WO1999066521A2 - Bedienelement zum schalten elektrischer kontakte - Google Patents

Bedienelement zum schalten elektrischer kontakte Download PDF

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Karl-Heinz Black
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H25/00—Switches with compound movement of handle or other operating part
    • H01H25/04—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick

Definitions

  • the present invention relates to an operating element for the selective production of electrical contacts
  • Known control elements which combine at least two switching functions, are usually constructed in the form of a rocker.
  • an elongated button is rotatably supported in its center, so that an actuation of the button on one side slight rotation around the bearing axis
  • a second axis is also provided, which is arranged perpendicular to the first one, so that the key surface can be tilted in a total of four directions.
  • the electrical contacts are attached to the back of the key surface Push buttons triggered, press the push buttons behind them or similar switching elements
  • the control element according to the invention for the selective production of electrical contacts with the features of claim 1 has the advantage that the tilting movement of the handle according to the invention is only transmitted indirectly to the switching elements.
  • a mechanical overload is effectively absorbed by the provision of the bearing surfaces according to the invention and the housing, which absorb the main load when actuating the operating element in the direction of the handle.
  • Providing the switching elements in a switching link means that only finely adjustable lateral forces in the tilting direction act on the switching elements
  • the shape of the shifting gate defines the tilting directions of the handle and furthermore prevents an uncontrolled actuation of several shifting elements at the same time. Depending on the design of the shifting pad, more than two shifting elements can also be actuated. An odd number of retaining elements is also possible
  • both the first bearing surface, on which the handle is mounted, and the counterpart, the second bearing surface in the lower part of the operating element, are hemispherical.
  • the handle has an actuating member, which is designed as an extension and which is tilted when it is tilted, below the first bearing surface the handle moved in the switching link and thereby actuates the switching elements.
  • the housing consists of a lower part which receives the switching link and the switching elements and an upper part which limits the tilting of the handle
  • the possible tilting directions of the handle are determined by the shape of the switching link.
  • the switching link is preferably designed with cross-slot-shaped slots, so that there are four tilting directions for the handle.
  • a switching element is preferably provided at the ends of the four slots be used
  • the switching elements are arranged in the lower region of the lower part on the inside of a frame.
  • the switching elements each consist of a flexible contact element which is pressed against a fixed contact element by the lower end of the actuating member, as a result of which an electrical connection between the two Contacts is established
  • 1 shows a longitudinal section through the control unit according to the invention
  • 2 shows a section along the line AA in FIG. 1, which shows the cross-slot-shaped shifting gate and the four shifting elements
  • Fig. 3 shows a preferred embodiment of the four switching elements on a frame of the lower part
  • the control element shown in FIG. 1 enables the selective switching of several independent holding elements.
  • the control element can thus be used to control a wide variety of electronic devices.
  • the compact design suggests use in particular for devices with small user interfaces, such as car radios.
  • other applications are also possible, for example conceivable in household appliances
  • a shift lever 10 together with a shift button 11 attached to its upper end, forms a handle for the control element.
  • the connection between the two components can be made by gluing or clipping on.
  • the shift lever 10 and the shift button are also possible
  • the shift lever 10 has in the middle a bearing surface 12, preferably in the form of a hemispherical widening, which comes to rest in a corresponding bearing surface 41, preferably in the form of a hemispherical recess in the lower part 40 of the operating element. Because of this storage the
  • Shift lever 10 can be tilted in all directions from the vertical.
  • the restoring force in the event of tilting is preferably generated by leaf springs 30 which are bent upward when the switching lever 10 is tilted through the upper side of the hemispherical bearing surface 12.
  • the maximum Tilt is determined by the walls 22 of the opening 21 in the upper part 20 of the control element
  • the restoring force required is generated by an elastomer sleeve which surrounds the upper region of the shift lever 10.
  • the flexible walls of the elastomer sleeve between the shift lever 10 and the walls 22 of the upper part 20 are pressed together and produced thereby the necessary restoring force on the shift lever 10
  • the shift lever preferably has an actuating member 13 which is formed as an extension and which, when the handle (10, 11) is tilted, projects into a slot in the shifting link 43 (see FIG. 2) of the lower part 40 when the shift button 11 and thus the shift lever are tilted 10, the lower end of the actuating member 13 essentially moves along a slot.
  • the directions of the slots in the shifting gate 43 thus determine the possible tilting directions of the shift lever 10 (see FIG. 4).
  • the switching link 43 is designed in the form of a cross slot and thus allows a total of 4
  • Pushbutton switch facing away from the lower end of the actuating member 13 is actuated.
  • the pushbutton switches 42i are arranged on a printed circuit board 50 (cf. FIG. 1) which is connected to the electronics of the device to be controlled.
  • the length of the slots in the switching link 43 defines the required tilt angle, around the of the shift lever 10 for actuating one Pushbutton switch 42i must be tilted If the control element is to trigger the electrical contact at different speeds in different directions, the corresponding slots are of different lengths. From the arrangement of the slots and the pushbutton switch 42i described and shown in FIGS. 2 and 4, it follows immediately that an unintentional simultaneous
  • FIG. 3 there is a in the lower region of the lower part 40 (see FIG. 1)
  • the frame 46 has an essentially square shape.
  • a flexible contact element 45 and a fixed contact element 44 are arranged one above the other on its four inner sides.
  • the flexible contact element 45 is in each case fastened to a small projection 47 of the inner surface of the frame 46 with sufficient tilting of
  • the flexible contact element 45 is printed from the lower end of the actuating member 13 against the underlying fixed contact element 44 and an electrical contact is closed. While the flexible contact element 45 preferably consists of a flat leaf spring, the fixed contact element 44 has a semicircular projection to increase the flexible contact element 45 .
  • the components described above are preferably made of plastic by injection molding.
  • a flexible metal sheet is preferably used for the leaf springs and the contact elements.
  • the alloy used, the thickness and the length of the leaf springs 30 are used here in the essentially the mechanical resistance when the control element is actuated.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Switches With Compound Operations (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

Bedienelement zum selektiven Herstellen elektrischer Kontakte, mit einer Handhabe (10, 11), die eine erste Lagerfläche (12) aufweist und einem Gehäuse (40, 20), das zur Lagerung der Handhabe (10, 11) eine zur ersten Lagerfläche (12) der Handhabe (10, 11) komplementär ausgebildete zweite Lagerfläche (41) aufweist, sowie eine Schaltkulisse (43), die wenigstens zwei Kipprichtungen der Handhabe (10, 11) definiert, und mindestens zwei in der Schaltkulisse (43) angeordnete Schaltelemente (42i), wobei ein Verkippen der Handhabe (10, 11) entlang einer der wenigstens zwei Kipprichtungen zu einer Betätigung von einem der wenigstens zwei Schaltelemente (42i) und somit zur selektiven Herstellung der elektrischen Kontakte führt.

Description

Bedienelement zum Schalten elektrischer Kontakte
Der Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement zum selektiven Herstellen elektrischer Kontakte
Bekannte Bedienelemente nach dem Stand der Technik, die zumindest zwei Schaltfunktionen in sich vereinen, sind zumeist in Form einer Wippe aufgebaut So wird bei einer Zweifach-Wippe eine längliche Taste in ihre Mitte drehbar gelagert, so daß eine Betätigung der Taste auf einer Seite zu einer leichten Drehung um die Lagerachse fuhrt Bei Vierfach-Wippen ist darüber hinaus eine zweite Achse vorgesehen, die senkrecht zur ersten angeordnet ist, so daß die Tastenflache in insgesamt vier Richtungen verkippt werden kann Die elektrischen Kontakte werden in beiden Fallen durch an der Ruckseite der Tastenflache angebrachte Tastenstoßel ausgelost, die dahinterliegende Tastschalter oder ahnliche Schaltelemente betätigen
Bei diesen Bedienelementen treten jedoch die folgenden Probleme auf Sowohl bei Zweifach- als auch bei Vierfach-Wippen übertragen die Tastenstoßel die Bewegung zur Betätigung des Bedienelements unmittelbar auf die elektromechanischen Schaltelemente Ein zu starker mechanischer Druck auf die Tastenflache kann daher die darunterliegenden Schaltelemente beschädigen, wenn er nicht durch aufwendige und damit teure Vorrichtungen abgefangen wird Darüber hinaus neigen insbesondere Vierfach-Wippen zu elektrischen Fehlschaltungen, wenn durch mechanische Verwindung der zumeist aus Kunststoff hergestellten Tastenflache unkontrolliert mehrere Schaltelemente betätigt werden
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemaße Bedienelement zum selektiven Herstellen elektrischer Kontakte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Kippbewegung der erfindungsgemaßen Handhabe nur indirekt auf die Schaltelemente übertragen wird Eine mechanische Uberbeanspruchung wird wirksam durch die Bereitstellung der erfindungsgemaßen Lagerflachen der Handhabe und des Gehäuses abgefangen, die die Hauptbelastung beim Betatigen des Bedienelements in Richtung der Handhabe aufnehmen Durch das Vorsehen der Schaltelemente in einer Schaltkulisse wirken lediglich fein dosierbare laterale Kräfte in Kipprichtung auf die Schaltelemente ein Mit der
Form der Schaltkulisse werden die Kipprichtungen der Handhabe festgelegt und ferner eine unkontrollierte Betätigung von mehreren Schaltelementen gleichzeitig verhindert Je nach Ausbildung der Schaltkuhsse können auch mehr als zwei Schaltelemente betätigt werden Ebenso ist eine ungerade Anzahl von S ehalt elementen möglich
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Bedienelements möglich
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist sowohl die erste Lagerflache, an der die Handhabe gelagert ist, als auch das Gegenstück, die zweite Lagerflache im Unterteil des Bedienelements, halbkugelfόrmig ausgebildet Die Handhabe weist unterhalb der ersten Lagerflache ein als Verlängerung ausgebildetes Betatigungsglied auf, das sich beim Verkippen der Handhabe in der Schaltkulisse bewegt und dadurch die Schaltelemente betätigt Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus einem Unterteil, das die Schaltkulisse und die Schaltelemente aufnimmt und einem Oberteil, das die Verkippungen der Handhabe begrenzt
Die möglichen Kipprichtungen der Handhabe werden durch die Form der Schaltkulisse festgelegt Vorzugsweise ist die Schaltkulisse mit kreuzschlitz- formigen Schlitzen ausgebildet, so daß sich für die Handhabe vier Kipprichtungen ergeben Bevorzugt ist an den Enden der vier Schlitze jeweils ein Schaltelement vorgesehen Als Schaltelement können beispielsweise handelsübliche Tastschalter verwendet werden
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Schaltelemente im unteren Bereich des Unterteils auf der Innenseite eines Rahmens angeordnet Die Schaltelemente bestehen dabei jeweils aus einem flexiblen Kontaktelement, das durch das untere Ende des Betatigungsglieds gegen ein festes Kontaktelement gedruckt wird, wodurch eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten herstellt wird Mit dieser einfachen und besonders preiswerten Anordnung wird eine zuverlässige Funktion auch über viele Schaltzyklen gewahrleistet
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiel in der folgenden Beschreibung naher erläutert Es zeigen in schematischer Darstellung
Fig 1 einen Längsschnitt durch das erfindungsgemaße Bedieneinheit, ig 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig 1, der die kreuzschlitzformige Schaltkulisse und die vier Schaltelemente zeigt,
Fig 3 eine bevorzugte Ausfuhrungsform der vier Schaltelemente auf einem Rahmen des Unterteils
Fig 4 eine perspektivische Darstellung des Bedienelements ohne das Oberteil 20
Das in Fig 1 dargestellte Bedienelement ermöglicht das selektive Schalten von mehreren unabhängigen S ehalt elementen Das Bedienelement kann damit zur Steuerung der verschiedensten elektronischen Gerate verwendet werden Die kompakte Bauweise legt insbesondere eine Verwendung für Geräte mit kleinen Bedienungsoberflachen wie Autoradios nahe Jedoch sind auch andere Applikationen z B in Haushaltsgeräten denkbar
Ein Schalthebel 10 bildet zusammen mit einem an seinem oberen Ende befestigten Schaltknopf 11 eine Handhabe für das Bedienelement Die Verbindung zwischen den beiden Bauteilen kann durch Verklebung oder Aufclipsen erfolgen Möglich ist auch, den Schalthebel 10 und den Schaltknopf
11 gemeinsam in einem Bauteil herzustellen. Der Schalthebel 10 verfugt in der Mitte über eine Lagerflache 12 vorzugsweise in Form einer halbkugelformigen Verbreiterung, die in einer entsprechenden Lagerflache 41 vorzugsweise in Form einer halbkugelformigen Aussparung des Unterteils 40 des Bedienelements zu liegen kommt. Aufgrund dieser Lagerung kann der
Schalthebel 10 in alle Richtungen aus der Senkrechten verkippt werden. Die Ruckstellkraft bei Verkippungen wird bevorzugt durch Blattfedern 30 erzeugt, die beim Verkippen des Schalthebels 10 durch die Oberseite der halbkugelformigen Lagerflache 12 nach oben gebogen werden Die maximale Verkippung wird durch die Wände 22 der Öffnung 21 im Oberteil 20 des Bedienelements bestimmt
Gemäß einer weiteren (nicht dargestellten) Ausfuhrungsform wird die benotigte Ruckstellkraft durch eine Elastomerhulse erzeugt, die den oberen Bereich des Schalthebels 10 umgibt Beim Verkippen des Schalthebels 10 werden die flexiblen Wände der Elastomerhülse zwischen dem Schalthebel 10 und den Wanden 22 des Oberteils 20 zusammengedruckt und erzeugen dadurch die notwendige Ruckstellkraft auf den Schalthebel 10
Der Schalthebel weist an seinem unteren Ende bevorzugt ein als Verlängerung ausgebildetes Betatigungsglied 13 auf, das bei Verkippung der Handhabe (10, 11) in einen Schlitz der Schaltkulisse 43 (vergl Fig 2) des Unterteils 40 ragt Bei Kippbewegungen des Schaltknopfs 11 und damit des Schalthebels 10 bewegt sich das untere Ende des Betatigungsglieds 13 im wesentlichen entlang eines Schlitzes Die Richtungen der Schlitze in der Schaltkulisse 43 bestimmen damit die möglichen Verkippungsrichtungen des Schalthebels 10 (vergl Fig 4)
In der in den Figuren 2 und 4 gezeigten Ausführungsform ist die Schaltkulisse 43 kreuzschlitzformig ausgebildet und erlaubt damit insgesamt 4
Verkippungsrichtungen Ebenso möglich sind aber auch Schaltkulissen 43 mit 2, 3, 5, 6 oder mehr Schlitzen
Am Ende der vier Schlitze befindet sich jeweils ein Tastschalter 42i (vergl Figuren 2 und 4), der beim Verkippen des Schalthebels 10 in die dem jeweiligen
Tastschalter abgewandte Richtung vom unteren Ende des Betatigungsglieds 13 betätigt wird Die Tastschalter 42i sind auf einer Leiterplatte 50 angeordnet (vergl Fig 1), die mit der Elektronik des zu steuernden Geräts verbunden ist Die Lange der Schlitze in der Schaltkulisse 43 legt den erforderlichen Verkippungswinkel fest, um den der Schalthebels 10 zum Betatigen eines Tastschalter 42i verkippt werden muß Soll das Bedienelement in verschiedenen Richtungen den elektrischen Kontakt unterschiedlich schnell auslosen, sind die entsprechenden Schlitze unterschiedlich lang ausgebildet Aus der beschriebenen und in den Figuren 2 und 4 gezeigten Anordnung der Schlitze und der Tastschalter 42i folgt unmittelbar, daß ein unbeabsichtigtes simultanes
Betatigen von zwei Schaltern 42i in dem Bedienelement gemäß der vorliegenden Erfindung unmöglich ist
In einer weiteren, in Fig 3 schematisch gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist im unteren Bereich des Unterteils 40 (vergl Fig 1) ein
Rahmen 46 vorgesehen Der Rahmen 46 weist eine im wesentlichen quadratische Form auf An seinen vier Innenseiten sind übereinander jeweils ein flexibles Kontaktelement 45 und ein festes Kontaktelement 44 angeordnet Das flexible Kontaktelement 45 ist jeweils an einem kleinen Vorsprung 47 der Innenflache des Rahmens 46 befestigt Bei ausreichender Verkippung des
Schalthebels 10 wird das flexible Kontaktelement 45 vom unteren Ende des Betatigungsglieds 13 gegen das darunterliegende feste Kontaktelement 44 gedruckt und ein elektrischer Kontakt geschlossen Wahrend das flexible Kontaktelement 45 vorzugsweise aus einer ebenen Blattfeder besteht, weist das feste Kontaktelement 44 einen halbkreisförmigen Vörsprung zur Erhöhung der
Stabilität auf, um auch nach vielen Schaltzyklen der mechanischen Belastung durch den Druck des flexiblen Kontaktelements 45 und des Betatigungsglieds 13 standhalten zu können
Die oben beschriebenen Bauteile werden bis auf die Blattfedern 30 und die beiden Kontaktelemente 44, 45 vorzugsweise im Spritzgußverfahren aus Kunststoff gefertigt Für die Blattfedern und die Kontaktelemente wird bevorzugt ein biegsames Metallblech verwendet Durch die verwendete Legierung, die Dicke und die Lange der Blattfedern 30 wird dabei im wesentlichen der mechanische Widerstand bei der Betätigung des Bedienelements festgelegt.

Claims

Patentansprüche
1 Bedienelement zum selektiven Herstellen elektrischer Kontakte, mit a) einer Handhabe (10, 11), die eine erste Lagerflache (12) aufweist, b) einem Gehäuse (40, 20), das zur Lagerung der Handhabe (10, 11) eine zur ersten Lagerflache (12) der Handhabe (10, 11) komplementär ausgebildete zweite Lagerflache (41) aufweist, sowie eine Schaltkulisse (43), die wenigstens zwei Kipp- richtungen der Handhabe (10, 11) definiert, c) mindestens zwei in der Schaltkulisse (43) angeordneten Schaltelementen (42i), wobei d) ein Verkippen der Handhabe (10, 11) entlang einer der wenigstens zwei Kipprichtungen zu einer Betätigung von einem der wenigstens zwei Schaltelemente (42i) und somit zur selektiven Herstellung der elektrischen Kontakte führt
2 Bedienelement nach Anspruch 1, bei dem die erste (12) und die zweite Lagerflache (41) halbkugelformig ausgebildet sind und die Handhabe (10, 11) unterhalb der ersten Lagerflache ein als
Verlängerung ausgebildetes Betatigungsglied (13) aufweist, das sich beim Verkippen der Handhabe (10, 11) in der Schaltkulisse (43) bewegt und dadurch die Schaltelemente (42i) betätigt
3 Bedienelement nach Anspruch 2, bei dem das Gehäuse aus einem
Unterteil (40) besteht, das die Schaltkulisse (43) und die Schaltelemente (42i) aufnimmt und einem Oberteil (20), das die Verkippungen der Handhabe (10, 11) begrenzt Bedienelement nach Anspruch 3, bei dem die Schaltkulisse (43) kreuzschlitzformig ausgebildet ist und damit vier Kipprichtungen der Handhabe (10) definiert
Bedienelement nach Anspruch 4, bei dem in den vier Enden der kreuzförmigen Schaltkulisse (43) jeweils ein Schaltelement (42i) angeordnet ist, das durch das Betatigungsg ed (13) beim Verkippen betätigt wird
Bedienelement nach Anspruch 5, bei dem die vier Schaltelemente (42i) auf der Innenseite eines Rahmens (46) des Unterteils (40) angeordnet sind und jeweils ein flexibles Kontaktelement (45) umfassen, das durch das Betatigungsglied (13) gegen ein festes Kontaktelement (44) gedruckt wird, wodurch der elektrische
Kontakt hergestellt wird
Bedienelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Ruckstellelemente (30) zum Ruckstellen der verkippten Handhabe (10, 11) vorgesehen sind
Bedienelement nach Anspruch 7, bei dem die Ruckstell elemente (30) aus Federelementen bestehen, die um die Handhabe (10, 11) zwischen dem Ober- (20) und dem Unterteil (40) angeordnet sind und durch das Verkippen der Handhabe (10, 1 1) ausgelenkt werden
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