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Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere zur Betätigung einer elektrischen Parkbremse eines Kraftfahrzeuges, gemäß Anspruch 1.
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Ein Schalter, der zur Betätigung einer elektrischen Parkbremse in einem Kraftfahrzeug eingesetzt ist, ist ein sicherheitsrelevantes Bauteil, welches eine sehr hohe Anzahl von Betätigungen (typischerweise 50.000 bis 100.000) unbeschadet überstehen können muss, die die Anzahl der Betätigungen des Schalters während der durchschnittlichen Lebensdauer des Kraftfahrzeuges bei weitem übersteigt. Aus diesem Grund sind die einzelnen Komponenten des Schalters hinreichend groß und robust konstruiert, um auch die Mindestzahl erforderlicher Betätigungen ausführen zu können. Bei den herkömmlichen Schaltern wirkt das Betätigungselement üblicherweise auf einen Schaltstößel oder eine Schaltwippe ein, der bzw. die ihrerseits das mindestens eine Schaltelement betätigt und unter der Wirkung einer ein Federelement umfassenden Rückstelleinrichtung wieder in die Nichtbetätigungsstellung überführt werden kann. Bei den herkömmlichen Schaltern sind ferner Komponenten vorgesehen, um einem Benutzer den Schaltvorgang am Betätigungselement haptisch erfassbar zu machen, wodurch herkömmliche Schalter im Ergebnis einen verhältnismäßig großen Bauraum beanspruchen und einen komplizierten Aufbau aufweisen. Durch die die erforderliche Schaltredundanz erzielenden großen Komponenten des Schalters sind herkömmliche Schalter ferner laut, was insbesondere bei höherwertigen Fahrzeugen unerwünscht ist, in denen elektronische Parkbremsen zum Einsatz kommen.
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In der
WO 2012/010226 A1 ist ein Schalter für eine elektrische Parkbremse beschrieben, bei dem mit einem Betätigungselement auf eine Schaltwippe eingewirkt werden kann, welche um zwei voneinander beabstandete Achsen zum Betätigen von zwei Mikroschaltern verschwenkt werden kann.
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Die
US 6,576,855 B2 und die
JP 2010-205684 A offenbaren jeweils einen Schalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. An der dem Betätigungselement abgewandten Seite des Schaltarmes ist jeweils eine Steuerkurve angeordnet, entlang der ein federbeaufschlagtes kugelförmiges Element beim Betätigen des Betätigungselementes gleitet oder rollt.
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Auch die
GB 730,377 beschreibt einen Schalter mit einem federbeaufschlagten kugelförmigen Element, das auf einer Steuerkurve abrollt, wenn der Schalter betätigt wird.
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In der
WO 2012/080093 A1 ist ein Bedienelement für ein Kraftfahrzeug mit einem kippbeweglich gelagerten Bedienhebel und Mittel zur Zurückstellung des Bedienhebels in eine Ruhestellung beschrieben. Die Lagerung des Bedienhebels umfasst wenigstens eine Kippkante, um die der Bedienhebel aus der Ruhestellung kippbar ist.
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Die
WO 2007/009744 A2 offenbart ein Bedienelement mit Kipphaptik für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen kippbar gelagerten Hebel mit einem primären und mindestens einem sekundären Hebelarm sowie mindestens einem Permanentmagnetpaar, wobei ein Magnet desselben an einem sekundären Hebelarm und ein weiterer Magnet ortsfest im Bedienelement angeordnet ist.
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In der
DE 41 09 544 A1 ist ein elektrischer Schalter beschrieben mit einem Schaltkontaktanordnungen beeinflussenden Betätigungsglied. Dieses wirkt zur Festlegung von Schaltstellungen mit einem über das Betätigungsglied beweglichen Magnetbereich aus abwechselnd gepolten Magneten und einem diesem gegenüberliegenden, feststehenden Magnetbereich aus abwechselnd gepolten Magneten zusammen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Schalter bereitzustellen, der einen kompakteren und einfacheren Aufbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Schalter mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Schalter kann durch eine Verschwenkung des Betätigungselementes um die Schwenkachse der Schwenkarm ebenfalls verschwenkt werden. Die Rückstelleinrichtung, die mit dem Schwenkarm zum Ausüben der Rückstellkraft zusammenwirkt, ist im Abstand zur Schwenkachse und zum Betätigungselement angeordnet. Dadurch kann der Schwenkarm einen Hebel ausbilden, bei dem eine verhältnismäßig geringe Rückstellkraft, die auf den Schwenkarm einwirkt, vom Benutzer in Form einer vergleichsweise hohen Widerstandskraft am Betätigungselement wahrgenommen werden kann, die dieses der Betätigung entgegensetzt. Die Rückstelleinrichtung lässt sich dadurch relativ kompakt ausgestalten, so dass dem Schalter eine raumsparende Konstruktion verliehen werden kann. Darüber hinaus ist die Möglichkeit gegeben, die Rückstelleinrichtung sowohl zum Überführen des Schwenkarmes und des Betätigungselementes von der mindestens einen Betätigungsstellung in die Nichtbetätigungsstellung einzusetzen als auch dafür, dem Benutzer die Betätigung haptisch erfassbar zu machen.
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Durch Einsatz des Schwenkarmes und Beabstandung der Rückstelleinrichtung von der Schwenkachse und vom Betätigungselement kann im Gehäuse vorhandener Bauraum als Aufnahmeraum für die Schaltanordnung genutzt werden. Das Betätigungselement und bevorzugt auch die Schwenkachse einerseits und die Rückstelleinrichtung andererseits sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schaltanordnung angeordnet. Darunter kann vorliegend insbesondere verstanden werden, dass die Schaltanordnung zumindest teilweise, beispielsweise das mindestens eine Schaltelement, zwischen dem Betätigungselement und der Rückstelleinrichtung angeordnet ist. Dies erlaubt es, einen besonders kompakten Aufbau des Schalters zu erzielen.
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Der Schwenkarm umfasst an einer dem Betätigungselement gegenüberliegenden Seite ein Kraftaufnahmeelement oder bildet ein solches aus, auf welches die Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung einwirkt.
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Günstig ist es, dass der Schwenkarm einen ersten Schenkel aufweist und einen zweiten Schenkel, die im Abstand zueinander angeordnet und an einer dem Betätigungselement abgewandten Seite über eine Brücke miteinander verbunden sind, wobei die Schaltanordnung zwischen den Schenkeln angeordnet ist. Parallel zur Schwenkachse kann der erste Schenkel vom zweiten Schenkel beabstandet sein. Dadurch ist parallel zur Schwenkachse zwischen den Schenkeln ein Raum (zum Beispiel als Raumbereich des vorstehend genannten Aufnahmeraumes) gebildet, in dem die Schaltanordnung zumindest abschnittsweise positioniert werden kann, beispielsweise das mindestens eine Schaltelement. Diese Ausführungsform kann auch so angesehen werden, dass der Schwenkarm zwei voneinander beabstandete Schenkel aufweist, die jeweils seitlich an einander gegenüberliegenden Seiten an der Schaltanordnung vorbeigeführt sind. An der dem Betätigungselement abgewandten Seite sind die Schenkel miteinander verbunden, wobei die Brücke das vorstehend erwähnte Kraftaufnahmeelement ausbildet oder umfasst, auf die die Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung einwirkt.
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Ein Rückstellelement der Rückstelleinrichtung ist seitlich neben der Brücke angeordnet. Die Rückstellkraft kann über die Brücke auf die Schenkel des Schwenkarmes und von diesen auf das Betätigungselement übertragen werden.
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Von Vorteil ist es, dass die Rückstelleinrichtung eine magnetische Rückstelleinrichtung ist und ein Rückstellelement in Gestalt eines im Gehäuse gehaltenen Magneten aufweist, insbesondere eines Permanentmagneten. Zum einen ist dadurch die Möglichkeit einer kompakten Bauform des Schalters gegeben. Durch Nutzung des Magneten, insbesondere eines Permanentmagneten, kann ein Rückstellelement bereitgestellt werden, dessen magnetische Rückstellkraft unmittelbar auf den Schwenkarm einwirken kann, ohne dass es hierzu weiterer Bauteile bedarf. Die Magnetkraft wirkt auf das vorstehend erwähnte Kraftaufnahmeelement ein, die die zwei Schenkel des Schwenkarmes miteinander verbindende Brücke des Schwenkarmes. Zum anderen kann die Rückstelleinrichtung ohne bewegliche Teile konstruiert werden. Reibung und Verschleiß des Schalters können dadurch minimiert und dessen Langlebigkeit gesteigert werden, ohne dass hierfür besonders große oder robuste Komponenten bereitgestellt werden müssen.
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Die Verwendung eines Magneten als Rückstellelement hat ferner den Vorteil, dass ein verhältnismäßig leiser Schalter konstruiert werden kann, dessen Schaltgeräusche nicht mehr von der Rückstelleinrichtung oder einer gesonderten Einrichtung zur Erzeugung der Haptik hervorgerufen werden. Insbesondere zeigt sich in der Praxis, dass die haptische Wahrnehmung des Betätigungsvorgangs unter Einsatz einer magnetischen Rückstelleinrichtung am Betätigungselement ein Schaltgefühl vermittelt, mit dem die Betätigung des mindestens einen Schaltelementes besonders zuverlässig wahrgenommen werden kann.
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Der Schwenkarm ist zur Erzielung einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung vorzugsweise schwenkfest mit dem Betätigungselement verbunden. Dadurch kann der Schwenkarm auch um die Schwenkachse schwenkbar am Gehäuse gelagert sein.
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Als vorteilhaft erweist es sich bei einer konkreten Umsetzung des erfindungsgemäßen Schalters in der Praxis, wenn der Schwenkarm schief ausgerichtet ist bezüglich einer Betätigungsrichtung, in der das mindestens eine Schaltelement betätigt wird.
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Günstig ist es, wenn die Rückstelleinrichtung so ausgebildet ist, dass die von der Rückstelleinrichtung auf den Schwenkarm ausgeübte Rückstellkraft in der Nichtbetätigungsstellung des Betätigungselementes maximal ist. Dadurch kann eine irrtümliche Betätigung des Schalters weitgehend vermieden werden. Die zu dessen Betätigung erforderliche Rückstellkraft muss vom Benutzer zunächst bewusst überwunden werden, wobei die sich dem Benutzer entgegensetzende Rückstellkraft in der Nichtbetätigungsstellung maximal ist.
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Die Rückstellkraft kann auf einfache Weise in der Nichtbetätigungsstellung des Betätigungselementes dadurch maximiert werden, dass ein Abstand zwischen dem Magneten und dem Schwenkarm, insbesondere dem Kraftaufnahmeelement, in der Nichtbetätigungsstellung des Betätigungselementes minimal ist.
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Bei einer konkreten Umsetzung des Schalters in der Praxis erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Magnet ein diametral magnetisierter Magnet ist.
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Günstig ist es, wenn der Magnet ein parallel zur Schwenkachse ausgerichteter Stabmagnet ist. Beispielsweise weist der Stabmagnet eine zylindrische Form auf und ist diametral magnetisiert, wobei eine Achse des Magneten parallel zur Schwenkachse ausgerichtet ist.
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Als vorteilhaft erweist es sich, wenn das Gehäuse eine Aufnahme für den Magneten aufweist, die so bemessen ist, dass der Magnet um eine von ihm Achse frei drehbar ist. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Herstellung des Schalters einfacher zu gestalten. Der Magnet, insbesondere ein zylindrischer Stabmagnet oder ein Scheibenmagnet, kann in der Aufnahme platziert werden. Nimmt das Betätigungselement mit dem Schwenkarm die Nichtbetätigungsstellung ein, kann sich der Magnet durch Rotation um seine Achse so einstellen, dass der magnetische Fluss zwischen dem Magneten und dem Schwenkarm und damit die Rückstellkraft maximal ist. Dadurch ist gewissermaßen die Möglichkeit einer selbstständigen Justierung des Magneten und damit der Rückstelleinrichtung des Schalters gegeben. Anschließend kann der Magnet in der Aufnahme fixiert werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist es günstig, wenn der Magnet in der Aufnahme durch Verklebung fixiert ist.
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Von Vorteil ist es, wenn zwischen dem Schwenkarm und dem Magneten in der Nichtbetätigungsstellung des Betätigungselementes ein Zwischenraum gebildet ist und wenn das Gehäuse dem Zwischenraum benachbart eine Gehäuseöffnung aufweist zum Einbringen eines Abstandselementes in den Zwischenraum und zum Entfernen des Abstandselementes aus dem Zwischenraum. Bei der Montage des Schalters kann ein Abstandselement, das bevorzugt nicht magnetisch ist, durch die Gehäuseöffnung hindurch in den Zwischenraum eingebracht werden. Das Abstandselement erlaubt es, den Abstand des Magneten vom Schwenkarm, insbesondere dessen Kraftaufnahmeelement, festzulegen und dadurch die Größe der Rückstellkraft reproduzierbar einzustellen. Nach anschließender Fixierung des Magneten, zum Beispiel durch Verklebung, kann das Abstandselement durch die Gehäuseöffnung wieder entfernt werden.
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Günstig ist es, wenn das Betätigungselement ausgehend von der Nichtbetätigungsstellung in zwei Betätigungsstellungen überführbar ist und wenn die Schaltanordnung zwei Schaltelemente im Aufnahmeraum aufweist, deren je eines in einer der Betätigungsstellungen betätigbar ist, wobei das Betätigungselement von der Nichtbetätigungsstellung in entgegengesetzte Richtungen in die Betätigungsstellungen verschwenkbar ist. Durch Vorsehen von zwei Schaltelementen, von denen je eines in einer Betätigungsstellung betätigt werden kann, weist der Schalter eine höhere Vielseitigkeit auf. Kommt der Schalter bei einer elektrischen Parkbremse zum Einsatz, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass diese durch Überführen des Betätigungselementes in eine Betätigungsstellung arretiert und durch Überführen in die andere Betätigungsstellung gelöst wird.
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Die Schaltanordnung weist vorzugsweise eine elektrische Leiterplatte auf, an der das mindestens eine Schaltelement festgelegt ist. Die Leiterplatte und das daran festgelegte mindestens eine Schaltelement (bevorzugt beide vorstehend genannte Schaltelemente) ist im Aufnahmeraum und ganz oder teilweise zwischen dem Betätigungselement und der Rückstelleinrichtung angeordnet.
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An der Schaltanordnung sind bevorzugt elektrische Kontaktelemente festgelegt, beispielsweise stiftförmige Kontaktelemente, über welche der Schalter an einen Stecker im Kraftfahrzeug angeschlossen werden kann.
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Als vorteilhaft erweist es sich, wenn das mindestens eine Schaltelement an einer Seite der Leiterplatte festgelegt ist, die dem Betätigungselement abgewandt ist, und wenn das mindestens eine Schaltelement von der dem Betätigungselement abgewandten Seite betätigbar ist. Dies gibt beispielsweise die Möglichkeit, das mindestens eine Schaltelement besser vor einer Beschädigung zu schützen, zum Beispiel durch in den Schalter eindringende Flüssigkeiten. Eine beispielsweise über dem Schalter und über das Betätigungselement vergossene Flüssigkeit kann bis zum mindestens einen Schaltelement dadurch schwerer vordringen, weil das Schaltelement auf der dem Betätigungselement abgewandten Seite an der Leiterplatte festgelegt ist.
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Bevorzugt ist an der dem Betätigungselement zuweisenden Seite der Leiterplatte mindestens ein elektrisches Leuchtelement angeordnet. Dies erweist sich als vorteilhaft, um das Betätigungselement auf einfache Weise zu hinterleuchten und/oder den Betätigungs- oder Schaltzustand des Schalters zu signalisieren. Von mindestens einem Leuchtelement emittiertes Licht kann sich bis zum Betätigungselement ausbreiten. Gesonderte Komponenten zur Auskopplung des Lichtes sind nicht erforderlich.
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Bei einer Umsetzung des Schalters in der Praxis erweist es sich als vorteilhaft, wenn das mindestens eine Schaltelement als Mikroschalter ausgestaltet ist oder einen Mikroschalter umfasst.
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Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Schaltelement vom Schwenkarm bei dessen Verschwenkung betätigt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters in der Praxis erweist es sich als günstig, wenn der Schalter ein mit dem Schwenkarm koppelndes Auslöseelement aufweist, das abhängig von einer Verschwenkung des Schwenkarmes beim Überführen des Betätigungselementes von der Nichtbetätigungsstellung in die mindestens eine Betätigungsstellung von einer Grundstellung in mindestens eine Auslösestellung überführbar ist, in der das Auslöseelement das mindestens eine Schaltelement betätigt. Beim Verschwenken des Schwenkarmes wird das Auslöseelement in mindestens eine Auslösestellung überführt, um das mindestens eine Schaltelement zu betätigen.
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Insbesondere ist es günstig, wenn das Auslöseelement am Gehäuse um eine parallel zur Schwenkachse des Betätigungselementes ausgerichtete Schwenkachse verschwenkbar ist. Das Auslöseelement ist am Gehäuse vorzugsweise um die Schwenkachse schwenkbar gelagert.
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Das Betätigungselement und das Auslöseelement sind vorzugsweise auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Leiterplatte der Schaltanordnung angeordnet.
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Günstig ist es, wenn die Schwenkachsen des Auslöseelementes und des Betätigungselementes auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Leiterplatte der Schaltanordnung angeordnet sind und wenn das Auslöseelement bei einer Verschwenkung des Schwenkwarmes in entgegengesetzter Richtung verschwenkt wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das mindestens eine Schaltelement, wie vorstehend erwähnt, an einer dem Betätigungselement abgewandten Seite an der Leiterplatte festgelegt ist.
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Das Auslöseelement kann bevorzugt ausgehend von der Grundstellung in zwei einander entgegengesetzten Richtungen in je eine Auslösestellung verschwenkbar sein, in denen jeweils eines von zwei Schaltelementen der Schaltanordnung betätigt wird. Je nachdem, in welche Betätigungsstellung das Betätigungselement mit dem Schwenkarm verschwenkt wird, wird das Auslöseelement in eine der beiden Auslösestellungen zum Betätigen des jeweiligen Schaltelementes verschwenkt.
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Als vorteilhaft erweist es sich, wenn ein Mitnehmer am Schwenkarm oder am Auslöseelement dieses bei einem Verschwenken des Schwenkarmes bewegt. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Ausgestaltung des Schalters erzielt werden.
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Vorzugsweise ist der Mitnehmer am Auslöseelement angeordnet, und der Schwenkarm weist eine schlitzförmige, U-förmige oder Y-förmige Aussparung auf, in die der Mitnehmer eingreift. Der Mitnehmer greift, beispielsweise für eine einfachere Montage des Schalters, bevorzugt lose in die Aussparung ein. Bei einem Verschwenken des Schwenkarmes kann ein Rand der Aussparung den Mitnehmer kontaktieren und dadurch das Auslöseelement verschwenken.
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Vorteilhafterweise ist das Auslöseelement durch den Schwenkarm von der mindestens einen Auslösestellung in die Grundstellung überführbar, wenn der Schwenkarm von der mindestens einen Betätigungsstellung in die Nichtbetätigungsstellung verschwenkt. In umgekehrter zu der vorstehend beschriebenen Weise kann dabei vorgesehen sein, dass ein Rand der Aussparung den Mitnehmer kontaktiert, wodurch das Auslöseelement von der Auslöse- in die Grundstellung überführt wird. Dadurch ist es beispielsweise möglich, auch das Auslöseelement unter der Wirkung der Rückstelleinrichtung von der Auslösestellung in die Grundstellung zu überführen.
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Günstig ist es, wenn das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil aufweist, an dem das Betätigungselement, der Schwenkarm und die Rückstelleinrichtung gehalten sind, und ein zweites Gehäuseteil, an dem die Schaltanordnung und gegebenenfalls das Auslöseelement gehalten sind, wobei das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil insbesondere durch Verrastung miteinander verbunden sind. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt es, das erste Gehäuseteil mit dem Betätigungselement, dem Schwenkarm und der Rückstelleinrichtung als erste Baugruppe vorzumontieren. Eine zweite Baugruppe umfassend das zweite Gehäuseteil mit der Schaltanordnung und gegebenenfalls dem Auslöseelement kann ebenfalls vormontiert werden. Beide Gehäuseteile können zur vereinfachten Montage des Schalters miteinander verbunden werden, insbesondere durch Verrastung. Auch eine Verklemmung ist denkbar.
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Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
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1: eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Schalters;
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2: eine Draufsicht auf den Schalter aus 1 im montierten Zustand;
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3: eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in 2, wobei ein Betätigungselement des Schalters eine Nichtbetätigungsstellung einnimmt;
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4: eine weitere Schnittansicht (teilweise), wobei das Betätigungselement eine erste Betätigungsstellung einnimmt und
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5: eine weitere Schnittansicht (teilweise), wobei das Betätigungselement eine zweite Betätigungsstellung einnimmt.
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1 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegte vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters. Der Schalter 10 ist ein elektro-mechanischer Schalter, der insbesondere zur Betätigung einer elektronischen Parkbremse in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommt. Der Schalter 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem ersten, oberen Gehäuseteil 14 und einem zweiten, unteren Gehäuseteil 16. Das Gehäuseteil 14 kann im Wesentlichen über das Gehäuseteil 16 gestülpt und mit diesem verbunden werden, insbesondere durch Verrastung. Aus diesem Grund können das Gehäuseteil 14 auch als äußeres und das Gehäuseteil 16 als inneres Gehäuseteil angesehen werden
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Das Gehäuse 12 weist ferner einen Gehäuseboden 18 auf, der dem Gehäuseteil 14 zugeordnet ist und mit diesem beispielsweise durch Verrastung verbunden werden kann. Das Gehäuseteil 14 kann durch den Gehäuseboden 18 untenseitig geschlossen werden.
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Der Schalter 10 umfasst ferner ein Betätigungselement 20, das ausgestaltet ist als Taste 22. Die Taste 22 ist an zwei obenseitig am Gehäuseteil 14 angeordneten Lagervorsprüngen 24 relativ zum Gehäuseteil 14 schwenkbar gelagert. Die Lagerung erfolgt über Lagerelemente 26, die vorliegend zapfenförmig ausgestaltet sind und mit der Taste 22 und den Lagervorsprüngen 24 in Eingriff stehen. Die Lagerelemente 26 definieren eine Schwenkachse 28. Die Schwenkachse 28 ist vorliegend quer zu einer Längsrichtung des Schalters 10 ausgerichtet.
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Weiter umfasst der Schalter 10 einen Schwenkarm 30, der schwenkfest mit der Taste 22 verbunden ist. Insbesondere erfolgt die Verbindung über zusammenwirkende Formschlusselemente, so dass bei einer Verschwenkung der Taste 22 um die Schwenkachse 28 auch der Schwenkarm 30 verschwenkt wird.
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Der Schwenkarm 30 weist zwei Schenkel 32, 34 auf, die parallel zueinander ausgerichtet und längs der Schwenkachse 28 voneinander beabstandet sind. Die Schenkel 32, 34 sind identisch ausgestaltet. An jedem Schenkel 32, 34 ist der Taste 22 zugewandt eine Durchgangsöffnung 36 angeordnet, welche von den Lagerelementen 26 durchgriffen wird. Damit ist auch der Schwenkarm 32 schwenkbar am Gehäuseteil 14 gelagert.
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An der der Taste 22 gegenüberliegenden Seite sind die Schenkel 32, 34 über eine Brücke 38 miteinander verbunden. Der Schwenkarm 30 ist dadurch bügelförmig ausgestaltet. Die Brücke 38 ist parallel zur Schwenkachse 28 ausgerichtet. Die Brücke 38 bildet ein Kraftaufnahmeelement, über das eine Rückstellkraft auf den Schwenkarm 30 und damit auf die Taste 22 bei deren Verschwenkung ausgeübt werden kann, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
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In Umfangsrichtung der Schwenkachse 28 weist die Brücke 38 eine leicht bogenförmige Kontur auf, längs eines Kreisbogens um die Schwenkachse 28. In Umfangsrichtung umfasst die Brücke 38 dadurch Vorsprünge, welche seitlich über die Schenkel 32, 34 hinausragen.
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Der Schwenkarm 30 ist einstückig ausgestaltet und vorliegend aus einem magnetisierbaren Material gefertigt, insbesondere aus Eisen.
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Entlang der Schwenkachse 28 ist der Schwenkarm 30 schmaler ausgestaltet als das Gehäuseteil 14, so dass die Schenkel 32, 34 innerhalb eines vom Gehäuse 14 eingefassten und definierten Aufnahmeraumes 40 angeordnet sind.
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Der Schwenkarm 30 bildet einen Hebel aus mit einer durch die Schwenkachse 28 definierten Achse. Eine dem Benutzer zuweisende und betätigbare Seite der Taste 22 weist von der Schwenkachse 28 einen wesentlich geringeren Abstand auf als die Brücke 38, wodurch der Abstand der Brücke 38 von der Schwenkachse 28 einen großen Hebelarm bereitstellt.
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Wie in den 3 bis 5 erkennbar ist, weist das Gehäuseteil 14 untenseitig eine Aufnahme 42 auf. Die Aufnahme 42 wird in Längsrichtung des Schalters 10 begrenzt durch Wandungen 44, 46, welche sich parallel zur Schwenkachse 28 erstrecken. Die Wandungen 44, 46 erstrecken sich von einer Seitenwand 48 des Gehäuseteils 14 bis zu einer dieser parallel gegenüberliegenden Seitenwand 50 (2). In Richtung des Schwenkarmes 30 ist die Aufnahme 42 abschnittsweise durch eine Deckenwand 52 begrenzt. Die Deckenwand 52 ist mit der Wandung 46 verbunden, und gemeinsam sind diese an eine hintere Wand 54 des Gehäuseteils 14 angeformt. Zwischen der Deckenwand 52 und der Wandung 44 ist ein Spalt vorhanden.
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Der Gehäuseboden 18 kann mit Ausnehmungen an der hinteren Wand 54 und an den Seitenwänden 48, 50 verrastet werden. Dadurch kann, wie erwähnt, das Gehäuseteil 14 untenseitig geschlossen und damit auch die Aufnahme 42 geschlossen werden.
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Der Schalter 10 umfasst eine Rückstelleinrichtung 56 zur Ausübung einer Rückstellkraft auf den Schwenkarm 30 und damit auf die Taste 22, wenn diese von einem Benutzer zum Betätigen des Schalters 10 um die Schwenkachse 28 verschwenkt wird. Die Rückstelleinrichtung 56 ist vorliegend ausgestaltet als magnetische Rückstelleinrichtung und weist ein Rückstellelement 58 auf. Das Rückstellelement 58 ist ein Magnet 60, insbesondere ein Permanentmagnet zum Ausüben einer Magnetkraft auf den Schwenkarm 30.
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Der Magnet 60 ist ein Stabmagnet von zylindrischer Gestalt, der eine Achse 62 definiert. Die Achse 62 ist parallel zur Schwenkachse 28 ausgerichtet. Vorliegend ist der Magnet 60 diametral magnetisiert. Je eine Hälfte des Magneten 60, die getrennt werden durch eine die Achse 62 enthaltende Trennebene, weist dieselbe Magnetisierung auf. In 3 ist die Trennebene durch eine gestrichelte Trennlinie 64 symbolisiert.
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Der Magnet ist in der Aufnahme 42 angeordnet und dabei so bemessen, dass er sich infolge seiner Größe in der Aufnahme 42 um seine Achse 62 frei drehen kann, um sich relativ zum Schwenkarm 30 einzustellen.
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Bei der Montage des Schalters 10 wird eine erste Baugruppe 66 durch Montage des Gehäuseteils 14, der Taste 22, der Lagerelemente 26, des Schwenkarms 30, des Magneten 60 und des Gehäusebodens 18 bereitgestellt. Dabei kann der Magnet 60 bei der Montage in die Aufnahme 42 eingesetzt werden. Da der Magnet 60 drehbar ist, stellt sich dessen Orientierung relativ zum Schwenkarm 30 und dadurch die Lage des Schwenkarms 30 und der Taste 22 so ein, dass ein Zwischenraum 68 zwischen dem Magneten 60 und der Brücke 38 minimal ist. Dies erfolgt dadurch, dass der Magnet den magnetischen Schwenkarm 30, insbesondere an der Brücke 38, anzieht und diesen mit der Taste 22 so lange um die Schwenkachse 28 schwenkt, bis die potenzielle Energie des Systems aus Magnet 60 und Schwenkarm 30 minimiert ist. In der sich dadurch ergebenden Nichtbetätigungsstellung des Schwenkarms 30 und der Taste 22 ist die vom Magneten 60 ausgeübte Rückstellkraft maximal.
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Um den Zwischenraum 68 reproduzierbar einzustellen, kann vorgesehen sein, dass ein in der Zeichnung nicht gezeigtes Abstandselement vorübergehend im Gehäuseteil 14 angeordnet wird. Beispielsweise kann am Gehäuseteil 14, etwa in der Seitenwand 48, eine Gehäuseöffnung 70 vorhanden sein. Durch die Gehäuseöffnung 70 kann das Abstandselement ins Gehäuse eingebracht und nach Fixierung des Magneten 60 wieder entfernt werden. Alternativ ist denkbar, das Abstandselement durch die untere Gehäuseöffnung, welche vom Gehäuseboden 18 verschlossen wird, ins Gehäuseteil 14 einzubringen und wieder aus diesem zu entfernen.
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Wenn sich der lose in der Aufnahme 42 angeordnete Magnet durch Rotation um die Achse 62 eingestellt hat und ebenso der Schwenkarm 30 sich eingestellt hat, kann der Magnet 60 in der Aufnahme 42 fixiert werden, bevorzugt durch Verklebung. Nach Fixierung des Magneten 60 kann das Gehäuseteil 14 mit dem Gehäuseboden 18 geschlossen und die erste Baugruppe 66 fertiggestellt werden.
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Der Schalter 10 umfasst eine zweite Baugruppe 72, welche das Gehäuseteil 16, eine Schaltanordnung 74 und ein Auslöseelement 76 umfasst. Die zweite Baugruppe 72 kann ebenfalls wie die erste Baugruppe 66 vormontiert werden und mit dieser zur Fertigstellung des Schalters insbesondere durch Verrastung verbunden werden.
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Die Schaltanordnung 74 umfasst zwei Schaltelemente 78, 80. Die Schaltelemente 78, 80 sind vorliegend ausgestaltet als Mikroschalter.
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Weiter weist die Schaltanordnung 74 eine elektrische Leiterplatte 82 auf. Obenseitig auf der Leiterplatte 82, der Taste 22 zugewandt, sind an der Leiterplatte zwei Leuchtelemente 84 festgelegt, welche bei elektrischer Kontaktierung Licht emittieren können.
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Die Schaltanordnung 74 umfasst ferner eine Mehrzahl von miteinander an einem gemeinsamen Halteteil gehaltenen stiftförmigen elektrischen Kontaktelementen 86, die an der Leiterplatte festgelegt sind und diese elektrisch kontaktieren. An die Kontaktelemente 86 kann beim Einbau des Schalters 10 in das Kraftfahrzeug ein elektrischer Steckverbinder angeschlossen werden.
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Die Schaltelemente 78, 80 sind mit der Seite der Leiterplatte 82 elektrisch verbunden, die der Taste 22 abgewandt ist. Ausgehend von der Leiterplatte 82 weisen die Schaltelemente 78, 80 daher weg von der Taste 22 nach unten.
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Eine Betätigung der Schaltelemente 78, 80 kann von unten in Richtung auf die Leiterplatte 82 erfolgen.
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Das Gehäuseteil 16 bildet einen Rahmen 88, welcher in Längsrichtung des Schalters 10 hintereinander Aufnahmen 90, 92, 94 für die Kontaktelement 86 bzw. die Schaltelement 78 und 80 ausbildet. Die Aufnahmen 90, 92, 94 sind parallel zur Schwenkachse 28 durch vom Rahmen 88 gebildete Zwischenwände getrennt. In den 3 bis 5 ist hiervon nur eine Zwischenwand 96 gezeigt. In den 3 bis 5 ist eine vom Rahmen 88 gebildete Seitenwand 98 nicht dargestellt, damit der Blick auf die Schaltanordnung 74 freigegeben ist.
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Die Leiterplatte 82 kann obenseitig auf dem Rahmen 88 aufliegen, wobei die Kontaktelemente 86 und die Schaltelemente 78, 80 in die Aufnahmen 90 bzw. 92, 94 eingreifen.
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Im miteinander verbundenen Zustand der Gehäuseteile 14 und 16 ist letzteres so angeordnet und orientiert, dass die Schaltanordnung 74 im Aufnahmeraum 40 angeordnet ist. Insbesondere sind die Taste 22 und die Schwenkachse 28 einerseits und die Rückstelleinrichtung 56 und die Brücke 38 andererseits auf einander gegenüberliegenden Seiten der Schaltanordnung 74 angeordnet. Die Schenkel 32, 34 sind außenseitig am Gehäuseteil 16 vorbeigeführt. Bei einer Betätigung der Taste 22 wird der Schwenkarm 30 daher außenseitig am Gehäuseteil 16 vorbeigeschwenkt.
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Zwischen den Schenkeln 32, 34 und dem Gehäuseteil 16 sind Schenkel 100, 102 des Auslöseelementes 76 angeordnet. Das Auslöseelement 76 ist ungefähr bügelförmig ausgestaltet mit einer die Schenkel 100, 102 verbindenden Brücke 104, die parallel zur Schwenkachse 28 ausgerichtet ist. An der Brücke 104 sind in Längsrichtung des Schalters 10 flügelförmige Vorsprünge 106 festgelegt, die zu beiden Seiten der Brücke 104 abstehen. An den Schenkeln 100, 102 sind Durchbrechungen 108 angeordnet. Die Durchbrechungen 108 stehen in Eingriff mit Lagerelementen (nur ein Lagerelement 110 gezeigt). Die Lagerelemente 110 sind an der Seitenwand 98 und der weiteren Seitenwand des Gehäuseteils 16 angeordnet und zapfenförmig ausgestaltet. Sie definieren eine weitere Schwenkachse 112, die parallel zur Schwenkachse 28 ausgerichtet ist. Das Auslöseelement 76 ist dadurch am Gehäuseteil 16 schwenkbar gelagert um die Schwenkachse 112.
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Die Durchbrechungen 108 sind an den der Brücke 104 zugewandten Seiten der Schenkel 100, 102 angeordnet. An den der Brücke 104 abgewandten Seiten der Schenkel 100, 102 sind Mitnehmer 114 am Auslöseelement 76 in Gestalt von Vorsprüngen parallel zur Schwenkachse 28 vorhanden.
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Die Lagerelemente 110 sind so am Gehäuseteil 16 angeordnet, dass die Schwenkachsen 112 und 28 auf einander gegenüberliegenden Seiten der Leiterplatte 82 angeordnet sind. Insbesondere sind die Lagerelemente 110 ungefähr den unteren Enden der Schaltelemente 78, 80 benachbart angeordnet. Das Auslöseelement 76 ist so orientiert, dass die Schenkel 100, 102 nach oben weisen, ungefähr in Richtung der Taste 22. Es ist auf der der Taste 22 gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 82 angeordnet.
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Die Mitnehmer 114 greifen in Aussparungen 116 ein, die an den Schenkeln 32, 34 gebildet sind. Die Aussparungen 116 weisen eine ungefähr U-förmige bis Y-förmige Gestalt auf und sind untenseitig offen, wodurch die Mitnehmer 114 beim Zusammenbau der Baugruppen 66, 72 in die Aussparungen 116 eingeführt werden können. Die Aussparungen 116 sind so bemessen, dass die Mitnehmer 114 zur einfacheren Montage lose in diese eingreifen.
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Die Vorsprünge 106 an der Brücke 104 können untenseitig an den Schaltelementen 78, 80 angeordnete Kontaktglieder 118 bzw. 120 kontaktieren. Bei einer Verschwenkung des Auslöseelementes 76 um die Schwenkachse 112 werden die Kontaktglieder 118, 120 je nach Schwenkrichtung mit einer auf die Leiterplatte 82 gerichteten Betätigungskraft beaufschlagt. Die Betätigungskraft definiert eine Betätigungsrichtung der jeweiligen Schaltelemente 78, 80, die vorliegend schief bezüglich der Richtung des Schwenkarmes 30 ausgerichtet ist.
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Nachfolgend wird auf die Funktionsweise des Schalters 10 eingegangen.
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Nehmen die Taste 22 und der Schwenkarm 30 die Nichtbetätigungsstellung ein, ist, wie erwähnt, die vom Magneten 60 auf die Brücke 38 ausgeübte Rückstellkraft maximal und der Abstand zwischen dem Magneten 60 und der Brücke 38 minimal (3). Das Auslöseelement 76 nimmt eine Grundstellung ein und kontaktiert die Kontaktglieder 118, 120 gleichermaßen, jedoch ist keines der Schaltelemente 78, 80 betätigt.
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Der Benutzer kann die Taste 22 zum Betätigen des Schalters um die Schwenkachse 28 in eine erste Betätigungsstellung verschwenken. Bei der in der 4 dargestellten Verschwenkung werden die Taste 22 und der Schwenkarm 30 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Die Betätigung der Taste 22 erfolgt entgegen der Rückstellkraft des Magneten 60. Der Benutzer kann an der Taste 22 unmittelbar haptisch erfassen, dass ein Betätigungsvorgang ausgeführt wird. Es zeigt sich in der Praxis, dass die haptische Rückkopplung an die Taste 22 bei der vorliegend magnetischen Rückstellkraft durch den Magneten 60 vom Benutzer als besonders angenehm empfunden wird.
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Durch Überführen der Taste 22 in die erste Betätigungsstellung gelangen Ränder der Aussparungen 116 zur Anlage an den Mitnehmern 114 (4). Dies hat zur Folge, dass das Auslöseelement 76 um die Schwenkachse 112 von der Grundstellung in eine erste Auslösestellung verschwenkt wird, und zwar in Gegenrichtung der Verschwenkung der Taste 22 (in 4 im Uhrzeigersinn). Dadurch wird das Schaltelement 78 mit dem das Kontaktglied 118 kontaktierenden Vorsprunges 106 betätigt.
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Bei Verschwenken der Taste 22 wirkt die hintere Wand 54 als Anschlag für die Brücke 38, wodurch der Schaltweg des Schalters 10 begrenzt wird.
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Gibt der Benutzer die Taste 22 frei, kehren die Taste 22 und der Schwenkarm 30 unter der Wirkung der Rückstellkraft des Magneten 60, der insbesondere auf die Brücke 38 einwirkt, wieder in die Nichtbetätigungsstellung der 3 zurück. Zusätzlich können die nun anderen Ränder der Aussparungen 116 die Mitnehmer 114 kontaktieren, wodurch das Auslöseelement 76 von der ersten Auslösestellung wieder in die Grundstellung überführt werden kann. Ergänzend können in den Schaltelementen 78, 80 Rückstellelemente vorhanden sein, um das Auslöseelement 76 wieder in die Grundstellung zu überführen.
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Durch Verschwenken der Taste 22 in die Gegenrichtung kann diese in eine zweite Betätigungsstellung verschwenkt werden. In 5 erfolgt dies durch Verschwenken der Taste 22 und des Schwenkarms 30 um die Schwenkachse 28 im Uhrzeigersinn.
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Ränder der Aussparungen 116 können mit den Mitnehmern 114 koppeln. Dadurch wird das Auslöseelement 76 um die Schwenkachse 112 entgegen der Verschwenkung der Taste 22 von der Grundstellung in eine zweite Auslösestellung verschwenkt (in 5 im Gegenuhrzeigersinn). Das Schaltelement 80 wird mittels des das Kontaktglied 120 kontaktierenden Vorsprunges 106 betätigt.
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Bei Verschwenken der Taste 22 wirkt das Gehäuseteil 14 obenseitig als Anschlag für die Taste 22, wodurch der Schaltweg des Schalters 10 begrenzt wird.
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Gibt der Benutzer die Taste 22 frei, kehrt auch in diesem Fall der Schwenkarm 30 mit der Taste 22 unter der Wirkung der Rückstellkraft des Magneten 60 wieder in die Nichtbetätigungsstellung zurück, und das Auslöseelement 76 kehrt von der zweiten Auslösestellung in die Grundstellung zurück.
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Der Schalter 10 zeichnet sich durch einen einfachen und kompakten Aufbau aus. Dies wird insbesondere dadurch erzielt, dass unter Einsatz des Schwenkarmes 30 ein Hebel bereitgestellt wird, um die Rückstellkraft des Magneten 60 im Abstand zur Taste 22 und zur Schwenkachse 28 aufzunehmen und an diese zu übertragen. Die Rückstelleinrichtung 56 kann dadurch relativ kompakt aufgebaut werden. Durch Verwendung einer magnetischen Rückstelleinrichtung 56 wird ferner Reibung und Verschleiß beim Schalter 10 vermieden.
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Von Vorteil ist insbesondere auch, dass die Größe der Rückstellkraft unabhängig davon ist, in welche Richtung die Taste 22 verschwenkt und welches Schaltelement 78, 80 betätigt wird.
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Weiter erlaubt der Einsatz des Schwenkarmes 30 die Anordnung der Schaltanordnung 74 im Aufnahmeraum 40 zwischen der Taste 22 und der Rückstelleinrichtung 56. Dies begünstigt den kompakten Aufbau des Schalters 10 mit geringer Bauhöhe. Darüber hinaus ist die Möglichkeit gegeben, die Leuchtelemente 84 relativ nah zur Taste 22 anzuordnen. Von diesem emittierten Licht kann dadurch ohne Einsatz von Lichtauskopplungselementen nur abgestrahlt und zur Beleuchtung der Taste 22 eingesetzt werden.
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Die Anordnung der Schaltelemente 78, 80 auf der Unterseite der Leiterplatte 82 der Taste 22 gegenüberliegend, schützt die Schaltanordnung 74 insbesondere gegen von der Oberseite des Schalters 10 eindringende Flüssigkeiten. Die Gefahr einer Störung des Schalters 10 durch in die Schaltelemente 78, 80 eindringende Flüssigkeit wird dadurch verringert.
