DE102014117885A1

DE102014117885A1 - Mehrstufiger Schalter, insbesondere für Beleuchtungs- und Lichtsignaleinrichtungen eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014117885A1
Application number: DE102014117885.8A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schuberth; Thilo Schultheis; Dieter WETH
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2034-12-05
Also published as: DE102014117885B4; CN204257476U

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Schalter (10), aufweisend:
ein aus der Ausgangsstellung in Betätigungsrichtung über eine Mittenstellung in eine Maximalstellung gegenüber einem Gehäuse (7) bewegbares Betätigungsteil (4); drei magnetisch wechselwirkende Magnete (1, 2, 3), wobei ein erster Magnet (1) der drei Magnete (1, 2, 3) ruht, ein zweiter Magnet (2) der drei Magnete (1, 2, 3) synchron mit dem Betätigungsteil (4) von der Ausgangsstellung in die Maximalstellung bewegbar ist und ein dritter, zwischen der Ausgangsstellung und der Mittenstellung bewegbarer Magnet (3) der drei Magnete (1, 2, 3) synchron mit dem zweiten Magneten (2) aus der Ausgangsstellung in die Mittenstellung bewegbar ist und dessen Weiterbewegung in die Maximalstellung durch Anschlag (13a, 13b) unterbunden ist;
elektromechanische, magnetische oder optische Detektionsmittel, um den Stellungen des Betätigungsteils oder zweiten Magneten eine Schaltfunktion zuzuordnen.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Schalter, bevorzugt einen Lichtschalter für ein Kraftfahrzeug. Bekannte mehrstufige Schalter weisen durch mechanischen Berühreingriff bewirkte Schaltstufen aus. Diese Schalter sind Verschleiß behaftet, so dass beispielsweise die Verrastung der einzelnen Schaltstufen zunehmend spielbehaftet ist und das ursprüngliche haptische Feedback nicht beibehalten wird. Zudem besteht Bedarf nach einem mehrstufigen Schalter, bei dem wenigstens eine Schaltstufe als Taststufe ausgelegt ist, also nur unter Einwirkung einer ausreichenden Betätigungskraft eine Schaltstufe eingenommen wird und bei Wegfall in die zugehörige Ausgangsschaltstufe zurückgekehrt wird. Letzteres ist durch mechanische, im wechselseitigen Berühreingriff stehende Rastmittel nur technisch aufwändig zu realisieren.
Somit ist es Aufgabe der Erfindung, einen mehrstufigen Schalter bereitzustellen, der vergleichsweise einfach sowie verschleißarm und bauraumsparend eine mehrstufige Schaltfunktion bereitstellt und durch den insbesondere eine Rückstellung und/oder Betätigungsrichtung abhängige Haptik erzeugt werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen mehrstufigen Schalter gemäß Schutzanspruch 1. Vorteilhaftige Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Schutzansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft einen mehrstufiger Schalter, welcher ein aus der Ausgangsstellung in Betätigungsrichtung über eine Mittenstellung in eine Maximalstellung bewegbares Betätigungsteil umfasst. Erfindungsgemäß sind drei magnetisch wechselwirkende Magnete vorgesehen. Bevorzugt handelt es sich um Permanentmagnete. Ein erster Magnet der drei Magnete ruht, ein zweiter Magnet der drei Magnete ist synchron mit dem Betätigungsteil von der Ausgangsstellung in die Maximalstellung bewegbar. Ein dritter, zwischen der Ausgangsstellung und der Mittenstellung bewegbarer Magnet der drei Magnete ist synchron mit dem zweiten Permanentmagneten aus der Ausgangsstellung in die Mittenstellung bewegbar. Dessen Weiterbewegung in die Maximalstellung ist durch Anschlag unterbunden. Ferner sind elektromechanische, magnetische oder optische Detektionsmittel vorgesehen, um den Stellungen des Betätigungsteils oder zweiten Magneten eine Schaltfunktion zuzuordnen.
Kern der Erfindung ist, dass sie Haptik durch magnetische Wechselwirkung und relative Bewegung zwischen den Magneten erzeugt, wobei der Bewegungsablauf von der Ausgangsstellung bis zur Maximalstellung sich in Bewegungssequenzen unterteilt, bei denen sich die Bewegungen der Magnete unterscheiden. Während in bestimmten Bewegungsabschnitten ein Mitnehmen der Magnete erfolgt, kommt es durch Beanschlagung des Bewegungsablaufs eines Magneten zum Festhalten und Trennen von Magneten, was die stellungsabhängige Haptik hervorruft. Durch die Realisierung der Haptik mittels magnetischer und damit berühungsloser Wechselwirkung werden Bauteile und Bauraum eingespart sowie der Verschleiß gemindert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die drei Magnete so ausgestaltet und angeordnet, dass eine magnetische Rückstellkraft auf den zweiten Magneten wirkt, um das Betätigungsteil selbständig aus der Maximalstellung in die Ausgangsstellung zurückzubewegen. Dadurch wird vergleichsweise einfach und verschleißarm eine monostabile Schaltfunktionalität realisiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die drei Magnete so ausgestaltet und angeordnet, dass eine magnetische Rückstellkraft derart auf den dritten Magneten wirkt, dass, spätestens wenn der zweite Magnet die Maximalstellung erreicht, der dritte Magnet selbständig in die Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Dadurch wird vergleichsweise einfach erreicht, dass das haptische Feedback sich in den beiden Betätigungsrichtungen des zweiten Magneten und damit des Betätigungsteils unterscheidet.
Bevorzugt sind die drei Magnete in der Ausgangsstellung gestapelt angeordnet, wobei jeweils ungleichnamige Pole sich gegenüberliegen. Dabei kann jeweils ein Berührkontakt zwischen den Magneten bestehen. Bevorzugt ist ein Luftspalt zwischen den Magneten vorgesehen.
Bevorzugt sind die drei Magnete stets wenigstens teilweise überlappend angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei händischer Betätigung des Betätigungsteils aus der Ausgangsstellung in die Maximalstellung um die Mittenstellung eine magnetisch bewirkte Rasthaptik merkbar ist und bei der händischen Bedienung von der Maximalstellung in die Ausgangsstellung keine magnetisch bewirkte Rasthaptik im Bereich der Mittenstellung merkbar ist.
Damit entfällt eine haptische merkbare Mittenstellung im Verlauf der Betätigungsbewegung aus der Maximalstellung zurück in die Ausgangsstellung. Beispielsweise wird dies dadurch erreicht, dass mit Erreichen oder vor Erreichen der Maximalstellung der dritte Magnet eine selbständige Lageänderung erfährt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird bei Betätigung des Betätigungsteils aus der Ausgangsstellung in die Maximalstellung um die Mittenstellung ein akustisches Geräusch als ein für den Bediener hörbares Feedback erzeugt und bei der Bewegung von der Maximalstellung in die Ausgangsstellung kein akustisches Geräusch in Form eines für den Bediener hörbaren Feedbacks im Bereich der Mittenstellung erzeugt. Das hörbare Feedback ist beispielsweise ein elektronisch erzeugtes über einen elektrodynamischen Schallwandler abgegebenes Geräusch. Bevorzugt wird das Geräusch durch die Magnete selbst beispielsweise durch Zusammenwirken mit deren Wegbeanschlagung und/oder Lagerung bewirkt.
Bevorzugt ist wenigstens das Betätigungsteil um eine Betätigungsachse drehbeweglich gelagert. Noch bevorzugter sind ferner der zweite und dritte Magnet um die Betätigungsachse drehbeweglich gelagert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Betätigungsteil in zwei entgegengesetzten Richtungen aus der Ausgangsstellung in zwei entgegengesetzte Maximalstellungen bewegbar. Bei dieser Ausgestaltung ist bevorzugt aber nicht zwingend für jede Betätigungsrichtung jeweils wenigstens eine Mittenstellung vorgesehen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem mehrstufigen Schalter in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Bevorzugt weist das Kraftfahrzeug eine Beleuchtungs- und Lichtsignaleinrichtung auf, wobei letztere einen Schalter in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen aufweist.
Kern der Erfindung ist, dass sie Haptik durch magnetische Wechselwirkung und relative Bewegung zwischen den Magneten erzeugt, wobei der Bewegungsablauf von der Ausgangsstellung bis zur Maximalstellung sich in Bewegungssequenzen unterteilt, bei denen sich die Bewegungen der drei Magnete unterscheiden oder zumindest teilweise abwechseln. Während in der Regel ein Mitnehmen der Magnete erfolgt, kommt es durch Beanschlagung des Bewegungsablaufs einzelner Magnete zum Festhalten und Trennen von Magneten, was die bewegungsabhängige Haptik hervorruft.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um einen mehrstufigen Drehschalter, der bei Betätigung eine prägnante Haptik, bspw. einen Snap, aufweist, die bei der Rückstellung nicht auftritt. Bevorzugt wird bei Betätigung von der Ausgangsstellung in die Maximalstellung ein akustisches Feedback erzeugt, das bei der umgekehrten Bewegung nicht erzeugt wird. Der Drehschalter weist bevorzugt 5 Winkelstellungen auf, eine Ausgangsstellung, die stabil aufgrund von Rückstellung gehalten wird, in jede Drehrichtung eine Maximalstellung mit jeweils dazwischen liegender Mittenstellung. Alle Stellungen außerhalb der Ausgangsstellung sind aufgrund der Rückstellung instabil. Rückstellung und Haptik erfolgt über Magnete, bevorzugt Permanentmagnete. Bevorzugt werden die Magnete zueinander verdreht. Um die Rückstellung zu gewährleisten, überlappt ein gewisser Bereich der Magnete immer, so dass ein Zurückholen zum nächstbenachbarten und/oder aufgrund der Polausrichtung korrespondierenden Magneten möglich ist. Das Mitnehmen oder Abreißen des jeweiligen korrespondierenden Magneten wird durch unterschiedliche Winkellagen von Anschlägen erzielt. Beispielsweise ist die Mittenstellung und damit die zugehörige Beanschlagung so gewählt, dass zu Erreichen der Mittenstellung eine Verdrehung um 30° aus der Ausgangsstellung erforderlich ist. Beispielsweise ist die Maximalstellung und damit die zugehörige Beanschlagung so gewählt, dass zu Erreichen der Maximalstellung eine Verdrehung um 60° aus der Ausgangsstellung erforderlich ist. Beispielsweise entspricht die Maximalstellung der Schaltstellung, bei der Abblendlicht (Fahrlicht) durch den Lichtschalter eingeschaltet wird und die Mittenstellung einer Schaltstellung, bei der das Parklicht (Standlicht) eines Fahrzeugs eingeschaltet wird und die Ausgangsstellung einer Schaltstellung bei der durch die Rückstellung immer das Abblendlicht (Fahrlicht) eingeschaltet wird.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Zu den Figuren:
1 ist eine Schnittdarstellung des mehrstufigen, hier als Drehschalter ausgelegten Schalters 10 mit Betätigungsteil 4;
2 zeigt den Schalter 10 im perspektivischen Teilschnitt ohne das in 1 gezeigten Betätigungsteil 4, wobei sich das Betätigungsteil 4 beziehungsweise die Betätigungsachse 8 und damit der zweite Magnet 2 in der Ausgangsstellung befindet;
3 zeigt den Schalter 10 im perspektivischen Teilschnitt ohne das Betätigungsteil 4, wobei sich das Betätigungsteil 4 beziehungsweise die Betätigungsachse 8 und damit der zweite Magnet 2 in der Mittenstellung befindet;
4 zeigt den Schalter 10 im perspektivischen Teilschnitt ohne das Betätigungsteil 4, wobei sich das Betätigungsteil 4 beziehungsweise die Betätigungsachse 8 und damit der zweite Magnet 2 kurz vor Erreichen der Maximalstellung befindet;
5 zeigt den Schalter 10 im perspektivischen Teilschnitt ohne das Betätigungsteil 4, wobei sich das Betätigungsteil 4 beziehungsweise die Betätigungsachse 8 und damit der zweite Magnet 2 in der Maximalstellung befindet.
Es ist lediglich die Betätigung des Drehschalters 10 genauer des Betätigungsteils 4 aus der Ausgangsstellung in eine der beiden möglichen Maximalstellungen gezeigt. Die gezeigte Drehrichtung entspricht hier der Uhrzeigerdrehrichtung. In der Ausgangsstellung in 1 überlappen die drei Magnete 1, 2, 3 vollständig, wobei die ungleichnamigen Pole nächstbenachbart sind. Bei Rechtsdrehung des Betätigungsteils 4 verschwenkt der zweite, drehfest mit dem Betätigungsteil 4 verbundene Magnet 2 synchron mit der Betätigungsachse 8 und nimmt den dritten Magneten 3 aufgrund magnetischer Wechselwirkung synchron mit, wobei sich beide aus dem Magnetfeld des am Gehäuse 7 starr befestigten ersten Magneten 1 bewegen. Bei Erreichen der Mittenstellung, die in 3 gezeigt ist, schlägt der dritte Magnet 3 an eine zugehörige Anschlagsfläche 13a des Gehäuses 7 an und vermag der Weiterbewegung des zweiten Magneten 2 nicht mehr zu folgen, wie 4 zeigt. Der zweite Magnet 2 entfernt sich aus dem Magnetfeld des dritten Magneten 3, bis vor Erreichen dessen Maximalstellung die Magnetkraft des zweiten 2 auf den dritten 3 nicht mehr ausreicht, so dass letzterer 3 sich aufgrund der immer noch wirkenden Anziehung des ersten Magneten 1 zurück in seine der Ausgangsstellung entsprechende Stellung zurückbewegt, wie in der 5 gezeigt. In der Maximalstellung erreicht der zweite Magnet 2 schließlich seine zugehörige Anschlagsfläche 12a des Gehäusea. Damit ist die Maximalstellung des Betätigungsteils 4, das drehfest mit dem zweiten Magneten 2 verbunden ist, definiert. Aufgrund des durch den ersten 1 und zweiten 2, beide in ihrer Ausgangsstellung befindlichen Magneten erzeugten Magnetfeldes wird das unbetätigte Betätigungsteil 4 bzw. der unbetätigte zweite Magnet 2 selbständig in seine Ausgangsstellung zurückkehren. Aufgrund nicht gezeigter Detektionsmittel ist den drei Stellungen pro Drehrichtung, wie Maximalstellung, Mittenstellung und Ausgangsstellung des zweiten Magneten 2 eine unterschiedliche Schaltfunktionalität zugeordnet.

Claims

Mehrstufiger Schalter (10), aufweisend: ein aus der Ausgangsstellung in Betätigungsrichtung über eine Mittenstellung in eine Maximalstellung gegenüber einem Gehäuse (7) bewegbares Betätigungsteil (4); drei magnetisch wechselwirkende Magnete (1, 2, 3), wobei ein erster Magnet (1) der drei Magnete (1, 2, 3) ruht, ein zweiter Magnet (2) der drei Magnete (1, 2, 3) synchron mit dem Betätigungsteil (4) von der Ausgangsstellung in die Maximalstellung bewegbar ist und ein dritter, zwischen der Ausgangsstellung und der Mittenstellung bewegbarer Magnet (3) der drei Magnete (1, 2, 3) synchron mit dem zweiten Magneten (2) aus der Ausgangsstellung in die Mittenstellung bewegbar ist und dessen Weiterbewegung in die Maximalstellung durch Anschlag (13a, 13b) unterbunden ist; elektromechanische, magnetische oder optische Detektionsmittel, um den Stellungen des Betätigungsteils oder zweiten Magneten eine Schaltfunktion zuzuordnen.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß Anspruch 1, wobei bei händischer Betätigung des Betätigungsteils (4) aus der Ausgangsstellung in die Maximalstellung um die Mittenstellung eine magnetisch bewirkte Rasthaptik merkbar ist und bei der händischen Bedienung von der Maximalstellung in die Ausgangsstellung keine magnetisch bewirkte Rasthaptik im Bereich der Mittenstellung merkbar ist.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die drei Magnete (1, 2, 3) so ausgestaltet und angeordnet sind, dass eine magnetische Rückstellkraft auf den zweiten Magneten (2) wirkt, um das Betätigungsteil (4) selbständig aus der Maximalstellung in die Ausgangsstellung zurückzubewegen.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die drei Magnete (1, 2, 3) so ausgestaltet und angeordnet sind, dass eine magnetische Rückstellkraft derart auf den dritten Magneten (3) wirkt, dass, spätestens wenn der zweite Magnet (2) die Maximalstellung erreicht, der dritte Magnet (3) selbständig in die Ausgangsstellung zurückbewegt wird.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die drei Magnete (1, 2, 3) in der Ausgangsstellung gestapelt angeordnet sind und sich jeweils ungleichnamige Pole gegenüberliegen.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die drei Magnete (1, 2, 3) stets wenigstens teilweise überlappend angeordnet sind.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Betätigung des Betätigungsteils (4) aus der Ausgangsstellung in die Maximalstellung um die Mittenstellung ein akustisches Geräusch als für den Bediener hörbares Feedback erzeugt wird und bei der Bewegung von der Maximalstellung in die Ausgangsstellung kein akustisches Geräusch in Form eines für den Bediener hörbaren Feedbacks im Bereich der Mittenstellung erzeugt wird.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungsteil (4) um eine Betätigungsachse (8) drehbeweglich gelagert ist.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß Anspruch 8, wobei der zweite (2) und dritte (3) Magnet um die Betätigungsachse (8) drehbeweglich gelagert sind.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungsteil (4) in zwei entgegengesetzten Richtungen aus der Ausgangsstellung in zwei entgegengesetzte Maximalstellungen bewegbar ist.
Mehrstufiger Schalter (10) gemäß Anspruch 10, wobei für jede Betätigungsrichtung jeweils wenigstens eine Mittenstellung vorgesehen ist.
Verwendung des mehrstufigen Schalters (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Kraftfahrzeug.
Verwendung gemäß Anspruch 12 zur Bedienung einer Beleuchtungs- und Lichtsignaleinrichtung des Kraftfahrzeugs.