DE3616628A1 - Elektrischer schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter, insbe­ sondere für elektrische Anlagen eines Kraftfahrzeuges, mit einem horizontal oder vertikal verschiebbaren oder um eine Drehachse verschwenkbaren und mit seinem im Schaltergehäuse befindlichen Abschnitt Schaltkontaktanordnungen beeinflussenden Schalthebel, der eine federnd abgestütztes Rastelement aufweist, das zur Festle­ gung von in Schaltrichtung hintereinanderliegenden Schaltstellungen in eine Rastkurve eingreift.

Derartige Schalter sind in den verschiedensten Ausführungsformen be­ kannt. So beschreibt beispielsweise die DE-PS 27 48 839 einen Kipp­ schalter mit einem in einem Gehäuseoberteil eines Schaltgehäuses gelagerten Schalthebel mit zwei Endschaltstellungen, in denen dieser an ortsfesten Anschlägen anliegt und hierbei mittels Federkraft in Richtung auf jeweils einen der beiden Anschläge vorgespannt ist, mit zwei parallel zueinander verlaufenden Schaltarmen, die in ein Schaltglied mit zugehöriger auf Kontaktbahnen verschiebbaren Kon­ taktbrücke eingreifen und mit einem zwischen den Schaltarmen lie­ genden Ansatz, in dem ein federbelastetes, mit einer in den Boden des Gehäuseoberteils eingeformten Rastkurve zusammenwirken­ des Rastelement geführt ist.

Wird ein solcher Kippschalter betätigt, so geht der Schalthebel auf­ grund der Vorspannung mittels Federkraft nach Überschreiten seines Totpunktes selbsttätig beschleunigt in die eine oder andere End­ stellung. Hierbei kann es, wie bei allen bekannten Schaltern, die mit einer ortsfesten Rastkurve und mit dieser zusammenwirkenden Rastmitteln arbeiten, vorkommen, daß bei der Betätigung des Schalt­ hebels dieser zufällig genau in seinem Totpunkt, d. h. das Rast­ element steht exakt im Scheitelpunkt zweier benachbarter Rastprofil­ abschnitte der Rastkurve, losgelassen wird und dadurch weder in die eine noch in die andere verrastete Schaltstellung springt, d. h. der Schalthebel bleibt in diesem Falle in seinem Totpunkt stehen, wodurch demzufolge kein Schaltvorgang ausgelöst wird, was insbesondere bei der gewollten Betätigung von elektrischen An­ lagen eines Kraftfahrzeuges, die im wesentlichen für die verkehrs­ sichere Führung des Kraftfahrzeuges von Bedeutung sind, von großem Nachteil ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektrischen Schalter der eingangs genannten Art beim Betätigen desselben mit Sicherheit ein Stehenbleiben des Schalthebels in seinem Totpunkt auszuschließen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rast­ kurve in einem in seiner Ausgangsstellung ausgerichteten Schieber angeordnet ist.

Die Erfindung unterscheidet sich demnach insofern grundsätzlich vom Stand der Technik, als die Rastkurve nicht mehr ortsfest sondern federbelastet verschiebbar ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Schalters, der darin be­ steht, daß beim Loslassen des Schalthebels während des Betätigungs­ vorganges in seinem Totpunkt das dem Schalthebel zugeordnete Rast­ element nicht auf dem Scheitelpunkt zweier benachbarter Rastprofil­ abschnitte der Rastkurve verharren kann, weil nämlich in diesem Moment der aus seiner Ausgangslage entgegen der Federkraft ver­ schobene Schieber aufgrund der Rückstellwirkung der Federkraft in seine Ausgangslage zurückspringt, wobei gleichzeitig das Rastelement in den nächsten Rastprofilabschnitt der Rastkurve einrastet. Auf diese Weise wird stets eine definierte Schaltstellung des Schalthebels sicher­ gestellt.

Zur Erreichung einer hohen Betätigungskraft des Schalthebels ist in Ausgestaltung der Erfinder der Schieber zwischen zwei gehäuseseitigen Anschlägen bewegbar und durch die Federkraft jeweils in einem be­ stimmten Abstand zu diesen Anschlägen gehalten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters weist der Schieber an einer in Richtung der Rastkurve verlaufenden Außenseite mittig endseitig zwei gegenüberliegende Zapfen auf, die in je eine sich zwischen den gehäuseseitigen Anschlägen erstrecken­ de Nut in der zugehörigen Gehäusewand eingreifen und deren einander zugekehrte Innenseiten an einer in einer aufgeweiteten Ausnehmung der Nut eingesetzten, vorgespannten Druckfeder anliegen, wobei die die Druckfeder aufnehmende Ausnehmung mittig zu der Ausgangsstel­ lung des Schiebers angeordnet ist. Hierdurch läßt sich die feder­ belastete Verstellung des Schiebers in besonders kompakter Bauweise verwirklichen.

Zur Verbesserung der Lage der Druckfeder innerhalb der Ausnehmung ist in Weiterbildung der Erfindung die die Druckfeder aufnehmende Ausnehmung in der Gehäusewand entsprechend dem Durchmesser der Druckfeder im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet. Zweckmäßiger­ weise ist die Länge der halbkreisförmigen Ausnehmung gleich oder geringfügig kleiner als die Länge zwischen den Innenseiten der Zapfen des Schiebers, wobei in der halbkreisförmigen Ausnehmung jeweils gegenüberliegend eine Nut eingelassen ist, die von der Seitenwand der halbkreisförmigen Ausnehmung zur Mitte hin mindestens so lang ist, wie der Abstand von der Seitenwand des Schiebers zum zugehö­ rigen, gehäuseseitigen Anschlag. Hierdurch wird erreicht, daß der Schieber zum einen stets unter Vorspannung der Druckfeder steht, und somit ein Spiel ausgeschaltet ist, und zum anderen bis zu den gehäuseseitigen Anschlägen verschiebbar ist.

Um den Reibungswiderstand zwischen dem Schieber und den an ihm anliegenden Gehäusewänden zu verringern, ist bevorzugt den nicht mit Zapfen versehenen, in Richtung der Rastkurve verlaufenden Außenseiten des Schiebers in den anliegenden, zugehörigen Gehäuse­ wänden jeweils eine durchgehende Vertiefung zugeordnet. Des weiteren ist bevorzugt das Rastelement als Kugel oder als Hohlzylinder mit der Rastkurve zugewandter, kugelkappenförmiger Stirnseite aus­ gebildet. Ferner ist zweckmäßigerweise dem Schalthebel in seinen Endschaltstellungen jeweils ein ortsfester Anschlag zugeordnet, wo­ durch eine weitere Beaufschlagung des Schiebers in der durchge­ führten Schaltrichtung verhindert wird.

Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke wird in der nachfolgen­ den Beschreibung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Ausschnitt einen Querschnitt durch einen elektrischen Schalter nach der Erfindung mit dreh­ barem Schalthebel,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Schalter nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II,

Fig. 2a einen Schnitt durch die Ansicht des Schalters nach Fig. 2 gemäß der Linie IIa-IIa,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß gestalteten Schiebeschalter,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch einen erfindungsge­ mäß gestalteten Drehschalter und

Fig. 5 eine Teilansicht im Querschnitt eines erfindungs­ gemäß gestalteten Dreh-Zug-Schalters.

In einem Gehäuse 1 ist ein Schalthebel 2 über Lagerzapfen 3 schwenk­ bar gelagert. Der Schalthebel 2 kann entweder über einen über das Gehäuse 1 vorstehenden Abschnitt desselben oder über einen Drehknopf, der auf einer über das Gehäuse 1 vorstehenden Verlängerung eines Lagerzapfens 3 aufgesteckt ist, verschwenkt werden. An seinem im Gehäuse 1 befindlichen Abschnitt besitzt der Schalthebel 2 einen mit im Gehäuse 1 angebrachten Festkontakten 4-6 zusammenwirkenden Kontakt 7. In der Null-Stellung steht der Kontakt 7 in der Mitte des Festkontaktes 5, während er in den beiden zugeordneten Schaltstel­ lungen I und II zwischen den Festkontakten 4 und 5 bzw. 6 und 5 liegt und diese überbrückt.

Zur Festlegung dieser Schaltstellungen 0, I, II besitzt der Schalthe­ bel 2 ein in ihm über eine Druckfeder 8 abgestütztes Rastelement 9, das in eine in einen Schieber 10 eingelassene Rastkurve 11 eingreift. Die Rastkurve 11 weist einen mittleren Rastprofilabschnitt 12 auf, in dem das federnde Rastelement 9 in der Ausgangsstellung 0 des federbelasteten, zwischen den gehäuseseitigen Anschlägen 13 und 14 bewegbaren Schieber 10 steht. Der mittlere Rastprofilabschnitt 12 der Rastkurve 11 geht auf beiden Seiten unter Bildung eines Scheitel­ punktes 15 bzw. 16 in je einen weiteren Rastprofilabschnitt 17 bzw. 18 über. Die Rastprofilabschnitte 12, 17 und 18 der Rastkurve 11 stimmen entsprechend mit der Null-Stellung 0 und den Schaltstellun­ gen I und II des an dem Schalthebel II angebrachten Kontaktes 7 überein. In den Endschaltstellungen I und II liegt der Schalthebel 2 jeweils an einem entsprechenden, gehäusefesten Anschlag 34 bzw. 35 an.

Die der rückseitigen Gehäusewand 19 zugewandte Wand 20 des Schie­ bers 10 ist in dieser versenkt geführt und besitzt auf ihrer Außen­ seite 21 mittig endseitig zwei gegenüberliegende Zapfen 22, 23. Diese Zapfen 22, 23 greifen in eine in die Gehäusewand 19 eingelassene, sich zwischen den seitlichen Gehäusewänden 24, 25 erstreckende Nut 26 ein. Die seitlichen Gehäusewände 24, 25 bilden gleichzeitig die An­ schläge 13, 14 für den Schieber 10. In der Ausgangsstellung 0 des Schiebers 10 befindet sich unter dem Schieber 10 eine aufgeweitete Ausnehmung 27, in die eine vorgespannte Druckfeder 28 eingesetzt ist. An den Stirnseiten der Druckfeder 28 liegen die einander zugekehrten Innenseiten 29 der Zapfen 22, 23 des Schiebers 10 an. Die die Druckfeder 28 aufnehmende Ausnehmung 27 der Gehäusewand 19 ist in ihrem rückwärtigen Bereich entsprechend dem Durchmesser der Druckfeder im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet, wodurch die Druckfeder in ihrer Längsausdehnung eine großflächige Abstützung erfährt. Die Länge der halbkreisförmigen Ausnehmung 27 ist gleich oder geringfügig kleiner als die Länge zwischen den Innenseiten 29 der Zapfen 22, 23 des Schiebers 10.

Hierbei ist der Abstand zwischen der Innenseite 29 des Zapfens 22 bzw. der Innenseite 29 des Zapfens 23 und der Länge der Nut 26 kleiner als der Abstand zwischen dem Schieber 10 und dem gehäuse­ seitigen Anschlag 13 bzw. dem gehäuseseitigen Anschlag 14, wodurch die Verschiebbarkeit des Schiebers 10 zwischen den Anschlägen 13 und 14 sichergestellt ist. Im mittleren Bereich 30 unter der halbkreisför­ migen Ausnehmung 27 kann die Nut auch durchgehend ausgebildet sein. Zur Verminderung des Reibungswiderstandes zwischen dem Schieber 10 und dem Gehäuse 1 ist den nicht mit Zapfen 22, 23 ver­ sehenen und in Richtung der Rastkurve 11 verlaufenden Außensei­ ten 31 und 32 des Schiebers 10 in den anliegenden, zugehörigen Ge­ häusewänden jeweils mittig eine durchgehende Vertiefung 33 zugeordnet.

Soll der Schalthebel 2 aus der Schaltstellung 0 in die Schaltstellung I, die gleichzeitig Endschaltstellung ist, gebracht werden, dann ist der Schalthebel 2 entgegen dem Uhrzeigersinn bis zu dem gehäuse­ festen Anschlag 34 zu verdrehen. Bei diesem Verschwenkvorgang des Schalthebels 2 drückt zunächst das im mittleren Rastprofilabschnitt 12 der Rastkurve 11 befindliche Rastelement 9 den Schieber 10 aus seiner Ausgangsstellung 0 entgegen der Kraft der Druckfeder 28 gegen den gehäuseseitigen Anschlag 13 bzw. bis zur gegenseitigen Kraftaufhebung und anschließend bewegt sich das Rastelement 9 zu dem Scheitel­ punkt 15 zwischen dem Rastprofilabschnitt 12 und dem Rastprofil­ abschnitt 17 der Rastkurve 11. Sobald nun das Rastelement 9 den Scheitelpunkt 15 erreicht hat, bewirkt die Rückstellkraft der Druck­ feder 28 über den Zapfen 23 ein Zurückspringen des Schiebers 10 in seine Ausgangsstellung 0, wobei gleichzeitig das aufgrund der Druck­ feder 8 vorgespannte Rastelement 9 in den Rastprofilabschnitt 17 der Rastkurve 11 springt, wodurch der Schalthebel 2 in der defi­ nierten Schaltstellung I festgelegt ist. Bei diesem Schaltvorgang wurde selbstverständlich gleichzeitig weiterhin der mit dem Schalt­ hebel 2 verbundene Kontakt 7 aus seiner Null-Stellung 0 in seine Schaltstellung I gebracht. In analoger Weise laufen die Vorgänge beim Verschwenken des Schalthebels im Uhrzeigersinn ab, wobei in diesen Fällen jedoch der Schieber an dem gehäuseseitigen Anschlag 14 zur Anlage kommt und die Rückstellkraft der Druckfeder 28 demzufolge über den Zapfen 22 auf den Schieber 10 übertragen wird. Sonach ist in jedem Falle beim Übergang des Schalthebels von einer Schaltstel­ lung in die andere Schaltstellung gewährleistet, daß das federbelastete Rastelement 9 nicht im Scheitelpunkt zweier benachbarter Rastprofil­ abschnitte der Rastkurve 11 stehen bleiben kann, d. h. der Schalt­ hebel 2 kann keine Totpunktstellung einnehmen.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Schiebeschalter ist der Schalthebel 2 mit seinem federbelasteten Rastelement 9, das in diesem Falle als die Druckfeder 8 teilweise aufnehmender Hohlzylinder mit der Rast­ kurve 11 im Schieber 10 zugewandter kugelkappenförmiger Stirnseite ausgebildet ist, horizontal zu dem federbelasteten Schieber 10 ver­ schiebbar. Die dem Rastelement 9 zugeordnete Druckfeder 8 beauf­ schlagt gleichzeitig den in diesem Falle als Kontaktbrücke ausge­ bildeten Kontakt 7 der mit entsprechend angeordneten Festkontakten 4 bis 6 zusammenwirkt. Der Übergang des Schalthebels 2 des Schiebe­ schalters von einer Schaltstellung in die andere Schaltstellung er­ folgt in analoger Weise wie bei der Schaltung des Schalters nach Fig. 1, d. h. ein Stehenbleiben des Schalthebels auf dem Scheitel­ punkt zweier benachbarter Rastprofilabschnitte der Rastkurve 11 ist nicht möglich.

Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung ist bei dem in Fig. 4 gezeigten Drehschalter das zu dem Schalthebel 2 gehörende federbelastete Rastelement 9 nicht dargestellt, sondern es sind ledig­ lich durch strichpunktierte Linien die möglichen Schaltstellungen 0, I, II des um Lagerzapfen 3 drehbaren Schalthebels 2 angedeutet. Der federbelastete Schieber 10 verläuft konzentrisch zu den die Achse des Schalthebels 2 bildenden Lagerzapfen 3. Auch bei diesem Dreh­ schalter kann der Schalthebel 2 nicht auf einem Scheitelpunkt der Rastkurve 11 stehenbleiben, da in diesem Moment der je nach Schalt­ richtung an dem gehäuseseitigen Anschlag 13 oder 14 anliegende Schieber 10 aufgrund der Entspannung der Druckfeder 28 in seine Ausgangslage 0 zurückspringt.

Der Schalthebel 2 des in Fig. 5 im Ausschnitt gezeigten Dreh-Zug-Schal­ ters kann um seine Querachse 36 verschwenkt und in Längsrichtung dieser Querachse verschoben werden. Die in den Schalthebel 2 einge­ setzte Druckfeder 8 beaufschlagt jeweils endseitig ein Rastelement 9. Dem oberen Rastelement 9 ist ein entsprechend angeordneter federbe­ lasteter Schieber 10 mit integrierter Rastkurve 11 für die Drehschal­ tung und dem unteren Rastelement 9 ist ein entsprechend angeordne­ ter, federbelasteter Schieber 10 mit integrierter Rastkurve 11 für die Zugschaltung zugeordnet. Hierdurch wird in analoger Weise wie bei dem Schalter nach Fig. 1 gewährleistet, daß sowohl bei der Drehschaltung als auch bei der Zugschaltung der Schalthebel nicht in einem Totpunkt verharren kann. Im übrigen ist bei jeder Schalter­ bauart die Anzahl der Raststellungen beliebig variierbar.

Die vorstehende Zeichnungsbeschreibung hat die Konstruktion sowie die Funktion des erfindungsgemäßen Schalters in mehreren Ausführungs­ beispielen verdeutlicht. Es versteht sich jedoch für den Fachmann, daß der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung eine wesentlich breitere Anwendung finden kann und nicht auf die hier speziell be­ trachteten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.

Claims (8)

1. Elektrischer Schalter, insbesondere für elektrische Anlagen eines Kraftfahrzeuges, mit einem horizontal oder vertikal ver­ schiebbaren oder um eine Drehachse verschwenkbaren und mit seinem im Schaltergehäuse befindlichen Abschnitt Schaltkontakt­ anordnungen beeinflussenden Schalthebel, der ein federnd abge­ stütztes Rastelement aufweist, das zur Festlegung von in Schaltrichtung hintereinander liegenden Schaltstellungen in eine Rastkurve eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastkur­ ve (11) in einem durch Federkraft in seiner Ausgangsstellung (0) ausgerichteten Schieber (10) angeordnet ist.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (10) zwischen zwei gehäuseseitigen Anschlä­ gen (13, 14) bewegbar und durch die Federkraft jeweils in einem bestimmten Abstand zu diesen Anschlägen (13, 14) gehalten ist.

3. Elektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (10) an einer in Richtung der Rastkurve (11) verlaufenden Außenseite (21) mittig endseitig zwei gegenüberliegende Zapfen (22, 23) aufweist, die in je eine sich zwischen den gehäuseseitigen Anschlägen (13, 14) erstreckenden Nut (26) in der zugehörigen Gehäusewand (19) eingreifen und deren einander zugekehrten Seiten (29) an einer in einer auf­ geweiteten Ausnehmung (27) der Nut (26) eingesetzten, vorge­ spannten Druckfeder (28) anliegen, wobei die die Druckfeder (28) aufnehmende Ausnehmung (27) mittig zu der Ausgangsstellung (0) des Schiebers (10) angeordnet ist.

4. Elektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Druckfeder (28) aufnehmende Aus­ nehmung (27) in der Gehäusewand (19) entsprechend dem Durch­ messer der Druckfeder (28) im Querschnitt halbkreisförmig aus­ gebildet ist.

5. Elektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Länge der halbkreisförmigen Ausneh­ mung (27) gleich oder geringfügig kleiner als die Länge zwischen den Innenseiten ( 29) der Zapfen (22, 23) des Schiebers ist, wobei in der halbkreisförmigen Ausnehmung (27) jeweils gegen­ überliegend eine Nut eingelassen ist, die von der Seitenwand der halbkreisförmigen Ausnehmung (27) zur Mitte hin mindestens so lang ist wie der Abstand von der Seitenwand des Schie­ bers (10) zum zugehörigen, gehängeseitigen Anschlag (13 bzw. 14).

6. Elektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den nicht mit Zapfen (22, 23) versehenen, in Richtung der Rastkurve (11) verlaufenden Außenseiten des Schiebers (10) in den anliegenden, zugehörigen Gehäusewänden jeweils eine durchgehende Vertiefung (33) zugeordnet ist.

7. Elektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (9) als Kugel oder als Hohlzylinder mit der Rastkurve (11) zugewandter kugelkappen­ förmiger Stirnseite ausgebildet ist.

8. Elektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Schalthebel (2) in seinen Endschaltstel­ lungen jeweils ein ortsfester Anschlag (34 bzw. 35) zugeordnet ist.