DE10151603C1 - Mehrwege-Schalteranordnung, sowie Schalterbaustein - Google Patents
Mehrwege-Schalteranordnung, sowie SchalterbausteinInfo
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Abstract
Mehrwege-Schalteranordnung, enthaltend zumindest zwei Schalterbausteine, welche einerseits als einzelne Baugruppe zur Verwendung in einer Zweiwege-Schalteranordnung geeignet sind und welche andererseits in Kombination eine Mehrwege-Baugruppe, vorzugsweise Vierwege-Baugruppe, für eine Vierwege-Schalteranordnung ausbilden, die durch ein gemeinsames, entlang vier kreuzförmig zueinander ausgerichteten Betätigungsrichtungen führbares Bedienelement betätigbar ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrwege-Schalteranordnung mit
zumindest zwei Schalterbausteinen. Desweiteren betrifft die Erfindung einen
Schalterbaustein vorzugsweise zur Verwendung in der erfindungsgemäßen
Mehrwege-Schalteranordnung.
In vielen Anwendungsgebieten, insbesondere im Kraftfahrzeugbau, werden
zur Betätigung von beweglichen Bauteilen Mehrwege-Schalteranordnungen
mit einem multifunktionalen, beispielsweise kappenförmig ausgebildeten
Bedienelement eingesetzt, welches in mehrere Betätigungsrichtungen
bewegbar ist. Vorzugsweise ist zur Erleichterung der Bedienung jeder
Bewegungsrichtung des Bauteils eine sinngemäße Betätigungsrichtung des
Bedienelementes zugeordnet.
Derartige Schalteranordnungen werden entweder in Form von Zweiwege-
Schalteranordnungen mit zwei einander entgegengesetzten Betätigungs
richtungen des Bedienelementes, beispielsweise für die Auf- und Abbewegung
eines Fensters, oder in Form von Vierwege-Schalteranordnungen mit
kreuzförmig zueinander ausgerichteten, jeweils paarweise entgegengesetzten
Betätigungsrichtungen, beispielsweise für die XY-Verstellung eines Spiegels
oder für die Ausrichtung eines Fahrzeugsitzes, eingesetzt.
Durch die DE 198 44 335 C1 ist eine Mehrwege-Schalteranordnung mit einer
einem Grundkörper zugeordneten Domschaltmatte bekannt geworden. Dabei
werden die Schaltelemente der Domschaltmatte durch ein gemeinsames, mit
dem über mehrere Achsen kippbar gelagerten Bedienelement verbundenes
Betätigungselement bei deren Verstellung beeinflußt.
Weiterhin ist durch die EP 0 632 475 A1 eine Mehrwege-Schalteranordnung
bekannt geworden, bei der vier stößelartig ausgeführte, in einem Grundkörper
konzentrisch angeordnete und verschiebbar gehaltene Ansteuerelemente
durch ein gemeinsames, von einem zentral angeordneten, kippbar gelagerten
Bedienelement bewegbares Betätigungselement verstellbar sind. Die
Ansteuerelemente wirken dabei auf Schaltelemente einer dem Grundkörper
zugeordneten Domschaltmatte.
Desweiteren ist in der DE 195 17 538 A1 eine als Vierwege-Kippschalter
ausgestaltete Mehrwege-Schalteranordnung offenbart. Bei dieser
vorbekannten Schalteranordnung werden vier hebelartige, in einem
Grundkörper schwenkbar gelagerte, mit den Schaltelementen einer
Domschaltmatte kooperierende Ansteuerelemente durch ein gemeinsames
Betätigungselement angesteuert, welches durch ein über mehrere Achsen
kippbar gelagertes Bedienelement betätigt wird.
Nachteilig bei diesen vorbekannten Schalteranordnungen ist die Verwendung
einer vergleichsweise großen Anzahl von teilweise kompliziert herzustellenden
Einzelteilen, welche speziell auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt
sein müssen und welche nur relativ aufwändig zu montieren sind.
Darüber hinaus besteht bei all den vorstehend erwähnten Ausführungsformen
einer Mehrwege-Schalteranordnung das Problem, daß der Aufbau nicht
modular ausgeführt und damit der Platzbedarf immer auf die maximale, durch
die Funktionalität bestimmte Schalterausgestaltung abzustimmen ist.
Außerdem ist durch die US-PS 5 719 361 A ein Schalterbaustein mit einer in
einem Grundkörper angeordneten Domschaltmatte bekannt geworden, wobei
an dem Grundkörper zwei der Domschaltmatte zugeordnete, gegenläufig
bewegbare Ansteuerelemente vorhanden sind, die durch ein in
entgegengesetzte Richtungen bewegbares Bedienelement wechselweise
ansteuerbar sind. Ein solcher Schaltbaustein ist nicht ohne weiteres durch
einen zumindest nahezu identischen Schaltbaustein zu ergänzen, um eine
Vierwege-Schalteranordnung zu realisieren.
Schließlich ist in der EP 1 126 483 A1 ein Schaltbaustein offenbart, wobei an
einem Grundkörper ein in mehrere Richtungen verstellbares Bedienelement
vorhanden ist, dem mit jeweils einem Schaltelement kooperierende
Ansteuerelemente zugeordnet sind, die als mit Ansteuerschrägen versehene,
mit den Schaltelementen kooperierende, axial verschiebliche Schieber
ausgebildet sind. Problematisch bei einem solchen Schaltbaustein ist der recht
komplexe, immer auf die maximale Funktionalität ausgerichtete Aufbau
desselben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer kompakten
Mehrwege-Schalteranordnung, welche möglichst viele vorgefertigte
Baugruppen umfasst, die einfach herzustellen und vielseitig einsetzbar sind.
Desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen einfach
herzustellenden Schalterbaustein zu schaffen, welcher als vorgefertigte
Baugruppe vorteilhafterweise in der erfindungsgemäßen Mehrwege-
Schalteranordnung einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Die erfindungsgemäße Mehrwege-Schalteranordnung enthält zumindest zwei
Schalterbausteine, welche jeweils durch ein in entgegengesetzte Richtungen
bewegbares Betätigungselement betätigbar sind. Einzeln für sich genommen
bilden die Schalterbausteine jeweils eine Zweiwege-Baugruppe für eine
Zweiwege-Schalteranordnung. Andererseits sind die Schalterbausteine
jedoch auch so ausgestaltet, daß die Kombination von zwei gleichartigen,
vorzugsweise komplementär zueinander ausgestalteten Schalterbausteinen
eine Vierwege-Baugruppe für eine Vierwege-Schalteranordnung ausbildet,
wobei diese durch ein gemeinsames Betätigungselement betätigbar ist,
welches vorzugsweise in vier kreuzweise zueinander ausgerichtete
Richtungen bewegbar ist.
Die Schalterbausteine weisen jeweils zumindest zwei, vorzugsweise hebelartig
ausgestaltete, einander durch das gemeinsame Betätigungselement
paarweise zugeordnete Ansteuerelemente auf, die in einer antiparallelen
Anordnung (siehe z. B. Fig. 1) auf einem gemeinsamen Grundkörper
angeordnet sind. Das Betätigungselement ist in entgegengesetzte Richtungen
verstellbar, wobei die Richtungen einen Winkel (vorzugsweise 90°) mit der
Längserstreckung der Ansteuerhebel einschliessen. An das Betätigungs
element ist ein zugeordnetes Bedienelement (beispielsweise eine Bedienknopf
oder eine Taste) gekoppelt - vorzugsweise ist das Bedienelement starr mit dem
Betätigungselement verbunden.
Den Ansteuerelementen ist weiterhin jeweils zumindest ein Schaltelement
zugeordnet, welches im Schalterbaustein enthalten sein kann oder auch von
diesem losgelöst, an einem anderen Teil der den Schalterbaustein
enthaltenden Schalteranordnung, befestigt sein kann.
Die Schaltelemente können verschiedenartig ausgebildet sein, beispielsweise
in Form von elastischen Kontaktelementen - entsprechend den elastischen
Kontaktelementen einer Domschaltmatte -, die mit zugeordneten,
beispielsweise auf einer Leiterplatte aufgebrachten Gegen-Kontakten
zusammenwirken, als vorgefertigte Mikroschalter, Feder-Schaltkontakte oder
aber auch als berührungslos arbeitende Schaltelemente wie z. B. Licht
schranken, Hall-Elemente oder dergleichen (wobei ggf. ein zusätzliches
(elastisches) Element zur Erzeugung der Haptik und/oder der für die
Rückstellung notwendigen Kraftkomponente erforderlich ist).
Die vielfältige Anwendbarkeit des Schalterbausteins wird durch die besondere
Ausgestaltung und Anordnung der Ansteuerelemente und des Grundkörpers
ermöglicht: neben der Verwendung als Schalterbaustein einer Zweiwege-
Schalteranordnung mit gegenläufiger Betätigungsrichtung des Betätigungs
elementes ist - wie bereits erwähnt - in Kombination mit einem zweiten
gleichartigen Baustein auch die Verwendung in einer Vierwege-
Schalteranordnung mit vier kreuzweise angeordneten Betätigungsrichtungen
des Betätigungselementes möglich. Für besondere Anwendungsfälle ist es
auch möglich, den Schalterbaustein so auszugestalten, daß eine von den
senkrechten Ausrichtung der paarweise einander entgegengesetzten
Betätigungsrichtungen abweichende Ausrichtung realisiert wird.
Vorzugsweise wird der Schalterbaustein mit Hilfe einer Spritzgießtechnik aus
einem oder aus mehreren - insbesondere aus zwei -, unterschiedlichen
Kunststoffmaterialien hergestellt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die
Ansteuerelemente als schwenkbewegliche Hebel über eine Achsverbindung
mit dem Grundkörper verbunden.
Bei dieser Ausführungsform der gelenkigen Verbindung ist es weiterhin
günstig, Ansteuerelemente und Grundkörper mit der Mehrkomponenten-
Spritzgießtechnik in ein und demselben Spritzgießwerkzeug herzustellen,
wobei die Ansteuerelemente quasi in an dem Grundkörper angeformte
Lageraufnahmen eingepritzt werden. Durch eine geeignete Auswahl der
Kunststoffmaterialien, insbesondere im Hinblick auf die relative Schrumpfung
der einzelnen Materialien beim Aushärten, bleibt die an das Ansteuerelement
angeformte Achse in der zugeordneten Lageraufnahme nahezu spielfrei
drehbeweglich. Darüber hinaus ist es auch möglich, weitere bewegliche Teile
(insbesondere ein hebelartiges Betätigungselement) durch die
Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik mit in den Schalterbaustein
einzubringen. Dadurch können Montagearbeiten zumindest weitgehend
entfallen.
Die erfindungsgemäße Mehrwege-Schalteranordnung enthaltend zwei
Schalterbausteine, sowie der erfindungsgemäße Schalterbaustein wird im
Folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1a einen ersten Schalterbaustein 1,
Fig. 1b einen zum ersten Schalterbaustein 1 komplementären,
nahezu identischen zweiten Schalterbaustein 1',
Fig. 1c den ersten und den zweiten Schalterbaustein 1, 1' zu einer
Vierwege-Baugruppe B kombiniert,
Fig. 1d eine Aufsicht einer alternativen Ausführungsform eines
Schalterbausteines (1, 1') mit zwei schieberartigen Ansteuerelementen
1b,
Fig. 2 eine Vierwege-Schalteranordnung S mit einem darüber
liegenden Betätigungselement 2 und mit Schaltelementen 3a, 3a',
Fig. 3 eine alternative Ausführungsform einer Vierwege-Schalteran
ordnung S mit zwei erfindungsgemäßen, komplementären Schalter
bausteinen 1, 1'. Fig. 3a zeigt eine auseinandergezogene Darstellung,
Fig. 3b eine Darstellung der zusammengesetzten Vierwege-
Schalteranordnung S.
In Fig. 1 ist ein einzelner Schalterbaustein 1 dargestellt. Der einstückige
Grundkörper 1a läßt sich gedanklich in drei Bereiche unterteilen: ein erster
und ein zweiter Bereich I, II, welcher jeweils unmittelbar bei dem jeweiligen
Ansteuerelement 1b angeordnet ist und ein diese beiden Bereiche
überbrückender Verbindungsbereich III des Grundkörpers 1a.
Die bei den Ansteuerelementen 1b gelegenen Bereiche I, II nehmen gelenkige
Verbindungen 1c auf, sowie - vorzugsweise - Aufnahmen 1d oder Fixierteile
für die Schaltelemente. Die äussere Kontur des Grundkörpers 1a folgt in
diesen Bereichen vorzugsweise im wesentlichen der Projektion des jeweiligen
Ansteuerelementes 1b auf den Grundkörper 1a.
Die gelenkige Verbindung 1c ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als
eine Achsverbindung ausgebildet. Am Grundkörper 1a befinden sich hierzu
angeformte Lageraufnahmen für die Ansteuerelemente 1b. Eine alternative
Ausführungsform der gelenkigen Verbindung wäre beispielsweise ein
Filmscharnier. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es zweckmäßig, die
Ansteuerelemente 1b vorzugsweise einstückig mit dem Grundkörper 1a zu
verbinden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Aufnahmen 1d für Schaltele
mente vorgesehen, wobei die Schaltelemente als elastisch bewegliche
Kontaktelemente ausgestaltet sind. Es kann dabei vorgesehen sein, daß die
Schaltelemente Teil des Schalterbausteins sind.
Die Verbindung der Bereiche I und II ist in dem dargestellten Ausführungs
beispiel durch zwei Stege 1i hergestellt, es ist jedoch alternativ ebenfalls eine
plattenförmige Verbindung denkbar.
Die beiden Ansteuerelemente 1b eines (einzelnen) Schalterbausteines 1
können in einer Zweiwege-Schalteranordnung beispielsweise mit einem T-
förmig ausgebildeten, schwenkbeweglich gelagerten Betätigungselement in
Wirkverbindung gebracht werden und eine Baugruppe für eine Zweiwege-
Schalteranordnung bilden. In Fig. 1a sind die einander entgegengesetzten
Betätigungsrichtungen BR des (an dieser Stelle nicht dargestellten)
Betätigungs- bzw. Bedienelementes als gestrichelter Doppelpfeil angedeutet.
Die Möglichkeit den Schalterbausteins 1 mit einem zweiten gleichartigen
Schalterbaustein 1', welcher im Verbindungsbereich III in Anlage mit dem
Grundkörper 1a gebracht wird, zu kombinieren, ist in 1c illustriert.
In Fig. 1b ist ein zweiter, nahezu identischer Schalterbaustein 1' dargestellt.
Die einander entgegengesetzten Betätigungsrichtungen BR' des (an dieser
Stelle nicht dargestellten) Betätigungs- bzw. Bedienelementes sind als
gestrichelter Doppelpfeil angedeutet.
Beide Schalterbausteine 1, 1' sind geometrisch so ausgestaltet, daß sie einen
Symmetriepunkt P aufweisen, bezüglich dessen sie - in Aufsicht auf den
jeweiligen Grundkörper betrachtet - im wesentlichen punktsymmetrisch sind.
Die Ausgestaltung der Schalterbausteine 1, 1' ist dabei so ausgelegt, daß der
erste Schalterbaustein 1 kombiniert mit dem um etwa 90° verdrehten, zweiten
Schalterbaustein 1' eine kompakte Vierwege-Baugruppe B für eine Vierwege-
Schalteranordnung ausbildet. Fig. 1c zeigt die zu einer Vierwege-Baugruppe
kombiniertem Schalterbausteine (die zugeordneten, kreuzweise zueinander
angeordneten Betätigungsrichtungen BR, BR' des Betätigungselementes sind
als punktierte Doppelpfeile eingezeichnet).
Vorzugsweise ist die so gebildete Vierwege-Baugruppe B im wesentlichen
quadratisch ausgebildet, wobei die vier Ansteuerelemente (1b, 1b') entlang
eines vorgegebenen Drehsinns ausgerichtet sind.
Die beiden in den Fig. 1a, 1b dargestellten Schalterbausteine 1, 1' unter
scheiden sich lediglich in der Ausgestaltung des jeweiligen Grundkörpers
1a, 1a' in dem jeweiligen Verbindungsbereich III. Diese sind vorzugsweise in
der Weise zueinander komplementär ausgestaltet, daß die Kombination der
Schalterbausteine 1, 1' eine ebene Baugruppe ergibt, wobei die Ansteuer
flächen 1g, 1g' der Betätigungselemente 1b, 1b' im wesentlichen in einer
Ebene und die Grundflächen der Grundkörper 1a, 1a' im wesentlichen in einer
(anderen) Ebene liegen.
Zu diesem Zweck ist Grundkörper 1a' im Verbindungsbereich III des Schalter
bausteines 1' eben gehalten, während der Grundkörper 1a im Verbindungs
bereich III des Schalterbausteines 1 gerade einen Versatz entsprechend der
Dicke des Grundkörpers 1a' im Verbindungsbereich III aufweist. Zur
passgenauen Kombination der beiden Schalterbausteine sind an den
Verbindungsstegen 1i, des Grundkörpers 1a zusätzlich Paßleisten 1k
angeformt.
Die oben beschriebene Ausbildung des Schalterbausteines 1 mit hebelartigen
Ansteuerelementen 1b stellt im übrigen keineswegs die einzig mögliche
Ausführungsform dar: eine mögliche alternative Ausführung des
Schalterbausteines 1 ist in Auf- bzw. Seitenansicht in Fig. 1d dargestellt.
Diese Ausführungsform nutzt als Ansteuerelemente 1b Schieber aus, welche
auf einem im Wesentlichen plattenförmig ausgebildeten Grundkörper 1a axial
verschieblich angeordnet und mit ihrer Längserstreckung parallel zueinander
ausgerichtet sind, wobei die Schieber wechselweise auf bezüglich der
Betätigungsrichtung horizontal angeordnete Schaltelemente 3a einwirken. Die
Schaltelemente 3a sind in diesem Ausführungsbeispiel durch die
Kontaktelemente einer Domschaltmatte realisiert und auf senkrecht nach oben
abgewinkelten Fortsätzen 1l des Grundkörpers 1a angeordnet. Erkennbar ist
der bewegliche (Schalt-)kontakt 3d (insbesondere eine Kontaktpille), welche
durch einen, insbesondere aus Silikon hergestellten, konusförmigen,
elastischen Hohlkörper 3e gehaltert ist. Durch Druck (siehe Pfeile) auf den
Schaltkontakt, wird dieselbe mit an den Fortsätzen 1l vorhanden (in der
Darstellung jedoch nicht sichtbaren) Festkontakten in Wirkverbindung
gebracht. Die schieberartigen Ansteuerelemente 1b werden (entsprechend
der zuvor beschriebenen Ausführungsform) durch ein in zwei
entgegengesetzte Betätigungsrichtungen bewegbares Betätigungselement 2
(in Fig. 1d nicht dargestellt) angesteuert, wobei die Betätigungsrichtungen
wiederum vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckung der Schieber stehen.
Das Betätigungselement kann insbesondere als ein verschwenkbarer Hebel
ausgelegt sein, wobei die Schwenkachse des Hebels parallel zur
Längserstreckung der Schieber verläuft. Die Schieber weisen jeweils eine als
Ansteuerschräge ausgestaltete Ansteuerfläche 1g auf, wobei die
Ansteuerschrägen der jeweiligen Schieber einander gegenüberliegen.
Dadurch kann das Betätigungselement die Schieber - und dadurch die
Schaltelemente - durch einen vertikal auf die Ansteuerschrägen wirkenden
Druck wechselweise in horizontaler Richtung (d. h. parallel zur Oberfläche des
Grundkörpers) betätigen.
In Fig. 2 ist eine zusammengesetzte Vierwege-Schalteranordnung S mit
Schalterbausteinen 1, 1' entsprechend der Ausführungsform gemäß den
Fig. 1a-c und mit einer möglichen Ausgestaltung des Betätigungs
elementes 2 dargestellt. Das Betätigungselement 2 ist nach Art einer
kardanischen Aufhängung über zwei senkrecht aufeinanderstehende Achsen
verschwenkbar gelagert.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Vierwege-Schalteranordnung S ist
jedem Ansteuerelement 1b, 1b' ein einzelnes Schaltelement 3a, 3a'
zugeordnet. Es besteht dabei die Möglichkeit, daß die Schaltelemente 3a, 3a'
am Grundkörper 1a, a' und/oder an dem jeweiligen Ansteuerelement 1b, b'
form- oder stoffschlüssig befestigt sind.
Es ist prinzipiell auch möglich, eine Vierwege-Schalteranordnung mit
vollkommen identischen Schalterbausteinen aufzubauen. Sind die Schalter
bausteine ähnlich zu den in Fig. 1 und 2 Gezeigten ausgestaltet und wird aus
Gründen der Standardisierung der Schalterbausteine auf die komplementäre
Ausgestaltung des Zwischenbereiches III verzichtet, so liegen die
Ansteuerflächen 1g, 1g' der Ansteuerelemente 1b, 1b' nicht mehr in einer
Ebene, sondern sind entsprechend der Materialdicke des Zwischenbereiches
III Höhen-versetzt. Um diesen Versatz der Ansteuerflächen 1g, 1g' möglichst
gering zu halten, kann die Materialstärke der Verbindungsbereiche III sehr
dünn gehalten und/oder der Verbindungsbereich III elastisch ausgestaltet
werden, so daß die Ansteuerelemente bzw. die Grundflächen der Grundkörper
zumindest näherungsweise in einer Ebene liegen. Alternativ kann der
Ausgleich des Versatzes durch eine entsprechende konstruktive Anpassung
des Betätigungselementes 2 und/oder der Schaltelemente 3a, 3a'
vorgenommen werden.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vierwege-Schalteranordnung S, beinhaltend zwei zueinander komplementär
ausgestaltete Schalterbausteine 1, 1'. Bei dieser Vierwege-Schalteranordnung
S unterscheiden sich die beiden zueinander komplementären Schalter
bausteine 1, 1' in an den Gesamtaufbau der Schalteranordnung angepassten,
konstruktiven Details, die prinzipielle konstruktive Auslegung der Schalterbau
steine ist jedoch gleich.
Die Schalterbausteine 1, 1' weisen wiederum jeweils zwei antiparallel auf dem
jeweiligen Grundkörper 1a bzw. 1a' angeordnete und mit diesen gelenkig
verbundene Ansteuerelemente 1b bzw. 1b' auf. Die gelenkigen Verbindungen
1c, 1c' werden vorzugsweise wiederum als Achsverbindungen ausgelegt,
wobei die Ansteuerelemente 1b, 1b' vorteilhafterweise - wie bereits dargelegt -
mit Hilfe einer Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik (in demselben Werkzeug)
quasi in den jeweiligen Grundkörper 1a, 1a' eingespritzt werden.
Weiterhin ist das über zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Achsen
verschwenkbare Betätigungselement 2 dargestellt. Am daran befestigten
Führungszapfen 2c kann ein Bedienelement (beispielsweise eine Bedien
kappe) angebracht werden.
Das Betätigungselement 2 besteht hierbei aus zwei beweglich miteinander
verbundenen, inneren und äußeren Steuerteilen 2a und 2b, welche ebenfalls
vorzugsweise durch eine Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik ineinander
eingespritzt werden können. Das Betätigungselement 2 selbst wird über eine
weitere Achsverbindung drehbeweglich im Schalterbaustein 1 gehaltert, so
daß der Führungszapfen 2c kardanisch aufgehängt ist. Auch diese Achs
verbindung wird vorzugsweise in einer Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik
hergestellt, so daß eine Baugruppe bestehend aus Schalterbaustein 1 mit
dem darin beweglich gelagerten Betätigungselement 2 entsteht.
Unterseitig an den Steuerteilen 2a und 2c befinden sich Steuernocken 2d, 2d'
(in der Darstellung 3a ist allerdings nur einer von den vier Steuernocken sicht
bar), wobei zwei auf dem inneren Steuerteil 2a sich gegenüberliegend
angeordnete Steuernocken 2d mit den Ansteuerflächen 1g der Ansteuer
elemente 1b und zwei auf dem äußeren Steuerteil 2b sich gegenüberliegend
angeordnete Steuernocken 2d' mit den Ansteuerflächen 1g' der Ansteuer
elemente 1b' zusammenwirken (siehe auch Fig. 3b). Weiterhin ist in Fig.
3a ein am Grundkörper 1a angeformtes Befestigungselement 1f erkennbar.
Das Befestigungselement ist beispielsweise als Hülse ausgestaltet, in welche
eine selbstschneidende Schraube eingedreht werden kann, wodurch die
Vierwege-Schalteranordnung S beispielsweise an einer Unterlage fixiert wird.
Die Grundkörper 1a, 1a' der jeweiligen Schalterbausteine 1, 1' sind in dem
Verbindungsbereich III nach Art des Nut - und Feder Prinzips derart
komplementär zueinander ausgestaltet, daß die Ansteuerflächen 1g, 1g' der
Ansteuerelemente 1b, 1b' im wesentlichen in einer Ebene und die
Grundflächen der Grundkörper im wesentlichen in einer (anderen) Ebene
liegen. Die "Nut-Feder"-artig ausgestalteten Passelemente sind in Fig. 3a mit
den Bezugszeichen 1e, 1e' versehen.
Die den Ansteuerelementen 1b, 1b' zugeordneten Schaltelemente 3a, 3a'
sind vorzugsweise als elastische, in ein gemeinsames elastisches Formteil
(z. B. aus Silikon) eingebettete Kontaktelemente ausgeführt (Schaltmatte).
Jedes Kontaktelement besteht aus einem elastischen, näherungsweise
konusförmigen Bereich, welcher einen elektrischen Kontakt beinhaltet,
beispielsweise eine Karbonpille oder ein Kontakt aus einem elastischen,
leitfähigen Verbundmaterial. Dieser elastisch bewegliche Kontakt kann durch
das jeweilige Betätigungselement mit Druck beaufschlagt und dadurch mit
zugeordneten - beispielsweise auf einer (hier nicht dargestellten) Leiterplatte
angeordneten - Gegenkontakten in Wirkverbindung gebracht werden.
An der Schaltmatte 3 sind Rastmittel 3b angeformt, die mit zugehörigen
Gegen-Rastmitteln (Rastaufnahmen) 1h' zusammenwirken, so daß der
Schalterbaustein 1' an vorgegebenen Positionen auf die Schaltmatte 3
aufgeklipst werden kann.
Weiterhin sind in Fig. 3b Anschlagelemente 1j, 1j' für die Ansteuerelemente
1b, 1b' erkennbar. Die Anschlagelemente 1j, 1j' sorgen dafür, daß bei
Betätigung des einen auf einem Grundkörper 1a angeordneten Ansteuer
elementes 1b das jeweils andere Ansteuerelement 1b durch das jeweils
zugeordnete (elastische) Schaltelement 3a gegen den entsprechenden
Anschlag 1j gedrückt wird, wodurch ein Klappern des jeweils freigegebenen
Ansteuerelementes 1b verhindert wird.
Zusammen mit den inhärenten, mechanischen Eigenschaften eines
elastischen, ein "Knackgefühl" erzeugenden Kontaktelementes kann durch
geeignete Wahl der Hebelverhältnisse der Ansteuerelemente (z. B. Lage der
Druckpunkte der Steuernocken 2d, d' auf den hebelartigen Ansteuerelementen
1b, 1b') eine besonders vorteilhafte Haptik der erfindungsgemäßen Mehrwege-
Schalteranordnung erzielt werden.
Weiterhin vorteilhaft bei dieser Vierwege-Schalteranordnung ist zudem die
raumsparende Ausnutzung des verfügbaren Bauraums. Im Zentrum der
Schalteranordnung S wird ein nutzbarer Freiraum erzeugt. In dem darge
stellten Ausführungsbeispiel wird ein Fortsatz 2e des Führungszapfens 2c
durch diesen Freiraum geführt. Der Fortsatz 2e kann somit in einer (hier
jedoch nicht dargestellten) vorzugsweise kreuzförmig ausgebildeten Kulis
senführung geführt werden, so daß eine Bewegung des Betätigungs
elementes nur entlang vorgegebener Kulissenbahnen möglich ist.
Die Anordnung kann auch so ausgestaltet werden, daß der Fortsatz 2e durch
die Schaltmatte 3 bzw. eine zugeordnete Leiterplatte (nicht dargestellt)
hindurch geführt wird, so daß auch der Bauraum unterhalb der Leiterplatte
vorteilhaft genutzt werden kann (in Fig. 3a ist hierzu schematisch eine
Öffnung 3c in der Schaltmatte 3 dargestellt).
Es ist überdies denkbar dem Betätigungselement 2 weitere (Betätigungs-)
Funktionen zuzuordnen, beispielsweise kann der mit dem Führungszapfen 2c
verbundene Fortsatz 2e dreh- und/oder achsial beweglich im Steuerteil 2a
gelagert werden, so daß dieses eine zusätzliche Dreh- und/oder Tastfunktion
ausführen kann. Dazu kann ein achsial beweglich gelagerte Fortsatz 2e mit
einem Tast-Schaltelement (z. B. ein Mikroschalter) in Wirkverbindung gebracht
werden, das am inneren Steuerteil 2a oder an der Leiterplatte befestigt ist.
Entsprechend kann die Drehbewegung eines drehbeweglich gelagerten
Fortsatzes 2e durch ein am inneren Steuerteil 2c befestigtes
Drehpotentiometer in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt
werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, für die Umsetzung der Dreh-
und/oder Tastbewegung des Bedienelementes in ein entsprechendes
elektrisches Signal berührungslos arbeitende Signalgeber und -dektoren
(z. B. Magnet und Hall-Elemente) einzusetzen.
Desweiteren ist es auch möglich, den Freiraum für die Aufnahme von
Beleuchtungselementen vorteilhaft zu nutzen, beispielsweise für Leucht
dioden oder dergleichen.
Dadurch kann der Schaltzustand der Schaltelemente 3a, 3a' optisch über im
Führungszapfen 2c und 2e befindliche lichtleitende Elemente
(Lichtwellenleiter) zu Anzeigezwecken in das Bedienelement übertragen
werden. Es ist auch möglich, das innere Steuerteil 2a selbst als lichtleitendes
Element auszubilden.
1
,
1
' Schalterbaustein
1
a,
1
a' Grundkörper
1
b,
1
b' Ansteuerelemente
1
c,
1
c' gelenkige Verbindung
1
d,
1
d' Aufnahmen
1
e,
1
e' Nut-Feder-Elemente
1
f Befestigungselement
1
g,
1
g' Ansteuerflächen
1
h Lager-Aufnahme
1
h' Gegen-Rastmittel
1
i,
1
i' Stege
1
j,
1
j' Anschlagmittel
1
k Paßleiste
1
l senkrecht abgewinkelter Fortsatz
2
Betätigungselement
2
a inneres Steuerteil
2
b äußeres Steuerteil
2
c Führungszapfen
2
d,
2
d' Steuernocken
2
e Fortsatz
3
Schaltmatte
3
a, a' Schaltelemente
3
b Rastmittel
3
c Öffnung
3
d Schaltkontakt
3
e elastischer Hohlkörper
S Vierwege-Schalterelement
B Vierwege-Baugruppe
BR, BR' entgegengesetzte Betätigungsrichtungen des Betätigungs- bzw. Bedienelementes
P Symmetriepunkt
I erster Bereich des Grundkörpers
II zweiter Bereich des Grundkörpers
III dritter Bereich des Grundkörpers
S Vierwege-Schalterelement
B Vierwege-Baugruppe
BR, BR' entgegengesetzte Betätigungsrichtungen des Betätigungs- bzw. Bedienelementes
P Symmetriepunkt
I erster Bereich des Grundkörpers
II zweiter Bereich des Grundkörpers
III dritter Bereich des Grundkörpers
Claims (41)
1. Mehrwege-Schalteranordnung (S), enthaltend zwei Schalterbausteine
(1, 1'), welche jeweils einen Grundkörper (1a, 1a') und jeweils zwei durch
ein Betätigungselement (2) einander als Paar zugeordnete, mit dem
jeweiligen Grundkörper (1a, 1a') beweglich verbundene Ansteuerelemente
(1b, 1b') aufweisen, wobei den Ansteuerelementen (1b, 1b') jeweils
zumindest ein Schaltelement (3a, 3a') zugeordnet ist und wobei die
Grundkörper (1a, 1a') und Ansteuerelemente (1b, 1b') in der Weise
ausgebildet sind, daß die zwei mit einem Teil des jeweiligen Grundkörpers
(1a, 1a') in Anlage gebrachten und ineinander verschachtelt angeordneten
Schalterbausteine (1, 1') eine Baugruppe (B) bilden, wobei die jeweils
paarweise einander zugeordneten Ansteuerelemente (1b, 1b') so ange
ordnet und derart durch das Betätigungselement (2) betätigbar sind, daß
die jeweils entgegen gesetzten Betätigungsrichtungen (BR) des einen
Paares (1b) etwa senkrecht zu den Betätigungsrichtungen (BR') des
anderen Paares (1b') stehen.
2. Mehrwege-Schalteranordnung (S), nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Schalterbausteine (1, 1') zumindest
nahezu identisch sind.
3. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörper (1a, 1a') und
Ansteuerelemente (1b, 1b') der Schalterbausteine (1, 1'), so ausgebildet
sind, daß die Kombination der Schalterbausteine (1, 1') eine im
wesentlichen ebene Vierwege-Baugruppe (B) bildet, wobei die
Ansteuerflächen (1g, 1g') der Ansteuerelemente (1b, 1b') im wesentlichen in
einer Ebene und/oder die Grundflächen der Grundkörper (1a, 1a') im
wesentlichen in einer anderen Ebene liegen.
4. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Grundkörper (1a, 1a') der Schalterbausteine (1, 1') im
Verbindungsbereich nach Art des Nut-und-Feder-Prinzips komplementär
zueinander ausgebildet sind.
5. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelemente (1b, 1b') hebelartig
ausgebildet und über eine gelenkige Verbindung (1c, 1c') auf dem
jeweiligen Grundkörper (1a, 1a') schwenkbar angeordnet und antiparallel
ausgerichtet sind, wobei sich die gelenkigen Verbindungen (1c, 1c')
einerseits parallel und andererseits senkrecht zur Längserstreckung der
Ansteuerelemente (1b, 1b') beabstanden, wodurch zwischen den beiden
Ansteuerelementen (1b, 1b') eine entlang der Längserstreckung der
Ansteuerelemente (1b, 1b') beidseitig durch diese begrenzte, im
wesentlichen rechteckige Freifläche ausgebildet wird, und daß der
Grundkörper (1a, 1a') aus einem ersten, die gelenkige Verbindung des
ersten Ansteuerelementes (1b, 1b') aufnehmenden Bereich (I), einem
zweiten, die gelenkige Verbindung des zweiten Ansteuerelementes auf
nehmenden Bereich (II) und einem diese Bereiche überbrückenden
Verbindungsbereich (III) besteht, welcher vollständig innerhalb der
Freifläche liegt.
6. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörper (1a, 1a') so ausgebildet
sind, daß die Grundkörper von zwei Schalterbausteinen (1, 1') lediglich im
Verbindungsbereich (III) der Grundkörper (1a, 1a') zur Überlappung
kommen.
7. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörper (1a, 1a') so ausgebildet
sind, daß die zwei Schalterbausteine (1, 1') eine im wesentlichen
quadratische Vierwege-Baugruppe (B) bilden, wobei die Schalterbausteine
(1, 1') jeweils im wesentlichen punktsymmetrisch bezüglich eines
Symmetriepunktes (P) ausgestaltet sind.
8. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (I) und/oder der zweite
Bereich (II) des jeweiligen Grundkörpers (1, 1') die dem ersten und/oder
dem zweiten Ansteuerelement (1b, 1b') zugeordneten Schaltelemente
(3a, 3a') aufnimmt.
9. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kontur des ersten und des
zweiten Bereiches (I, II) im wesentlichen der Projektion der jeweiligen
Ansteuerelemente (1b, 1b') auf dem Grundkörper (1a, 1a') folgt.
10. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörper (1a, 1a') im jeweiligen
Verbindungsbereich (III) als Verbindungsstege (1i, 1i') ausgebildet sind.
11. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundkörper (1a, 1a') im
Verbindungsbereich (III) mit dünner Materialstärke ausgebildet sind.
12. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (3a, 3a') die elastischen
Kontaktelemente (3a, 3a') einer Schaltmatte (3) sind.
13. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schaltelemente (3a, 3a') mit den freien Enden der
Ansteuerelemente (1b, 1b') und/oder mit dem Grundkörper (1a, 1a') form-
oder stoffschlüssig verbunden sind.
14. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (3a, 3a') Mikroschalter
sind.
15. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (3a, 3a') Schaltfedern
sind.
16. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelemente (1b, 1b') einstückig
über ein scharnierartiges Gelenk mit dem jeweiligen Grundkörper (1a, 1a')
verbunden sind.
17. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelemente (1b, 1b') über eine
Achse mit dem jeweiligen Grundkörper (1a, 1a') verbunden sind.
18. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ansteuerelemente (1b, 1b') durch eine Mehrkom
ponenten-Spritzgießtechnik dergestalt in den jeweiligen Grundkörper
(1a, 1a') eingebracht werden, daß die Ansteuerelemente (1b, b') nach
Aushärten des Spritzgießmaterials in diesem drehbeweglich gelagert sind.
19. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-18,
dadurch gekennzeichnet, daß am jeweiligen Grundkörper (1a, 1a') den
darauf angeordneten Ansteuerelementen (1b, 1b') zugeordnete
Anschlagelemente (1j, 1j') vorhanden sind, welche dergestalt angeordnet
und ausgebildet sind, daß bei Betätigung des einen Ansteuerelementes
(1b, 1b') das jeweils andere Ansteuerelement (1b, 1b') durch das
entsprechende Schaltelement (3a, 3a') gegen das zugeordnete Anschlag
element (1j, j') gedrückt werden.
20. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-19,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (2) ein inneres
Steuerteil (2a) enthält, welches durch zwei senkrecht zueinander
ausgerichteten Drehachsen nach Art eines Kardangelenkes beweglich
gelagert ist.
21. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-20, da
durch gekennzeichnet, daß das innere Steuerteil (2a) durch eine
Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik dergestalt in ein äusseres Steuerteil
(2b) eingebracht wird, daß das innere Steuerteil (2a) nach Aushärten des
Spritzgießmaterials im äußeren Steuerteil (2b) drehbeweglich gelagert ist.
22. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (2) in einem der
Schalterbausteine (1, 1') drehbeweglich gelagert ist.
23. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach Anspruch 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Betätigungselement (2) durch eine Mehrkomponenten-
Spritzgießtechnik dergestalt in den Schalterbaustein (1, 1') eingebracht ist,
daß das Betätigungselement (2a) nach Aushärten des Spritzgießmaterials
im Schalterbaustein (1, 1') drehbeweglich gelagert ist.
24. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 12-23,
dadurch gekennzeichet, daß an der Schaltmatte Rastmittel (3b)
vorgesehen sind, welche mit zugeordneten Gegen-Rastmitteln (1h') an
einem der Schalterbausteine (1, 1') kooperieren.
25. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-24, da
durch gekennzeichnet, daß an dem inneren Steuerteil (2a) ein Fortsatz
(2e) vorgesehen ist, welcher in einem Freiraum zwischen den Ansteuer
elementen (1b, 1b') führbar ist.
26. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach Anspruch 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß der der Fortsatz (2e) in einer zugeordneten Kulissenführung
entlang vorgegebener, kreuzförmig zueinander ausgerichtetn Kulissen
bahnen führbar ist.
27. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach Anspruch 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Fortsatz (2e) zur Betätigung einer Tast- und/oder Dreh
funktion achsial und/oder drehbeweglich am inneren Steuerteil (2a)
gelagert ist.
28. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach Anspruch 27, dadurch gekenn
zeichnet, daß an dem Fortsatz (2e) Signalgeber zur Umsetzung der
achsialen und/oder der Drehbewegung in elektrische und/oder optische
Signale vorgesehen sind.
29. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-28,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrwege-Schalteranordnung (S)
Lichtquellen, insbesondere Leuchtdioden beinhaltet.
30. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-29,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem inneren Betätigungsteil (2a)
lichtleitende Elemente vorhanden sind.
31. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß an das innere Betätigungsteil (2a) als lichtleitendes
Element ausgelegt ist.
32. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 1-31,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (2) und die
Schalterbausteine (1, 1') durch eine Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik in
demselben Spritzgießwerkzeug erzeugt werden, wobei das
Betätigungselement und die Ansteuerelemente nach Aushärten des
Spritzgießmaterials beweglich in der Schalteranordnung gelagert sind.
33. Schalterbaustein (1, 1') mit einem Grundkörper (1a, 1a') und zwei an
demselben beweglich gelagerten, durch ein in entgegengesetzte
Richtungen (BR) verstellbares Betätigungselement (2) einander paarweise
zugeordneten und gegenläufig bewegbaren, hebelartigen Ansteuer
elementen (1b, 1b'), welchen jeweils zumindest ein Schaltelement (3a, 3a')
zugeordnet ist, wobei die Schaltelemente durch das Betätigungselement
(2) wechselweise betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
hebelartigen Ansteuerelemente (1b, 1b') antiparallel ausgerichtet und
nebeneinander auf dem Grundkörper angeordnet sind und daß die
entgegengesetzten Betätigungsrichtungen (BR) des Betätigungs
elementes (2) einen vorgegebenen Winkel mit der Längserstreckungs
richtung der hebelartigen Ansteuerelemente (1b, 1b') einschließen.
34. Schalterbaustein (1, 1') nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß
der vorgegebene Winkel 90° beträgt.
35. Schalterbaustein (1, 1') nach einem der Ansprüche 33 oder 34, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ansteuerelemente (1b, 1b') durch eine
Achsverbindung mit dem Grundkörper (1a, 1a') verbunden sind.
36. Schalterbaustein (1, 1') nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß
die hebelartigen Ansteuerelemente (1b, 1b') durch eine Mehrkomponenten-
Spritzgießtechnik dergestalt in den Grundkörper (1a, 1a') eingebracht sind,
daß die Ansteuerelemente (1b, 1b') nach Aushärten des Spritzgieß
materials in dem Grundkörper (1a, 1a') drehbeweglich sind.
37. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 33 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (3a, 3a') die elastischen
Kontaktelemente (3a, 3a') einer Schaltmatte (3) sind.
38. Schalterbaustein (1, 1') mit einem Grundkörper (1a, 1a') und zwei an
demselben beweglich gelagerten, durch ein in entgegengesetzte
Richtungen (BR) verstellbares Betätigungselement (2) einander paarweise
zugeordneten und gegenläufig bewegbaren Ansteuerelementen (1b, 1b'),
welchen jeweils zumindest ein Schaltelement (3a, 3a') zugeordnet ist,
wobei die Schaltelemente durch das Betätigungselement (2) wechselweise
betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelemente
(1b, 1b') als mit Ansteuerschrägen (1g, 1g') versehene, axial verschiebliche
Schieber ausgebildet sind, welche auf die mit axialer Betätigungsrichtung
angeordneten Schaltelemente (3a, 3a') einwirken und, daß die Ansteuer
elemente (1b, 1b') auf dem Grundkörper (1a, 1a') antiparallel ausgerichtet
und nebeneinander angeordnet sind und, daß die entgegengesetzten
Betätigungsrichtungen (BR) des Betätigungselementes (2) einen
vorgegebenen Winkel mit der Längserstreckungsrichtung der schieber
artigen Ansteuerelemente (1b, 1b') einschließen.
39. Schalterbaustein (1, 1') nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß
der vorgegebene Winkel 90° beträgt.
40. Schalterbaustein (1, 1') nach einem der Anspruch 38 oder 39, dadurch
gekennzeichnet, daß die schieberartigen Ansteuerelemente (1b, 1b') durch
eine Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik dergestalt in den Grundkörper
(1a, 1a') eingebracht sind, daß die Ansteuerelemente (1b, 1b') nach Aus
härten des Spritzgießmaterials auf dem Grundkörper (1a, 1a') axial ver
schieblich sind.
41. Mehrwege-Schalteranordnung (S) nach einem der Ansprüche 38 bis 40,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (3a, 3a') die elastischen
Kontaktelemente (3a, 3a') einer Schaltmatte (3) sind.
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