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Die
Erfindung betrifft einen Wippschalter mit einer schwenkbar gelagerten
Schaltwippe, die ausgehend von ihrer Neutralstellung zumindest in
eine erste und eine zweite, einander bezüglich der Neutralstellung
gegenüberliegende Funktionsstellungen schwenkbar ist, in
denen durch die Schaltwippe jeweils Schaltdome einer Domschaltmatte
gespannt werden, wobei jeder Funktionsstellung zwei Schaltdome zugeordnet
sind, an denen jeweils die Fußfläche eines Schaltbalkens überbrückend
anliegt, und wobei zum Spannen der Schaltdome die Schaltwippe außermittig
jeweils auf die Kopffläche des Schaltbalkens einwirkt.
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Ein
derartiger Wippschalter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 06 777 A1 bekannt.
Dieser Wippschalter ist insbesondere als Fensterheberschalter in
Kraftfahrzeugen verwendbar und erlaubt durch Ziehen oder Drücken
eines Wippelements in jeder Betätigungsrichtung durch Einwirkung
auf Schaltdome einer Domschaltmatte das Auslösen von zwei
Schaltfunktionen. Nach dem Loslassen geht das Wippelement wieder
in seine Ausgangsstellung zurück, wodurch auch die Schaltdome in
ihre Ausgangslage zurückkehren und die gerade betätigte
Schaltfunktion unterbrechen. Der in diesem Dokument beschriebene
Wippschalter hat also die Funktion eines mehrstufigen Tastschalters
und weist keine stabilen Schaltstellungen auf.
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Um
einen Wippschalter mit mehreren stabilen Schaltstellungen zu schaffen,
ist es bekannt, ein mit der Schaltwippe verbundenes federbelastetes Rastelement
an einer Rastkurve zu führen. Ein derartiger Wippschalter
ist in den 5 und 6 skizziert.
Die Herstellung und besonders die Montage derartiger Rastelemente
ist allerdings relativ aufwendig. Darüber hinaus ergibt
sich durch das Zusammenwirken von Rastelement und Rastkurve bei
Betätigung der Schaltwippe eine Geräuschentwicklung, die
in vielen Fällen unerwünscht ist.
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Es
stellte sich die Aufgabe, einen Wippschalter mit mehreren stabilen
Schaltstellungen zu schaffen, der einfach und kostengünstig
herstellbar ist und der sich durch eine geringe Geräuschentwicklung auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass in der Neutralstellung die Schaltwippe derart auf die beiden
Schaltbalken einwirkt, dass jeweils einer der beiden, jeder Funktionsstellung
zugeordneten Schaltdome gespannt ist.
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Das
Spannen eines Schaltdoms der Domschaltmatte bewirkt im allgemeinen,
dass der Schaltdom gegen einen Schaltungsträger gepresst
wird und dort einen elektrischen Kontakt schließt. Zum Spannen
des Schaltdoms einer Domschaltmatte ist über die Schaltwippe
eine gewisse Betätigungskraft aufzubringen. Der gespannte
Schaltdom erzeugt danach eine Rückstellkraft, die zwar
im allgemeinen kleiner als die zuvor zum Spannen aufgebrachte Betätigungskraft
ist, aber dennoch die Schaltwippe wieder in Richtung ihrer Ausgangslage
drückt. Um die Schaltwippe in einer stabilen Schaltstellung
zu halten, werden daher üblicherweise geeignet ausgebildete
Rastmittel vorgesehen.
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Die
Erfindung beruht auf der Idee, die Betätigungs- und Rückstellkräfte
von beiden Funktionsstellungen des Wippschalters zugeordneten Schaltdomen über
die Schaltwippe miteinander zu koppeln. Wie nachfolgend anhand der
Zeichnung erläutert wird, wirken hierbei die Betätigungs-
und Rückstellkräfte mehrerer Schaltdome der Domschaltmatte derart
zusammen, dass die Schaltwippe sowohl in der Neutralstellung als
auch in den beiden Funktionsstellungen des Wippschalters eine stabile
Stellung einnimmt.
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Es
zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Wippschalters,
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2 bis 4 drei
Schaltstellungen des erfindungsgemäßen Wippschalters
in einer schematischen Darstellung,
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5 und 6 zwei
Schaltstellungen eines Wippschalters nach dem Stand der Technik.
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In
den der 5 und 6 ist ein
Wippschalter nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Wippschalter
weist eine Schaltwippe 1 auf, die an einer Lagerachse 10 verschwenkbar
gelagert ist.
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Die 5 zeigt
den Wippschalters in seiner Neutralstellung. Zwei Anformungen (14a, 14b)
stehen in berührendem Kontakt zu zwei Schaltdomen (6a', 6b').
In der dargestellten Neutralstellung ist keiner der Schaltdome (6a', 6b')
vorgespannt und entsprechend ist keine Schaltfunktion ausgelöst.
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In
der 6 ist der Wippschalter in einer seiner beiden
Funktionsstellungen dargestellt. Die Schaltwippe 1' ist
hier im Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch die Anformung 14b den
Schaltdom 6b' spannt, so dass dieser einen nicht dargestellten Schaltkontakt
schließt.
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Der
gespannte Schaltdom 6b' erzeugt dabei eine Rückstellkraft
auf die Schaltwippe 1'. Damit die Schaltwippe 1' ihre
Schaltstellung beibehält und der durch den Schaltdom 6b geschlossene
Schaltkontakt geschlossen bleibt, wird die Schaltwippe 1' durch Rastelemente
in der jeweiligen Betätigungsstellung gehalten, und zwar
speziell durch eine feststehende Rastkurve 11, an der ein
an der Schaltwippe 1' gelagerter und mit einer Feder 12 belasteter
Raststift 13 anliegt. Zum Verschwenken der Schaltwippe 1' aus einer
ihrer Funktionsstellungen in die Neutralstellung oder aus der Neutralstellung
in eine Funktionsstellung ist daher jeweils eine Kraft zum Verschieben
des federbelasteten Raststifts 13 entlang der Rastkurve 11 aufzubringen.
Der Übergang des Raststifts 13 von einer Raststellung
zu einer anderen ist haptisch und zumeist auch akustisch deutlich
wahrnehmbar.
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Einen
sanfteren Übergang zwischen verschiedenen stabilen Schaltstellungen
erreicht ein erfindungsgemäß aufgebauter Wippschalter
allein durch die Schaltdome der Domschaltmatte. Eine Explosionsansicht
eines solchen Wippschalters ist in der 1 skizziert.
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Der
erfindungsgemäße Wippschalter besitzt eine Schaltwippe 1,
die an Lagerachsabschnitten 10 schwenkbar gelagert ist,
welche an einem Gehäuse 8 angeformt sind. Innerhalb
des Gehäuses 8 sind zwei Schaltbalken (4a, 4b)
erkennbar, die über einstückig angeformte federnde
Stege 9 mit dem Gehäuse 8 verbunden sind.
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Die
Schaltbalken (4a, 4b) liegen jeweils mit ihrer
Fußfläche überbrückend an zwei
Schaltdomen (5a, 6a bzw. 5b, 6b)
einer Domschaltmatte 2 an. Unterhalb der Domschaltmatte 2 ist
eine Leiterplatte 3 angeordnet, welche, hier nicht dargestellte
elektrische Kontaktflächen aufweist, welche durch die Schaltdome
(5a, 6a, 5b, 6b) miteinander
verbunden werden können.
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Die
Kopfflächen der Schaltbalken (4a, 4b) weisen
jeweils einen außermittig angeformten Betätigungssteg
auf (7a, 7b), über den die Schaltwippe 1 den
zugehörigen Schaltbalken (4a, 4b) betätigt.
Die außermittige Anordnung der Betätigungsstege
(7a, 7b) teilt die Schaltbalken (4a, 4b)
jeweils in einen kürzeren und einen längeren Hebelarm.
Hierdurch wird erreicht, dass die durch den Schaltbalken (4a, 4b) betätigten
Schaltdome (5a, 6a bzw. 5b, 6b)
stets nacheinander ansprechen. So wird, konstruktiv identisch aufgebaute
Schaltdome vorrausgesetzt, bei einer Kraftbeaufschlagung durch die
Schaltwippe 1 stets der Schaltdom (5a bzw. 5b)
unterhalb des kürzeren Hebelarms vor dem Schaltdom (6a bzw. 6b) unterhalb
der längeren Hebelarmseite kollabieren.
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Es
sei im folgenden vorrausgesetzt, dass die Rückstellkraft
eines gespannten Schaltdoms (5a, 6a, 5b, 6b)
stets kleiner ist als die zum Spannen des Schaltdoms (5a, 6a, 5b, 6b)
erforderliche Betätigungskraft. Des weiteren sei, ohne
Beschränkung der Allgemeinheit, angenommen, dass alle Schaltdome
(5a, 6a, 5b, 6b) der Domschaltmatte 2 konstruktiv gleich
aufgebaut sind und insbesondere die gleiche Kraftcharakteristik
aufweisen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die 2 bis 4 keine
weiteren Ansichten des in der 1 skizzierten
Wippschalter darstellen, sondern lediglich schematisch dessen Funktionsprinzip
verdeutlichen sollen.
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Die 2 zeigt
den Wippschalter in seiner Neutralstellung. Die Schaltwippe 1 wirkt über
beide Betätigungsstege (7a, 7b) symmetrisch
auf die Schaltbalken (4a, 4b) ein, und zwar mit
einer Kraft, durch den jeder Schaltbalken (4a, 4b)
jeweils einen der Schaltdome (5a, 5b) in den gespannten
(”kollabierten”) Zustand versetzt.
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Auf
jeder Seite der Schaltwippe 1 befindet sich somit jeweils
ein gespannter Schaltdom (5a, 5b) und jeweils
ein ungespannter Schaltdom (6a, 6b). Die beiden
gespannten Schaltdome (5a, 5b) üben über
die Betätigungsstege (7a, 7b) jeweils
eine Rückstellkraft auf die Schaltwippe 1 aus.
Da diese Rückstellkräfte aber genau entgegengesetzt
gleich sind, ist die dargestellte Neutralstellung der Schaltwippe 1 stabil.
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Die
beiden Funktionsstellungen des Wippschalters, die in den 3 und 4 dargestellt sind,
werden durch eine manuelle Betätigung der Schaltwippe 1 und
zwar durch eine Kraftbeaufschlagung der rechten bzw. linken Seite
der Schaltwippe 1 erreicht.
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Ausgehend
von der Neutralstellung gemäß 2,
wird bei einer Kraftbeaufschlagung der rechten Seite der Schaltwippe 1 über
den Betätigungssteg 7b und den Schaltbalken 4b auch
der noch ungespannte Schaltdom 6b gespannt. Gleichzeitig
wird auf der Gegenseite über den an die Schaltwippe 1 gekoppelten
Betätigungssteg 7a und den Schaltbalken 4a der
gespannte Schaltdom 5a entlastet, wobei der Betätigungssteg 7a in,
zumindest berührendem, Kontakt mit dem Schaltbalken 4a verbleibt.
Hierdurch ergibt sich die in der 3 dargestellte
Situation, dass die beiden Schaltdome (5b, 6b)
auf der rechten Seite gespannt und die beiden Schaltdome (5a, 6a) auf
der linken Seite entspannt sind. Gemäß der Vorraussetzung,
dass die Rückstellkraft eines gespannten Schaltdoms stets
kleiner ist als die zum Spannen des Schaltdoms erforderliche Betätigungskraft,
reicht die Rückstellkraft der beiden gespannten Schaltdome
(5b, 6b) zusammen nicht aus, um die beiden ungespannten
Schaltdome (5a, 6a) zu betätigen.
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Die
in der 3 dargestellte erste Funktionsstellung ist somit
stabil; dasselbe gilt selbstverständlich auch für
die symmetrisch gleiche zweite Funktionsstellung, die in der 4 skizziert
ist.
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Der
erfindungsgemäße Wippschalter ermöglicht
es damit, aus einer stabilen Neutralstellung heraus zwei ebenfalls
stabile Funktionsstellungen zu erreichen, ohne dass hierzu, insbesondere
federbelastete, Rastelemente erforderlich sind.
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Die
wesentliche Funktion der beiden in der Neutralstellung des Wippschalters
gespannten Schaltdome (5a, 5b) besteht darin,
eine stabile Neutralstellung der Schaltwippe 1 zu ermöglichen.
Darüber hinaus können diese Schaltdome (5a, 5b)
selbstverständlich, wie die anderen beiden Schaltdome (6a, 6b)
auch, einen elektrischen Schaltkontakt auf der Leiterplatte 3 betätigen.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass die beiden in der Neutralstellung des
Wippschalters gespannten Schaltdome (5a, 5b) Schaltkontakte
betätigen, aus deren gemeinsamen Betätigung eine
mit dem Wippschalter verbundene Auswerteschaltung erkennen kann,
dass sich der Wippschalter in seiner Neutralstellung befindet.
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Alternativ
kann auch vorgesehen sein, dass diesen beiden Schaltdome (5a, 5b)
kein Schaltkontakt zugeordnet ist, und sie somit ohne eine elektrische
Funktion sind.
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- 1,
1'
- Schaltwippe
- 2
- Domschaltmatte
- 3
- Leiterplatte
- 4a,
4b
- Schaltbalken
- 5a,
5b
- Schaltdome
(erste)
- 6a,
6b, 6a', 6b'
- Schaltdome
(zweite)
- 7a,
7b
- Betätigungsstege
- 8
- Gehäuse
- 9
- federnde
Stege
- 10
- Lagerachsabschnitte
- 10
- Lagerachse
- 11
- Rastkurve
- 12
- Feder
- 13
- Raststift
- 14a,
14b
- Anformungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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