DE10214869A1

DE10214869A1 - Bedienhebel für einen Schalter

Info

Publication number: DE10214869A1
Application number: DE2002114869
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Naegele; Stefan Schwehr; Jochen Vogel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2003-10-30

Abstract

Ein Bedienhebel für einen Schalter, z.B. Lenkstockschalter, weist einen dem Schaltergehäuse zugewandten ersten Hebelabschnitt und einen zweiten Hebelabschnitt auf. Die beiden Hebelabschnitte sind mittels eines vorgespannten Federelements miteinander derart gekoppelt, dass der Bedienhebel während eines Bedienvorganges im Bereich des Federelements relativ zu einer Hebellängsachse reversibel abknickbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bedienhebel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1. Derartige Bedienhebel dienen zur Betätigung eines Schalters, z. B. eines Lenkstockschalters in einem Kraftfahrzeug. Die Bedienhebel unterliegen der Gefahr, dass sie durch äußere Einwirkungen, z. B. bei einem Unfall oder durch Missbrauchskräfte, abbrechen und dadurch nicht mehr funktionstüchtig sind.

In DE-GM 78 14 856 wird dieses Problem durch eine definierte Sollbruchstelle an dem Bedienhebel gelöst. Hierbei ist der Bedienhebel in einem solchen Abstand von der Drehachse mit einer Sollbruchstelle versehen, dass bei einem Bruch ein kurzer, stehenbleibender Hebelstummel immer noch eine Notbetätigung zulässt, bis ein Austausch des Bedienhebels erfolgen kann.

Die auf den Bedienhebel einwirkenden äußeren Kräfte könnten auch durch eine mechanische Überdimensionierung des Bedienhebels und des dazugehörigen Schalters aufgefangen werden. Dies führt jedoch oftmals zu einem erhöhten Materialbedarf, erhöhten Herstellungskosten und einem verhältnismäßig großen Bauraumbedarf. Außerdem ist in diesem Fall die Designfreiheit im Hinblick auf eine filigrane und präzise anmutende Ausgestaltung des Bedienhebels oftmals eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aufgrund äußerer einwirkender Kräfte verursachten Funktionsausfall des Bedienhebels mit einfachen Mitteln zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist am Bedienhebel mindestens ein mechanisch vorgespanntes Federelement vorgesehen. Zwei Hebelabschnitte des Bedienhebels sind mittels des Federelements miteinander derart beweglich gekoppelt, dass der Bedienhebel während eines Bedien- oder Schaltvorganges, insbesondere im Bereich des Federelements, relativ zu der Hebellängsachse reversibel abknickbar ist. Mit anderen Worten ermöglicht das Federelement ab einer definierten Kraft, welche größer als die normalen Bedienkräfte ist, ein reversibles und dadurch nicht zerstörendes Abknicken des Bedienhebels. Das Federelement ist insbesondere derart ausgestaltet, dass das reversible Abknicken elastische Eigenschaften hat.

Im nichtgeknickten Ausgangszustand ist das Federelement mechanisch vorgespannt. Die mechanische Vorspannung wird beispielsweise durch Wickeln eines tordierten Drahtes erzielt. Die Vorspannung ermöglicht eine mechanische Steifigkeit des Bedienhebels auch im Bereich des Federelementes, bis eine definierte äußere Knickkraft bzw. ein definiertes äußeres Knickmoment den Bedienhebel im Bereich des Federelements relativ zur Hebellängsachse abknicken lässt.

Vorzugsweise ist das Federelement derart ausgestaltet, dass ein Abknicken in beliebige Raumrichtungen möglich ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Federelements sind nur definierte Richtungen für das Abknicken eines Bedienhebel- Abschnittes möglich.

Insgesamt werden äußere Kraftspitzen vermieden, welche zu einer mechanischen Beschädigung des Bedienhebelsystems führen könnten. Der mechanischen Auslegung des Bedienhebelsystems können somit niedrigere Kräfte zugrunde gelegt werden. Folglich sind die Herstellkosten, der Materialbedarf sowie der erforderliche Bauraum für das Bedienhebelsystem vorteilhaft reduziert.

Vorzugsweise ist das Federelement kostengünstig als eine Schraubenfeder ausgebildet. Das Federelement ist in bevorzugten Ausführungsformen als Druckfeder oder als Zugfeder ausgestaltet.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Federwindungen der Schraubenfeder etwa konzentrisch zu einer Hebellängsachse des Bedienhebels angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Kraftübertragung zwischen dem Federelement und den das Federelement in Hebellängsrichtung flankierenden Hebelabschnitten erzielt wird. Diese Anordnung der Federwindungen fördert auch einen mechanisch stabilen Aufbau des Bedienhebels im Bereich des Federelements.

Vorzugsweise ist der Querschnitt des Federdrahtes des Federelements rechteckig, insbesondere quadratisch ausgestaltet, wodurch eine geometrisch homogene Form des Bedienhebels zusätzlich unterstützt wird.

Vorzugsweise ist das Federelement in Richtung der Hebellängsachse vorgespannt und unterstützt hierdurch einen homogenen Aufbau des Bedienhebels.

Vorzugsweise ist das Federelement zwischen dem ersten und dem zweiten Hebelabschnitt angeordnet und bildet dabei einen weiteren Hebelabschnitt entlang der Hebellängsachse des Bedienhebels. In diesem Fall ersetzt das Federelement gewissermaßen einen Hebelabschnitt eines herkömmlichen Bedienhebels und ist gleichzeitig als die gewünschte Sollknickstelle oder Sollbiegestelle wirksam.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der quer zur Hebellängsachse verlaufende Außenquerschnitt des Federelements und die entsprechenden Außenquerschnitte der den Federenden benachbarten Bereiche des ersten und zweiten Hebelabschnittes etwa gleich groß. Hierdurch unterstützt das Federelement auch eine geometrisch bzw. optisch homogene Form des Bedienhebels entlang seiner Hebellängsachse.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt das Federelement zumindest teilweise innerhalb eines Hohlraums des Bedienhebels ein. Das Federelement ist auf diese Weise vor äußeren Einwirkungen, z. B. Beschädigungen, wirksam geschützt.

Vorzugsweise ist das Federelement zwischen zwei Fixierelementen fixiert, welche in einem Hohlraum des Bedienhebels oder der beiden Hebelabschnitte gelagert sind.

Vorteilhaft ist mindestens ein Fixierelement in Federkraftrichtung des Federelements beweglich gelagert. Hierdurch kann das Federelement beispielsweise über ein Fixierelement Kräfte übertragen. Bei einem beweglichen, jedoch in Federkraftrichtung feststellbaren Fixierelement (z. B. eine Schraubverbindung zwischen Fixierelement und Hebelabschnitt) können bedarfsweise unterschiedliche Vorspannungen des Federelements realisiert werden.

Vorzugsweise ist der Bedienhebel Bestandteil eines Lenkstockschalters, wie er im Fahrzeugbau verwendet wird. Dabei ist das Schaltergehäuse des Lenkstockschalters üblicherweise an der Lenksäule bzw. am Mantelrohr eines Kraftfahrzeuges befestigt, während der Bedienhebel am Schaltergehäuse gelagert ist.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung wird anhand, der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Bedienhebels in einer ersten Ausführungsform im nichtgekickten Ausgangszustand,

Fig. 2 eine schematische und geschnittene Teildarstellung des Bedienhebels in einer weiteren Ausführungsform im nichtgekickten Ausgangszustand,

Fig. 3 eine schematische Teildarstellung des Bedienhebels in einer weiteren Ausführungsform im nichtgekickten Ausgangszustand,

Fig. 4 eine schematische und geschnittene Teildarstellung des Bedienhebels in einer weiteren Ausführungsform im nichtgeknickten Ausgangszustand und

Fig. 5 die Teildarstellung des Bedienhebels gemäß Fig. 4, jedoch in einem abgeknickten Zustand.

Fig. 1 zeigt einen Bedienhebel 1 als Schalthebel für einen Lenkstockschalter 22. Dessen hier lediglich schematisch angedeutetes Schaltergehäuse 21 ist an der Lenksäule eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Der Bedienhebel 1 weist einen dem Schaltergehäuse 21 zugewandten ersten Hebelabschnitt 2 auf. Entlang einer Hebellängsachse 3 des Bedienhebels 1 weist dieser einen zweiten Hebelabschnitt 4 auf. An seinem Freiende trägt der Bedienhebel 1 einen Bedienknauf 5, welcher z. B. durch Druckbeaufschlagung in Richtung der Hebellängsachse 3 oder durch Drehen um diese Hebellängsachse 3 verschiedene fahrzeugtechnische Funktionen auslösen kann.

Die beiden Hebelabschnitte 2, 4 sind mittels eines Federelementes 6 miteinander mechanisch gekoppelt. Das Federelement 6 ist im nichtgeknickten Ausgangszustand gemäß Fig. 1 bis Fig. 4 in Federkraftrichtung 23, also parallel zur Hebellängsachse 3, mechanisch vorgespannt. Um den Lenkstockschalter 22 zu bedienen und umzuschalten, wird der Bedienhebel 1 um eine rechtwinklig zur Zeichenblattebene angeordnete Schwenkachse 7 herum in Schwenkrichtung 8 bewegt. Sollten bei diesem Bedienvorgang bzw. Schaltvorgang zu hohe Kräfte auf den Bedienhebel 1 einwirken, wird ein Abbrechen des Bedienhebels 1 verhindert, indem dieser im Bereich des Federelements 6 relativ zu der Hebellängsachse 3 reversibel abknickt. Derselbe Effekt entsteht, wenn eine Person oder ein Gegenstand den Bedienhebel 1 versehentlich beaufschlagt oder Missbrauchskräfte an dem Bedienhebel 1 angreifen. Gemäß Fig. 1 ermöglicht das Federelement 6 ein Abknicken des zweiten Hebelabschnittes 4 gegenüber dem ersten Hebelabschnitt 2 in beliebige Raumrichtungen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Federelement 6 als Schraubenfeder, z. B. als Zugfeder, ausgestaltet. Die gewissermaßen hohlzylindrische Ausgestaltung des Federelements 6 behindert deshalb nicht eine notwendige Verlegung von Kabeln, Leitungen etc. in einem Hohlraum des Bedienhebels 1.

Die Federwindungen 9 der Schraubenfeder sind etwa konzentrisch zur Hebellängsachse 3 angeordnet. Das Federelement 6 ist derart mechanisch vorgespannt, dass der Bedienhebel 1 im Bereich des Federelements 6 - wie bei einem herkömmlichen Bedienhebel - mechanisch steif bleibt, solange eine definierte Knickkraft bzw. ein definiertes Knickmoment unterschritten ist. Bei Überschreiten dieser Knickkraft bzw. dieses Knickmomentes knickt der Bedienhebel 1 im Bereich des Federelements 6 reversibel ab, wie bereits oben erläutert.

Das Federelement 6 ist in sämtlichen Ausführungsbeispielen in Richtung der Hebellängsachse 3 mechanisch vorgespannt.

In Fig. 1 ist das Federelement 6 zwischen dem ersten Hebelabschnitt 2 und dem zweiten Hebelabschnitt 4 angeordnet und bildet einen weiteren Hebelabschnitt 10 des Bedienhebels 1. In Fig. 1 und in Fig. 3 ersetzt das Federelement 6 deshalb einen Hebelabschnitt eines herkömmlichen Bedienhebels.

Das Federelement 6 ist mit zwei Federfixierbereichen an den beiden Hebelabschnitten 2, 4 fixiert, z. B. lösbar oder unlösbar daran befestigt. Die beiden Federfixierbereiche sind durch die beiden in Federkraftrichtung (23) gegenüberliegenden axialen Federenden 11, 12 des Federelements 6 gebildet.

Der quer zur Hebellängsachse 3 verlaufende Außenquerschnitt a6 des Federelements 6 und die entsprechenden Außenquerschnitte a2 und a4 des ersten Hebelabschnittes 2 und des zweiten Hebelabschnittes 4 im Bereich der axialen Federenden 11, 12 des Federelements 6 sind in Fig. 1 und in Fig. 3 etwa gleich groß. Um das Federelement 6 optisch noch stärker an einen Hebelabschnitt eines herkömmlichen Bedienhebels anzupassen, kann der Federdraht der Federwindungen 9 einen rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt aufweisen (Fig. 3).

In der Ausführungsform des Bedienhebels 1 gemäß Fig. 2 ist der quer zur Hebellängsachse 3 verlaufende Außenquerschnitt ak gegenüber den entsprechenden Außenquerschnitten des ersten und des zweiten Hebelabschnittes 2, 4 derart verkleinert, dass das Federelement 6 in Form einer Schraubenfeder in einem Hohlraum 13 des Bedienhebels 1 einliegt. Dabei sind die Federwindungen 9 des Federelements 6 wiederum konzentrisch zur Hebellängsachse 3 angeordnet. An den Mantelinnenflächen des ersten und des zweiten Hebelabschnittes 2, 4 ist jeweils ein Fixierelement in Form eines Haltestegs 14 ortsfest positioniert. Diese beiden Haltestege 14 fixieren jeweils ein axiales Federende 11, 12 des Federelements 6. Dabei ist das Federelement 6 in Richtung der Hebellängsachse 3 derart vorgespannt, dass die beiden Hebelabschnitte 2, 4 sich gegenseitig mit einer ersten Anlagekante 15 und einer zweiten Anlagekante 16 einander flankieren. Die erste Anlagekante 15 ist über eine erste Anlageschulter 17 mit dem Außenmantel 18 des ersten Hebelabschnittes 2 verbunden. Analog ist die zweite Anlagekante 16 über eine zweite Anlageschulter 19 mit dem Außenmantel 20 des zweiten Hebelabschnittes 4 verbunden. Die Anlageschultern 17, 19 ermöglichen definierte Knickrichtungen während des Abknickvorganges des Bedienhebels 1.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 und Fig. 5 sind wiederum zwei Fixierelemente zur Fixierung des Federelements 6 - hier in Form einer mechanisch vorgespannten Druckfeder - vorgesehen. Die beiden Fixierelemente sind auf unterschiedliche Weise im Hohlraum 13 des ersten Hebelabschnittes 2 beweglich gelagert. Ein erstes Fixierelement ist als Gewindestift 24 ausgebildet, dessen Aussengewinde 25 mit einem Schraubeninnengewinde 26 korrespondiert. Das Schraubeninnengewinde 26 ist an der Mantelinnenfläche des ersten Hebelabschnittes 2 konzentrisch zur Hebellängsachse 3 angeordnet. Mittels der Schraubverbindung kann der Gewindestift 24 in Federkraftrichtung 23 bewegt werden und das axiale Federende 11 beaufschlagen, um z. B. die Vorspannung des Federelements 6 bedarfsweise zu verändern.

Das zweite Fixierelement ist ein im Querschnitt T-förmiger Federanschlag 27. Er weist einen in den Hohlraum 13 des ersten Hebelabschnittes 2 hineinragenden Fixierzapfen 28 auf, welcher einen zwischen beiden Hebelabschnitten 2, 4 angeordneten Bewegungsanschlag 29 trägt. Der Fixierzapfen 28 liegt etwa bündig im Hohlraum 13 ein und ist in Federkraftrichtung 23 translationsbeweglich gelagert. Dabei flankiert der Fixierzapfen 28 das ihm zugewandte axiale Federende 12 des Federelements 6, während der Bewegungsanschlag 29 das ihm zugewandte Abschnittsende 30 des zweiten Hebelabschnitts 4 flankiert. Das Abschnittsende 30 ist von einer quer zur Hebellängsachse 3 verlaufenden Schwenkachse 31 durchsetzt. Hierdurch ist der zweite Hebelabschnitt 4 an der Schwenkachse 31 schwenkbeweglich gelagert. Die Schwenkachse 31 ist durch geeignete konstruktive Mittel ortsfest zum ersten Hebelabschnitt 2 angeordnet.

Im nichtgeknickten Ausgangszustand hält die Federkraft des vorgespannten Federelements 6 den zweiten Hebelabschnitt 4 in der Schwenkstellung gemäß Fig. 4. Bei einem Bedienvorgang werden die beiden Hebelabschnitte 2, 4 normalerweise gemeinsam - wie ein einstückiger Bedienhebel - in Schwenkrichtung 8 bewegt. Liegt die am Bedienhebel 1 angreifende äussere Betätigungskraft 32 jedoch oberhalb eines durch die Vorspannung des Federelements 6 vorgegebenen Wertes, so wird der Bedienhebel 1 nicht zerstört, da der zweite Hebelabschnitt 4 unter Überwindung der Vorspannung um die Schwenkachse 31 herumschwenkt und das Federelement 6 in Kompressionsrichtung 33 komprimiert. Der Bedienhebel befindet sich in einem reversiblen abgeknickten Zustand (Fig. 5). Greift die Betätigungskraft 32 nicht mehr an, drückt das Federelement 6 den zweiten Hebelabschnitt 4 über den Federanschlag 27 automatisch wieder in den nichtgeknickten Ausgangszustand.

Claims

1. Bedienhebel (1) für einen Schalter (22), insbesondere elektrischen Schalter, mit einem dem Gehäuse (21) des Schalters (22) zugewandten ersten Hebelabschnitt (2) und mit einem davon abgewandten zweiten Hebelabschnitt (4), dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hebelabschnitte (2, 4) mittels mindestens eines Federelements (6) miteinander beweglich gekoppelt sind derart, dass der Bedienhebel (1) während eines Bedienvorganges im Bereich des Federelements (6) relativ zu einer Hebellängsachse (3) reversibel abknickbar ist, wobei das Federelement (6) im nichtgeknickten Ausgangszustand mechanisch vorgespannt ist.

2. Bedienhebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) eine Schraubenfeder ist.

3. Bedienhebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwindungen (9) etwa konzentrisch zur Hebellängsachse (3) des Bedienhebels (1) angeordnet sind.

4. Bedienhebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwindungen (9) aus einem Federdraht bestehen, welcher einen rechteckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt aufweist.

5. Bedienhebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) als Druckfeder ausgebildet ist.

6. Bedienhebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) in Richtung der Hebellängsachse (3) vorgespannt ist.

7. Bedienhebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) mit zwei Federfixierbereichen (11, 12) an den beiden Hebelabschnitten (2, 4) fixiert ist.

8. Bedienhebel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federfixierbereiche die in Federkraftrichtung (23) gegenüberliegenden Federenden (11, 12) des Federelements (6) sind.

9. Bedienhebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) zwischen erstem Hebelabschnitt (2) und zweitem Hebelabschnitt (4) angeordnet einen weiteren Hebelabschnitt (10) entlang der Hebellängsachse (3) bildet.

10. Bedienhebel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zur Hebellängsachse (3) verlaufenden Außenquerschnitte (a6, a2, a4) des Federelements (6) und der den Federenden (11, 12) benachbarten Bereiche des ersten und zweiten Hebelabschnittes (2, 4) etwa gleich groß sind.

11. Bedienhebel nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) zumindest teilweise in einem Hohlraum (13) des Bedienhebels (1) einliegt.

12. Bedienhebel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federfixierbereiche (11, 12) des Federelements (6) in Federkraftrichtung (23) zwischen zwei in dem Hohlraum (13) des Bedienhebels (1) gelagerten Fixierelementen (14, 24, 27) fixiert sind.

13. Bedienhebel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fixierelemente an jeweils einem Hebelabschnitt (2, 4) ortsfest positionierte Haltestege (14) sind, wobei an jedem Haltesteg (14) ein Federfixierbereich (11, 12) fixiert ist.

14. Bedienhebel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fixierelement (24, 27) in Federkraftrichtung (23) beweglich gelagert ist.

15. Bedienhebel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixierelement (24) ein Außengewinde (25) aufweist, welches mit einem im Hohlraum (13) eines Hebelabschnittes (2) konzentrisch zur Hebellängsachse (3) angeordneten Innengewinde (26) korrespondiert.

16. Bedienhebel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
dass ein in Federkraftrichtung (23) bewegliches Fixierelement (27) einen in den Hohlraum (13) des ersten Hebelabschnittes (2) hineinragenden Fixierzapfen (28) aufweist, welcher einen zwischen beiden Hebelabschnitten (2, 4) angeordneten Bewegungsanschlag (29) trägt, wobei
der Fixierzapfen (28) einen Federfixierbereich (12) fixiert,
der Bewegungsanschlag (29) den zweiten Hebelabschnitt (4) tangiert und
der zweite Hebelabschnitt (4) um eine quer zur Hebellängsachse (3) und ortsfest zum ersten Hebelabschnitt (2) angeordnete Schwenkachse (31) schwenkbeweglich ist.

17. Bedienhebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er als Schalthebel für einen Lenkstockschalter (22) verwendet wird.