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Dokumentenidentifikation DE102006029695A1 03.01.2008
Titel Betätigungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltelement
Anmelder Valeo Klimasysteme GmbH, 96476 Rodach, DE
Erfinder Hlousek, Klaus-Peter, 96450 Coburg, DE
Vertreter 24IP Law Group Sonnenberg Fortmann, 80331 München
DE-Anmeldedatum 28.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006029695
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse H01H 23/30(2006.01)A, F, I, 20070704, B, H, DE
Zusammenfassung Vorrichtung zur Betätigung von zumindest einem, auf einer in einem Gehäuse (32, 33) angeordneten Platine (22) vorgesehenen, elektronischen Schaltelement (26, 27), mit einer an dem Gehäuse gelagerten und auf das Schaltelement wirkenden, mechanischen Betätigungseinrichtung (2, 12), wobei die Betätigungseinrichtung aus einer Nullstellung in zumindest eine erste Schaltstellung auslenkbar ist und wobei zumindest die Nullstellung der Betätigungseinrichtung durch einen Gehäuseabschnitt bestimmt ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für einen elektronischen Schalter. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung für auf Platinen bzw. PCB angeordnete elektronische Schalter in einem Kraftfahrzeug, wobei die Platine/PCB mechanisch in zumindest einer Richtung von einem Betätigungshebel entkoppelt ist.

Bei Bedienelementen moderner Fahrzeuge wird die Form und Genauigkeit der Bedienelemente und deren Zuverlässigkeit immer wichtiger. Dabei werden die Anforderungen an Qualität und Qualitätsanmutung ständig erhöht. Ein wichtiges Kriterium sind dabei die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Schaltern, wie sie in großer Zahl in modernen Fahrzeugen verwendet werden. Diese müssen millionenfacher Betätigung während des Lebenszyklus eines Kraftfahrzeugs standhalten.

Dabei sollen die Bedienelemente auch eine hohe Qualitätsanmutung aufweisen. Dafür sind möglichst geringe Spaltmaße trotz der Bewegung der Bedienelemente wünschenswert. Zudem soll eine Anzahl von Schaltern in einem vorgegebenen Muster, beispielsweise in einer Reihe entlang einer Linie, angeordnet werden können, die dann ein einheitliches Bild ohne gegenseitigen Versatz abgeben.

In modernen Fahrzeugen wird dabei die Betätigung eines Schalters meist auf eine Platine oder ein anderes elektronisches Bauelement mittels eines elektromechanischen Bauelementes übertragen, wobei das manuelle Signal des Bedieners in elektronischer Form auf der Platine bzw. weiteren Bauelementen/Schaltkreisen weiterverarbeitet wird. Dazu können elektronische Schalter-Bauelemente auf einer Platine vorgesehen sein, welche direkt vom Bediener betätigt werden. Dies hat zum einen den Nachteil, dass der Bediener direkt eine mechanische Kraft auf die Platine ausübt, was deren Lebensdauer einschränken kann. Zudem kann der Bediener auch eine mechanische Kraft auf das elektronische Bauteil ausüben, die nicht der mechanisch vorgesehenen Schaltrichtung des Bauelementes entspricht wodurch Scher- oder Drehkräfte auftreten können, welche die Lebensdauer von Kontakten und/oder mechanischen Elementen des Bauelementes beeinträchtigen.

Durch auf der Platine montierte Schaltelemente wird zudem die Position der Bedienelemente durch die Lage der Schalter auf der Platine bestimmt, so dass sich zum einen Montagetoleranzen der Platine an dem Gehäuse und zum anderen Toleranzen der Montage des Schaltelementes auf der Platine wie auch des Schaltelementes selbst addieren, was zu einer unerwünschten Lagetoleranz der Bedienelemente führt. Zudem weisen handelsübliche Schaltelemente eine hohe Lagetoleranz auf, die nur mit einem erheblichen Kostenaufwand reduzierbar wäre.

Für die optische Anmutung ist aber insbesondere die Positionierung von Bedienelementen in ihrer Nullstellung oder Ruheposition von Bedeutung, in der sie vom Bediener am häufigsten wahrgenommen werden.

Zudem muss bei einer direkten Montage des Schalthebels auf der Platine, die Platine direkt hinter einer Bedienplatte angebracht sein, was oft nicht wünschenswert ist, oder es müssen, wenn die Platine von der Bedienplatte beabstandet ist, mechanische Hebelverlängerungen eingesetzt werden die die mechanische Kraft auf die Platine weiter erhöhen, was die oben beschrieben Nachteile der mechanischen Belastung weiter verstärkt.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind zusätzliche Platinen mit elektronischen Schaltern wiw Schalterbauelemente oder Membranschalter (rubber membrane switsches) bekannt, die von der Hauptplatine mechanisch entkoppelt und von dieser beabstandet sind um an oder direkt unter der Bedienplatte angeordnet werden zu können. Diese vermeiden zwar eine direkte mechanische Belastung der Hauptplatine, welche zudem beliebig bezüglich der Bedienplatte angeordnet sein kann, erfordern aber die Verwendung einer oder sogar mehrerer zusätzlicher Platinen mit den damit verbundenen Kosten und sind zudem selbst direkt der mechanischen Belastung durch den Bediener ausgesetzt.

Ein weiterer Nachteil der direkten Montage von elektromechanischen Bauelementen besteht darin, dass Bedienelemente nicht mit der wünschenswerten Genauigkeit angeordnet werden können und dass die Passgenauigkeit im Laufe der Lebensdauer abnehmen kann.

Es besteht daher der Bedarf an einer Schaltvorrichtung zum Schalten bzw. Betätigen von elektronischen Bauelementen, welche die mechanische Kraft des Bedieners in zumindest einer Richtung von dem elektronischen Bauelement trennt.

Es besteht ferner der Bedarf an Bedienelementen zur Steuerung elektronischer Bauelemente, die passgenau in eine Bedienplatte angeordnet sind und trotz ihrer mechanischen Bewegung nur geringe Spaltmaße aufweisen.

Es ist zudem wünschenswert, dass die Bedienelemente im Wesentlichen unabhängig von der Anordnung der Elektronik an der Bedientafel bzw. im Armaturenbrett angeordnet werden können um eine freie Wahl der Schaltwege bei einer flexiblen Anordnung der elektronischen Bauelement zu ermöglichen.

Zur Lösung der oben genannten Probleme und Aufgaben, schlägt die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung für zumindest ein elektronisches Bauelement gemäß dem Anspruch 1 vor wobei bevorzugte Ausführungsformen in den nebengeordneten Ansprüchen definiert sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Betätigung von zumindest einem, auf einer in einem Gehäuse angeordneten Platine vorgesehenen, elektronischen Schaltelement weist eine an dem Gehäuse gelagerte und auf das Schaltelement wirkende, mechanischen Betätigungseinrichtung auf, wobei die Betätigungseinrichtung aus einer Nullstellung in zumindest eine erste Schaltstellung auslenkbar ist und wobei zumindest die Nullstellung der Betätigungseinrichtung durch einen Gehäuseabschnitt bestimmt ist. Es ist dabei besonders vorteilhaft, dass die Nullstellung der Betätigungseinrichtung unabhängig von dem elektronischen Schaltelement und/oder der Platine ist. Dadurch entstehen keine Lagertoleranzen eines Bedienelementes im Bezug auf das Gehäuse, weil die Nullstellung oder Ruhestellung nur durch Gehäuseparameter definiert ist. Das erlaubt die Verwendung von handelsüblichen Standardbauelementen/Schaltelementen ohne spezielle mechanische Anforderungen.

Eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Platine nahezu beliebig in dem Gehäuse angeordnet werden kann ohne Rücksicht auf die Position von Bedienelementen in einer Blende oder Schalttafel. Dabei kann beispielsweise im Automobilbau auf die Vorgaben eines Designers oder Herstellers bezüglich der Position und dere-Betätigungswege von Bedienelementen eingegangen werden, ohne dass dies das Layout oder Design der Platine beeinflussen muss, was Konstruktion und Entwicklung entsprechender Elemente vereinfacht.

In vorteilhafter Weise können dabei auch mehrere Betätigungsvorrichtung an dem Gehäuse beliebig angeordnet sein und trotzdem Schaltelemente auf derselben Platine betätigen. Beispielsweise können eine Serie von Schaltern in einer Reihe angeordnet werden die eine Vielzahl verschiedener Funktionen ausüben können, wobei die Schalter in ihrer Nullstellung präzise, und nur durch die Gehäuseabschnitte bestimmt, unabhängig von den Schaltelementen und der Platine, ausgerichtet werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine „Sägezahnstellung" bzw. ein Versatz der Bedienelemente verhindert werden. Zudem ist der Betätigungsmechanismus unabhängig von Abnutzungseffekten der Schaltelemente.

Der Begriff Gehäuse bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Struktur, welche den Betätigungseinrichtung und die Platine trägt oder in geeigneter Weise hält und diese mit Bezug zueinander anordnet. Das Gehäuse kann dabei mehrere Abschnitte und/oder Elemente umfassen. Das Gehäuse kann auch offen oder geschlossen sein.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse eine Blende bzw. ein Bedienpanel an einem Abschnitt auf wobei geeignete Öffnungen vorgesehen sind, durch die zumindest ein Element der Betätigungseinrichtung auf die dem Benutzer zugewandte Seite der Blende geführt werden kann.

In einer alternativen Ausführungsform ist das Gehäuse an einer Blende bzw. einem Bedienpanel wie beispielsweise einer Armaturentafel eines Fahrzeugs angeordnet und kann dort beispielsweise nachträglich montiert werden. Dadurch kann das Gehäuse mit der Betätigungsvorrichtung und den Schaltelementen separate vormontiert werden und auch in Kombination mit verschiedenen Blenden verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Betätigungseinrichtung mittels eines Vorspannelementes hin zu ihrer Nullstellung elastisch vorgespannt. Daraus ergibt sich eine Rückstellkraft bei einer Auslenkung oder Bewegung der Betätigungseinrichtung z.B. während ihrer Bedienung. Das Vorspannelement kann beispielsweise eine Feder sein, die auf die Betätigungseinrichtung einwirkt und an dem Gehäuse, der Platine oder einem anderen an dem Gehäuse festgesetzten Bauteil gegengelagert ist.

In vorteilhafter Weise kann das Vorspannelement das elektronische Schaltelement sein oder in dieses integriert sein. Dabei kann die Feder-/ oder Vorspannung, die in vielen elektromechanischen Schaltelementen vorgesehen ist, für die Rückstellkraft bzw. die elastische Vorspannung genutzt werden, was den Einsatz eines separaten Feder- bzw. Vorspannelementes erübrigt.

Das auf der Platine vorgesehene Schaltelement kann dabei ein elektromechanischer Schalter oder Taster oder auch ein Membraneschalter sein. Dabei können handelsübliche Schaltelemente verwendet werden, die häufig über integrierte Federelemente oder andere Rückstellmechanismen verfügen. Diese können vorteilhaft zur elastischen Vorspannung der Betätigungseinrichtung verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung umfasst die Betätigungseinrichtung zumindest einen Bedienhebel und zumindest einen an diesem angelenkten und auf das Schaltelement wirkenden Übertragungshebel. Damit lässt sich auf einfache Weise eine Betätigungseinrichtung realisieren, bei der die Betätigung der Schaltelemente auf der Platine nicht direkt erfolgt sondern erst über ein Hebelsystem umgelenkt wird. Mit den zwei Hebel können die Betätigung des Bedienhebels in nahezu jeden Bewegungsrichtung übersetzt werden, was die Anordnung der Schaltelemente und der Platine im Bezug auf eine Blende oder Bedienebene nahezu frei wählbar macht. Über den Bedienhebel und den Übertragungshebel hinaus können weitere Hebel vorgesehen sein, die weitergehenden Umlenkungen und Kraftübersetzungen ermöglichen.

Es können zudem auch bezüglich des Gehäuses festgesetzte oder in dem Gehäuse ausgeformte Anschläge für die Hebel vorgesehen sein, die die Bewegung der Hebel in ihrer Auslenkung in die jeweilige Bedienrichtung begrenzt, beispielsweise in einer maximalen Auslenkung in einer Schaltposition. Die Hebel können auch mittels bezüglich des Gehäuses festgesetzter oder in dem Gehäuse oder der Blende ausgeformter Führungselemente in einer Bewegung quer zu Bedienrichtung begrenzt sein.

Die Anlenkung des Übertragungshebels kann dazu in einer weiteren Ausführungsform eine Nockenbahn in einem der beiden Hebel und eine mit der Nockenbahn in Eingriff stehende Nocke an dem anderen der beiden Hebel umfassen, wobei sich die Nockenbahn in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Bedienrichtung des Bedienhebels erstreckt. Durch einen in einer Nockenbahn geführten Nocken kann eine Kraft in einer Richtung senkrecht zur Nockenbahn, entlang der Bedienrichtung übertragen werden, während die Kraft entlang der Nockenbahn nicht übertragen werden kann, wodurch der Übertragungshebel bezüglich einer Kraft entlang der Erstreckungsrichtung der Nockenbahn entkoppelt ist solange der Nocken nicht am Ende der Nockenbahn anliegt. Dadurch kann beispielsweise ein Belastung des Bedienhebels hin zu dem Gehäuse nicht auf den Übertragungshebel und somit nicht auf die Platine übertragen werden, was diese und die darauf befindlichen Elemente vor übermäßiger und schädlicher Belastung schützt. Außerdem ermöglicht die Nockenbahn eine Verdrehung der Hebel zueinander, selbst wenn diese um verschiedene zueinander beabstandete Drehpunkte oder Drehachsen gedreht bzw. geschwenkt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Bedienhebel einen Bedienabschnitt an einem Ende auf und ist an dem dem Bedienabschnitt gegenüberliegenden Ende um eine erste Achse drehbar angeordnet. Der Bedienabschnitt kann dabei beispielsweise aus einer Blende oder Bedienplatte durch eine geeignete Öffnung herausragen, wobei der Rest der Vorrichtung in dem Gehäuse verdeckt und geschützt ist. Der Bedienabschnitt kann zudem eine Kappe oder sonstige Elemente aufweisen, die den optischen und haptischen Anforderungen und Wünschen entsprechen. Durch die Wahl eines möglichst langen Bedienhebels bzw. durch eine möglichst große Beabstandung der ersten Achse von dem Bedienabschnitt, kann die Bewegung des Bedienabschnitts bei einem Auslenken/Versetzen aus der Nullstellung in eine Schaltstellung im Wesentlichen linear sein, wenn die Auslenkdistanz klein im Verhältnis zu Hebellänge ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Schaltbewegung, bzw. die Bedienbewegung im Wesentlichen parallel zu einer Blenden- bzw. Panelebene sein kann wodurch geringe Spaltmaße realisiert werden können. Insbesondere werden gering Abstände von der Bedienkappe zu der Blende ermöglicht.

Die Lagerung des Bedienhebels an einer ersten Achse bietet darüber hinaus den Vorteil, dass diese Achse aufgrund ihrer Entkopplung von der Platine vergleichsweise massiv ausgeführt werden kann, wodurch sie erhebliche Radialkräfte oder Verwindungskräfte auf den Bedienhebel aufnehmen kann. Dadurch werden sowohl der Übertragungshebel als auch die Schaltelemente und/oder die Platine vor ungewollter und ungeeigneter Krafteinwirkung geschützt, was die Lebensdauer und Qualität der Vorrichtung erhöht

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Übertragungshebel drehbar am Gehäuse gelagert und in Nullstellung mit zumindest einem ersten Anlageelement des Gehäuses in Anlage. Die drehbare Lagerung kann dabei mittels einer an einem Gehäuseabschnitt gelagerten Achse erfolgen oder durch ein Gegenlager gegen das der Übertragungshebel mittels Hebelkraft gehalten wird. Durch die Anlage an dem Anlageelement des Gehäuses wird dabei ein Nullpunkt des Übertragungshebels festgelegt, der unabhängig von den Schaltelementen und/oder der Platine ist. Damit ist auch der Nullpunkt des Bedienhebels unabhängig von dem Schaltelement und/oder der Platine bestimmt.

Dabei kann der Übertragungshebel durch das Vorspannelement in Anlage mit dem ersten Anlageelement gehalten sein. So kann beispielsweise ein Federelement vorgesehen sein, welches den Hebel um seine Drehachse hin gegen das Anlageelement vorspannt. Wie oben ausgeführt, kann die Vorspannung auch mittels des Schaltelementes selbst erfolgen.

Darüber hinaus ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Übertragungshebel eine Wippe, die in Ruhestellung mit dem ersten Anlageelement und zumindest einem zweiten Anlageelement des Gehäuses in Anlage ist und wobei die Wippe jeweils einen dem ersten Anlageelement und einen dem zweiten Anlageelement entsprechenden ersten und zweiten Anlageabschnitt aufweist, wodurch die Wippe in Ruhestellung an den Anlageelementen ausgerichtet ist. Durch die doppelte Lagerung des Übertragungshebels, der zudem noch durch die Anlenkung mit dem Bedienhebel geführt ist, kann der Übertragungshebel optimal an dem Gehäuse ausgerichtet werden. Dazu sind die Anlageelemente und die diesen entsprechenden Anlageabschnitte geeignet ausgebildet.

Die Anlageelemente können beispielsweise Nasen, Spitzen oder auch Kanten sein, die in dem Gehäuse ausgeformt sind oder an diesem angebracht sind. Diese können aus demselben Material wie das Gehäuse sein, sie können aber auch gegen Abnutzung entsprechend verstärkt oder/und geschützt sein. Darüber hinaus können die Anlageelemente auch spezielle oder handelsübliche geeignete Elemente sein, die an geeigneter Stelle an/in dem Gehäuse angebracht sind. Dem Anlageelement entsprechenden Anlageabschnitte können dementsprechend Kerben, Nuten, Bohrungen oder ähnliche Vertiefungen sein, die in der Form den Anlageelementen entsprechen. Dies bedeutet hier, dass die Form der Anlageabschnitte immer etwas größer bemessen ist, als die Form Anlageelemente, so dass diese sich in den Vertiefungen innerhalb von Toleranzen ausrichten können.

Es ist auch möglich, dass die Vertiefungen oder Einkerbungen in dem Gehäuseabschnitt befindlich sind und entsprechenden Spitzen bzw. Nasen oder ähnliches an der Wippe bzw. an dem Übertragungshebel vorgesehen sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wirkt die Wippe auf zumindest zwei Schaltelemente. Dies hat den Vorteil, dass mit einem Bedienelement zwei Funktionen gesteuert werden können, z.B. in dem der Bedienhebel einmal in eine erste Richtung und dann in eine zweite Richtung ausgelenkt wird, wodurch die Wippe in zwei Richtungen bewegt werden kann, was zur Betätigung zweier Schaltelemente genutzt werden kann.

Es können zudem auch weitere Schaltelemente vorgesehen sein, so dass in eine/oder beide Bedienrichtungen des Bedienhebels und der Wippe auch mehrere Schaltelemente parallel oder auch nacheinander betätigt werden können. Dadurch kann beispielsweise eine Stufenschaltung realisiert werden. Die Anzahl der Schaltelemente ist dabei nicht begrenzt und kann bis zu einer quasilinearen Schaltungsabstufung erweitert werden.

In einer bevorzugten speziellen Ausführungsform ist die Wippe in zwei Richtungen auslenkbar, wobei die Wippe bei Auslenkung in einer ersten Richtung um das zweite Anlageelement gedreht ist und bei Auslenkung in eine zweite Richtung um das erste Anlageelement gedreht ist. Dadurch wird die zweifach Lagerung, z.B. mittels der oben beschriebenen Anlageelemente und -abschnitte, vorteilhaft sowohl als Anlagepunkt zur Ausrichtung der Wippe bzw. des Übertragungshebels als auch als flexibler Drehpunkt genutzt. Durch die wechselseitige Verwendung wirkt jeder Anlagepunkt jeweils als Anschlag in einer Richtung und als Drehpunkt in der jeweils anderen Richtung.

In einer speziellen Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem elektrischen Steuerungselement für ein Fahrzeug ausgeführt. Sie kann beispielsweise in ein Armaturenbrett integriert werden und zur Bedienung von Fahrzeugfunktionen verwendet werden. Ebenso ist Erfindung in Einbaugeräten einsetzbar, die beispielsweise in ein Fahrzeug eingesetzt werden.

Es ist auch eine Entkopplung der Betätigungsvorrichtung und des Schaltelements möglich, so dass beispielsweise die Betätigungsvorrichtung in/an einer Blende oder einem Bedienteil wie beispielsweise einem Armaturenbrett angebracht ist, während die Platine mit den Schaltelementen mit einem weiteren Bauteil z.B. einer Steuerungsbox verbunden ist, so dass Schaltelement und Betätigungsvorrichtung erst beim Zusammenbau von Steuerungsbox und Blende miteinander in Eingriff kommen.

Für Fachleute ist es offensichtlich, dass eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung nicht nur in Fahrzeugen, sondern mit jeglichen Steuerungseinrichtungen verwendet werden kann, bei denen eine präzise und/oder optisch positive Anmutung erwünscht ist.

Fachleuten werden sich weitere Anwendungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erschließen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher beim Lesen der folgenden, lediglich beispielhaften und nicht einschränkend angeführten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, welcher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt. Darin zeigt:

1, eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung für elektronische Schalter auf einer Platine;

2a, die Betätigungsvorrichtung aus 1 in einer ersten Schaltstellung; und

2b, die Betätigungsvorrichtung aus 1 in einer zweiten Schaltstellung.

In den Figuren und der folgenden Beschreibung spezieller Ausführungsformen werden gleiche oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

1 stellt eine spezielle Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung für elektronische Bauelemente dar. Die Betätigungsvorrichtung umfasst einen Bedienhebel 2 mit einem Bedienabschnitt oder Bedienende 3, das beispielsweise eine Kappe sein kann, wobei der Bedienhebel an dem dem Bedienabschnitt gegenüberliegenden Ende um eine Drehachse X drehbar gelagert ist. Dadurch wird eine Bedienebene des Bedienhebels festgelegt, so dass der Hebel in der Blende 32 des Gehäuses nach oben bzw. unten versetzt werden kann. Der Abstand der Drehachse X von der Blende 32 beziehungsweise von dem Bedienende 3 des Bedienhebels 2 ist dabei möglichst groß gewählt, so dass der Betätigungsradius des Bedienhebels möglichst groß wird und eine Betätigung des Bedienhebels in der Bedienebene im Wesentlichen parallel zur Blende 32 ausgeführt wird. Dadurch kann der Abstand einer Bedienkappe 3 am Ende des Bedienhebels mit geringer Toleranz bzw. mit geringem Abstand zur Blende 32 angebracht werden, was eine höhere Qualitätsanmutung erbringt.

Der Betätigungshebel weist zudem eine Nockenbahn 4 auf, in der eine mit einem Übertragungshebel 12 verbundene Nocke 14 gelagert ist. Der Übertragungshebel 12 ist als Wippe ausgeführt, die zusätzlich zur Nocke in Ruhstellung mit jeweils einem ersten Wippenarm 16 an einer ersten Nase 36 und mit einem zweiten Wippenarm 17 an einer zweiten Nase 37 gelagert ist. Die Lagerungsabschnitte bzw. Anlageabschnitte der Wippenarme sind dazu so ausgeformt, dass sie der jeweiligen Nase entsprechen, beispielsweise mittels entsprechender Einkerbungen, so dass eine sichere Positionierung der Wippe 12 in ihrer Ruhestellung gewährleistet ist.

Die Lagerung der Wippe an den Nasen erfolgt dabei durch zumindest ein Federelement, das so vorgespannt ist, dass die Wippe gegen die Nasen gehalten wird.

In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federelemente in ein erstes Schaltelement 26 und in ein zweites Schaltelemente 27 integriert, die hin zur ihrer Nullstellung elastisch vorgespannt sind. Durch die elastische Vorspannung liegen die Schaltelemente an den jeweiligen Wippenarmen 16 bzw. 17 an und üben eine Kraft auf die Wippenarme hin zu den jeweiligen Nasen 36, 37 des Gehäuses auf.

In Nullstellung, ohne äußere Krafteinwirkung, wird somit der erste Wippenarm 16 mittels des elastisch vorgespannten Schaltelementes 26 gegen die Nase 36 gedrückt und gleichzeitig der zweite Wippenarm 27 mittels des elastisch vorgespannten Schaltelements 27 gegen die Nase 37 gedrückt. Der Nocken 14 kann in dieser horizontalen Richtung frei in der Nockenbahn 4 gleiten, während er in vertikaler Richtung positioniert ist.

Bei den Schaltelementen 26, 27 kann es sich um Schalter oder Taster handeln, beispielsweise um handelsübliche Bauelemente, die an einer Platine/PCB (printed circuit board) 22 angelötet oder auf andere Fachleuten bekannte Weise festgesetzt sind. Die Taster/Schalter werden üblicherweise einen oder mehrerer Kontakte auf der Platine herstellen oder/und unterbrechen, wenn der jeweilige Schalter/Taster betätigt wird. Die Platine 22 ist dabei von der Blende 32 beabstandet in/an dem Gehäuse angeordnet. Der Abstand und die Position der Platine kann durch geeignete Wahl und Anordnung der Hebel nahezu beliebig gewählt sein.

Alternativ können die Schaltelemente 26, 27 auch Membranschalter sein, die in Fachleuten bekannter Weise an der Platine angeordnet sind.

Die beide Nasen 36, 37 sind darüber hinaus bezüglich der Blende 32 bzw. bezüglich des Gehäuses festgesetzt, und beispielsweise in die Ausformung eines Gehäuses oder eines Gehäuseabschnitts integriert. Die Position der Nasen definiert dabei die Nullstellung oder Ruhestellung der Wippe 12 und damit die Nullstellung der Nocke 14. Dadurch wird in vorteilhafter Weise auch die Nullstellung des Bedienhebels 2 und damit die bezüglich der Figur vertikale Position der Bedienkappe 3 in Nullstellung bestimmt. In den Figuren ist die Lage der Nullstellung durch die Achse S dargestellt, die in Nullstellung der Betätigungsvorrichtung durch die Nocken und die Drehachse X verläuft. Die Position der Nullstellung wird damit auf eine einfach zu verwirklichende, kostengünstige, zuverlässige und dauerhafte Art verwirklicht, die zudem unabhängig von weiteren zu betätigenden Elementen wie der Schaltelemente 26, 27, der Platine 22 oder anderen elektromechanischen Bauelementen ist. Dadurch wird die Position der Nullstelle des Betätigungshebels in vorteilhafter Weise unabhängig von Montagetoleranzen der Platine 22 in dem Gehäuse.

Diese Festlegung der Nullstellung hat zudem den Vorteil, dass mehrere nebeneinander angeordnete baugleiche Schalter oder Betätigungsvorrichtungen präzise zueinander angeordnet werden können und somit beispielsweise ohne Versatz in einer Reihe angeordnet werden können. Es ist offensichtlich, dass auch andere, beliebige Anordnungsmuster vorgesehen sein können.

In 2a ist eine erste Betätigungsstellung/Schaltstellung der Betätigungsvorrichtung aus 1 dargestellt. Eine Versetzen der Bedienkappe 3 am Bedienende des Bedienhebels 2 nach oben bewirkt eine Drehung des Bedienhebels im Uhrzeigersinn um die Drehachse X. Da der Abstand der Drehachse X von dem Bedienhebel wesentlich größer als der Versatz der Bedienkappe ist, ist die Bewegung im Wesentlichen vertikal und der horizontale Abstand zwischen Bedienkappe 3 und Blende 32 ändert sich nur minimal, was eine geringe Toleranz und/oder geringe Spaltmaße ermöglicht.

Das Versetzen des Bedienhebels 2 nach oben hin bewirkt einen Veratz des in der Nockenbahn 4 geführten Nockens 14 der Wippe 12 im Wesentlichen nach oben hin weg von der Nulllageachse S. Die Lagerung des zweiten Wippenarmes 17 an der zweiten Nase 37 bewirkt eine Drehung der Wippe 12 im Uhrzeigersinn um die zweite Nase 37 als Drehpunkt. Dabei wird der zweite Wippenarm 17 durch die elastische Vorspannung bzw. Federkraft des Schaltelementes 27 gegen die zweite Nase 37 gehalten. Der Nocken 14 kann sich in der Nockenbahn 4 bewegen und unterschiedliche Winkel der Hebel zueinander ermöglichen. Der erste Wippenarm 16 bewegt sich dabei von der ersten Nase 36 weg und drückt gegen die elastische Vorspannung auf das erste Schaltelement 26, wodurch dieses betätigt werden kann.

In 2b ist eine zweite Betätigungsstellung/Schaltstellung der Betätigungsvorrichtung aus 1 dargestellt. Eine Versetzen der Bedienkappe 3 am Bedienende des Bedienhebels 2 nach unten bewirkt analog zu der mit Bezug zu 2a dargestellten Versetzung nach oben eine Drehung des Bedienhebels gegen den Uhrzeigersinn um die Achse X. Auch hier ist die Bewegung im Wesentlichen vertikal und der horizontale Abstand zwischen Bedienkappe 3 und Blende 32 ändert sich nur minimal.

Das Versetzen des Bedienhebels 2 nach unten bewirkt einen Veratz des in der Nockenbahn 4 geführten Nockens 14 der Wippe 12 im Wesentlichen nach unten hin von der der Nulllageachse S. Die Lagerung des ersten Wippenarmes 16 an der ersten Nase 36 bewirkt eine Drehung der Wippe 12 gegen den Uhrzeigesinn um die erste Nase 36 als Drehpunkt. Dabei kann sich der Nocken 14 in der Nockenbahn 4 bewegen. Der zweite Wippenarm 17 bewegt sich dabei von der zweiten Nase 37 weg und drückt gegen dessen elastische Vorspannung auf das zweite Schaltelement 27, wodurch dieses betätigt werden kann.

Dem Fachmann ist dabei offensichtlich, dass eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung auch lediglich ein Schaltelement vorsehen kann und dass die Betätigung in nur eine Richtung, entweder nach oben oder nach unten, erfolgen kann. Dies kann z.B. durch einen Anschlag realisiert sein.

Es ist ebenfalls offensichtlich, dass in einer Reihe oder einer anderen Anordnung von Schaltern auch beliebige Kombinationen von einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtungen mit Schaltstellungen oben/unten, nur oben, nur unten möglich sind.

Dem Fachmann ist zudem offensichtlich, dass die verwendeten Bezeichnungen „oben" bzw. „unten" lediglich auf die Ebene der Figuren bezogen ist und das jegliche Ausrichtung der Vorrichtung möglich ist, so dass jegliche Ausrichtung der Betätigungs-/Bedienrichtung möglich ist.

Es ist weiterhin für den Fachmann offensichtlicht, das die Lage der Hebel zueinander, sowie die Lage der Hebel mit Bezug auf das Gehäuse und die Schaltelemente bzw. die Platine und die Lage der Lagerungspunkte lediglich beispielhaft und nicht einschränkend ist. Vielmehr können durch eine geeignete Wahl von Hebellängen, Lagerpunkten, Vorspannungsstärken der Feder- bzw. Schaltelemente usw. unbegrenzte Hebelübersetzungen im Rahmen der Erfindung verwirklicht werden. So kann beispielsweise durch eine geeignete Wahl der Hebelparameter ein vorbestimmter oder gewünschter Versatz zwischen der Nullstellung und der ersten und/oder zweiten Betätigungsstellung der Bedienkappe erreicht werden ohne dass die Lage der Schaltelemente auf der Platine verändert werden müsste. Auch kann die Lage der Schaltelemente auf der Platine in weiten Bereichen frei angeordnet werden. Die Erfindung ermöglicht es zudem, die Platine im Wesentlichen unabhängig von der Bedienplatte oder Blende im Gehäuse anzuordnen, was eine flexiblere Anordnung der Bedienhebel, insbesondere im automobilen Bereich ermöglicht.


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Betätigung von zumindest einem, auf einer in einem Gehäuse (32, 33) angeordneten Platine (22) vorgesehenen, elektronischen Schaltelement (26, 27), mit einer an dem Gehäuse gelagerten und auf das Schaltelement wirkenden, mechanischen Betätigungseinrichtung (2, 12), wobei die Betätigungseinrichtung aus einer Nullstellung in zumindest eine erste Schaltstellung auslenkbar ist und wobei zumindest die Nullstellung der Betätigungseinrichtung durch einen Gehäuseabschnitt bestimmt ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Betätigungseinrichtung mittels eines Vorspannelementes hin zu ihrer Nullstellung elastisch vorgespannt ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Vorspannelement das elektronische Schaltelement (26, 27) ist oder in dieses integriert ist. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Betätigungseinrichtung zumindest einen Bedienhebel (2) und zumindest einen an diesem angelenkten und auf das Schaltelement (26, 27) wirkenden Übertragungshebel (12) umfasst. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Anlenkung des Übertragungshebels (12) eine Nockenbahn (4) in einem der beiden Hebel und eine mit der Nockenbahn in Eingriff stehende Nocke (14) an dem anderen der beiden Hebel umfasst, wobei sich die Nockenbahn in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer Bedienrichtung des Bedienhebels erstreckt. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Bedienhebel (2) einen Bedienabschnitt (3) an einem Ende aufweist und der Bedienhebel an dem dem Bedienabschnitt gegenüberliegenden Ende um eine erste Achse (X) drehbar angeordnet ist. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Übertragungshebel drehbar am Gehäuse gelagert ist und in Nullstellung mit zumindest einem ersten Anlageelement (36, 37) des Gehäuses in Anlage ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der Übertragungshebel durch das Vorspannelement in Anlage mit dem ersten Anlageelement gehalten ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Übertragungshebel (12) eine Wippe ist, die in Ruhestellung mit dem ersten Anlageelement (36) und zumindest einem zweiten Anlageelement (37) des Gehäuses in Anlage ist und wobei die Wippe jeweils einen dem ersten Anlageelement und einen dem zweiten Anlageelement entsprechenden ersten (16) und zweiten (17) Anlageabschnitt aufweist, durch die die Wippe in Ruhestellung an den Anlageelementen ausgerichtet ist. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Wippe auf zumindest zwei Schaltelemente wirkt. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Wippe in zwei Richtungen auslenkbar ist und wobei bei Auslenkung in einer ersten Richtung die Wippe um das zweite Anlageelement (37) gedreht ist und bei Auslenkung in eine zweite Richtung um das erste Anlageelement (36) gedreht ist. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Anlageelement und der entsprechende Anlageabschnitt eine Nase (36, 37) und eine der Nase entsprechende Einkerbung sind. Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das auf der Platine (22) vorgesehene Schaltelement (26, 27) ein elektro-mechanischer Schalter oder Taster oder ein Membraneschalter ist. Elektrisches Steuerungselement für ein Fahrzeug umfassend zumindest eine elektromechanisches Schalteinrichtung mit einer Betätigungsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.






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