-
Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter für ein Kraftfahrzeug bestehend
aus mindestens einem Gehäuse,
einem schwenkbar gelagerten Bedienknopf, einem am Bedienknopf befestigten
Federelement, einem elektrischen Kontaktsystem, einem Mittel, dass
ein schaltendes Einwirken auf das Kontaktsystem ermöglicht,
wobei das Mittel zwischen dem Kontaktsystem und der Feder gehalten
ist und das Mittel mittels der Kraft der Feder auf das Kontaktsystem
einwirkt.
-
Um
in Kraftfahrzeugen bewegbare Komponenten, wie beispielsweise Seitenscheiben
oder ein Schiebedach, zu steuern, werden vielfach Wippschalter eingesetzt,
die es dem Bediener ermöglicht eine
bestimmte Position anzufahren. Ein gattungsgemäßes Bedienelement besteht hierbei
aus einem schwenkbar im Gehäuse
gelagerten Bedienknopf, der auf ein Kontaktelement, wie beispielsweise
einen mechanischen Schließer
oder einen Taster wirkt.
-
Aus
der
DE 199 53 046
A1 ist ein elektrischer Schalter mit einem Gehäuse, mit
einem im Gehäuse befindlichen
Kontaktsystem, mit einem in einer Öffnung im Gehäuse angeordneten,
teilweise aus dem Gehäuse
herausragenden Betätigungsorgan
zum schaltenden Einwirken auf ein Kontaktsystem bekannt. In einer
der beschriebenen Ausführungsvarianten
wirkt das Betätigungsorgan,
dass in diesem Fall den Bedienknopf bildet auf ein Kontaktsystem, dass
aus einem elektrischen Kontakt gebildet ist. Hierbei ist eine Druckfeder
in dem Bedienknopf gehalten, wobei die Druckfeder auf eine Kugel
wirkt, mittels der wiederum ein Kontakt des Kontaktsystems schließbar ist.
Ein derartiger elektrischer Schalter ist relativ träge und mit
hohen mechanischen Toleranzen ausgestattet.
-
Aus
der
DE 2 122 403 A ist
ein elektrischer Kippschalter mit einer Schaltwippe bekannt, die über eine
als vorgespanntes Federblech ausgebildete Feder mit einem schwenkbar
gelagerten Bedienknopf verbunden ist. Eine Betätigung des Bedienknopfs führt zu einer
Schwenkbewegung der Schaltwippe, die ihrerseits elektrische Kontakte
betätigt.
Ein derartiger elektrischer Schalter ist ebenfalls mit relativ hohen
mechanischen Toleranzen ausgestattet, insbesondere bezüglich seines
Schaltpunkts.
-
Aus
der
DE 42 44 583 C1 ist
ein als Sprungschalter ausgebildeter handbetätigter Steuerschalter für Hebezeuge
bekannt, der ein Gehäuse
aufweist, dessen eine Wand eine Frontplatte bildet. In der Frontplatte
ist wenigstens eine Betätigungswippe schwenkbar
gelagert. In dem Innenraum des Gehäuses sind insgesamt drei Aufnahmeplätze für Tasterschalteinheiten
vorgesehen. Einer der Aufnahmeplätze
befindet sich unter der Achse der Betätigungswippe, während die
beiden anderen Aufnahmeplätze auf
einer zu der Achse der Betätigungswippe
rechtwinklig verlaufenden Geraden angeordnet sind. Der Steuerschalter
kann entweder mit drei Tasterschalteinheiten bestückt werden
oder mit zwei Tasterschalteinheiten, wobei im letzteren Falle der
unter der Achse der Betätigungswippe
befindliche Aufnahmeplatz leer bleibt. Unmittelbar benachbarte Tasterschalteinheiten
sind jeweils durch eine Koppeleinrichtung miteinander verbunden
und die Betätigungswippe
wirkt auf die Koppeleinrichtung ein.
-
Aus
der
DE 20 05 138 A ist
schließlich
ein Kipphebelschalter mit zwei Schaltstellungen bekannt, bei der
ein Bedienknopf über
eine Schraubenfeder Kraft- und formschlüssig mit einer Schaltwippe verbunden
ist.
-
Bei
bestimmten Anwendungen, beispielsweise bei einer elektronisch betätigbaren
Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs, ist es notwendig, die Betätigung eines
Betätigungselementes
wie zum Beispiel einer Schaltwippe redundant zu ermitteln. Dies
erfolgt beispielsweise mithilfe mehrerer Schaltmittel, die bei der
Betätigung
im Wesentlichen gleichzeitig geschaltet werden. Durch Toleranzen
der Schaltmittel schalten diese jedoch nicht sicher bei der gleichen Auslenkung
des Betätigungselementes.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, einen elektrischen Schalter für ein Kraftfahrzeug
bereitzustellen, bei dem mehrere Schaltmittel bei Betätigung eines Betätigungselementes
innerhalb einer gewissen Zeitspanne schalten.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
einen Schalter mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
-
Durch
den erfindungsgemäßen Aufbau
des elektrischen Schalters, der auch als Wippschalter bezeichenbar
ist, ist ein Wippschalter bereitgestellt, der sehr hohe Reaktionszeiten
aufweist, und da das Federelement erst nach dem Überschreiten einer Kraft zum
Auslösen
des Kontaktsystems auf die Schaltelemente wirkt. Die Wirkung tritt
bedingt durch eine am Schaltelement angeordnete Kugelrast schlagartig ein,
so dass schnelle Reaktionszeiten in den Schaltelementen realisierbar
sind. Als Koppelglied zwischen dem Bedienknopf und der Schaltwippe
kommt ein zweites Federelement zum Einsatz. Durch die Verwendung
einer handelsüblichen
Schraubenfeder, die am Bedienknopf und der Schaltwippe befestigt ist,
ist ein einfacher und kostengünstiger
Aufbau gewährleistet.
-
Bei
den Schaltmitteln handelt es sich beispielsweise um einen Schalter,
einen Taster, einen Nullkraftschalter oder einen Kontaktdom.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Es
zeigt:
-
1:
die Seitenansicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen
Schalter und
-
2:
eine Ansicht auf die prinzipielle Skizze gemäß der 1 aus Richtung
des Pfeils P.
-
Der
erfindungsgemäße Wippschalter 1 besteht
aus einem Bedienknopf 2, einer zwischen einer Schaltwippe 3 und
dem Bedienknopf 2 angeordneten Schraubenfeder 4,
unterhalb der Arme 5, 6 der Schaltwippe 3 angeordneten
Schaltelementen 7, 8, einer an die Schaltwippe 3 angeformten
Verlängerung 9 und
einem unteren Gehäuseteil 10,
in das eine Ausnehmung beziehungsweise Nut 11 eingeformt
ist. An das untere Gehäuseteil 10 ist
gleichzeitig ein Stecker 12 angeformt, der den Kontakt
zu der in den elektrischen Schaltern 1 eingebauten Leiterplatte 13 herstellt.
An den unteren Gehäuseteil 10 sind
Rastnasen 14 angeformt, mittels derer ein gestrichelt dargestelltes
Gehäuse 15 mit
dem Gehäuseboden 10 verbindbar
ist.
-
Die
Schaltwippe 3 besitzt einerseits eine einstückig angeformte
und in Richtung des unteren Gehäuseteils 10 weisende
Verlängerung 9 und
einen Aufnahmestift 26 zur form- und/oder kraftschlüssigen Aufnahme
der Schraubenfeder 4. Die Schaltwippe 3 ist um
einen Lagerpunkt 16 im Gehäuse 15 in Richtung
des Pfeils P schwenkbar. Das in Richtung des unteren Gehäuseteils 10 weisende
Ende 17 der Verlängerung 9 bildet
eine Kugelrast mit der Nut 11. Der Querschnitt der Nut 11 ist
im Wesentlichen V-förmig, wobei
die Flanken der Nut 11 mindestens zwei verschiedene Steigungen
aufweisen. Bevorzugt nehmen die Steigungen der Flanken ausgehend
von der Spitze der Nut 11 ab. In der in 1 dargestellten Mittelstellung
der Schaltwippe 3 wird eine erhöhte Mittenrast in der Nut 11 erzielt.
-
Verschiedene
Ausführungen
von Kugelrasten sind im Stand der Technik bekannt. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
besteht diese aus einer in der Verlängerung 9 federnd
aufgenommenen Kugel oder einem federnd gelagerten Stift. Die Schaltwippe 3 ist
beispielsweise aus Kunststoff und als Spritzteil herstellbar.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind unterhalb der Arme 5, 6 der
Schaltwippe 3 Sprungschalter eingesetzt, die wiederum sehr geringe
Reaktionszeiten aufweisen und ein verzögerungsfreies Schalten des
Wippschalters ermöglichen.
Die Sprungschalter 7, 8 sind über elektrische Kontakte 18 mit
der Leiterplatte 13 verbunden. In 1 nicht erkennbar
sind hinter den Sprungschaltern 7 und 8 weitere
Sprungschalter angeordnet, die bei einer Betätigung des Bedienknopfes 2 über eine Schwelle
hinaus im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Sprungschalter 7 oder 8 schalten
und die Betätigung
des Bedienknopfes 2 somit redundant feststellen.
-
Wird
nun mittels zum Beispiel eines Fingers eines Bedieners eine Kraft
F auf den Bedienknopf 2 ausgeübt, so schwenkt der Bedienknopf 2 um
seinen Lagerpunkt 19, so dass die an den Bedienknopf 2 angeformte
stiftartige Aufnahme 20 in Richtung des Pfeils B bewegt
wird. Den ersten Teil der Bewegung der stiftartigen Aufnahme 20 des
Bedienknopfs 2 wird durch eine elastische Verformung der
Schraubenfeder 4 aufgenommen. Insbesondere durch die Spannkraft
der Schraubenfeder 4 wird die Schaltwippe 3 während der
ersten Drehbewegung des Bedienknopfs in der Ruhestellung verbleiben.
Die Schaltwippe 3 wird hierbei durch die Verlängerung 9 und insbesondere
durch das in der Nut 11 geführte Ende 17 gehalten.
Ab einer gewissen Auslenkung des Bedienknopfes 2 und einer
Kraft in der Schraubenfeder 4 bewegt sich das Ende 17 über eine
der Flanken der Nut 11. Nach dem Überschreiten einer festgelegten Auslenkung
und damit dem Überschreiten
einer definierbaren Grenzkraft bewegt sich das Ende 17 der Verlängerung 9 über eine
Knickstelle 28 der Flanke der Nut 11, was zu einer
schlagartigen, sehr schnellen Bewegung der Schaltwippe 3 führt. Dabei
schaltet die Schaltwippe 3 mittels ihrer Arme 5, 6 unmittelbar eines
der Schaltelemente 7 oder 8.
-
In
dem Fall, in dem der Bedienknopf 2 in Richtung des Pfeils
F betätigt
wird, bewegt sich die stiftartige Aufnahme 20 in Richtung
des Pfeils B, wodurch der Aufnahmestift 26 um den Drehpunkt 16 ebenfalls
in Richtung des Pfeils B bewegt wird und somit das Schaltelement 8 geschaltet
wird. Durch die erfindungsgemäßen Ausbildung
der Schaltwippe 3 und der an die Schaltwippe angeformte
Verlängerung,
die mit der Nut 11 zusammenwirkt, wird ein sehr schnelles
Auslösen
der Taster 7, 8 möglich.
-
Erfindungsgemäß sind als
Schaltelemente selbstverständlich
Taster, Sprungschalter und vergleichbare elektrische Bauelemente
einsetzbar. Erfindungswesentlich ist der konstruktive Aufbau aus Federelement 4 und
Schaltwippe 3 sowie der dazugehörigen Kugelrast in der Nut 11,
der ein plötzliches Umschlagen
der Schaltwippe 3 bei Erreichen einer vorgegebenen Auslenkung
des Bedienknopfes 2 bewirkt.
-
Wie
in der 2 dargestellt, ist neben dem Schaltelement 8 ein
weiteres Schaltelement 27 angeordnet. Durch das schlagartige
Kippen der Schaltwippe 3 wird sichergestellt, dass ein
gleichzeitiges Schalten der Taster 8, 27 erzielt
wird. In ersten Versuchen hat sich herausgestellt, dass ein Schalten
innerhalb von zehn Millisekunden möglich ist. Dies führt zu dem
erfindungsgemäßen Vorteil,
dass ein redundantes Auswerten des elektrischen Schalters 1 ermöglicht wird.
Analog sind weitere Schaltelemente gleichzeitig mit dem Schaltelement 7 schaltbar.
-
Wie
aus der 2 ersichtlicht, erstreckt sich die Schaltwippe 3 über die
gesamte Breite des elektrischen Schalters 1, so dass auch
mehr als die hier gezeigten zwei Schaltelemente 8, 27 nebeneinander in
eine Schaltrichtung anordbar sind. Die Schaltwippe 3 wird
hierzu in den Lagerpunkten 16 in Stützen 21, 22 im
unteren Gehäuseteil 10 gehalten.
-
Durch
eine Aussparung 23 in der Schaltwippe 3 ist es
darüber
hinaus möglich,
ein Lichtleitelement 24 im elektrischen Schalter 1 zu
befestigen. Das Lichtleitelement 24 wird hierzu beispielsweise mittels
einer auf der Leiterplatte 13 befestigten LED 25 ausgeleuchtet.
Das Lichtleitelement besteht hierbei aus dem üblichen für Lichtleitelemente 24 verwendeten
Werkstoff.
-
Anstatt
der Schraubenfer 4 kann auch ein anderes elastisches Element
zur Verbindung des Bedienknopfes 2 mit der Schaltwippe 3 verwendet
werden. Durch diese elastische Verbindung wird sichergestellt, dass
der Bediener die Schaltwippe 3 nicht in einer Position
halten kann, in der beispielsweise das Schaltelement 8 schaltet,
das Schaltelement 27 jedoch nicht. Bei einer entsprechenden
Ausgestaltung des Schalters 1 sind eine, zwei oder mehr
Betätigungsrichtungen
realisierbar.