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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung
zum Schalten mit einer schwenkbar gelagerten Schaltwippe, die manuell
aus einer Ausgangsstellung heraus zwischen zwei Schaltstellungen
betätigbar
ist.
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Derartige
Bedienvorrichtungen sind allgemein bekannt. So werden insbesondere
in der Automobilindustrie Betätigungseinrichtungen
mit integrierten Schaltwippen zum Schalten von unterschiedlichsten
Fahrzeugfunktionen eingesetzt. So ist aus der
DE 43 24 788 C2 eine Betätigungseinrichtung
zum Schalten eines lastschaltbaren Getriebes in einem Kraftfahrzeug über einen
in einer Lenkradspeiche angeordneten Schalter mit hintereinander
liegenden Griffflächen
bekannt. Dabei besteht die Betätigungseinrichtung
aus einer in mindestens einer Lenkradspeiche mittels eines Gehäuses eingebetteten
fingerbetätigten
Schaltwippe zum manuellen Hoch- und Herunterschalten des Getriebes.
Die Betätigungseinrichtung
besteht im Wesentlichen aus einer Schaltwippe, welche mit der Lenkradspeiche
verbunden ist. Sie ist benachbart zum Lenkradkranz in der Weise
angeordnet, dass eine Stellbewegung der Schaltwippe von den Fingern
einer Bedienhand des Fahrers ohne ein Loslassen des Lenkrads erfolgen kann.
Die Schaltwippe weist hierzu an ihrer Betätigungsoberfläche mindestens
eine entsprechende Vertiefung sowie mindestens eine Erhöhung auf,
die ein Ertasten und Positionieren des Fingers zum Verschwenken
der Schaltwippe in einfacher Weise ermöglicht.
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Eine
weitere Betätigungseinrichtung
mit einer Schaltwippe ist aus der
DE
27 40 364 bekannt. Beschrieben ist hierin eine Betätigungseinrichtung, bei
der die schwenkbar gelagerte Schaltwippe durch Zug und Druck betätigt werden
kann, wobei die Schaltwippe durch Federkraft in ihrer Ausgangslage gehalten
wird und das Betätigungselement
der Schaltwippe einseitig und einstückig angeformt ist.
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Eine
weitere Betätigungseinrichtung
ist in der
DE 102
17 696 A1 beschrieben. Beschrieben ist hierin eine Betätigungseinrichtung,
bei der eine in einem Freiheitsgrad schwenkbare Schaltwippe zwei mit
Abstand von einander angeordnete seitlich hervorstehende bolzenartige.
Verlängerungen
besitzt, die in Führungen
gehalten sind, wobei unterhalb der Schaltwippe in der Mitte zwischen
den Verlängerungen
ein Schaltelement angeordnet ist und an die Schaltwippe ein Betätigungselement
einstückig
angeformt ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betätigungseinrichtung zu entwickeln,
die konstruktiv einfach aufgebaut und kostengünstig zu fertigen ist und die
sich darüber
hinaus für
den Bediener durch eine günstige
Haptik auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Schaltwippe beidseitig zwei mit Abstand von einander angeordnete,
seitlich hervorstehende bolzenartige Verlängerungen besitzt, die jeweils
in Führungen
verschiebbar gehalten sind und unterhalb der Schaltwippe, in der
Mitte zwischen den Verlängerungen,
ein Schaltelement mit einem Federelement angeordnet ist für die Auslösung einer Schaltfunktion
bei Betätigung
der Schaltwippe in die Schaltstellungen gegen die die Federkraft
des Federelementes, wobei die Schaltwippe über das Federelement in der
Ausgangsstellung in der Führung
gehalten ist und an die Schaltwippe einseitig ein Betätigungselement
einstückig
angeformt ist. Mit den Mitteln nach der Erfindung gemäß dieser
ersten Ausführungsform
ist die Möglichkeit
geschaffen, mit einfachsten Mitteln eine Betätigungseinrichtung herzustellen,
die eine kostengünstige
Fertigung erlaubt. Durch diesen relativen simplen Aufbau ist ein
System entstanden, dass auf Grundlage der Hebelgesetze eine für den Bediener
günstige
Haptik entwickelt. Die an die Schaltwippe angeformten Verlängerungen
dienen dabei als Lagerpunkte für
das Betätigungselement
des Schalters. Durch ein Bewegen des Betätigungselementes in Richtung
des Schaltelementes wird die Verlängerung, die vom Betätigungselement gesehen
hinter dem Schaltelement angeordnet ist zum Lager. Wird nun umgekehrt
das Betätigungselement
entgegen dem Schaltelement betätigt,
so dient die vom Betätigungselement
ausgesehene vor dem Schaltelement angeordnete Verlängerung
als Lager. In beiden Fällen
ergibt sich ein Moment, dass sich für den Bediener in einer angenehmen
und sehr leichtgängigen
Haptik äußert. Das
Schaltelement kann durch das Betätigungselement
und über
die so realisierte Schaltwippe sehr leicht betätigt werden, wobei durch den
Gegendruck des Federelementes im Schaltelement die Haptik der Betätigungseinrichtung einstellbar
ist.
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In
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung wird die erfindungsgemäße Aufgabe, dadurch gelöst, dass
die Schaltwippe beidseitig zwei mit Abstand von einander angeordnete
seitlich hervorstehende bolzenartige Verlängerungen besitzt, die jeweils
in Führung
verschiebbar gehalten sind und unterhalb der Schaltwippe in der
Mitte zwischen den Verlängerungen,
ein Schaltelement mit einem Federelement angeordnet ist für die Auslösung einer Schaltfunktion
bei Betätigung
der Schaltwippe in die Schaltstellungen gegen die Federkraft des
Federelements, wobei die Schaltwippe über das Federelement in der
Ausgangsstellung in der Führung
gehalten ist und oberhalb der Schaltwippe eine Betätigungshebel
für die
Schaltwippe angeordnet ist und der Betätigungshebel mittig zwischen
den Verlängerungen
um einen Mittelpunkt schwenkbar gelagert ist und der Betätigungshebel
zum Mittelpunkt beidseitig beabstandete Bewegungsübertragungsmittel
zur Bewegungsübertragung
auf die Schaltwippe bei Betätigung
des Betätigungshebels
aufweist.
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Hierbei
wirken die Mittel unmittelbar auf die Bereiche der Schaltwippe,
in denen die Schaltwippe geführt
ist. Durch diese erfindungsgemäße Ausführungsform
der Betätigungseinrichtung
wird insbesondere die konstruktive Lösung eines Schaltens mittels einer
Schaltwippe realisiert, bei der der Betätigungshebel der Betätigungseinrichtung
in beide Betätigungsrichtungen
gleiche Wege und auch gleiche Momente erzeugt. Die gleichen Momente
bieten den erfindungsgemäßen Vorteil,
dass dem Bediener der Betätigungseinrichtung
das Gefühl
vermittelt wird eine gleiche Funktion auszulösen. Da in beide Betätigungsrichtungen
auch jeweils dasselbe Schaltelement betätigt wird, kann es somit nicht
zu Verunsicherungen des Bedieners kommen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsformen
erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
Schaltwippe mit einem einseitig und einstückig angeformten Betätigungshebel,
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2 eine
Ausführungsform
einer Betätigungseinrichtung
gemäß Patentanspruch
1,
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3 eine
Ausführungsform
einer Betätigungseinrichtung
gemäß Patentanspruch
2 und
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4 eine
Torsionssicherung für
die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung.
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In
der 1 ist eine Schaltwippe 1 mit einem einstückig und
einseitig angeformten Betätigungshebel 2 dargestellt.
An die Schaltwippe 1 sind seitlich hervorstehende bolzenartige
Verlängerungen 3 angeformt.
Die Schaltwippe besitzt in diesem Ausführungsbeispiel eine rechteckige
Grundfläche,
die etwa bis an die gestrichelte Linie 4 reicht. Die Schaltwippe 1 ist
dabei im wesentlichen symmetrisch aufgebaut, das heißt, die
Verlängerungen 3 besitzen
einen gleichen Abstand zur Mitte des rechteckigen Grundkörpers der
Schaltwippe 1 und gleichzeitig einen identischen Abstand
zum Ende 5 des Grundkörpers
und zur gestrichelten Linie 4. In dieser Ausführungsform ist
an die Schaltwippe 1 ein Betätigungshebel 2 einstückig und
einseitig angeformt, dabei kann das Ende 6 des Betätigungshebel 2 eine
ergonomisch günstige Form
einnehmen, um so vom Bediener leichter ertastet und betätigt werden
zu können.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform
einer Betätigungseinrichtung
mit einem der 1 entsprechenden Schaltwippe 1 mit
angeformtem Betätigungselement 2 ist
in 2 dargestellt.
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In
der 2 ist ein prinzipieller Aufbau einer Betätigungseinrichtung 7 in
der Seitenansicht dargestellt. Die Betätigungseinrichtung 7 besteht
dabei aus einem Gehäuse 8,
einem in das Gehäuse 8 eingebauten
Schaltelement 9 und der in dem Gehäuse 8 geführten Schaltwippe 1 mit
dem angeformten Betätigungselement 2.
Die Verlängerungen 3 der
Schaltwippe 1 sind in Führungen 10,
die in das Gehäuse 8 eingearbeitet
sind gehalten. Unterhalb der Schaltwippe 1 ist das Schaltelement 9,
das auch ein Mikroschalter sein kann, angeordnet. Es ist hierbei
vorstellbar, dass die im Schaltelement 9 enthaltene Feder die
Schaltwippe 1 in den Endlagen der Führung 10 hält. Dazu
reicht ein Schaltstößel 11 aus
dem Schaltelement 9 heraus und drückt gegen die Schaltwippe 1.
Klar zu erkennen ist aus dieser prinzipiellen Zeichnung der symmetrische
Aufbau der Schaltwippe 1 in Bezug auf das Schaltelement 9.
Das Schaltelement 9 ist genau in der Mitte zwischen den
Führungen 10 für die Verlängerungen 3 der
Schaltwippe 1 angeordnet. Zum Schalten mit der Betätigungseinrichtung 7 wird das
Betätigungselement 2 in
Richtung der Pfeile P, B bewegt. Wird nun das Betätigungselement 2 in
Richtung des Pfeils P bewegt, so dient die Verlängerung 3, die aus
Sicht des Betätigungselements 2 vor
dem Schaltelement 9 angeordnet ist, als Lagerpunkt. Die Schaltwippe 1 drückt mit
dem hinter dem vorderen Lagerpunkt angeordneten Teil der Schaltwippe 1 auf den
Schaltstößel 11 und
löst somit
die an das Schaltelement 9 angeschlossene Funktion aus.
Bei einem Bewegen des Betätigungselementes 2 in
Richtung des Pfeils B dient die hinter dem Schalter 9 angeordnete
Verlängerung 3 als
Lagerpunkt, um diesen hinteren Lagerpunkt kippt nun die Schaltwippe 1 und
betätigt
somit ebenfalls über
den Schaltstößel 11 das Schaltelement 9.
Die beiden möglichen
Wipprichtungen P, B lösen
demzufolge denselben Schaltstößel 11 und
auch die gleiche Schaltfunktion aus. In diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung gemäß dem Patentanspruch
1 werden für
die unterschiedlichen Betätigungsrichtungen
P, B unterschiedliche Momente erzeugt. Durch eine Veränderung
des Abstandes zwischen den Verlängerungen
und folglich natürlich auch
zum Abstand der Mitte der rechteckförmigen Schaltwippe 1 sind
unterschiedliche Momente am Betätigungselement 2 einstellbar.
Insbesondere die erzeugten unterschiedlichen Momente bieten dann einen
Vorteil, wenn zum Beispiel die Zugänglichkeit an das Betätigungselement 2 unterschiedlich
ist. Wird die Betätigungseinrichtung 7 zum
Beispiel in eine Speiche eines Lenkrades eines Kraftfahrzeuges eingebaut,
so kann die Zugänglichkeit
zum Betätigungselement
von der Vorderseite des Lenkrades leicht und von der Rückseite
schwieriger sein. Wird nun das Betätigungselement 2 von
der Vorderseite zum Beispiel mit dem Daumen betätigt, so kann hier eine größere Gegenkraft,
das heißt
ein größeres Moment
sinnvoll sein. Wird hingegen das Betäti gungselement 2 von
der Rückseite
des Lenkrades betätigt, so
ist dies üblicherweise
nur mit den um das Lenkrad gelegten Fingern möglich. Hieraus ergibt sich,
dass mit den ausgestreckten Fingern eine nicht so große Kraft
erzeugt werden kann und somit ein geringerer Widerstand, das heißt, ein
geringeres Moment sinnvoll ist.
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In
der 3 ist eine Ausgestaltungsvariante als Prinzipsskizze
gemäß des Patentanspruchs
2 dargestellt. Das Betätigungselement 12 besteht
aus einem Gehäuse 13 in
dem ein Schaltelement 14 unterhalb einer separaten Schaltwippe 15 angeordnet ist.
Oberhalb der Schaltwippe 15 ist ein Betätigungshebel 16 im
Gehäuse 13 schwenkbar
gelagert. Dabei ist der Mittelpunkt 17 des Schwenkpunktes
des Betätigungshebels 16 genau
mittig über
der Schaltwippe 15 und dem Schaltstößel 18 des Schaltelements 14 angeordnet.
Die Schaltwippe 15 ist genau wie in der Betätigungseinrichtung 7 in
Führungen 19 gehalten und
mittels der Federkraft aus dem Schaltelement 14 und dem
Schaltstößel 18 an
den oberen Enden der Führungen 19 positioniert.
An den Betätigungshebel 16 sind
Mittel 20 zum Betätigen
der Schaltwippe 15 angebracht. Diese Mittel 20,
die hier die Form eines Dreiecks darstellen, sind in gleichen Abständen vom Mittelpunkt 17 des
Betätigungshebels 16 oberhalb der
Verlängerungen 21, 22 der
Schaltwippe 15 angeordnet. In dieser Ausführung weisen
die Mittel 20 einen gleichen Abstand vom Mittelpunkt 17 auf,
dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Es ist vielmehr sogar
als eine weitere Ausführungsform
vorgesehen, dass die Mittel 20 einen unterschiedlichen
Abstand vom Mittelpunkt 17 aufweisen, um so unterschiedliche
Momente zu erzeugen.
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Wird
nun der Betätigungshebel 16 in
Richtung der Pfeile P',
B' betätigt, so
schwenkt sich der Betätigungshebel 16 um
den Mittelpunkt 17. Durch den erfindungsgemäßen konstruktiven
Aufbau der Mechanik der Betätigungseinrichtung 12 sind
in beide Betätigungsrichtungen
P', B' gleiche Betätigungswege
zum Auslösen
des Schaltelementes 14 notwendig. Aus gleichen eingeleiteten
Kräften
auf den Betätigungshebel 16 in
die Richtungen P',
B' ergeben sich
dann auch gleiche Momente am Betätigungshebel 16.
Hieraus ergibt sich der erfindungsgemäße Vorteil, dass die Betätigungseinrichtung
in beide Betätigungsrichtungen
P', B' die gleiche Haptik
aufweist. Wird nun der Betätigungshebel 16 in
Richtung des Pfeils P' bewegt,
so bewegt sich die Schaltwippe 15 um die Verlängerung 22,
die in diesem Fall als Lagerpunkt für die Schaltwippe 15 dient.
Die Schaltwippe 15 beschreibt dabei mit ihrer Verlängerung 21 eine Kreisbahn
um den Lagerpunkt 22. Da die Bewegungen der Schaltwippe 15 zum
Auslösen
des Schaltstößels 18 aber
sehr gering sind, muß die
Führung 19 nicht
zwingenderweise eine Kreisbahn im Gehäuse 13 beschreiben.
Zum Auslösen
des Schaltstößels 18 ist üblicherweise
eine Bewegung der Schaltwippe 15 um ca. 1 mm notwendig.
Wird nun der Betätigungshebel 16 in
Richtung des Pfeils B' betätigt, so schwenkt
oder besser wippt die Schalt wippe 15 um die Verlängerung 21,
die in diesem Fall als Lagerpunkt für die Schaltwippe 15 dient.
Die Schaltwippe 15 wird durch die an den Betätigungshebel 16 angeformten
Mittel 20 in Richtung des Schaltelementes 14 bewegt.
Die Mittel 20 liegen dabei lose auf der Schaltwippe 15 auf.
Es ist aber ebenso vorstellbar, in die Schaltwippe 15 im
Bereich der Mittel 20 eine formschlüssige Verbindung herzustellen,
um die Lage und die Bewegungen der Schaltwippe 15 zu stabilisieren.
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Damit
sich die Schaltwippe 15, 1 während des Betätigens nicht
verdreht wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
an die Verlängerungen 3, 21, 22 eine Torsionssicherung 23 anzuformen.
Eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Torsionssicherung
ist in 4 dargestellt. An die Schaltwippe 1, 15 ist
eine Verlängerung 3, 21, 22 angeformt,
die sich durch die Führung 10, 19 hindurch
und über
die Führung 10, 19 hinaus
erstreckt. Am Ende der Verlängerung 3, 21, 22 ist
in einer Nut 24 des Gehäuses 8, 13 eine
Torsionssicherung 23 an die Verlängerung 3, 21, 22 angeformt,
die einen größeren Durchmesser
aufweist, als die Breite der Führung 10, 19 misst.
Die Torsionssicherung 23 besitzt folglich ebenfalls einen größeren Durchmesser
als die Verlängerung 3, 21, 22.
Wird nun die Schaltwippe 1, 15 betätigt, so
kann sich die Schaltwippe 1, 15 nicht verkanten,
da sie durch die Torsionssicherung 23 in der Nut 24 geführt ist.
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Die
beschriebenen Betätigungseinrichtungen 7, 12 sind
zum Beispiel in Kraftfahrzeugen und speziell zur Bedienung von Funktionen
des Fahrzeuges einsetzbar. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet der Betätigungseinrichtungen 7, 12 ist
die Integration in ein Lenkrad. Die Betätigungseinrichtung 7, 12 wird dabei
in der Weise in den Lenkradkranz, die Lenkradspeiche oder die Lenkradprallplatte
integriert, dass das Betätigungselement 2,
oder der Betätigungshebel 16 von
der Vorderseite und Rückseite
des Lenkrades betätigbar
sind. Es ist aber ebenso vorstellbar, die Betätigungseinrichtungen 7, 12 als
Schaltelemente in das Armaturenbrett, die Türbekleidungen, den Sitz, et
cetera zu integrieren.