-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen stiel- oder schaftartigen
Hebelschalter zur Befestigung an einer Lenksäule eines Fahrzeugs und insbesondere
einen Stiel- oder Hebelschalter mit einer Einrichtung zur getrennten
Betätigung
der Stellungen An/Aus/Intervall einer Wischvorrichtung, der Einstellung
einer Intervall-Verzögerung
und einer Sprühfunktion
der Waschanlage.
-
An
der Lenksäule
des Fahrzeugs befestigte stielförmige
Hebelschalter zur Steuerung der Frontscheiben Wisch- und Wasch-Funktionen
sind in der Fahrzeugindustrie weit verbreitet. Zur Steuerung einer
Vielzahl von Funktionen gibt es verschiedenartige Anordnungen. Diese
verwenden üblicherweise verschiedene
elektrische Schalter und Gleitkontakte an der Basis und im Kopf
des Hebels bzw. Stieles. Die Funktionen, die angesteuert werden
können,
umfassen das kontinuierliche Anschalten des Wischermotors, das intervallartige
Anschalten des Wischermotors, die Einstellung der Intervallverzögerung des Wischers,
das Betätigen
der Waschanlage, das An- und Ausschalten der Frontscheinwerfer und/oder
des Abblendlichts, das An- und Ausschalten des Fernlichts, das An-
und Ausschalten des Blinkers, etc.
-
Um
am Markt erfolgreich zu sein, sollten die stielförmigen Hebelsteuerungen unempfindlich,
haltbar und kostengünstig
herzustellen sein. Um jedoch die vielfältigen Steuerfunktionen zu
erfüllen,
sind die Hebelsteuerungen komplex geworden. Ein Hebel kombiniert
oftmals verschiedene unterschiedliche Steuerungsbetätigungsbewegungen
wie eine axiale Drehung, eine Drehung in Umfangsrichtung und eine Verschiebung
in Längsrichtung.
Die axiale Drehung kann typischerweise entweder ein Schwenken in
einer Ebene senkrecht zur Achse der Lenksäule (wie sie manchmal zur Steuerung
der Wischanlage für
die Frontscheibe verwendet wird) oder ein Schwenken in einer Ebene
parallel zur Achse der Lenksäule
(wie es manchmal zur Steuerung des Fernlichts verwendet wird) umfassen.
Eine Drehung in Umfangsrichtung umfasst das Drehen eines Rings um
die Längsachse des
Hebels (wie es zur Steuerung der Intervallverzögerung der Wischanlage verwendet
wird). Ein Verschieben in Längsrichtung
kann einen Druckknopf an der Hebelspitze umfassen (wie er manchmal
zur Betätigung
der Scheiben waschanlage verwendet wird). Die Kombination dieser
Funktionen in einem einzigen Aufbau stellt nach wie vor eine Herausforderung
dar.
-
Die
Unempfindlichkeit des Aufbaus umfasst die Fähigkeit, Kräften zu widerstehen, die in
anderen Richtungen wirken als diejenigen Richtungen, die für die Steuerungsfunktionen
verwendet werden. Beispielsweise darf ein Hebel, der ausgestaltet
ist, nur in einer Ebene zu verschwenken (beispielsweise senkrecht
zur Achse der Lenksäule)
keine Fehlfunktion aufweisen, wenn der Hebel in eine Richtung außerhalb
dieser Ebene gedrückt
wird (beispielsweise in einer Richtung parallel zur Achse der Lenksäule).
-
Aus
der
US 6,260,431 B1 ist
ein Multifunktionsschalter für
ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 bekannt. Neben einem Druckschalter weist dieser Multifunktionsschalter
einen Hebel auf, der in zwei senkrecht zueinander stehenden Raumrichtungen
bewegbar ist. Zusätzlich
ist dieser Hebel um seine Längsachse
drehbar, und er trägt
einen separat um seine Längsachse
drehbaren Zylinderring. Auf Grund der Vielzahl der Bewegungsmöglichkeiten
und der dadurch zu erzielenden Schaltungssteuerungen weist die Schaltvorrichtung
der
US 6,260,431 B1 eine
sehr komplizierte innere Struktur auf, so dass sie aufwändig in
ihrer Montage und im Betrieb anfällig
gegen Störungen
ist.
-
Ein
Multifunktionsschalter für
eine Fernsteuerung von Flug- oder Schiffsmodellen ist aus der
DE 11 63 428 bekannt. Ein
Schalthebel kann dort mittels eines Kardangelenkes in verschiedenen
Raumrichtungen bewegt werden. In jeder der eingenommen Stellungen
kann zudem ein Druckknopf am Ende des Hebels bedient werden.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Multifunktionsschaltvorrichtung
dahingehend zu verbessern, dass sie in vorteilhafter Weise unempfindlich,
haltbar und leicht zu fertigen ist.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Multifunktionsschaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Gemäß einem
Gesichtspunkt umfasst die Multifunktions-Schaltvorrichtung einen
Hebel, der einen Hebelarm mit einem distalen Ende zur manuellen
Betätigung
der Schaltvorrichtung, einen Steuerrahmen an einem proximalen Ende
des Hebels und eine Längsbohrung
aufweist. Ein Gehäuse
hält den Steuerrahmen
schwenkbar, so dass er in einer durch eine Schwenkachse bestimmte
Schwenkebene beweglich ist. Im Gehäuse ist eine gedruckte Schaltung bzw.
eine Schaltungskarte befestigt, die an einer Oberfläche derselben
Schaltungsleitungen umfasst. Am Steuerrahmen ist ein erster Kontakt
befestigt, der die Schaltungsleitungen verschieblich kontaktiert.
In der Längsbohrung
ist ein Stab beweglich aufgenommen und weist ein proximales und
ein distales Ende auf. Der Stab umfasst einen radialen Steuerungsarm und
am proximalen Ende eine Antriebsfläche. Im Steuerungsrahmen ist
ein Kontaktträger
drehbar befestigt, der mit dem radialen Steuerarm so gekoppelt ist,
dass sich der Kontaktträger
als Antwort auf eine Drehung des Stabes um dessen Längsachse
dreht. Ein zweiter Kontakt ist am Kontaktträger befestigt und kontaktiert
die Schaltungsleitungen verschieblich. Ein Kolben ist in Richtung
einer ersten Stellung vorgespannt und weist eine Nockenfläche zur
Aufnahme der Antriebsfläche
auf, wobei sich der Kolben als Antwort auf eine Längsbewegung
des Stabes in eine zweite Stellung bewegt. Der Kolben umfasst eine
Betätigungsfläche. An
der Schaltungskarte ist ein An/Aus-Kontaktschalter befestigt, der
als Antwort auf die Betätigungsfläche selektiv
einen Kontakt schließt.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 zeigt
eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Multifunktionsschalters
von vorne.
-
2 zeigt
eine Explosionsansicht des Schalters von vorne.
-
3 zeigt
eine Explosionsansicht des Schalters von unten.
-
4 zeigt
eine zentrale Querschnittansicht des Schalters.
-
5 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Teils des Schalters, wobei der
Kontaktträger
in einer (ersten) Stellung dargestellt ist.
-
6 ist ähnlich der 5,
wobei der Kontaktträger
dargestellt ist, wie er aufgrund einer Drehung des Stabes in eine
zweite Stellung bewegt ist.
-
7 zeigt
eine perspektivische Ansicht, in der die Zusammenwirkung des Stabes
und des Kolbens dargestellt ist.
-
8 zeigt
eine teilweise perspektivische Ansicht des Hebels, wobei zwischen
dem Steuerrahmen und dem Hebelarm Aussparungen dargestellt sind.
-
Genaue Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
-
Gemäß 1 umfasst
eine Multifunktionsschaltvorrichtung 10 einen Hebel 11 und
ein Gehäuse 12.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Schaltvorrichtung 10 als ein Wischerkontrollhebel bzw.
-stiel gezeigt. Der Hebel 11 wird, wie durch die Pfeile
A angedeutet ist, verschwenkt, um einen Wischermotor in die Stellungen
Aus (off), Intervall (intermittent), Niedrig (low) oder Hoch (high)
einzustellen, wie auf der Schaltvorrichtung 10 durch Wischfunktionskennzeichnungen 13 angegeben
ist. Ein Intervallsteuerungsring 14 kann, wie durch den
Pfeil B dargestellt ist, in Umfangsrichtung gedreht werden, um die
Verzögerungszeit
einzustellen, wenn der Wischermotor auf Intervall eingestellt ist.
Ein Druckknopf bzw. eine Druckkappe 15 für die Waschvorrichtung
kann in Richtung des Pfeils C niedergedrückt werden, um einen Wascheinrichtungsmotor
zu betätigen,
der einen Waschsprühnebel
erzeugt.
-
Halteclips 29 des
Gehäuses 12 schnappen
in ein Gehäuse
der Lenksäule
(nicht gezeigt). Ein Kragen 30 bildet eine Kante, um die
Schaltvorrichtung 10 mit der Lenksäule zusammenzubringen.
-
Gemäß 2 umfasst
der Hebel 11 einen Hebelarm 16 und einen Steuerrahmen 17.
Ein integral ausgeformter Schwenkzapfen 18 erstreckt sich oberhalb
und unterhalb des Hebels 11 und bildet eine Schwenkachse
gemäß den Pfeilen
A der 1. Das Gehäuse 12 umfasst
eine Schwenköffnung 20 zur Aufnahme
des Schwenkzapfens 18, und eine Deckplatte 21 zur
Anbringung am Gehäuse 12 umfasst eine
Schwenköffnung 22 zur
Aufnahme des gegenüberliegenden
Endes des Schwenkzapfens 18. Der Schwenkzapfen 18 bildet
die Schwenkachse für
die Schwenkbewegung des Hebels 11 gemäß den Pfeilen A (1).
-
Ein
Kontaktträger 23 umfasst
eine Hülse 24, die über den
Schwenkzapfen 18 passt, so dass der Kontaktträger 23 sich
innerhalb des Steuerrahmens 17 dreht. Ein Gleitkontakt 25,
der einen leitenden Metallwischer bzw. -gleitschuh umfasst, ist
an der Unterseite des Kontaktträgers 23 befestigt.
Ein Gleitkontakt 26 umfasst ebenfalls einen leitenden Metallgleitschuh
und ist an der Unterseite des Steuerrahmens 17 befestigt.
-
Eine
gedruckte Schaltung bzw. eine Schaltungskarte 27 mit Leitungen
zur Implementierung der gewünschten
Schaltfunktionen ist im Gehäuse 12 zwischen
der Unterseite des Steuerrahmens 17 und der Deckplatte 21 aufgenommen,
so dass die Gleitkontakte 25 und 26 die Leitungen
oder Kontakte der Schaltung gleitend berühren. Vom gedruckten Schaltkreis 27 erstreckt
sich eine Vielzahl von Anschlusstifte 28 durch die Deckplatte 21 zur
Verbindung mit einem Kabelbaum (nicht gezeigt) in der Lenksäule.
-
Der
Hebel 11 umfasst eine Längsbohrung 31,
die sich vom distalen Ende des Hebelarms 16 bis zu dessen
proximalen Ende erstreckt, um in den Innenraum des Steuerrahmens 17 überzugehen.
In der Bohrung 31 ist ein Stab 32 in seiner Längsrichtung beweglich
und um seine Längsachse
drehbar aufgenommen. Der Stab 32 weist ein distales Ende 33 und ein
proximales Ende 34 auf. Ein Steuerarm 35 am proximalen
Ende 34 umfasst eine Kugel 36 an seinem Ende,
um in eine Aufnahme 37 im Kontaktträger 23 einzugreifen.
Die Kugel 36 dient als eine Antriebsfläche zum Andrücken gegen
die Aufnahme bzw. das Lager 37. Beabstandet vom distalen
Ende 33 befindet sich eine Geradeführung 38, die mit
einem Grat oder Bart 40 in Eingriff gelangt. Der Grat 40 ist
im Intervallsteuerungsring 14 so aufgenommen, dass eine Drehung
des Rings 14 eine Drehung der Kugel 36 bewirkt.
-
Mit
dem Hebelarm 16 ist ein Tastengehäuse 41 fest so verbunden,
dass es nicht die Drehung des Rings 14 beeinflusst. Der
Waschanlagen-Druckknopf 15 erstreckt sich durch das Tastengehäuse 41,
um das distale Ende 33 des Stabes 32 aufzunehmen bzw.
von diesem aufgenommen zu werden. Eine Andrückfläche im Waschanlagen-Druckknopf 15 (nicht gezeigt)
liegt in dessen unbetätigter
Stellung am distalen Ende 33 an, so dass durch das Anliegen
nicht die Drehung des Stabes 32 beeinflusst wird.
-
Das
proximale Ende 34 des Stabes 32 liegt an einem
Kolben 42 an, der sich durch den gedruckten Schaltkreis 27 hindurch
erstreckt. Der Kolben 42 ist durch eine Spannfeder 43 in
eine nach oben gerichtete Stellung vorgespannt. Ein Ende eines Folien- oder
Blattkontaktes 44 ist durch einen Niet 45 am gedruckten
Schaltkreis bzw. der Schaltungskarte 27 angebracht. Der
Blatt(feder)kontakt 44 ist so ausgeformt, dass das anders
Ende des Blattkontaktes 44 gegen ein Paar von Kontaktnieten 46 an
der Schaltungskarte 27 gedrückt ist. Die Vorspannung des
Kolbens 42 ist größer als
die Vorspannung des Blattkontaktes 44, um die Verbindung
zu trennen. Die Betätigung
des proximalen Endes 34 des Stabes 32 gegen den
Kolben 42 bewirkt eine Berührung des Blattkontaktes 44 mit
den Kontaktnieten 46, wie weiter unten mit Bezug auf die 7 erläutert wird.
-
Der
Kontaktrahmen 17 umfasst einen Rasthalter 47,
der einen Sperrfinger 48 und eine Rastfeder 50 fängt. Am
Ende des Sperrfingers 48 ist ein Sperrrollkörper 51 gehalten,
um mit Arretierschlitzen an der Innenfläche des Gehäuses 12 in Eingriff
zu gelangen und dadurch Arretierstellungen zum Verschwenken des
Hebels 11 in Richtung der Pfeile A (1) zu bilden
und die Wischermotoreinstellungen zu kontrollieren.
-
Der
Hebelarm 16 umfasst Schlitze zur Aufnahme von Rastfedern 52 und
Kugellagern 53 an diametral gegenüberliegenden Seiten des Hebelarms 16.
Die Kugellager 53 gelangen bei der Drehung des Rings 14 entlang
der Pfeile B (1) mit einer inneren Lauffläche im Ring 14 mit
Aussparungen zur Bildung von Arretierstellungen in Eingriff, um
die Intervallverzögerungszeiten
einzustellen.
-
3 zeigt
eine zum Teil explosionsartige Ansicht der Schaltvorrichtung von
unten, in der die Befestigung der Schleif- bzw. Gleitkontakte 25 und 26 jeweils
am Kontaktträger 23 und
am Steuerrahmen 17 dargestellt ist. Die Abdeckplatte 21 umfasst
einen Kolbenkasten 54 zur Aufnahme des Kolbens 42 und einen
Anschlusskasten 55 zur Aufnahme der Anschlussstifte bzw.
-pins 28.
-
Die
Querschnittsansicht der 4 zeigt eine Nut 56 im
Gehäuse 12 zur
Aufnahme einer Zunge 57, die entlang der Außenkante
des Steuerrahmens 17 gebildet ist. Die Zunge und die Nut
sind so ausgestaltet, dass die Führung
der Schwenkbewegung des Hebels 11 in der gewünschten
Schwenkebene zusammen mit dem Schwenkzapfen 18 und den Schwenköffnungen 20 und 22 unterstützt wird.
-
In
den 5 und 6 ist die Funktion der Kugel 36,
die die Drehung des Kontaktträgers 23 im Steuerrahmen
steuert, dargestellt. Wenn der Stab 32 bei manueller Betätigung des
Rings 14 gedreht wird, wird die Kugel 36 in einem
entsprechenden Bogen verschwenkt. Da die Kugel 36 in der
Aufnahme 37 aufgenommen ist, wird der Kontaktträger 23 entlang seines
eigenen, entsprechenden Bogens zwischen den jeweiligen Arretierstellungen
der 5 und 6 verschwenkt. Folglich bewegt
sich der Gleitkontakt 25 zu den jeweiligen Schaltungsleitungen
auf der Schaltungskarte 27, die den Arretierpositionen entsprechen,
um die jeweilige Wischintervall-Verzögerungszeit oder -Geschwindigkeit
zu erhalten. Der Kontaktträger 23 bewegt
sich auch immer dann, wenn der Steuerrahmen 17 unter Steuerung
des Hebelarms 16 verschwenkt wird. Diese Bewegung ist jedoch
nicht wichtig, da der Gleitkontakt 25 nur dann verwendet
wird, wenn sich der Steuerrahmen 17 in der Stellung befindet,
die der Einstellung der Wischvorrichtung auf Intervallbetrieb entspricht.
-
Mit
Bezug auf die 7 wird die Betätigung des
An/Aus-Schalters für
die Waschanlage aufgrund der Längsbewegung
des Stabes 32 genauer beschrieben. Der Kolben 42 weist
eine geneigte Nockenfläche 63 auf,
um gleitend mit einer Antriebsfläche
64 am proximalen Ende des Stabes 32 in Eingriff zu gelangen.
Wenn sich der Kolben 42 in seiner ersten Lage, wie sie
in 7 dargestellt ist, befindet, hat die Antriebsfläche 64 noch
nicht auf die Nockenfläche 63 eingewirkt.
Der Kolben 42 weist einen Ausrückarm 61 auf, der
in einer Betätigungsfläche 62 endet,
die den Folien- bzw. Blattkontakt 44 nach oben drückt, um
dessen Kontaktenden von den Nieten 46 zu trennen.
-
Wenn
der Waschanlagen-Druckknopf 15 gedrückt wird, bewegt sich der Stab 32 in
Längsrichtung (wie
durch den gestrichelten Pfeil dargestellt), so dass die Antriebsfläche 64 gegen
die Nockenfläche 63 drückt und
sich der Kolben 42 in eine zweite Stellung bewegt (die
durch gestrichelte Linien dargestellt ist). Die Betätigungsfläche 62 wird
zurückgezogen und
der Blattkontakt 44 folgt seiner natürlichen Vorspannung und bewegt
sich in Kontakt mit den Nieten 46. Wenn der Waschanlagen-Druckknopf
losgelassen wird, bewegt sich der Kolben 42 unter Wirkung der
Vorspannfeder 43 zurück
in die erste Stellung, wodurch der Kontakt zwischen dem Blattkontakt 44 und
den Nieten 46 getrennt wird. Dadurch, dass die Nieten 46 und
der Blattkontakt 44 mittels einer formschlüssigen Verbindung
getrennt werden, kann eine mögliche
Kontaktverschweißung
aufgrund einer Lichtbogenbildung vermieden werden.
-
Der
Hebel 11 soll lediglich in der Schwenkebene verschwenkt
werden können,
die durch den Schwenkzapfen 18, die Schwenköffnungen 20 und 22,
die Zunge 57 und die Nut 56 (Pfeile A in 1) definiert
ist. Dennoch ist es möglich,
dass Kräfte,
die nicht mit der Schwenkebene fluchten, auf den Hebel 11 wirken
können,
wie beispielsweise durch die Pfeile D in der 8 angedeutet
ist. Die senkrecht zur Schwenkebene gerichteten Komponenten solcher Kräfte können dazu
führen,
dass sich aufgrund des zur Drehung des Hebels 11 innerhalb
des Gehäuses 12 notwendigen
Spiels, die Gleitkontakte 25 und 26 von den Schaltungsleitungen
auf der Schaltungskarte 27 trennen. Folglich sind bei der
vorliegenden Erfindung Trennglieder 65 und 66 zwischen
dem Steuerrahmen 17 und dem Hebelarm 16 vorgesehen,
um den Steuerrahmen 17 von einer Bewegung des Hebelarms 16 senkrecht
zur Schwenkebene zu isolieren. Die Trennglieder 65 und 66 sind
bei Kräften,
die in der Schwenkebene wirken, im Wesentlichen starr, aber beweglich
bei Kräften,
die senkrecht zur Schwenkebene wirken.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Trennglieder 65 und 66 nachgiebige
bzw. bewegliche Gelenke oder Verbindungen 68, die durch
Ausbildung von ausgesparten Kerben (Entlastungskerben) 67 im
Hebel 11 gebildet werden. Die nachgiebigen Verbindungen 68 können sich
biegen, wenn der Hebelarm 16 in die durch die Pfeile D
angedeutete Richtung bewegt wird, so dass die Kontakte 25 und 26 in
Gleitkontakt mit der Schaltungskarte 27 bleiben können.