen Richtung zugeordnete Schaltstellung bewegbar ist. In der Schaltstellung wirkt das Beätigungsorgan (3) auf ein in etwa parallel zur Verschwenkachse (16) des Betätigungsorgans (3) angeordnetes Schaltelement (4) schaltend ein. Der Schalter (1) besitzt eine Steuerkurve (10) in der Art der Kulisse, in die das Betätigungsorgan (3) bei dessen Auslenkung, insbesondere mittels eines Schalthebels (8), derart eingreift, daß das Betätigungsorgan (3) zwangsgeführt in die jeweilige Richtung bewegbar ist. Alternativ oder auch zusätzlich kann der Schalter (1) ein Betätigungselement (18) sowie wenigstens ein weiteres Schaltelement (21) aufweisen, wobei das weitere Schaltelement (21) einer Öffnung (20) in einer in der Art einer Rastscheibe ausgebildeten Kulisse (19) zugeordnet ist. Eine Halterung (23) mit einer Kugel (22) steht derart mit dem Betätigungselement (18) in Wirkverbindung, daß durch Bewegung des Betätigungselements (18) die Kugel (22) in Eingriff mit der Öffnung (20) bringbar ist. Dadurch ist zum einen die Halterung (23) in einer Raststellung befindlich und anderen wirkt die Kugel (22) schaltend auf das weitere Schaltelement (21) ein.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 oder 9.
In der Art eines Joystick- oder Cursor-Schalters ausgebildete Schalter dienen zur Eingabe
von Daten für ein elektrisches Gerät durch einen Benutzer. Beispielsweise werden solche
Schalter für die Bedienung von Autoradios, Bildschirmanzeigen oder Navigationsgeräten in
Kraftfahrzeugen verwendet.
Ein derartiger elektrischer Schalter ist aus der US-A-4 459 440 bekannt und besitzt ein in
einer Verschwenkebene bewegbar gelagertes Betätigungsorgan. Das Betätigungsorgan ist
aus einer neutralen Stellung richtungsabhängig in zugeordnete Schaltstellungen vom
Benutzer durch Verschwenken bewegbar. In der Schaltstellung wirkt das Betätigungsorgan
auf ein Schaltelement schaltend ein.
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 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. Zudem ist bei diesem Schalter das
Betätigungsorgan weitgehend in freien Richtungen beweglich. Es besteht somit die Gefahr,
daß die gewünschte Schaltstellung gar nicht oder zwei Schaltstellungen gleichzeitig betätigt
werden. Dies kann, insbesondere in Kraftfahrzeugen, sicherheitskritische Bedienungsfehler
des Benutzers hervorrufen.
Aus der EP 0 656 640 A1 ist ebenfalls ein als Joystick- oder Cursor-Schalter dienender
elektrischer Schalter mit einem in einer Verschwenkebene bewegbar gelagerten
Betätigungsorgan bekannt. Das Lager für das Betätigungsorgan ist in der Art eines
Kreuzgelenks ausgebildet, so daß das Betätigungsorgan aus einer neutralen Stellung in
wenigstens zwei Richtungen und dabei in eine der jeweiligen Richtung zugeordnete
Schaltstellung bewegbar ist. In der Schaltstellung wirkt das Betätigungsorgan auf ein in etwa
parallel zur Verschwenkebene des Betätigungsorgans angeordnetes Schaltelement schaltend
ein. Die Schaltelemente bei diesem Schalter werden von einer Schaltmatte sowie von
zugehörigen Kontaktflächen auf einer Leiterplatte gebildet. Nachteilig bei diesem Schalter
erscheint dessen komplexer Aufbau, wobei insbesondere das Lager für das Betätigungsorgan
sehr aufwendig ausgestaltet ist. Im übrigen besteht auch hier die Gefahr, daß zumindest
zwischen den durch das Kreuzgelenk vorgegebenen Hauptrichtungen liegende
Schaltstellungen wenig präzise betätigbar sind, so daß wiederum Fehlbedienungen auftreten
können.
Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen
derartigen elektrischen Schalter einfacher auszugestalten sowie dessen Funktionalität zu
erhöhen, wobei insbesondere die Gefahr von Fehlbedienungen verringert sein soll.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 oder 9 gelöst.
Der erfindungsgemäße, in der Art eines Joystick-Schalters ausgestaltete elektrische Schalter,
besitzt eine Steuerkurve in der Art einer rosettenförmigen Kulisse. In diese Steuerkurve
greift das Betätigungsorgan bei dessen Auslenkung derart ein, daß das Betätigungsorgan
zwangsgeführt in die jeweilige Richtung bewegbar ist. Die Zwangsführung bewirkt eine
definierte Bewegung in die jeweilige Richtung und verhindert unkontrollierte Bewegungen
in dazwischenliegende Richtungen. Somit sind Fehlbedienungen des Benutzers weitgehend
ausgeschlossen und der Schalter ist zudem überaus ergonomisch bedienbar.
Alternativ oder auch zusätzlich kann der erfindungsgemäße Schalter als Drehrast-Schalter
oder als Joystick-Drehrast-Schalter ausgestaltet sein. Ein solcher Schalter weist ein
Betätigungselement sowie wenigstens ein weiteres Schaltelement auf. Das weitere
Schaltelement ist einer Öffnung in einer in der Art einer Rastscheibe ausgebildeten Kulisse
zugeordnet ist. Eine Halterung mit einer Kugel steht derart mit dem Betätigungselement in
Wirkverbindung, daß durch Bewegung des Betätigungselements die Kugel in Eingriff mit
der Öffnung bringbar ist. Dadurch ist zum einen die Halterung in einer Raststellung
befindlich und zum anderen wirkt die Kugel schaltend auf das weitere Schaltelement ein.
Mittels eines solchen Schalters lassen sich in einfacher Weise und dennoch sehr präzise
Drehschaltstellungen durch das Betätigungselement einstellen, wobei gegebenenfalls mit
derselben Hand des Benutzers das innerhalb des Betätigungselements angeordnete
Betätigungsorgan für die Joystickschaltstellungen bewegbar ist. Vorteilhafterweise erhält
man somit einen in ergonomischer Art und Weise bedienbaren Multifunktionsschalter, der
beispielsweise besonders geeignet für die Menü-Auswahl und Parameter-Eingabe an einem
Bildschirm im Kraftfahrzeug ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Schaltelement des Joystick-Schalters kann als an sich bekanntes Tastschaltelement mit
zwei Festkontakten und einer als Schaltkontakt zur schaltenden Überbrückung der
Festkontakte sowie als Rückstellelement dienenden Schnappscheibe ausgebildet sein.
Dadurch läßt sich das Kontaktsystem des Schalters trotz mehrerer Schaltstellungen
platzsparend anordnen. Das Betätigungsorgan ist beispielsweise in acht Richtungen in der
Art einer Windrose bewegbar, wobei jeder Richtung ein Schaltelement zugeordnet ist. Es
bietet sich dann weiter an, die Schaltelemente in etwa kreisförmig auf einer im Gehäuse des
Schalters befindlichen Haltescheibe, Leiterplatte o. dgl. anzuordnen.
Bevorzugterweise ist das Betätigungsorgan mit einem Schalthebel ausgestattet, so daß das
aus dem Gehäuse ragende Betätigungsorgan durch einen Benutzer verschwenkbar ist. Dieser
Schalthebel greift dann seinerseits in die Steuerkurve ein. Aufgrund der Zwangsführung
durch die Steuerkurve genügt ein einfaches Kugelgelenk zur verschwenkbaren Lagerung des
Schalthebels im Gehäuse.
Zur eigentlichen Betätigung der Schaltelemente kann am Betätigungsorgan und/oder am
Schalthebel ein Betätigungsnocken angeordnet sein. Der Betätigungsnocken wirkt auf einen
korrespondierenden Schaltnocken und der Schaltnocken wirkt wiederum betätigend auf das
Schaltelement derart ein, daß das Schaltelement im wesentlichen in Richtung parallel zum
Schalthebel betätigt wird. Zweckmäßigerweise befindet sich der Betätigungsnocken an
einem am Schalthebel befestigten Tellerelement.
Um zusätzlich zur Joystick-Bedienung eine weitere Eingabemöglichkeit in der Art einer
Enter-Funktion zu erhalten, kann dem Betätigungsorgan ein zusätzliches Schaltelement in
der Art eines Tastschaltelements zugeordnet sein. Das zusätzliche Schaltelement ist an dem
dem Betätigungsorgan abgewandten Ende des Schalthebels angeordnet, und zwar
zweckmäßigerweise auf einer Leiterplatte im Gehäuse. Das zusätzliche Schaltelement ist
durch Drücken des Betätigungsorgans mittels des Schalthebels schaltbar. Dazu bietet es sich
an, den Schalthebel hohl auszugestalten, so daß in dessen Inneren eine Schaltstange
längsbeweglich angeordnet werden kann.
Um Fehlbedienungen des Schalters auszuschließen, kann die gleichzeitige Betätigung der
Joystick- und der Enter-Funktion ausgeschlossen sein. Dies wird dadurch gewährleistet, daß
die Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes in der neutralen Stellung des
Betätigungsorgans freigegeben und bei Auslenkung des Betätigungsorgans aus der neutralen
Stellung, und zwar bevorzugterweise in der Schaltstellung, sperrbar ist. Hierzu wirkt das
Betätigungsorgan mit einem Anschlag an der Steuerkurve im Gehäuse derart zusammen,
daß die Längsbewegbarkeit der Schaltstange verhindert ist.
In weiterer Ausgestaltung läßt sich die Haptik für die Betätigung des Schalters entsprechend
den Bedürfnissen des Benutzers einstellen. Hierfür wirkt das Betätigungsorgan bei der
Bewegung aus der neutralen Stellung in die Schaltstellung mit einer Nockenbahn derart
zusammen, daß eine von der Auslenkung abhängige Kraft in und/oder gegen die Richtung
der Verstellung auf das Betätigungsorgan einwirkt. Zur Erzeugung dieser Kraft kann am
Schalthebel ein Halteteil mit einer Aufnahme für wenigstens einen federbelasteten, in die
Nockenbahn eingreifenden Stößel angeordnet sein. Falls gewünscht kann die Nockenbahn
derart ausgestaltet sein, daß das Betätigungsorgan bei Bewegung in die Schaltstellung einen
Druckpunkt aufweist.
Zur kompakten Ausgestaltung kann die Nockenbahn auf einer Seite eines Trägerelements im
Gehäuse des Schalters angebracht sein. Auf der anderen Seite des Trägerelements ist dann
die Leiterplatte zur Aufnahme der Schaltelemente angeordnet. Zur Befestigung der
Leiterplatte am Trägerelement kann ein Fixierteil vorgesehen sein. Es bietet sich dann an,
das Fixierteil gleichzeitig zur Führung der Schaltnocken für das Schaltelement zu nutzen. In
etwa mittig in der Leiterplatte und in dem Trägerelement befindet sich eine Öffnung zur
Durchführung des Schalthebels.
Für gewisse Einsatzfälle, beispielsweise bei Bedienung von Benutzerfunktionen über eine
Bildschirm-Menü-Steuerung in einem Kraftfahrzeug, kann es erforderlich sein, daß eine
gleichzeitige Drehung des Betätigungselementes bei Betätigung der Joystick-Funktionen
nicht möglich ist. Hierzu kann die Drehbewegung des Betätigungselementes bei aus der
neutralen Stellung ausgelenktem, und zwar vor allem bei in der Schaltstellung befindlichem
Betätigungsorgan, sperrbar sein. Für diese Ausgestaltung greift ein am Tellerelement
angeordneter Ansatz in korrespondierende Ausnehmungen am Betätigungselement ein.
Diese Ausnehmungen können von jeweils zwei beabstandeten Rippen am
Betätigungselement gebildet sein.
In weiterer Ausbildung des Drehrast-Schalters ist die im Gehäuse angeordnete Halterung in
etwa ringförmig ausgestaltet, so daß die Halterung das zusätzliche Schaltelement sowie das
dem zusätzlichen Schaltelement zugewandte Ende des Schalthebels mit der Schaltstange
umgibt. Desweiteren bietet es sich an, für die in der Halterung befindliche Kugel eine
Aufnahme an der Halterung vorzusehen, wobei die Kugel in der Aufnahme in etwa in
Richtung auf die Kulisse federbelastet gehalten ist.
Bei einer Weiterbildung besitzt der Drehrast-Schalter mehrere Raststellungen und mehrere
zu den Raststellungen korrespondierende Schaltstellungen. Hierfür ist die Kulisse
scheibenförmig mit mehreren auf einer Kreisbahn angeordneten Öffnungen ausgebildet.
Weiterhin sind mehrere weitere Schaltelemente in einer zu den Öffnungen
korrespondierenden Kreisbahn auf einer Leiterplatte angeordnet. Bei einem solcherart
ausgebildeten Drehrast-Schalter bietet es sich der Einfachheit halber an, in der Halterung
drei in etwa 120 Grad beabstandet liegende Kugeln anzuordnen, wobei eine Kugel mit den
Öffnungen in der Kulisse zur Rastung und/oder zum Schalten der weiteren Schaltelemente
zusammenwirkt und die beiden anderen Kugeln auf der Kulisse zur Abstützung beweglich
sind. Die beiden anderen Kugeln sind auf einer Kreisbahn beweglich, die einen zur
Kreisbahn für die Öffnungen unterschiedlichen Radius besitzt.
Auch das weitere Schaltelement des Drehrast-Schalters kann als an sich bekanntes
Tastschaltelement mit zwei Festkontakten und einer als Schaltkontakt zur schaltenden
Überbrückung der Festkontakte sowie als Rückstellelement dienenden Schnappscheibe
ausgebildet sein. Über die Öffnung in der Kulisse wirkt die Kugel direkt auf die
Schnappscheibe zum Schalten des Schaltelementes ein. Der Kompaktheit halber kann das
weitere Schaltelement auf derselben Leiterplatte im Gehäuse, auf der sich auch das
zusätzliche Schaltelement befindet, angeordnet sein. Da das Betätigungsorgan für die
Joystick-Funktion vom Betätigungselement für die Drehrast-Funktion umgeben ist, ist
vorteilhaft, wenn sich das zusätzliche Schaltelement in etwa im Mittelpunkt der von den
weiteren Schaltelementen gebildeten Kreisbahn befindet. Zur Halterung der Leiterplatte für
das weitere Schaltelement bietet sich die Kulisse an, an der die Leiterplatte mittels
Fixierzapfen befestigt ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Schalter trotz
hoher Funktionalität, beispielsweise der Joystick- und/oder Drehrast-Funktionalität, an sich
eher einfach aufgebaut ist. Damit ist der Schalter in der Herstellung kostengünstig. Weiter
ist der Schalter fehlerunanfällig und besitzt eine hohe Lebensdauer. 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 auf. Trotz seiner
hohen Funktionalität ist der Schalter einfach, benutzerfreudlich, selbsterklärend sowie
ergonomisch, beispielsweise mit den Fingern einer Hand, zu bedienen. Dadurch sind
Fehlbedienungen weitgehend ausgeschlossen, so daß der erfindungsgemäße Schalter auch
bei sicherheitskritischen Einsatzfällen, beispielsweise zur Bildschirm-Steuerung in
Kraftfahrzeugen, verwendbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Weiterbildungen ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen elektrischen Schalter im Schnitt,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1, wobei teilweise verdeckt liegende
Einzelteile gezeigt sind,
Fig. 3 Teile des Schalters aus Fig. 1 in Explosionsdarstellung,
Fig. 4 eine im Schalter angeordnete Leiterplatte mit Schaltelementen als Einzelteil,
Fig. 5 eine im Schalter befindliche Kulisse als Einzelteil,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 aus Fig. 5 und
Fig. 7 eine Prinzipdarstellung der Wirkungsweise einer Kugel in der zugehörigen Kulisse.
Der in Fig. 1 gezeigte elektrische Schalter 1 ist in der Art eines Joystick- oder Cursor-
Schalters und/oder eines Drehrast-Schalters ausgebildet. Damit handelt es sich bei dem
Schalter 1 um einen Mehrfunktionsschalters, der beispielsweise als Eingabemittel für
Bildschirme, Navigationssysteme o. dgl. in Kraftfahrzeugen verwendet werden kann. Der
Schalter 1 selbst kann am Lenkrad, im Armaturenbrett, in der Mittelkonsole o. dgl. im
Kraftfahrzeug eingebaut sein.
Der Schalter 1 besitzt ein Gehäuse 2, das in etwa zylinderförmig ausgebildet ist. An der
Oberseite des Gehäuses 2 ist ein in einer Verschwenkebene 16, in wenigstens zwei
Richtungen bewegbar gelagertes Betätigungsorgan 3 für die Joystick-Funktionalität
angeordnet. Das Betätigungsorgan 3 ist durch den Benutzer aus einer neutralen Stellung in
eine der jeweiligen Richtung zugeordnete Schaltstellung bewegbar, wie mit dem
Verschwenkpfeil 28 näher bezeichnet ist, womit die Bewegungsrichtungen des
Betätigungsorgans 3 im wesentlichen in der Verschwenkebene 16 verlaufen.
Das Betätigungsorgan 3 wirkt in der jeweiligen Schaltstellung auf ein zugehöriges, in etwa
parallel zur Verschwenkebene 16 angeordnetes 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
Schaltelemente 4 sind auf einer in etwa parallel zur Verschwenkebene 16 angeordneten
Haltescheibe, Leiterplatte 7 o. dgl. befindlich. Vorliegend ist das Betätigungsorgan 3 in acht
Richtungen in der Art einer Windrose bewegbar, wie der Fig. 2 näher entnommen werden
kann. Jeder Richtung ist ein Schaltelement 4 mit einer Schnappscheibe 6 zugeordnet. Die
Schaltelemente 4 sind in etwa kreisförmig auf der im Gehäuse 2 befindlichen Leiterplatte 7
angeordnet, was auch in Fig. 4 zu sehen ist.
Wie weiter in Fig. 1 ersichtlich ist, ist ein Schalthebel 8 am Betätigungsorgan 3 angeordnet.
Der Schalthebel 8 ist wiederum mittels eines Kugelgelenks 9 im Gehäuse 2 verschwenkbar
gelagert, so daß das aus dem Gehäuse 2 ragende Betätigungsorgan 3 durch den Benutzer
verschwenkbar ist. Im Gehäuse 2 des Schalters 1 befindet sich eine Steuerkurve 10 in der
Art einer Kulisse. Der Schalthebel 8 greift mittels einer Schaltstange 15 bei Auslenkung des
Betätigungsorgans 3 in die Steuerkurve 10 derart ein, daß das Betätigungsorgan 3
zwangsgeführt in die jeweilige Richtung bewegbar ist. Wie der Fig. 2 näher zu entnehmen
ist, ist die Steuerkurve 10 als rosettenförmige Kulisse ausgestaltet. Die Steuerkurve 10
besitzt acht gleichmäßig auf einem Umkreis verteilte Rosetten für die Richtungen der
Windrose. Durch die Zwangsführung der Schaltstange 15 in der jeweiligen Rosette ist somit
das Betätigungsorgan 3 in die zugehörige Richtung definiert verschwenkbar.
Wie anhand der Fig. 1 zu erkennen ist, ist am Betätigungsorgan 3 und/oder am Schalthebel 8
ein Tellerelement 12 angeordnet, an dem sich ein Betätigungsnocken 11 befindet. Der
Betätigungsnocken 11 wirkt auf einen korrespondierenden Schaltnocken 13 ein. Der
Schaltnocken 13 wirkt wiederum betätigend auf das Schaltelement 4 derart ein, daß das
Schaltelement 4 im wesentlichen in Richtung parallel zum Schalthebel 8 betätigt wird.
Dem Betätigungsorgan 3 ist ein zusätzliches Schaltelement 14, das insbesondere in der Art
eines Tastschaltelements ausgebildet ist, zugeordnet. Das zusätzliche Schaltelement 14 ist an
dem dem Betätigungsorgan 3 abgewandten Ende des Schalthebels 8 im Gehäuse 2 auf einer
Leiterplatte 29 angeordnet. Durch Drücken des Betätigungsorgans 3 ist das zusätzliche
Schaltelement 14 mittels des Schalthebels 8 schaltbar. Hierzu ist die Schaltstange 15 im
hohlen Schalthebel 8 längsbeweglich angeordnet. Die Betätigung des zusätzlichen
Schaltelementes 14 ist in der neutralen Stellung des Betätigungsorgans 3 freigegeben. Bei
Auslenkung des Betätigungsorgans 3, und zwar wenn sich das Betätigungsorgan 3 in der
Schaltstellung befindet, ist dessen Betätigung jedoch sperrbar. Hierzu wirkt das
Betätigungsorgan 3 mit einem Anschlag 17 an der Steuerkurve 10 im Gehäuse 2 zusammen.
Wie weiter aus Fig. 1 hervorgeht, wirkt das Betätigungsorgan 3 bei der Bewegung aus der
neutralen Stellung in die Schaltstellung mit einer Nockenbahn 30 derart zusammen, daß eine
von der Auslenkung abhängige Kraft in und/oder gegen die Richtung der Verstellung auf
das Betätigungsorgan 3 einwirkt. Hierzu ist am Schalthebel 8 ein Halteteil 31 mit einer
Aufnahme 32 für wenigstens einen federbelasteten, in die Nockenbahn 30 eingreifenden
Stößel 33 angeordnet. Durch entsprechende Formgebung der Nockenbahn 30 sowie
Auswahl der Feder 34 für den Stößel 33 ist folglich die Haptik der Betätigung mittels des
Betätigungsorgans 3 für den Benutzer einstellbar. Falls gewünscht kann die Nockenbahn 30
derart ausgestaltet sein, daß das Betätigungsorgan 3 bei Bewegung in die Schaltstellung
einen Druckpunkt aufweist.
Die Nockenbahn 30 ist auf einem Trägerelement 35 angebracht, wie vor allem der Fig. 3 zu
entnehmen ist. Zweckmäßigerweise ist die Nockenbahn 30 auf einer Seite des
Trägerelements 35 im Gehäuse 2 des Schalters 1 angebracht. Es bietet sich weiter an, auf der
anderen Seite des Trägerelements 35 die Leiterplatte 7 zur Aufnahme der Schaltelemente 4
anzuordnen. Zur Befestigung der Leiterplatte 7 ist ein Fixierteil 36 am Trägerelement 35
angeordnet. Das Fixierteil 36 dient gleichzeitig zur Führung der Schaltnocken 13, die die
Schaltelemente 4 betätigen. In etwa mittig in der Leiterplatte 7 und in dem Trägerelement 35
befindet sich eine Öffnung 37 zur Durchführung des Schalthebels 8.
Zur Realisierung der Drehrast-Funktionalität besitzt der Schalter 1 ein drehbares
Betätigungselement 18, das das Betätigungsorgan 3 in etwa ringförmig umgibt, wie anhand
der Fig. 1 zu sehen ist. Im Gehäuse 2 befindet sich eine in der Art einer Rastscheibe
ausgebildete Kulisse 19, die wenigstens eine Öffnung 20 besitzt. Der Öffnung 20 ist ein,
insbesondere eine Schnappscheibe 6 aufweisendes, weiteres Schaltelement 21 zugeordnet.
Weiterhin befindet sich im Gehäuse 2 eine eine Kugel 22 aufweisende Halterung 23. Die
Halterung 23 steht derart mit dem Betätigungselement 18 in Wirkverbindung, daß durch
Bewegung, und zwar durch Drehung, des Betätigungselements 18 die Kugel 22 in Eingriff
mit der Öffnung 20 bringbar ist. Dadurch ist zum einen die Halterung 23 in einer
Raststellung befindlich. Zum anderen wirkt auch die Kugel 22 schaltend auf das weitere
Schaltelement 21, und zwar direkt auf dessen Schnappscheibe 6, ein.
Die Drehbewegung des Betätigungselementes 18 ist bei ausgelenktem Betätigungsorgan 3
sperrbar. Hierfür dient ein am Tellerelement 12 angeordneter Ansatz 24. Wie in Fig. 2
näher zu sehen ist, greift der Ansatz 24 in korrespondierende Ausnehmungen 25 am
Betätigungselement 18 ein, wenn das Betätigungsorgan 3 verschwenkt ist. Die
Ausnehmungen 25 können von jeweils zwei beabstandeten Rippen 26, 26' gebildet werden.
Die im Gehäuse 2 angeordnete Halterung 23 ist in etwa ringförmig ausgestaltet, was anhand
der Fig. 3 zu sehen ist. Die Kugel 22 ist mit einer Feder 27 in Richtung auf die Kulisse 19
belastet in einer Aufnahme 38 der Halterung 23 angeordnet. Die Kulisse 19 ist
scheibenförmig mit mehreren auf einer Kreisbahn angeordneten, in Fig. 5 sichtbaren
Öffnungen 20 ausgebildet, derart daß die Halterung 23 mehrere Raststellungen besitzt.
Ebenso sind mehrere weitere Schaltelemente 21 in einer Kreisbahn zu diesen Öffnungen 20
korrespondierend auf einer in Fig. 1 sichtbaren Leiterplatte 29' angeordnet. Dadurch besitzt
die Halterung 23 gleichzeitig mehrere, zu den Raststellungen korrespondierende
Schaltstellungen. Diese Wirkungsweise ist auch durch die prinzipiellen Skizzen in Fig. 6
und 7 verdeutlicht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung, die anhand der Fig. 1 näher erläutert wird, sind in der
Halterung 23 drei in etwa 120 Grad beabstandet liegende Kugeln 22, 22' angeordnet. Eine
Kugel 22 wirkt mit den Öffnungen 20 in der Kulisse 19 zur Rastung und/oder zum Schalten
der weiteren Schaltelemente 21 zusammen. Die beiden anderen Kugeln 22', von denen in
Fig. 1 lediglich eine sichtbar ist, sind auf der Kulisse 19 zur Abstützung der Halterung 23
beweglich. Diese beiden anderen Kugeln 22' sind auf einer Kreisbahn beweglich, die einen
zur Kreisbahn für die Öffnungen 20 unterschiedlichen Radius besitzt, womit eine
gegenseitige Störung der Kugeln 22, 22' bei Drehung des Betätigungselements 18
ausgeschlossen ist.
Das weitere Schaltelement 21, auf das die Kugel 22 einwirkt, ist ebenfalls als an sich
bekanntes Tastschaltelement mit zwei Festkontakten 5, 5' und einer als Schaltkontakt zur
schaltenden Überbrückung der Festkontakte 5, 5' sowie als Rückstellelement dienenden
Schnappscheibe 6 ausgebildet. Die Leiterplatte 29 und 29' sind als gemeinsame Leiterplatte
ausgestaltet, womit sich das weitere Schaltelement 21 auf derselben Leiterplatte 29, 29' wie
das zusätzliche Schaltelement 14 befindet. Dabei ist das zusätzliche Schaltelement 14 in
etwa im Mittelpunkt der von den weiteren Schaltelementen 21 auf der Leiterplatte
gebildeten Kreisbahn befindlich. Die Leiterplatte 29' für das weitere Schaltelement 21 ist an
der Kulisse 19 mittels Fixierzapfen 39 befestigt.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des
Erfindungsgedankens. So läßt sich ein derartiger Mehrfunktionsschalter auch für Autoradios
und/oder für sonstige Steuergeräte in Kraftfahrzeugen verwenden. Neben
Kraftfahrzeuganwendungen kann ein derartiger Mehrfunktionsschalter auch als
Eingabemittel für Computer, Werkzeugmaschinen, Haushaltsgeräte o. dgl. in universeller
Weise eingesetzt werden.
1
elektrischer Schalter
2
Gehäuse
3
Betätigungsorgan
4
Schaltelement
5
,
5
' Festkontakt
6
Schnappscheibe
7
Leiterplatte (für Schaltelement)
8
Schalthebel
9
Kugelgelenk
10
Steuerkurve
11
Betätigungsnocken
12
Tellerelement
13
Schaltnocken
14
(zusätzliches) Schaltelement
15
Schaltstange
16
Verschwenkebene
17
Anschlag
18
Betätigungselement
19
Kulisse
20
Öffnung
21
(weiteres) Schaltelement
22
,
22
' Kugel
23
Halterung
24
Ansatz
25
Ausnehmung
26
,
26
' Rippe
27
Feder (für Kugel)
28
Verschwenkpfeil
29
Leiterplatte (für zusätzliches Schaltelement)
29
' Leiterplatte (für weiteres Schaltelement)
30
Nockenbahn
31
Halteteil
32
Aufnahme (am Halteteil)
33
Stößel
34
Feder (für Stößel)
35
Trägerelement
36
Fixierteil
37
Öffnung (in Trägerelement, Leiterplatte)
38
Aufnahme (der Halterung)
39
Fixierzapfen
Claims (15)
1. Elektrischer Schalter, insbesondere in der Art eines Joystick- oder Cursor-Schalters,
mit einem in einer Verschwenkebene (16), in wenigstens zwei Richtungen bewegbar
gelagerten Betätigungsorgan (3), wobei das Betätigungsorgan (3) aus einer neutralen
Stellung in eine der jeweiligen Richtung zugeordnete Schaltstellung bewegbar ist, und
wobei das Betätigungsorgan (3) in der Schaltstellung auf ein in etwa parallel zur
Verschwenkebene (16) des Betätigungsorgans (3) angeordnetes Schaltelement (4) schaltend
einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (1) eine Steuerkurve (10) in der Art
einer Kulisse besitzt, und daß das Betätigungsorgan (3) bei dessen Auslenkung,
insbesondere mittels eines Schalthebels (8) oder einer Schaltstange (15), in die Steuerkurve
(10) derart eingreift, daß das Betätigungsorgan (3) zwangsgeführt in die jeweilige Richtung
bewegbar ist.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schaltelement (4) als an sich bekanntes Tastschaltelement mit zwei Festkontakten (5, 5')
und einer als Schaltkontakt zur schaltenden Überbrückung der Festkontakte (5, 5') sowie als
Rückstellelement dienenden Schnappscheibe (6) ausgebildet ist, daß vorzugsweise das
Betätigungsorgan (3) in acht Richtungen in der Art einer Windrose bewegbar ist, wobei
jeder Richtung ein Schaltelement (4) zugeordnet ist, und daß weiter vorzugsweise die
Schaltelemente (4) in etwa kreisförmig auf einer, insbesondere in einem Gehäuse (2) des
Schalters (1) befindlichen Haltescheibe, Leiterplatte (7) o. dgl. angeordnet sind.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schalthebel (8) mittels eines Kugelgelenks (9) im Gehäuse (2) verschwenkbar gelagert ist,
derart daß das aus dem Gehäuse (2) ragende Betätigungsorgan (3) durch einen Benutzer
verschwenkbar ist.
4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am
Betätigungsorgan (3) und/oder am Schalthebel (8), insbesondere an einem daran
angeordneten Tellerelement (12), ein Betätigungsnocken (11) befindlich ist, wobei der
Betätigungsnocken (11) auf einen korrespondierenden Schaltnocken (13) und der
Schaltnocken (13) wiederum betätigend auf das Schaltelement (4) derart einwirkt, daß das
Schaltelement (4) im wesentlichen in Richtung parallel zum Schalthebel (8) betätigt wird.
5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Betätigungsorgan (3) ein zusätzliches Schaltelement (14), insbesondere in der Art
eines Tastschaltelements, zugeordnet ist, wobei vorzugsweise das zusätzliche Schaltelement
(14) an dem dem Betätigungsorgan (3) abgewandten Ende des Schalthebels (8),
insbesondere auf einer Leiterplatte (29) im Gehäuse (2), angeordnet ist, und daß weiter
vorzugsweise das zusätzliche Schaltelement (14) durch Drücken des Betätigungsorgans (3)
mittels des Schalthebels (8), insbesondere mittels der im hohlen Schalthebel (8)
längsbeweglich angeordneten Schaltstange (15), schaltbar ist.
6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigung des zusätzlichen Schaltelementes (14) in der neutralen Stellung des
Betätigungsorgans (3) freigegeben und bei Auslenkung des Betätigungsorgans (3) aus der
neutralen Stellung, und zwar bevorzugterweise in der Schaltstellung, sperrbar ist,
insbesondere indem das Betätigungsorgan (3) mit einem Anschlag (17) an der Steuerkurve
(10) im Gehäuse (2) zusammenwirkt.
7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Betätigungsorgan (3) bei der Bewegung aus der neutralen Stellung in die
Schaltstellung mit einer Nockenbahn (30) derart zusammenwirkt, daß eine von der
Auslenkung abhängige Kraft in und/oder gegen die Richtung der Verstellung auf das
Betätigungsorgan (3) zur Einstellung der Haptik für den Benutzer einwirkt, daß
vorzugsweise am Schalthebel (8) ein Halteteil (31) mit einer Aufnahme (32) für wenigstens
einen federbelasteten, in die Nockenbahn (30) eingreifenden Stößel (33) angeordnet ist, und
daß weiter vorzugsweise die Nockenbahn (30) derart ausgestaltet ist, daß das
Betätigungsorgan (3) bei Bewegung in die Schaltstellung einen Druckpunkt aufweist.
8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nockenbahn (30) auf einem Trägerelement (35), insbesondere auf einer Seite des
Trägerelements (35), im Gehäuse (2) des Schalters (1) angebracht ist, daß vorzugsweise auf
der anderen Seite des Trägerelements (35) die Leiterplatte (7) zur Aufnahme der
Schaltelemente (4) angeordnet ist, daß weiter vorzugsweise ein Fixierteil (36) zur
Befestigung der Leiterplatte (7) und/oder zur Führung der Schaltnocken (13) am
Trägerelement (35) angeordnet ist, und daß noch weiter vorzugsweise in etwa mittig in der
Leiterplatte (7) und in dem Trägerelement (35) eine Öffnung (37) zur Durchführung des
Schalthebels (8) befindlich ist.
9. Elektrischer Schalter, insbesondere Drehschalter, vorzugsweise nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, mit einem Betätigungselement (18), und mit wenigstens einem,
insbesondere eine Schnappscheibe (6) aufweisenden, weiteren Schaltelement (21), dadurch
gekennzeichnet, daß das weitere Schaltelement (21) einer Öffnung (20) in einer in der Art
einer Rastscheibe ausgebildeten Kulisse (19) zugeordnet ist, und daß eine eine Kugel (22)
aufweisende Halterung (23) derart mit dem Betätigungselement (18) in Wirkverbindung
steht, daß durch Bewegung, insbesondere Drehbewegung, des Betätigungselements (18) die
Kugel (22) in Eingriff mit der Öffnung (20) bringbar ist, so daß sowohl die Halterung (23) in
einer Raststellung befindlich ist als auch die Kugel (22) schaltend auf das weitere
Schaltelement (21), insbesondere direkt auf die Schnappscheibe (6), einwirkt.
10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegung, insbesondere die Drehbewegung, des Betätigungselementes (18) bei aus
der neutralen Stellung ausgelenktem, insbesondere bei in der Schaltstellung befindlichem
Betätigungsorgan (3) sperrbar ist, wozu vorzugsweise ein am Tellerelement (12)
angeordneter Ansatz (24) in korrespondierende Ausnehmungen (25), die insbesondere von
jeweils zwei beabstandeten Rippen (26, 26') gebildet werden, am Betätigungselement (18)
eingreift.
11. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterung (23) in etwa ringförmig ausgestaltet sowie im Gehäuse (2) angeordnet ist,
und daß vorzugsweise die Kugel (22, 22') in etwa in Richtung auf die Kulisse (19)
federbelastet in einer Aufnahme (38) der Halterung (23) angeordnet ist.
12. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kulisse (19) scheibenförmig mit mehreren auf einer Kreisbahn angeordneten
Öffnungen (20) ausgebildet ist, derart daß die Halterung (23) mehrere Raststellungen besitzt,
und daß vorzugsweise mehrere weitere Schaltelemente (21) in einer zu den Öffnungen (20)
korrespondierenden Kreisbahn auf einer Leiterplatte (29') angeordnet sind, derart daß die
Halterung (23) mehrere, zu den Raststellungen korrespondierende Schaltstellungen besitzt.
13. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Halterung (23) drei in etwa 120 Grad beabstandet liegende Kugeln (22, 22')
angeordnet sind, wobei eine Kugel (22) mit den Öffnungen (20) in der Kulisse (19) zur
Rastung und/oder zum Schalten der weiteren Schaltelemente (21) zusammenwirkt und die
beiden anderen Kugeln (22') auf der Kulisse (19) zur Abstützung beweglich sind, und wobei
insbesondere die beiden anderen Kugeln (22') auf einer Kreisbahn beweglich sind, die einen
zur Kreisbahn für die Öffnungen (20) unterschiedlichen Radius besitzt.
14. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß das weitere Schaltelement (21), auf das die Kugel (22) einwirkt, als an sich bekanntes
Tastschaltelement mit zwei Festkontakten (5, 5') und einer als Schaltkontakt zur schaltenden
Überbrückung der Festkontakte (5, 5') sowie als Rückstellelement dienenden
Schnappscheibe (6) ausgebildet ist, und daß vorzugsweise das weitere Schaltelement (21)
auf derselben Leiterplatte (29) im Gehäuse (2), auf der sich das zusätzliche Schaltelement
(14) befindet, angeordnet ist, wobei insbesondere das zusätzliche Schaltelement (14) in etwa
im Mittelpunkt der von den weiteren Schaltelementen (21) gebildeten Kreisbahn befindlich
ist.
15. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterplatte (29') für das weitere Schaltelement (21) an der Kulisse (19),
insbesondere mittels Fixierzapfen (39), befestigt ist.
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