DE19629006A1 - Schnappschalter mit verstärktem Druckpunkt - Google Patents
Schnappschalter mit verstärktem DruckpunktInfo
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H5/00—Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
- H01H5/04—Energy stored by deformation of elastic members
- H01H5/045—Energy stored by deformation of elastic members making use of cooperating spring loaded wedging or camming parts between operating member and contact structure
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- Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
- Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
- Push-Button Switches (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, insbe
sondere für Kraftfahrzeuge, bei dem ein zwischen zwei End
stellungen bewegbarer Kontakthebel im Schaltergehäuse
schwenkbar gelagert ist. Der elektrische Schalter ist mit
einem beweglich gelagerten Schaltstück zur Einleitung des
Umschaltvorgangs und mit mindestens einem Festkontakt verse
hen. Einer der beiden Elemente Kontakthebel oder Schaltstück
trägt ein Keilprofil, während das andere der beiden Elemente
ein Schaltelement besitzt, welches beim Umschalten die Kon
tur des Keilprofils abtastet. Weiterhin sind die beiden mit
einander zusammenwirkenden Elemente in Abtastrichtung zuein
ander vorgespannt, wobei die Abtastrichtung in der Regel
senkrecht zu einer Bewegungsrichtung verläuft, in der die
beiden miteinander zusammenwirkenden Elemente beim Umschal
ten gegeneinander verschoben werden.
Ein derartiger Schalter ist beispielsweise in der DE-OS 33 36 877
beschrieben, wobei hier sowohl das Schaltelement als
auch das Keilprofil jeweils durch einen Keil gebildet sind.
Aus der DE-OS 44 18 707 ist ein entsprechender Schalter der
Anmelderin bekannt, bei dem das bekannte keilförmige Schalt
element durch eine vorgespannte Abtastrolle ersetzt wurde.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei dem Aufbau
gemäß der DE-OS 44 18 707 Keilprofil und das eine gekrümmte
Abtastfläche aufweisende Schaltelement miteinander zu ver
tauschen, so daß das Schaltstück mit einem federnd vorge
spannten Keilprofil versehen ist.
Die Erfindung geht daher aus von einem elektrischen Schalter
der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gat
tung. Bei den bekannten Schaltern ist die Kontur der Keil
fläche gerade. Hierdurch ergibt sich, daß die von dem
Schaltstück beim Eindrücken ausgehende Gegenkraft etwa der
Strecke proportional ist, um die das Schaltstück eingedrückt
wurde. Somit wächst bei manueller Betätigung des Schalt
stücks der von dem Schaltstück auf die Bedienungsperson aus
geübte Gegenkraft linear an bis zu dem Punkt, an dem die
Keilspitze von dem Schaltelement erreicht wird. Ab diesem
Punkt beginnt die Schnappwirkung des Schalters, durch welche
der Kontakthebel selbsttätig in seine zweite Kontaktlage
gebracht wird. Durch den linearen Kraftanstieg in der ersten
Betätigungsphase des Schaltstücks ist für die Bedienungs
person nicht erkennbar, in welchem Bereich der Umschaltpunkt
tatsächlich erreicht wird. Der Schalter schaltet somit zu
einem Zeitpunkt um, der von der Bedienungsperson nicht prä
zise zu bestimmen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Schalter der sich
aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung das
Herannahen des Druckpunkts für die Bedienungsperson deutlich
erkennbar zu machen.
Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil
ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht
im Prinzip darin, von der bekannten linearen Abhängigkeit
der von dem Schaltstück ausgeübten Gegenkraft in bezug auf
den zurückgelegten Weg des Schaltstücks abzugehen und hier
eine nicht lineare Abhängigkeit einzuführen. Diese nicht
lineare Abhängigkeit wird mit Hilfe eines gekrümmten Profils
erreicht. Weiterhin läßt sich auch durch eine derartige ge
krümmte Kurve in gewissen Bereichen die Geschwindigkeit und
die Beschleunigung regeln, mit der die miteinander elek
trisch zu verbindenden Kontakte zusammengeführt werden. So
mit läßt sich in gewissen Grenzen die Prellneigung von auf
einander aufsetzenden Kontakten oder die Geschwindigkeit,
mit der die Kontakte schließlich zusammengeführt werden
(Vermeidung von Lichtbogen) regulieren.
Will man nun erreichen, daß kurz vor Erreichen des Druck
punkts die Gegenkraft des Schaltstücks nicht linear an
steigt, so empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die
Merkmalskombination nach Anspruch 2. Selbstverständlich kann
bei einem in zwei Richtungen wirkenden Umschalter, bei dem
also der Kontakthebel in seinen beiden Endstellungen jeweils
einen Festkontakt kontaktiert, das Prinzip auf beiden Keil
flächen angewendet werden.
Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich durch die
in Anspruch 3 vorgegebene Merkmalskombination. Hierdurch
wird der Kontakthebel in seinem Aufbau stark vereinfacht, so
daß auch andernfalls gegebene Probleme bei dessen Lagerung
wegfallen. Im übrigen wird der Kontakthebel hierdurch leich
ter, so daß er sich besser beschleunigen läßt und weniger
zum prellen neigt.
Die Ansprüche 4 und 5 geben an, daß die Krümmung des Keil
profils sowohl konvex als auch konkav sein kann, je nach den
hiermit zu erreichenden Zielen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an
hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer geschnittenen Darstellung
eines gattungsgemäßen Schalters,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Keilelement mit Keilprofil und
Fig. 3 in stark vereinfachter und symbolisierter Darstel
lung die wesentlichen Elemente der vorliegenden Er
findung.
Der Schalter bildet einen Ausschnitt aus einem manuell be
tätigbaren Tastenschalter, auf den beispielsweise eine manu
ell betätigbare Taste aufsetzbar sein kann. Innerhalb des
Schaltergehäuses 1 sind zwei Festkontakte 2, 3 vorgesehen,
die mit zwei bewegbaren Kontakten 4, 5 zusammenwirken, welche
an einem Kontakthebel 6 befestigt sind. Der Kontakthebel 6
ist in einem Schneidenlager 7 schwenkbar aufgehängt, wobei
das freie Ende des Kontakthebels 6 als Schaltelement 7 aus
gestaltet ist. Ein Keilelement 8 ist unter der Wirkung einer
Vorspannfeder 9 in einem Schaltstück 10 horizontal ver
schiebbar geführt. Das Schaltstück selbst kann mit Hilfe
einer nicht dargestellten Taste in senkrechter Richtung S
eingedrückt werden. Mittels einer nicht dargestellten Feder,
die auf das untere Ende des Schaltstücks einwirkt, kann das
Schaltstück 10 nach Betätigen des Kontaktes entgegen der
Pfeilrichtung S selbsttätig zurückgeholt werden. In der dar
gestellten Normallage liegt durch die Kraft der Feder 9,
welche über ein Keilprofil am freien Ende des Keilelementes
9 anteilig über das Schaltelement 10 auf das Schneidlager 6
übertragen wird, der bewegliche Kontakt 5 mit einer defi
nierten Kraft auf dem Festkontakt 2 auf. Wird nun das
Schaltstück 6 in Richtung S vorzugsweise manuell nach unten
gedrückt, so wandert das Schaltelement 7 entlang der unteren
Keilfläche 12 bis zu der Keilspitze 13, wobei sich die Auf
lagekraft des beweglichen Kontaktes 5 stetig vergrößert.
Wird schließlich die Keilspitze 3 erreicht, so wird durch
die Vorspannfeder 9 und das Zusammenwirken von Keilprofil 11
und Schaltelement 12 eine entgegengesetzt gerichtete Kraft
ausgeübt, welche einerseits versucht, das Schaltstück 10
nach unten zu drücken und gleichzeitig den Kontakthebel 6
nach oben zu schwenken. Als Folge davon wird der bewegliche
Kontakt 4 auf den Festkontakt 3 aufgesetzt. Ohne die Wirkung
der nicht gezeigten Rückstellfeder würde somit der Schalter
in der zuletzt genannten Stellung verbleiben, bis schließ
lich das Schaltstück 10 entgegen der Pfeilrichtung S zurück
geholt wird.
Für die Erfindung wichtig ist nun, daß das Keilprofil 11 wie
aus Fig. 2 an dem dort gezeigten Keilelement 8 ersichtlich,
nicht einen geraden Verlauf hat, sondern gekrümmt ist. Dabei
besteht die gesamte Keilfläche 12 aus zwei spitz aufeinander
zulaufenden Einzelkeilflächen 15, 16, wobei die Kontur der
Einzelkeilfläche 15 nach innen gewölbt ist (konkav), während
die Einzelkeilfläche 16 nach außen gewölbt ist (konvex).
In Fig. 3 ist die Arbeitsweise der Erfindung symbolisch dar
gestellt, wobei die Krümmung der Keilflächen stark übertrie
ben gezeigt wurde. Die Konturen a1 und a2 zeigen den an sich
bekannten Verlauf der Keilflächen, bei denen die von der
Vorspannfeder 9 in Richtung der Feder S ausgeübte Kraft li
near von den durch das Schaltstück 10 zurückgelegten Weg
abhängt. Dabei bewegt sich das Schaltstück 10 in Längsrich
tung des Pfeiles S innerhalb des Gehäuses, während der Kon
takthebel 6 um das Schneidenlager 14 schwenken kann. In der
Ausgangslage befindet sich das Schaltstück 10 in einer Posi
tion, in der wie in Fig. 3 angedeutet der Kontakthebel 6 an
der Stelle A1 mit seinem Schaltelement 7 an der Einzelkeil
fläche 15 anliegt. Somit ist das Keilelement 8 unter der
Wirkung der Feder 9 weit herausgefahren. Dabei liegt der
bewegliche Kontakt 5 unter der anteiligen Kraft der weit
gehend entspannten Feder 9 auf dem Festkontakt 2 an. Wird
nun das Schaltstück 10 beispielsweise manuell in Richtung
des Pfeiles S eingedrückt, so wandert der Punkt A1 entlang
der Einzelkeilfläche 15 schräg nach oben, wobei der Keil
durch die Wirkung des Schaltstücks 10 immer mehr in Fig. 3
nach links verschoben wird. Durch die wachsende, von der
Vorspannfeder 9 ausgeübte Kraft, wächst linear die Kraft,
mit der der Kontakt 5 auf den Kontakt 2 gepreßt wird. Dies
geht soweit, bis schließlich der Punkt A0 (in Fig. 3 dar
gestellt) durch das Schaltstück 10 erreicht wird. In diesem
Moment kehren sich die Verhältnisse um. Die Feder 9 kann
sich nunmehr dadurch entspannen, indem das Schaltstück 10
entlang der zweiten Einzelkeilfläche 16 in Richtung zu dem
Endpunkt A2 wandert. Die von der Feder anteilig auf das
Schaltelement 7 ausgeübte Kraft verschwenkt dieses gleich
zeitig um das Schneidenlager 14 nach oben, so daß nunmehr
der bewegliche Kontakt 4 an dem Festkontakt 3 anliegt.
In Fig. 3 sind noch die erfindungsgemäß gekrümmten Konturen
b1 und b2 eingezeichnet. Man erkennt, daß ausgehend von der
Lage B1 die Feder sich anfangs nur langsam spannt, bis
schließlich über kleine Wegbewegungen des Schaltstücks 10
sehr große Wegänderungen des Keilelementes 8 nach links be
wirkt werden müssen, was zu einer erheblichen Änderung der
von der Bedienungsperson je Wegelement ausgeübten Kraft
führt. Diese plötzlich ansteigende Kraft, die in einer
schlagartigen Entlastung endet, führt dazu, daß die Bedie
nungsperson sehr deutlich einen Druckpunkt empfindet, wo
durch sie erkennt, daß der Umschaltvorgang nunmehr unmittel
bar bevorstehen muß. Die zweite Einzelkeilfläche b1 ist in
Fig. 3 stark übertrieben nach außen gekrümmt gezeichnet.
Hierdurch können sich Vorteile bei dem Umschaltvorgang des
Kontakthebels 6 und damit des Umschaltens des Schalters er
geben. Es zeigt sich, daß sich die Feder 9 anfangs nur lang
sam entspannen kann, wobei deren Entspannung gegenüber dem
zurückgelegten Weg stark zunimmt, je näher der Punkt B2 dem
Schaltelement 7 kommt. Durch eine derartige Maßnahme läßt
sich die auf den Kontakt 4 ausgeübte Kraft verstärken, indem
anfangs eine vergleichsweise große Federkraft zur Verfügung
steht, deren Anteil in Bewegungsrichtung des Kontakten 4
aber verhältnismäßig klein ist. Im Punkt B2 kehren sich dann
die Verhältnisse um, so daß die Federkraft vergleichsweise
klein wird, während deren auf den Kontakt 4 wirkende Anteil
recht groß ist. An Erfinder: Ist das richtig?
In Fig. 3 ist noch eine Kontur c angedeutet, welche symme
trisch zur Kontur b2 ist. In diesem Falle werden die hin
sichtlich b2 weiter oben beschriebenen Vorteile einer nach
innen gewölbten Krümmung der Keilkontur bei beiden Einzel
keilflächen wirksam etwa für den Fall, daß der Schalter in
beiden Richtungen manuell geschaltet wird und hier in beiden
Richtungen verbesserte Druckpunkte erreicht werden sollen.
Die Erfindung läßt sich daher kurz wie folgt angeben: Bei
den bis jetzt bekannten Schnappschaltern sind die Schrägen
der Umschaltteile gleichmäßig ausgeführt. Dadurch bedingt
erfolgt bis zum Umschaltpunkt ein gleichmäßiger Kraftanstieg
(bedingt durch das Spannen der Druckfeder). Die Erfindung
zeigt nun einen Schalter, bei welchem die Schrägen des Um
schaltteiles auf die jeweiligen Schaltcharakteristiken abge
stimmt sind. D.h. beim Betätigen der Schaltertaste wird auf
der einen Seite des Schaltstückes durch die unterschiedlich
ausgeführte Schräge ein Kraftanstieg (Druckpunkt) erzielt
und beim Loslassen der Taste und somit Zurückschalten wird
durch die Radien-Form - trotz Vorspannen der Druckfeder -
ein gleichmäßiger Rückstellverlauf erzielt. Durch Verände
rung dieses Betätigungsflächen können sich fast alle Kraft-
Weg-Verläufe erzielt werden.
Claims (5)
1. Elektrischer Schalter, insbesondere für Kraftfahrzeuge
mit einem Gehäuse (1), mit einem zwischen zwei Endstel
lungen bewegbaren Kontakthebel (6), der im Gehäuse (1)
schwenkbar gelagert ist und mit einem beweglich gelager
ten Schaltstück (10) und mindestens einem Festkontakt
(2, 3), der starr im Gehäuse (1) angeordnet ist und in
einer Endstellung des Kontakthebels (6) von diesem be
aufschlagt wird, wobei der Kontakthebel (6) bzw. das
Schaltstück (10) ein Keilprofil (11) trägt und das
Schaltstück (10) bzw. der Kontakthebel (6) ein am Keil
profil (11) anliegendes Schaltelement (7) aufweist und
wobei das Schaltstück (10) im Gehäuse (1) auf einer im
wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Kontakt
hebels (6) erstreckenden geraden Bahn (S) geführt ist,
und wobei das Schaltelement (7) und das Keilprofil (11)
in im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung (S)
des Schaltstücks (10) verlaufende Richtung gegeneinander
vorgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die von
dem Schaltelement (7) abgetastete Kontur (a1, a2, c) min
destens eine der beiden Keilflächen (15, 16) gekrümmt ist
(Fig. 2, Fig. 3).
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Krümmung der vom Beginn der Schalterbetätigung (A1)
bis zum Durchschaltpunkt (A0) abgetastete Kontur derart
gewählt ist, daß die auf das Schaltstück (10) ausgeübte
Kraft gegenüber dem von diesen zurückgelegten Weg über
proportional ansteigt.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Keil (8) in dem Schaltstück (10) in Vorspann
richtung vorgespannt ist.
4. Schalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die nach dem Durchlaufen des
Umschaltpunktes (A0) abgetastete Keilfläche (b1 bzw. c)
konvex ist.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die nach dem Durchlaufen des auf der
Keilspitze liegenden Umschaltpunktes (A0) von dem
Schaltelement (7) abgetastete Fläche konkav ist.
Priority Applications (7)
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