EP1400998A2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Elektrischer Schalter Download PDF

Info

Publication number
EP1400998A2
EP1400998A2 EP03020620A EP03020620A EP1400998A2 EP 1400998 A2 EP1400998 A2 EP 1400998A2 EP 03020620 A EP03020620 A EP 03020620A EP 03020620 A EP03020620 A EP 03020620A EP 1400998 A2 EP1400998 A2 EP 1400998A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electric motor
actuating element
switching device
switching
rocker switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03020620A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1400998A3 (de
Inventor
Volker Xanke
Ralf Brinkschulte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10243600A external-priority patent/DE10243600A1/de
Priority claimed from DE2003103747 external-priority patent/DE10303747A1/de
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
Publication of EP1400998A2 publication Critical patent/EP1400998A2/de
Publication of EP1400998A3 publication Critical patent/EP1400998A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H2003/008—Mechanisms for operating contacts with a haptic or a tactile feedback controlled by electrical means, e.g. a motor or magnetofriction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H21/00—Switches operated by an operating part in the form of a pivotable member acted upon directly by a solid body, e.g. by a hand
    • H01H21/02—Details
    • H01H21/18—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H21/22—Operating parts, e.g. handle
    • H01H21/24—Operating parts, e.g. handle biased to return to normal position upon removal of operating force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2215/00—Tactile feedback
    • H01H2215/05—Tactile feedback electromechanical
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H23/00—Tumbler or rocker switches, i.e. switches characterised by being operated by rocking an operating member in the form of a rocker button
    • H01H23/02—Details
    • H01H23/12—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H23/14—Tumblers
    • H01H23/143—Tumblers having a generally flat elongated shape
    • H01H23/145—Tumblers having a generally flat elongated shape the actuating surface having two slightly inclined areas extending from the middle outward

Definitions

  • the present invention relates to an electrical toggle or rocker switch with an actuating element designed as a rocker arm or rocker and a switching device which can be actuated by means of the actuating element and a method for reporting a switching status a switching device which can be actuated by means of an actuating element when actuating the actuating element.
  • Electrical switches are generally known and are used for opening and closing circuits. For this purpose, they have a switching device on, which can be actuated via an actuating element in such a way that the switching device assumes one of two switching states. At a first, in The following switching state, referred to as conductive, is two connections the switching device electrically connected to each other while in a second switching state, referred to below as separate the connections are electrically separated from each other.
  • electrical switches are like this called button used that only a predetermined switching state ingest while operating the actuator. In such In cases it is desirable for an operator to operate the switch actuated, can recognize whether a triggering of a switching process or reaching a predetermined switching state by actuation was actually achieved.
  • feedback is particularly important in situations where which the operator does not visually check the effect of the operation can.
  • a driver of a motor vehicle is usually forced to watch road traffic so that it is a visual As a rule, do not perceive feedback of a button being pressed can.
  • the present invention is therefore based on the object of an electrical To provide switches that provide feedback of an achieved Switching state allows in a simple manner; as well as a procedure for Feedback of a switching state by means of an actuating element actuatable switching device when actuating the actuating element to accomplish.
  • the electrical toggle or rocker switch comprises a as a rocker arm or rocker actuating element, a means the actuating element actuable switching device and an electric motor, which has a rotatably mounted rotor, the actuating element connected to the runner and thus together with this is rotatably or pivotally mounted.
  • the task is also solved by a feedback procedure a switching state of an actuatable by means of an actuating element Switching device when actuating the actuating element with the Features of claim 17.
  • a switching device that by means of a rocker arm or Rocker-trained actuating element can be actuated with a rotatably mounted rotor of an electric motor is connected when actuated of the actuating element during an actuation of the actuating element the switching device in a predetermined switching state offset and on the actuator by means of the actuator connected rotor of the electric motor by feeding torque to the electric motor.
  • the method according to the invention can be carried out with the aid of the electrical toggle or rocker switch.
  • the electrical switch according to the invention has an actuating element a rocker arm or a rocker that is mounted so that it or they can be pivoted or rotated about a predetermined geometric axis is.
  • the actuator can be on one axis or just two bearing journals can be stored.
  • a rocker arm is understood here to mean an actuating element which has an arm by means of which it is between a resting and at least one actuating position is movable back and forth, this Layers each correspond to a different switching state.
  • One as a seesaw configured actuating element in contrast, has two as lever or rocker arms formed sections, one of which each for Reaching a predetermined switching state of the switch is actuated and moved from a rest position into a corresponding actuation position becomes.
  • Such electrical switches with a rocker arm or rocker Actuators are often easier to use than corresponding ones Pressure switch when the switch, as is often the case in motor vehicles the case is about an arm's length away from the operator this is arranged.
  • the switching device which can be actuated by the actuating element is used for Opening and closing a circuit.
  • this can have two switching device connections have between which during a given Actuation of the actuating element a predetermined switching state given is.
  • the switching device connections electrically with each other connected or separated.
  • the switching device can thus move by actuating the actuating element from a complementary to the given switching state Switching state can be set to the specified switching state.
  • an electric motor is provided according to the invention, in which it any device for converting electrical to mechanical Energy can act on a rotatable runner having.
  • the rotor is often also called Anchor or rotor called.
  • the electric motor can still one Stand, often referred to as a stator, have the rigid with a Fastening element of the toggle or rocker switch is connected.
  • At least one of the stator and rotor comprises at least one coil winding, so that the rotor by supplying a current to the electric motor and thus to the coil winding over that from the coil winding generated magnetic field is movable.
  • three-phase motors or electric motors that can be driven by electronic control, such as stepper motors or similarly trained Electric motors, and preferably DC motors are used.
  • the rotor is connected to the actuating element and thereby to one rotatably or pivotally mounted together with this.
  • the connection and the storage need only be designed in such a way that on the one hand the transmission of torque from the rotor to the actuating element is possible and that other forces in one Direction transverse to the geometric axis of rotation or swivel axis about which the Actuating element can be rotated or pivoted can.
  • the position of the actuating element is preferably also secured in a direction parallel to the geometric rotation or Pivot axis.
  • the ability to apply torque to the actuator need only be possible in the actuating position of the actuating element to be the one during the operation, that is, when the corresponding one predetermined switching state is reached, relative to the switching device occupies.
  • the rotor can completely or partially arranged within the corresponding coil winding his.
  • the coil winding at least partially a coil core or a yoke made of a ferromagnetic or soft magnetic material to record the Coil winding generated magnetic field in the area of the rotor to lead.
  • connection between the rotor and the actuator is like this on the one hand a very good torque and power transmission from the Runner on the actuator, that is, the rocker arm or Rocker reached.
  • the switching device in a predetermined switching state offset, depending on the use of the invention electrical switch a conductive or separate switching state can be.
  • the actuating element is then in the actuating position.
  • Electric motor supplied a current which means by means of the actuator connected rotor on the actuator Torque is exerted for an operator operating the actuator actuated, can be felt and so a tactile feedback for reaching the actuation position and thus the predetermined Switching state forms.
  • the invention therefore advantageously allows active tactile Acknowledgment for a given switching state reached at at the same time very simple and light construction of the used electrical switch.
  • electrical toggle or rocker switches according to the invention be designed so that they take up very little space require what is very advantageous for use in a motor vehicle is.
  • the simple construction also allows very short response times of the electric motor and thus quick feedback a successful actuation of the electrical according to the invention Person operating the toggle or rocker switch.
  • the toggle or rocker switch according to the invention can Reaching the specified switching state even after actuation has ended of the actuator in this switching state reached remain.
  • the electrical toggle or rocker switch is designed as a button.
  • a button is used here Switch understood that a predetermined switching state only during assumes an actuation of the actuating element, but otherwise in the Switching state, which to the predetermined, by operating the switch switching state to be achieved is complementary, returns automatically.
  • Such an electrical switch there is active tactile feedback particularly advantageous since an operator may only It is difficult to determine whether the desired switching status has been reached or whether the switching status reached is still present.
  • a resilient element is provided, by means of which the rocker arm or the rocker from an actuation position to a rest position and thus the Switching device from the specified switching state to the complementary Switching state is traceable.
  • This spring element can for example in or on the switching device or on a bearing be provided for the actuator.
  • the electric toggle or rocker switch can basically any switching devices can be used. It is however preferred that the electrical switching device at least two can be brought into contact with one another by movement of the actuating element Includes contact elements, each with a corresponding one Connection of the switching device is connected. Such Switching device is very simple and allows that too Switching larger currents. The actuator is then for transmission a movement on the switching device and in particular a Element for moving one of the contact elements of the switching device educated.
  • the switching device include a sensor for a physical Has size by a tilting or rocking movement of the actuating element is changeable.
  • the switching device can then additionally to the actual sensor element of the sensor another one with the Switching device connections of the switching device connected, if necessary have integrated circuit in the sensor, which is dependent from one through a value or course of physical quantity certain state of the sensor element towards the switching device connections electrically connects or disconnects.
  • the physical quantity can in particular be an electrical one and / or act magnetic field, so that the sensor for example can be a capacitive sensor or a magnetic sensor. It is however, it is particularly preferred that the switching device has a pressure sensor has, on the pressure-sensitive element by means of the actuating element Pressure can be exerted. Such a sensor is not used the magnetic caused by current changes in the electric motor and / or electrical fields is strongly influenced and is therefore less prone to failure. In addition, the use of a Pressure sensor when designing the electrical tilting device according to the invention or rocker switch a particularly simple structure of the switch.
  • the actuating element and the runner can be integrated his.
  • the runner can be injection molded Plastic-made actuator can be injected so that the Storage takes place via corresponding sections of the actuating element. This is preferred if the smallest possible design is desired.
  • the actuating element on two lateral sides is then particularly preferred Bearings rotatably supported, with a shaft for fastening the rotor can be omitted.
  • it is particularly preferred that the actuator on a rotor axis of the electric motor is stored.
  • an already installed electric motor can do this are used, on the rotor or output shaft, the actuating element is attached.
  • the actuating element is then by means of the electric motor held on a mounting of the switch. The usage an already fully assembled electric motor still allows a special one simple manufacturing.
  • the electric motor can be constructed in any way.
  • the rotor can comprise a coil winding, the currents either via sliding contacts or, made possible by the only small Swivel angle, contact wires can be fed.
  • the stand can then likewise at least one coil winding and / or a soft magnetic one Component and / or have a permanent magnet.
  • the power supplies however, they may be susceptible to environmental influences such as moisture or oil films or can subject to considerable material fatigue when operated frequently. It is therefore particularly preferred that the runner be at least one soft or ferromagnetic element and / or at least one permanent magnet has, on or by a magnetic field, which by Current flow can be generated by a stator winding of the electric motor, a force is exercisable.
  • the rotor then does not include a coil winding.
  • a power supply is only necessary to elements that relative to a fastener of the tilting or Rocker switches are motionless, which means reliability and durability of the toggle or rocker switch according to the invention increased.
  • That soft or The ferromagnetic element and / or the permanent magnet can be attached to a rotor axis.
  • he can also directly on the Actuator can be held, which makes a particularly flat structure of the electric rocker switch or rocker switch according to the invention becomes.
  • the electric motor can be of the type Stepper motor be formed and have at least two coils
  • the actuating element has a rocker is formed two lever arms, and that for each of the lever arms in each case a switching device which can be actuated by rocking the actuating element is provided.
  • a switching device which can be actuated by rocking the actuating element.
  • the control of the electric motor can be done in different ways Way by corresponding voltage or current signals for the electric motor or coil windings of the electric motor.
  • the control of the electric motor is preferably such that one on the actuating element torque exerted by the electric motor as such or as movement of the actuator or part thereof for an electrical switch actuating the invention Operator is perceptible without continued actuation is made much more difficult.
  • the type of control from Depending on the intended use of the electrical switch according to the invention.
  • a feedback circuit with a control input electrically connected to the switching device and one electrically connected to a coil winding of the electric motor Feedback circuit output is provided with which depending from an instantaneous switching state of the switching device or a last change in the switching state of the switching device Voltage or current signals can be output to the electric motor.
  • the feedback circuit is expediently designed to receive signals to deliver to the electric motor, by means of which the electric motor in the the previous paragraph is controllable.
  • the voltage or current signals preferably do not depend on further, previous switching state changes.
  • the control of the electric motor can therefore be independent of the function of a device operated by actuating the toggle or rocker switch respectively.
  • Such an electrical switch can be easily connected to any Locations, for example in a motor vehicle, without additional wiring be used.
  • a feedback circuit with a the switching device electrically connected control input and one electrically connected to a coil winding of the electric motor Feedback circuit output is provided as a control or regulating device is designed for a device to be controlled and by means of which the device depending on an instantaneous Switching state of the switching device and / or previous switching states and / or switching state changes can be controlled and thereby Corresponding voltage or current signals can be output to the electric motor are.
  • the feedback circuit is expediently designed to To emit signals to the electric motor by means of which the electric motor controllable in the manner mentioned in the penultimate paragraph is. In the simplest case, this can be an input device act for a device, for example an air conditioning system, at which the switching device and the actuator for entering Serve control signals. In this way, with the invention electric toggle or rocker switch using the control of a device simple tactile feedback possible.
  • the feedback circuit at least is partially designed as a digital circuit, the circuit states by actuating the actuating element at least partially are controllable, with a switching state change of the switching device due to an actuation of the actuating element, a voltage or current signal can be output to the electric motor.
  • the digital circuit preferably has a microcontroller or processor on that a simple change in the properties of the digital Switching by changing the programming of the microcontroller or processor allowed.
  • the actuating element and the switching device can easily control complex devices be used.
  • the invention possible that by operating the electrical A list entry from a list of values for a control parameter and / or from a hierarchy of function options or -Alternatively an option or an alternative can be selected. So that is in particular a movement in a menu of a program is possible, where reaching a menu item by tactile feedback to the operator via the toggle or rocker switch according to the invention is possible.
  • the feedback circuit at least one other Has control input, and that the voltage or current signals too depending on current or past signals can be output from the feedback circuit at the further control input are.
  • the voltage or current signals can in principle be any have a suitable shape.
  • the form and duration of the voltage or Current signals that are supplied to the electric motor can preferably be however, on the one hand, judge whether the ones caused by them Forces or torques on the actuator directly or simply as a movement of the actuating element for an operator, but are certainly noticeable.
  • according to Art direct the use of the electrical switch according to the invention.
  • an oscillating current when actuated an oscillating current is supplied to the electric motor. It is for that preferred that the feedback circuit generate an oscillator an oscillating voltage or current signal for the electric motor having.
  • the frequency of the vibration can be so high that an operator still perceive a vibration of the actuating element can.
  • Such feedback is good from others at Differentiation between actuation occurring mechanical resistances.
  • At least one pulse-like change in current supplied to the electric motor is effected.
  • electrical toggle or rocker switch it is preferred that the feedback circuit for delivering pulsed voltage or Current signals to the electric motor is formed.
  • a tension or Current pulse can in particular be chosen so that the so caused Torques on the actuator for an operator as a Impact against the actuating element are perceptible.
  • Under pulses are also modulated with a predetermined oscillation frequency Pulse understood. Such feedback is good from others, at to differentiate between the mechanical resistances occurring during actuation.
  • a timer is provided by means of its during a switching state corresponding to an actuation the switching device to deliver a predetermined time intervals Voltage or current signal to the electric motor can be triggered.
  • On such electrical switches allow the delivery of pulse trains as feedback signals, an operator at low frequencies, for example as a repeated knock, at higher frequencies as well Can perceive vibration.
  • the time interval decreases with increasing duration of the operation.
  • the electric toggle or rocker switch according to the invention preferred that by means of the feedback circuit as a voltage or Current signals pulses can be emitted, the time interval with increasing Time since the switching status of the Switching device decreases.
  • An operator also receives one tactile feedback on the duration of the actuation.
  • the electrical toggle or rocker switch according to the invention has two Switching devices on, it is preferred that the feedback circuit for each of the switching devices, one with the respective one Has switching device connected control input and designed is that depending on which of the switching devices is actuated voltage or current signals can be delivered to the electric motor are, so that torques corresponding, different Direction can be given. It can be done with just one as Actuator-electric motor distinguishable tactile feedback for the actuation of one of the switching devices are given. A user takes, depending on the pivoting direction of the rocker arm or the Rocker, torques on the actuator in different Directions true.
  • the feedback circuit is particularly preferably designed such that at an actuation of one of the switching devices for the respective switching device characteristic voltage or current signals for currents corresponding direction can be delivered to the electric motor.
  • signals can differ in their temporal course. The fact that the force exerted on the actuating element or then also distinguish torque signals, an operator receives simple tactile feedback on the type of operation.
  • the electrical switch according to the invention is particularly suitable for Use in motor vehicles. While operating a motor vehicle it can be very advantageous if a switch is actuated provides tactile feedback, since it is the surroundings of the motor vehicle also during the operation of the motor vehicle in the driver's field of vision can stay.
  • an electrical switch according to a first preferred Embodiment of the invention on a base plate 10, a switching device 12 with switching device connections, an actuating element 14 for actuating the switching device 12 and an electric motor 16 on the support elements 18 connected to the base plate 10 is held.
  • the electrical switch further comprises a feedback circuit 20, the control inputs with the switching device connections the switching device 12 and via feedback circuit outputs is electrically conductively connected to the electric motor 16.
  • the electrical switch is connected to the switchgear connections with a Device 22 connected, the power supply to the electrical Switch can be switched.
  • the switching device 12 designed as a button comprises two each corresponding switching device connections connected, relative to each other movable contact elements shown only schematically in FIG. 1 23, one of which is resilient.
  • the movement of the Contact elements 23 are made in a manner known per se via a pin 24.
  • the contact elements 23 are in contact with one another, so that the Switching device connections are electrically connected to one another or are short-circuited.
  • the resilient contact element is tensioned.
  • a second, separate, complementary to the first switching state Switching state is the springy contact element in a relaxed State and the contact elements 23 are not in contact with one another, so that the switching device connections are not connected to each other are.
  • the contact elements 23 are therefore only against the spring force by pressure to bring the resilient contact element into contact when it is no longer required of the pressure, the switching device is displaced by the spring force of the pin 24 brought back into the separate switching state.
  • the electric motor 16 which is shown only very schematically in FIG. 1, comprises in a housing a stand that acts as a coil winding of the electric motor a stator winding 26 on a substantially U-shaped one Yoke 28, and one on a rotor axis 30 between legs of the yoke 28 arranged, rotatably mounted, plate-shaped a rotor or armature 32 consisting of a soft magnetic material.
  • the stator winding 26 is with the feedback circuit outputs Feedback circuit 20 connected so that by supplying a A magnetic field can be generated which is guided through the yoke 28.
  • the one provided for actuating the switching device 12 as a rocker arm trained actuating element 14 has an actuating arm 34, by means of which there is a rest and an actuation position and is pivotable, and two side bearing supports 36.
  • the side Bearing supports 36 and thus the actuator 14 are with the Rotor axis 30 is firmly connected and therefore to the electric motor 16 pivoted.
  • the actuating element 14 is formed on the one hand so that the Switching device 12 by pivoting the actuating arm 34 from a Rest position in which the actuating arm 34 is essentially parallel to Base plate 10 is aligned and the switching device 12 is not actuated, in the direction of the base plate 10 in an operating position in which the Pin 24 is depressed, is actuated.
  • the actuating element 14 is with the rotor axis 30 connected that the rotor 32, with which it is fixed over the rotor axis 30 is connected to the poles of the yoke 28 when the Actuator 14 is in the rest position.
  • the feedback circuit 20 is designed such that when the Control input a predetermined current via the feedback circuit output to the electric motor 16, that is to say more precisely the stator winding 26 is delivered. A strength of the current is chosen so that on the actuating element 14 is securely perceptible by an operator Torque is exertable, but without a significantly increased To require effort to actuate the actuator 14.
  • the feedback circuit has a timer and is designed that in the event of a short circuit in the control input determined by means of the timer Periodic intervals of, for example, half a second of rectangular current pulses are delivered to the electric motor 16, the one corresponding change over time in a torque generated by the rotor effect on the actuator 14.
  • the switching device 12 placed in the conductive switching state, so that on the one hand two connections are electrically connected in the device 22.
  • the control input of the feedback circuit is independent of the Function of the device 22 shorted, causing the feedback circuit 20 outputs rectangular current pulses to the electric motor 16. This in turn generates corresponding square-wave torque pulses on the Actuator 14, which an operator as a pulsating tactile Receives feedback.
  • An electrical switch illustrated in FIG. 2 points to a base plate 38 first and second switching devices 40 and 40 'with corresponding Switching device connections, one held on support elements 42 Electric motor 44 and one on a rotor axis 46 of the electric motor 44 attached and thus rotatably mounted actuator 48 in the form a rocker switch with two arms 50 and 50 '.
  • one Feedback circuit 52 is provided, which has two separate control inputs with the switching device connections of the switching devices 40 and 40 'and via a feedback circuit output with the electric motor 44 is connected. The feedback circuit 52 is still over a signal connection 54 is connected to a device 56 which is operated by the Feedback circuit 52 can be controlled.
  • the switching devices 40 and 40 ' are like the switching device 12 in the first embodiment.
  • the electric motor 44 is in contrast to the motor 16 of the first embodiment to a simple conventional DC electric motor, the direction of which changes by changing the Current direction of the current supplied to him is changeable.
  • the electric motor 44 has a rotor 58, which is shown only schematically in FIG. 2, which is rigidly connected to the rotor axis 46 mounted in the electric motor 44 and is rotatably mounted. Connections of the electric motor 44 are with the feedback circuit outputs of the feedback circuit 52 connected.
  • the actuating element 48 designed as a rocker is via lateral bearing supports 59 firmly connected to the rotor axis 46 and thus the rotor 58 and rotatably mounted.
  • the arms 50 and 50 'of the actuator 48, which are on opposite sides of the bearing supports 59 extend are designed so that by depressing these arms the switching devices 40 and 40 'can be actuated. You are therefore out a rest position in which the actuating element 48 is essentially parallel is oriented to the base plate 38 in two different actuation positions movable in which one of the two switching devices 40 or 40 ' is actuated.
  • the feedback circuit 52 is a control circuit for the device 56 trained.
  • the device 56 to be controlled can be, for example are an air conditioner in a motor vehicle, wherein the feedback circuit 52 is used to enter target temperatures.
  • the feedback circuit 52 has the control circuit for the device 56 a digital circuit not explicitly shown in the figures with a programmable microcontrollers on the control inputs of the Feedback circuit 52 connected to the switching devices 40 and 40 ' is.
  • the digital circuit is designed so that by actuating the switching devices 40 or 40 'from a list of predetermined target temperatures a certain temperature can be selected. As long as one of the Both control inputs are shorted out from the list of possible ones Target temperatures based on a current list element the neighboring list element corresponding to a lower or higher one Temperature selected. If the short circuit of the the corresponding tax input, the list entries are increasing run faster.
  • the digital circuit is also designed so that each time it is reached of a new list entry, the feedback circuit 52 to the Electric motor 44 outputs a current signal.
  • the direction of the stream depends on which of the two switching devices 40 and 40 'is actuated has been.
  • the feedback circuit 52 is designed such that the current signals are of identical design except when the arm 50 or the arm 50 'is depressed so that on the actuator 48 torques different according to the current direction Direction can be exercised.
  • the electrical switch according to the third preferred embodiment The invention works as follows.
  • the signal connection 54 becomes a straight line signal corresponding to the selected list entry to the device 56, i.e. the air conditioner.
  • an electrical switch is preferred according to a fifth Embodiment of the invention shown, which is after the switch distinguishes the third preferred embodiment of the invention in that that the switching devices 40 and 40 'by switching devices 60 and 60 'are replaced.
  • components of the electrical switch according to the fifth preferred embodiment which is essentially same as the corresponding components of the electrical switch are formed according to the third preferred embodiment
  • the same reference numerals are used below. The also apply same explanations for these.
  • the switching devices 60 and 60 ' have the same pressure sensors 62 and 62 ', whose pressure-sensitive, aligned parallel to the base plate 38 Areas of sensor elements of the pressure sensors via coil springs 64 and 64 'with the actuator 48, that is corresponding arms 50 and 50 ', respectively.
  • the detection and evaluation circuits are for the detection of pressures by means of the pressure sensors 62 and 62 'and to the corresponding one Circuit of the switching device connections formed. In particular close when a given threshold is exceeded the pressure exerted on the corresponding pressure sensor Switching device connections short, so that the switching devices 60 and 60 'act analogously to the switching devices 40 and 40'.
  • Actuator 48 can now via the coil springs 64 or 64 'a pressure on the corresponding pressure sensor 62 or 62' Switching devices 60 and 60 'are issued, which then have a corresponding Short circuit the control input of the feedback circuit 52, see above that the same function as in the fourth embodiment results.
  • An electrical switch is like the switch according to the fifth embodiment constructed, using an electric motor that one Has rotor with a permanent magnet whose magnetization is oriented orthogonally to the rotor axis and which is in the rest position of the Actuator with one pole between two poles of a stand of the electric motor, which has a stator winding, is arranged.
  • an electric motor that one Has rotor with a permanent magnet whose magnetization is oriented orthogonally to the rotor axis and which is in the rest position of the Actuator with one pole between two poles of a stand of the electric motor, which has a stator winding, is arranged.

Landscapes

  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)

Abstract

Ein elektrischer Kipp- oder Wippschalter umfasst ein als Kipphebel oder Wippe ausgebildetes Betätigungselement, eine mittels des Betätigungselements betätigbare Schalteinrichtung und einen Elektromotor, der einen drehbar gelagerten Läufer aufweist, wobei das Betätigungselement mit dem Läufer verbunden und dadurch gemeinsam mit diesem dreh- oder schwenkbar gelagert ist. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kipp- oder Wippschalter mit einem als Kipphebel oder Wippe ausgebildeten Betätigungselement und einer mittels des Betätigungselements betätigbaren Schalteinrichtung sowie ein Verfahren zur Rückmeldung eines Schaltzustandes einer mittels eines Betätigungselements betätigbaren Schalteinrichtung bei Betätigung des Betätigungselements.
Elektrische Schalter sind grundsätzlich bekannt und dienen zum Öffnen und Schließen von Stromkreisen. Hierzu weisen sie eine Schalteinrichtung auf, die über ein Betätigungselement so betätigbar ist, dass die Schalteinrichtung einen von zwei Schaltzuständen einnimmt. Bei einem ersten, im Folgenden als leitend bezeichneten Schaltzustand sind zwei Anschlüsse der Schalteinrichtung elektrisch leitend miteinander verbunden, während bei einem zweiten, im Folgenden als getrennt bezeichneten Schaltzustand die Anschlüsse elektrisch voneinander getrennt sind.
Für eine Reihe von Anwendungen werden als elektrische Schalter so genannte Taster verwendet, die einen vorgegebenen Schaltzustand nur während einer Betätigung des Betätigungselements einnehmen. In solchen Fällen ist es wünschenswert, dass eine Bedienperson, die den Schalter betätigt, erkennen kann, ob eine Auslösung eines Schaltvorgangs bzw. das Erreichen eines vorgegebenen Schaltzustandes durch die Betätigung tatsächlich erreicht wurde.
Es gibt zwar elektrische Schalter, die hierzu mechanische Einrichtungen aufweisen, die der Bedienperson beispielsweise bei einem Niederdrücken eines als Taster ausgebildeten Betätigungselements durch eine Änderung eines der Betätigungsbewegung entgegengebrachten Widerstandes das Überwinden eines Druckpunkts und damit das Erreichen eines vorgegebenen Schaltzustandes anzeigen. Eine solche Mechanik ist jedoch verschleißanfällig und vermittelt insbesondere bei längerem Betätigen des Tasters keine sichere Rückmeldung, ob die Schalteinrichtung immer noch in dem gewünschten Schaltzustand ist.
Eine Rückmeldung ist jedoch insbesondere in Situationen wichtig, in denen die Bedienperson die Wirkung der Betätigung nicht visuell kontrollieren kann. Insbesondere ist ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs in der Regel gezwungen, den Straßenverkehr zu beobachten, so dass er eine visuelle Rückmeldung einer Betätigung eines Tasters in der Regel nicht wahrnehmen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter bereitzustellen, der eine Rückmeldung eines erreichten Schaltzustandes auf einfache Weise ermöglicht; sowie ein Verfahren zur Rückmeldung eines Schaltzustandes einer mittels eines Betätigungselements betätigbaren Schalteinrichtung bei Betätigung des Betätigungselements zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen elektrischen Kipp- oder Wippschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Der erfindungsgemäße elektrische Kipp- oder Wippschalter umfasst ein als Kipphebel oder Wippe ausgebildetes Betätigungselement, eine mittels des Betätigungselements betätigbare Schalteinrichtung und einen Elektromotor, der einen drehbar gelagerten Läufer aufweist, wobei das Betätigungselement mit dem Läufer verbunden und dadurch gemeinsam mit diesem dreh- oder schwenkbar gelagert ist.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Rückmeldung eines Schaltzustandes einer mittels eines Betätigungselements betätigbaren Schalteinrichtung bei Betätigung des Betätigungselements mit den Merkmalen des Anspruchs 17.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Rückmeldung eines Schaltzustandes einer Schalteinrichtung, die mittels eines als Kipphebel oder Wippe ausgebildeten Betätigungselements betätigbar ist, das mit einem drehbar gelagerten Läufer eines Elektromotors verbunden ist, bei Betätigung des Betätigungselements wird während einer Betätigung des Betätigungselements die Schalteinrichtung in einen vorgegebenen Schaltzustand versetzt und auf das Betätigungselement mittels des mit dem Betätigungselement verbundenen Läufers des Elektromotors durch Zuführung eines Stroms zu dem Elektromotor ein Drehmoment ausgeübt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalters ausgeführt werden.
Der erfindungsgemäße elektrische Schalter weist als Betätigungselement einen Kipphebel oder eine Wippe auf, der bzw. die so gelagert ist, dass er bzw. sie um eine vorgegebene geometrische Achse schwenk- bzw. drehbar ist. Das Betätigungselement kann dabei auf einer Achse oder auch nur zwei Lagerzapfen gelagert sein.
Unter einem Kipphebel wird hierbei ein Betätigungselement verstanden, das einen Arm aufweist, mittels dessen es zwischen einer Ruhe- und wenigstens einer Betätigungslage hin- und her bewegbar ist, wobei diese Lagen jeweils einem anderen Schaltzustand entsprechen. Ein als Wippe ausgebildetes Betätigungselement weist demgegenüber zwei als Hebel- bzw. Wippenarme ausgebildete Abschnitte auf, von denen jeweils einer zur Erreichung eines vorgegebenen Schaltzustandes des Schalters betätigt und aus einer Ruhelage in eine entsprechende Betätigungslage bewegt wird.
Solche elektrischen Schalter mit einem als Kipphebel oder Wippe ausgebildeten Betätigungselement sind häufig einfacher bedienbar als entsprechende Druckschalter, wenn der Schalter, wie es häufig in Kraftfahrzeugen der Fall ist, etwa eine Armlänge von der Bedienperson entfernt vor dieser angeordnet ist.
Die mit dem Betätigungselement betätigbare Schalteinrichtung dient zum Öffnen und Schließen eines Stromkreises. Diese kann dazu zwei Schalteinrichtungsanschlüsse aufweisen, zwischen denen während einer vorgegebenen Betätigung des Betätigungselements ein vorgegebener Schaltzustand gegeben ist. In diesem vorgegebenen Schaltzustand können, je nach Anwendung, die Schalteinrichtungsanschlüsse elektrisch miteinander verbunden oder voneinander getrennt sein. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann so durch Betätigen des Betätigungselements die Schalteinrichtung aus einem zu dem vorgegebenen Schaltzustand komplementären Schaltzustand in den vorgegebenen Schaltzustand versetzt werden.
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Elektromotor vorgesehen, bei dem es sich um eine beliebige Vorrichtung zur Umwandlung elektrischer in mechanische Energie handeln kann, die einen drehbar gelagerten Läufer aufweist. Der Läufer wird je nach Art des Elektromotors häufig auch als Anker oder Rotor bezeichnet. Der Elektromotor kann weiterhin einen Ständer, oft auch als Stator bezeichnet, aufweisen, der starr mit einem Befestigungselement des Kipp- oder Wippschalters verbunden ist. Wenigstens einer von Ständer und Läufer umfasst wenigstens eine Spulenwicklung, so dass der Läufer durch Zuführung eines Stroms zu dem Elektromotor und damit zu der Spulenwicklung über das dann von der Spulenwicklung erzeugte Magnetfeld bewegbar ist. Insbesondere können Drehstrommotoren oder durch elektronische Ansteuerung antreibbar Elektromotoren, wie beispielsweise Schrittmotoren oder ähnlich ausgebildete Elektromotoren, sowie bevorzugt Gleichstrommotoren verwendet werden.
Der Läufer ist mit dem Betätigungselement verbunden und dadurch zum einen gemeinsam mit diesem dreh- oder schwenkbar gelagert. Die Verbindung und die Lagerung brauchen dabei nur derart ausgebildet zu sein, dass zum einen die Übertragung eines Drehmoments von dem Läufer auf das Betätigungselement möglich ist und dass zum anderen Kräfte in einer Richtung quer zur geometrischen Dreh- bzw. Schwenkachse, um die das Betätigungselement dreh- bzw. schwenkbar ist, aufgenommen werden können. Vorzugsweise erfolgt auch eine Sicherung der Lage des Betätigungselements in einer Richtung parallel zu der geometrischen Dreh- oder Schwenkachse.
Durch die Verbindung des Betätigungselements mit dem Läufer können durch den Elektromotor ausgeübte Drehmomente bzw. Kräfte unmittelbar auf das Betätigungselement übertragen werden. Um ein solches Drehmoment auszuüben, braucht dem Elektromotor, das heißt insbesondere einer Spulenwicklung des Elektromotors, nur ein entsprechender Strom zugeführt zu werden.
Die Möglichkeit, auf das Betätigungselement ein Drehmoment auszuüben, braucht dabei nur in der Betätigungslage des Betätigungselements möglich zu sein, die es während der Betätigung, das heißt wenn der entsprechende vorgegebene Schaltzustand erreicht ist, relativ zu der Schalteinrichtung einnimmt. Insbesondere genügt es daher, dass der Läufer nur über einen Winkelbereich drehbar ist, der dem Dreh- oder Schwenkbereich des Betätigungselements entspricht.
Weist der Ständer wenigstens eine Spulenwicklung auf, kann der Läufer ganz oder teilweise innerhalb der entsprechenden Spulenwicklung angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, den Läufer außerhalb der Spulenwicklung anzuordnen, wobei optional die Spulenwicklung wenigstens teilweise einen Spulenkern bzw. ein Joch aus einem ferromagnetischen bzw. weichmagnetischen Material aufnehmen kann, um das von der Spulenwicklung erzeugte magnetische Feld in den Bereich des Läufers zu führen.
Durch die Verbindung zwischen Läufer und Betätigungselement wird so zum einen eine sehr gute Drehmoment- bzw. Kraftübertragung von dem Läufer auf das Betätigungselement, das heißt den Kipphebel bzw. die Wippe erreicht. Zum anderen ergibt sich eine sehr einfache Konstruktion, da der Läufer zusammen mit dem Betätigungselement ein Bauteil bilden, das nur dreh- bzw. schwenkbar gelagert zu sein braucht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während einer Betätigung des Betätigungselements, d.h. dessen Bewegung von der Ruhelage in die Betätigungslage, die Schalteinrichtung in einen vorgegebenen Schaltzustand versetzt, der abhängig von der Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters ein leitender oder auch getrennter Schaltzustand sein kann. Das Betätigungselement befindet sich dann in der Betätigungslage. Während der Betätigung des Betätigungselements wird dann dem Elektromotor ein Strom zugeführt, wodurch mittels des mit dem Betätigungselement verbundenen Läufers auf das Betätigungselement ein Drehmoment ausgeübt wird, das für eine Bedienperson, die das Betätigungselement betätigt, spürbar sein kann und so eine taktile Rückmeldung für das Erreichen der Betätigungslage und damit des vorgegebenen Schaltzustands bildet.
Die Erfindung erlaubt daher in vorteilhafter Weise eine aktive taktile Rückmeldung für einen erreichten vorgegebenen Schaltzustand bei einer gleichzeitig sehr einfachen und leichten Konstruktion des verwendeten elektrischen Schalters.
Dies ermöglicht es insbesondere, den erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalter in Kraftfahrzeugen auch an vielen verschiedenen Stellen zu verwenden, ohne dass untragbar hohe Kosten entstehen oder das Gewicht des Kraftfahrzeugs deutlich ansteigt.
Darüber hinaus können erfindungsgemäße elektrische Kipp- oder Wippschalter so ausgebildet sein, dass sie nur einen sehr geringen Platzbedarf erfordern, was für eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug sehr vorteilhaft ist.
Die einfache Konstruktion erlaubt insbesondere auch sehr kurze Ansprechzeiten des Elektromotors und damit eine schnelle Rückmeldung einer erfolgreichen Betätigung an eine den erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalter betätigende Person.
Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen beschrieben.
Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Kipp- oder Wippschalter nach Erreichen des vorgegebenen Schaltzustands auch nach Ende der Betätigung des Betätigungselements in diesem erreichten Schaltzustand verbleiben. Es ist jedoch bevorzugt, dass der elektrische Kipp- oder Wippschalter als Taster ausgebildet ist. Unter einem Taster wird hierbei ein Schalter verstanden, der einen vorgegebenen Schaltzustand nur während einer Betätigung des Betätigungselements annimmt, sonst jedoch in den Schaltzustand, der zu dem vorgegebenen, durch Betätigung des Schalters zu erreichenden Schaltzustand komplementär ist, selbsttätig zurückkehrt. Bei einem solchen elektrischen Schalter ist eine aktive taktile Rückmeldung besonders vorteilhaft, da eine Bedienperson unter Umständen nur schwer feststellen kann, ob der gewünschte Schaltzustand erreicht wurde bzw. ob der erreichte Schaltzustand noch vorhanden ist.
Zur Ausbildung des elektrischen Kipp- oder Wippschalters als Taster ist bevorzugt ein federndes Element vorgesehen, mittels dessen der Kipphebel oder die Wippe aus einer Betätigungslage in eine Ruhelage und damit die Schalteinrichtung aus dem vorgegebenen Schaltzustand in den komplementären Schaltzustand zurückführbar ist. Dieses federnde Element kann beispielsweise in oder an der Schalteinrichtung oder auch an einem Lager für das Betätigungselement vorgesehen sein.
Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalter können grundsätzlich beliebige Schalteinrichtungen verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass die elektrische Schalteinrichtung wenigstens zwei durch Bewegung des Betätigungselements miteinander in Kontakt bringbare Kontaktelemente umfasst, von denen jeweils eines mit einem entsprechenden Anschluss der Schalteinrichtung verbunden ist. Eine solche Schalteinrichtung ist sehr einfach aufgebaut und erlaubt dabei auch das Schalten größerer Ströme. Das Betätigungselement ist dann zur Übertragung einer Bewegung auf die Schalteinrichtung und insbesondere ein Element zur Bewegung eines der Kontaktelemente der Schalteinrichtung ausgebildet.
Soll die Herstellung von mechanischen Kontakten vermieden werden, ist es bevorzugt, dass die Schalteinrichtung einen Sensor für eine physikalische Größe aufweist, die durch eine Kipp- oder Wippbewegung des Betätigungselements veränderbar ist. Die Schalteinrichtung kann dann zusätzlich zu dem eigentlichen Sensorelement des Sensors noch eine mit den Schalteinrichtungsanschlüssen der Schalteinrichtung verbundene, gegebenenfalls in den Sensor integrierte Schaltung aufweisen, die in Abhängigkeit von einem durch einen Wert oder Verlauf der physikalischen Größe bestimmten Zustand des Sensorelements hin die Schalteinrichtungsanschlüsse elektrisch miteinander verbindet bzw. trennt.
Bei der physikalischen Größe kann es sich insbesondere um ein elektrisches und/oder magnetisches Feld handeln, so dass der Sensor beispielsweise ein kapazitiver Sensor oder ein Magnetsensor sein kann. Es ist jedoch besonders bevorzugt, dass die Schalteinrichtung einen Drucksensor aufweist, auf dessen druckempfindliches Element mittels des Betätigungselements Druck ausübbar ist. Ein solcher Sensor wird nicht durch die durch Stromänderungen in dem Elektromotor hervorgerufenen magnetischen und/oder elektrischen Felder stark beeinflusst und ist daher weniger störanfällig. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung eines Drucksensors bei Ausbildung des erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalters einen besonders einfachen Aufbau des Schalters. Insbesondere kann zwischen dem Kipphebel oder der Wippe und dem Drucksensor ein federndes Element angeordnet sein, um einerseits eine Kraftübertragung von dem Betätigungselement auf den Drucksensor zu bewirken und andererseits ein Rückstellen des Betätigungselements in eine Ruhelage sicherzustellen, wenn eine zur Betätigung auf das Betätigungselement ausgeübte Kraft nicht mehr ausgeübt wird.
Das Betätigungselement und der Läufer können integriert ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Läufer in ein im Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestelltes Betätigungselement eingespritzt sein, so dass die Lagerung über entsprechende Abschnitte des Betätigungselements erfolgt. Dies ist bevorzugt, wenn eine möglichst kleine Bauform gewünscht ist. Besonders bevorzugt ist dann das Betätigungselement an zwei seitlichen Lagern drehbar gelagert, wobei eine Welle zur Befestigung des Läufers entfallen kann. Zur einfachen Fertigung ist es jedoch besonders bevorzugt, dass das Betätigungselement auf einer Läuferachse des Elektromotors gelagert ist. Dazu kann insbesondere ein bereits montierter Elektromotor verwendet werden, an dessen Läufer- bzw. Abtriebswelle das Betätigungselement befestigt wird. Das Betätigungselement ist dann mittels des Elektromotors an einer Befestigung des Schalters gehalten. Die Verwendung eines bereits fertig montierten Elektromotors erlaubt weiterhin eine besonders einfache Fertigung.
Grundsätzlich kann der Elektromotor in beliebiger Weise aufgebaut sein. Insbesondere kann der Läufer eine Spulenwicklung umfassen, der Ströme entweder über Schleifkontakte oder, ermöglicht durch den nur kleinen Schwenkwinkel, Kontaktdrähte zuführbar sind. Der Ständer kann dann ebenfalls wenigstens eine Spulenwicklung und/oder ein weichmagnetisches Bauteil und/oder einen Permanentmagneten aufweisen. Die Stromzuführungen sind jedoch unter Umständen anfällig gegenüber Umgebungseinflüssen wie zum Beispiel Feuchtigkeit oder Ölfilmen oder können bei häufiger Betätigung einer erheblichen Materialermüdung unterliegen. Es ist daher besonders bevorzugt, dass der Läufer wenigstens ein weichoder ferromagnetisches Element und/oder wenigstens einen Permanentmagneten aufweist, auf das bzw. den durch ein Magnetfeld, das durch Stromfluss durch eine Ständerwicklung des Elektromotors erzeugbar ist, eine Kraft ausübbar ist. Der Läufer umfasst dann keine Spulenwicklung. Auf diese Weise ist eine Stromzuführung nur zu Elementen notwendig, die relativ zu einem Befestigungselement des erfindungsgemäßen Kipp- oder Wippschalters unbewegt sind, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des erfindungsgemäßen Kipp- oder Wippschalters erhöht. Das weich- oder ferromagnetische Element und/oder der Permanentmagnet kann dabei an einer Läuferachse befestigt sein. Er kann jedoch auch direkt an dem Betätigungselement gehalten sein, wodurch ein besonders flacher Aufbau des erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalters ermöglicht wird. Insbesondere kann der Elektromotor in diesem Fall nach Art eines Schrittmotors ausgebildet sein und wenigstens zwei Spulen aufweisen
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Betätigungselement als Wippe mit zwei Hebelarmen ausgebildet ist, und dass für jeden der Hebelarme jeweils eine durch Wippen des Betätigungselements betätigbare Schalteinrichtung vorgesehen ist. Auf diese Weise sind mit nur einem erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalter zwei verschiedene Schaltvorgänge durchführbar. Insbesondere können mit einem solchen Schalter zwei sich ausschließende Funktionen ausgeübt werden, da ein gleichzeitiges Erreichen entsprechender Schaltzustände aufgrund der Ausbildung des Schalters nicht möglich ist. Dabei können die Schalteinrichtungen jeweils gleich oder auch verschieden ausgebildet sein, wobei die Schalteinrichtungen insbesondere entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung gewählt sein können. Darüber hinaus ist auch nur ein einziger Elektromotor für die taktile Rückmeldung notwendig.
Die Ansteuerung des Elektromotors kann auf unterschiedliche Art und Weise durch entsprechende Spannungs- bzw. Stromsignale für den Elektromotor bzw. Spulenwicklungen des Elektromotors erfolgen. Die Ansteuerung des Elektromotors erfolgt vorzugsweise derart, dass ein auf das Betätigungselement durch den Elektromotor ausgeübtes Drehmoment als solches oder als Bewegung des Betätigungselements oder eines Teils davon für eine den erfindungsgemäßen elektrischen Schalter betätigende Bedienperson wahrnehmbar ist, ohne dass ein fortgesetzte Betätigung wesentlich erschwert wird. Weiterhin kann die Art der Ansteuerung vom Einsatzzweck des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters abhängen.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalters ist es bevorzugt, dass eine Rückmeldeschaltung mit einem mit der Schalteinrichtung elektrisch verbundenen Steuereingang und einem mit einer Spulenwicklung des Elektromotors elektrisch verbundenen Rückmeldeschaltungsausgang vorgesehen ist, mit der in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Schaltzustand der Schalteinrichtung oder einer letzten Änderung des Schaltzustands der Schalteinrichtung Spannungs- bzw. Stromsignale an den Elektromotor ausgebbar sind. Zweckmäßigerweise ist die Rückmeldeschaltung dazu ausgebildet, Signale an den Elektromotor abzugeben, mittels derer der Elektromotor in der in dem vorhergehenden Absatz genannten Art und Weise ansteuerbar ist. Vorzugsweise hängen die Spannungs- bzw. Stromsignale dabei nicht von weiteren, vorhergehenden Schaltzustandsänderungen ab. Die Ansteuerung des Elektromotors kann daher unabhängig von der Funktion einer mit der Betätigung des Kipp- oder Wippschalters gesteuerten Vorrichtung erfolgen. Ein solcher elektrischer Schalter kann einfach an beliebigen Orten, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, ohne zusätzliche Verkabelung verwendet werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass eine Rückmeldeschaltung mit einem mit der Schalteinrichtung elektrisch verbundenen Steuereingang und einem mit einer Spulenwicklung des Elektromotors elektrisch verbundenen Rückmeldeschaltungsausgang vorgesehen ist, die als Steuer- oder Regeleinrichtung für eine zu steuernde Vorrichtung ausgebildet ist und mittels derer die Vorrichtung in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Schaltzustand der Schalteinrichtung und/oder vorhergehenden Schaltzuständen und/oder Schaltzustandsänderungen ansteuerbar ist und dabei entsprechende Spannungs- bzw. Stromsignale an den Elektromotor abgebbar sind. Zweckmäßigerweise ist die Rückmeldeschaltung dazu ausgebildet, Signale an den Elektromotor abzugeben, mittels derer der Elektromotor in der in dem vorletzten Absatz genannten Art und Weise ansteuerbar ist. Im einfachsten Fall kann es sich hierbei um eine Eingabeeinrichtung für eine Vorrichtung, beispielsweise eine Klimaanlage, handeln, bei der die Schalteinrichtung und das Betätigungselement zur Eingabe von Steuersignalen dienen. Auf diese Weise ist mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalter die Steuerung einer Vorrichtung mit einer einfachen taktilen Rückmeldung möglich.
Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Rückmeldeschaltung wenigstens teilweise als digitale Schaltung ausgebildet ist, deren Schaltungszustände durch Betätigung des Betätigungselements wenigstens teilweise steuerbar sind, wobei bei einer Schaltzustandsänderung der Schalteinrichtung infolge einer Betätigung des Betätigungselements ein Spannungs- bzw. Stromsignal an den Elektromotor ausgebbar ist. Besonders bevorzugt weist die digitale Schaltung einen Mikrocontroller oder -prozessor auf, der eine einfache Änderung der Eigenschaften der digitalen Schaltung durch Änderung einer Programmierung des Mikrocontrollers bzw. -prozessors erlaubt. Das Betätigungselement und die Schalteinrichtung können so einfach auch zur Steuerung komplexer Vorrichtungen eingesetzt werden. Insbesondere ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung möglich, dass durch Betätigung des elektrischen Schalters aus einer Liste von Werten für einen Steuerparameter ein Listeneintrag und/oder aus einer Hierarchie von Funktionsoptionen oder -alternativen eine Option bzw. eine Alternative auswählbar ist. Damit ist insbesondere eine Bewegung in einem Menü eines Programms möglich, wobei das Erreichen eines Menüpunkts durch eine taktile Rückmeldung an die Bedienperson über den erfindungsgemäßen Kipp- oder Wippschalter möglich ist.
Bei einer solchen Steuerung können die augenblicklich zur Verfügung stehenden Auswahlalternativen auch von physikalischen Größen bzw. Signalen abhängen, die der Rückmeldeschaltung über einen entsprechenden Eingang zuführbar sind und die deren Funktion beeinflussen. Es ist dann besonders bevorzugt, dass die Spannung bzw. der Strom für den Elektromotor zusätzlich in Abhängigkeit von externen Steuersignalen geändert wird. Insbesondere können auch die Art der Änderung der Spannung bzw. des Stroms und damit die Art der auf das Betätigungselement ausgeübten Kräfte bzw. Drehmomente von dem externen Steuersignal abhängen.
Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalter ist es dazu bevorzugt, dass die Rückmeldeschaltung wenigstens einen weiteren Steuereingang aufweist, und dass die Spannungs- bzw. Stromsignale auch in Abhängigkeit von augenblicklichen oder zeitlich zurückliegenden Signalen an dem weiteren Steuereingang von der Rückmeldeschaltung abgebbar sind.
Die Spannungs- bzw. die Stromsignale können grundsätzlich eine beliebige geeignete Form aufweisen. Die Form und Dauer der Spannungs- bzw. Stromsignale, die dem Elektromotor zugeführt werden, können sich vorzugsweise jedoch zum einen danach richten, ob die durch sie hervorgerufenen Kräfte bzw. Drehmomente auf das Betätigungselement direkt oder als Bewegung des Betätigungselements für eine Bedienperson einfach, aber sicher wahrnehmbar sind. Zum anderen können sich nach der Art der Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters richten.
Für eine besonders einfache Ausführungsform des Schalters ist es bevorzugt, dass während der Betätigung ein zeitlich konstantes Spannungs- bzw. Stromsignal abgebbar ist. Die Bedienperson nimmt dann einen konstanten Widerstand wahr.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird bei einer Betätigung dem Elektromotor ein oszillierender Strom zugeführt. Dazu ist es bevorzugt, dass die Rückmeldeschaltung einen Oszillator zur Generierung eines oszillierenden Spannungs- bzw. Stromsignals für den Elektromotor aufweist. Die Frequenz der Schwingung kann dabei so hoch sein, dass eine Bedienperson noch eine Vibration des Betätigungselements wahrnehmen kann. Eine solche Rückmeldung ist gut von anderen, bei der Betätigung auftretenden mechanischen Widerständen zu unterscheiden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, dass bei einer einzelnen Betätigung wenigstens eine pulsartige Änderung des dem Elektromotor zugeführten Stroms bewirkt wird. Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalter ist es dazu bevorzugt, dass die Rückmeldeschaltung zur Abgabe von pulsartigen Spannungs- oder Stromsignalen an den Elektromotor ausgebildet ist. Ein Spannungs- oder Strompuls kann insbesondere so gewählt sein, dass die so bewirkten Drehmomente auf das Betätigungselement für eine Bedienperson als ein Stoß gegen das Betätigungselement wahrnehmbar sind. Unter Pulsen werden hierbei auch mit einer vorgegebenen Schwingungsfrequenz modulierte Pulse verstanden. Eine solche Rückmeldung ist gut von anderen, bei der Betätigung auftretenden mechanischen Widerständen zu unterscheiden.
Dazu ist es besonders bevorzugt, dass ein Zeitgeber vorgesehen ist, mittels dessen während eines einer Betätigung entsprechenden Schaltzustands der Schalteinrichtung in vorgegebenen Zeitabständen die Abgabe eines Spannungs- bzw. Stromsignals an den Elektromotor auslösbar ist. Ein solcher elektrischer Schalter erlaubt die Abgabe von Pulsfolgen als Rückmeldesignale, die eine Bedienperson bei geringen Frequenzen beispielsweise als ein wiederholtes Klopfen, bei höheren Frequenzen als auch Vibration wahrnehmen kann.
Insbesondere bei Verwendung einer als Steuer- oder Regeleinrichtung ausgebildeten Rückmeldeschaltung ist es jedoch besonders bevorzugt, dass während einer Betätigung des Betätigungselements mehrere pulsartige Veränderungen der Spannung bzw. des Stroms bewirkt werden, deren zeitlicher Abstand mit zunehmender Dauer der Betätigung abnimmt. Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Kipp- oder Wippschalter ist es dazu bevorzugt, dass mittels der Rückmeldeschaltung als Spannungs- oder Stromsignale Pulse abgebbar sind, deren zeitlicher Abstand mit zunehmender Zeitdauer seit der letzten Änderung des Schaltzustands der Schalteinrichtung abnimmt. Eine Bedienperson erhält so zusätzlich eine taktile Rückmeldung über die Dauer der Betätigung. Insbesondere bei Verwendung einer wenigstens teilweise als digitale Schaltung ausgebildeten Rückmeldeschaltung kann bei Durchlaufen einer Liste durch dauernde Betätigung des Betätigungselements die Zeitdauer für einen Sprung auf den nächsten Eintrag mit zunehmender Betätigungsdauer abnehmen, so dass unmittelbar vor, bei oder unmittelbar nach Erreichen des Listeneintrags ein Spannungs- oder Stromsignal abgebbar ist.
Weist der erfindungsgemäße elektrische Kipp- oder Wippschalter zwei Schalteinrichtungen auf, so ist es bevorzugt, dass die Rückmeldeschaltung für jeweils eine der Schalteinrichtungen einen mit der jeweiligen Schalteinrichtung verbundenen Steuereingang aufweist und so ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit davon, welche der Schalteinrichtungen betätigt wird, Spannungs- oder Stromsignale an den Elektromotor abgebbar sind, so dass auf dessen Läufer Drehmomente entsprechender, unterschiedlicher Richtung abgebbar sind. Es können so mit nur einem als Aktor wirkenden Elektromotor unterscheidbare taktile Rückmeldungen für die Betätigung jeweils einer der Schalteinrichtungen abgegeben werden. Ein Benutzer nimmt, je nach Schwenkrichtung des Kipphebels bzw. der Wippe, Drehmomente auf das Betätigungselement in unterschiedlichen Richtungen wahr.
Besonders bevorzugt ist die Rückmeldeschaltung so ausgebildet, dass bei einer Betätigung einer der Schalteinrichtungen für die jeweilige Schalteinrichtung charakteristische Spannungs- oder Stromsignale für Ströme entsprechender Richtung an den Elektromotor abgebbar sind. Beispielsweise können sich Signale durch ihren zeitlichen Verlauf unterscheiden. Dadurch, dass sich die auf das Betätigungselement ausgeübten Kraft- bzw. Drehmomentsignale dann ebenfalls unterscheiden, erhält eine Bedienperson eine einfache taktile Rückmeldung über die Art der Betätigung.
Der erfindungsgemäße elektrische Schalter eignet sich insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen. Während der Bedienung eines Kraftfahrzeuges kann es sehr vorteilhaft sein, wenn ein Schalter bei Betätigung eine taktile Rückmeldung abgibt, da so die Umgebung des Kraftfahrzeugs auch während der Bedienung des Kraftfahrzeugs im Blickfeld des Fahrers bleiben kann.
Die Erfindung wird nun beispielhaft weiter anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Seitenansicht eines elektrischen Schalters nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2
eine schematische Seitenansicht eines elektrischen Schalters nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 3
eine schematische Seitenansicht eines elektrischen Schalters nach einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
In Fig. 1 weist ein elektrischer Schalter nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf einer Grundplatte 10 eine Schalteinrichtung 12 mit Schalteinrichtungsanschlüssen, ein Betätigungselement 14 zur Betätigung der Schalteinrichtung 12 und einen Elektromotor 16 auf, der auf mit der Grundplatte 10 verbundenen Stützelementen 18 gehalten ist. Weiterhin umfasst der elektrische Schalter eine Rückmeldeschaltung 20, die über Steuereingänge mit den Schalteinrichtungsanschlüssen der Schalteinrichtung 12 und über Rückmeldeschaltungsausgänge mit dem Elektromotor 16 elektrisch leitend verbunden ist. Der elektrische Schalter ist über die Schalteinrichtungsanschlüsse mit einer Vorrichtung 22 verbunden, deren Stromversorgung mit dem elektrischen Schalter geschaltet werden kann.
Die als Taster ausgebildete Schalteinrichtung 12 umfasst zwei mit jeweils entsprechenden Schalteinrichtungsanschlüssen verbundene, relativ zueinander bewegliche, in der Fig. 1 nur schematisch gezeigte Kontaktelemente 23, von denen eines federnd ausgebildet ist. Die Bewegung der Kontaktelemente 23 erfolgt in an sich bekannter Weise über einen Stift 24. In einem vorgegebenen, ersten leitenden Schaltzustand der Schalteinrichtung 12 sind die Kontaktelemente 23 miteinander in Kontakt, so dass die Schalteinrichtungsanschlüsse miteinander elektrisch verbunden bzw. kurzgeschlossen sind. Dabei ist das federnde Kontaktelement gespannt. In einem zweiten, zu dem ersten Schaltzustand komplementären, getrennten Schaltzustand ist das federnde Kontaktelement in einem entspannten Zustand und die Kontaktelemente 23 sind nicht miteinander in Kontakt, so dass die Schalteinrichtungsanschlüsse nicht miteinander verbunden sind. Die Kontaktelemente 23 sind also nur durch Druck gegen die Federkraft des federnden Kontaktelements in Kontakt zu bringen, bei Wegfall des Drucks wird die Schalteinrichtung durch die Federkraft unter Verschiebung des Stifts 24 wieder in den getrennten Schaltzustand gebracht.
Der Elektromotor 16, der in Fig. 1 nur sehr schematisch gezeigt ist, umfasst in einem Gehäuse einen Ständer, der als Spulenwicklung des Elektromotors eine Ständerwicklung 26 auf einem im Wesentlichen U-förmigen Joch 28 aufweist, und einen auf einer Läuferachse 30 zwischen Schenkeln des Jochs 28 angeordneten, drehbar gelagerten, plattenförmigen, aus einem weichmagnetischen Material bestehenden Läufer bzw. Anker 32.
Die Ständerwicklung 26 ist mit den Rückmeldeschaltungsausgängen der Rückmeldeschaltung 20 verbunden, so dass durch Zuführung eines Stroms ein Magnetfeld erzeugbar ist, das durch das Joch 28 geführt wird.
Um eine möglichst gute Führung des magnetischen Feldes im Bereich des Luftspalts zwischen dem Joch 28 und dem Läufer 32 zu erzielen, weist das Joch 28 an seinen Enden radial nach innen stehende Fortsätze auf.
Das zur Betätigung der Schalteinrichtung 12 vorgesehene, als Kipphebel ausgebildete Betätigungselement 14 weist einen Betätigungsarm 34, mittels dessen es zwischen einer Ruhe- und einer Betätigungslage hin- und herschwenkbar ist, und zwei seitliche Lagerstützen 36 auf. Die seitlichen Lagerstützen 36 und damit das Betätigungselement 14 sind mit der Läuferachse 30 fest verbunden und daher an dem Elektromotor 16 schwenkbar gelagert.
Das Betätigungselement 14 ist zum einen so ausgebildet, dass mit ihm die Schalteinrichtung 12 durch Schwenken des Betätigungsarms 34 aus einer Ruhelage, in der der Betätigungsarm 34 im Wesentlichen parallel zur Grundplatte 10 ausgerichtet ist und die Schalteinrichtung 12 nicht betätigt, in Richtung der Grundplatte 10 in eine Betätigungslage, in der der Stift 24 niedergedrückt ist, betätigbar ist.
Zum anderen ist das Betätigungselement 14 so mit der Läuferachse 30 verbunden, dass der Läufer 32, mit dem es über die Läuferachse 30 fest verbunden ist, auf die Pole des Jochs 28 ausgerichtet ist, wenn sich das Betätigungselement 14 in der Ruhelage befindet.
Die Rückmeldeschaltung 20 ist so ausgebildet, dass bei Kurzschluss des Steuereingangs ein vorgegebener Strom über den Rückmeldeschaltungsausgang an den Elektromotor 16, das heißt genauer die Ständerwicklung 26 abgegeben wird. Eine Stärke des Stroms ist dabei so gewählt, dass auf das Betätigungselement 14 ein von einer Bedienperson sicher wahrnehmbares Drehmoment ausübbar ist, ohne jedoch einen wesentlich erhöhten Kraftaufwand zur Betätigung des Betätigungselements 14 zu erfordern.
Bei einer Betätigung des elektrischen Kippschalters durch Kippen bzw. Schwenken des Betätigungselements 14 und damit der Läuferachse 30 aus der Ruhelage in die Betätigungslage wird die Schalteinrichtung 12 in den leitenden Schaltzustand versetzt, so dass zum einen zwei Anschlüsse in der Vorrichtung 22 kurzgeschlossen werden. Zum anderen wird der Steuereingang der Rückmeldeschaltung 20 unabhängig von der Funktion der Vorrichtung 22 kurzgeschlossen, wodurch diese einen entsprechenden Strom an den Elektromotor 16 bzw. die Ständerwicklung 26 darin abgibt.
Da in der aus der Ruhelage gekippten Stellung des Betätigungselements 14 auch der Läufer 32 gegenüber den Polen des Jochs 28 geschwenkt ist, wird durch das magnetische Feld zwischen den Polen ein Drehmoment auf den Läufer 18 ausgeübt, das entgegen der Schwenkrichtung des Betätigungselements 14 bei Bewegung in die Betätigungslage gerichtet ist. Eine das Betätigungselement 14 betätigende Bedienperson nimmt daher während einer Betätigung des Betätigungselements 14 ein entgegen der Betätigungsrichtung gerichtetes Drehmoment wahr, das eine taktile Rückmeldung dafür darstellt, dass die Schalteinrichtung 12 den leitenden Schaltzustand erreicht hat.
Nach Loslassen des Betätigungselements 14 wird dieses, unter anderem unterstützt durch das anfängliche Drehmoment auf das Betätigungselement 14 wie auch durch die Bewegung des Stifts 24 in der Schalteinrichtung 12 in die Ruhelage zurückbewegt.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der elektrische Schalter nach der ersten bevorzugten Ausführungsform durch Verwendung einer anderen Rückmeldeschaltung modifiziert. Für gleiche Bauteile des Schalters werden daher gleiche Bezugszeichen verwendet und es gelten die Erläuterungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechend.
Die Rückmeldeschaltung weist einen Zeitgeber auf und ist so ausgebildet, dass bei Kurzschluss des Steuereingangs in mittels des Zeitgebers ermittelten Zeitabständen von etwa beispielsweise einer halben Sekunde Rechteckstromimpulse an den Elektromotor 16 abgegeben werden, die eine entsprechende zeitliche Änderung eines von dem Läufer erzeugten Drehmoments auf das Betätigungselement 14 bewirken.
Bei einer Betätigung des elektrischen Schalters wird die Schalteinrichtung 12 in den leitenden Schaltzustand versetzt, so dass zum einen zwei Anschlüsse in der Vorrichtung 22 elektrisch verbunden sind. Zum anderen wird der Steuereingang der Rückmeldeschaltung unabhängig von der Funktion der Vorrichtung 22 kurzgeschlossen, wodurch die Rückmeldeschaltung 20 Rechteckstrompulse an den Elektromotor 16 abgibt. Dieser wiederum erzeugt entsprechende Rechteckdrehmomentpulse auf das Betätigungselement 14, die eine Bedienperson als pulsierende taktile Rückmeldung wahrnimmt.
Ein in Fig. 2 veranschaulichter, elektrischer Schalter nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist auf einer Grundplatte 38 erste und zweite Schalteinrichtungen 40 und 40' mit entsprechenden Schalteinrichtungsanschlüssen, einen auf Stützelementen 42 gehaltenen Elektromotor 44 sowie ein auf einer Läuferachse 46 des Elektromotors 44 befestigtes und damit drehbar gelagertes Betätigungselement 48 in Form einer Schaltwippe mit zwei Armen 50 und 50' auf. Weiterhin ist eine Rückmeldeschaltung 52 vorgesehen, die über zwei getrennte Steuereingänge mit den Schalteinrichtungsanschlüssen der Schalteinrichtungen 40 und 40' und über einen Rückmeldeschaltungsausgang mit dem Elektromotor 44 verbunden ist. Die Rückmeldeschaltung 52 ist weiterhin über einen Signalanschluss 54 mit einer Vorrichtung 56 verbunden, die von der Rückmeldeschaltung 52 ansteuerbar ist.
Die Schalteinrichtungen 40 und 40' sind wie die Schalteinrichtung 12 in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
Bei dem Elektromotor 44 handelt es sich im Gegensatz zu dem Motor 16 des ersten Ausführungsbeispiels um einen einfachen konventionellen Gleichstrom-Elektromotor, dessen Laufrichtung durch Änderung der Stromrichtung des ihm zugeführten Stroms veränderbar ist. Der Elektromotor 44 weist einen in Fig. 2 nur schematisch gezeigten Läufer 58 auf, der mit der in dem Elektromotor 44 gelagerten Läuferachse 46 starr verbunden und so drehbar gelagert ist. Anschlüsse des Elektromotors 44 sind mit den Rückmeldeschaltungsausgängen der Rückmeldeschaltung 52 verbunden.
Das als Wippe ausgebildete Betätigungselement 48 ist über seitliche Lagerstützen 59 mit der Läuferachse 46 und damit dem Läufer 58 fest verbunden und drehbar gelagert. Die Arme 50 bzw. 50' des Betätigungselements 48, die sich zu gegenüberliegenden Seiten der Lagerstützen 59 erstrecken, sind so ausgebildet, dass durch Niederdrücken dieser Arme die Schalteinrichtungen 40 bzw. 40' betätigbar sind. Sie sind daher aus einer Ruhelage, in der das Betätigungselement 48 im Wesentlichen parallel zu der Grundplatte 38 orientiert ist, in zwei verschiedene Betätigungslagen bewegbar, in denen eine der beiden Schalteinrichtungen 40 oder 40' betätigt ist.
Die Rückmeldeschaltung 52 ist als Steuerschaltung für die Vorrichtung 56 ausgebildet. Bei der zu steuernden Vorrichtung 56 kann es sich beispielsweise um eine Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug handeln, wobei die Rückmeldeschaltung 52 zur Eingabe von Soll-Temperaturen dient.
Zur Ansteuerung der Vorrichtung 56 weist die Rückmeldeschaltung 52 eine in den Figuren nicht explizit gezeigte digitale Schaltung mit einem programmierbaren Mikrocontroller auf, die über die Steuereingänge der Rückmeldeschaltung 52 mit den Schalteinrichtungen 40 und 40' verbunden ist. Die digitale Schaltung ist so ausgebildet, dass durch Betätigen der Schalteinrichtungen 40 bzw. 40' aus einer Liste vorgegebener Soll-Temperaturen eine bestimmte Temperatur ausgewählt werden kann. Solange einer der beiden Steuereingänge kurzgeschlossen ist, wird aus der Liste der möglichen Soll-Temperaturen ausgehend von einem aktuellen Listenelement das benachbarte Listenelement entsprechend einer niedrigeren bzw. höheren Temperatur ausgewählt. Bei länger andauerndem Kurzschluss des entsprechenden Steuereingangs werden die Listeneinträge zunehmend schneller durchlaufen.
Die digitale Schaltung ist weiterhin so ausgebildet, dass bei jedem Erreichen eines neuen Listeneintrags die Rückmeldeschaltung 52 an den Elektromotor 44 ein Stromsignal ausgibt. Die Richtung des Stroms hängt dabei davon ab, welche der beiden Schalteinrichtungen 40 und 40' betätigt wurde.
Zur Unterscheidung, ob der Arm 50 oder der Arm 50' niedergedrückt wurde, sind dabei die Stromsignale, die auf eine Betätigung der Schalteinrichtung 40 hin an den Elektromotor 44 ausgegeben werden, als Doppelpulse ausgebildet, während die bei Betätigung der Schalteinrichtung 40' abgegebenen Stromsignale jeweils als Einzelpuls ausgebildet sind. Bei einer vierten, vereinfachten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters ist die Rückmeldeschaltung 52 so ausgebildet, dass die Stromsignale bis auf ihr Vorzeichen gleich ausgebildet sind, wenn der Arm 50 oder der Arm 50' niedergedrückt wird, so dass auf das Betätigungselement 48 entsprechend der Stromrichtung Drehmomente unterschiedlicher Richtung ausübbar sind.
Der elektrische Schalter nach der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung funktioniert folgendermaßen.
Wird keine der Schalteinrichtungen 40 bzw. 40' mittels des Betätigungselements 48 betätigt, wird über den Signalanschluss 54 ein dem gerade ausgewählten Listeneintrag entsprechendes Signal an die Vorrichtung 56, d.h. die Klimaanlage, abgegeben.
Bei Betätigung einer der Schalteinrichtungen 40 oder 40' werden deren Schalteinrichtungsanschlüsse kurzgeschlossen, so dass die Rückmeldeschaltung 52 die Liste abwärts bzw. aufwärts durchläuft, solange die jeweilige Schalteinrichtung 40 bzw. 40' betätigt ist. Dadurch werden entsprechende Stromsignale an den Elektromotor 44 ausgegeben. Die Stromrichtung der Stromsignale ist dabei so gewählt, dass der Motor über den Läufer 58 und die Läuferachse 46 auf das mit dem Läufer 58 fest verbundene Betätigungselement 48 ein Drehmoment entgegen der Betätigungsrichtung ausübt, so dass eine Bedienperson bei jedem Erreichen eines neuen Listeneintrags durch die Wahrnehmung eines Drehmoments auf das Betätigungselement 48 eine taktile Rückmeldung erhält. Bei Loslassen des Betätigungselements 48 wird ein dem aktuellen Listeneintrag entsprechendes Signal an die Vorrichtung 60 abgegeben.
In Fig. 3 ist ein elektrischer Schalter nach einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt, der sich von dem Schalter nach der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch unterscheidet, dass die Schalteinrichtungen 40 und 40' durch Schalteinrichtungen 60 und 60' ersetzt sind. Für Komponenten des elektrischen Schalters nach der fünften bevorzugten Ausführungsform, die im Wesentlichen gleich wie die entsprechenden Komponenten des elektrischen Schalters nach der dritten bevorzugten Ausführungsform ausgebildet sind, werden im Folgenden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Es gelten auch die gleichen Erläuterungen zu diesen.
Die Schalteinrichtungen 60 und 60' weisen gleiche Drucksensoren 62 und 62' auf, deren druckempfindliche, parallel zu der Grundplatte 38 ausgerichtete Bereiche von Sensorelementen der Drucksensoren über Schraubenfedern 64 und 64' mit dem Betätigungselement 48, das heißt dessen entsprechenden Armen 50 bzw. 50', gekoppelt sind.
Weiterhin weisen die Schalteinrichtungen 60 und 60' jeweils eine in den Figuren nicht explizit gezeigte Erfassungs- und Auswerteschaltung auf, die jeweils mit Anschlüssen der Drucksensoren 62 und 62' verbundene Signaleingänge und als Schalteinrichtungsanschlüsse wirkende Anschlüsse aufweisen.
Die Erfassungs- und Auswerteschaltungen sind zur Erfassung von Drücken mittels der Drucksensoren 62 und 62' und zur entsprechenden Schaltung der Schalteinrichtungsanschlüsse ausgebildet. Insbesondere schließen sie bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwerts für einen auf den entsprechenden Drucksensor ausgeübten Druck die jeweiligen Schalteinrichtungsanschlüsse kurz, so dass die Schalteinrichtungen 60 und 60' analog zu den Schalteinrichtungen 40 und 40' wirken.
Bei Niederdrücken eines der Arme 50 oder 50' des als Wippe ausgebildeten Betätigungselements 48 kann nun über die Schraubenfedern 64 bzw. 64' ein Druck auf den entsprechenden Drucksensor 62 bzw. 62' der Schalteinrichtungen 60 und 60' abgegeben werden, die dann einen entsprechenden Steuereingang der Rückmeldeschaltung 52 kurzschließen, so dass sich die gleiche Funktion wie in dem vierten Ausführungsbeispiel ergibt.
Bei Loslassen des Betätigungselements 48 wird dieses durch die rücktreibende Kraft der komprimierten Schraubenfeder wieder in die Ruhelage zurückbewegt.
Ein elektrischer Schalter nach einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wie der Schalter nach dem fünften Ausführungsbeispiel aufgebaut, wobei ein Elektromotor verwendet wird, der einen Läufer mit einem Permanentmagneten aufweist, dessen Magnetisierung orthogonal zu der Läuferachse orientiert ist und der in der Ruhelage des Betätigungselements mit einem Pol zwischen zwei Polen eines Ständers des Elektromotors, der eine Ständerwicklung aufweist, angeordnet ist. Durch Umkehrung der Stromrichtung durch die Ständerwicklung sind so Drehmomente unterschiedlicher Richtung erzeugbar.
Weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer elektrischer Schalter sind durch entsprechende Kombinationen von Betätigungselementen, Schalteinrichtungen, Elektromotoren und Rückmeldeschaltungen möglich.
Bezugszeichenliste
10
Grundplatte
12
Schalteinrichtung
14
Betätigungselement
16
Elektromotor
18
Stützelemente
20
Rückmeldeschaltung
22
Vorrichtung
23
Kontaktelemente
24
Stift
26
Ständerwicklung
28
Joch
30
Läuferachse
32
Läufer
34
Betätigungsarm
36
Lagerstützen
38
Grundplatte
40, 40'
Schalteinrichtungen
42
Stützelemente
44
Elektromotor
46
Läuferachse
48
Betätigungselement
50, 50'
Arme
52
Rückmeldeschaltung
54
Signalanschluss
56
Vorrichtung
58
Läufer
59
Lagerstützen
60, 60'
Schalteinrichtungen
62, 62'
Drucksensoren
64, 64'
Schraubenfedern

Claims (20)

  1. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter mit
    einem als Kipphebel ( 14) oder Wippe (48) ausgebildeten Betätigungselement,
    einer mittels des Betätigungselements ( 14;48) betätigbaren Schalteinrichtung (12; 40, 40'; 60, 60') und
    einem Elektromotor (16; 44), der einen drehbar gelagerten Läufer (32; 58) aufweist,
    wobei das Betätigungselement ( 14;48) mit dem Läufer (32; 58) verbunden und dadurch gemeinsam mit diesem dreh- oder schwenkbar gelagert ist.
  2. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Kipp- oder Wippschalter als Taster ausgebildet ist.
  3. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (12; 40, 40') wenigstens zwei durch Bewegung des Betätigungselements (14;48) miteinander in Kontakt bringbare Kontaktelemente (23) umfasst, von denen jeweils eines mit einem entsprechenden Anschluss der Schalteinrichtung (12; 40, 40') verbunden ist.
  4. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (60, 60') einen Sensor (62, 62') für eine physikalische Größe aufweist, die durch eine Kipp- oder Wippbewegung des Betätigungselements (48) veränderbar ist.
  5. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (60, 60') einen Drucksensor (62, 62') aufweist, auf dessen druckempfindliches Element mittels des Betätigungselements (48) Druck ausübbar ist.
  6. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (32) wenigstens ein weich- oder ferromagnetisches Element (32) und/oder wenigstens einen Permanentmagneten aufweist, auf das bzw. den durch ein Magnetfeld, das durch Stromfluss durch eine Ständerwicklung (26) des Elektromotors (44) erzeugbar ist, eine Kraft ausübbar ist.
  7. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (14;48) auf einer Läuferachse (30; 46) des Elektromotors (16; 44) gelagert ist.
  8. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement als Wippe (48) mit zwei Hebelarmen (50, 50') ausgebildet ist, und
    dass für jeden der Hebelarme (50, 50') jeweils eine durch Wippen des Betätigungselements (14; 48) betätigbare Schalteinrichtung (40, 40'; 60, 60') vorgesehen ist.
  9. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    eine Rückmeldeschaltung (20) mit einem mit der Schalteinrichtung (12; 40, 40'; 60, 60') elektrisch verbundenen Steuereingang und einem mit einer Spulenwicklung des Elektromotors (16; 44) elektrisch verbundenen Rückmeldeschaltungsausgang, mit der in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Schaltzustand der Schalteinrichtung (12; 40, 40'; 60, 60') oder einer letzten Änderung des Schaltzustands der Schalteinrichtung (12; 40, 40'; 60, 60') Spannungs- bzw. Stromsignale an den Elektromotor (16; 44) abgebbar sind.
  10. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    gekennzeichnet durch
    eine Rückmeldeschaltung (52) mit einem mit der Schalteinrichtung (12; 40, 40'; 60, 60') elektrisch verbundenen Steuereingang und einem mit einer Spulenwicklung des Elektromotors (16; 44) elektrisch verbundenen Rückmeldeschaltungsausgang, die als Steuer- oder Regeleinrichtung für eine zu steuernde Vorrichtung ausgebildet ist und mittels derer die Vorrichtung in Abhängigkeit von einem augenblicklichen Schaltzustand der Schalteinrichtung (12; 40, 40'; 60, 60') und/oder vorhergehenden Schaltzuständen und/oder Schaltzustandsänderung ansteuerbar ist und dabei entsprechende Spannungs- bzw. Stromsignale an den Elektromotor (16; 44) abgebbar sind.
  11. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldeschaltung (52) wenigstens teilweise als digitale Schaltung ausgebildet ist, deren Schaltungszustände durch Betätigung des Betätigungselements (14;48) wenigstens teilweise steuerbar sind, wobei bei einer Schaltzustandsänderung infolge einer Betätigung des Betätigungselements ( 14;48) ein Spannungs- bzw. Stromstromsignal an den Elektromotor (16; 44) ausgebbar ist.
  12. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldeschaltung (52) wenigstens einen weiteren Steuereingang aufweist, und
    dass die Spannungs- bzw. Stromsignale auch in Abhängigkeit von augenblicklichen oder zeitlich zurückliegenden Signalen an dem weiteren Steuereingang von der Rückmeldeschaltung (52) abgebbar sind.
  13. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldeschaltung einen Oszillator zur Generierung eines oszillierenden Spannungs- bzw. Stromsignals aufweist.
  14. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldeschaltung (52) zur Abgabe von pulsartigen Spannungs- oder Stromsignalen an den Elektromotor (16; 44) ausgebildet ist.
  15. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Rückmeldeschaltung (52) als Spannungs- oder Stromsignale Pulse abgebbar sind, deren zeitlicher Abstand mit zunehmender Zeitdauer seit der letzten Änderung des Schaltzustands der Schalteinrichtung ( 12; 40, 40'; 60, 60') abnimmt.
  16. Elektrischer Kipp- oder Wippschalter nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 9 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldeschaltung (20; 52) für jeweils eine der Schalteinrichtungen (40, 40'; 60, 60') einen mit der jeweiligen Schalteinrichtung (40, 40'; 60, 60') verbundenen Steuereingang aufweist und so ausgebildet ist, dass in Abhängigkeit davon, welche der Schalteinrichtungen (40, 40'; 60, 60') betätigt wird, Spannungs- oder Stromsignale an den Elektromotor (16; 44) abgebbar sind, so dass auf dessen Läufer (32; 58) Drehmomente entsprechender, unterschiedlicher Richtung abgebbar sind.
  17. Verfahren zur Rückmeldung eines Schaltzustandes einer Schalteinrichtung (12; 40, 40'; 60, 60'), die mittels eines als Kipphebel ( 14) oder Wippe (48) ausgebildeten Betätigungselements (14;48) betätigbar ist, das mit einem drehbar gelagerten Läufer (32; 58) eines Elektromotors (16; 44) verbunden ist, bei Betätigung des Betätigungselements (14;48), bei dem während einer Betätigung des Betätigungselements (14;48) die Schalteinrichtung (12; 40, 40'; 60, 60') in einen vorgegebenen Schaltzustand versetzt wird, und
    auf das Betätigungselement ( 14;48) mittels des mit dem Betätigungselement ( 14;48) verbundenen Läufers (32; 58) des Elektromotors (16; 44) durch Zuführung eines Stromes zu dem Elektromotor (16; 44) ein Drehmoment ausgeübt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung bzw. der Strom für den Elektromotor (16; 44) zusätzlich in Abhängigkeit von externen Steuersignalen geändert wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei einer einzelnen Betätigung wenigstens eine pulsartige Änderung des dem Elektromotor (16; 44) zugeführten Stromes bewirkt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet, dass während einer Berührung oder Auslenkung mehrere pulsartige Veränderungen der Spannung bzw. des Stroms bewirkt werden, deren zeitlicher Abstand mit zunehmender Dauer der Betätigung abnimmt.
EP03020620A 2002-09-19 2003-09-10 Elektrischer Schalter Withdrawn EP1400998A3 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10243600A DE10243600A1 (de) 2002-09-19 2002-09-19 Elektrischer Schalter
DE10243600 2002-09-19
DE2003103747 DE10303747A1 (de) 2003-01-30 2003-01-30 Elektrischer Schalter
DE10303747 2003-01-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1400998A2 true EP1400998A2 (de) 2004-03-24
EP1400998A3 EP1400998A3 (de) 2006-03-01

Family

ID=31947637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03020620A Withdrawn EP1400998A3 (de) 2002-09-19 2003-09-10 Elektrischer Schalter

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP1400998A3 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008022871A1 (fr) * 2006-08-23 2008-02-28 Dav Dispositif de commande d'organes electriques ou electroniques

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0565143A2 (de) * 1992-04-10 1993-10-13 Ampex Systems Corporation Interaktives, drehbares Regelsystem mit taktiler Rückführung
US5381080A (en) * 1992-02-26 1995-01-10 Vdo Adolf Schindling Ag Control device
WO2000039783A1 (en) * 1998-12-28 2000-07-06 Sony Computer Entertainment Inc. Tactile-force generating apparatus
US6154201A (en) * 1996-11-26 2000-11-28 Immersion Corporation Control knob with multiple degrees of freedom and force feedback
DE19926576A1 (de) * 1999-06-11 2000-12-14 Kostal Leopold Gmbh & Co Kg Bedieneinrichtung zur manuellen Eingabe von Steuersignalen an eine Steuereinheit
US20010052893A1 (en) * 1998-11-10 2001-12-20 Lord Corporation Magnetically-controllable, semi-active haptic interface system and apparatus
EP1220068A2 (de) * 2000-12-22 2002-07-03 Alps Electric Co., Ltd. Manuelle Eingabevorrichtung mit Kraftrückkopplungsfunktion und fahrzeugseitig montierter Steuerung, welche diesselbige verwendet

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381080A (en) * 1992-02-26 1995-01-10 Vdo Adolf Schindling Ag Control device
EP0565143A2 (de) * 1992-04-10 1993-10-13 Ampex Systems Corporation Interaktives, drehbares Regelsystem mit taktiler Rückführung
US6154201A (en) * 1996-11-26 2000-11-28 Immersion Corporation Control knob with multiple degrees of freedom and force feedback
US20010052893A1 (en) * 1998-11-10 2001-12-20 Lord Corporation Magnetically-controllable, semi-active haptic interface system and apparatus
WO2000039783A1 (en) * 1998-12-28 2000-07-06 Sony Computer Entertainment Inc. Tactile-force generating apparatus
DE19926576A1 (de) * 1999-06-11 2000-12-14 Kostal Leopold Gmbh & Co Kg Bedieneinrichtung zur manuellen Eingabe von Steuersignalen an eine Steuereinheit
EP1220068A2 (de) * 2000-12-22 2002-07-03 Alps Electric Co., Ltd. Manuelle Eingabevorrichtung mit Kraftrückkopplungsfunktion und fahrzeugseitig montierter Steuerung, welche diesselbige verwendet

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008022871A1 (fr) * 2006-08-23 2008-02-28 Dav Dispositif de commande d'organes electriques ou electroniques
FR2905196A1 (fr) * 2006-08-23 2008-02-29 Dav Sa Dispositif de commande d'organes electriques ou electroniques

Also Published As

Publication number Publication date
EP1400998A3 (de) 2006-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1966811B1 (de) Bedienelement mit kipphaptik
DE69625128T2 (de) Elektronischer Bauelement betätigt durch Drehbewegung, mit Druckschalter
DE2330730A1 (de) Schalttaste mit einem magnetschaltwerk
EP2095384B1 (de) Schaltelement zum betätigen einer einstellgrösse
WO2020001897A1 (de) Rückstelleinrichtung für einen lenkstockhebel für kraftfahrzeuge
DE69103166T2 (de) Elektromechanischer impulsgenerator.
DE102017125055A1 (de) Variabler Drehzahlregler zur Verwendung mit einer elektrischen Vorrichtung
DE2250738A1 (de) Loesbare stromabnehmervorrichtung fuer eine einen im wesentlichen u-foermigen querschnitt aufweisende stromschiene
WO2002057116A1 (de) Warnvorrichtung in einem bodengebundenen fahrzeug
EP1400997A2 (de) Elektrischer Schalter
EP1400998A2 (de) Elektrischer Schalter
EP3388276B1 (de) Bedienanordnung zum bedienen von zumindest einem elektrischen gerät mit einem kraftsensor, fahrerassistenzsystem, kraftfahrzeug sowie verfahren zum bedienen einer bedienanordnung
WO2002035566A2 (de) Drehwippschalter
DE19627294A1 (de) Wipptaster
DE10303747A1 (de) Elektrischer Schalter
EP0809266A2 (de) Niederspannungsschaltgerät
DE3519348C2 (de) Eine lineare Vorschubbewegung erzeugende Einrichtung
DE19652619A1 (de) Inkrementaler Weggeber
DE10036394B4 (de) Bedieneinrichtung für ein elektrisch betriebenes Schiebedach eines Kraftfahrzeuges
DE69800087T2 (de) Betätigungsvorrichtung mit Drehscheibe
DE102008023953B4 (de) Manuell bedienbare Betätigungsvorrichtung und deren Verwendung
EP3941787B1 (de) Lenkstockschalter für ein fahrzeug
DE102016101586A1 (de) Mikrosignalschalter
EP1469500A1 (de) Magnetsystem für ein Klappankerrelais
DE102004022846B4 (de) Bedienelement mit programmierbarer Haptik

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

17P Request for examination filed

Effective date: 20060406

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20110310

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20110721