DE102009036318A1

DE102009036318A1 - Daumenrad

Info

Publication number: DE102009036318A1
Application number: DE102009036318A
Authority: DE
Original assignee: Elobau GmbH and Co KG
Current assignee: Elobau GmbH and Co KG
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2010-08-12
Also published as: US8367956B2; EP2282250A1; EP2282250B1; US20110032058A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter (1) zur Verwendung an Mehrfachbedienelementen (2) im Bereich der Nutzfahrzeuge, dessen Bedienteil (3) eine Drehbewegung um einen begrenzten Winkel ausführt und durch einen festen Körper außerhalb des Schalters (1) unmittelbar betätigbar ist, aufweisend ein Trägergehäuse (4) und ein Stellrad (5) aufweisend ein Bedienteil (3). Um eine sichere Bedienbarkeit im Dunkeln zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Bedienteil (3) arbeitspositionsabhängig beleuchtet ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter zur Verwendung an Mehrfachbedienelementen im Bereich der Nutzfahrzeuge, dessen Bedienteil eine Drehbewegung um einen begrenzten Winkel ausführt und durch einen festen Körper außerhalb des Schalters unmittelbar betätigbar ist.
Elektrische Schalter in Kraftfahrzeugen und insbesondere in Nutzfahrzeugen müssen auch im Dunkeln sicher bedienbar sein und dem Bediener Schaltzustandsinformation zur Verfügung stellen. Daher sind Tastschalter in Kraftfahrzeugen seit langem beleuchtet. In Nutzfahrzeugen sind oftmals Mehrfachbedienelemente vorhanden, die mehrere Schaltfunktionen mit einer Hand ermöglichen und beispielsweise als Multifunktionsgriff bzw. Steuerknüppel mit einer Mehrzahl von Schaltern ausgestaltet sind. Hierdurch werden sowohl die Bewegung der ganzen Hand als auch die Bewegung einzelner Finger eines Bedieners für die Betätigung von Funktionen des Nutzfahrzeugs verwendbar, ohne dass die Hand vom Mehrfachbedienelement genommen werden müsste. Dies steigert die Effizienz des Nutzfahrzeugs und die Sicherheit für den Bediener. An diesen Mehrfachbedienelementen sind in der Regel mehrere, mit einzelnen Fingern zu bedienende elektrische Schalter vorgesehen. Die EP 1 246 040 beschreibt einen Multifunktionsgriff mit einzelnen Druckschaltern für erdbewegende Maschinen wie Bagger. Die EP 1 288 763 beschreibt einen Multifunktionsgriff für ein landwirtschaftliches Fahrzeug wie einen Mähdrescher, der ausschließlich Tastschalter aufweist.
Mit einem Finger, insbesondere Daumen, zu bedienende und um einen bestimmten Winkel verschwenkende Schalter sind als solche ebenfalls bekannt.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass derartige Schalter nicht in gewohnter Weise bei Nacht betriebssicher betrieben werden können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Schalter anzugeben, bei dem die Betriebssicherheit auch im Dunkeln gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Bedienteil beleuchtet ausgebildet ist, insbesondere positionsabhängig, vorzugsweise positionsabhängig in unterschiedlicher Farbe. Mit großem Vorteil stellt die vorliegende Erfindung einen beleuchteten, um einen begrenzten Winkel drehbaren Drehschalter zur Verfügung, der dem Bediener auch im Dunkeln oder bei schlechten Lichtverhältnissen die aktuelle Position und damit den Schaltzustand durch Licht sicher anzeigt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schalter nicht nur als solcher beleuchtet ist, sondern diese Beleuchtung arbeitspositionsabhängig ausgebildet ist, d. h. je nach Arbeitsposition unterschiedlich ausgebildet ist. Der Bediener kann daher einfach durch ein Blick feststellen, in welcher Betriebsposition sich der erfindungsgemäße Drehschalter zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet. Der erfindungsgemäße Schalter ist dabei zur Bedienung durch einen Daumen oder einen Zeigefinger eines Bedieners vorgesehen, wobei er ersterenfalls an der Frontseite eines Multifunktionsgriffes und anderenfalls an der Rückseite des Multifunktionsgriffes angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Bedienteil eine Neutral- und zwei oder mehr Arbeitspositionen aufweist, insbesondere einen oberen und unteren Anschlag mit dazwischen angeordneter neutraler Mittelstellung. Erfindungsgemäß sind auch mehr als zwei Arbeitsstellungen, beispielsweise vier Arbeitsstellungen mit neutraler Mittelstellung denkbar. Je nach Einsatzzweck ist natürlich erfindungsgemäß auch eine neutrale Endstellung denkbar und sich daran anschließende unterschiedlich beleuchtete Betriebsstellungen. Dies ist immer dann sinnvoll, wenn mit diesem Schalter Arbeitsvorgänge gesteuert werden sollen, die immer in derselben Reihenfolge abgearbeitet werden müssen, so dass auf den einen Arbeitsschritt immer der zweite, dritte usw. Schritt folgt, gegebenenfalls auch wieder in umgekehrter Reihenfolge zurück bis zur Ausgangs- oder Neutralposition. Erfindungsgemäß sind auch die Ausführungen des Schalters als tastender Schalter mit Rückstellung oder wie beschrieben als rastender Schalter mit mehreren Schaltstellungen oder Kombinationen daraus.
Dadurch, dass die Beleuchtung des Bedienteils unter Verwendung wenigstens eines Lichtleiters unabhängig von dessen mechanischer Drehbewegung ausgebildet ist, wird der Aufbau des erfindungsgemäßen Schalters sowie dessen Betriebssicherheit mit Vorteil erhöht. Der Lichtleiter ist dabei erfindungsgemäß dazu vorgesehen, das Licht einer Lichtquelle zu dem Bedienteil zu führen und von dort nach außen treten zu lassen. Der Lichtleiter ermöglicht mit großem Vorteil die Entkopplung von mechanischer Drehbewegung und Ort der Lichterzeugung, so dass keine Kabel oder dergleichen bei der mechanischen Drehbewegung mitgeführt werden müssen. Der Lichtleiter ist dabei erfindungsgemäß so ausgebildet, dass er Licht einer oder mehrerer Lichtquellen an einem und/oder mehreren räumlich voneinander entfernten Orten aufnehmend und zum Bedienteil weiterleitend ausgebildet ist. Der erfindungsgemäße Lichtleiter weist daher ein Austrittsende und eine Lichtsammelseite auf, beispielsweise in Form eines gebogenen und in Einbaulage um 180° gedrehten T's. Durch diese erfindungsgemäße räumliche große Lichtsammelseite können mit Vorteil unterschiedlich gefärbtes Licht aussendende Lichtquellen räumlich voneinander getrennt angeordnet sein, so dass selbst große Drehbewegungen noch immer dazu führen, dass Licht eingesammelt, geleitete und am Schalter ausgesendet werden kann.
Ist die Beleuchtung des Schalters als ein- und mehrfarbige Hintergrundbeleuchtung ausgebildet, so werden die oben geschilderten Vorteile besonders einfach realisiert.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Trägergehäuse eine Leiterplatine trägt, insbesondere eine SMD-bestückte Leiterplatine, die ihrerseits wiederum Leuchtmittel trägt und dass das Trägergehäuse einen Lichtleiter aufweist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Leiterplatine, insbesondere SMD-bestückte Leiterplatine im Inneren des Trägergehäuses angeordnet ist, so dass sie vor äußeren Einflüssen wie insbesondere Staub und Feuchtigkeit und mechanischen Belastungen weitestgehend geschützt ist. Die Leiterplatine trägt Leuchtmittel, die erfindungsgemäß beispielsweise LED's sein können, jedoch nicht müssen. Der am oder im Trägergehäuse vorgesehene Lichtleiter sammelt das Licht des einen oder der mehreren Leuchtmittel und ist daher ebenfalls mechanisch geschützt. Erfindungsgemäß kann der Lichtleiter auch Teil des Trägergehäuses selber sein.
Dies ist besonders vorteilhaft dann, wenn der Lichtleiter durch das Trägergehäuse selber gebildet ist, insbesondere dadurch, dass es aus transparentem thermoplastischen Material gebildet ist. Die Verwendung des erfindungsgemäßen transparenten thermoplastischen Materials ermöglicht eine einfache Herstellung des Trägergehäuses durch Spritzguss und reduziert mit Vorteil die Zahl der benötigten Teile. Um die nach außen tretende Lichtstärke am Bedienteil zu erhöhen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zwischen Trägergehäuse und Austrittsstelle des Lichtes am Bedienteil ein weiterer Lichtleiter vorgesehen ist, so dass das von den Leuchtmitteln ausgesandte Licht im Inneren des Trägergehäuses durch das Trägergehäuse gesammelt und in den weiteren Lichtleiter weitgehend unverändert in Farbe und Streuung zum Lichtaustrittsart am Bedienteil eingekoppelt wird.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bedienteil an einer Tragachse des Trägergehäuses angeordnet ist und Mittel zur Begrenzung der Drehbewegung aufweist. Das Bedienteil dient dazu, den Betriebszustand des Schalters zu verstellen, dies erfolgt konstruktiv am einfachsten dadurch, dass es an einer zentralen, koaxialen Tragachse des Trägergehäuses angeordnet ist. Weist es Mittel zur Begrenzung der Drehbewegung auf, so kann eine Fehlbedienung des erfindungsgemäßen Schalters vermieden werden, da mechanische Kräfte nicht übermäßig ausgeübt werden können. Insbesondere dann, wenn eine Rückstellfeder zur Rückstellung des ausgelenkten Bedienteil in dessen Ruhelage zwischen Trägergehäuse und Stellrad vorgesehen ist, lässt sich die Rückstellkraft besonders einfach aufbringen.
Ist an dem Bedienteil eine Radabdeckung befestigt, insbesondere eine an das Bedienteil aufgeschnappte Radabdeckung, wobei vorzugsweise ein Lichtleiter zwischen Radabdeckung und Bedienteil vorgesehen und gehaltert ist, so wird eine besonders effiziente, konstruktiv einfache und dauerhafte Lösung ermöglicht.
Elektrotechnisch besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Schalters als berührungsloser Schalter, insbesondere Hall- oder Reedschalter, da dies die Zahl der benötigten Teile reduziert und gleichzeitig einen möglichst betriebssicheren und lang haltenden Schalter ermöglicht.
Besonders vorteilhaft ist, dass in Ausgestaltung der Erfindung die bestückte Leiterplatine mechanisch vor eindringendem Staub oder Feuchtigkeit geschützt ausgebildet ist, so dass ihre Lebensdauer auch unter den erfindungsgemäßen rauen Einsatzbedingungen nicht verkürzt ist. Erfindungsgemäß kann dieser mechanische Schutz durch Vergießen mittels transparenter Vergussmasse erreicht werden oder durch Verwenden eines transparenten Klebers zur Verklebung der Leiterplatine. Dies führt mit hohem Vorteil zu einem Schalter mit hoher IP-Klasse, beispielsweise einer über IP67 liegenden Klasse, wie sie beim Einsatz in Nutzfahrzeugen wie Baggern, Mähdreschern oder Traktoren besonders wünschenswert ist.
Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
1: zeigt eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Schalters.
2a bis d: zeigen Bauteile des erfindungsgemäßen Schalters.
1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Schalters. Zentraler Teil des Schalters ist das aus transparentem thermoplastischen Material gefertigte Trägergehäuse 4. Dieses weist auf einer Seite eine koaxial angeordnete Tragachse 15 auf, auf der anderen Seite eine Halterung für eine SMD-bestückte Leiterplatine 7. Auf der Leiterplatine 7 befinden sich Leuchtmittel 8, nämlich drei LED 8. Ebenfalls dargestellt sind eine Kabeldurchführung 12 und ein Label 13. Ein Hallelement 14 befindet sich zwischen Gehäuse 4 und Leiterplatine 7. Auf der anderen Seite des Gehäuses 4 sind eine Lagerbuchse 16 und ein Lagerring 17 zur Lagerung des drehbeweglichen Stellrads 5 und der Ermöglichung dessen Drehbewegung angeordnet. Dieses drehbewegliche Stellrad 5 trägt die Magnete 18. Das Stellrad 5 wird mittels einer Schenkelfeder 10 zurückgestellt und mittels Passscheibe 19 und Sicherungsscheibe 20 auf der Tragachse 15 gegen axiale Bewegung gesichert. Hierbei tritt die Tragachse 15 durch das Auge der Schenkelfeder 10. Die beiden langen Arme auf der oberen Seite des Stellrades 5 tragen einen separaten Lichtleiter 6, der von einer Radabdeckung 11 überdeckt wird und dessen Lichtaustrittsende 21 durch eine nicht dargestellte Öffnung im Bediensteg der Radabdeckung 11 optisch zugänglich ist. Die Lichtsammelseite 22 ist gebogen ausgebildet und überdeckt im montierten Zustand die Leuchtmittel 8. Durch drehende Bewegung der Radabdeckung 11 mittels eines Daumens oder eines Zeigefingers eines Bedieners eines Multifunktionsgriffes wird das Stellrad 5 bewegt. Diese Bewegung wird von der auf der Leiterplatine 7 angeordneten Steuerelektronik erkannt, die ihrerseits das entsprechende Leuchtmittel 8 ansteuert und zum Leuchten bringt. Dessen ausgesendetes tritt zunächst durch die transparente Vergussmasse oder den transparenten Kleber von der Leiterplatine 7 hindurch zum Gehäuse 4, das seinerseits das Licht weiterleitet und in den Lichtleiter 6 einkoppelt, ohne dabei Lichtstärke, Phase, Wellenlänge oder Farbe wesentlich zu verändern, vorzugsweise überhaupt nicht zu verändern. Aufgrund des räumlich groß ausgebildeten Lichtsammelendes 22 führt die mechanische Drehbewegung des Stellrades oder -gliedes 5 nicht dazu, dass das Licht der Leuchtmittel 8 nicht durch den Lichtleiter 6 eingefangen und zur Radabdeckung 11 weitergeleitet werden könnte. In Abhängigkeit von der Drehbewegung wird eine bestimmte LED 8 angesteuert, so dass deren farbiges Licht am Lichtaustrittsende 21 von einem Bediener wahrgenommen werden kann. Jedem Schaltzustand des erfindungsgemäßen Schalters ist dabei eine Lichtfarbe zugeordnet, so dass der Schaltzustand des Schalters leicht zu erkennen ist. Ob der Schalter dabei als Tast- oder Rastschalter ausgebildet ist, ist erfindungsnachrangig, sofern seine Schaltzustände klar und einfach optisch zu erkennen sind.
2a trägt die Ausbildung des Trägergehäuses 4, insbesondere dessen Tragachsenseite. Zu erkennen sind zwei Befestigungsflansche, die sich armartig radial vom Trägergehäuse 4 weg erstrecken. Die Tragachse 15 weist im Bereich ihres freien Endes eine Nut auf, die zur Aufnahme einer Passscheibe 19 und einer Sicherungsscheibe 20 dienen. Der sich gehäuseseitig an die Nut erstreckende Abschnitt der Tragachse 15 dient zur Aufnahme des Stellrades 5, wobei das Stellrad 5 sowohl in diesem Abschnitt, als auch an dem weiter trägergehäuseseitig angeordneten und durchmessergrößeren Abschnitt aufliegt. Zwischen Stellrad und dem durchmessergrößeren Teil des Trägergehäuses 4 befinden sich die hier nicht dargestellten Lagerbuchse und Lagerring.
2b zeigt das Stellrad 5 mit zwei im Durchmesser unterschiedlichen Durchtrittöffnungen, durch die jeweils die Tragachse 15 hindurchtritt. Ebenfalls zu erkennen sind die beiden Drehwinkelbegrenzer, die sich radial auswärts erstrecken und dabei in Richtung des freien Endes der Tragachse 15 zeigen. Die beiden Abschnitte mit der Durchtrittsbohrung bilden eine Aufnahmetasche für eine Schenkelfeder 10, deren Auge koaxial zu den beiden Durchtrittsöffnungen angeordnet ist. Im oberen Bereich des Stellrades 5 sind zwei längere Arme dargestellt, die in Richtung des Gehäuses 4 weisen und den Lichtleiter 6 gemäß 2c haltern. Dieser weist einen zylindermantelabschnittartig geformten Lichtsammelabschnitt 22 auf und ein Lichtaustrittsende 21. Die Radabdeckung 11 ist dabei über den Lichtleiter 6 auf das Stellrad 5 so aufgeklipst, dass sie nicht ohne weiteres abgezogen werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass auf der inneren unteren Seite der Radabdeckung 11 zwei Wülste angeformt sind, die über die länglichen Arme des Stellrades greifen, so dass dieses wie in der Radabdeckung 11 einrastet.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Leuchtmittel auf der SMD-bestückten Leiterplatine 7 Licht aussenden, insbesondere in unterschiedlicher Farbausprägung. Besonders wichtig ist hierbei, dass in der Ruhestellung des erfindungsgemäßen Daumenrades eine andere Lichtfarbe durch das Bedienteil nach außen tritt als am oberen oder unteren Anschlagpunkt im Fall einer Ausbildung als Rastschalter.

1: elektrischer Schalter
2: Mehrfachbedienelement
3: Bedienteil
4: Trägergehäuse
5: Stellrad
6: Lichtleiter
7: Leiterplatine
8: Leuchtmittel
9: Mittel
10: Rückstellfeder
11: Radabdeckung
12: Kabeldurchführung
13: Label
14: Hallelement
15: Tragachse
16: Lagerbuchse
17: Lagerring
18: Magnet
19: Paßscheibe
20: Sicherungsscheibe
21: Lichtaustrittsende
22: Lichtsammelseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1246040 [0002]
- EP 1288763 [0002]

Claims

Elektrischer Schalter (1) zur Verwendung an Mehrfachbedienelementen (2) im Bereich der Nutzfahrzeuge, dessen Bedienteil (3) eine Drehbewegung um einen begrenzten Winkel ausführt und durch einen festen Körper außerhalb des Schalters (1) unmittelbar betätigbar ist, aufweisend ein Trägergehäuse (4) und ein Stellrad (5) aufweisend ein Bedienteil (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienteil (3) positionsabhängig, vorzugsweise positionsabhängig in unterschiedlicher Farbe, beleuchtet ausgebildet ist.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienteil (3) eine Neutral- und zwei oder mehr Arbeitspositionen aufweist.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung des Bedienteils (3) unter Verwendung wenigstens eines Lichtleiters (6) unabhängig von dessen mechanischer Drehbewegung ausgebildet ist.
Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung des Schalters (1) als ein- oder mehrfarbige Hintergrundbeleuchtung ausgebildet ist.
Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägergehäuse (4) eine Leiterplatine (7), insbesondere eine SMD-bestückte Leiterplatine (7), trägt, die wiederum Leuchtmittel (8) trägt und dass das Trägergehäuse (4) einen Lichtleiter (6) aufweist.
Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (6) durch das Trägergehäuse (4) selber gebildet ist, insbesondere, dass das Trägergehäuse (4) aus transparentem thermoplastischen Material gebildet ist.
Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellrad (5) an einer Tragachse (8) des Trägergehäuses (4) angeordnet ist und Mittel (9) zur Begrenzung der Drehbewegung des Stellrades (5) aufweist.
Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellfeder (10) zur Rückstellung des ausgelenkten Stellrades (5) in dessen Ruhelage zwischen Trägergehäuse (4) und Stellrad (5) vorgesehen ist.
Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stellrad (5) eine Radabdeckung (11) befestigt ist, insbesondere eine auf das Stellrad (5) aufgeschnappte Radabdeckung (11), wobei vorzugsweise ein Lichtleiter (6) zwischen Radabdeckung (11) und Stellrad (5) vorgesehen und gehaltert ist.
Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (1) als berührungsloser Schalter (1) ausgebildet ist, insbesondere als Hall-Schalter oder Reed-Schalter (1) ausgebildet ist.
Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatine (7) mechanisch vor Eindringendem Wasser oder Staub geschützt ausgebildet ist, insbesondere mittels transparenter Vergussmasse vergossen oder mittels transparentem Kleber verklebt ist.