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Die Erfindung betrifft einen Navigationsschalter
mit einem Betätigungselement,
das zumindest in zwei Richtungen kippbar ist, und durch welches
der Navigationsschalter bedienbar ist, einem das Betätigungselement
aufnehmendes Gehäuse und
einem Schaltelement, auf welches das Betätigungselement einwirkt, wobei
zwischen dem Betätigungselement
und dem Gehäuse
ein Begrenzungselement angeordnet ist, welches die Betätigungskräfte auf
das Schaltelement begrenzt.
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Navigationsschalter weisen in der
Regel ein Schaltgehäuse
mit einem im Innenraum des Schaltgehäuses angeordneten Schaltelement
auf, das gegen mindestens zwei Kontaktbereiche bewegbar ist und
bei Bewegung in eine Kontaktposition gelangt, die einen elektrischen
Kontakt schaltet. Das Schaltelement weist einen als axiale Verlängerung
eines im Innenraum des Gehäuses
angeordneten Schalthebel nach außen geführten Betätigungsarm auf. Der Betätigungsarm
kann über
ein Bedienelement, welches sich in einem Schaltgehäuse befindet,
von einer zentralen Ruheposition in mehrere Richtungen geschwenkt
werden.
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Derartige Navigationsschalter sind
für vielfältige Anwendungen
bekannt. Sie werden generell zur Steuerung elektronischer Geräte der Unterhaltungselektronik,
wie z. B. in Digitalkameras, Videorecordern oder Mobiltelefonen
aber auch zur Menüsteuerung
in elektronischen Datenverarbeitungsgeräten eingesetzt. Insbesondere
finden sie Verwendung bei der Reduzierung der Bauteile, wenn einzelnen
Bauteilen mehrere Funktionen zugeordnet werden.
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Zur Betätigung des Schaltelementes
weist das Betätigungselement
einen an seiner Unterseite befindlichen Stößel auf, damit eine mechanische Kontaktierung
des Betätigungsarmes
des Schaltelements erfolgen kann. Beim Betätigen des Betätigungs elementes überträgt der Stößel des
Betätigungselementes
die Betätigungskraft
auf den Betätigungsarm
des Schaltelements, so daß dieser
in eine Kontaktposition gelangt und einen elektrischen Kontakt schaltet.
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Einige der eingangs beschriebenen
Navigationsschalter weisen zum heutigen Zeitpunkt keinen Schutz
gegen zu hohe Betätigungskräfte auf.
Unsachgemäße oder
zu starke Betätigung
des Betätigungselementes
führt zu
hoher Betätigungskraft
am Betätigungsarm
des Schaltelementes, die eine Zerstörung des Schaltelements zur
Folge haben kann. Weiterhin kann eine undefinierte Kippbewegung
des Betätigungselementes
zu einer Zerstörung
des Schaltelementes führen.
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In der
DE 44 43 726 C2 wird die Betätigungskraft
eines Betätigungshebels
eines Mehrrichtungs-Eingabeschalters mittels zwischen dem Betätigungshebel
und einem Schaltelement des Eingabeschalters angeordneter Dämpfungsplatten
gedämpft.
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Die
EP 0 817 226 A2 offenbart einen Wipptaster
mit einem als Schaltwippe ausgebildeten Betätigungselement, welches mit
einem Schalthebel zusammenarbeitet. Der Schalthebel weist zur Herstellung
eines Schaltkontakts elastische Betätigungsarme auf, die eine Krafteinwirkung
verringern.
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Die
DE 43 26 312 A1 beschreibt einen mit einer
Wippe versehenen Kippschalter mit einem die Wippe aufnehmenden Gehäuse und
einem im Gehäuse
angeordnetes Schaltelement, wobei zur Begrenzung der Betätigungskraft
der Wippe auf das Schaltelement zwischen Wippe und Schaltelement ein
Begrenzungselement angeordnet ist.
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Die
DE 200 01 869 U1 beschreibt einen Schalter-Betätigungsmechanismus
mit einem in alle Richtungen verschwenkbar geführten Lagerteil eines Kipphebels.
Eine an dem Lagerteil axial angeordnete gewölbte Federscheibe erzeugt die
Rückstellkraft
zur Rückbewegung
des Kipphebels in eine Ruhelage.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen
Navigationsschalter der oben genannten Art dergestalt weiterzuentwickeln,
daß eine
gleichmäßige Ableitung der
Betätigungskräfte erfolgt
und auch ein undefinierte Betätigung
einen ausreichenden Schutz gegen vorzeitigem Verschleiß und Zerstörung des
Schaltelementes sicherstellt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Begrenzungselement
als eine gewölbte,
gitterartige Scheibe und konvex zum Betätigungselement ausgebildet
ist.
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Dieser Navigationsschalter weist
den Vorteil auf, daß durch
den Einsatz eines Begrenzungselementes der oben ausgebildeten Art,
welches zwischen dem Betätigungselement
und dem das Betätigungselement
aufnehmende Gehäuse
eingesetzt ist, jegliche Art von Schaltelementen vor unsachgemäßer bzw.
zu starker Betätigung
geschützt
werden können.
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Dadurch, daß das Begrenzungselement eine mittig
vorgesehene Aussparung aufweist, die den Abmessungen eines Stößels am
Betätigungselement entspricht,
wird das Führen
des Betätigungselementes
in Bahnen erlaubt und daher ein undefiniertes Kippen verhindert.
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Zu große Betätigungskräfte werden über das Begrenzungselement
in die Seitenwände
des das Begrenzungselement aufnehmende Gehäuse eingeleitet. Es wird ein
sicheres Führen
des Stößels des Betätigungselementes
auf dem Betätigungsarm
des Schaltelements ermöglicht.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht
vor, daß das
Begrenzungselement einstückig
mit dem Gehäuse
ausgebildet ist und daß das
Begrenzungselement sowie das Gehäuse
aus einem elastomeren Kunststoff hergestellt sind.
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Hierbei ist es günstig, daß das Begrenzungselement eine
axiale Aussparung zur Aufnahme eines an der Unterseite des Betätigungselementes
befindlichen Stößels aufweist.
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Eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung sieht
vor, daß das
das Begrenzungselement aufnehmende Gehäuse einen kreisförmigen Hohlraum
umschließt,
wobei im Außenbereich
des den Hohlraum begrenzenden Bodens zumindest zwei Rasten ausgebildet
sind und daß das
konvex ausgebildete Begrenzungselement zumindest zwei weitere Gegenrasten
aufweist, die in die passend vorgesehenen Rasten des Gehäuses eingreifen.
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Hierbei ist das Begrenzungselement
in den Hohlraum des Gehäuses
eingesetzt, wobei nach erfolgter Montage das Begrenzungselement
zur Verrastung um 45 Grad im Uhrzeigersinn gedreht ist, so daß die Gegenrasten
des Begrenzungselementes in die Rasten des Gehäuses eingreifen.
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Aufgrund der Erfindung ist es ermöglicht,
mit sehr geringem Fertigungs- und Montageaufwand einen Navigationsschalter
zu schaffen, bei dem ein unter normalen Umständen auftretender Verschleiß aufgrund
zu hoher Betätigungskräfte mittels
eines Begrenzungselementes der oben ausgeführten Art unterbunden wird.
Die Baueinheit des Gehäuses
zur Aufnahme des Betätigungselementes
kann in vormontierter Form, ohne besondere Sorgfalt anwenden zu
müssen,
gelagert und gehandhabt werden.
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Große am Betätigungselement auftretende Betätigungskräfte werden über das
zusätzliche
Begrenzungselement in die Seitenwände des Gehäuses eingeleitet. Durch den
Einsatz von Begrenzungselementen können auch Mikroschalter vor
unsachgemäßer bzw.
zu starker Betätigung
geschützt
werden. Gleichzeitig ermöglicht
das Begrenzungselement eine Führung
des Betätigungselementes
in Bahnen zur Verhinderung eines undefinierten Kippens.
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Der Einsatz des optional zu verwendenden Begrenzungselementes
ermöglicht
eine Anpassung der Eigenschaften unabhängig vom Werkstoff des Gehäuses. Die
Lebensdauer des Navigationsschalters bzw. des Schaltelements wird
positiv beeinflußt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche
oder sich entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren sind mit
gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Navigationsschalters,
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2 die
Draufsicht des in 1 gezeigten Navigationsschalters,
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3 einen
Vertikalschnitt D-D aus 2,
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4 ein
das Betätigungselement
aufnehmendes Gehäuse
mit integriertem Begrenzungselement in perspektivischer Darstellung
von schräg oben,
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5 die
Draufsicht auf das in 4 dargestellte
Gehäuse,
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6 den
Horizontalschnitt A-A durch das in 5 dargestellte
Gehäuse,
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7 den
Vertikalschnitt B-B durch das in 5 dargestellte
Gehäuse,
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8 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Navigationsschalters,
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9 die
Draufsicht des in 8 gezeigten Navigationsschalters,
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10 den
Vertikalschnitt C-C durch den in 9 dargestellten
Navigationsschalter,
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11 das
das Betätigungselement
aufnehmende Gehäuse
in perspektivischer Darstellung von schräg oben,
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12 eine
Draufsicht auf das in 11 dargestellte
Gehäuse,
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13 den
Vertikalschnitt A-A durch das in 12 dargestellte
Gehäuse,
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14 einen
Diagonalschnitt B-B durch das in 12 dargestellte
Gehäuse,
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15 die
Draufsicht auf das Begrenzungselement des erfindungsgemäßen Navigationsschalters
gemäß 8,
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16 den
Schnitt A-A aus 15 und
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17 eine
Seitenansicht des in 15 dargestellten
Begrenzungselementes.
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In 1 ist
die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Navigationsschalters
dargestellt. Der Navigationsschalter weist ein Schaltelement 3 mit
quadratischer Grundfläche
auf, das beispielsweise auf einem Gehäuseteil oder einer Platine 4 angeordnet
ist. Das Schaltelement 3 weist einen durch eine Aussparung
im Deckel des Schaltelements 3 führenden Betätigungsarm 31 auf,
der als axiale Verlängerung
eines im Innenraum des Schaltelements 3 angeordneten, hier
nicht gezeigten, Schalthebels dient. Der mittig im Innenraum des Schaltelements 3 angeordnete
Schalthebel ist gegen mindestens zwei Kontaktbereiche bewegbar,
so daß bei
der Bewegung in eine Kontaktposition ein elektrischer Kontakt geschaltet
wird.
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Weiterhin weist der Navigationsschalter
ein kreisförmiges
Betätigungselement 1 mit
vier radial und einer mittig angeordneten Schaltposition auf. Auf der
Unterseite des Betätigungselementes 1 ist
ein in Axialrichtung angeordneter Stößel 11 vorgesehen. Der
Navigationsschalter weist desweiteren ein Gehäuse 2 mit einem kreisförmigen,
den Abmessungen des Betätigungselementes 1 entsprechenden
Hohlraum 21 auf. In montiertem Zustand wird das Betätigungselement
1 vom Gehäuse 2 aufgenommen
und das Gehäuse 2 über dem
Schaltelement 3 angeordnet, so daß der Stößel 11 des Betätigungselementes 1 zentrisch
in den Betätigungsarm 31 des
Schaltelements 3 eingreift.
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Eine Betätigung des Schaltelements 3 erfolgt über das
Betätigungselement 1,
wobei der Stößel 11 des
Betätigungselementes 1 die
Betätigungskräfte auf
den Betätigungsarm 31 des
Schaltelements 3 überträgt, so daß der Betätigungsarm 31 in
eine Schaltposition bewegt wird. Ein im Gehäuse 2 angeordnetes
Be grenzungselement 5 begrenzt hierbei die auf dem Betätigungsarm 31 des
Schaltelements 3 einwirkenden Kräfte.
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2 zeigt
die Draufsicht auf den in 1 beschriebenen
Navigationsschalter mit dem im Gehäuse 2 mittig angeordneten
Betätigungselement 1.
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Der Schnitt D-D aus 2 ist in 3 dargestellt.
Wie bereits vorab diskutiert, ist das Betätigungselement 1 im
Gehäuse 2 vorzufinden,
wobei der Stößel 11 des
Betätigungselementes 1 den
Betätigungsarm 31 des
Schaltelements 3 umgreift. Im Bodenbereich innerhalb des
Hohlraumes 21 des Gehäuses 2 ist
ein angeformtes, konvex zum Betätigungselement 1 angeordnetes
Begrenzungselement 5 vorgesehen.
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Wie aus der perspektivischen Darstellung des
Begrenzungselementes 5 der 4 und
aus der Draufsicht des Gehäuses 2 mit
integriertem Begrenzungselement 5 der 6 detailliert ersichtlich, weist das
Begrenzungselement 5 eine mittige Aussparung 53 auf,
die den Außenmaßen des
Stößels 11
am Bedienelement 1 entspricht. Weiterhin ist ersichtlich, dass
das Begrenzungselement 5 gitterförmig strukturiert ist, wobei
das Begrenzungselement 5 in der in 5 gezeigten vorteilhaften Ausgestaltung
ausgehend von dem mittig mit der Aussparung versehenen quadratischen
Kranz 51 paarweise, parallel zur Quer- und Längsachse
des Begrenzungselementes 5 sich gegenüberliegende Ausläufer 52 aufweist,
deren Ende an das Gehäuse
angeformt sind.
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Vorzugsweise ist in dieser gezeigten
Ausführungsform
das Begrenzungselement 5 mit dem Gehäuse 2 einstückig aus
zum Beispiel einem elastomeren Kunststoff hergestellt.
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Die 6 und 7 zeigen jeweils den Horizontalschnitt
A-A und den Vertikalschnitt B-B aus 5. Das
konvex gewölbte Begrenzungselement
wird in einem Herstellungsprozess mit dem Gehäuse geformt.
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In der 8 ist
eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Navigationsschalters
dargestellt. Hier ist ein separates Begrenzungselement 6 vorgesehen,
welches in den Boden eines Gehäuses 7 eingesetzt
wird.
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9 zeigt
die Draufsicht auf den in 8 beschriebenen
Navigationsschalter mit dem im Gehäuse 7 mittig angeordneten
Betätigungselement 1.
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Die 11 bis 14 zeigen verschiedene Perspektiven
von dem das Betätigungselement 1 aufnehmende
Gehäuse 7.
Das Gehäuse 7 umschließt einen
kreisförmigen
Hohlraum 71 und weist am Boden, wie detailliert aus den 11 bis 14 ersichtlich, vier radial an den Seitenwänden des
Hohlraumes 71 angeordnete Rasten 72 auf.
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Die 15 bis 17 zeigen eine Ausführungsform
des Begrenzungselementes 6. Das Begrenzungselement 6 ist
als eine konvex gewölbte
Scheibe mit an einem Seitenrand 62 angeordneten vier Gegenrasten 61 ausgebildet,
die radial in gleichem Abstand angeordnet sind.
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Das Begrenzungselement 6 weist
mittig eine Aussparung 63 auf, die den Abmessungen des
Stößels 11 des
Betätigungselementes 1 entspricht.
In dieser Aussparung verläuft
der Stößel 11 des
Betätigungselementes 1,
so dass ein sicheres Führen
des Stößels 11 ermöglicht und
somit eine unkontrollierte Betätigung
des Betätigungsarmes 31 verhindert
wird.
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Zur Verrastung wird das Betätigungselement 6
um 45 Grad im Uhrzeigersinn gedreht, und ist somit mit dem Gehäuse 7 fest
verbunden.
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Die besondere Wirkungsweise der Begrenzungselemente 5 und 6 werden
aus den Schnittdarstellungen der 3 und 10 ersichtlich.
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In montiertem Zustand weist die Unterseite des
Betätigungselementes 1 einen
Minimalabstand d zu der Oberseite 54, 64 (siehe 3 und 10) der im Gehäuse 2, 7 befindlichen
Begrenzungselemente 5, 6 auf. Eine Krafteinleitung
F auf das Betätigungselement 1 kann
zentrisch oder exzentrisch erfolgen. Wie insbesondere aus 10 ersichtlich, hat eine zentrische
Krafteinleitung F zur Folge, daß das
Bedienelement 1 den Betätigungsarm 31 des
Schaltelementes 3 um den Weg e nach unten in das Schaltelement 3 verschiebt.
Der Weg e repräsentiert
eine durch die Begrenzungselemente 5 und 6 realisierte Hubbegrenzung.
Weiterhin bewirkt das Betätigungselement 5 und 6 eine
Kippbegrenzung bei einer exzentrischen Krafteinleitung aufgrund
des Abstands d des Betätigungselementes 1 zur
Oberseite 54, 64 des Begrenzungselement 5, 6.
Bei einer zu großen zentrischen
oder exzentrischen Krafteinleitung F erfolgt eine Ableitung der
Druckkraft auf das Betätigungselement 1 in
die Wände
der Gehäuse 2 und 7.