DE10117597C1 - Wippschalter - Google Patents

Abstract

Ein Wippschalter (10) ist mit einer mechanischen Schaltereinheit aus einem Schaltergehäuse (11), in dem ein federbelastetes hin und her bewegbares Schaltelement (14) gelagert ist, und einer mit dem Schaltelement (14) verbundenen Betätigungswippe (16) und mit einer elektrischen Schaltereinheit (17) versehen. Um einen solchen Wippschalter (10) zu schaffen, der aus weniger Bauteilen zusammengesetzt ist, keine mechanische Justage weder für die Mittelstellung noch für die Endanschläge erfordert und somit eine genaue Rückstellung erreicht, und der über seine gesamte Lebensdauer spielfrei arbeitet, ist vorgesehen, dass das Schaltelement (14) eine im Schaltergehäuse (11) drehbar gelagerte Drehachse (30) aufweist, die von einer doppelt gewickelten Feder (25) umgeben ist, die im Schaltergehäuse (11) vorgespannt gehalten ist, wobei der eine der beiden freien Federendschenkel (27, 29) ortsfest im Schaltergehäuse (11) und der andere an einem mit der Drehachse (30) drehfest verbundenen ersten Arm (38) gelagert ist und der herausgeführte mittige Federschenkel (28) sowohl ortsfest im Schaltergehäuse (11) als auch an einem mit der Drehachse (30) drehfest verbundenen zweiten Arm (37) gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wippschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen aus der DE 871 782 C bekannten Wippschalter besitzt eine einfach gewickelte Rückholfeder zwei freie etwa parallel zueinander abgebogene Enden, die zu beiden Seiten eines Mitnehmeransatzes eines an einer Schalterachse gehaltenen Kippschaltgriffes anliegen. Die einfach gewickelte Rückholfeder ist lose drehbar auf einer Rolle gelagert. Beispielsweise zwischen den beiden Federenden ist ein Bolzen ortsfest angeordnet, um so für jede Bewegungsrichtung eine Federbelastung und damit Rückholung des Kippschaltgriffs zu erreichen. Dies führt zu einem ständigen Spannen der Rückholfeder sowohl in die eine Richtung als auch in die Gegenrichtung, was zu einer begrenzten Lebensdauer führt. Außerdem ergeben sich hieraus nicht zu justierbare unterschiedliche Druckkräfte in den beiden Richtungen.

Aus der FR 698 317 ist ein Wippschalter bekannt, der mit einer doppelt gewickelten Feder mit einem mittigen Federschenkel versehen ist, wobei die freien Federendschenkel und der mittige Federschenkel derart angeordnet sind, dass ein Schnappschaltglied realisiert ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wippschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine größere Lebensdauer aufweist und der keine mechanische Justage weder für die Mittenstellung noch für die Endanschläge erfordert und somit eine genaue Rückstellung erreicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Wippschalter der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist für jede Bewegung jeweils nur eine Wicklung der doppelt gewickelten Feder beansprucht, was zu einer erhöhten Lebensdauer führt. Außerdem ist weder in der Mittenstellung, noch für die Endanschläge eine mechanische Justage erforderlich. Die mechanische Funktionstüchtigkeit des Wippschalters ist durch wenige Bauteile, nämlich, das Schaltergehäuse, die Drehachse mit den angeformten Armen und die doppelt gewickelte Feder erreicht. Da die Drehachse durch die doppelt gewickelte Feder in ihre Achslage gedrückt ist, arbeitet die mechanische Anordnung stets spielfrei. Die doppelt gewickelte Feder garantiert außerdem eine sehr genaue Rück- bzw. Mittenstellung des Wippschalters.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Schaltergehäuses ergibt sich durch die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 5. Insbesondere ist dadurch die Montage der einzelnen Bauteile, nämlich der Drehachse mit der doppelt gewickelten Feder innerhalb des Schaltergehäuses und in vorgespannter Weise erreichbar. Außerdem kann durch die einfache Montage auch erreicht werden, dass durch Wahl verschiedener Federn, die bei der Betätigung erforderliche Druckkraft den Kundenwünschen angepasst werden kann.

Eine ausgewogene Symmetrie der auftretenden Druckkräfte ist mit dem Merkmal nach Anspruch 6 erreicht.

Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 ist eine kontaktfreie Ausführung des Wippschalters erreicht, wobei die Anordnung des Permanentmagneten zweckmäßigerweise durch die Merkmale des Anspruchs 8 vorgegeben ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung der Hall-Elemente ergibt sich aus den Merkmalen einer oder mehrerer der Ansprüche 9 bis 12.

Mit den Merkmalen nach Anspruch 13 ist zum einen eine einfache bewegungsschlüssige Verbindung von Wippe und Drehachse erreicht und zum anderen ist es möglich, entsprechend den Wünschen des Anwenders unterschiedliche Formen von Betätigungswippen vorzusehen. Dies gilt nicht nur für eine unterschiedliche äußere Form der Wippe, sondern auch dafür, den Wippschalter für unterschiedliche Auslenkwinkel der Wippe auszugestalten, was insbesondere auch dann möglich ist, wenn die Merkmale nach Anspruch 14 vorgesehen sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 in auseinandergezogener schematischer perspektivischer Darstellung einen Wippschalter gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Wippschalters nach Fig. 1, jedoch im zusammengebauten Zustand und in Schwenkstellung der Wippe,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4A und 4B Varianten einer beim Wippschalter nach Fig. 1 austauschbar verwendbaren Schalterwippe.

Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Wippschalter 10 besitzt gemäß Fig. 1 ein länglich rechteckförmiges Schaltergehäuse 11, das aus einem an der Oberseite offenen unteren Gehäuseteil 12 und einem oberen Gehäusedeckel 13 aufgebaut ist, ferner ein bewegbares Schaltelement 14, das in das Gehäuse 11 aus Kunststoff einbaubar ist, eine Betätigungswippe 16, die von außerhalb über den Gehäusedeckel 13 hinweg mit dem Schaltelement 14 bewegungsschlüssig verrastbar ist, und außer der vorgenannten mechanischen Schaltereinheit eine elektrische kontaktlose Schaltereinheit 17, deren einer Teil 18 am bewegbaren Schaltelement 14 und deren anderer Teil 19 an einer gedruckten Leiterplatte 21 gehalten ist, die mit der Unterseite des unteren Gehäuseteils 12 des Schaltergehäuses 11 vorzugsweise lösbar befestigbar ist.

Das bewegbare Schaltelement 14 besitzt eine Drehachse 30 aus Kunststoff, deren beide aus dem Schaltergehäuse 11 herausragendenen freien Enden mit Schlüsselflächen 33 versehen sind. Die einstückige Drehachse 30 besitzt anschließend an die Schlüsselflächen 33 einen zylindrischen Lagerbereich 34, der jeweils zwischen zwei einander gegenüberliegenden halbschalenartigen Ausnehmungen 41 und 42 vom unteren Gehäuseteil 12 bzw. oberem Gehäusedeckel 13 drehbar gelagert aufgenommen und gehalten ist. Zwischen den beiden zylindrischen Lagerbereichen 34 erstreckt sich eine mit diesen drehfeste durchmessergrößere zylindrische Aufnahme 35, die sich einenends unmittelbar an das freie Ende anschließt und anderenends an einen Schwenkhebel 36 angrenzt, der sich zwischen dem freien Ende und der Aufnahme 35 befindet. Der mit der Drehachse 30 drehfeste Schwenkhebel 36 besitzt zwei einander diametral gegenüberliegende L-förmige Arme 37, 38, mit parallel zur Drehachse 30 und einem Abstand hiervon angeformten Auflagestegen 39 und 39' unterschiedlicher Länge.

Über die zylindrische Aufnahme 35 der Drehachse 30 ist eine doppelt gegenläufig gewickelte Wendelfeder 25 geschoben, deren Federteile 24 und 26 in einem Abstand zueinander angeordnet und durch einen U-förmigen abgebogenen Mittenschenkel 28 miteinander verbunden sind. Jeder Federteil 24, 26 besitzt einen freien Endschenkel 27 bzw. 29. Mit dem Aufschieben der Wendelfeder 25 über die Drehachse 30 von der Seite des dem Schwenkhebel 36a abgewandten Endes her werden der Mittenschenkel 28 und der Endschenkel 27 des vorausgeführten Federteils 24 unter Vorspannung dieses Federteils 24 auf die Auflagestege 39 bzw. 39' der L-förmigen Arme 37 und 38 gebracht.

Das oben offene untere Gehäuseteil 12 besitzt ein ortsfestes Auflagepult 43 im Bereich einer Querseite 44 und einen ortsfesten Auflageansatz 45 an seiner anderen Querseite 46. Senkrecht zu den beiden Querseiten 44 und 46 verlaufen Längsseiten 47 und 48, die mit den unteren halbschalenförmigen Ausnehmungen 41 versehen sind.

Die mit der Wendelfeder 25 bestückte Drehachse 30 wird in das untere Gehäuseteil 12 derart eingelegt, dass einerseits die Lagerbereiche 34 in den halbschalenförmigen Ausnehmungen 41 des unteren Gehäuseteils 12 liegen und andererseits der Mittenschenkel 28 mit seinem dem Auflagesteg 39 benachbarten Bereich auf dem ortsfesten Auflagepult 43 zu liegen kommt und der Endschenkel 29 der Wendelfeder 25 sich auf den Auflageansatz 45 des unteren Gehäuseteils 12 vorgespannt legt. Die Vorspannung der entsprechend geformten Wendelfeder 25 wird dadurch bewirkt bzw. gehalten, dass der obere Gehäusedeckel 13, der mit seinen halbschalenförmigen Ausnehmungen 42 zur Lagerung der Drehachse 30 beiträgt, die beim Auflegen entsprechend geformten End- und Mittenschenkel 27 bis 29 durch winkliges Bewegen spannt.

Der untere Gehäuseteil 12 besitzt an seiner verbreiterten bzw. erhöhten Querseite 44 im Abstand angeordnete Schlitze 49, in die abstehende Lappen 51 des Gehäusedeckels 13 einsteckbar sind. An ihren den Schlitzen 49 und den Lappen 51 abgewandten Seiten werden die beiden Gehäuseteile 12 und 13 miteinander verschraubt, wobei die betreffende Befestigungsschraube von der Unterseite des unteren Gehäuseteils 12 durch seinen ansonsten undurchbrochenen Boden 50 eingebracht ist. Beide Gehäuseteile 12 und 13 sind dicht miteinander verbunden.

Der Wippschalter 10 bzw. dessen elektrische Schaltereinheit 17 besitzt einen ringförmigen Dauermagneten 18, der zwischen die beiden Federteile 24 und 26 der Wendelfeder 25 gebracht und mit diesen auf die zylindrische Aufnahme 35 der Drehachse 30 geschoben ist. Der Ringmagnet 18 ist in nicht im einzelnen dargestellter Weise mit der Drehachse 30 drehfest verbunden, derart, dass der Nordpol in Richtung der Endschenkel 27 und 29 der Wendelfeder 25 bzw. zur Querseite 45 hin zeigt, während der Südpol in die diametral gegenüberliegende Richtung, also zur Querseite 44, bzw. in Richtung des Mittenschenkels 28 der Wendelfeder 25 zeigt. Die elektrische Schaltereinheit 17 besitzt außerdem mindestens einen, beim Ausführungsbeispiel jedoch zwei nebeneinander angeordnete Hall-Sensoren 19 und 20, die mittels ihrer Anschlussbeine 22 an der Leiterplatte 21 mechanisch und elektrisch befestigt sind. Die Leiterplatte 21 verbindet in nicht dargestellter Weise weitere elektrische und elektronische Bauteile elektrisch und hält diese mechanisch. Die genannten elektrischen und elektronischen Bauteile sind an der Seite der Leiterplatte 21 angeordnet, die der mit den Hall-Sensoren 19 und 20 bestückten Seite der Leiterplatte 21 abgewandt ist. Die so bestückte Leiterplatte 21 ist mit dem Boden 50 des unteren Gehäuseteiles 12 fest verbunden, vorzugsweise verschraubt, wobei die beiden Hall-Sensoren 19 und 20 in einer Ausnehmung 52 des Bodens 50 in ihrer Dicke teilweise aufgenommen sind. Die Lage der beiden Hall-Sensoren 19 und 20 auf der Leiterplatte 21 ist gemäß Fig. 3 derart, dass die Trennungsebene zwischen beiden Hall-Sensoren etwa in der radialen Symmetrieebene des Ringmagneten 18 liegt. Durch das Vorsehen von zwei Hall-Sensoren 19 und 20 ist eine Redundanz programmierbar, die für sicherheitsrelevante Funktionen von Bedeutung ist.

Die Betätigungswippe 16 besitzt eine halbzylindrische mantelförmige Oberfläche 55, deren seitliche Wangen 56 mit Schlüsselöffnungen 58 versehen sind, die über die jeweilige Schlüsselfäche 33 der freien Enden der Drehachse 30 drehschlüssig rasten. Die Verrastung kann gelöst werden, so dass Betätigungswippen 16', 16" anderer äußerer Gestaltung auswechselbar gehalten werden können. Beispiele derartiger Betätigungwippen 16', 16" ergeben sich aus den Fig. 4A und 4B. Während die Betätigungswippe 16 mittig an ihrer Manteloberfläche 55 einen schmalen und niedrigen Betätigungssteg 59 besitzt, ist der Betätigungssteg 59' der Betätigungswippe 16' höher und dicker. Demgegenüber besitzt die Manteloberfläche 55" der Betätigungswippe 16" eine Fingermulde 59".

Die Betätigungswippen 16, 16', 16" sind über einen bestimmten Winkel schwenkbar, beispielsweise von +/- 30 Grad, so dass in diesem Winkelbereich auch der Ringmagnet 18 drehend bewegt wird.

Der obere Gehäusedeckel 13 besitzt an beiden Stirnenden und zu beiden Querseiten angeformte Anschläge 53, die mit inneren Kanten der Betätigungswippe 16, 16', 16" zusammenwirken und so den vorgenannten Winkel begrenzen. Es versteht sich, dass durch Änderung der inneren Anschlagkanten der Betätigungswippen 16, 16', 16" der vorerwähnte Schwenkwinkel verkleinert oder vergrößert werden kann. Es versteht sich in diesem Zusammenhang auch, dass auf diese Weise auch Betätigungswippen mit entsprechend verändertem Schwenkwinkel mit dem Schaltelement 14 bzw. dessen Drehachse 30 auswechselbar sein können.

Claims (14)

1. Wippschalter (10), mit einer mechanischen Schaltereinheit aus einem Schaltergehäuse (11), in dem ein federbelastetes hin und her bewegbares Schaltelement (14) gelagert ist, und einer mit dem Schaltelement (14) verbundenen Betätigungswippe (16) wobei das Schaltelement (14) eine im Schaltergehäuse (11) drehbar gelagerte Drehachse (30) aufweist, die von einer gewickelten Feder (25) umgeben ist, die im Schaltergehäuse (11) vorgespannt gehalten ist, und mit einer elektrischen Schaltereinheit (17), dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden freien Federendschenkel (27, 29) der doppelt gewickelten Feder ortsfest im Schaltergehäuse (11) und der andere an einem mit der Drehachse (30) drehfest verbundenen ersten Arm (38) gelagert ist und ein herausgeführter mittiger Federschenkel (28) sowohl ortsfest im Schaltergehäuse (11) als auch an einem mit der Drehachse (30) drehfest verbundenen zweiten Arm (37) gelagert ist.

2. Wippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltergehäuse (11) an seiner Oberseite offen und von einem Gehäusedeckel (13) verschließbar ist, wobei die Trennebene von Schaltergehäuse (12) und Gehäusedeckel (13) in den Lageraufnahmen (41, 42) für die Drehachse (30) liegt.

3. Wippschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (13) gegen den Vorspanndruck der die Drehachse (30) umgebenden Feder (25) mit dem Schaltergehäuse (12) fest verbunden ist.

4. Wippschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (13) am Schaltergehäuse (12) einenends formschlüssig gehalten und andernends verschraubt ist.

5. Wippschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (13) im wesentlichen dicht mit dem Schaltergehäuse (12) verbünden ist und dass das Schaltergehäuse (12) einen durchgehenden einstückigen Boden (50) aufweist.

6. Wippschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Federteile (24, 26) der doppelt gewickelten Feder (25) in achsialem Abstand angeordnet sind.

7. Wippschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltereinheit (17), einen mit der Drehachse (30) bewegbaren Permanentmagneten (18) und ein mit dem Schaltergehäuse (12) ortsfest verbundenes Hall-Element (19, 20) aufweist.

8. Wippschalter nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet ein Ringmagnet (18) ist, der zwischen den beiden Federteilen (24, 26) um die Drehachse (30) angeordnet ist.

9. Wippschalter nach den Ansprüchen 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hall-Element (19, 20) an der dem Gehäusedeckel (13) abgewandten Seite des Gehäusebodens (50) angeordnet ist.

10. Wippschalter nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hall- Elemente (19, 20) nebeneinander angeordnet sind.

11. Wippschalter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseboden (50) eine Vertiefung (52) aufweist, in der das oder die Hall- Elemente (19, 20) zumindest teilweise angeordnet sind.

12. Wippschaltung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Hall- Elemente (19, 20) an einer Leiterplatte (21) gehalten sind, die am Gehäuseboden (50) befestigt ist.

13. Wippschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Schaltergehäuse (12) bzw. Gehäusedeckel (13) herausragenden Enden der Drehachse (30) eine Schlüsselfäche (33) aufweisen, über die die Betätigungswippe (16) bewegungsschlüssig auswechselbar gerastet ist.

14. Wippschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltergehäuse (12) angeformte Anschläge (53) zur Auslenkungsbegrenzung der Betätigungswippe (16) besitzt.