DE10013630C2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

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

Derartige Gegenstände sind in der Regel dafür vorgesehen, die Ein- und Ausschaltung von Stromkreisen bzw. die Umschaltung von einem auf einen anderen Stromkreis zu ermöglichen. Bei solchen elektrischen Schaltern können unterschiedlichst ausgebildete Kontaktsysteme Anwendung finden. Die Betätigung solcher elektrischer Schalter erfolgt durch ein Verschwenken seines Betätigungsorgans, um z. B. in Kraftfahrzeugen einen Rückspiegel, ein Sitzteil usw. in seiner Position wunschgemäß einzustellen. Dabei kann das Betätigungsorgan ausgehend von seiner Neutralstellung in zumindest vier definierte Funktionsstellungen gebracht werden. Die Funktionen können dabei rastend und/oder tastend ausgeführt sein.

Durch die DE 35 04 387 A1, die DE 195 19 941 C1, die DE 197 41 560 A1 und die DE 198 26 527 A1 sind prinzipiell als elektrische Schalter anzusehende Signalgeber bekannt geworden, bei den jeweils ein als Schalthebel ausgebildetes Betätigungsorgan in einem Gehäuse gehalten und manuell von einer Neutralstellung in mehrere Betätigungsrichtungen verstellbar ist. Dabei ist das z. B. einer kreuzförmigen Steuerkurve zugeordnete Betätigungsorgan durch Federelemente in der Neutralstellung gehalten und gegen die Kraft dieser z. B. aus einem Elastomer hergestellten Elemente verstellbar.

Darüber hinaus ist durch die DE 34 42 287 A1 ein dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechender elektrischer Schalter bekanntgeworden. Bei diesem elektrischen Vierwege-Schalter ist das Betätigungsorgan im wesentlichen hebelförmig ausgebildet und weist an seinem einen Endbereich eine Kammer zur verschieblichen Aufnahme eines Druckstückes auf, welches federbelastet in eine am Sockelteil des Gehäuses vorhandene Steuerkurve eingreift. Bedingt durch die Federkraft einer in der Kammer vorhandenen Schraubendruckfeder wird eine am mittleren Bereich des Betätigungsorgans vorhandene, teilweise kugelartig ausgebildete Verdickung federbelastet einer im Deckelteil des Gehäuses vorhandenen Lagerstelle zugeordnet. Zur manuellen Verstellung ist das Betätigungsorgan mit seinem dem dem einen Endbereich gegenüberliegenden Endbereich aus dem Innenraum des Gehäuses nach außen geführt. Üblicherweise, jedoch nicht explizit dargestellt, werden eine Vielzahl separat zu montierender, bewegbarer Kontaktelemente zur Realisierung der entsprechenden Schaltvorgänge benötigt, die durch eine Verstellung des Betätigungsorgans beeinflußt werden. Eine solche Ausbildung eines elektrischen Schalters ist aber insbesondere infolge der separat zu montierenden elektrischen Kontaktelemente nicht nur aufwendig in der Herstellung bzw. Montage, sondern oftmals auch nicht ausreichend zuverlässig im Betrieb.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen robusten, besonders zuverlässig arbeitenden elektrischen Schalter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der bei Erzeugung einer markanten Haptik aus besonders wenigen, einfach herzustellenden und einen minimalen Montageaufwand erfordernden Einzelteilen besteht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Bei einem solchermaßen ausgebildeten elektrischen Schalter ist besonders vorteilhaft, daß die zur Realisierung der Schaltvorgänge notwendigen, bewegbaren Kontaktelemente durch ein Zweikomponentenspritzgußverfahren gleichzeitig mit der Herstellung des Betätigungsorganes an diesem festgelegt sind und gemeinsam mit dem Betätigungsorgan als vormontierte Funktionsbaugruppe in das Gehäuse eingesetzt werden können.

Weiterhin ist sehr vorteilhaft, wenn das Trägermaterial die Führungskammer durchgreifend derart am Betätigungsorgan festgelegt ist, daß das Trägermaterial durch eine elastische Verformung Federkräfte auf das zugeordnete Druckstück ausübt. So kann das notwendige Federmittel bei der Herstellung des Betätigungsorgans gleichzeitig mit diesem hergestellt und an diesem festgelegt werden, ohne daß dazu eine Montagetätigkeit erforderlich ist.

Außerdem ist besonders günstig, wenn zumindest ein Gehäuseteil einstückig mit dem Betätigungsorgan herstellbar ist, so daß eine Lagerung des Betätigungsorgans am Gehäuse erfolgt, ohne daß dazu eine Montagetätigkeit erforderlich ist.

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

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht ein elektrischer Schalter haupt­ sächlich aus einem ortsfeste und bewegbare Kontaktelemente 1, 2 aufnehmenden Gehäuse, an welchem zumindest ein Betätigungsorgan 3 derart verstellbar gehalten ist, daß es, ausgehend von seiner Neutralstellung, kreuzweise in definierte Funktionsstellungen bringbar ist.

Wie weiter aus der Zeichnung hervorgeht, besteht das Betätigungsorgan 3 aus einem Basiskörper 4 mit einem bereichsweise aufgespritzten Trägerelement 5. Der aus relativ unelastischem Kunststoff hergestellte Basiskörper 4 weist eine Grundplatte 6 und einen an zentraler Stelle angeordneten, rechtwinklig davon abragenden, hebelförmig ausgeführten Fortsatz 7 auf. Der Fortsatz 7 ist mit einer Führungskammer 8 versehen, die zur verschieblichen Aufnahme eines Druckstückes 9 vorgesehen ist. Das Druckstück 9 ist federbelastet einer am Sockelteil 10 des Gehäuses vorhandenen Steuerkurve 11 zugeordnet. Die Herstellung von Basiskörper 4 und Trägerelement 5 erfolgt mittels eines sogenannten Zweikomponenten- Spritzgußverfahrens, so daß zur Festlegung des Trägerelements 5 am Basiskörper 4 keinerlei Montagetätigkeiten notwendig sind. Das Trägerelement 5 besteht aus Silikon und ist im Vergleich zum Material des Basiskörpers 4 relativ elastisch ausgeführt. Mehrere vom elastischen Trägerelement 5 durchgriffene fensterartige Öffnungen 12 sind im Basiskörper 4 vorhanden, die dauerhaft für eine definierte Zuordnung von Basiskörper 4 und Trägerelement 5 sorgen.

Vier in der Grundplatte 6 des Betätigungsorgans 3 vorhandene Durchbrüche 13 sind von dem Material des Trägerelements ausgefüllt, welches somit die Haltemittel zur Festlegung von vier bewegbaren Kontaktelementen 2 an der Grundplatte 6 des Betätigungsorgans 3 bildet. Das die vier Durchbrüche ausfüllende Trägerelement 5 tritt an den den ortsfesten Kontaktelementen 1 zugewandten Oberflächenzonen der Grundplatte 6 in Art von abragenden kümpelartigen Erhebungen 14 hervor. Zur Bildung von vier eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit aufweisenden, bewegbaren Kontaktelementen 2 sind die kümpelartigen Erhebungen 14 jeweils mit einem aus Edelmetall bestehenden Kontaktstück 15 belegt. Die relativ hohe Elastizität des Trägerelementes 5 sorgt im Zusammenspiel mit den geometrischen Abmessungen der einzelnen kümpelartigen Erhebungen 14 für eine definierte Anlage der vier Kontaktstücke 15 an ihren zugehörigen ortsfesten Kontaktelementen 1. Zur Auslösung entsprechender Schaltvorgänge kommen je nach Verstellrichtung des Betätigungsorgans 3 die Kontaktstücke 15 definiert an den zugehörigen ortsfesten Kontaktelementen 1 zur Anlage.

Auf der den ortsfesten Kontaktelementen 1 abgewandten Seite des Betätigungsorgans 3 reicht das festgelegte elastische Trägerelement 5 bis in dessen Führungskammer 8 hinein und steht zur Erzeugung der notwendigen Federkräfte mit dem verschieblich in der Führungskammer 8 gelagerten Druckstück 9 in Wirkverbindung. Das elastische Trägerelement 5 kann dabei z. B. in der Führungskammer 8 einen diese einengenden Wulst bilden, oder aber die Führungskammer 8 brückenartig durchgreifen. Je nach Art, Abmessung und Ausführung lassen sich auf einfache Art und Weise anwendungsfallgerecht Federelemente mit einer flacheren oder einer steilerer Federkennlinie realisieren. Beim Ausführungsbeispiel durchgreift das elastische Trägerelement 5 die Führungskammer 8 brückenartig und zwar quer zur Verstellrichtung des Druckstückes 9. Zur definierten Festlegung des Druckstückes 9 am Trägerelement 5 weist dieses an seinem der Steuerkurve 11 abgewandten Endbereich eine Anlagefläche 16 und einen pilzartigen Ansatz 17 auf. Das Trägerelement 5 kommt mit seinem brückenartigen Durchgriffsbereich zur Herstellung einer guten Wirkverbindung zwischen der Anlagefläche 16 und dem Kopf des pilzartigen Ansatzes 17 zu liegen.

Die Abmessungen des Gehäuses, der Steuerkurve 11 und des Druckstücks 9 sowie die Anordnung des Durchgriffsbereichs des elastischen Trägerelements 5 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, daß das Druckstück 9 auf jeden Fall unter Vorspannung an der Steuerkurven 11 zur Anlage kommt. Dies gilt auch für den tiefsten Punkt der Steuerkurve 11, welcher die Neutralstellung des Betätigungsorgans 3 definiert. Durch die latent mehr oder weniger vorhandene elastische Verformung des Trägerelements 5 werden die für eine markante Haptik notwendigen Federkräfte erzeugt, wobei sich auch deshalb eine markant spürbare Haptik ergibt, weil die mit dem Druckstück 9 zusammenwirkende Steuerkurve 11 eine entsprechende Ausformung aufweist.

Wie des weiteren aus der Zeichnung hervorgeht, besteht das Gehäuse aus dem schon näher beschriebenen Sockelteil 10, einem der Einfachheit halber nicht dargestellten Zwischenteil und einem Deckelteil 18. Am mittleren Bereich des Betätigungsorgans 3 ist eine teilweise kugelartig ausgeführte Verdickung 19 vorhanden, die bedingt durch die auf das Druckstück 9 einwirkende, von dem Trägerelement 5 erzeugte Federkraft unter Vorspannung einer entsprechend ausgeführten Lagerstelle 20 des Deckelteiles 18 zugeordnet wird. Die entsprechende Lagerstelle 20 für die Verdickung 19 ist mit geringem Abstand der Steuerkurve 11 gegenüberliegend im Deckelteil 18 des Gehäuses vorhanden. Eine gute klapperfreie Lagerung ist somit über eine lange Lebensdauer gewährleistet.

Das Gehäuse kann einstückig aus den drei Teilen: Sockelteil 10, Zwischenteil und Deckelteil 18, hergestellt sein. Dies ist einfach zu realisieren, wenn diese über entsprechend angeordnete Filmscharniere einstückig miteinander in Verbindung gebracht werden. Auch ist die einstückige Herstellung des Betätigungsorgans 3 mit dem Gehäuse möglich, wenn dieses z. B. durch einen während des Spritzgußprozesses hergestellten kardanischen Mechanismus einstückig mit dem Zwischenteil in Verbindung gebracht wird. Auf einfache Art und Weise ist somit ein robust aufgebauter, aus besonders wenigen Einzelteilen bestehender elektrischer Vierwege-Schalter realisiert.

Claims (18)

1. Elektrischer Schalter, mit einem ortsfeste und bewegbare Kontaktelemen­ te (1, 2) aufnehmenden, zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellten Gehäuse, welches ein beweglich gelagertes Betätigungsorgan (3) aufweist, das ausgehend von seiner Neutralstellung in zumindest vier Betätigungsrichtungen verstellbar ist und durch seine Lageveränderung zumindest eines der bewegbaren, über Haltemittel (13) daran festgelegten Kontaktelemente (2) zur Realisierung eines entsprechenden Schaltvorgangs an einem ortsfesten Kontaktelement (1) zur Anlage bringt, wobei das mit einem Endbereich aus dem Gehäuse herausragende Betätigungsorgan an dem Endbereich, der dem aus dem Gehäuse herausragenden Endbereich gegenüberliegt, ein federbelastetes, in einer im Betätigungsorgan vorhandenen Führungskammer (8) verschieblich gelagertes Druckstück (9)aufweist, welches zur definierten manuellen Verstellung des Betätigungsorgans mit einer am Gehäuse vorhandenen Steuerkurve (11) kooperiert, dadurch gekennzeichnet, daß am Betätigungsorgan (3) ein aus einem Elastomer bestehendes, mit den bewegbaren Kontaktelementen (2) versehenes Trägerelement (5) vorhan­ den ist, daß das Trägerelement in den Bereichen des Betätigungsorgans, die den mit den bewegbaren Kontaktelementen (2) kooperierenden ortsfesten Kontaktelementen (1) gegenüberliegen, jeweils eine in Richtung auf das zugeordnete ortsfeste Kontaktelement vorstehende, dem bewegbaren Kontaktelement zugehörige kümpelartige Erhebung (14) aufweist und daß die bewegbaren Kontaktelemente über die durch das Trägerelement gebildeten Haltemittel (13) im Bereich der dem jeweils zugeordneten ortsfesten Kontaktelement zugewandten Oberflächenzone des Betätigungsorgans festgelegt sind.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Betätigungsorgan (3) für jede kümpelartige Erhebung (14) ein derselben zugeordneter, von dem das Haltemittel für das zugehörige bewegbare Kontaktelement (2) bildenden Trägerelement (5) ausgefüllter Durchbruch (13) vorhanden ist.

3. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (5) eine gute elektrische Leit­ fähigkeit aufweist und daß die kümpelartige Erhebung (14) als direkt mit einem der ortsfesten Kontaktelemente (1) zusammenwirkendes beweg­ bares Kontaktelement (2) ausgebildet ist.

4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine den ortsfesten Kontaktelementen (1) zugewandte kümpelartige Erhebung (14) zur Bildung eines beweg­ baren Kontaktelements (2) mit einem Kontaktstück (15) belegt ist.

5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (15) als Karbonpille ausgeführt ist.

6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (15) als Edelmetallplättchen ausgeführt ist.

7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (5) zur Übertragung von Feder­ kräften auf das Druckstück (9) bis in die Führungskammer (8) hineinge­ führt ist und auf der den ortsfesten Kontaktelementen (1) abgewandt Seite des Betätigungsorgans (3) und/oder am Druckstück (9) festgelegt ist.

8. Elektrischer Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Trägerelements (5) mehrere fensterartige Öffnungen (12) in dem aus dem Gehäuse herausgeführten Endbereich des Betätigungsorgans (3) vorhanden sind.

9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen dem Druckstück (9) und dem Trägerelement (5) ein das Trägerelement (5) durchgreifender pilzartiger Ansatz am Druckstück (9) vorhanden ist.

10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am mittleren Bereich des Betätigungsorgans (3) eine zumindest teilweise kugelartig ausgeführte Verdickung (19) vorhan­ den ist, die bedingt durch die auf das Druckstück (9) einwirkende Feder­ kraft federbelastet einer entsprechend ausgeführten Lagerstelle (20) des Gehäuses zugeordnet ist.

11. Elektrischer Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Verdickung (19) vorgesehene Lagerstelle (20) mit Abstand gegenüberliegend im Deckelteil (18) des Gehäuses vorhanden ist.

12. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (9) mit einer im Sockelteil (10) des Gehäuses vorhandenen Steuerkurve (11) zusammenwirkt.

13. Elektrischer Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (11) für die Realisierung einer Vierwege-Verstellmöglich­ keit des Betätigungsorgans (3) kreuzförmig ausgeführt ist.

14. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (3) durch einen kardani­ schen Mechanismus verstellbar am Gehäuse gelagert ist.

15. Elektrischer Schalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der kardanischen Mechanismus einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist.

16. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten Kontaktelemente (1) und eine zugehörige Leiterbahnstruktur als metallisierte Schichten direkt auf flächigen Bereichen des Gehäuses aufgebracht sind.

17. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (3) zumindest teilweise lichtleitend ausgebildet ist.

18. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Gehäuse herausgeführte Endbereich des Betätigungsorgans (3) zur Festlegung eines Griffstückes vorgesehen ist.