DE102006051028A1

DE102006051028A1 - Mit Wippschaltern bedienbare Schaltereinrichtung für Steuer- und Regeleinrichtungen

Info

Publication number: DE102006051028A1
Application number: DE102006051028A
Authority: DE
Inventors: Britta Strässer; Stefan Burmeister; Andreas Rode
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: US20080116048A1; DE102006051028B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mit Wippschaltern bedienbare Schaltereinrichtung für Steuer- und Regeleinrichtungen, die eine Kompaktbaugruppe zur Auslösung von elektrischen Kontakten auf Leiterplatten durch Bewegung von Tastschaltern mittels Tastkappen, die jeweils mit einem in einem Drehlager drehbar gelagerten Schwenkhebel in Verbindung stehen, der durch Wippung einer Tastkappe einen mechanischen Druckkontakt auf den Tastschalter ausübt, aufweist. Die Aufgabe besteht darin, dass Ausrichtungsfehler zwischen den Tastkappen der Wippschalter am Bedienfeld weitgehend vermieden werden. Die Lösung besteht darin, dass die Kompaktbaugruppe (14) einen feststehenden Teil mit einer Leiterplatte (14) und einem sandwichartig darüber und darunter befindlichen Tastschalter (17, 16), wobei die Leiterplatte (14) in eine Nut (24) des Drehlagers (23) eingebracht ist, sowie mit einem eine Führungsformung (30, 30') aufweisenden Führungsteil (27, 28) aufweist, und einen beweglichen Teil mit dem in dem genuteten Drehlager (23) drehbar gelagerten Schwenkhebel (18), der der Tastkappe (2, 3, 4, 5, 6) gegenüberliegend V-förmig in zwei sich spreizende Zungenteile (20, 21) geteilt ist, die zu jeweils einem zugeordneten Tastschalter (17, 16) geführt sind, dem jeweils ein freier äußerer Bereich eines Zungenteils (20, 21) gegenüberliegt und der mit zwei seitlich eine Federformung (29, 29') aufweisenden Blattfederelementen (31, 32) versehen ist, enthält, wobei die Federformung (29, 29') eines ...

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Wippschaltern bedienbare Schaltereinrichtung für Steuer- und Regeleinrichtungen, die eine Kompaktbaugruppe zur Auslösung von elektrischen Kontakten auf Leiterplatten durch Bewegung von Tastschaltern mittels Tastkappen, die jeweils mit einem in einem Drehlager drehbar gelagerten Schwenkhebel in Verbindung stehen, der durch Wippung einer Tastkappe einen mechanischen Druckkontakt auf den Tastschalter ausübt, aufweisen.
Herkömmliche, wie z.B. in 1 in einer perspektivischen Vorderansicht gezeigten Schaltereinrichtungen an Bedienfeldern 11, insbesondere für Klimasteuerungen in Fahrzeugen sind mit mehreren benachbart angeordneten Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 aufweisenden Wippschaltern versehen, deren Ausrichtung längs eines vorgegebenen Bedienfeldbereiches angeordnet ist. Ein Problem besteht darin, dass zwischen den einzelnen benachbarten Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 der Wippschalter bereichsverzerrende Verschiebungen und Versetzungen vorhanden sind, die als Ausrichtungsfehler 7, 8, 9, 10 auftreten, deren Ursache im Aufbau der hinter dem Bedienfeld angeordneten Kompaktbaugruppen der Wippschalter zu finden sind.
Die zugehörigen Wippschalter weisen neben den bedienfeldvorderseitigen Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 jeweils bedienfeldhinterseitig jeweils sandwichartige Kompaktbaugruppen auf, die jeweils zwei Leiterplatten und Tastschalter enthalten, die mittels eines drehbar gelagerten Kunststoffhebels durch einen Bediener betätigt werden können. Der Kunststoffhebel wird durch eine Blattfeder zu einer oberen Reihe von Tastschaltern gedrückt, die entsprechende elektrische Kontakte auf den beiden Leiterplatten herstellen.
Das Bedienfeld ist meistens durch eine Blende zum Fahrgastraum des Fahrzeuge realisiert.
Die herkömmlichen Kompaktbaugruppen sind dermaßen aufgebaut, dass die eine der Leiterplatten einen Tastschalter an der Spitze an der Oberseite der Kompaktbaugruppe hat. Die andere Leiterplatte mit dem anderen Tastschalter ist an der Spitze der Unterseite an der Kompaktbaugruppe angeordnet.
Der Kunststoffhebel ist zwischen den beiden Leiterplatten platziert und in einem genuteten Steuerring drehbar gelagert. Der Drehpunkt des Kunststoffhebels ist an der Gegenseite des Bediener-Betätigungspunktes, der Betätigungspunkt für den Tastschalter ist dazwischen angeordnet, wodurch die Einstelltiefe sehr groß ist.
Wenn der Bediener mittels der zutreffenden Tastenkappe 2, 3, 4, 5, 6 den Kunststoffhebel niederdrückt, wird der untere Tastschalter der Kompaktbaugruppe kontaktiert. Wenn der Bediener dieselbe Tastenkappe des Kunststoffhebels nach oben führt, wird der obere Tastschalter der Kompaktbaugruppe kontaktiert. In der unteren Auflageposition presst eine Metall-Blattfeder den Kunststoffhebel nach unten auf den unteren Tastschalter derart, dass die Auflageposition durch die obere Oberfläche des Tastschalters festgelegt wird. Das bedeutet, dass die genaue Kunststoffhebelposition durch die Toleranzen des Kunststoffhebels selbst, die Toleranz der Leiterplatten-Positionen und -dicken und die Toleranz der Tastschalterdicken beeinflusst werden.
Infolge der Berücksichtigung sich summierenden Toleranzen der vielen zugehörigen Bauelemente sind die nebeneinander angeordneten Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 unterschiedlich zueinander verschoben und nicht korrekt ausgerichtet. Das macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn die Tastkappen nach mehrmaligem Betätigen durch bestimmte sich summierende Toleranzen aus der ursprünglich zentral eingestellten Position verschoben werden.
Ein Problem besteht darin, dass durch die hohe Anzahl von eingebrachten Toleranzen innerhalb der Kompaktbaugruppe schon dort die Ursachen für die auftretenden Ausrichtungsfehler 7, 8, 9, 10 vorhanden sind, so dass als Wirkung die Tastkappen nicht korrekt längs des vorgegebenen Bedienfeldbereiches ausgerichtet sind, was noch verstärkt wahrgenommen wird, wenn benachbarten Tastkappen auch noch unterschiedlich Formen aufweisen. Außerdem können die Ausrichtungsfehler nicht immer einheitlich in gleicher Größe, sondern von Tastkappe zu Tastkappe unterschiedlich ausgebildet sein.
Die Ausrichtungsfehler 7, 8, 9, 10 zwischen den Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 sind leicht und offensichtlich zu erkennen. Um das Problem zu beseitigen, werden bereits in der Produktion einige der Tastschalter mit einem Band zur Toleranzverringerung versehen, das auf die obere Oberfläche geklebt wird, um zu versuchen, den jeweiligen Ausrichtungsfehler 7, 8, 9, 10 zu minimieren. Es ist deshalb nur eine Frage der Zeit, wann die aufgeklebten Bänder nicht mehr ihre toleranzverringernde Funktion erfüllen.
Das andere Problem der herkömmlichen Steuereinrichtung mit Wippschaltern besteht darin, dass die Metall-Blattfeder in der Kompaktbaugruppe die Betätigungskraft derart beeinflusst, dass das Bewegungs-Kraft-Diagramm zwischen der oberen Richtung und der unteren Richtung unterschiedlich ist.
Eine Anordnung von Schaltern ist in der Druckschrift DE 196 47 946 C1 beschrieben, wobei die Anordnung für ein Bedienfeld an der Armaturentafel oder der Mittelkonsole in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Die Schalteranordnung enthält ein Gehäuse für wenigstens einen ein Betätigungsorgan besitzenden Schalter, der in einer Aufnahme im Gehäuse befindlich ist. Am Gehäuse ist eine Blende, deren Kontur eine Krümmung aufweist, mit einer Ausnehmung anbringbar, durch die das Betätigungsorgan des Schalters nach Anbringen der Blende hindurchragt. Das Gehäuse besteht aus wenigstens zwei Gehäuseteilen, wobei jedes Gehäuseteil jeweils einem Bereich der Blende zugeordnet ist. Die der Blende zugeordnete Seite des Gehäuseteils ist ungefähr parallel zu einer die Krümmung des zugehörigen Bereichs approximierten ebenen Flächen angeordnet.
Eine andere Anordnung von Schaltelementen ist in der Druckschrift DE 43 38 829 C2 beschrieben, wobei die Anordnung mit

– einem Grundkörper mit wenigstens einem Schaltelementeaufnahmeplatz,
– wenigstens einem in den zugehörigen Aufnahmeplatz vormontiert eingefügten Schaltelement mit einer daran gehaltenen Schalterkappe und
– einer auf den Grundkörper montierten Abdeckung, die für jede Schalterkappe eine zugehörige Durchtrittsöffnung aufweist versehen ist, wobei die Schalterkappe nach der Vormontage des Schaltelements auf dem Grundkörper und vor dem Zusammenfügen von Grundkörper und Abdeckung in wenigstens einer zur Abdeckungsmontageeinrichtung (z-Richtung) senkrechten Richtung (y-Richtung) gegenüber dem Grundkörper verschiebbar gehalten ist und
– Zentriermittel am Schaltelement einerseits und an der Abdeckung andererseits ausgebildet sind, die zur Zentrierung der Schalterkappe in der Durchtrittsöffnung zusammenwirken.

Ein Problem besteht bei beiden bekannten Anordnungen von Schaltelementen darin, dass die Leiterplatten mit den Schaltelementen parallel zur Oberfläche der Tastenkappen liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit Wippschaltern bedienbare Schaltereinrichtung für Steuer- und Regeleinrichtungen anzugeben, die derart ausgebildet ist, dass Ausrichtungsfehler zwischen den Tastkappen der Wippschalter am Bedienfeld weitgehend vermieden werden. Des Weiteren sollen die den Wippschaltern zugeordneten Kompaktbaugruppen bauelementeaufwändig verringert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die mit Wippschaltern bedienbare Schaltereinrichtung für Steuer- und Regeleinrichtungen, aufweisend eine Kompaktbaugruppe zur Auslösung von elektrischen Kontakten auf Leiterplatten durch Bewegung von Tastschaltern mittels Tastkappen, die jeweils mit einem in einem Drehlager drehbar gelagerten Schwenkhebel in Verbindung stehen, der durch Wippung einer Tastkappe einen mechanischen Druckkontakt auf den Tastschalter ausübt,
wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 die Kompaktbaugruppe einen feststehenden Teil mit einer Leiterplatte und einem sandwichartig darüber und darunter befindlichen Tastschalter, wobei die Leiterplatte in eine Nut des Drehlagers eingebracht ist, sowie mit einem eine Führungsformung aufweisenden Führungsteil aufweist, und
einen beweglichen Teil mit dem in dem genuteten Drehlager drehbar gelagerten Schwenkhebel, der der Tastkappe gegenüberliegend V-förmig in zwei sich spreizende Zungenteile geteilt ist, die zu jeweils einem zugeordneten Tastschalter geführt sind, dem jeweils ein freier äußeren Bereich eines Zungenteils gegenüberliegt, und der mit zwei seitlich eine Federformung aufweisenden Blattfederelementen versehen ist, enthält,
wobei die Federformung eines Blattfederelements in die Führungsformung des zugeordneten Führungsteils korrespondierend eingepasst angeordnet ist und die beiden korrespondierenden Formungen einen Sicherungsriegel bezüglich einer vorgegebenen Anlageposition des Schwenkhebels bilden, für die die zwischen den beiden Formungen vorhandenen Toleranzen auf ein Minimum eingestellt sind, wodurch der Schwenkhebel nach einer durch Tastkappenwippung entstandenen Wippungsposition sich selbst ausrichtend in die ursprüngliche Anlageposition zurückführt.
Der Schwenkhebel kann als Kunststoffhebel oder als Zink-, Magnesium- bzw. Aluminiumdruckgusshebel oder dergleichen ausgebildet sein. Für die materialsteiferen Druckgusshebel kann ein entsprechend korrespondierendes Federelement, auch ein zusätzliches, durch Aufstecken, oder durch Schweißen oder durch einen ähnlichen, Halterung erzeugenden Prozessschritt angebrachtes Federelement eingesetzt sein.
Die Federformung der bewegbaren Blattfederelemente kann eine konvexe elastische Ausbuchtung und die dazu korrespondierende Führungsformung des feststehenden Führungsteils kann eine stabile konkave Einbuchtung darstellen.
Die konvexe Ausbuchtung und die konkave Einbuchtung können jeweils zutreffende V-förmige oder U-förmige Auskerbungen und V-förmige oder U-förmige Einkerbungen sein, die jeweils miteinander korrespondierend angeordnet sind.
In einer anderen Version können die korrespondierenden Formungen bezüglich ihrer schenkelartigen Struktur oder Krümmung an den Blatffederelementen und den Führungsteilen umgekehrt ausgebildet sein.
Die Leiterplatte ist in die Nut des mit der Nut versehenen Drehlagers zentral montiert, wodurch der obere Tastschalter an der Oberseite und der untere Tastschalter an der Unterseite der Leiterplatte befestigt sind.
Das genutete Drehlager kann einen genuteten Steuerring darstellen, wobei die mit der Längsformung versehenen Führungsteile das feststehende Teil des Drehlagers ist.
Der Schwenkhebel kann, wie bereits erläutert, V-förmig und als eine in zwei Zungenteile getrennte Zunge ausgebildet sein, so dass das obere Zungenteil dem oberen Tastschalter gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das untere Zungenteil zum unteren Tastschalter gegenüberliegend angeordnet ist, wobei sich das Drehlager des Schwenkhebels auf einer Geraden zwischen dem Benutzer- Betätigungspunkt einer Tastkappe und dem Tastschalter-Kontaktpunkt mit dem jeweiligen Zungenteil befindet.
Die Ausrichtung des Schwenkhebels ist durch die Position der korrespondierenden Formungen festgelegt, wobei die bei der Fertigstellung der Bauelemente und deren Montage zu berücksichtigenden Toleranzen die Toleranzen des Schwenkhebels selbst und die Toleranz der Ausrichtung der Formungen betreffen. Die Toleranzen der Formungen sind derart minimal, da keine Verschiebungen der Tastkappen auftreten, wenn in der Anlageposition die elastische Federformung die stabile Führungsformung vorgespannt kontaktiert.
Die ursprüngliche oder Ruhe-Anlageposition des Schwenkhebels ist somit durch die Position der seitlich angeordneten Blattfederelemente vorgegeben, die in ihrer Ruheposition mit ihrer Auskerbung in der Einkerbung des Führungsteils sich gegenüberliegend angeordnet sind. Die Auskerbung kann breiter ausgeführt sein als die Einkerbung, um die entsprechende halternde Vorspannung zwischen beiden zu erreichen.
Die Ausrichtung der Tastkappen ist somit nur vorgegeben durch die Toleranzen des Schwenkhebels selbst und der Nut des genuteten Drehlagers, in dem sich die fest gehalterte Leiterplatte als Gegenpart zum drehbar gelagerten Schwenkhebel ausweist. Die Toleranz zwischen dem genuteten Drehlager und dem Schwenkhebel, z.B. in Form eines Kunststoffhebels ist leicht einstellbar, wenn auch das Drehlager ein kunststoffgeformtes Teil ist.
Es ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kompaktbaugruppe, dass die Blattfederelemente die Betätigungskraft in beide Betätigungsrichtungen gleichartig beeinflussen, so dass die Bewegungs-Kraft-Diagramme des unteren Zungenteils für die Wipprichtung nach oben und des Zungenteils für die Wipprichtung nach unten identisch sind.
Durch die sandwichartige Struktur ist die Leiterplatte dabei senkrecht zu den Tastschalteroberflächennormalen angeordnet.
Der Schwenkhebel enthält somit zwei aus- oder eingeformte Blattfederelemente, die in dem verjüngten oder verstärkten Führungsteil des genuteten Drehlagers geführt werden.
Mit der Anlage der Federformung der Blatffederelemente des Schwenkhebels in der Führungsformung der zu dem Drehlager gehörenden und feststehenden Führungsteile ist zum Bewegen der Tastschalter zur Leiterplatte gerichtet nur ein kurzzeitiges Wippen der Tastkappen durch den Bediener erforderlich, um den Schwenkhebel über die beiden Blattfederelemente mit ihrer Federformung aus der Ruhe-Anlageposition und somit aus den Führungsformungen der Führungsteile in einem bestimmten Winkel herauszukanten, was eine elastische Stauchung der Federformung der Blatffederelemente erzeugt, um nach der mechanischen Kontaktierung der Vorsprünge des Zungenteils mit dem betreffenden Tastschalter durch die aufgebaute Stauchungs-Federkraft der Blattederelemente in die Führungsformung des Führungsteils von selbst zurückzuschnellen und danach die ursprüngliche Anlageposition wieder einzunehmen. Damit befindet sich die Tastkappe auf der Vorderseite des Bedienfeldes wieder in ihrer ursprünglichen Anlageposition und ohne Ausrichtungsabweichungen.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ausrichtung wird hauptsächlich beeinflusst durch die Materialauswahl des Schwenkhebels, insbesondere der Blattederelemente, durch die Konstruktion der Blatffederelemente und durch zugehörige Aushebewinkel/Auslenkwinkel z.B. beim Gießen der V-förmigen Einbuchtungen der Führungsteile. Die zulässige Deformation für die häufige Betätigung wird festgelegt durch das Material des Schwenkhebels. Ist das Material des Schwenkhebels ausgewählt, dann kann die Blattfederelementekonstruktion festgelegt werden: die Länge der Blattederelemente ebenso wie die Dicke und die Breite der Blattfederelemente. Diese Parameter bestimmen die Ablenkungskraft der Blattfederelemente ebenso gut wie der Auslenkwinkel bezüglich der V-förmigen Einkerbungen der Führungsteile.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Schaltereinrichtung mit Tastkappen an einem Bedienfeld nach dem Stand der Technik,
2 eine perspektivische Darstellung eines Wippschalters,
3 eine perspektivische rückseitige Darstellung einer zum Wippschalter gehörenden Kompaktbaugruppe nach 2,
4 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wippschalter einer Schaltereinrichtung,
5 eine schematische Darstellung von Schaltpositionen eines Wippschalters und der zugehörigen Kompaktbaugruppe und
6 eine erfindungsgemäße mit ausgerichteten Tastenkappen versehene Schaltereinrichtung.
In den 2 und 3 ist im Wesentlichen eine als Wippschalter 13 ausgebildete Kompaktbaugruppe 14 dargestellt, die innerhalb einer Schaltereinrichtung 12 an einem Bedienfeld 11 in Fahrzeugen enthalten ist.
Die mit Wippschaltern 13 bedienbare Schaltereinrichtung 1 für Steuer- und Regeleinrichtungen weist für jeden Wippschalter 13 eine Kompaktbaugruppe 14 zur Auslösung von elektrischen Kontakten auf einer Leiterplatte 15 durch Bewegung von Tastschaltern 16, 17 mittels Wippung von Tastkappen 4, die jeweils mit einem in einem Drehlager 23 drehbar gelagerten Schwenkhebel 18 in Form eines Kunststoffhebels in Verbindung stehen, der durch Wippung der Tastkappe 4 einen mechanischen Druckkontakt auf den zugehörigen Tastschalter 16, 17 ausübt, auf.
Erfindungsgemäß weist die Kompaktbaugruppe 14 einen feststehenden Teil mit einer Leiterplatte 14 und einem sandwichartig darüber und darunter befindlichen Tastschalter 17, 16, wobei die Leiterplatte 15 in eine Nut 24 eines Drehlagers 23 eingebracht ist, sowie mit eine Führungsformung 30, 30' aufweisenden Führungsteilen 27, 28 auf und
einen beweglichen Teil mit dem in dem genuteten Drehlager 23 drehbar gelagerten Kunststoffhebel 18, der der Tastkappe 4 gegenüberliegend V-förmig in zwei sich spreizenden Zungenteile 20, 21 geteilt ist, die zu jeweils einem zugeordneten Tastschalter 17, 16 geführt sind, dem jeweils ein freier äußeren Bereich eines Zungenteils 20, 21 gegenüberliegt, und der mit zwei seitlich eine Federformung 29, 29' aufweisenden Blattfederelementen 31, 32 versehen ist, enthält,
wobei die Federformung 29, 29' eines Blattfederelements 31, 32 in die Führungsformung 30, 30' des zugeordneten Führungsteils 27, 28 korrespondierend eingepasst angeordnet ist und die beiden korrespondierenden Formungen 29, 30, 29' 30' einen Sicherungsriegel bezüglich einer vorgegebenen Anlageposition 39 des Kunststoffhebels 18 bilden, für die die zwischen den beiden Formungen 29, 30, 29', 30' vorhandenen Toleranzen auf ein Minimum eingestellt sind, wodurch der Kunststoffhebel 18 nach einer wie in 5 gezeigten, durch Tastkappenwippung 34, 35 entstandenen Wippungsposition 40, 41 sich selbst ausrichtend in die ursprüngliche Anlageposition 39 zurückführt.
Für die anderen Tastkappen 2, 3, 5, 6 gilt Gleiches.
Die innerhalb des Bedienfeldes 11 vorhandene Kompaktbaugruppe 14 besitzt eine Leiterplatte 15 mit zwei die Leiterplatte 15 sandwichartig umgebenden und mit ihr verbundenen Tastschaltern 16, 17 und einem Kunststoffhebel 18. Die Leiterplatte 15 ist in die Nut 24 des mit der Nut 24 geöffneten Drehlagers 23 zentral montiert. Der obere Tastschalter 17 ist an der Oberseite 33 und der untere Tastschalter 16 ist an der Unterseite 19 der Leiterplatte 15 gehaltert. Der Kunststoffhebel 18 ist V-förmig mit einer in zwei Zungenteile 20, 21 getrennten Zunge 22 ausgebildet, so dass das obere Zungenteil 20 dem oberen Tastschalter 17 gegenüberliegend angeordnet ist. Das untere Zungenteil 21 ist gegenüberliegend dem unteren Tastschalter 16 angeordnet. Das Drehlager 23 des Kunststoffhebels 18 befindet sich auf einer Gerade 42, 43 zwischen dem Punkt der Benutzer-Wipprichtung 34, 35 einer Tastkappe 4 und dem Tastschalter-Kontaktpunkt 25, 26 des jeweiligen Zungenteils 20, 21 mit der Tastschalteroberfläche.
Das jeweilige freie Ende der Zungenteile 20, 21 kann mit den Tastschaltern zugewandten Längsnasen bzw. Vorsprüngen 37, 38 versehen sein.
Die Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 besitzen mindestens eine innere Steckeinrichtung 36, mit der die Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 auf den Kunststoffhebel 18 halternd aufgesteckt werden. Dazu sind aber jeweils entsprechende Öffnungen 44 in dem Bedienfeld 11 bzw. der Blende vorgesehen, durch die die Steckeinrichtungen 36 hindurch greifen, wie auch in 4 gezeigt ist.
In 2 und 3 sind zwei perspektivische Ansichten der Kompaktbaugruppe dargestellt, wobei 2 die Kompaktbaugruppe 14 ohne eingebaute Leiterplatte 15 und die 3 einen Ausschnitt der perspektivischen Ansicht der Kompaktbaugruppe 14 von der Rückseite des Bedienfeldes 11 angibt.
Seitlich sind im Bereich des oberen Tastschalters 17 am Kunststoffhebel 18 jeweils ein konvex geformtes Blattfederelement 31, 32 korrespondierend und seitlich daran Führungsteile 27, 28 angeordnet, wobei die Führungsteile 27, 28 jeweils mit einer V-förmigen Führungsformung – einer Ausnehmung/Auskerbung – 30, 30' versehen sind.
Der bewegbare Kunststoffhebel 18 enthält auf jeder Seite im oberen Bereich des oberen Tastschalters 16, 17 je ein konvex geformtes Blattfederelement 31, 32. Die Blattfederelemente 31, 32 sind mit ihrer konvexen Ausbuchtung – einer Wölbung – in einem mit einer V-förmigen Führungsformung – einer Ausnehmung – versehenen Führungsteil 27, 28 gehaltert. Die Anlageposition ist festgelegt durch die Blattfederelemente 31, 32, die in den V-förmigen Kerbungen 30, 30' des Führungsteils 27, 28 mittig anliegend, jeweils einen Sicherungsriegel darstellend, angeordnet sind.
Wie in 3 und in 4 gezeigt ist, ist die Leiterplatte 15 senkrecht zur Tastschalteroberflächennormale in der Nut 24 gehaltert.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der ausgerichteten Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 an dem Bedienfeld 11 näher erläutert.
In der Ruhe-Anlageposition 39 befinden sich die Auskerbungen 29, 29' der Blattfederelemente 31, 32 im kraft- und nahezu formschlüssigen Kontakt mit den Einkerbungen 30, 30' der Führungsteile 27, 28.
Falls der Benutzer den Kunststoffhebel 18 niederdrückt – Wipprichtung 35 in 5 in Wippungsposition 41 –, wird der untere Tastschalter 16 in Richtung 25 mechanisch druckkontaktiert, falls der Benutzer den Kunststoffhebel 18 nach oben zieht – Wipprichtung 34 in 5 in Wippungsposition 40 –, dann wird der obere Tastschalter 17 in Richtung 26 ebenfalls mechanisch druckkontaktiert.
Beim Niederdrücken des Pastehebels 18 werden die Blattfederelemente 31, 32 mit ihrer Wölbung 29, 29' an der oberen Abschrägung der V-förmigen Einkerbungen 30, 30' gestaucht. Falls der Benutzer den Kunststoffhebel 18 nach oben zieht, werden die Blattfederelemente 31, 32 mit ihrer Wölbung 29, 29' an der unteren Abschrägung der V-förmigen Einkerbungen 29, 30 der Führungsteile 27, 28 gestaucht. Die Federkräfte der Blattfederelemente 31, 32 drücken nach dem Ende der Wippungen den Kunststoffhebel 18 immer in die Ruhe-Anlageposition 39 in das Zentrum der V-förmigen Einkerbungen 30, 30'. Die Ruhe-Ausrichtung des Kunststoffhebels 18 ist deshalb durch die Position der Einkerbungen 30, 30' festgelegt. Die Toleranzen, die zwangsläufig mittels Berechnung erhalten werden, sind die Toleranz des Kunststoffhebels 18 selbst und die Toleranz der Ausrichtung der Formungen 29, 30, 29', 30'. Die bestehenden Toleranzen zwischen den Formungen 29, 30, 29', 30' und dem Kunststoffhebel 18 sind gut einstellbar, wodurch die jeweils benachbarten Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 zueinander korrekt ausgerichtet sind, wie in 6 gezeigt ist.
Die in den Führungsformungen 30, 30' geführten Blattederelemente 31, 32 stellen den Unterschied zu den herkömmlichen Schaltereinrichtungen dar.
Die erfindungsgemäße Schaltereinrichtung 12 ist kostengünstig durch den Einsatz nur einer Leiterplatte 15 und die geringen Tastschalter-Toleranzen. Die Ausrichtung der Tastkappen 2, 3, 4, 5, 6 in dem Bedienfeldbereich ist nur vorgegeben durch die Toleranzen des Kunststoffhebels 18 selbst. Die Toleranz zwischen dem genuteten Drehlager 23 und dem Kunststoffhebel 18 ist leicht einstellbar.
Ein anderer Vorteil der Schaltereinrichtung 12 besteht darin, dass die Blattederelemente 31, 32 die Betätigungskraft in beide Wipprichtungen 34, 35 gleichartig beeinflussen, so dass das Bewegungs-Kraft-Diagramme für die Wipprichtung 34 nach oben und die Wipprichtung 35 nach unten identisch sind. Die Schaltereinrichtung 12 ist auch deshalb kostengünstig, weil keine Metall-Blattfeder erforderlich ist. Die Einstelltiefe ist dementsprechend klein.
Im Allgemeinen kann festgestellt werden, dass die Funktionsweise zur erfindungsgemäßen Ausrichtung hauptsächlich durch die Materialauswahl des Schwenkhebels 18, insbesondere der Blattederelemente 31, 32, durch die Konstruktion der Blatffederelemente 31, 32 und durch zugehörige Aushebewinkel/Auslenkwinkel z.B. beim Gießen der V-förmigen Einbuchtungen 30, 30' der Führungsteile 27, 28 beeinflusst werden. Die zulässige Deformation für die häufige Betätigung wird festgelegt durch das Material des Schwenkhebels 18. Ist das Material des Schwenkhebels 18 ausgewählt, dann kann die Blatffederelementekonstruktion festgelegt werden: die Länge der Blatffederelemente 31, 32 ebenso wie die Dicke und die Breite der Blatffederelemente 31, 32. Diese Parameter bestimmen die Ablenkungskraft der Blattfederelemente 31, 32 ebenso gut wie der Auslenkwinkel bezüglich der V-förmigen Einkerbungen 30, 30' der Führungsteile 27, 28.

1: Erste Schaltereinrichtung nach dem Stand der Technik
2: Erste Tastkappe
3: Zweite Tastkappe
4: Dritte Tastkappe
5: Vierte Tastkappe
6: Fünfte Tastkappe
7: Erster Ausrichtungsfehler
8: Zweiter Ausrichtungsfehler
9: Dritter Ausrichtungsfehler
10: Vierter Ausrichtungsfehler
11: Bedienfeld
12: Zweite erfindungsgemäße Schaltereinrichtung
13: Wippschalter
14: Kompaktbaugruppe
15: Leiterplatte
16: Unterer Tastschalter
17: Oberer Tastschalter
18: Schwenkhebel
19: Unterseite
20: Oberes Zungenteil
21: Unteres Zungenteil
22: Zunge
23: Drehlager
24: Nut
25: Tastschalter-Kontaktpunkt
26: Tastschalter-Kontaktpunkt
27: Erstes Führungsteil
28: Zweites Führungsteil
29: Erste Federformung
29': Zweite Federformung
30: Erste Führungsformung
30': Zweite Führungsformung
31: Erstes Blattfederelement
32: Zweites Blattfederelement
33: Oberseite
34: erste Wipprichtung
35: zweite Wipprichtung
36: Steckeinrichtung
37: Vorsprung
38: Vorsprung
39: Anlageposition
40: Erste Wippungsposition
41: Zweite Wippungsposition
42: Erste Gerade
43: Zweite Gerade
44: Öffnung

Claims

Mit Wippschaltern bedienbare Schaltereinrichtung für Steuer- und Regeleinrichtungen, aufweisend eine Kompaktbaugruppe zur Auslösung von elektrischen Kontakten auf Leiterplatten durch Bewegung von Tastschaltern mittels Tastkappen, die jeweils mit einem in einem Drehlager drehbar gelagerten Schwenkhebel in Verbindung stehen, der durch Wippung einer Tastkappe einen mechanischen Druckkontakt auf den Tastschalter ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompaktbaugruppe (14) einen feststehenden Teil mit einer Leiterplatte (14) und einem sandwichartig darüber und darunter befindlichen Tastschalter (17, 16), wobei die Leiterplatte (14) in eine Nut (24) des Drehlagers (23) eingebracht ist, sowie mit einem eine Führungsformung (30, 30') aufweisenden Führungsteil (27, 28) aufweist, und einen beweglichen Teil mit dem in dem genuteten Drehlager (23) drehbar gelagerten Schwenkhebel (18), der der Tastkappe (2, 3, 4, 5, 6) gegenüberliegend V-förmig in zwei sich spreizende Zungenteile (20, 21) geteilt ist, die zu jeweils einem zugeordneten Tastschalter (17, 16) geführt sind, dem jeweils ein freier äußeren Bereich eines Zungenteils (20, 21) gegenüberliegt, und der mit zwei seitlich eine Federformung (29, 29') aufweisenden Blattfederelementen (31, 32) versehen ist, enthält, wobei die Federformung (29, 29') eines Blattfederelements (31, 32) in die Führungsformung (30, 30') des zugeordneten Führungsteils (27, 28) korrespondierend eingepasst angeordnet ist und die beiden korrespondierenden Formungen (29, 30, 29', 30') einen Sicherungsriegel bezüglich einer vorgegebenen Anlageposition (39) des Schwenkhebels (18) bilden, für die die zwischen den beiden Formungen (29, 30, 29', 30') vorhandenen Toleranzen auf ein Minimum eingestellt sind, wodurch der Schwenkhebel (18) nach einer durch Tastkappenwippung (34, 35) entstandenen Wippungsposition (40, 41) sich selbst ausrichtend in die ursprüngliche Anlageposition (39) zurückführt.
Schaltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (18) wahlweise als Kunststoffhebel oder als Zink-, Magnesium- bzw. Aluminiumdruckgusshebel oder dergleichen ausgebildet ist, wobei für die materialsteiferen Druckgusshebel ein entsprechend korrespondierendes Federelement oder auch ein durch Aufstecken, durch Schweißen oder durch einen ähnlichen, Halterung erzeugenden Prozessschritt angebrachtes Federelement einsetzbar ist.
Schaltereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federformung (29, 29') der bewegbaren Blattfederelemente (31, 32) eine elastische konvexe Ausbuchtung und die korrespondierende Führungsformung (30, 30') eine stabile konkave Einbuchtung des Führungsteils (27,28) darstellt.
Schaltereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Ausbuchtung (29, 29') und die konkave Einbuchtung (30, 30') wahlweise jeweils zutreffende V-förmige Auskerbungen und V-förmige Einkerbungen sind, die jeweils miteinander korrespondierend und zueinander vorgespannt angeordnet sind
Schaltereinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (15) in eine Nut (24) des mit der Nut (24) geöffneten Drehlagers (23) zentral montiert ist, wobei der obere Tastschalter (17) an der Oberseite (33) und der untere Tastschalter (16) an der Unterseite (19) der Leiterplatte (15) gehaltert sind.
Schaltereinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (18) V-förmig und als eine in zwei Zungenteile (20, 21) getrennte Zunge (22) ausgebildet ist, so dass das obere Zungenteil (20) dem oberen Tastschalter (17) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei das untere Zungenteil (21) dem unteren Tastschalter (16) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei sich das Drehlager (23) des Schwenkhebels (18) auf einer Geraden (42, 43) zwischen dem Benutzer-Betätigungspunkt der Wipprichtungen (34, 35) einer Tastkappe (2, 3, 4, 5, 6) und dem Tastschalter-Kontaktpunkt (25, 26) mit dem jeweiligen Zungenteil (20, 21) befindet.
Schaltereinrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die ursprüngliche Anlageposition (39) des Schwenkhebels (18) gegeben ist, wenn die Blattfederelemente (31, 32) mit ihren V-förmigen Auskerbungen (29, 29') in den V-förmigen Einkerbungen (30, 30') der Führungsteile (27, 28) sich gegenüberliegend und vorgespannt angeordnet sind.
Schaltereinrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Schwenkhebels (18) durch die Positionen der Kerbungen (29, 30, 29', 30') festgelegt ist, wobei die zu berücksichtigenden Toleranzen die Toleranzen des Schwenkhebels (18) selbst und die Toleranz der Ausrichtung der Kerbungen (29, 30, 29', 30') betreffen.
Schaltereinrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Tastkappen (2, 3, 4, 5, 6) durch die Toleranz des Schwenkhebels (18) selbst und der Nut (24) des genuteten Drehlagers (23) vorgegeben ist, in dem sich die Leiterplatte (15) als Gegenpart zum dort auch drehbar gelagerten Schwenkhebel (18) ausweist, wobei z.B. die Toleranz zwischen dem genuteten Drehlager (23) und dem als Kunststoffhebel ausgebildeten Schwenkhebel (18) leicht einstellbar ist, wenn das Drehlager (23) auch ein kunststoffgeformtes Teil ist.
Schaltereinrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfederelemente (31, 32) die Betätigungskraft in beide Wipprichtungen (34, 35) gleichartig beeinflussen, so dass die Bewegungs-Kraft-Diagramme des unteren Zungenteils für die Wipprichtung (34) nach oben und des Zungenteils für die Wipprichtung (35) nach unten identisch sind.
Schaltereinrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (15) senkrecht zu den Tastenschalteroberflächennormalen angeordnet ist.
Schaltereinrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialauswahl des Schwenkhebels (18) die Blattfederelementekonstruktion: die Länge der Blattfederelemente (31, 32) ebenso wie die Dicke und die Breite der Blattfederelemente (31, 32) festgelegt, die die Ablenkungskraft der Blattfederelemente (31, 32) ebenso gut wie der Auslenkwinkel bezüglich der V-förmigen Einkerbungen (30, 30') der Führungsteile (27, 28) bestimmen.