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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Pulsgeber
mit einem zylinderförmigen
Betätigungselement,
das um seine Rotationsachse drehbar ist. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung eine Hörvorrichtung
bzw. ein Hörgerät, das mit
einem derartigen elektromechanischen Pulsgeber ausgestattet ist.
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Bei
Hörgeräten wird
die Lautstärke
typischerweise mit einem Drehschalter eingestellt. Auf Grund des
Einbaus in ein Hörgerät besteht
eine erste besondere Anforderung an den Drehschalter dahingehend,
dass seine Baugröße so gering
wie möglich gehalten
wird. Hierzu wurden bislang geeignete Mikrorotations-Lautstärkeregler
entwickelt.
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Da
die subjektive Lautstärkeempfindung
sich im Laufe der Tragezeit eines Hörgeräts verändert, muss ein verhältnismäßig großer Lautstärkebereich von
dem Lautstärkesteller
abgedeckt werden können.
Je größer jedoch
dieser Lautstärkebereich
ist, desto gröber
ist die Einstellgenauigkeit des Lautstärkestellers. Daher ergibt sich
eine zweite besondere Anforderung an den Lautstärkesteller, dass er auch in einem
großen
Stellbereich fein einstellbar sein soll. Hierzu wurden endlos drehbare
Lautstärkesteller
entwickelt, wie sie beispielsweise in dem Patent
US 5 380 965 A beschrieben
sind. Ein derartiger Steller für ein
Hörgerät besitzt
die Funktion eines elektromechanischen Pulsgenerators. Dabei sind
in einem festen Sockelteil ein nach außen vorstehendes, elektrisch
leitfähiges
Kontaktglied und ebenfalls nach außen vorstehende elektrisch
leitende Anschlusspaare befestigt. In dem Sockelteil ist senkrecht
ein Schaft befestigt, um den ein Zeitgaberad drehbar ist, wobei das
besagte Zeitgaberad an der Innenfläche parallel zur Achse angeordnete
Rillen besitzt. Ein kreisförmiger
Träger
ist ebenfalls um den Schaft drehbar im Gehäuse befestigt und an seinem äußeren Umfang mit
einem Vorsprung versehen, der in die gewellten Rillen auf der Innenseite
des Zeitgaberads eingreift. Der Träger kann in dem Gehäuse eine
diametrale Bewegung durchführen,
wenn der Vorsprung während einer
Drehbewegung des Zeitgaberads die Spitze zwischen zwei benachbarten
Rillen passiert. Eine U-förmige Kontaktfeder
ist im Raum zwischen dem Träger
und dem Sockelteil befestigt, wobei das geschlossene Ende des U
fest an dem einzelnen Kontaktglied angebracht ist und seine Federbeine
in der Null-Lage des Impulsgenerators teilweise an die benachbarte
senkrechte Endfläche
des Vorsprungs, der vom Träger
aus nach unten gerichtet ist, und teilweise an jeden der Innenanschlüsse der
zwei Anschlusspaare anstoßen.
Der Aufbau dieses Impulsgebers ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.
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Aus
der Druckschrift JP 53-13177 A ist ein elektromechanischer Pulsgeber
bekannt, der auf einer drehbaren Scheibe zahnförmige Konturen besitzt. Sie
wirken mit einem Federelement zusammen, welches je nach Drehrichtung
der Scheibe entweder mit einem ersten Kontakt oder einem zweiten
Kontakt jeweils kurz in Verbindung steht. Das Federelement sowie
der erste und zweite Kontakt sind außerhalb der Scheibe mechanisch
gehalten.
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Weiterhin
beschreibt die Druckschrift
DE 196 52 619 A1 einen inkrementalen Weggeber.
Ein federnder Stab schlägt
beim Drehen eines Stellrads je nach Drehrichtung an eine von zwei
Auslenkschrägen.
Am Ende der jeweiligen Auslenkschräge läuft der Stab auf ein Schaltplateau
auf und drückt
ein bewegliches Schalterelement an ein festes Schalterelement an.
Der elektrische Schalter ist damit kurzzeitig geschlossen.
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Weiterhin
zeigt die Patentschrift
DE
34 40 898 C1 einen mechanischen Impulsgeber zum Erzeugen
von Vorwärts-
und Rückwärtsstellimpulsen. Ein
mit Schaltnocken versehenes, drehbar gelagertes Steuerglied bringt
das freie Ende einer beweglichen Drahtfeder je nach Drehrichtung
des Steuerglieds mit dem einen oder anderen von zwei, dem Ende der
Drahtfeder benachbarten, feststehenden Kontakten in Verbindung.
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Auch
die Druckschrift
DE
30 25 514 A1 beschreibt einen elektrischen Drehschalter
mit Kontakten, die durch Drehen der Handhabe des Schalters in Berührung gebracht
werden können.
Im Schaltergehäuse
sind zwei ortsfeste Kontakte mit Abstand voneinander angeordnet.
Zwischen diesen ist ein biegbarer, federelastischer weiterer Kontakt
gehaltert, und die drehbare Handhabe bringt beim Drehen diesen Kontakt
abhängig
vom Drehsinn mit einem der beiden ortsfesten Kontakte vorübergehend
in Berührungskontakt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen konstruktiv
vereinfachten Pulsgeber bzw. Impulsgenerator insbesondere für ein Hörgerät zur Verfügung zu
stellen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
einen elektromechanischen Pulsgeber mit einem hohlzylinderförmigen Betätigungselement,
das um seine Rotationsachse drehbar ist, sowie umfassend ein erstes
elektrisches Kontaktelement im Inneren des Betätigungselements, ein zweites
elektrisches Kontaktelement im Inneren des Betätigungselements und ein drittes,
elektrisches, axial zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement
angeordnetes und bewegbares Kontaktelement, das bei einer Drehung
in einer ersten Drehrichtung des Betätigungselements an das erste
Kontaktelement und bei einer Drehung in einer zweiten, entgegengesetzten
Drehrichtung des Betätigungselements
an das zweite Kontaktelement axial bewegbar ist, wobei das erste
und zweite Kontaktelement jeweils eine senkrecht zur Rotationsachse
des Betätigungselements angeordnete
elektrisch leitfähige
Platte aufweist, und das dritte Kontaktelement eine Blattfeder umfasst, deren
Hauptausdehnungsebene senkrecht zur Rotationsachse des Betätigungselements
angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird somit
ein Rotationsschalter bzw. drehbeweglicher Pulsgeber bereitgestellt,
mit dem in Abhängigkeit von
der Rotationsrichtung des Betätigungselements,
aber unabhängig
von der Position des Betätigungselements,
Impulse bereitgestellt werden können.
Außerdem
zeichnet sich der erfindungsgemäße elektromechanische
Pulsgeber durch ein einfaches mechanisches Design aus, mit dem eine
Drehbewegung in eine axiale Bewegung umgesetzt werden kann.
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Vorzugsweise
umfasst der elektromechanische Pulsgeber mindestens einen Zahn,
der mit dem Betätigungselement
drehbar ist und der eine erste Fläche, die eine Steigung in einer
tangentialen Richtung des Betätigungselements
besitzt, und eine zweite Fläche,
die ein Gefälle
in der entgegengesetzten tangentialen Richtung des Betätigungselements
besitzt, aufweist, so dass das dritte Kontaktelement bei einer Drehung
des Betätigungselements
in der ersten Drehrichtung durch Wechselwirkung mit der ersten Fläche in einer
ersten axialen Richtung und bei Drehung des Betätigungselements in der zweiten Drehrichtung
durch Wechselwirkung mit der zweiten Fläche in einer entgegengesetzten
zweiten axialen Richtung bewegbar ist. Durch diesen Aufbau lässt sich
die rotatorisch-axiale Transformation einfach realisieren.
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Das
Betätigungselement
kann einen hohlzylindrischen Abschnitt aufweisen, an dessen Innenumfang
der mindestens eine Zahn angeordnet ist. Insbesondere können mehrere
der genannten Zähne an
dem Innenumfang gleichmäßig verteilt
sein. Damit lässt
sich die Impulsfolgegeschwindigkeit bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit
des Betätigungselements
variieren.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Kontaktelement
in einen Träger
eingegossen. Ebenso kann das zweite Kontaktelement in einen weiteren
Träger
eingegossen sein. Durch diese Bauart lässt sich der Montageaufwand
verringern.
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Darüber hinaus
kann die Blattfeder einen runden Abschnitt zum Zusammenwirken mit
dem mindestens einen Zahn besitzen. Die Blattfeder gewährleistet
die erforderliche Rückstellkraft,
so dass das dritte Kontaktelement weder mit dem ersten Kontaktelement
noch mit dem zweiten Kontaktelement in Berührung steht, wenn das Betätigungselement
nicht gedreht wird.
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Entsprechend
einer besonders bevorzugten Anwendung ist eine Hörvorrichtung mit dem oben genannten
elektromechanischen Pulsgeber ausgestattet. Insbesondere ist es
vorteilhaft, wenn der elektromechanische Pulsgeber zur Einstellung
der Verstärkung
bzw. Lautstärke
in einem Hörgerät dient.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in
denen zeigen:
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1 eine
3D-Ansicht eines erfindungsgemäßen Pulsgebers;
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2 ein
Prinzipschaltbild des Pulsgebers von 1;
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3 eine
Querschnittsansicht des Pulsgebers;
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4 eine
Ansicht in das Drehrad des Pulsgebers;
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5 eine
Prinzipskizze der Kontaktfeder zwischen zwei Zähnen;
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6 die
Kontaktfeder im niedergedrückten Zustand;
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7 die
Kontaktfeder im hochgedrückten Zustand;
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8 eine
Draufsicht auf das Drehrad des Pulsgebers und
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9 eine
Explosionsansicht des Pulsgebers von 1.
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Das
nachfolgend näher
geschilderte Ausführungsbeispiel
stellt eine bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dar.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßer elektromechanischer
Pulsgeber in perspektivischer Ansicht wiedergegeben. Der Pulsgeber
besitzt als Betätigungselement
eine drehbare Kappe 1. Diese hohlzylindrisch ausgeformte
Drehkappe 1 ist in beiden Rotationsrichtungen um ihre Drehachse
drehbar. Zur Ausgabe entsprechender elektrischer Signale sind drei
Pins A, B und G vorgesehen.
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2 zeigt
das elektrische Schaltbild, das dem Pulsgeber von 1 zugrunde
liegt. Es sind die Anschlüsse
bzw. Pins A, B und G zu erkennen. Wird die Kappe 1 im Uhrzeigersinn
(cw) gedreht, so werden wiederholt die Pins A und G kurzgeschlossen. Anderenfalls,
wenn die Kappe 1 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird (ccw),
werden die Pins B und G kurzgeschlossen. Eingebaut in ein Hörgerät kann der Pulsgeber
somit dazu verwendet werden, beispielsweise die Lautstärke schrittweise
zu ändern.
Durch Drehen der Kappe 1 im Uhrzeigersinn wird beispielsweise
die Lautstärke
schrittweise erhöht,
während sie
durch Drehen gegen den Uhrzeigersinn schrittweise erniedrigt wird.
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Der
innere Aufbau des elektromechanischen Pulsgebers von 1 ist
in 3 im Querschnitt dargestellt. Allerdings ist in 3 die
Kappe 1 abgenommen. Der Pulsgeber besteht aus einer rundlichen Grundplatte 2,
auf die eine ebenfalls rundliche Abdeckung 3 aufgeschraubt
ist. In die Grundplatte ist eine erste elektrische Leiterplatte 4 eingegossen,
die in ständigem
Kontakt mit dem PIN A steht. Ebenso ist in die Abdeckung 3 eine
zweite Leiterplatte 5 eingegossen, die in ständigem Kontakt
mit dem in 3 nicht dargestellten PIN B
steht.
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Zwischen
der Grundplatte 2 und der Abdeckung 3 ist eine
Blattfeder 6 eingespannt, die in ständigem Kontakt mit dem PIN
G steht. Die Blattfeder 6 ist nur an einer Seite, in 3 an
ihrer linken Seite, eingespannt, während sie an der anderen Seite
axial zwischen den beiden Leiterplatten 4 und 5 bewegbar ist.
An dem frei bewegbaren Ende weist die Blattfeder einen zylinderförmigen Vorsprung 7 auf.
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Am
Umfang der Grundplatte 2 und der Abdeckung 3 ist
ein ringförmiges
Drehrad 8 drehbar gelagert. Dieses Drehrad 8 besitzt
an seiner Innenmantelfläche
Zähne 9,
die mit dem Vorsprung 7 der Blattfeder 6 zusammenwirken.
Auf den Außenmantel
des Drehrads 8 kann die Kappe 1 formschlüssig aufgebracht
werden, so dass das Drehrad 8 bei einer Drehung der Kappe 1 mitgenommen
wird.
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4 zeigt
den Aufbau des Pulsgebers von 3 aus einer
Perspektive von schräg
oben. Die Abdeckung 3 ist hier abgeschraubt, so dass der
Blick in das Innere des ringförmigen
Drehrads 8 frei ist. Am Innenumfang des Drehrads 8 sind
mehrere Zähne 9 gleichmäßig verteilt.
Jeder dieser Zähne 9 ist
an das Drehrad 8 angegossen. Der einzelne Zahn 9 ist
quaderförmig
ausgebildet und besitzt eine Längsachse
in seiner Hauptausdehnungsrichtung. Diese Längsachse besitzt eine Richtungskomponente
in tangentialer Richtung und in axialer Richtung des Betätigungsrads 8.
Der Zahn verläuft
somit schräg
am Innenmantel des Drehrads 8. Hiermit besitzt er eine
erste Längsseite 91,
die bei tangentialer Betrachtung eine Steigung nach oben besitzt
und eine zweite gegenüberliegende
Längsseite 92,
die bei tangentialer Betrachtung in entgegengesetzter Richtung ein
Gefälle nach
unten aufweist. Außerdem
ist in 4 die U-förmige
Blattfeder 6 mit ihrem axial frei beweglichen Vorsprung 7 zu
erkennen.
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Die 5 bis 7 zeigen
nun das Funktionsprinzip des pulsgebenden Drehschalters. In jeder dieser
Figuren ist der zylinderförmige
Vorsprung 7 zwischen zwei der schräg verlaufenden Zähne 9 dargestellt.
In 5 steht der Vorsprung 7 mit keinem der
Zähne 9 in
Wechselwirkung. Er nimmt daher eine neutrale Position ein.
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Wird
das Drehrad 8 gemäß 6 im
Uhrzeigersinn gedreht (vgl. Pfeil), so wird der Vorsprung 7 von
der Unterseite 92 von einem der beiden schräg verlaufenden
Zähne 9 aus
der Neutralposition 10 nach unten gedrückt. Wird das Drehrad 8 im
Uhrzeigersinn weitergedreht, so erreicht der Vorsprung 7 eine
tiefste Position, in der er Kontakt mit der Leiterplatte 4 der
Grundplatte 2 erhält.
Damit besteht ein Kurzschluss zwischen der Leiterplatte 4 und
der Blattfeder 6 bzw. dem Pin A und dem Pin G.
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Wird
das Drehrad 8 jedoch gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so
gerät der
Vorsprung 7 der Blattfeder 6 gemäß 7 mit
einer schräg
verlaufenden Oberseite 91 eines der Zähne 9 in Wechselwirkung.
Dabei wird der rundliche Vorsprung 7 aus seiner Normal-
bzw. Neutralposition 10 nach oben gedrückt. Beim weiteren Bewegen
des Drehrads 8 erreicht der Vorsprung 7 eine höchste Position,
in der er mit der Leiterplatte 5 der Abdeckung 3 in
Kontakt gerät.
Nach Überschreiten
dieser Höchstposition
wird der Kontakt wieder geöffnet
und der Vorsprung 7 wird in die Neutralposition zurückgestellt.
Die kurze Kontaktzeit zwischen dem Vorsprung 7 und der
Leiterplatte 5 oder auch der Leiterplatte 4 im
Fall der Drehung des Drehrads 8 im Uhrzeigersinn kann zur
Erzeugung eines oder mehrerer Impulse beispielsweise zur Verstellung
der Lautstärke
eines Hörgeräts verwendet
werden.
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8 zeigt
eine Draufsicht des Pulsgebers von 4. Aus dieser
Perspektive sind die schräg verlaufenden
Zähne 9 am
Innenmantel des Drehrads 8 gut zu erkennen. Ebenso sind
von hier die schräg verlaufenden
Oberseiten 91 der Zähne 9 zu
erkennen, durch die der zylinderförmige Vorsprung 7 der Blattfeder 6 nach
oben (hier zum Betrachter hin) gebogen wird.
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In 9 ist
schließlich
der elektromechanische Pulsgeber gemäß dem Ausführungsbeispiel von 1 in
einer Explosionsansicht dargestellt. Diese verdeutlicht den einfachen
Aufbau des Pulsgebers gegenüber
dem Stand der Technik sowie die einfach durchzuführende Montage. Aus dieser
Darstellung geht hervor, dass zur Montage einfach die Blattfeder 6 und
das Drehrad 8 auf die Grundplatte 2 aufgelegt werden.
Anschließend
wird die Abdeckung 3 aufgeschraubt, wobei die Blattfeder 6 zwischen
die Grundplatte 2 und die Abdeckung 3 geklemmt
wird. Gleichzeitig wird durch die Abdeckung 3 das Drehrad 8 durch
Formschluss zwischen der Grundplatte 2 und der Abdeckung 3 drehbar
gehalten. Das Anschrauben der Abdeckung 3 an die Grundplatte 2 erfolgt durch
eine Schraube 11, die in einen an die Grundplatte 2 angespritzten
Schaft 21 eingeschraubt wird. Als letzter Montageschritt
wird die Kappe 1 drehfest auf den Drehring 8 aufgesteckt.