DE4334054A1 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einem gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten elektrischen Schalter aus.

Derartige elektrische Schalter sind in der Regel dafür vorgesehen, die Ein- und Ausschaltung eines Stromkreises bzw. die Umschaltung von einem auf einen anderen Stromkreis zu ermöglichen. Bei solchen elektrischen Schaltern können die unterschiedlichsten elektrischen Kontaktsysteme Anwendung finden. Die Betätigung solcher elektrischer Schalter kann z. B. durch ein Verschwenken einer Betätigungswippe, durch ein Niederdrücken einer Drucktaste, durch ein Verdrehen eines Drehknaufes oder das Verschieben eines Betätigungsschiebers von einer Ausgangsposition in eine oder mehrere Funktionsstellungen erfolgen. Die Funktionsstellungen können dabei rastend und/oder tastend ausgeführt sein.

Ein dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechender elektrischer Schalter ist durch die DE 41 04 572 bekannt geworden. Bei diesem elektrischen Schalter besteht das zwischen der Unterseite der Betätigungswippe und dem beweglichen elektrischen Kontaktteil unter Vorspannung angeordnete Übertragungssystem aus einem Ausgleichselement und einem Ansteuerelement. Das Ausgleichselement stellt eine separat vorhandene Schraubendruckfeder dar, die in einer Aufnahmekammer des separat vorhandenen Ansteuerelementes angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen elektrischen Schalter zu schaffen, dessen eine Vorspannung gewährleistendes, die Übertragung der Verstellbewegung des Betätigungsgliedes auf ein bewegliches elektrisches Kontaktteil vornehmendes Übertragungssystem aus besonders wenigen Einzelteilen besteht und dabei einfach aufgebaut und somit kostengünstig herzustellen bzw. zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Bei einem solchermaßen ausgebildeten elektrischen Schalter ist besonders vorteilhaft, daß die bedingt durch den Einsatz verschiedener elektrischer Kontaktsysteme auftretenden Forderungen nach unterschiedlichen Verformungseigenschaften bezügl. des einzusetzenden Übertragungssystemes leicht erfüllt werden können. Dabei können solche Forderungen unter Beibehaltung des relativ kleinen zur Verfügung stehenden Bauraumes, z. B. schon durch eine andere Materialwahl erfüllt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Gegenstandes näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen elektrischen Schalter gemäß eines ersten Ausführungsbeispieles,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen elektrischen Schalter gemäß eines zweiten Ausführungsbeispieles.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, setzt sich das Gehäuse eines solchen elektrischen Schalters im wesentlichen aus einem Gehäusegrundkörper 1 und einem Gehäusesockelteil 2 zusammen. Am Gehäusegrundkörper 1 ist schwenkbar ein als Betätigungswippe ausgebildetes Betätigungsglied 3 gelagert. Gegenüber dem Betätigungsglied 3 ist zur Erlangung eines abgeschlossenen Gehäuseinnenraumes das Gehäusesockelteil 2 im Gehäusegrundteil 1 festgelegt, wobei dem Gehäusesockelteil 2 alle feststehenden elektrischen Kontaktteile 4 und alle beweglichen elektrischen Kontaktteilen 5 zugeordnet sind.

Wie weiter aus der Zeichnung hervorgeht, sind dem als Betätigungswippe ausgebildeten Betätigungsglied 3 zwei elektrische Schaltkontaktsysteme zugeordnet. Jedes Schaltkontaktsystem besteht dabei aus den am Gehäusesockelteil 2 unbeweglich vorhandenen, als Leiterbahnen ausgebildeten feststehenden elektrischen Kontaktteilen 4 und einem als Schnappschaltscheibe ausgebildeten beweglichen elektrischen Kontaktteil 5. Das Gehäusesockelteil 2 kann selbstverständlich als eine an und für sich bekannte elektrische Leiterplatte ausgebildet sein.

An der der Betätigungsoberfläche 6 des Betätigungsgliedes 3 abgewandten Unterseite 7 sind zwei Übertragungssysteme 9 angeformt, die jeweils mit ihrem freien Ende unter Vorspannung mit dem zugeordneten beweglichen elektrischen Kontaktteil 5 in Verbindung stehen. Die erzeugte Vorspannung erreicht dabei eine solche Größenordnung, daß über die Vorspannung keinesfalls eine Betätigung der beweglichen elektrischen Kontaktteile 5 erfolgen kann. Jedes der beiden Übertragungssysteme 9 besteht einstückig aus einem elastisch verformbaren Ausgleichselement 10 und einem starr ausgeführten Ansteuerelement 11. Das Ansteuerelement 11 eines jeden Übertragungssystems 9 ist längsverschieblich im Gehäusegrundkörper 1 geführt, wobei an dem Gehäusegrundkörper 1 für jedes Ansteuerelement 11 zumindest ein Führungselement 12 angeformt ist, welches das Ansteuerelement 11 längsverschieblich aufnimmt. Die Führungselemente 12 weisen jeweils eine Führungsnut auf, in welche an die Außenkontur des Ansteuerelementes 11 angeformte Führungsfedern eingreifen.

Wie insbesondere aus der Fig. 1 hervorgeht, ist jedes der beiden an das Betätigungsglied 3 angeformte Ansteuerelement 11 im Querschnitt im wesentlichen H-förmig ausgebildet, wobei jeder der beiden Seitenstege 14 einem der beiden Führungselemente 12 des Gehäusegrundkörpers 1 zugeordnet ist. Der die beiden Seitenstege 14 verbindende Mittelsteg 15 weist an seiner dem zugehörigen beweglichen elektrischen Kontaktteil 5 zugewandten Endfläche eine angeformte Betätigungsnase 16 auf. Die Betätigungsnase 16 liegt an einer für die Betätigung des beweglichen elektrischen Kontaktteiles 5 günstigen Betätigungsstelle an. Die der Betätigungsnase 16 abgewandte andere Endfläche des Mittelsteges 15 ist mit einer Nut versehen, so daß im Bereich der anderen Endfläche als Nutwände im wesentlichen nur die Seitenstege 14 des Ansteuerelementes 11 stehen bleiben.

Um mittels des Übertragungssystems 9 die erforderliche Vorspannung erzeugen zu können, ist an das zugehörige Ansteuerelement 11 jeweils ein Ausgleichselement 10 angeformt, das die einstückige Verbindung zum Betätigungsglied 3 herstellt. Das angeformte Ausgleichselement 10 ist dabei henkelförmig ausgebildet, wobei der eine Schenkel 18 mit seinem Ende an eine der beiden Hauptflächen des Mittelsteges 15 des Ansteuerelement 11 und der andere Schenkel 19 an das Betätigungsglied 3 angeformt ist. Die Anbindungsstelle des Ausgleichselementes 10 befindet sich in der Nähe der anderen Endfläche des Ansteuerelementes 11 und zwar im Bereich der Symmetrielinie des Ansteuerelementes 11. Ausgehend von der Anbindungsstelle erstreckt sich der eine Schenkel 18 des henkelförmigen Ausgleichselementes 10 weg vom Ansteuerelement 11 und zwar quer verlaufend zur Hauptfläche des Mittelsteges 15. Nach einem angeformten 180 Grad Bogen verläuft der andere Schenkel 19 zurück auf die Hauptfläche des Mittelsteges 15 zu und ist einstückig an das Betätigungsglied 3 angebunden. Der andere Schenkel 19 kommt dabei mit seinem dem Betätigungsglied 3 zugeordneten Endbereich beabstandet zur anderen Endfläche des Ansteuerelementes 11 in der darin vorhandenen Nut zu liegen. Beiderseits sind an den anderen Schenkel 19 des Ausgleichselementes 10 Anschlagarme angeformt, die den anderen Endflächen der Seitenstege 14 zugeordnet sind. Weil der andere Schenkel 19 wesentlich schmaler als die Nut ausgeführt ist, entsteht nach dem die Anschlagarme 20 auf den anderen Endflächen der Seitenstege 14 Aufliegen ein brückenartiges Gebilde.

Durch die beiden jeweils mit Vorspannung an dem zugehörigen beweglichen elektrischen Kontaktteil 5 anliegenden Übertragssystemen 9, wird das Betätigungsglied 3 des elektrischen Schalters spiel frei in seiner Ausgangsstellung gehalten. Somit ist ein Klappern des Betätigungsgliedes 3 z. B. durch auftretende Vibrationen am Einbauort wirkungsvoll verhindert. Ausgehend von seiner Ausgangsstellung kann der elektrischen Schalter durch niederdrücken seines als Betätigungswippe ausgebildeten Betätigungsgliedes 3 in zwei Funktionsstellungen gebracht werden. Wird das Betätigungsglied 3 in eine seiner beiden Betätigungsrichtungen niedergedrückt, so wird zunächst der sehr geringe aus der Vorspannung noch verbleibende, eine weiche Federkennlinie aufweisende erste Federweg des angeformten Ausgleichelementes 10 aufgebraucht. Danach liegen die Anschlagarme 20 des anderen Schenkels 19 auf den anderen Endflächen der Seitenstege 14 des Ansteuerelementes 11 auf. Wegen der brückenartigen Auflage der beiden Anschlagarme und der mittigen Anordnung des anderen Schenkels 19 entsteht eine klassische Biegefeder. Die Anschlagarme sind derart ausgelegt, daß zum Durchbiegen der Anschlagarme eine höhere Kraft benötigt wird als zum Ansteuern des als Schnappschaltscheibe ausgebildeten beweglichen elektrischen Kontaktteiles 5. Somit wird bei der weiteren Betätigung des Betätigungsgliedes 3 als nächstes das bewegliche elektrische Kontaktteil 5 zur Herstellung der gewünschten Funktion umgeschaltet. Damit hat der elektrische Schalter eine seiner beiden Funktionsstellungen erreicht. Der nun noch vorhandene eine harte Federkennlinie aufweisende zweite Federweg des an das Betätigungsglied 3 angeformten Ausgleichelementes 10 stellt den sogenannten Überhub des elektrischen Schalters sicher. Dies bedeutet, daß das Betätigungsglied 3 bis zum Erreichen der an das Gehäusegrundteil 1 angeformten Anschläge 21 niedergedrückt werden kann, ohne daß dabei die Gefahr besteht, daß es zu Beschädigungen an den Bauteilen des elektrischen Schalters kommt, oder die Kontaktgabe der elektrischen Kontaktelemente ungewollt unterbrochen wird. Außerdem ergibt sich somit für den Benutzer ein deutlich spürbarer Betätigungsweg. Zum anderen werden die Federwege eines solchen Übertragungssystemes 9 dazu ausgenutzt fertigungsbedingte Toleranzen der den elektrischen Schalters bildenden Einzelteile wirkungsvoll auszugleichen.

Wie insbesondere aus der Fig. 2 hervorgeht, ist jedes der beiden an das Betätigungsglied 3 angeformten Ansteuerelemente 11 im Querschnitt im wesentlichen kreisförmig ausgebildet. Das freie Ende jedes Ansteuerelementes 11 weist an seiner dem zugehörigen beweglichen elektrischen Kontaktteil 5 zugewandten Endfläche eine angeformte Betätigungsnase 16 auf. Die Betätigungsnase 16 liegt an einer für die Betätigung des beweglichen elektrischen Kontaktteiles 5 günstigen Betätigungsstelle an.

Um mittels des Übertragungssystemes 9 die erforderliche Vorspannung erzeugen zu können, ist an das zugehörige Ansteuerelement 11 jeweils ein Ausgleichselement 10 angeformt, welches die einstückige Verbindung zum Betätigungsglied 3 sicherstellt. Das angeformte Ausgleichselement 10 besteht im Gegensatz zum Ansteuerelement 11 aus einem elastischen eine hohe Verformbarkeit aufweisenden Kunststoffmaterial. Zur Herstellung des Betätigungsgliedes 3 kommt für diesen Zweck ein Herstellungsverfahren zur Anwendung, bei dem mehrere unterschiedliche Kunststoffmaterialien gleichzeitig in das Herstellungswerkzeug eingespritzt werden können. Das in der Fig. 2 gezeigte als Betätigungswippe ausgeführte Betätigungsglied 3 besteht aus drei verschiedenen Kunststoffmaterialien. Wie schon erwähnt, wird für das Ausgleichselement 10 ein elastisches, eine hohe Verformbarkeit aufweisendes Kunststoffmaterial verwendet. Die Beleuchtungseinrichtung 22 des Betätigungselementes 3 besteht hingegen aus einem transparenten, eine geringe Verformbarkeit aufweisenden und die übrigen Bereiches des Betätigungsgliedes 3 aus einem lichtundurchlässigen, eine geringe Verformbarkeit aufweisenden Kunststoffmaterial. Zur Realisierung eines Federweges mit einer veränderlichen Federkennlinie ist das Ausgleichselement 10 tonnenartig ausgebildet. Durch die tonnenartige Ausbildung des Ausgleichselementes 10 wird eine Federkennlinie erzeugt, die ausgehend von einer weichen Federkennlinie sich beim Zusammendrücken des Ausgleichselementes 10 zunehmend in Richtung harte Federkennlinie verändert.

Durch die beiden jeweils mit Vorspannung an dem zugehörigen beweglichen elektrischen Kontaktteil 5 anliegenden Übertragungssystemen 9, wird das Betätigungsglied 3 des elektrischen Schalters spielfrei in seiner Ausgangsstellung gehalten. Somit ist ein Klappern des Betätigungsgliedes 3 z. B. bedingt durch auftretende Vibrationen am Einbauort wirkungsvoll verhindert. Ausgehend von seiner Ausgangsstellung kann der elektrische Schalter durch Niederdrücken seines als Betätigungswippe ausgebildeten Betätigungsgliedes 3 in zwei Funktionsstellungen gebracht werden. Wird das Betätigungsglied 3 in eine seine beiden Betätigungsrichtung niedergedrückt, so wird ein sehr geringer eine weiche Federkennlinie aufweisender, über die Vorspannung des Ausgleichselementes 10 hinausgehender Federweg aufgebraucht. Danach übersteigt die im Ausgleichselement 10 gespeicherte Federkraft die zur Betätigung des als Schnappschaltscheibe ausgebildeten elektrischen Kontaktteiles 5 benötigte Kraft. Somit wird bei der weiteren Betätigung des Betätigungsgliedes 3 als nächstes das bewegliche elektrische Kontaktteil 5 zur Herstellung der gewünschten Funktion umgeschaltet. Damit hat der elektrische Schalter eine seiner beiden Funktionsstellungen erreicht. Der nun noch vorhandene eine härtere Federkennlinie aufweisende weitere Federweg des an das Betätigungsglied 3 angeformten Ausgleichselementes 10 stellt den sogenannten Überhub des elektrischen Schalters sicher. Dies bedeutet, daß das Betätigungsglied 3 bis zum Erreichen der an das Gehäusegrundteil 1 angeformten Anschläge 21 niedergedrückt werden kann, ohne das dabei die Gefahr besteht, daß es zu Beschädigungen an den Bauteilen des elektrischen Schalters kommt, oder die Kontaktgabe der elektrischen Kontaktelemente ungewollt unterbrochen wird. Außerdem ergibt sich somit für den Benutzer ein deutliche spürbarer Betätigungsweg. Zum anderen werden die Federwege eines solchen Übertragungssystemes 9 dazu ausgenutzt, fertigungsbedingte Toleranzen der den elektrischen Schalter bildenden Einzelteile wirkungsvoll auszugleichen.

Claims (16)

1. Elektrischer Schalter, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem die feststehenden und beweglichen elektrischen Kontaktteile aufnehmenden Gehäuse, an welchem zumindest ein beweglich daran gelagertes Betätigungsglied vorhanden ist und wobei die der Betätigungsoberfläche abgewandte Unterseite des Betätigungsgliedes einerseits mit zumindest einem Übertragungssystem unter Vorspannung in Verbindung steht, das zumindest aus einem federelastisch ausgebildeten Ausgleichselement und einem längsverschieblich im Gehäuse gelagerten, starr ausgebildeten Ansteuerelement besteht und wobei das Übertragungssystem andererseits an ein bewegliches elektrisches Kontaktteil zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, daß das aus zumindest einem elastisch verformbaren Ausgleichselement (10) und einem starr ausgeführten Ansteuerelement (11) bestehende Übertragungssystem (9) einstückiger Bestandteil des Betätigungsgliedes (3) ist.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuerelement (11) in Form eines Stößels und daß das Ausgleichselement (10) in Form einer Biegefeder ausgebildet ist.

3. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Endfläche des stößelartig ausgebildeten Ansteuerelementes (11) an dem beweglichen elektrischen Kontaktteil (5) mit Vorspannung zur Anlage kommt und die andere Endfläche des Ansteuerelementes (11) dem Betätigungsglied (3) zugewandt ist, und daß das Ausgleichselement (10) henkelförmig ausgebildet ist, wobei der eine Schenkel (18) des Ausgleichselementes (10) mit seinem einen Endbereich an die Außenkontur des Ansteuerelementes (11) angeformt ist und wobei der andere Schenkel (19) des Ausgleichselementes (10) mit seinem Endbereich beabstandet zur anderen Endfläche des Ansteuerelementes (11) an die Unterseite (7) des Betätigungsgliedes (3) angeformt ist.

4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Schenkel (19) des henkelförmigen Ausgleichselementes (10) bis über die andere Endfläche des Ansteuerelementes (11) zurückgeführt ist, wobei im mit der anderen Endfläche versehenen Endbereich des Ansteuerelementes (11) eine Nut vorhanden ist, die in Erstreckungsrichtung des anderen Schenkels (19) ausgerichtet und zumindest geringfügig breiter als der andere Schenkel (19) ausgeführt ist.

5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an das Ausgleichselement (10), zur Begrenzung seines Federwegs, zumindest ein an das Ansteuerelement (11) zur Anlage kommender Anschlagarm angeformt ist.

6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagarm derart an das Ansteuerelement (11) zur Anlage kommt, daß nach dem einen eine weiche Federkennlinie aufweisenden ersten Federweg, ein eine harte Federkennlinie aufweisender zweiter Federweg des Ausgleichelementes (10) realisierbar ist.

7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits an den anderen Schenkel (19) des Ausgleichselementes (10) jeweils ein Anschlagarm angeformt ist, die nach Aufzehrung des, durch die henkelförmige Ausbildung des Ausgleichselementes (10) bedingten ersten Federweg brückenartig an die anderen Endflächen der verbleibenden Nutenwände des Ansteuerelementes (11) zur Anlage kommen und daß darüber hinaus bedingt durch die brückenartige Anlage der beiden Anschlagarme ein zweiter eine harte Federkennlinie aufweisender Federweg des Ausgleichelementes (10) realisierbar ist.

8. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuerelement (11) in Form eines Stößels und daß das Ausgleichselement (10) in Form eines Pufferkörpers ausgebildet ist.

9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ansteuerelementes (11) im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.

10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ansteuerelementes (11) im wesentlichen H-förmig ausgebildet ist.

11. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (3) und daß das einstückig daran vorhandene Übertragungssystem (9) vollkommen aus Kunststoff hergestellt sind.

12. Elektrischer Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungssystem (9) aus mehreren unterschiedliche Verformungseigenschaften aufweisenden Kunststoffen besteht.

13. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuerelement (11) aus einem ersten eine geringe Verformbarkeit aufweisenden Kunststoffmaterial besteht, und daß das Ausgleichselement (10) aus einem zweiten eine hohe Verformbarkeit aufweisenden Kunststoffmaterial besteht.

14. Elektrischer Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das als Pufferkörper ausgebildete Ausgleichselement (10) eine tonnenartige Form aufweist.

15. Elektrischer Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das als Pufferkörper ausgebildete Ausgleichselement (10) eine kissenartige Form aufweist.

16. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an die freie Endfläche des Ansteuerelementes (11) eine Betätigungsnase (16) angeformt ist, die an einer definierten Betätigungsstelle des beweglichen elektrischen Kontaktteils (5) zur Anlage kommt.