DE19826527A1

DE19826527A1 - Bedienelement zum Schalten elektrischer Kontakte

Info

Publication number: DE19826527A1
Application number: DE1998126527
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Black
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 1999-12-23
Also published as: WO1999066521A2; WO1999066521A3; JP2003516603A; EP1036395A2

Abstract

Bedienelement zum selektiven Herstellen elektrischer Kontakte, mit einer Handhabe (10, 11), die eine erste Lagerfläche (12) aufweist und einem Gehäuse (40, 20), das zur Lagerung der Handhabe (10, 11) eine zur ersten Lagerfläche (12) der Handhabe (10, 11) komplementär ausgebildete zweite Lagerfläche (41) aufweist, sowie eine Schaltkulisse (43), die wenigstens zwei Kipprichtungen der Handhabe (10, 11) definiert, und mindestens zwei in der Schaltkulisse (43) zugeordneten Schaltelementen (42i), wobei ein Verkippen der Handhabe (10, 11) entlang einer der wenigstens zwei Kipprichtungen zu einer Betätigung von einem der wenigstens zwei Schaltelemente (42i) und somit zur selektiven Herstellung der elektrischen Kontakte führt.

Description

Der Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement zum selektiven Herstellen elektrischer Kontakte.

Bekannte Bedienelemente nach dem Stand der Technik, die zumindest zwei Schaltfunktionen in sich vereinen, sind zumeist in Form einer Wippe aufgebaut. So wird bei einer Zweifach-Wippe eine längliche Taste in ihre Mitte drehbar gelagert, so daß eine Betätigung der Taste auf einer Seite zu einer leichten Drehung um die Lagerachse führt. Bei Vierfach-Wippen ist darüber hinaus eine zweite Achse vorgesehen, die senkrecht zur ersten angeordnet ist, so daß die Tastenfläche in insgesamt vier Richtungen verkippt werden kann. Die elektrischen Kontakte werden in beiden Fällen durch an der Rückseite der Tastenfläche angebrachte Tastenstößel ausgelöst, die dahinterliegende Tastschalter oder ähnliche Schaltelemente betätigen.

Bei diesen Bedienelementen treten jedoch die folgenden Probleme auf. Sowohl bei Zweifach- als auch bei Vierfach-Wippen übertragen die Tastenstößel die Bewegung zur Betätigung des Bedienelements unmittelbar auf die elektromechanischen Schaltelemente. Ein zu starker mechanischer Druck auf die Tastenfläche kann daher die dahinterliegenden Schaltelemente beschädigen, wenn er nicht durch aufwendige und damit teure Vorrichtungen abgefangen wird. Darüber hinaus neigen insbesondere Vierfach-Wippen zu elektrischen Fehlschaltungen, wenn durch mechanische Verwindung der zumeist aus Kunststoff hergestellten Tastenfläche unkontrolliert mehrere Schaltelemente betätigt werden.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Bedienelement zum selektiven Herstellen elektrischer Kontakte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Kippbewegung der erfindungsgemäßen Handhabe nur indirekt auf die Schaltelemente übertragen wird. Eine mechanische Überbeanspruchung wird wirksam durch die Bereitstellung der erfindungsgemäßen Lagerflächen der Handhabe und des Gehäuses abgefangen, die die Hauptbelastung beim Betätigen des Bedienelements in Richtung der Handhabe aufnehmen. Durch das Vorsehen der Schaltelemente in einer Schaltkulisse wirken lediglich fein dosierbare laterale Kräfte in Kipprichtung auf die Schaltelemente ein. Mit der Form der Schaltkulisse werden die Kipprichtungen der Handhabe festgelegt und ferner eine unkontrollierte Betätigung von mehreren Schaltelementen gleichzeitig verhindert. Je nach Ausbildung der Schaltkulisse können auch mehr als zwei Schaltelemente betätigt werden. Ebenso ist eine ungerade Anzahl von Schaltelementen möglich.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Bedienelements möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist sowohl die erste Lagerfläche, an der die Handhabe gelagert ist, als auch das Gegenstück, die zweite Lagerfläche im Unterteil des Bedienelements, halbkugelförmig ausgebildet. Die Handhabe weist unterhalb der ersten Lagerfläche ein als Verlängerung ausgebildetes Betätigungsglied auf, das sich beim Verkippen der Handhabe in der Schaltkulisse bewegt und dadurch die Schaltelemente betätigt. Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus einem Unterteil, das die Schaltkulisse und die Schaltelemente aufnimmt und einem Oberteil, das die Verkippungen der Handhabe begrenzt.

Die möglichen Kipprichtungen der Handhabe werden durch die Form der Schaltkulisse festgelegt. Vorzugsweise ist die Schaltkulisse mit kreuzschlitz förmigen Schlitzen ausgebildet, so daß sich für die Handhabe vier Kipprichtungen ergeben. Bevorzugt ist an den Enden der vier Schlitze jeweils ein Schaltelement vorgesehen. Als Schaltelement können beispielsweise handelsübliche Tastschalter verwendet werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Schaltelemente im unteren Bereich des Unterteils auf der Innenseite eines Rahmens angeordnet. Die Schaltelemente bestehen dabei jeweils aus einem flexiblen Kontaktelement, das durch das untere Ende des Betätigungsglieds gegen ein festes Kontaktelement gedrückt wird, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten herstellt wird. Mit dieser einfachen und besonders preiswerten Anordnung wird eine zuverlässige Funktion auch über viele Schaltzyklen gewährleistet.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Bedieneinheit;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, der die kreuzschlitzförmige Schaltkulisse und die vier Schaltelemente zeigt;

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform der vier Schaltelemente auf einem Rahmen des Unterteils;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Bedienelements ohne das Oberteil 20.

Das in Fig. 1 dargestellte Bedienelement ermöglicht das selektive Schalten von mehreren unabhängigen Schaltelementen. Das Bedienelement kann damit zur Steuerung der verschiedensten elektronischen Geräte verwendet werden. Die kompakte Bauweise legt insbesondere eine Verwendung für Geräte mit kleinen Bedienungsoberflächen wie Autoradios nahe. Jedoch sind auch andere Applikationen z. B. in Haushaltsgeräten denkbar.

Ein Schalthebel 10 bildet zusammen mit einem an seinem oberen Ende befestigten Schaltknopf 11 eine Handhabe für das Bedienelement. Die Verbindung zwischen den beiden Bauteilen kann durch Verklebung oder Aufclipsen erfolgen. Möglich ist auch, den Schalthebel 10 und den Schaltknopf 11 gemeinsam in einem Bauteil herzustellen. Der Schalthebel 10 verfügt in der Mitte über eine Lagerfläche 12 vorzugsweise in Form einer halbkugelförmigen Verbreiterung, die in einer entsprechenden Lagerfläche 41 vorzugsweise in Form einer halbkugelförmigen Aussparung des Unterteils 40 des Bedienelements zu liegen kommt. Aufgrund dieser Lagerung kann der Schalthebel 10 in alle Richtungen aus der Senkrechten verkippt werden. Die Rückstellkraft bei Verkippungen wird bevorzugt durch Blattfedern 30 erzeugt, die beim Verkippen des Schalthebels 10 durch die Oberseite der halbkugelförmigen Lagerfläche 12 nach oben gebogen werden. Die maximale Verkippung wird durch die Wände 22 der Öffnung 21 im Oberteil 20 des Bedienelements bestimmt.

Gemäß einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform wird die benötigte Rückstellkraft durch eine Elastomerhülse erzeugt, die den oberen Bereich des Schalthebels 10 umgibt. Beim Verkippen des Schalthebels 10 werden die flexiblen Wände der Elastomerhülse zwischen dem Schalthebel 10 und den Wänden 22 des Oberteils 20 zusammengedrückt und erzeugen dadurch die notwendige Rückstellkraft auf den Schalthebel 10.

Der Schalthebel weist an seinem unteren Ende bevorzugt ein als Verlängerung ausgebildetes Betätigungsglied 13 auf, das bei Verkippung der Handhabe (10, 11) in einen Schlitz der Schaltkulisse 43 (vergl. Fig. 2) des Unterteils 40 ragt. Bei Kippbewegungen des Schaltknopfs 11 und damit des Schalthebels 10 bewegt sich das untere Ende des Betätigungsglieds 13 im wesentlichen entlang eines Schlitzes. Die Richtungen der Schlitze in der Schaltkulisse 43 bestimmen damit die möglichen Verkippungsrichtungen des Schalthebels 10 (vergl. Fig. 4).

In der in den Fig. 2 und 4 gezeigten Ausführungsform ist die Schaltkulisse 43 kreuzschlitzförmig ausgebildet und erlaubt damit insgesamt 4 Verkippungsrichtungen. Ebenso möglich sind aber auch Schaltkulissen 43 mit 2, 3, 5, 6 oder mehr Schlitzen.

Am Ende der vier Schlitze befindet sich jeweils ein Tastschalter 42i (vergl. Fig. 2 und 4), der beim Verkippen des Schalthebels 10 in die dem jeweiligen Tastschalter abgewandte Richtung vom unteren Ende des Betätigungsglieds 13 betätigt wird. Die Tastschalter 42i sind auf einer Leiterplatte 50 angeordnet (vergl. Fig. 1), die mit der Elektronik des zu steuernden Geräts verbunden ist. Die Länge der Schlitze in der Schaltkulisse 43 legt den erforderlichen Verkippungswinkel fest, um den der Schalthebels 10 zum Betätigen eines Tastschalter 42i verkippt werden muß. Soll das Bedienelement in verschiedenen Richtungen den elektrischen Kontakt unterschiedlich schnell auslösen, sind die entsprechenden Schlitze unterschiedlich lang ausgebildet. Aus der beschriebenen und in den Fig. 2 und 4 gezeigten Anordnung der Schlitze und der Tastschalter 42i folgt unmittelbar, daß ein unbeabsichtigtes simultanes Betätigen von zwei Schaltern 42i in dem Bedienelement gemäß der vorliegenden Erfindung unmöglich ist.

In einer weiteren, in Fig. 3 schematisch gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist im unteren Bereich des Unterteils 40 (vergl. Fig. 1) ein Rahmen 46 vorgesehen. Der Rahmen 46 weist eine im wesentlichen quadratische Form auf. An seinen vier Innenseiten sind übereinander jeweils ein flexibles Kontaktelement 45 und ein festes Kontaktelement 44 angeordnet. Das flexible Kontaktelement 45 ist jeweils an einem kleinen Vorsprung 47 der Innenfläche des Rahmens 46 befestigt. Bei ausreichender Verkippung des Schalthebels 10 wird das flexible Kontaktelement 45 vom unteren Ende des Betätigungsglieds 13 gegen das dahinterliegende feste Kontaktelement 44 gedrückt und ein elektrischer Kontakt geschlossen. Während das flexible Kontaktelement 45 vorzugsweise aus einer ebenen Blattfeder besteht, weist das feste Kontaktelement 44 einen halbkreisförmigen Vorsprung zur Erhöhung der Stabilität auf, um auch nach vielen Schaltzyklen der mechanischen Belastung durch den Druck des flexiblen Kontaktelements 45 und des Betätigungsglieds 13 standhalten zu können.

Die oben beschriebenen Bauteile werden bis auf die Blattfedern 30 und die beiden Kontaktelemente 44, 45 vorzugsweise im Spritzgußverfahren aus Kunststoff gefertigt. Für die Blattfedern und die Kontaktelemente wird bevorzugt ein biegsames Metallblech verwendet. Durch die verwendete Legierung, die Dicke und die Länge der Blattfedern 30 wird dabei im wesentlichen der mechanische Widerstand bei der Betätigung des Bedienelements festgelegt.

Claims

1. Bedienelement zum selektiven Herstellen elektrischer Kontakte, mit:

a) einer Handhabe (10, 11), die eine erste Lagerfläche (12) aufweist;
b) einem Gehäuse (40, 20), das zur Lagerung der Handhabe (10, 11) eine zur ersten Lagerfläche (12) der Handhabe (10, 11) komplementär ausgebildete zweite Lagerfläche (41) aufweist, sowie eine Schaltkulisse (43), die wenigstens zwei Kipp richtungen der Handhabe (10, 11) definiert;
c) mindestens zwei in der Schaltkulisse (43) angeordneten Schaltelementen (42i); wobei
d) ein Verkippen der Handhabe (10, 11) entlang einer der wenigstens zwei Kipprichtungen zu einer Betätigung von einem der wenigstens zwei Schaltelemente (42i) und somit zur selektiven Herstellung der elektrischen Kontakte führt.

2. Bedienelement nach Anspruch 1, bei dem die erste (12) und die zweite Lagerfläche (41) halbkugelförmig ausgebildet sind und die Handhabe (10, 11) unterhalb der ersten Lagerfläche ein als Verlängerung ausgebildetes Betätigungsglied (13) aufweist, das sich beim Verkippen der Handhabe (10, 11) in der Schaltkulisse (43) bewegt und dadurch die Schaltelemente (42i) betätigt.

3. Bedienelement nach Anspruch 2, bei dem das Gehäuse aus einem Unterteil (40) besteht, das die Schaltkulisse (43) und die Schaltelemente (42i) aufnimmt und einem Oberteil (20), das die Verkippungen der Handhabe (10, 11) begrenzt.

4. Bedienelement nach Anspruch 3, bei dem die Schaltkulisse (43) kreuzschlitzförmig ausgebildet ist und damit vier Kipprichtungen der Handhabe (10) definiert.

5. Bedienelement nach Anspruch 4, bei dem in den vier Enden der kreuzförmigen Schaltkulisse (43) jeweils ein Schaltelement (42i) angeordnet ist, das durch das Betätigungsglied (13) beim Verkippen betätigt wird.

6. Bedienelement nach Anspruch 5, bei dem die vier Schaltelemente (42i) auf der Innenseite eines Rahmens (46) des Unterteils (40) angeordnet sind und jeweils ein flexibles Kontaktelement (45) umfassen, das durch das Betätigungsglied (13) gegen ein festes Kontaktelement (44) gedrückt wird, wodurch der elektrische Kontakt hergestellt wird.

7. Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Rückstellelemente (30) zum Rückstellen der verkippten Handhabe (10, 11) vorgesehen sind.

8. Bedienelement nach Anspruch 7, bei dem die Rückstellelemente (30) aus Federelementen bestehen, die um die Handhabe (10, 11) zwischen dem Ober- (20) und dem Unterteil (40) angeordnet sind und durch das Verkippen der Handhabe (10, 11) ausgelenkt werden.