DE102015003553A1

DE102015003553A1 - Schalter, insbesondere Lenkstockschalter für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015003553A1
Application number: DE102015003553.3A
Authority: DE
Inventors: Lukas Fiala; Kerstin Diller-Castrale
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-09-22

Abstract

Beschrieben wird ein Schalter, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, und mit einem in dem Gehäuse beweglich gehaltenen, über ein Betätigungselement beeinflussbaren Schaltstück, wobei das Schaltstück einen Schaltstückkanal aufweist, in den eine Führungshülse eingesetzt ist, wobei in der Führungshülse ein gegen die Kraft einer Feder axial verschiebbarer Rastbolzen gelagert ist, der einen gegen eine gehäuseseitige Rastkurve wirkenden Rastabschnitt aufweist, und wobei die Führungshülse an ihrer Mantelfläche angeformte elastische Elemente aufweist, die federnd nach radial außen gegen Wände des Schaltstückkanals wirken, wobei die Führungshülse an ihrer Eingangsöffnung einen umlaufenden oder einen in mehrere Kragenabschnitte unterteilten Kragen aufweist, wobei der Rand der Eingangsöffnung des Schaltstückkanals schiefwinklig zur Bewegungsrichtung der Rastbolzens ausgerichtete Anschrägungen aufweist, an denen der Kragen der Führungshülse anliegt, wobei die elastischen Elemente an einem Endabschnitt der Führungshülse angeformt sind, und wobei die elastischen Elemente zu einem, die Feder axial abstützenden Federlager verbunden sind und sich bei einer Druckbelastung des Federlagers radial aufweiten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, und mit einem in dem Gehäuse beweglich gehaltenen, über ein Betätigungselement beeinflussbaren Schaltstück, wobei das Schaltstück einen Schaltstückkanal aufweist, in den eine Führungshülse eingesetzt ist, wobei in der Führungshülse ein gegen die Kraft einer Feder axial verschiebbarer Rastbolzen gelagert ist, der einen gegen eine gehäuseseitige Rastkurve wirkenden Rastabschnitt aufweist, und wobei die Führungshülse an ihrer Mantelfläche angeformte elastische Elemente aufweist, die federnd nach radial außen gegen Wände des Schaltstückkanals wirken.
Ein derartiger Schalter ist aus der EP 1 361 112 A2 bekannt. Die elastischen Elemente sind hier als an die Wand eines hülsenartigen Aufnahmeabschnitts angeformte Federzungen ausgebildet, die unter einer Vorspannung nach radial außen gegen eine Führung wirken.
Für Schalter mit einem Betätigungselement, welches rastend zwischen verschiedene Schaltstellungen bewegt werden kann, ist es üblich, die Schalthaptik durch einen federbelasteten Rastbolzen zu erzeugen. Im Allgemeinen liegt der federbelastete Rastbolzen an einer konturierten Rastkurve an, die erhabene und vertieft ausgebildete Abschnitte aufweist, welche die Schaltpositionen und die Zwischenstellungen des Betätigungselements festlegen. Solche Schalter können sehr unterschiedlich aufgebaut sein und beispielsweise Drehschalter, wie aus der DE 10 2005 062 283 A1 bekannt oder auch Hebelschalter, wie beispielsweise Lenkstockschalter für Kraftfahrzeuge, ausbilden.
Oftmals ist der Rastbolzen zusammen mit einer Druckfeder innerhalb einer Führungshülse in einem Schaltstück gelagert, der einen Teil des Betätigungselements bildet. Für eine gute Schalthaptik ist es erforderlich, dass der Rastbolzen mit möglichst wenig Radialspiel in der Führungshülse geführt ist, da sonst das Betätigungsgefühl des Schalthebels unpräzise („labberig”) wirkt. Eine präzise Führung eines Rastbolzens in einer Führungshülse erfordert die Einhaltung geringer Maßtoleranzen beim Außendurchmesser des Rastbolzens und beim Innendurchmesser der Führungshülse. Die Herstellung dieser Teile mit hoher Präzision verursacht einen recht hohen Fertigungs- und Kostenaufwand.
Es stellt sich die Aufgabe, auf eine besonders einfache und kostengünstige Weise einen Schalter zu schaffen, dessen Rastbolzenanordnung ein sehr geringes Radialspiel aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Führungshülse an ihrer Eingangsöffnung einen umlaufenden oder einen in mehrere Kragenabschnitte unterteilten Kragen aufweist, dass der Rand der Eingangsöffnung des Schaltstückkanals schiefwinklig zur Bewegungsrichtung der Rastbolzens ausgerichtete Anschrägungen aufweist, an denen der Kragen der Führungshülse anliegt, dass die elastischen Elemente an einem Endabschnitt der Führungshülse angeformt sind, und dass die elastischen Elemente zu einem, die Feder axial abstützenden Federlager verbunden sind und sich bei einer Druckbelastung des Federlagers radial aufweiten. Die elastischen Elemente erfüllen dabei die Funktion, die über den Rastbolzen federbelastete Führungshülse innerhalb des Schaltstückkanals zu fixieren. Der an der Eingangsöffnung der Führungshülse angeformte Kragen, der vorzugsweise in mehrere Kragenabschnitte unterteilt ist, legt sich zudem an Anschrägungen an der Eingangsöffnung des Schaltstückkanals an, wodurch die federbelastete Führungshülse dicht an den Rastbolzen herangeführt wird und so den Rastbolzen nahezu spielfrei führt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen angeführt. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen
1 eine Schnittansicht durch ein Schaltstück,
2 eine schematische Ansicht einer Rastbolzenanordnung,
3 eine Führungshülse als Einzelteil,
4 einen Endabschnitt der Führungshülse,
5 eine Schnittansicht durch einen Teil des Schaltstücks,
6 eine Teilansicht eines Schalters,
7 die schematische Darstellung eines Hebelschalters nach dem Stand der Technik.
Die 7 zeigt in einer Schnittdarstellung stark vereinfacht einen Teil der Mechanik eines Hebelschalters 1 nach dem Stand der Technik, wie er insbesondere als Lenkstockschalter in einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann. Der Hebelschalter 1 weist als Betätigungselement einen Schalthebel 3 auf, der an einem Schalthebelgehäuse 2 verschwenkbar gelagert ist. Die möglichen Schaltstellungen des Schalthebels 3 werden durch ein Rastkurvenelement 17 vorgegeben, an das eine dem Schalthebel 3 zugewandte Rastkurve 8 angeformt ist. Ein durch eine Feder 6 belasteter Rastbolzen 7 liegt mit seinem vorderen Rastabschnitt 9 an der Rastkurve 8 an. Der Rastbolzen 7 ist in einer Führungshülse 5 gelagert, welche wiederum in einem Schaltstück 4 an einem Ende des Schalthebels 3 angeordnet ist. Das Rastkurvenelement 17 ist entweder ein Teil des Schalthebelgehäuses 2 oder als ein separates Einzelteil ausgebildet, das auf eine in der 7 nicht dargestellte Weise, am Schalthebelgehäuse 2 befestigt ist.
Der in der 7 dargestellte Hebelschalter 1 ermöglicht aufgrund der Ausbildung seines Schwenklagers 18 ein Verschwenken des Schalthebels 3 um zwei zueinander senkrechte Schwenkachsen, so dass der Rastbolzen 7 an der Rastkurve 8 sowohl innerhalb der Zeichnungsebene als auch in der zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung verschwenkt werde kann. Details zum Aufbau und zur Funktionsweise eines solchen Hebelschalters sind in der deutschen Patentschrift DE 10 2004 004 366 B4 beschrieben.
Der Lagerung des Rastbolzens 7 in der Führungshülse 5 verhindert allerdings nicht, dass der Rastbolzen 7 ein störendes Radialspiel senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung aufweist. Dieses Radialspiel ist dadurch bedingt, dass der innere Durchmesser der Führungshülse 5 etwas größer sein muss als der Außendurchmesser des Rastbolzens 7, um zu gewährleisten dass der Rastbolzen 7 ohne zu klemmen in der Führungshülse 5 beweglich ist.
Zur Schaffung einer besonders hochwertigen Schalthaptik sollte die Rastbolzenanordnung ein möglichst geringes Radialspiel aufweisen. Dieses erfordert, dass sowohl die Führungshülse 5 am Schaltstück 4, als auch der Rastbolzen 7 innerhalb der Führungshülse 5 möglichst spielarm gelagert sind.
Dieses wird durch eine erfindungsgemäße Ausführung des Schalters erreicht, die nachfolgend beispielhaft anhand der 1 bis 6 beschrieben wird. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden für gleiche oder gleichwirkende Teile die bisher verwendeten Bezugszeichen übernommen.
Die 6 zeigt, in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung, eine ähnliche Schaltermechanik wie die 7, allerdings ohne Darstellung eines Betätigungselements, wie etwa eines Schalthebels 3. Erkennbar ist ein Schaltstück 4, welches einen Schaltstückkanal 13 ausbildet, in den eine Führungshülse 5' aus Kunststoff eingefügt ist. In die Führungshülse 5' ist ein Rastbolzen 7 eingesetzt, wobei die Spitze 9 des Rastbolzens 7 aus der Führungshülse 5' herausragt. Die Spitze 9 des Rastbolzens 7 bildet einen Rastabschnitt aus, der an einer Rastkurve 8 anliegt. Die Rastkurve 8 wird durch die Oberfläche eines Rastkurvenelements 17 gebildet, welches als Teilstück eines hier nur abschnittsweise dargestellten Gehäuses 2 ausgeführt ist.
Von seiner massiven Spitze 9 abgesehen, ist der Rastbolzen 7 hülsenartig ausgebildet und weist einen hohlen Federkanal 10 auf, in den eine als Schraubenfeder ausgeführte Druckfeder 6 eingesetzt ist. Der aus dem Federkanal 10 herausragende Endabschnitt der Druckfeder 6 stützt sich an einem durch die Führungshülse 5' gebildeten Federlager 14 ab. Eine Funktion der Druckfeder 6 besteht darin, die Spitze 9 des Rastbolzens 7 an die Kontur der Rastkurve 8 anzupressen.
Die 1 zeigt eine vergrößerte Ansicht der aus Schaltstück 4, Führungshülse 5', Druckfeder 6 und Rastbolzen 7 bestehenden Anordnung. Durch die Vergrößerung sind in dieser Figur insbesondere Details der Führungshülse 5' deutlicher erkennbar. Die Führungshülse 5' weist um ihre Eingangsöffnung herum schräge Flächenabschnitte 20 auf.
In der 3, welche die Führungshülse 5' als Einzelteil zeigt, ist erkennbar, dass diese schrägen Flächenabschnitte 20 durch einen, sich um die Eingangsöffnung der Führungshülse 5' erstreckenden und nach außen wölbenden Kragen 19 gebildet sind. Der Kragen 19 ist durch mehrere in axialer Richtung der Führungshülse 5' eingebrachte Einschnitte 21 in mehrere Kragenabschnitte 20 unterteilt. Das dem Kragen 19 gegenüberliegende geschlossene Ende der Führungshülse 5', welches in einer vergrößerten Ansicht in der 4 dargestellt ist, bildet ein Federlager 14 für die den Rastbolzen 7 druckbeaufschlagenden Feder 6 aus.
Aufbau und Funktion des Federlagers 14 werden besonders unter der zusätzlichen Berücksichtigung der Schnittansicht der 5 deutlich. Vier an das Ende der Führungshülse 5' parallel zur ihrer Mantelfläche 11 angeformte Abschnitte 15 sind zinnenartig nebeneinander beziehungsweise einander jeweils paarweise gegenüberstehend angeordnet. Jeder dieser wandparallelen Abschnitte 15 ist mit einem weiteren Abschnitt 16 verbunden, der in Richtung des Inneren der Führungshülse 5' abgewinkelt ist. Die Enden dieser abgewinkelten Abschnitte 16 treffen sich unter einstückiger Ausbildung eines Verbindungsstücks 23. Eine zum Hülseninneren ausgerichtete Fläche des Verbindungsstücks 23 bildet eine Auflagefläche und damit das Federlager 14 für die Druckfeder 6 aus.
Wird die Feder 6 durch eine Bewegung des Rastbolzens 7 an der Rastkurve 8 zusammengedrückt, so steigt der von der Feder 6 auf das Federlager 14 übertragene Druck an. Durch die zunehmende Kraftwirkung auf das Federlager 14 werden die ins Hülseninnere abgewinkelten Abschnitte 16 in Richtung des Hülsenendes verschoben, wodurch die damit verbundenen wandparallelen Abschnitte 15 seitlich nach außen gedrückt und dadurch an die Wände des Schaltstückkanals 13 angepresst werden, was in der 5 durch eingezeichnete Pfeile angedeutet ist. Der Endabschnitt der Führungshülse 5' wird so durch Verklemmen kraftschlüssig im Schaltstückkanal 13 fixiert.
Zugleich treffen am Eingang des Schaltstückkanals 13 die Kragenabschnitte 20 auf am Eingang des Schaltstückkanals 13 angeformte Anschrägungen 22. Die Unterteilung des Kragens 19 in mehrere Kragenabschnitte 20 ermöglicht dabei einen Toleranzausgleich hinsichtlich der Form der Kragenabschnitte 20 und der Anschrägungen 22 an der Eingangsöffnung des Schaltstückkanals 13.
Wie die 2 skizzenhaft verdeutlicht, wird durch die Kraft F der Feder 6 auf das Federlager 14 die Führungshülse 5' ein Stück weit in den Schaltstückkanal 13 hineingezogen. Dabei gleitet der skizzierte Kragenabschnitt 20 entlang der Anschrägung 22, wobei die in Achsenrichtung x der Hülse wirkende Federkraft F eine Kraftwirkung Fr auf den Kragenabschnitt 20 ausübt, durch die der Kragenabschnitt 20 gegen die Außenfläche des Rastbolzens 7 gepresst wird.
Da der Kragenabschnitt 20 und die Anschrägung 22 miteinander eine schiefe Ebene ausbilden, ergibt sich die Anpresskraft Fr als eine Kraftkomponente der Federkraft F, die betragsmäßig deutlich geringer als die Federkraft F ist, so dass vordere Bereich der Führungshülse 5' zwar dicht an den Rastbolzen 7 angepresst wird, aber dabei den Rastbolzen 7 nicht blockiert. Durch das dichte Anliegen der Führungshülse 5' am Rastbolzen 7 wird der Rastbolzen 7 nahezu spielfrei geführt.
Wie bereits anhand der 5 beschrieben, führt der am gegenüberliegenden Ende der Führungshülse 5' ansteigende Druck der Feder 6 auf das Federlager 14 zu einem Verschieben der Abschnitte 15 und 16, durch die die Führungshülse 5' im Inneren des Schaltstückkanals 13 klemmend fixiert wird. Diese Fixierung bewirkt wiederum, dass der Kragenabschnitt 20 nicht mehr stärker gegen die Anschrägung 22 gepresst, so dass die Anpresskraft Fr nicht weiter ansteigen kann. Durch die Begrenzung der Anpresskraft Fr auf einen konstruktiv bedingten Maximalwert wird eine Einklemmung des Rastbolzens 7 sicher verhindert. Bei ausreichendem Druck auf das Federlager 14 ist der Rastbolzen 7 somit eng und spielfrei von der Führungshülse 5' umfasst, ohne dass es zu einem Blockieren des Rastbolzens 7 kommen kann.
Bezugszeichenliste

1: Schalter (Hebelschalter)
2: Gehäuse (Schalthebelgehäuse)
3: Betätigungselement (Schalthebel)
4: Schaltstück
5, 5': Führungshülse
6: Feder (Druckfeder)
7: Rastbolzen
8: Rastkurve
9: Rastabschnitt (Spitze des Rastbolzens)
10: Federkanal
11: Mantelfläche
12: elastische Elemente
13: Schaltstückkanal
14: Federlager
15: paralleler Abschnitt
16: abgewinkelter Abschnitt
17: Rastkurvenelement
18: Schwenklager
19: Kragen
20: Kragenabschnitte (Flächenabschnitte)
21: Einschnitte
22: Anschrägungen
23: Verbindungsstück
F: Federkraft
F_r: Anpresskraft
x: Achsenrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1361112 A2 [0002]
DE 102005062283 A1 [0003]
DE 102004004366 B4 [0016]

Claims

Schalter (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (2), und mit einem in dem Gehäuse (2) beweglich gehaltenen, über ein Betätigungselement (3) beeinflussbaren Schaltstück (4), wobei das Schaltstück (4) einen Schaltstückkanal (13) aufweist, in den eine Führungshülse (5, 5') eingesetzt ist, wobei in der Führungshülse (5, 5') ein gegen die Kraft einer Feder (6) axial verschiebbarer Rastbolzen (7) gelagert ist, der einen gegen eine gehäuseseitige Rastkurve (8) wirkenden Rastabschnitt (9) aufweist, und wobei die Führungshülse (5, 5') an ihrer Mantelfläche (11) angeformte elastische Elemente (12) aufweist, die federnd nach radial außen gegen Wände des Schaltstückkanals (13) wirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (5') an ihrer Eingangsöffnung einen umlaufenden oder einen in mehrere Kragenabschnitte (20) unterteilten Kragen (19) aufweist, dass der Rand der Eingangsöffnung des Schaltstückkanals (13) schiefwinklig zur Bewegungsrichtung der Rastbolzens (7) ausgerichtete Anschrägungen (22) aufweist, an denen der Kragen (19) der Führungshülse (5') anliegt, dass die elastischen Elemente (12) an einem Endabschnitt der Führungshülse (5') angeformt sind, und dass die elastischen Elemente (12) zu einem, die Feder (6) axial abstützenden Federlager (14) verbunden sind und sich bei einer Druckbelastung des Federlagers (14) radial aufweiten.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kragen (19) der Führungshülse (5') durch axial eingebrachte Einschnitte (21) in mehrere Kragenabschnitte (20) unterteilt ist.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente (12) aus zur Mantelfläche (11) der Führungshülse (5') parallelen Abschnitten (15) und damit verbundenen abgewinkelten Abschnitte (16) bestehen.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Endabschnitte der abgewinkelten Abschnitte (16) miteinander verbunden das Federlager (14) ausbilden.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastbolzen (7) einen sich in seiner Längsrichtung erstreckenden hülsenartigen Federkanal (10) ausbildet, der die Feder (6) größtenteils umschließt.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (1) einen Hebelschalter ausbildet.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter einen Drehschalter ausbildet.