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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit einem verschwenkbaren Bedienelement, welches über Betätigungsstößel nacheinander mehrere Schaltelemente betätigen kann, und welches eine Rastkurve aufweist, an der ein federbelasteter Stift geführt ist.
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Derartige elektrische Schalter sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. So zeigen die
5 und
6 der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2008 051 228 A1 jeweils einen elektrischen Schalter mit einer verschwenkbar gelagerten Schaltwippe. Die Schaltwippe lagert einen federbelasteten Raststift, der an einer feststehenden Rastkurve drei stabile Positionen einnehmen kann. Diese Positionen definieren die Schaltstellungen der Schaltwippe, und zwar eine mittlere Neutralstellung sowie eine nach rechts und eine nach links verschwenkte Stellung, in denen die die Schaltwippe direkt oder über Schaltstößel Schaltelemente betätigt, welche durch Schaltdome einer Domschaltmatte ausgebildet sind.
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Die deutsche Patentschrift
DE 10 2006 021 635 B4 beschreibt eine Betätigungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeugskomponente, insbesondere ein elektrisches Schiebedach, die ein verkipp- und verschiebbares Betätigungselement aufweist, welches über Stößel elektrische Kontaktgabeelemente betätigen kann. Bei einer Verschiebebewegung erfolgt eine Betätigung eines Stößels durch eine schräg verlaufende Fläche am Betätigungselement.
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Elektrische Schalter zur Betätigung elektrisch bewegbarer Fenster oder Schiebedächer in Kraftfahrzeugen weisen zumeist ein einziges Bedienelement auf, mit dem mehrere Schaltfunktionen (Bewegung in verschiedene Richtungen, teilweises Öffnen oder Schließen, Verstellung bis zur vollständig geöffneten oder geschlossenen Stellung usw.) steuerbar sind. Dabei sollen die verschiedene Schaltstellungen des Bedienelements auf einfache Weise vorgebbar und die Abfolge der verschiedenen Schaltstellungen haptisch gut erkennbar sein.
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Es stellte sich die Aufgabe, einen besonders einfach aufgebauten und einfach bedienbaren elektrischen Schalter mit einem verschwenkbaren Bedienelement zu schaffen, dem eine Kraft-Weg-Charakteristik sowie eine komplexe Schaltfolge auf einfache Weise vorgebbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Bedienelement mindestens zwei parallel nebeneinander verlaufende Rastkurven aufweist, an denen jeweils mindestens ein federbelasteter Betätigungsstößel anliegt.
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Die Erfindung sieht vor, durch ein einziges Bedienelement zugleich mehrere Schaltelemente parallel zu betätigen, wobei mehrere Rastkurven mit jeweils einer eigenständigen Schaltcharakteristik vorgesehen sind. Zudem ist vorgesehen, Rastelemente und Betätigungsstößel zu einem Bauteil zusammenzufassen, so dass die am Bedienelement angeordnete Rastkurven jeweils zugleich sowohl die Rast- als auch die Steuerkurven der Betätigungsstößel ausbilden. Dieses ermöglicht einen einfachen Aufbau und ermöglicht zudem eine neue Art der sequentiellen Betätigung der Schaltelemente. Besonders vorteilhaft ist, dass die Art und Anzahl der Schalterfunktionen durch die Rastkurven am Bedienelement vorgebbar sind. Die Aufteilung von Schaltfunktionen auf mehrere Rastkurven schafft dabei zusätzliche Freiheitsgrade zur Gestaltung der Schaltcharakteristik und Schalthaptik.
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Der Schalter bildet mindestens zwei unabhängig betätigbare Schaltelemente aus, deren Schaltzustände einzeln oder gemeinsam auswertbar sind. Die Schaltelemente sind besonders vorteilhaft unter Verwendung einer Domschaltmatte ausführbar. Die Domschaltmatte kann dabei auch verschiedene Kraft-Weg-Charakteristiken aufweisen, die mit der durch die Rastkurven erzeugten Haptik kombinierbar sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Nachfolgend sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters,
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2 eine Schnittansicht durch den in der 1 dargestellten Schalter,
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters,
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4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters in einer Schnittansicht,
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5 Positionen des Bedienelements und der Betätigungsstößel des in der 1 dargestellten Schalters in verschiedene Schaltstellungen.
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Schalters. Der Schalter weist ein Bedienelement 6 in Form einer gehäusekappenartigen Schaltwippe auf, das an Lagerstellen 9 an einem Gehäuse 3 verschwenkbar gelagert ist. Die Innenseite des hier transparent dargestellten Bedienelements 6 weist zwei angeformte Rastkurven 7, 8 auf, die parallel nebeneinander angeordnet sind.
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An jeder der beiden Rastkurven 7, 8 liegt jeweils ein oberer Endabschnitt 12 eines Betätigungsstößels 1, 2 an. Wie die Schnittdarstellung der 2 verdeutlicht, sind die Betätigungsstößel 1, 2 in Führungshülsen 10 des Gehäuses 3 verschiebbar gelagert und liegen mit ihren unteren Endabschnitten 13 an Schaltdomen 11 einer Domschaltmatte 4 an. Die Domschaltmatte 4 liegt auf einem Schaltungsträger 5, welcher unterhalb von Kontaktelementen 15 der Schaltdome 11 Kontaktflächen 16 aufweist. Werden die Betätigungsstößel 1, 2 in Richtung auf den Schaltungsträger 5 verschoben, so pressen die Betätigungsstößels 1, 2 die Kontaktelemente 15 gegen die Kontaktflächen 16 des Schaltungsträgers 5 und stellen dadurch elektrische Verbindungen auf dem Schaltungsträger 5 her. Die geschlossenen bzw. getrennten elektrischen Verbindungen auf dem Schaltungsträger 5 bilden die verschiedenen Schaltzustände des elektrischen Schalters aus. Die aus jeweils einem Schaltdom 11, einem diesem Schaltdom 11 zugehörigen Kontaktelement 15 und den unterhalb dieses Kontaktelements 15 angeordneten Kontaktflächen 16 gebildeten Schalteinheiten sollen nachfolgend zusammenfassend als Domschaltkontakte 14 bezeichnet werden.
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Die Schaltdome 11 wirken durch ihre elastischen Rückstellkräfte als Federelemente auf die Betätigungsstößel 1, 2 ein und bewirken, dass die oberen Endabschnitte 12 der Betätigungsstößel 1, 2 immer dicht an den ihnen zugeordneten Rastkurven 7, 8 des Bedienelements 6 anliegen. Die Betätigungsstößel 1, 2 bleiben so immer in Kontakt mit den Rastkurven 7, 8, was zusätzlich den Vorteil hat, dass ein störendes Klickgeräusch beim Loslassen des Bedienelements 6 vermieden wird.
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Die vertikale Position jedes Betätigungsstößels 1, 2 und damit der jeweils vorliegende Schaltzustand des zugehörigen Domschaltkontakts 14 ist durch die Form der dem jeweiligen Betätigungsstößel 1, 2 zugeordneten Rastkurve 7, 8 in der jeweils aktuell vorliegenden Verschwenkungsposition des Bedienelements 6 festgelegt. Je nach Form der jeweiligen Rastkurve 7, 8 kann durch eine Verschwenkung des Bedienelements 6 der Schaltzustand eines Domschaltkontakts 14 verändert werden. Dieses ist aber keineswegs zwingend; die Form einer Rastkurve 7, 8 kann auch so ausgebildet sein, dass bestimmte Verschwenkbewegungen des Bedienelements 6 die vertikale Position des anliegenden Betätigungsstößels 1, 2 nicht verändern, und der entsprechende Domschaltkontakt 14 seinen aktuellen Schaltzustand, geöffnet oder geschlossen, trotz der Verschwenkung des Bedienelements 6 beibehält.
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Ein Verschwenken des Bedienelements 6 kann somit den Schaltzustand eines Domschaltkontakts 14 von geöffnet nach geschlossen oder von geschlossen nach geöffnet verändern, was im Folgenden als „betätigen” bezeichnet ist. Durch eine der Verschwenkbewegung parallele Rastkurvenform kann die vertikale Position eines Betätigungsstößels 1, 2 auch beibehalten werden, was im Folgenden als „halten” benannt ist.
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Bei dem in der 1 dargestellten elektrischen Schalter werden die beiden Betätigungsstößels 1, 2 von einem einzigen Bedienelement 6 gesteuert, an das zwei zueinander parallel verlaufende Rastkurven 7, 8 einstückig angeformt sind. Dies ermöglicht, durch unterschiedlich gestaltete und voneinander unabhängig wirkende Rastkurven 7, 8 den beiden den Betätigungsstößeln 1, 2 verschiedene Schaltabläufe hinsichtlich des Betätigens (Öffnen, Schließen) und Haltens der ihnen zugeordneten Domschaltkontakten 14 vorzugeben. Hierdurch ist eine Steuerung relativ komplexer Funktionen durch dieses einzige Bedienelement 6 realisierbar.
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Besonders vorteilhaft ist, dass gegebenenfalls Änderungen von Schaltabläufen oder der Schalthaptik allein durch den Austausch des Bedienelements 6 gegen eines mit neu gestalteten Rastkurven 7, 8 erreicht werden können, ohne dass eine weitergehende kostenaufwendige Neukonstruktion des Schalteraufbaus erforderlich wäre.
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Die 3 und 4 skizzieren weitere mögliche Ausführungen eines Schalters. So ist es beispielsweise möglich einen Schalter mit mehr als zwei parallelen Rastkurven und/oder mit mehr als einem Betätigungsstößel pro Rastkurve auszuführen. In der 3 ist beispielhaft eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der der Schalter vier Betätigungsstößel 1a, 1b, 2a, 2b aufweist, die an zwei zueinander parallelen Rastkurven 7, 8 anliegen, die in das als Schaltwippe ausgeführte Bedienelement 6 integriert sind. Entsprechend der 4 können Betätigungsstößel 1' für höhere Rastkräfte auch zusätzlich federbelastet werden, hier dargestellt durch eine an einem Betätigungsstößel 1' angeordnete Schraubendruckfeder 17.
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Das Bedienelement eines erfindungsgemäßen Schalters muss selbstverständlich nicht unbedingt die Form einer gehäusekappenartigen Schaltwippe aufweisen. Alternativ zu den hier dargestellten Ausführungen kann ein Bedienelement auch als ein Betätigungselement mit einem separaten, hier nicht dargestellten, mechanisch angekoppelten Rastkurventräger ausgeführt sein, an welchem mehrere Rastkurven angeordnet sind. Das Betätigungselement kann beispielsweise der Schalthebel eines Lenkstockschalters sein. Dies eröffnet etwa die Möglichkeit, auf erfindungsgemäße Weise einen Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug zu realisieren.
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Wie bereits erwähnt, können bei einem erfindungsgemäße ausgeführten Schalter Verschwenkbewegungen des Bedienelements, abhängig von der Form des momentan an einem Betätigungsstößel anliegenden Rastkurvenabschnitts, entweder die vertikale Position des Betätigungsstößels verändern (Betätigungsfunktion) oder auch beibehalten (Haltefunktion). Verschwenkbewegungen des Bedienelements eines Schalter, welche die Schaltfunktion unverändert lassen, sind bei Schaltern mit einer einzigen Rastkurve im Allgemeinen nutzlos und daher ungebräuchlich. Bei erfindungsgemäßen Schaltern, die mindestens zwei gleichzeitig auf Betätigungsstößel wirkende Rastkurven aufweisen, ergibt sich hierdurch die vorteilhafte Möglichkeit, bei einer bestimmten Verschwenkbewegung die Lage eines Betätigungsstößels an einer ersten Rastkurve zu ändern und dabei gleichzeitig die Lage eines anderen Betätigungsstößels an einer zweiten Rastkurve beizubehalten. Bei einer anderen Verschwenkbewegung des Bedienelements können die Einwirkungen auf die Betätigungsstößel genau umgekehrt erfolgen und bei einer weiteren Verschwenkbewegung kann etwa vorgesehen sein, beide Betätigungsstößel zugleich zu betätigen.
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Hierdurch können über die Verschwenkweite des Bedienelements eine Vielzahl unterschiedlicher Schaltzustände erzeugt werden, die zu einer flexiblen Steuerung einer Vielzahl von Funktionen, etwa bei einem elektrischen Schiebedach in einem Kraftfahrzeug verwendet werden können.
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Die 2, 5 und 6 sollen beispielhaft möglichen Schaltstellungen und Schaltzustände des in den 1 dargestellten elektrischen Schalters verdeutlichen. Die 2 zeigt den unbetätigten Schalter, bei dem sich das Bedienelement 6 in seiner Ausgangsstellung (Verschwenkwinkel 0°) befindet. Aus dieser Ausgangsstellung heraus kann das Bedienelement 6 in jeder Richtung in je zwei haptisch unterscheidbare Winkelstellungen (–6°, –12° bzw. 6°, 12°) verschwenkt werden.
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Da die Schnittansicht der 2 lediglich die Rastkurve 7 und den daran anliegende Betätigungsstößel 1 zeigt, sind zur Verdeutlichung in der 5 die mit beiden Betätigungsstößeln 1, 2 in den verschiedenen Verschwenkpositionen des Bedienelements 6 zusammenwirkenden Abschnitte der Rastkurven 7, 8 jeweils parallel nebeneinander dargestellt.
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Die 5 soll dabei in ihren Teilfiguren 5a bis 5d die Bewegungen des ersten Betätigungsstößels 1 und in den Teilfiguren 5e bis 5h die Bewegungen des zweiten Betätigungsstößels 2 veranschaulichen. Jeweils nebeneinander dargestellte Teilfiguren verdeutlichen die Positionen des ersten und des zweiten Betätigungsstößels 1, 2 in der jeweils gleichen Verschwenkposition des Bedienelements 6. In allen Teilfiguren der 5 sind die Betätigungsstößel 1, 2 in ihrer jeweiligen Grundstellung dargestellt, das heißt, in derjenigen vertikalen Position, die sie in der 0°-Stellung des Bedienelements 6 einnehmen. Hierdurch wird für die jeweilige Verschwenkposition die Auslenkungen der Rastkurven 7, 8 relativ zur Lage der Grundstellung des Betätigungsstößels 1, 2 deutlich, wodurch die erfolgte vertikalen Lageveränderungen im Vergleich zur Grundstellung bzw. vorhergehenden Verschwenkposition erkennbar werden. Eine durch die jeweilige Verschwenkbewegung bewirkte Verschiebung eines Betätigungsstößels 1, 2 in die den zugehörigen Domschaltkontakt 14 schließende Schaltposition wird zusätzlich durch einen nach unten zeigenden Pfeil angezeigt; ein horizontaler Pfeil symbolisiert eine unveränderte Lage des Betätigungsstößels 1, 2 bei der aktuell vorgenommenen Verschwenkung des Bedienelements 6.
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Die folgende Tabelle stellt den Zusammenhang zwischen den Verschwenkbewegungen des Bedienelements
6 und den diesen zugeordneten Betätigungsfunktionen, sowie die am Ende der Verschwenkbewegung erreichte Schaltstellung der Domschaltkontakte
14 dar. Die Tabelle gibt zudem die jeweilige Teilfigur der
5 an, in der die entsprechende Verschwenkung dargestellt ist.
| | Rastkurve 7 | Rastkurve 8 |
| Verschwenkung | Figur | Funktion Stößel 1 | Domschaltkontakt | Figur | Funktion Stößel 2 | Domschaltkontakt |
| 0° bis 6° | 5a | betätigen | geschlossen | 5e | halten | offen |
| 6° bis 12° | 5b | halten | geschlossen | 5f | betätigen | geschlossen |
| 0° bis –6° | 5c | halten | offen | 5g | betätigen | geschlossen |
| –6° bis –12° | 5d | betätigen | geschlossen | 5h | halten | geschlossen |
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Beispielhaft seien die Verschwenkbewegungen von 0° to 6° und von 6° bis 12° erläutert. Die 5a, 5b, 5e und 5f zeigen dazu die Lagen der Rastkurven 7 und 8 nach Erreichen der Verschwenkstellungen 6° bzw. 12° relativ zu den Grundpositionen der Betätigungsstößel 1, 2.
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Während der Verschwenkbewegung des Bedienelements aus der 0°-Stellung in die 6°-Stellung°, dargestellt in den 5a und 5e, drückt die Rastkurve 7 den ersten Betätigungsstößel 1 herunter, so dass der zugehörige Domschaltkontakt geschlossen wird. Parallel dazu verändert die Rastkurve 8 die Position des zweiten Betätigungsstößels 2 nicht, so dass er in seiner aktuellen Lage gehalten wird und der dem zweiten Betätigungsstößel 2 zugeordnete Domschaltkontakt in der offenen Schaltposition verbleibt.
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Während der Verschwenkbewegung des Bedienelements 6 von 6° bis 12°, dargestellt in den 5b und 5f, hält die Rastkurve 7 den ersten Betätigungsstößel 1 in der zuvor erreichten Position, so dass der zugehörige Domschaltkontakt geschlossen gehalten bleibt. Parallel dazu drückt die Rastkurve 8 den zweiten Betätigungsstößel 2 nach unten, so dass der ihm zugeordnete Domschaltkontakt geschlossen wird.
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Wie die Tabelle weiter zeigt, werden auch bei den Verschwenkbewegungen in der anderen Richtung (0° bis –6° bzw. –6° bis –12°) die Betätigungsstößel 1, 2 durch die Rastkurven 7 und 8 unabhängig voneinander betätigt bzw. in der zuletzt erreichten Position gehalten.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist ein elektrischer Schalter mit zwei Schaltkontakten realisiert, von denen in jeder Verschwenkrichtung bei einem kleineren Verschwenkwinkel zunächst einer und bei einem größeren Verschwenkwinkel auch noch der anderen Kontakt geschlossen wird. Bei einer Verschwenkung des Bedienelements aus der Ausgangslage in der entgegengesetzten Richtung kehrt sich die Ansprechreihenfolge der Schaltkontakte entsprechend um.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1a, 1b, 1'
- erste(r) Betätigungsstößel
- 2, 2a, 2b
- zweite(r) Betätigungsstößel
- 3
- Gehäuse
- 4
- Domschaltmatte
- 5
- Schaltungsträger (Leiterplatte)
- 6
- Bedienelement (Schaltwippe)
- 7
- erste Rastkurve
- 8
- zweite Rastkurve
- 9
- Lagerstellen
- 10
- Führungshülsen
- 11
- Schaltdome
- 12
- oberer Endabschnitt
- 13
- unterer Endabschnitt
- 14
- Domschaltkontakt (Schaltelemente)
- 15
- Kontaktelement
- 16
- Kontaktflächen
- 17
- (Schrauben)druckfeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008051228 A1 [0002]
- DE 102006021635 B4 [0003]
