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Elektrischer Schalter, insbesondere für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Schalter, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse, einem daran gehaltenen Betätigungsorgan,
einem im Gehäuse untergebrachten und über das Bet;itigungsorgan verstellbaren Schaltglied,
das in einem Führungsansatz ein federnd abgestütztes Rastelement aufweist, und mit
wenigstens einer schwenkbar im Gehäuse gelagerten Kontaktbrücke, die unter der Wirkung
eines Federelements steht.
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Ein derartiger elektrischer Schalter kann sowohl als lOruckknopfschalter
als auch als Kippschalter ausgebildet sein. Einen Druckknopfschalter nach dieser
Art zeigt die US-PS 20 47950. Bei diesem Schalter ist das Schaltglied eine Umschaltwippe,
die unabhängig vom 8etätigungsorgan, also dem Druckknopf, im Schaltergehäuse gelagert
ist. In der Umschaltwippe ist ein Rastbolzen geführt, der durch eine Feder, die
sich an ihm und der Umschaltwippe abstützt, auf eine Kontaktbrücke gedrückt wird.
Diese ist mittig gelagert und kann zwei verschiedene Positionen einnehmen. Die Oberseite
der Kontaktwippe ist dabei als Rastkurve für den Rastbolzen zu betrachten.
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Bei dem Kippschalter aus der DE-OS 23 18 487 ist das Schaltglied einstückig
an die Betätigungswippe angeformt. Auch bei diesem Schalter wird ein Rastbolzen
durch eine Feder auf die Oberseite der Kontaktbrücke gedrückt, die Kontaktbrücke
füllt also auch hier die Funktion einer Rastkurve aus.
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Bei beiden bekannten Ausführungen wird der Kontaktdruck zwischen der
Kontaktbrücke und den Festkontakten durch die Feder erzeugt, die den Rastbolzen
beaufschlagt. Der Kontaktdruck und die Pressung zwischen dem Rastbolzen und der
Rastkurve können deshalb nicht frei und unabhängig voneinander gewählt werden.
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Wenn die Kontaktbrücke lediglich eine Ein-Stellung, in der sie zwei
Kont.lkte miteinander verbindet, und eine Aus-Stellung besitzt, in der sie lediglich
den Kontakt berührt, auf dem sie gelagert ist, so ist es notwendig, die Kontaktbrücke
länger zu machen, als es der Abstand zwischen den beiden Festkontakten eigentlich
erfordern würde. Wählt man den Abstand der Festkontakte sehr klein, um eine vorgegebene
Länge der Kontaktbrücke nicht zu überschreiten, so ist ein großer Schaltwinkel der
Kontaktbrücke notwendig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Schalter, der die
Merkmale aus
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, so weiterzuentwickeln,
daß der Kontaktdruck und die Pressung zwischen dem Rastelement und der Rastkurve
wenigstens in Teilen der Rastkurve unabhängig voneinander gewählt werden können.
Auch soll es möglich sein, die gesamte Länge der Kontaktbrücke auszunutzen, so daß
der Winkelbereich, in dem sie verschwenkt werden muß, relativ klein gehalten werden
kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Schalter mit den Merkmalen
aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, das im Gehäuse eine feste Rastkurve
vorgesehen ist, gegen die das Rastelement des Schaltglieds von der Rastfeder, von
der es beaufschlagt wird, gedrückt wird, daß das Schaltglied einen Steueransatz
aufweist, der die Kontaktbrücke verschwenkt, und daß das Federelement direkt auf
die Kontaktbrücke wirkt.
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Bei einem derartigen Schalter wird die Rastkraft in einer Schaltstellung,
in der der Steueransatz des Schaltglieds nicht an der Kontaktbrücke angreift, in
jedem Fall allein durch die Kraft der Feder bestimmt, die das Rastelement beaufschlagt.
Auch können nun der Abstand der Festkontakte und die Länge der Kontaktbrücke ohne
weiteres aufeinander abgestimmt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen
entnommen werden.
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So ist etwa zweckmäßig, den Steueransatz am Rastbolzen anzubringen,
da der Rastbolzen in Längsrichtung des Zwischengliedes verschiebbar ist und diese
Bewegung leicht zur Steuerung der Kontaktbrücke ausgenutzt werden kann.
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Verschiedene Lagen des Rastbolzens gegenüber dem Führungsansatz kann
man auf einfache Weise dadurch erreichen, daß die Rastvertiefungen der Rastkurve
unterschiedlich tief sind. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 wird gewährleistet,
daß die Kontaktbrücke etwas in den Führungsansatz eintauchen kann.
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Die Ansprüche 6 bis 10 beziehen sich darauf, wie auf vorteilhafte
Weise das Schaltglied und eine oder mehrere Kontaktbrücken einander zugeordnet werden
können. Die in den Ansprüchen enthaltenen Ausführungen ermöglichen es insbesondere,
jeweils zwei Steueransätze am Schaltglied so anzubringen, daß dieses nicht einseitig
belastet wird. Dadurch wird auch eine einseitige Belastung der Lager des Schaltglieds
verrnieden. In den Ausgestaltungen nach den
Ansprüchen 6 und 7 umgreift
das Schaltglied die Kontaktbrücke und ragt mit einem oder mehreren Steueransätzen
von der Seite her unter die Kontaktbrücke.
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Die Steueransätze können sich dabei in der Ausbildung nach Anspruch
6 sowohl am Führungsansatz als auch am Rastbolzen befinden, während sie bei der
Ausbildung nach Anspruch 7 am Führungsansatz angebracht sind. In den Weiterbildungen
nach den Ansprüchen 8 und 9 besitzt die Kontaktbrücke einen Druchbruch, durch den
das Schaltglied hindurchtritt. Unterhalb der Kontaktbrücke trägt das Schaltglied
dann zumindest einen seitlich nach außen ragenden Steueransatz.
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Sind in einem elektrischen Schalter zwei Kontaktbrücken vorhanden,
so ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 10 das Schaltglied zwischen
den beiden Kontaktbrücken hindurchgreift und unterhalb der Kontaktbrücken zwei Steueransätze
trägt, von denen der eine unter die eine und der andere unter die andere Kontaktbrücke
ragt. Diese Ausführung ermöglicht es, beide Kontaktbrücken mit einem einzigen Schaltglied
und damit nur einem Rastelement und einer Rastkurve zu steuern. Auch ergibt sich
wieder eine symmetrische Anordnung.
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Die Ansprüche 11 und 12 beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen
eines erfindungsgemäßen elektrischen Schalters vor allem im Hinblick auf die Anordnung
der Festkontakte bezüglich der Kontaktbrücke. Wenn sich die Festkontakte auf unterschiedlichen
Höhen befinden, so ist die Steuerung der Kontaktbrücke besonders einfach. Denn ein
Abheben der Kontaktbrücke vom einen Festkontakt ist nun allein schon durch eine
Bewegung eines Steueransatzes in Längsrichtung der Kontaktbrücke möglich, ohne daß
sich die Höhe, die der Steueransatz einnimmt, ändern müßte.
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Es ist möglich, einen erfindungsgemäßen elektrischen Schalter so zu
konstruieren, daß das Schaltglied linear verschoben wird. Günstiger erscheint es
jedoch, wenn gemäß Anspruch 13 das Schaltglied eine Umschaltwippe ist, die mit einer
festen Schwenkachse im Gehäuse gelagert ist.
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Bei den Ausgestaltungen gemäß den Ansprücllen 15 I)is 20 wird davon
ausgegangen, daß der elektrische Schalter ein Druckknopfschalter mit einem linear
verschiebbaren Druckknopf, einem Druckstück, das verschwenkbar am Druckknopf gehalten
ist und mit Hilfe einer Steuerkurve die Umschaltwippe verstellt und mit einer Rückstellfeder
für den Druckknopf und das Druckstück ist. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn
das Druckstück durch einen leichten Hinterschnitt am Druckknopf eingerastet ist.
Dadurch wird nämlich das
Druckstück unabhängig von der Rückstellfeder
am Druckknopf gehalten, so daß die Montage des Schalters erleichtert wird. Damit
das Druckstück trotz der Reibung zwischen ihm und dem Druckknopf nach jeder Umschaltung
sicher in seine Nullage zurückkehrt, ist es zweckmäßig, am Gehäuse eine Rückführkurve
anzuformen.
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Gemäß Anspruch 18 ist es vorteilhaft, wenn das dem Druckstück abgewandte
Ende der Rückstellfeder in der beiden Schaltstellungen der Umschaltwippe und der
Kontaktbrücke jeweils auf einer Schräge aufliegt und wenn die beiden Schrägen nach
verschiedenen Richtungen geneigt sind. Durch diese Art der Auflage wird die Rückstellfeder
leicht einseitig vorgespannt, so daß auf der einen Seite eine größere Kraft entsteht,
die das Druckstück sicher in die üblicherweise herzförmige Steuerkurve der Umschaltwippe
eingreifen läßt. Damit wird die Möglichkeit, daß das Druckstück auf die Spitze der
Herzkurve aufläuft und so keine Umschaltung erfolgt, weitgehend ausgeschlossen.
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Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 19 stützt sich die Rückstellfeder
mit ihrem einen Ende auf der Kontaktbrücke ab. Sie erfüllt also nun zwei Funktionen.
Zum einen dient sie zur Rückstellung des Druckknopfes und des Druckstücks und zum
anderen sorgt sie für den nötigen Kontaktdruck zwischen der Kontaktbrücke und den
Festkontakten. Die schrägen Auflageflächen für die Rückstellfeder lassen sich dadurch
erreichen, daß die Festkontakte auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind und
die Kontaktbrücke durch den Steueransatz mit ihrem einen Ende über das Niveau des
höheren Festkontakts hinaus angehoben werden kann.
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In der vorteilhaften Ausgestaltung gemäß Anspruch 20 ist die Rastkurve
asymmetrisch ausgebildet. Durch diese Asymmetrie wird vermieden, daß die Umschaltwippe
eine Mittelstellung einnehmen kann, in der sich das Rastelement auf der Spitze der
Rastkurve und die Spitze der Herzkurve genau unterhalb des Druckstücks befinden.
Damit wird noch besser gewährleistet, daß bei einer Betätigung auch eine Umschaltung
möglich ist. Die asymmetrische Rastkurve kann natürlich auch unabhängig von den
anderen Merkmalen eines erfindungsgemäßen Schalters mit Vorteilen verwendet werden.
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Die Ansprüche 21 bis 29 enthalten Ausgestaltungen eines elektrischen
Schalters, die es ermöglichen, die jeweilige Schaltstellung leicht zu erkennen.
Dazu ist gemäß Anspruch 21 vorgesehen, daß mit dem Schaltglied ein Anzeigeteil verbunden
ist, das bis in den Bereich des Betätigungsorgans hochgezogen ist und dort die
Schaltstellung
durch wenigstens einen durchsichtigen Abschnitt des Betätigungsorgans hindurch sichtbar
macht. Ist das Schaltglied eine Umschaltwippe, so ist es zweckmäßig, daß das Anzeigeteil
an der Urnschaltwippe gehalten und um den gleichen Winkel wie die Umschaltwippe
verschwenkbar ist. Damit das Anzeigeteil unmittelbar bis an die durchsichtigen Abschnitte
des Betätigungsorgans herangeführt werden kann, ist es vor allem bei einem Druckknopfschalter
von Vorteil, wenn das Anzeigeteil in Längsrichtung der Umschaltwippe gegen die Kraft
einer Feder verschiebbar ist. Es kann somit der Bewegung des Druckknopfes folgen.
Die Ansprüche 26 und 27 beziehen sich auf konstruktive Einzelheiten, durch die sich
die Verschiebbarkeit des Anzeigeteils auf einfache Weise realisieren läßt.
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Als Ausführungsbeispiel eines erfindungsgmäßen elektrischen Schalters
ist in der Zeichnung ein Druckknopfschalter dargestellt. Anhand dieses Schalters
soll die Erfindung nun näher erläutert werden.
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Es zeigen Figur 1 den Druckknopfschalter in der einen Schaltstellung
mit zurückgestelltem Betätigungsorgan und Figur 2 den Druckknopfschalter in einer
zweiten Schaltstellung mit eingedrücktem Druckknopf.
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Das Gehäuse 9 des dargestellten Druckknopfschalters besteht im wesentlichen
aus einem Rahmen 10 und einer in diesen Rahmen eingeklipsten Bodenplatte 11. Am
oberen Ende ist an den Rahmen 10 nach außen hin ein Flansch 12 und nacr innen hin
ein Flansch 13 angeformt. Bei der Montage im Kraftfahrzeug legt sich der Flansch
12 zum Beispiel an das Armaturenbrett des Fahrzeugs an.
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In die Bodenplatte 11 sind zwei Festkontakte 14 und 15 eingesetzt,
die durch die Kontaktbrücke 16 elektrisch miteinander verbunden werden können. Die
Kontaktbrücke besitzt eine längliche Form. Die Festkontakte 14 und 15 sind in der
Nähe der Enden 17 und 18 der Kontaktbrücke 16 unterhalb von dieser angeordnet. In
Figur 1 ist der Festkontakt 15 höher als der Festkontakt 14, so daß die Kontaktbrücke
16 in Bezug zur Bodenplatte 11 nach rechts geneigt im Schaltergehäuse liegt, wenn
sie beide Festkontakte beaufschlagt. Wie die Figur 2 zeigt, können die Festkontakte
14 und 15 natürlich auch gleich hoch sein, so das die Kontaktbrücke 16 waagrecht
in Bezug zur Bodenplatte 11 liegt, wenn sie die beiden Festkontakte miteinander
verbindet.
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Auf der Kontaktbrücke 16 stützt sich mit ihrem einen Ende 30 eine
Schraubendruckfeder 31 ab, deren Druchmesser nahezu dem Abstand zwischen den beiden
Festkontakten 14 und 15 entspricht. Mit dem anderen Ende 32 taucht die Feder 31
in den kastenförmigen Druckknopf 33 des Schalters ein. Der Druckknopf 33 weist die
Oberseite 34 und die Seitenwände 35 auf, an die nach außen hin ein Flansch 36 angeformt
ist, den die Feder 31 gegen den Flansch 13 des Gehäuses 9 drückt, sofern keine auß.lren
Kräfte am Druckknopf angreifen. Die Feder 31 dient also als Rückstellfeder für den
Druckknopf 33. Zugleich sorgt sie für den nötigen Kontaktdruck zwischen der Kontaktbrücke
16 und den Festkontakten 14 und 15. Das Ende 32 der Rückstellfeder 31 liegt nicht
unmittelbar am Druckknopf 33 an. Es beaufschlagt vielmehr lediglich das Druckstück
37, das mit einem walzenförmigen Oberteil 38 in einer entsprechend geformten Aufnahme
der Oberseite 34 des Druckknopfs liegt und darin durch einen leichten Hinterschnitt
eingerastet ist. Die Federkraft wird also über das Druckstück 37 auf den Druckknopf
33 übertragen. Auch am unteren Ende ist das Druckstück 37 abgerundet und außerdem
mit zwei seitlichen zapfenartigen Ansätzen 39 versehen.
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Das Druckstück 37 wirkt mit einer Umschaltwippe 50 zusammen. Diese
ist über zwei Zapfen 51 im Gehäuse 9 gelagert. Zu diesem Zweck steht innerhalb der
Schrauben feder 31 von der Bodenplatte II aus ein Hohl zylinder 52 hoch, in dem
sich die Aufnahmen für die Lagerzapfen 51 befinden. Oberhalb der Lagerzapfen 51
trägt die Umschaltwippe 50 eine herzförmige Steuerkurve 53 mit den beiden Mulden
54 und 55 und dem die beiden Mulden voneinander trennenden Giebel 56. In dem von
den Lagerzapfen 51 aus sich nach unten erstreckenden Führungsansatz 57 der Umschaltwippe
50 befindet sich ein Sackloch 58, in dem ein federbelasteter Rastbolzen 59 verschiebbar
geführt ist. Der Rastbolzen 59 tritt durch einen Durchbruch 70 in der Kontaktbrücke
16 hindurch und trifft unterhalb der Kontaktbrücke auf die Rastkurve 71.
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Diese weist zwei Rastvertiefungen 72 und 73 auf, die durch eine Rastschwelle
74 mit der Spitze 75 voneinander getrennt werden. Die Rastvertiefung 73 ist tiefer
als die Rastvertiefung 72. Außerdem befindet sich die Spitze 75 der Rastschwelle
74 seitlich einer durch die Lagerachse der Umschaltwippe 50 und die Verstellrichtung
des Druckknopfs 33 bestimmten Ebene. Dadurch ist eine Konstellation ausgeschlossen,
in der der Rastbolzen 59 die Spitze 75 der Rastschwelle 74 beaufschlagt und der
Giebel 56 genau unterhalb des Druckstücks 37 steht. Unterhalb der Kontaktbrücke
16 sind an den Rastbolzen zwei Steueransätze 76 angeformt, die seitlich des Durchbruchs
70 unter die
Kontaktbrücke ragen. Mit Hilfe dieser Ansätze ist
es möglich, die Kontaktbrücke vom Kontakt 14 abzuheben. Da zwei in entgegengesetzte
Richtungen zeigende Ansätze 76 vorhanden sind, wird die Umschaltwippe 50 bei einem
Öffnen cis 5schalters nicht ungleichmäßig belastet. Der Führungsansatz 57 ist von
seinem unteren Ende her bis auf eine bestimmte Tiefe in Längsrichtung der Kontaktbrücke
16 geschlitzt. Der Schlitz 77 ist etwas breiter als die Kontaktbrücke 16, so daß
diese leicht in den Führungsansatz 57 eintauchen kann.
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An der Umschaltwippe 50 ist ein Anzeigeteil 85 so gelagert, daß es
dieselbe Winkelbewegung wie die Umschaltwippe ausführt. Es setzt sich im wesentlichen
aus einer Öse 86 mit der länglichen Ausnehmung 87 und dem dem Druckknopf 33 zugewandten
Kopf 88 zusammen. In die Ausnehmung 87 greifen ein Lagerzapfen 51 der Umschaltwippe
50 sowie ein weiterer im Abstand zum Zapfen 51 und unterhalb von diesem an die Umschaltwippe
50 angeforrnter Zapfen 89 ein. Durch die Koppelung über die Mitnahmezapfen 51 und
89 sowie die Mitnahmeausnehmung 87 werden die Umschaltwippe 50 und das Anzeigeteil
85 jeweils um den gleichen Winkel verschwenkt. Andererseits ist, da die Mitnahmeausnehmung
87 länger ist als der Abstand der beiden Zapfen 51 und 89 eine Verschiebung des
Anzeigeteils 85 in Längsrichtung der Umschaltwippe 50 möglich. Die Rückstellung
des Anzeigeteils 85 aus einer Position, in der es nach unten verschoben ist und
die man aus Figur 2 ersehen kann, in eine Position, in der der Zapfen 89 im unteren
Ende der Ausnehmung 87 liegt und die in Figur 1 dargestellt ist, besorgt eine Druckfeder
90, die sich in der Ausnehmung 87 befindet und sich am Lager zapfen 51 der Umschaltwippe
50 und am oberen Ende der Ausnehmung 87 abstützt.
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Die Oberseite des Kopfes 88 setzt sich aus zwei Teilflächen 91 und
92 zusammen, die verschiedene Symbole tragen. Das Symbol auf der Teilfläche 91 möge
zum Beispiel das Wort "Aus", das Symbol auf der Teilfläche 92 das Wort "Ein" sein.
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Die Oberseite 34 des Druckknopfes 33 weist zwei durchsichtige Bereiche
93 und 94 auf. In der in Figur 1 gezeigten Ein-Stellung des Schalters kann man durch
den durchsichtigen Bereich 94 auf die Teilfäche 92 blicken und sich anhand des darauf
befindlichen Symbols der Schaltstellung vergewissern. In der Aus-Stellung des Schalters
ist das Symbol der Teilfäche 91 durch den durchsichtigen Bereich 93 sichtbar.
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Zur Erklärung der Vorgänge bei einer Umschaltung des Schalters sei
von einer Schaltstellung, die in Figur 1 dargestellt ist, ausgegangen. In dieser
Schaltstellung sind die beiden Festkontakte 14 und 15 durch die Kontaktbrücke
16
miteinander verbunden, der Schalter nimmt also die Ein-Stellung ein. Soll nun das
mit dem Schalter steuerbare elektrische System ausgeschaltet werden, so wird der
Druckknopf 33 niedergedrückt. Das untere Ende 39 des Druckstücks 37 gerät auf die
linke Seite des Giebels 56 und rutscht in die Mulde 54. Bei der Bewegung des Druckknopfs
33 nach unten wird auch das Anzeigeteil 85 nach unten verschoben, und zwar gegen
die Kraft der Druckfeder 90. Sobald das Druckstück 37 die Mulde 54 erreicht hat,
beginnt die Verschwenkung der Umschaltwippe 50 mit dem Führungsansatz 57 und dem
Rastbolzen 59. Schließlich stoßen die Steueransätze 76 gegen die Kontaktbrücke 16
und heben deren rechtes Ende 17 vom Festkontakt 14 ab. Beim weiteren Eindrücken
des Druckknopfs 33 überquert der Rastbolzen die Spitze 75 der Rastkurve 71 und gerät
schließlich in die Rastvertiefung 72. Der Druckknopf 33 ist an gehäusefeste Anschläge
95 gestoßen und kann nun nicht mehr weiter nach innen verschoben werden. Die Rückstellfeder
31 für das Druckstück 37 und den Druckknopf 33 sowie die Druckfeder 90 des Anzeigeteils
85 sind stark vorgespannt. Die einzelnen Schalterteile nehmen nun die in Figur 2
dargestellten Positionen ein.
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Läßt man nun den Druckkopf 33 los, so drückt die Rückstellfeder 31
diesen und das Druckstück 37 wieder nach oben. Die Rückstellung des Druckstücks
37 in eine senkrechte Position wird durch die am Hohlzylinder 52 nach oben hin angeformte
Rückführkurve 96 unter';tützt. Aufgrund der Druckfeder 90 folgt das Anzeigeteil
85 dem Druckknopf 33, so daß die Teilfläche 91 der Oberseite des Kopfs 88 unterhalb
des sichtbaren Bereichs 93 der Oberseite 34 des Druckknopfs verbleibt. Sobald der
Flansch 36 des Druckknopfs 33 gegen den Flansch 13 des Gehäuses 9 gestoßen ist,
ist die Umschaltung vollkommen beendet. Der Schalter befindet sich nun in der Aus-Stellung,
die durch den Bereich 93 hin angezeigt wird.
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Eine Umschaltung von der Aus-Stellung in die Ein-Stellung läuft ganz
ähnlich wie eben beschrieben ab. Es braucht deshalb nicht näher darauf eingegangen
zu werden.