DE10032518C5

DE10032518C5 - Mehrstufige elektrische Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE10032518C5
Application number: DE2000132518
Authority: DE
Inventors: Helmut Brantsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: DE10032518C1

Abstract

Mehrstufige elektrische Schaltvorrichtung mit einem Betätigungsbauteil (20) und wenigstens zwei Schaltern (12₁, 12₂, 12₃) mit je einem von dem Betätigungsbauteil betätigbaren Betätigungselement (14) zum Schalten des zugehörigen Schalters, wobei die Anordnung der Betätigungselement derart ist, daß die Betätigungselemente bei einer Betätigung des Betätigungsbauteils nacheinander betätigt werden, die Betätigungselemente senkrecht Bewegungsrichtung des Betätigungsbauteils bewegbar, und an dem Betätigungsbauteil und/oder den Betätigungselementen eine Schrägfläche (32) vorgesehen ist, mittels der die Betätigung der Betätigungselemente durch das Betätigungsbauteil erfolgt, die Schrägfläche in eine längs des Betätigungsbauteils (20) ausgebildete Anlagefläche (34) übergeht, an der die Betätigungselemente (14) nach deren Betätigung bei einer weiteren Bewegung des Betätigungsbauteils (20) anliegen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schalter (12₁,12₂,12₃) in Bewegungsrichtung des Betätigungsbauteils (20) hintereinander angeordnet sind und
dass das Betätigungsbauteil (20) mit einer einzigen Schrägfläche (32) und Anlagefläche (34) ausgebildet ist, so dass die Betätigungselemente (12₁, 12₂, 12₃) bei zunehmender Betätigung des Betätigungsbauteils nacheinander betätigt werden...

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige elektrische Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mehrstufige elektrische Schaltvorrichtungen bzw. mehrstufige elektrische Taster sind meistens derart aufgebaut, dass bei Betätigung eines Betätigungsbauteils, beispielsweise eines Stößels, um eine erste Hubstrecke ein erstes Kontaktelement zum Schließen von Schaltkontakten bewegt wird und bei weiterer Bewegung des Betätigungsbauteils um eine zweite Hubstrecke ein weiteres, in dem Schalter befindliches Kontaktelement betätigt wird. Solche Schaltvorrichtungen sind in ihrem Aufbau im Allgemeinen verhältnismäßig kompliziert.
Aus der GB 1 013 153 ist eine Schaltvorrichtung bekannt, bei der eine Selektorplatte beim Einschieben in ein Gehäuse Schaltelemente mit Hilfe von Vorsprüngen und/oder Vertiefungen an der Oberfläche des Betätigungsbauteils in vorbestimmter Weise betätigt und in seiner eingeschobenen Stellung einen definierten Schaltzustand herstellt. Je nach eingeschobener Selektorplatte können unterschiedliche Schaltzustände hergestellt werden.
In der DE 36 13 702 A1 wird eine drehbare Schaltvorrichtung gezeigt, die in Drehrichtung gleichzeitig eine Gruppe von mehreren Schaltern bei einer definierten Drehstellung betätigt. Die Betätigung erfolgt durch eine Anordnung von Nocken an einem Betätigungsbauteil, wobei die Betätigungskräfte zum Betätigen der Schalter von einem zusätzlichen elastisch wirkenden Druckübertragungsteil übertragen werden. Bei einer fortschreitenden Drehung des Betätigungsteils in eine nächste Schaltstufe werden die vorherigen Schalter entlastet und kehren in ihre Ausgangsstellung zurück.
In der DE 44 13 182 A1 ist eine Schaltvorrichtung beschrieben, bei der ein mit Steuernocken linear bewegbares Betätigungselement als Schieber mit Nocken mehrere Schalter nacheinander betätigt. Mit dieser Anordnung ist es möglich, bei Betätigung des Schiebers nacheinander verschiedene Schaltzustände von mehreren Schaltern zu durchlaufen, wobei die betätigten Schalter bei einer Weiterbewegung des Schiebers in ihre Ausgangsstellungen zurückkehren.
Die Firma Starkstrom-Apparatebau GmbH bietet ein Einhebelbefehlsgerät an, in dem eine Schaltvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße elektrische Schaltvorrichtung derart weiterzubilden, dass sie bei einfachem Aufbau eine hohe Funktionssicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung werden mehrere, an sich voneinander unabhängige und unabhängig voneinander betätigbare Schalter von dem Betätigungsbauteil bei dessen zunehmender Betätigung bzw. Bewegung nacheinander betätigt werden und mittels der Anlagefläche bei einer weiteren Bewegung des Betätigungsbauteils in ihrem Schaltzustand gehalten.
Je nach Anzahl der verwendeten Schalter können dabei zahlreiche Schaltstufen nacheinander realisiert werden, ohne dass der Aufbau des Betätigungsgliedes dadurch komplizierter wird. Jede Schaltstufe wird mit gleicher Zuverlässigkeit geschaltet und besitzt, bei gleicher elektrischer Kontaktbelastung, die gleiche Zuverlässigkeit.
Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung gerichtet.
Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung kann je nach Ausbildung der in ihr enthaltenen Schalter für unterschiedlichste Anwendungsfälle vorgesehen werden, beispielsweise zum Schalten von Funktionen in elektronischen Geräten, wie Audio- oder Videogeräten, in elektrischen Maschinen, in Automobilen usw.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Schaltvorrichtung,
2 funktionswesentliche Teile der Schaltvorrichtung gemäß 1 in unterschiedlichen Schaltstellungen,
3 eine schematische Aufsicht auf funktionswesentliche Teile einer Schaltvorrichtung, und
4 einen Querschnitt durch die Anordnung der 3.
Gemäß 1 weist eine mehrstufige elektrische Schaltvorrichtung ein Gehäuse 2 mit einer Rückwand 4 und einer Vorderwand 6 auf, die einen Innenraum 8 begrenzen.
An der Rückwand 4 ist eine Leiterplatte 10 befestigt, die drei Schalter 12₁ , 12₂ und 12₃ trägt. Jeder der Schalter 12, die mit einem Gehäuse versehen sein können, weist ein Betätigungselement 14 auf, das im dargestellten Beispiel ein senkrecht zur Leiterplatte 10 in dem nicht dargestellten Gehäuse des jeweiligen Schalters 12 verschiebbar geführter Schaltstößel ist, bei dessen Bewegung in dem Schalter vorhandene Kontakte geschlossen oder geöffnet werden.
Durch eine in der Oberseite des Gehäuses 2 zwischen der Rückwand 4 und der Vorderwand 6 ausgebildete Führungsöffnung 16 ragt ein Stößel 18 eines Betätigungsbauteils 20 hindurch, das an seinem oberen Ende einen Betätigungsknopf 22 aufweist.
Zwischen dem Betätigungsknopf 22 und der Oberseite des Gehäuses 2 ist eine Feder 24 angeordnet, die das Betätigungsbauteil 20 nach oben gegen einen nicht dargestellten Anschlag vorspannt, der zwischen einer am Stößel 18 ausgebildeten Nase und einer in der Vorderwand 6 ausgebildeten Nut gebildet ist. In der dargestellten Stellung befindet sich das Betätigungsbauteil 20 in seiner oberen, durch den Anschlag gebildeten Ruhestellung.
In einer Bohrung der Vorderwand 6 ist eine Kugel 26 von einer Feder 28 gemäß 1 nach links gegen den Stößel 18 vorgespannt. Der Stößel 18 ist mit Ausnehmungen 30₁ , 30₂ und 30₃ ausgebildet.
Der Stößel 18 weist an seinem vorderen Ende eine Schrägfläche 32 auf, die mit den Betätigungselementen 14 der Schalter 12 zusammenarbeitet. Die Schrägfläche 32 geht in eine längs des Stößels 19 ausgebildete Anlagefläche 34 über.
Das Gehäuse 2, das zur Montage der Leiterplatte 10 mit den darauf befindlichen Schaltern 12, des Betätigungsbauteils 20 und der Kugel 26 mehrteilig ausgebildet sein kann, und das Betätigungselement 20 bestehen beispielsweise aus Kunststoff. Nicht eingezeichnet sind auf der Leiterplatte 10 vorhandene Leiterbahnen, an die Kontakte der Schalter 12 angeschlossen sind und die mit einem Steckfuß oder einem Anschlusskabel verbunden sind.
Die Funktion der beschriebenen Schaltvorrichtung ist wie folgt:
Wenn das Betätigungselement 20 aus der dargestellten Ruhelage (2a) nach unten gedrückt wird, kommt die Schrägfläche 32 in Anlage an das Betätigungselement 14 des obersten Schalten 12₁ und drückt dieses gemäß 1 nach links zur Betätigung des Schalters 12₁ . Bei weiterer Bewegung nach unten des Betätigungselements 20 gelangt das betätigte Betätigungselement 14 des Schalters 12₁ in Anlage an die Anlagefläche 34 des Stößels 18, so dass es in der betätigten Stellung verharrt. Die unterste Ausnehmung 30₁ des Stößels 18 ist derart angeordnet, dass sie bei betätigtem Schalter 12₁ der Kugel 26 gegenüber zu liegen kommt, so dass eine Rastung fühlbar ist.
Wenn das Betätigungselement 20 aus der den Schalter 12₁ betätigenden Stellung gemäß 2b weiter nach unten bewegt wird, kommt die Schrägfläche 32 in Anlage an das Betätigungselement 14 des nächsten Schalters 12₂ , wobei sich die Betätigungsstellung des Schalters 12₁ nicht mehr ändert. Bei voll betätigtem Schalter 12₂ ist die Ausnehmung 30₂ so weit nach unten bewegt, dass die Kugel 26 in der Ausnehmung 30₂ zu liegen kommt und diese Stellung fühlbar ist. 2c zeigt die Stellung der Schaltvorrichtung bei betätigten Schaltern 12₁ und 12₂ . Wenn das Betätigungselement 20 weiter nach unten gedrückt wird, wird der Schalter 12₃ betätigt, wobei die Schalter 12₁ und 12₂ in ihrer geschalteten Stellung bleiben.
Bei der Rückwärtsbewegung des Betätigungselements 20 nach oben öffnen die Schalter 12₃ , 12₂ und 12₁ wiederum.
Die Innenseite der Vorderwand 6 bildet eine Anlagefläche für den Stößel 18 zur Aufnahme der Gegenkräfte der Schalter 12₁ bis 12₃ . Zur Reibungsminimierung kann diese Innenseite der Vorderwand 2 mit einer Beschichtung versehen sein, die die Reibkräfte herabsetzt, oder es kann eine feststehende Gleitfolie zwischen dem Stößel und der Vorderwand vorgesehen sein.
Die dargestellte Vorrichtung kann in vielfältiger Weise abgeändert werden:
Es können mehr als drei Schalter in Bewegungsrichtung des Betätigungselements 20 hintereinander angeordnet sein. Der Stößel 18 kann an seiner Vorderseite mehrere Schrägflächen aufweisen, die sich längs entsprechender, im Innenraum 8 des Gehäuses 2 verschmutzungssicher angeordneter Schalter bewegen. Die Schrägflächen können an den Betätigungselementen 14 der Schalter 12 angeordnet sein.
Die Schalter 12 müssen keine Tastschalter sein, sondern können drehbare Betätigungsbauteile enthalten, die durch den Stößel verdreht werden.
In einer abgeänderten Ausführungsform können die Schalter berührungslos zu schaltende Schalter sein, die beispielsweise über einen am Stößel befestigten Magneten geschaltet werden.
Die 3 und 4 zeigen ein Beispiel einer Schaltvorrichtung, wobei 3 eine Aufsicht auf eine Leiterplatte 10 gemäß 1 von rechts zeigt und 4 einen senkrechten Schnitt durch die Anordnung der 3 darstellt.
Die Schalter 12₁ , 12₂ und 12₃ sind bei dem Beispiel gemäß 3 und 4 nicht in Bewegungsrichtung des Betätigungsbauteils 20 hintereinander, sondern nebeneinander angeordnet. Der Stößel 18 des Betätigungsbauteils 20 ist in Art einer Platte ausgebildet, deren Stirnseite drei Stufen 40₁ , 40₂ und 40₃ aufweist, die jeweils mit einer Schrägfläche 32 (4) ausgebildet sind. Bei Bewegen des Betätigungsbauteils 20 gemäß den Figuren nach unten wird zunächst der Schalter 12₁ von der Stufe 40₁ betätigt, anschließend der Schalter 12₂ von der Stufe 40₂ betätigt usw.
In einer abgeänderten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das Betätigungsbauteil 20 drehbar an dem Gehäuse gelagert sein. Die 3 entspricht dann einer abgewickelten Darstellung und die Stufen mit den Schrägflächen sind durch die senkrechten Linien dargestellt. Bei einer drehbaren Ausbildung des Betätigungsbauteils 20 könnte der Stößel mit einer parallel zu seiner Drehachse verlaufenden Schrägstufe versehen sein, mit der in Drehrichtung gegeneinander versetzte Schalter betätigt werden.
Die Schalter und der Stößel können in einer abgeänderten Ausführungsform derart ausgebildet sein, dass ein Betätigungselement des jeweiligen Schalters bei einer Bewegung des Betätigungsbauteils 20, beispielsweise von einer Nase, nur kurzzeitig verschoben wird und dann sofort in seine Ruhelage zurückkehrt. Die durch die Ausnehmungen 30 und die Kugel 26 gebildete Rasteinrichtung, die völlig entfallen kann, kann derart abgeändert werden, dass das Betätigungselement 20 in jeweiligen Raststellungen verharrt und bei einer Betätigung
über die jeweilige Raststellung hinaus in seine Ruhelage zurückkehrt. In den dargestellten Ausführungsformen sind die Schalter, die vom Stößel überfahren werden, sicher vor einer Überbeanspruchung geschützt, da die Schalter keinen Anschlag für eine Bewegung des Betätigungsbauteils 20 bilden.

Claims

Mehrstufige elektrische Schaltvorrichtung mit einem Betätigungsbauteil (20) und wenigstens zwei Schaltern (12₁ , 12₂ , 12₃ ) mit je einem von dem Betätigungsbauteil betätigbaren Betätigungselement (14) zum Schalten des zugehörigen Schalters, wobei die Anordnung der Betätigungselement derart ist, daß die Betätigungselemente bei einer Betätigung des Betätigungsbauteils nacheinander betätigt werden, die Betätigungselemente senkrecht Bewegungsrichtung des Betätigungsbauteils bewegbar, und an dem Betätigungsbauteil und/oder den Betätigungselementen eine Schrägfläche (32) vorgesehen ist, mittels der die Betätigung der Betätigungselemente durch das Betätigungsbauteil erfolgt, die Schrägfläche in eine längs des Betätigungsbauteils (20) ausgebildete Anlagefläche (34) übergeht, an der die Betätigungselemente (14) nach deren Betätigung bei einer weiteren Bewegung des Betätigungsbauteils (20) anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (12₁ ,12₂ ,12₃ ) in Bewegungsrichtung des Betätigungsbauteils (20) hintereinander angeordnet sind und dass das Betätigungsbauteil (20) mit einer einzigen Schrägfläche (32) und Anlagefläche (34) ausgebildet ist, so dass die Betätigungselemente (12₁ , 12₂ , 12₃ ) bei zunehmender Betätigung des Betätigungsbauteils nacheinander betätigt werden und in Anlage an der Anlagefläche (34) bleiben.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsbauteil (20) linear beweglich geführt ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsbauteil an seiner von der Anlagefläche (34) abgewandten Seite mit Ausnehmungen (30₁ , 30₂ , 30₃ ) für einen Eingriff mit einer federnd vorgespannten Kugel (26) ausgebildet ist, wobei die Kugel bei einer Betätigung eines Schalters in eine Ausnehmung eingreift.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsbauteil (20) drehbar ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (12₁ , 12₂ , 12₃ ) als Tastschalter ausgebildet sind.