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Elektrischer Druckkno pfschalter, insbesondere für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Druckknopfschalter,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, der ein Gehäuse, einen Druckknopf, der im Gehäuse
vorzugsweise linear bewegbar ist, ein Druckstück, das verschwenkbar am Druckknopf
gehalten ist, eine Umschaltwippe, die kippbar im Gehäuse gelagert ist und an ihrer
dem Druckstück zugekehrten Seite Anschläge aufweist, die die Verschwenkbarkeit des
Druckstücks begrenzen, und eine Rückstellfeder aufweist, die sich am Druckstück
und an der Umschaltwippe abstützt.
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Ein derartiger Schalter ist durch die DE-OS 29 27 492 bekannt. Bei
diesem Schalter ist der Durchmesser der Rückstellfeder so groß, daß sie die Umschaltwippe
auf beiden Seiten einer durch die Schwenkachse des Druckstücks und die Schwenkachse
der Umschaltwippe bestimmten Ebene beaufschlagt. Da die Umschaltwippe in ihren beiden
Schaltstellungen jeweils eine schräge Lage einnimmt, liegt das untere Ende der Rückstellfeder
jeweils auf einer schiefen Ebene auf. Die Schräglage des unteren Endes überträgt
sich auch auf das obere Ende der Rückstellfeder, so daß je nachdem, ob die Umschaltwippe
die eine oder die andere Schaltstellung einnimmt, das Druckstück zur einen oder
zur anderen Seite hin verschwenkt ist. Dadurch kann mit einiger Sicherheit ausgeschlossen
werden, daß das Druckstück bei einer Umschaltung auf die Spitze einer an der Oberseite
der Umschaltwippe ausgebildeten Herzkurve stößt und so die Umschaltung blockiert
wird. Der Winkel, um den das Druckstück durch die Rückstellfeder jeweils verschwenkt
ist, ist freilich durch die nur mäßige Verformbarkeit der Rückstellfeder begrenzt.
Deshalb muß bei einer Umschaltung das Druckstück durch die Herzkurve noch weiter
verschwenkt werden, bis es an einem der beiden seitlichen Anschläge an der Umschaltwippe
anliegt. Bis zum Einsetzen des Schaltvorgangs ist also ein bestimmter Leerweg und
ein relativ großer Hub des Druckknopfes notwendig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Druckknopfschalter
mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß
eine Umschaltung mit einem sehr kurzen Betätigungshub erreicht werden kann. Dabei
sollen von der Sicherheit, mit der ein Umschaltvorgang stattfindet, keinerlei Abstriche
gemacht werden. Vielmehr soll diese Sicherheit noch erhöht werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß bei einem elektrischen Druckknopfschalter,
der die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, dadurch gelöst, daß
eine zweite Rückstellfeder vorgesehen ist und daß die beiden Rückstellfedern auf
verschiedenen Seiten einer durch die Schwenkachsen des Druckstücks und der Umschaltwippe
bestimmten Ebene angeordnet sind Bei einer derartigen Ausbildung kann das Druckstück
prinzipiell genauso weit verschwenkt werden wie die Umschaltwippe. Eine begrenzte
Verformbarkeit der Rückstellfedern spielt dabei keine Rolle mehr, da sich diese
jeweils ganz auf einer Seite der genannten Ebene befinden Auch wird nahezu kein
Leerweg mehr vom Beginn der Betätigung des Druckknopf bis zur Einleitung des Schwenkvorgangs
der Umschaltwippe benötigt. Es genügt deshalb ein äußerst geringer Hub des Druckknopfes,
um die Umschaltwippe von einer Schaltstellung in die andere zu bringen.
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vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen
entnommen werden. Durch eine Ausbildung gemäß Anspruch 2 ergibt sich eine einfache
Koppelung zwischen dem Druckstück und der Umschaltwippe. Besonders günstig ist es,
wenn gemäß Anspruch 3 der Schaltansatz des Druckstücks in den beiden Schaitstellungen
jeweils an eine der beiden, die Anschläge bildenden Seitenwände der Aufnahme an
der Oberseite der Umschaltwippe anliegt. Vor der Einleitung des Schaltvorgangs der
Umschaltwippe ist dabei keinerlei Verschwenkung des Druckstücks mehr nötig. Sind
gemäß Anspruch 4 die Anschläge so angeordnet, daß das Druckstucls in seinen Ruhelagen
um einen kleineren Winkel verschwenkt ist als die Umschaltwippe, so ist jeweils
die eine Rücksteilfeder etwas stärker vorgespannt als die andere. Der Schaltansatz
des Druckstücks wird deshalb mit einer gewissen Kraft gegen die Anschläge gedrückt.
Das Druckstück nimmt deshalb zum Beispiel auch bei Erschütterungen eine stabile
Position ein.
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Die vorteilhafte Weiterbildung gemäß Anspruch 5 gewährleistet, daß
das Druckstück die Umschaltwippe jeweils an eine ziemlich genau definierten Stelle
beaufschlagt. Durch eine Maßnahme gemäß Anspruch 6 kann ein Verschleiß, der auftritt,
wenn der Schaltansatz an den Anschlägen entlanggleitet, gering gehalten werden.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn gemäß Anspruch 7 der Boden der Aufnahme
in der Nähe der Seir:enwande so ausgebildet ist, daß er jeweils in einer Schaltstellung
der Umschaltwippe eine etwa waagerechte Lage hat. Dadurch wird bei einer äußerst
geringen Niveauanhebung des Bodens in der Mitte der Aufnahme noch eine
sichere
Umstellung der Umschaltwippe gewahrleistet. Das Merkmal aus Anspruch 7 kann durch
das Merkmal aus Anspruch 8 noch in zweckmäßiger Weise weitergebildet werden.
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Ein sicherer Halt der Rückstellfedern zwischen der Umschaltwippe und
dem Druckstück ergibt sich durch eine Maßnahme gemäß Anspruch 9. Die Merkmale aus
den Ansprüchen 10 und II, nämlich, daß die Führung für die Rückstellfedern jeweils
durch eine Aufnahme gebildet wird, die sich konisch erweitert und sich die Rückstellfedern
mit ihren Enden jeweils auf einem Kippsteg abstützen, ermöglichen die Schräglage
des Druckstücks, ohne daß sich dabei die Rückstellfedern verformen müssen. Verformungen
in ihrer Längsrichtung werden dabei naturlich nicht betrachtet.
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Wenn gemäß Anspruch 12 der Druckknopf und mit ihm das Druckstück je
nach Schaltstellung der Umschaltwippe verschieden hohe Positionen einnehmen, so
kann trotzdem bei jeder Umschaltung nahezu ohneleerhub geschaltet werden, wenn der
Boden der Aufnahme am einen Anschlag auf ein höheres Niveau gebracht ist als am
anderen Anschlag. Wird der Druckknopf nun aus seiner höheren Position niedergedrückt,
so beaufschlagt das Druckstück die Umschaltwippe auf der Seite, auf der der Boden
das höhere Niveau hat. Bei einer Betätigung aus der niedrigeren Position stößt das
Druckstück auf der anderen Seite gegen die Umschaltwippe. Eine Ausbildung gemäß
Anspruch 12 kann in vorteilhafter Weise durch das Merkmal aus Anspruch 13 weiterentwickelt
werden.
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Der Anspruch 14 beinhaltet Merkmale, die sich auf eine vorteilhafte
Lagerung des Druckstücks am Druckknopf beziehen. In einer Ausbildung gemaß Anspruch
15 wird eine Kontaktwalze, die als Kontaktbrücke zwischen mehreren Festkontakten
wirkt, zugleich als Rastelement benutzt, das von einer Druckfeder beaufschlagt wird,
die sich an der Umschaltwippe abstützt, und das zusammen mit dieser Druckfeder und
gehäusefesten Anschlägen dafür sorgt, daß die Umschaltwippe zwei stabile Schaltstellungen
einnehmen kann. Diese stabilen Schaltstellungen werden also in der üblichen Weise
mit Druckfeder, Rastelement und Anschlägen erhalten, jedoch wird das Rastelement
zugleich als Kontaktbrücke benutzt.
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Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen elektrischen Schalters
sind in der Zeichnung dargestellt. Anhand dieser Beispiele soll die Erfindung nun
näher erläutert werden.
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Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführung, bei der
der Druckknopf in den beiden Schaltstellungen der Umschaltwippe jeweils die gleiche
Position einnimmt, Figur 2 einen Schnitt senkrecht zu dem aus Figur 1, jedoch mit
der Umschaltwippe in einer Mittelposition und Figur 3 die schematische Darstellung
eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einem Druckknopf, der in den beiden Stellungen
der Umschaltwippe verschiedene Positionen innehat.
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Das Schaltergehäuse 10 des Schalters aus den Figuren 1 und 2 besteht
im wesentlichen aus einem rechteckigen nach beiden Stirnseiten hin offenen Rahmen
11 und einer Bodenplatte 12, die die Unterseite des Rahmens 11 verschließt.
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Durch eine Quer wand 13 ist das Gehäuse 10 in zwei Kammern 14 und
15 unterteilt, von denen die Kammer 14 eine Beleuchtungseinrichtung aufnimmt, während
in der Kammer 15 die eine Umschaltung bewirkenden Teile des Schalters untergebracht
sind. Das Betätigungsorgan des Schalters wird durch einen rechteckigen, kastenförmigen
Druckknopf 16 gebildet, der in der Kammer 15 linear und senkrecht zur Bodenplatte
12 verschoben werden kann. An zwei gegenüberliegenden Seiten ist aus den entsprechenden
Seitenwänden jeweilssein federnder Lappen 17 ausgeschnitten, der mit einem Ansatz
18 hinter eine Stufe 19 am Rahmen dl greift, so daß nach der Montage, bei der die
Federlappen 17 einfedern, der Druckknopf unverlierbar am Schalter gehäuse 10 gehalten
wird. In Richtung der Verbindungslinie zwischen den beiden Federlappen 17 ist an
die Oberseite 20 des Druckknopfes 16 ein in das Schalterinnere ragender Steg 21
angeformt, der in einer Draufsicht von der Seite her ein U-görmige Gestalt mit den
beiden Schenkeln 22 und dem Zwischenabschnitt 23 besitzt. Zwei Rippen 24 verstärken
die Stabilität des Steges 21.
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Am Steg 21 des Druckknopfs 16 ist das Druckstück 30 schwenkbar gehalten.
Dieses Druckstück 3û setzt sich aus einer Scheibe 31 und einem keilförmigen Schaltansatz
32 zusammen, der an die dem Steg 21 gegenüberliegende Seite der Scheibe 31 angeformt
ist. Der Durchmesser der Scheibe 31 ist größer als der Abstand der beiden Schenkel
22 des Steges 1 voneinander. Damit die Scheibe 31 am Zwischenabschnitt 23 des Steges
21 anliegen kann, sind in sie von außen her
zwei sich diametral
gegenüberliegende Schlitze 33 eingebracht, die sich von einer Breite, die in etwa
der Stärke des Steges 21 entspricht, nach unten hin konisch erweitern und deren
Boden einen Abstand voneinander haben, der in etwa gleich dem Abstand der beiden
Schenkel 22 des Steges 21 voneinander ist. Die Schenkel 22 des Steges 21 greifen
durch die Schlitze 33 hindurch, so daß die Scheibe 31 am Zwischenabschnitt 23 des
Steges 21 anliegen kann und das Druckstück um eine Achse parallel zur Längsrichtung
des Steges 21 verschwenkbar, in Längsrichtung des Steges und senkrecht zum Steg
jedoch nicht verschiebbar ist.
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Unabhängig vom Druckknopf 16 ist unterhalb des Druckstücks 30 im Schaltergehäuse
10 eine Umschaltwippe 40 verschwenkbar gelagert. Diese Umschaltwippe 40 besitzt
eine T-artige Form mit dem Querbalken 41 und dem von diesem senkrecht nach unten
weisenden Führungsansatz 42. An der Verbindungsstelle zwischen Querbalken 41 und
Führungsansatz 42 stehen von diesen senkrecht zu einer Ebene, die von ihnen aufgespannt
wird und mit der Schwenkebene der Umschaltwippe 40 identisch ist, zwei Wellenansätze
43 ab, die an ihrem Ende konzentrisch jeweils einen Lagerzapfen 44 mit einem Durchmesser
tragen, der kleiner als ihr eigener Durchmesser ist. Mit den beiden Lagerzapfen
44 ist die Umschaltwippe 40 in zwei von der Bodenplatte 12 hochstehenden Lagerschilden
45 schwenkbar gelagert. Oberhalb des Führungsansatzes 42 befindet sich im Querbalken
41 der Umschaltwippe 40 eine Ausnehmung 46 mit zwei Seitenwänden parallel zur Schwenkebene
der Umschaltwippe 40, zwei Seitenwänden 47 senkrecht zu dieser Ebene und dem Boden
48. In diese Ausnehmung ragt der Schaltansatz 32 des Druckstucks 30. Dabei bilden
die Seitenwände 47 Anschläge, die den Schwenkbereich des Druckstücks begrenzen.
Sie sind gegen eine senkrecht auf der Schwenkebene der Umschaltwippe 40 stehende
Mittelebene dieser Umschaltwippe so geneigt, daß der Schaltansatz 32 in den Ruhelagen
des Druckstücks 30 und der Umschaltwippe 40 flächig an jeweils einer von ihnen anliegt.
Der Boden der Ausnehmung 46, die eine Aufnahme für den Schaltansatz 32 bildet, ist
giebelförmig gestaltet, wobei der Neigungswinkel der beiden Giebelhalften dem halben
Schwenkwinkel der Umschaltwippe 40 entspricht. Bei einer derartigen Ausgestaltung
nimmt, wie die Figur 1 zeigt, in den beiden Schaltstellungen der Umschaltwippe jeweils
eine Giebelhälfte eine waagrechte Lage ein. Der geringe Unterschied zwischen dem
höchsten und dem niedrigsten Niveau des Bodens 48 ermöglicht einen besonders geringen
Betätigungshub des Druckknopfs 16 bei einer Umschaltung mit einer großen Sicherheit
dafür, daß beim Niederdrücken des Druckknopfs 16 auch tatsächlich ein Schaltvorgang
stattfindet.
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Wesentlich für diese Sicherheit ist jedoch, daß bei der Einleitung
eines Schaltvorgangs das Druckstück 30 so verschwenkt ist, daß es an der jeweiligen
Seitenwand 47 anliegt. Für diese Verschwenkung des Druckstücks 30 sind zwei Rückstellfedern
55 verantwortlich, die zwischen der Umschaltwippe 40 und dem Druckstück 30 eingespannt
sind. Dabei sind die Rückstellfedern 55 auf verschiedenen Seiten der durch die Schwenkachsen
des Druckstücks 30 und der Umschaltwippe 40 bestimmten Ebene angeordnet. Deshalb
befinden sich in den beiden Schaltstellungen der Umschaltwippe 40 die unteren Enden
der beiden Rückstellfedern 55 wegen der Schrägstellung der Umschaltwippe auf verschiedener
Höhe, so daß sie, da sie zwischen sich einen Gleichgewichtszustand erreichen wollen,
das Druckstück jeweils entsprechend der Schaltstellung der Umschaltwippe 40 verschwenken.
Es ist jedoch dafür gesorgt, daß in den Ruhelagen des Systems die eine Rücksteilfeder
jeweils etwas weniger gespannt ist als die andere. Dies wird dadurch erreicht, daß
der Abstand zwischen den beiden Seitenwänden 47 so gewählt ist, daß das Druckstück
30 in seinen Ruhelagen um einen kleineren Winkel verschränkt ist als die Umschaltwippe
40.
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Die unterschiedliche Spannung der Federn 55 bewirkt dann, daß der
Schaltansatz 32 des Druckstücks 30 mit einer gewissen Kraft an der entsprechenden
Seitenwand 47 gehalten wird. Die Lage des Druckstücks 30 ist also sehr stabil. Damit
die beiden Etückstellfedern 55 ihre Lage zwischen dem Druckstück 30 und der Umschaltwippe
40 sicher beibehalten, sind sie sowohl im Druckstück als auch in der Umschaltwippe
40 jeweils in einer Aufnahme 56 bzw. 57 geführt, die sich zu ihrem Ausgang hin jeweils
konisch erweitert. Am Boden jeder Ausnehmung 56 bzw.
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57 ist außerdem ein Kippsteg 58 angeordnet, der parallel zu den Schwenkachsen
der beiden Teile 30 und 40 verläuft. Die Rückstellfedern 55 können also, ohne daß
sie, wenn man einmal ihre Längsrichtung außer Betracht läßt, in irgendeiner Weise
verformt werden, die verschiedenen Positionen des Druckstücks 30 herbeiführen.
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In den Führungsansatz 42 der Umschaltwippe 40 ist ein Sackloch 65
eingebracht, daß eine Druckfeder 66 aufnimmt. Er weist zwei Öffnungen 67 auf, die
in das Sackloch 65 münden und in Richtung der Schwenkachse der Umschaltwippe 40
miteinander fluchten. Durch die Öffnungen ist eine Kontaktwalze 68 durchgelegt,
die von der Druckfeder 66 beaufschlagt wird. Zur Erleichterung der Montage sind
die Öffnungen 67 zur Bodenplatte 12 hin verschlossen. Durch Abschnitte 69 an der
Bodenplatte 12 und durch die Festkontakte 70 werden zwei identische Steuerkurven
für die Kontaktwalze 68 auf beiden Seiten des Führungsansatzes 42 gebildet. Die
Abschnitte 69 und die Festkontakte 70 sind dabei so geformt, daß
jede
Steuerkurve eine dachartige Form besitzt. Die eine Halfte und ein Abschnitt der
anderen Hälfte in der Nähe des Firste dieses Daches wird durch die Abschnitte 69,
der andere Teil der zweiten Dachhalfte durch die Festkontakte 70 hergestellt. Zwei
Anschläge 71 begrenzen den Bereich, innerhalb dessen die Umschaltwippe 40 verschwenkt
werden kann.
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In der in der Figur 1 gezeigten Schaltstellung liegt die Kontaktwalze
68 auf den Abschnitten 69 der Bodenplatte 12 auf. Sollen nun die beiden Festkontakte
70 miteinander verbunden werden, so wird der Druckknopf 16 nieder gedrückt Nach
einem äußerst kurzen Leerhub stößt der Schaltansatz 32 gegen die Umschaltwippe 40
und verschwenkt diese im Uhrzeigersinn. Die Kontaktwalze 68 gelangt schließlich
zur Spitze der Steuerkurve. Die Druckfeder 66 ist stärker vorgespannt worden. Sobald
die Kontaktwalze über die Spitze der Steuerkurve gekommen ist, kann sich die Druckfeder
66 entspannen und trägt mit zur weiteren Verschwenkung der Umschaltwippe 40 bei.
Wird jetzt der Druckknopf 16 losgelassen, so drücken ihn die Rückstellfedern 55
über das Druckstück 30 in seine Ausgangslage zurück. Dabei wird auch das Druckstück
30 in seine zweite Ruhelage verschwenkt. Der Schaltvorgang in umgekehrter Richtung
läufe genau in der gleichen Weise wie eben beschrieben ab.
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In Figur 3 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Doppelschalter dargestellt.
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Zur Beschreibung genügt es, sich auf eine Schaltereinheit zu beschränken,
da die beiden Einheiten in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen vollkommen
identisch aufgebaut sind. Ein Druckknopf 16 ist an einem Schaltergehäuse 10 linear
verschiebbar. An ihm ist ein Druckstück 30 gehalten, das mit einer am Gehäuse gelagerten
Umschaltwippe 40 zusammenwirkt. Der Schaltansatz 32 des Druckstücks ragt wiederum
in eine Aufnahme 46 an der Oberseite der Umschaltwippe 40 hinein. Zwischen das Druckstück
30 und die Umschaltwippe 40 sind zwei Rückstellfedern 55 eingespannt, die an jedem
Ende durch einen Führungszapfen 80, der eine kegelige Gestalt hat und in ihr Inneres
hineinragt, geführt sind. Außerdem liegt jedes Ende der Rückstellfedern 55 auf einem
Kippsteg 58 auf, der sich zu beiden Seiten an den Führungszapfen 80 anschließt Die
Rückstellfedern 55 können deshalb wiederum ohne Verformung für die Verschwenkung
des Druckstücks 30 sorgen.
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Bei dem Schalter aus der Figur 3 nimmt der Druckknopf 16. in den beiden
Schaltstellungen der Umschaltwippe 40 verschiedene Positionen ein. Dazu wird er
in der einen Schaltstellung mit der Umschaltwippe 40 gekoppelt, so daß er nicht
ganz
in seine obere Ruhelage zurückkehren kann Um die Koppelung zu erreichen, ragt der
Druckknopf 16 mit einer Verlängerung 81 bis auf Höhe der Umschaltwippe 40 hinab.
In dieser Verlängerung 81 besitzt er eine Aussparung 82, in die eine Haltenase 83
der Umschaltwippe 40 eingreifen kann. In Figur 3 nimmt die eine mit Bezugszahlen
versehene Einheit des Doppelschalters eine Stellung ein, in der die Umschaltwippe
40 und der Druckknopf 16 nicht miteinander gekoppelt sind. Der Druckknopf 16 befindet
sich deshalb in seiner oberen Ruhelage. Die Umschaltwippe der anderen Schaltereinheit
dagegen steht in einer Schaltstellung, in der die Haltenase 83 in die Aussparung
82 an der Verlängerung 81 des Druckknopfs 16 eingefahren ist. Dieser konnte deshalb
nach dem Loslassen von den Rückstellfedern 55 nicht bis in seine obere Ruhelage
zurückbewegt werden. Er nimmt eine niedrigere Position ein.
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Um nun bei einer Betätigung des Schalters aus beiden Positionen heraus
nach dem gleichen Leerhub des Druckknopfs 16 die Verschwenkung der Umschaltwippe
40 einleiten zu könnens ist die Aufnahme 46 in besonderer Weise ausgestaltet. Der
Boden 48 ist an der einen Seitenwand 479 an der der Schaltansatz 32 des Druckstücks
30 in der oberen Ruhelage des Druckknopfs 16 anliegt, auf ein höheres Niveau gebracht
als an der anderen Seitenwand. Dies ist bei der Ausführung nach Figur 3 durch einen
stufenartigen Absatz 84 geschehen, der sich von der Seitenwand 47 eine gewisse Strecke
zur anderen Seitenwand hin ersteckt. Diese Strecke ist so bemessen9 daß man ein
Abgleiten des Schaltansatzes 32 bei einer Betätigung sicher ausschließen kann. Anderseits
sollte die Strecke möglichst kurz sein, um mit einem geringen Leerhub auszukommen.
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Die Figur 3 zeigt die beiden Schaltereinheiten des Doppelschalters
in zwei verschiedenen Schaltstellungen. Man kann dabei deutlich sehen, daß der Abstand
zwischen der Umschaltwippe 40 und dem Schaltansatz 32 des Druckstücks 30 in beiden
Einheiten der gleiche ist, obwohl sich die Druckknöpfe auf verschiedenen Niveaus
befinden. Unabhängig davon, aus welcher Ruhelage heraus der Druckknopf 16 betätigt
wird, wird also nach derselben Strecke Weges die Schwenkbewegung der Umschaltwippe
40 eingeleitet. Die Umschaltung erfolgt dabei in ähnlicher Weise wie bei der Ausführung
aus den Figuren 1 und 2. Es erscheint deshalb nicht nötig, darauf näher einzugehen.
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