DE10156996B4 - Mehrstufiger Schalter mit einem schrittweise verschiebbaren Kontakt - Google Patents

Abstract

Mehrstufiger Schalter insbesondere für Fahrzeuge mit zumindest einem schrittweise verschiebbaren Kontakt (4), mit mehreren entlang einer Verschiebestrecke des Kontakts (4) verteilten stationären Gegenkontakten (6),
mit zumindest einem im wesentlichen senkrecht zur Verschieberichtung bewegbaren Betätiger (2),
mit einem durch diesen in der Verschieberichtung verstellbaren, den Kontakt (4) tragenden Schieber (3),
mit einem Kulissenabtrieb zur schrittweisen Umwandlung eines Betätigerhubs in einen Verstellhub des Schiebers (3), sowie
mit Fixiermitteln zum temporären Fixieren des Schiebers (3) in der jeweiligen Schaltstellung, wobei die
Fixiermittel aus einer sich in der Schieberichtung erstreckenden Rastverzahnung (11) und einem dazu senkrecht federnd auslenkbaren nockenartigen Rastelement (13, 17) bestehen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (3, 3a)
mit einer sich in der Schieberichtung erstreckenden, zum Betätiger (2) weisenden sägeartigen Antriebsverzahnung (7) versehen ist, und
daß der Betätiger (2) ein in die Antriebsverzahnung (7) eingreifendes Antriebselement (z.B. 10) aufweist, das den Betätigerhub in den...

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrstufigen Schalter mit zumindest einem schrittweise verschiebbaren Kontakt, mit mehreren entlang einer Verschiebestrecke des Kontakts verteilten stationären Gegenkontakten, mit zumindest einem im wesentlichen senkrecht zur Verschieberichtung bewegbaren Betätiger, mit einem durch diesen in der Verschieberichtung verstellbaren, den Kontakt tragenden Schieber, mit einem kulissenartigen Antrieb zur schrittweisen Umwandlung eines Betätigerhubs in einen Verstellhub des Schiebers, sowie mit Fixiermitteln zum temporären Fixieren des Schiebers in der jeweiligen Schaltstellung, wobei die Fixiermittel aus einer sich in der Schieberichtung erstreckenden Rastverzahnung und einem dazu senkrecht federnd auslenkbaren nockenartigen Rastelement bestehen.
• Ein derartiger Schalter ist z.B. durch die US 4 318 221 bekannt geworden. Bei diesem betätigt ein Stößel über einen zirkulären Kulissenantrieb schrittweise einen Drehschieber, wobei ein Hin- und Rückhub den Drehschieber um eine Schaltteilung weiterdreht. In einer solchen Stellung ist der Drehschieber jeweils formschlüssig fixiert. Wegen der feststehenden Drehrichtung kann der Schalter nur zyklisch umlaufend betätigt werden. Bei einem vielstufigen Schalter mit kleinem Schrittwinkel muß der Stößel für einen großen Stellweg entsprechend häufig betätigt werden, was insbesondere stört, wenn man aus einer Drehstellung in die jeweilige Vorstufe zurückkehren möchte. Derartige Drehkulissen erfordern ferner an einer Zylinderinnenwand gießtechnisch schwierig zu erzeugende Kulissenelemente.
• Aus der Druckschrift DE 33 165 64 A1 ist ein mehrstufiger Schalter, insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt, der die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 aufweist und bei dem ein schrittweise verschiebbarer Kontakt mit mehreren entlang einer Verschiebestrecke des Kontaktes verteilten stationären Gegenkontakten zur Berührung gebracht wird. Hierzu ist ein im wesentlichen senkrecht zur Verschieberichtung bewegbarer Betätiger vorgesehen, der über einen Kulissenantrieb einen den Kontakt tragenden Schieber bei Ausübung eines Betätigungshubes betätigt. Ähnliche Schalter gehen aus der DE 44 25 438 A1 und der US 4 367 379 hervor, wobei jedoch der Kontakt ortsfest angeordnet ist und nur mit einem ortsfesten Gegenkontakt zur Berührung gebracht wird.
• Die DE 69 28 525 U betrifft einen bekannten Schalter bei dem die Drehbewegung eines um einen Drehpunkt drehbaren Kunststoffhebels über einen doppelarmigen Hebelarm des Kunststoffhebels auf eine linear verschiebbare Schaltzunge übertragen wird, die in einem tunnelförmigen Hohlraum bewegbar und dabei mit Schaltkontakten in Berührung gebracht wird.
• Aus der US 4 318 221 ist ein weiterer Schalter bekannt, bei dem ein auf eine Drehbewegung gerichteter Antrieb mittels einer Antriebsverzahnung und eines Antriebselementes erfolgt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Handhabung und Herstellung eines Schalter der eingangs genannten Art zu verbessern.
• Diese Aufgabe wird durch einen Schalter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Die Antriebsverzahnung und die Rastverzahnung können z. B. am Außenrand eines länglichen Schiebers mit geringem Vorrichtungsaufwand eingeformt werden. Ein solcher Schieber kann in montagetechnisch einfacher Weise in ein lineare oder zirkuläre Führungsbahn eines Schaltergehäuses eingesetzt werden. Der Betätiger greift mit seinem Antriebselement in einer einfachen Hubkurve in die Antriebsverzahnung ein. Die in der Montagerichtung orientierte Hubrichtung ermöglicht eine einstückige Anordnung an einem Bedienorgan, das durch einfaches Aufschnappen auf das Schaltergehäuse montiert werden kann.
• Ein Teil der Vorschubbewegung wird hier durch die Schnappbewegung der Rastmittel erzielt. Dadurch ist es möglich, den durch das Eindrücken des Betätigers erzeugten Vorschub kleiner zu halten als die Vorschubteilung, wodurch auf komplexe Antriebmittel verzichtet werden kann. Die Antriebsverzahnung wird dann nach dem Zurückziehen des z.B. federnd ausgelenkten Betätigers durch die Rastwirkung um eine kurze Strecke weitergezogen, die das Antriebselement bereits in den Eingriffsbereich der nächsten Rastschräge gelangen. läßt. Ein weiterer Vorteil besteht in der temporären funktionalen Trennung der Antriebsmittel von den Rastmitteln. Dadurch gelangt das Antriebselement beim Rückhub in seine Ausgangsstellung vollständig außer Eingriff und kann den Zentriervorgang der Rastmittel nicht behindern. Die Rastverzahnung kann vorteilhaft am länglichen Schieber ausgebildet und das Rastelement am Schaltergehäuse befestigt sein.
• Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der in seiner Ausgangsstellung außer Eingriff befindliche Betätiger den Schieber vollständig frei gibt und daß dann der Schieber durch zusätzliche Rückstellmittel in einfacher Weise in der Gegenrichtung insbesondere in eine unmittelbar vorangehende Schaltstellung direkt verschoben werden kann.
• Das Betätigungselement kann z.B. als schrägstehende, am Betätiger schwenkbar gelagerte Klinke ausgebildet sein, die z.B. durch einen Schwenkanschlag in der Ausgangsstellung oberhalb der Antriebsverzahnung bleibt. Beim Absenken des Betätigers greift sie in die Antriebsverzahnung, wird in die Verschieberichtung ausgelenkt und nimmt dabei den Schieber mit.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Ansprüchen 2 bis 12 gekennzeichneten Merkmalen.
• Die Antriebsmittel nach Anspruch 2 bilden eine einfach herzustellende und funktionssichere Mechanik.
• Die Weiterbildung nach Anspruch 3 ermöglicht einen maximalen Antriebsvorschub.
• Durch die Weiterbildungen nach den Anspruch 4 bis 6 kann der Schieber mit gleichartigen Mitteln vor und zurückgestellt werden, wobei die Anordnung nach Anspruch 5 eine schlanke Struktur und voneinander deutlich getrennte Betätigungselemente ermöglicht.
• Die Bedienwippe nach Anspruch 7 ermöglicht in einfacher und logischer Weise die beidseitige Bedienung mit einem stabil gelagerten Bauteil.
• Durch die Weiterbildung nach Anspruch 8 liegt die Schwenkachse der Bedienwippe soweit über dem Schieber, daß aus der Schwenkbewegung eine Bewegungskomponente in der Verschieberichtung abgeleitet werden kann, die die Schieberbewegung unterstützt.
• Bei der Anordnung nach Anspruch 9 bildet sich diese Komponente unmittelbar am Antriebsnocken aus und wird so unmittelbar auf den Schieber übertragen.
• Bei dem Schalter nach Anspruch 10 wird das Rastelement zunächst gegen die Verschieberichtung geschwenkt und gelangt so bereits nach einem geringen Nutzhub des Schiebers in den Eingriffsbereich der nächsten Rastvertiefung. Beim Loslassen der Bedienwippe schwenkt das Rastelement in seine Ausgangsstellung zurück und nimmt dabei den Schieber mit. Auf diese Weise kann der gesamte Verschiebehub auf beide Phasen des Betätigungszyklus aufgeteilt werden, so daß der Betätigungshub des Antriebsnockens verringert werden kann.
• Die Kontaktfeder nach Anspruch 11 kann in einfacher Weise montiert werden und ermöglicht die spielfreie Abstützung und Führung des Schiebers im Gehäuse. Die Anordnung der Gegenkontakte in einer Ebene läßt sich in einfacher Weise auf einer Leiterplatte realisieren.
• Die Weiterbildung nach Anspruch 12 ermöglicht eine zusätzliche Mittenabstützung des Schiebers gegen die Kraft des Betätigers.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematisierte Seitenansicht eines Schalters nach der Erfindung,
• 2 eine Draufsicht auf Teile des Schalters nach 1,
• 3 eine schematisierte Seitenansicht eines modifizierten Schalters ähnlich 1,
• 4 eine Draufsicht auf Teile des Schalters nach 3.
• Nach den 1 und 2 weist ein mehrstufig betätigbarer Schalter z. B. für die verstellbare Bestromung einer Sitzheizung ein nicht dargestelltes Gehäuse, eine im Gehäuse um eine Schwenkachse 19 schwenkbar gelagerte Bedienwippe 1, an dieser angebrachte nach unten abstehende Betätiger 2, einen sich parallel zur Bedienwippe 1 erstreckenden und in dieser Richtung A verschiebbaren Schieber 3 mit Kontakten 4 und eine Leiterplatte 5 mit Gegenkontakten 6 auf. Dabei steht die nachfolgend mit „oben/ober-/über" bezeichnete Relation für eine zur Bedienseite des Schalters weisende Richtung, „unten/unter-„ für die entgegengesetzte Richtung.
• Der Schieber weist auf seiner der Bedienwippe 1 zugewandten Oberseite zwei sich in der Verschieberichtung erstreckende Antriebsverzahnungen 7 auf, die mit nach oben weisenden sägeartigen Zähnen 8 versehen sind ist. Diese haben ein rampenartiges Profil mit je einer Antriebsschräge 9, wobei die Antriebsschrägen 9 der beiden zu einander spiegelbildlichen Antriebsverzahnungen 7 entgegengesetzt geneigt und auf den einander abgewandten Außenseiten der Zähne 8 angeordnet sind. Zwischen den aufeinanderfolgenden Antriebsschrägen 9 angeordnete Zwischenschrägen 18 der Zähne 8 stehen senkrecht zur Verschieberichtung A.
• Die Betätiger 2 sind an ihren den Antriebsverzahnungen zugewandten Enden als dem Zahnprofil angepasste Antriebsnocken 10 ausgebildet. Sie sind in einer Kontaktstellung des Schiebers 3 so angeordnet, daß sie die zugehörige Antriebsschräge 9 geringfügig überlappen. Beim Drücken auf ein Ende der Bedienwippe 1 gelangt der Antriebsnocken 10 zunächst in die strichpunktiert dargestellte Zwischenstellung, in der er die Antriebsschräge 9 gerade berührt. Beim weiteren Eindrücken des Betätigers 2 in die doppelt strichpunktiert angedeutete Endstellung wird der Schieber 3 durch die Keilwirkung der Antriebsschrägen 9 in die angedeutete Pfeilrichtung verschoben und gelangt in die strichpunktierte Zwischenstellung. Beim Drücken auf das andere Ende der Bedienwippe 1 ergibt sich eine entgegengesetzte Verschieberichtung.
• Der Schieber 3 weist an einer anderen Längsseite einer Rastverzahnung 11 beidseitig gleichmäßig abgeschrägte Vertiefungen 12 von gleicher Abstandsteilung wie bei der Antriebsverzahnung auf. In die eine der Vertiefungen greift ein nockenartiges, federnd auslenkbares stationäres Rastelement 13 aus Federblech ein, das an der Leiterplatte 5 befestigt ist. Die Schrägen der Vertiefungen 12 sind so ausgebildet, daß beim Überschreiten der zwischen den Vertiefungen 12 liegenden Rastspitzen 14 ein Schnappeffekt entsteht, der den Resthub des Schiebers 3 in eine definierte Raststellung der benachbarten Vertiefung bewirkt, wie dies durch das strichpunktiert dargestellte Rastelement 13 und die strichpunktierte Rastverzahnung angedeutet ist. Der Schieber kann so schrittweise von Schaltstellung zu Schaltstellung vor oder zurück verschoben werden. Die Anzahl der Schaltstellungen kann z.B. durch Anpassung der Schieberlänge oder der Abstandsteilung in großem Umfang verändert werden.
• Die Kontakte 4 sind an den Enden einer bügelförmigen Kontaktfeder 15 ausgebildet, die in einer Ausnehmung des brückenartigen Schiebers 3 mittels eines mittleren lagesichernden Haltezapfens 16 fixiert ist. Dieser stützt sich mit seiner Unterseite auf einer Gleitbahn des Schiebers ab, so daß die von den Betätigungskräften herrührende Biegebelastung des Schiebers 3 verringert wird. Die Gegenkontakte 6 sind in zwei Gruppen in der Verschieberichtung linear fluchtend verteilt, wobei ihre Anstandsteilung der Antriebsverzahnung 7 entspricht. Jeweils ein Paar der Gegenkontakte aus beiden Gruppen ist mit den Kontakten 4 der Kontaktfeder 15 kontaktiert und damit elektrisch verbunden.
• Der Schalter nach den 3 und 4 unterscheidet sich vom Schalter nach den 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die Antriebsschrägen 9 auf der Innenseite der Zähne 8 ausgebildet sind und daß ein anderes, aus Federblech geformtes Rastelement 17 an der Bedienwippe 1 befestigt ist. Bei diesem Schalter ist die Verschieberichtung A umgekehrt und wird das radial von der Schwenkachse 19 abstehende Rastelement 17 zunächst gegen die Verschieberichtung geschwenkt. Es gelangt so bereits nach einem geringen Nutzhub eines modifizierten Schiebers 3a in den Eingriffsbereich der nächsten Vertiefung 12 der Rastverzahnung 11. Diese Phase ist durch die strichpunktierte Stellung des Rastelements 17 angedeutet. Beim Loslassen der Bedienwippe 1 schwenkt das Rastelement 17 in seine Ausgangsstellung zurück und nimmt dabei den Schieber 3a mit. Auf diese Weise kann der gesamte Verschiebehub auf beide Phasen des Betätigungszyklus aufgeteilt werden, so daß der Betätigungshub des entsprechend modifizierten Antriebsnockens 10a verringert werden kann.

1

Bedienwippe

2

Betätiger

3, 3a

Schieber

4

Kontakt

5

Leiterplatte

6

Gegenkontakt

7

Antriebsverzahnung

8

Zahn

9

Antriebsschräge

10, 10a

Antriebsnocken

11

Rastverzahnung

12

Vertiefung

13

Rastelement

14

Rastspitze

15

Kontaktfeder

16

Haltezapfen

17

Rastelement

18

Zwischenflanke

19

Schwenkachse

A

Verschieberichtung

Claims (12)

1. Mehrstufiger Schalter insbesondere für Fahrzeuge mit zumindest einem schrittweise verschiebbaren Kontakt (4), mit mehreren entlang einer Verschiebestrecke des Kontakts (4) verteilten stationären Gegenkontakten (6), mit zumindest einem im wesentlichen senkrecht zur Verschieberichtung bewegbaren Betätiger (2), mit einem durch diesen in der Verschieberichtung verstellbaren, den Kontakt (4) tragenden Schieber (3), mit einem Kulissenabtrieb zur schrittweisen Umwandlung eines Betätigerhubs in einen Verstellhub des Schiebers (3), sowie mit Fixiermitteln zum temporären Fixieren des Schiebers (3) in der jeweiligen Schaltstellung, wobei die Fixiermittel aus einer sich in der Schieberichtung erstreckenden Rastverzahnung (11) und einem dazu senkrecht federnd auslenkbaren nockenartigen Rastelement (13, 17) bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (3, 3a) mit einer sich in der Schieberichtung erstreckenden, zum Betätiger (2) weisenden sägeartigen Antriebsverzahnung (7) versehen ist, und daß der Betätiger (2) ein in die Antriebsverzahnung (7) eingreifendes Antriebselement (z.B. 10) aufweist, das den Betätigerhub in den Verstellhub umsetzt und das sich in einer Ausgangsstellung außerhalb der Antriebsverzahnung (7) befindet.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsverzahnung (7) mit in der Schieberichtung zum Betätiger (2) hin ansteigenden Antriebsschrägen (9) versehen ist, daß das Antriebselement als Antriebsnocken (10, 10a) ausgebildet ist, der in seiner Ausgangslage der Rastlage das äußere Ende der Antriebsschräge (9) geringfügig überlappt und daß der Betätiger (2) einen entlang der Antriebsschräge (9) gleitbaren Antriebsnocken (10, 10a) aufweist.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den aufeinanderfolgenden Antriebsschrägen (9) jeweils eine zur Verschieberichtung annähernd senkrecht stehende Zwischenflanke (18) ausgebildet ist, die zusammen mit der Antriebsschräge (9) einen Zahn (8) der Antriebsverzahnung begrenzt.
4. Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (3) zwei der Antriebsverzahnungen (7) mit jeweils entgegengesetzt geneigten Antriebsschrägen (9) und zwei der diesen zugeordneten Betätiger (2) aufweist.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebsverzahnungen (7) in zwei zueinander parallelen Spuren angeordnet sind und daß die Betätiger entsprechend nebeneinander liegen.
6. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebsverzahnungen (7) in der Verschieberichtung hintereinanderliegend angeordnet sind und daß die beiden Betätiger (2) entsprechend in der Verschieberichtung hintereinanderliegend angeordnet sind.
7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätiger (2) an einer Bedienwippe (1) des Schalters angebracht sind und daß diese mittels einer Zentriereinrichtung in einer mittleren Winkelstellung fixierbar ist.
8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwenkachse (19) der Bedienwippe (1) mit deutlichem Abstand oberhalb der Antriebsverzahnungen (9) angeordnet ist und daß die Antriebsnocken (10, 10a) der Betätiger (2) in der Ruhestellung mit geringem Abstand oberhalb der Antriebsverzahnungen (9) angeordnet sind.
9. Schalter nach 6, 7 oder 8, dadruch gekennzeichnet, daß die Antriebsschrägen (9) der Antriebsverzahnung auf der der anderen Antriebsverzahnung (9) abgewandten Seite der Zähne (8) angeordnet sind und daß das Rastelement (13) in der Verschieberichtung ortsfest im Schalter verankert ist.
10. Schalter nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsschrägen (9) der Antriebsverzahnung auf der der anderen Antriebsverzahnung (9) zugewandten Seite der Zähne (8) angeordnet sind und daß das Rastelement (17) an der Bedienwippe (1) befestigt ist.
11. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Kontakt (4) an einem Ende einer bügelförmigen Kontaktfeder (15) ausgebildet ist, daß diese zur Bildung eines Brückenkontakts an ihrem anderen Ende einen zweiten Kontakt (4) trägt, der mit zumindest einem weiteren, stationären Gegenkontakt (6) zusammenwirkt, daß die Gegenkontakte (6) in einer Ebene angeordnet sind und daß die Kontaktfeder (15) auf der dem Betätiger (2) abgewandten Unterseite des Schiebers (3, 3a) angeordnet ist.
12. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der brückenartige Schieber (3) eine Ausnehmung zur Aufnahme der Kontaktfeder (15) mit einem mittleren Haltezapfen (16) für diese aufweist und daß sich die Unterseite des Haltezapfens (16) auf einer Gleitbahn des Schiebers (3, 3a) abstützt.