DE19647218C1 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, insbesondere einen mit Druck betätigbaren Schalter für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 0 608 204 A1 ist ein elektrischer Schalter bekannt, der aus einem feststehenden Schaltergehäuse und einem beweglichen Betätigungselement besteht. Dem Schaltergehäuse ist eine Leiterplatte mit Schaltkontakten und mindestens einem Leuchtelement zugeordnet. Das Betätigungselement weist einen Anzeigebereich auf, der von dem Leuchtelement beleuchtbar ist. Nachteilig an dem bekannten elektrischen Schalter ist, daß keine Maßnahmen vorgesehen sind, die Beleuchtungsstärke auf den in einem Abstand zu dem Leuchtelement angeordneten Anzeigebereich zu erhöhen.

Zur Erhöhung der Beleuchtungsstärke des Anzeigebereichs eines elektrischen Schalters sieht die DE 35 33 056 A1 vor, einen Lichtleiter zwischen dem Leuchtelement und dem Anzeigebereich anzuordnen. Dabei übergreift der Lichtleiter an einem Ende das Leuchtelement haubenartig, so daß ein großer Anteil von Licht erfaßt wird und durch Reflexion an den Wänden des Lichtleiters innerhalb desselben in Richtung des anderen, dem Anzeigebereich zugeordneten Ende weitergeleitet wird. Nachteilig an dem bekannten elektrischen Schalter ist jedoch, daß der Ausleuchtungsgrad des Anzeigebereichs infolge der Reflexionen innerhalb des Lichtleiters begrenzt ist.

Aus der DE 28 25 833 B2 ist ein elektrischer Schalterknopf bekannt, der mittels eines Leuchtelements und einem zwischen dem Leuchtelement und dem Schalterknopf angeordneten Lichtführungsteil beleuchtet wird. Der Lichtführungsteil weist eine konvergierende Eintrittsfläche auf. Nachteilig hieran ist, daß ein erheblicher Teil der Lichtstrahlen innerhalb des Lichtführungsteils reflektiert wird und dadurch der Ausleuchtungsgrad des beleuchtbaren Anzeigebereichs ungünstig beeinflußt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Schalter derart auszubilden, daß eine höhere Beleuchtungsstärke an dem zu beleuchtenden Anzeigebereich bereitgestellt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß das von dem Leuchtelement ausgesendete Licht durch den Lichtführungsteil zielgerichtet und konzentriert zu einem Anzeigebereich geleitet wird. Dadurch, daß die Eintrittsfläche des Lichtführungsteils konvergierend ausgebildet ist, wird ein Lichtbündel hoher Leuchtdichte reflexionsfrei in Richtung des Anzeigebereichs geführt. Die Lichtstrahlen werden gegebenenfalls lediglich an einer Austrittsfläche des Lichtführungsteils gebrochen und in Richtung eines Betrachters abgestrahlt.

Erfindungsgemäß ist der Lichtführungsteil derart geneigt ausgebildet, daß das Lichtbündel unter einem Winkel zur Längsmittelebene des Schalters abgestrahlt wird, wobei der Neigungswinkel des Lichtführungsteils zu einer Position des Betrachters korrespondiert. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von der vorgegebenen Position des Betrachters der Bereich der maximalen Leuchtintensität eingestellt. Bei Verwendung eines Drucktasters mit einer um eine horizontale Achse gewölbten Oberfläche und Anordnung der Austrittsfläche des Lichtführungsteils in einem oberen Teilbereich kann der untere Rand der Austrittsfläche bündig mit der Oberfläche des Drucktasters abschließen, so daß keine Schmutzablagerungen beispielsweise durch Staub etc. im Bereich des so ausgebildeten Beleuchtungsfensters auftreten können.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Eintrittsfläche des Lichtführungsteils kugel- bzw. kugelsegmentförmig ausgebildet, so daß eine erhöhte Leuchtdichte ausgangsseitig des Lichtführungsteils erzeugt wird. Bei Ausbildung des Schalters als Drucktaster können auf diese Weise wirkungsvoll die Lichtverluste ausgeglichen werden, die sich aus der notwendigen Beabstandung des in dem Betätigungselement integrierten Lichtführungsteils von dem Leuchtelement ergeben.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Lichtführungsteil eine Eintrittsfläche solcher Krümmung und eine solche Länge auf, daß eine maximale Leuchtintensitätsverteilung in einem Bereich von ca. 20 - 40 Grad in der Vertikalen gewährleistet ist. Hierdurch wird ermöglicht, daß eine maximale Ausleuchtung auch bei begrenzter Veränderung der Position des Betrachters in vertikaler Richtung gewährleistet ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Lichtführungsteil einen Schaltsteg auf, der in Wirkverbindung mit einem ortsfesten Schaltkontakt steht. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Bauteile und eine platzsparende Ausbildung insbesondere des Drucktasters.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Austrittsfläche des Lichtführungsteils konvex ausgebildet, so daß ein höherer Grad an Ausleuchtung bzw. eine breite Leuchtdichteverteilung in vertikaler und/oder in horizontaler Richtung gegeben ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines elektrischen Schalters,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines elektrischen Schalters entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1 mit einem Lichtführungsteil nach einem ersten Ausführungsbeispiel und

Fig. 3: einen Längsschnitt des elektrischen Schalters entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1 mit einem Lichtführungsteil nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Schalter als Drucktaster oder als Druckschalter 1 mit einer Vorderseite 2. Der Druckschalter 1 ist in einer nicht dargestellten Frontplatte einer beleuchtbaren Bedienelementanordnung zur Einstellung von Regelparametern und Betriebsarten für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs integriert. Er kann beispielsweise zur Aktivierung eines Entfrosterbetriebes dienen. In einem mittleren Bereich weist die Vorderseite 2 des Druckschalters 1 ein beleuchtbares Symbol auf, das den Benutzer auf die Funktion des Druckschalters 1 hinweist. In einem oberen linken Eckbereich der Vorderseite 2 ist ein fensterartiger Anzeigebereich 4 vorgesehen, der während des Betriebes des Druckschalters 1 beleuchtet ist und damit die eingeschaltete Funktion des Druckschalters 1 anzeigt. Zur Beleuchtung des Symbols 3 und des Anzeigebereichs 4 sind denselben jeweils ein Leuchtelement 23 bzw. 10 zugeordnet, die sich im rückseitigen Bereich des Druckschalters 1 befinden. Damit das Symbol 3 und der Anzeigebereich 4 ausschließlich von dem jeweils zugeordneten Leuchtelement 23 bzw. 10 beleuchtet werden, ist eine vertikale Trennwand 5 vorgesehen, die sich im wesentlichen vertikal von einem zwischen dem Symbol 3 und dem Anzeigebereich 4 liegenden Bereich der Vorderseite 2 in den rückwärtigen Raum des Druckschalters 1 erstreckt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht der Druckschalter 1 aus einem ortsfesten Schaltergehäuse 6 und einem linear verschieblich, in dem Schaltergehäuse 6 angeordneten Betätigungselement 7. Das Schaltergehäuse 6 weist eine Grundplatte 8 auf, auf der ein federnder Schaltkontakt 9 bzw. ein Schaltmattenknopf angeordnet ist. Zur Ermöglichung eines gleichmäßigen und sicheren Schaltens kann auf der gegenüberliegenden Seite des Druckschalters 1 ein weiterer Schaltkontakt vorgesehen sein. Ferner ist auf der Grundplatte 8 das Leuchtelement 10 angeordnet. Das Leuchtelement 10 ist als Leuchtdiode (LED) ausgebildet und ist direkt auf der als Leiterplatte ausgebildeten Grundplatte 8 aufgelötet. Zur Kennzeichnung des betätigten Druckschalters 1 sendet das Leuchtelement 10 vorzugsweise Licht grüner bzw. oranger Farbe aus. Randseitig der Grundplatte 8 verlaufen jeweils sich senkrecht nach vorne erstreckende Blenden 11, die das Betätigungselement 7 rahmenartig umgeben. Die Blende 11 weist einen nach innen abragenden Vorsprung 12 mit einer Anschlagfläche 13 auf, auf der eine Stützfläche 14 des Betätigungselements 7 nach Betätigung desselben zur Anlage kommt. Innerhalb des Betätigungselements 7 ist formschlüssig ein Lichtführungsteil 15 gehalten, der sich im wesentlichen von einem Bereich im Abstand zu dem Leuchtelement 10 bis unmittelbar zu dem Anzeigebereich 4 erstreckt. Der Lichtführungsteil 15 besteht vorzugsweise aus Polycarbonat oder einem Acrylharz (PMMA) und weist eine kugelförmige bzw. ovalförmige Eintrittsfläche 16 und eine ebene Austrittsfläche 17 auf. Der Lichtführungsteil 15 erstreckt sich kegelstumpfförmig von der Eintrittsfläche 16 bis zur Austrittsfläche 17. Der Lichtführungsteil 15 ist bezüglich einer Längsachse 18 des Leuchtelements 10 geneigt ausgebildet. Der Lichtführungsteil 15 steht mit seiner optischen Achse 19 in einem spitzen Winkel, vorzugsweise von ca. 25 Grad, zu der optischen Achse 18 des Leuchtelements 10. In waagerechter Richtung von dem Lichtführungsteil 15 abragend weist dieser einen angeformten Schaltsteg 20 auf, der sich in Höhe des Schaltkontakts 9 erstreckt. Bei Bedienung des Druckschalters 1 wird das Betätigungselement 7 in Richtung der Grundplatte 8 bewegt, wobei der Schaltsteg 20 den Schaltkontakt 9 betätigt und somit ein Einschalt- bzw. Ausschaltsignal an das Leuchtelement 10 erzeugt.

Im folgenden wird der Strahlengang des von dem Leuchtelement 10 emittierten Lichtes beschrieben. Das von dem Leuchtelement 10 nach vorne abgestrahlte Licht wird durch die großflächige Ausbildung der Eintrittsfläche 16 des Lichtführungsteils 15 erfaßt und konvergierend gebrochen. Dabei ist die Krümmung der Eintrittsfläche 16 derart gewählt, daß die Lichtstrahlen innerhalb des Lichtführungsteils 15 sternförmig aufeinander zulaufen, ohne daß sie sich kreuzen. Der gedachte Mittelpunkt des Sternes bzw. der Brennpunkt liegt außerhalb des Druckschalters 1 im Fahrzeuginnenraum, vorzugsweise in einem Augenhöhenbereich des Fahrers oder Beifahrers. Der Lichtführungsteil 15 dient demnach zur Lichtführung, ohne daß die Lichtstrahlen an den randseitigen Flächen des Lichtführungsteils 15 gebrochen oder reflektiert werden. Die Mantelflächen des Lichtführungsteils 15 laufen etwa unter einem Winkel in Richtung der Austrittsfläche 17 aufeinander zu, der dem Blickwinkel der geradlinig aus dem Lichtführungsteil 15 austretenden Lichtstrahlen entspricht. Bei einer senkrecht zu der optischen Achse 19 des Lichtführungsteils 15 ausgebildeten Austrittsfläche 17 würden die Lichtstrahlen unter dem Neigungswinkel von 25 Grad abgestrahlt werden. Nach einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Austrittsfläche 17 eben ausgebildet und erstreckt sich bezüglich einer Horizontalen aufrecht, d. h. bildet zu der Horizontalen einen Winkel von mehr als 65 Grad. Auf diese Weise kann das Licht unter einem höheren Winkel bezüglich der Horizontalen abgestrahlt werden, so daß das Leuchtdichtemaximum einem höheren Neigungswinkel, nämlich wie aus Fig. 2 zu ersehen ist 28 Grad, zugeordnet ist. In Abhängigkeit von dem einzustellenden Neigungswinkel wird zum einen die Neigung des Lichtführungsteils 15 und zum anderen die Lage der Austrittsfläche 17 gewählt. Die Kombination des Neigungswinkels des Lichtführungsteils 15 einerseits und des Brechungswinkels der Austrittsfläche 17 andererseits ermöglicht einen relativ hohen Abstrahlwinkel.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel des Druckschalters 1 gemäß Fig. 3 weist ein Lichtführungsteil 21 eine konvexförmige Austrittsfläche 22 auf. Die sonstige Ausbildung des Lichtführungsteils 21 sowie die weiteren Bauteile des Druckschalters 1 sind identisch zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ausgebildet, so daß für die gleichen Bauteile die gleichen Bezugsziffern gewählt sind. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel ermöglicht die konvexe Austrittsfläche 22, daß das Licht unter einem größeren Blickwinkel in seitlicher Richtung nach vorne abgestrahlt wird. Durch diese Maßnahme ist ein größerer Blickwinkelbereich bei abnehmender Leuchtdichte einstellbar. Der Blickwinkelbereich kann somit auf den begrenzten Bewegungsbereich des Fahrers bzw. des Beifahrers innerhalb des Fahrzeuginnenraums abgestimmt werden, wobei eine ausreichend hohe Beleuchtungsstärke verwirklicht werden kann.

Nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Austrittsfläche 22 konvex längs des Anzeigebereichs 4 ausgebildet, so daß der Blickwinkelbereich in vertikaler Richtung vergrößert ist. Alternativ kann die Austrittsfläche auch eine Wölbung in der dazu senkrechten Richtung aufweisen, so daß eine breite horizontale Leuchtstärkeverteilung erzielt wird.

Alternativ kann die Austrittsfläche 22 des Lichtführungsteils 21 als Freifläche ausgebildet sein, die in Abhängigkeit von der gewünschten Austrittsrichtung des Lichtbündels geformt ist. Zusätzlich kann die Oberflächenstruktur erodiert oder prismenförmig ausgebildet sein, um eine Streuung des Lichts hervorzurufen.

Alternativ kann die Austrittsfläche auch aus mehreren Austrittsflächen-Segmenten mit jeweils unterschiedlicher Oberflächenkontur bestehen, so daß Lichtanteile in unterschiedliche Richtungen geführt werden können. Beispielsweise kann ein erstes Segment einen ersten Teil des im Lichtführungsteil geführten Lichts in Richtung der Position eines Fahrers, ein zweites Segment einen zweiten Teil des Lichts zu dem Beifahrer, ein drittes Segment einen dritten Teil des Lichts in Richtung eines auf einem Rücksitz befindlichen Fahrgastes usw. lenken. Je nach Anwendung läßt sich das im Lichtführungsteil geführte Lichtbündel in unterschiedliche Richtungen brechen, wobei durch die Neigung des Lichtführungsteils bereits die Richtung des Lichtbündels vorgegeben ist.

Claims (11)

1. Elektrischer Schalter, insbesondere ein druckbetätigbarer Schalter für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem ortsfesten Schaltergehäuse (6), das eine Grundplatte (8) mit mindestens einem Schaltkontakt (9) und mindestens einem Leuchtelement (10) aufweist, einem beweglichen in mindestens zwei Positionen bringbarem Betätigungselement (7), das einen von dem Leuchtelement (10) beleuchtbaren Anzeigebereich (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Leuchtelement (10) und dem Anzeigebereich (4) ein langgestreckter Lichtführungsteil (15, 21) angeordnet ist, daß der Lichtführungsteil (15, 21) mit einer das Licht konvergierenden Eintrittsfläche (16) vorgesehen ist und daß der Lichtführungsteil (15, 21) derart geneigt ausgebildet ist, daß das Lichtbündel unter einem Winkel zur Längsmittelebene des Schalters (1) abgestrahlt wird.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsfläche (16) des Lichtführungsteils (15, 21) kugel- bzw. kugelsegmentförmig ausgebildet ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Eintrittsfläche (16) derart gewählt ist, daß das innerhalb des Lichtführungsteils (15, 21) geradlinig geführte Lichtbündel mit einem Abstand zu der dem Betrachter zugewandten Vorderseite (2) des Schalters (1) zusammenläuft.

4. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtführungsteil (15, 21) in einem spitzen Winkel zu der Längsmittelebene des Schalters (1) angeordnet ist.

5. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Lichtführungsteil (15, 21) im wesentlichen von einem Bereich in der Nähe des Leuchtelements (10) bis unmittelbar in eine Öffnung (4) der Vorderseite (2) des Schalters (1) erstreckt.

6. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsfläche (17) des Lichtführungsteils (15) eben ausgebildet ist und derart zu der optischen Achse (19) des Lichtführungsteils (15) geneigt ist, daß das Lichtbündel unter einem größeren Winkel bezüglich der Längsmittelebene des Schalters (1) abgestrahlt wird.

7. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsfläche (22) des Lichtführungsteils (21) konvex ausgebildet ist.

8. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Lichtführungsteil (15, 21) ein Schaltsteg (20) angeformt ist zur Betätigung eines ortsfest angeordneten Schaltkontakts (9).

9. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtführungsteil (15, 21) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Betätigungselement (7) verbunden ist.

10. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigebereich (4) als Ausnehmung der Vorderseite (2) ausgebildet ist, in die die Austrittsfläche (17, 22) des Lichtführungsteils (15, 21) eingreift.

11. Schalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schalter (1) zwei Leuchtelemente (10, 23) zugeordnet sind, wobei das erste Leuchtelement (10) in einem seitlichen Bereich des Schalters (1) angeordnet ist und in Wirkverbindung steht mit dem Lichtführungsteil (15, 21) zur Funktionsbeleuchtung des Schalters (1) und wobei das zweite Leuchtelement (23) etwa in einem mittleren Bereich des Schalters (1) angeordnet ist zur bei dunkler Fahrzeuginnenraumumgebung fortwährenden Beleuchtung eines auf der Vorderseite (2) des Betätigungselements (7) angeordneten lichtdurchlässigen Symbols.