DE102012008684A1

DE102012008684A1 - Schalter für ein Elektrogerät

Info

Publication number: DE102012008684A1
Application number: DE102012008684A
Authority: DE
Inventors: Martin Koepsell; Gerhard FANGMANN
Original assignee: Johnson Electric Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Johnson Electric Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2013-10-31
Also published as: CN103377839A; US9183997B2; US20130284574A1; CN103377839B; JP2013232416A

Abstract

Im Schaltergehäuse eines Schalters für ein Elektrogerät sind wenigstens ein auf einem Stellweg gehaltenes Betätigungsglied (3) sowie wenigstens ein am Betätigungsglied (3) angreifendes Rückstellorgan (4) angeordnet. Dem Betätigungsglied (3) ist ein Widerstandserzeuger (5) zugeordnet, der zwischen wenigstens einem am Stellweg (2) des Schaltergehäuses (1) ausgebildeten Widerlager (6) und wenigstens einem am Betätigungsglied (3) ausgebildeten Loslager (7) gehalten ist. Die aus der Rückstellkraft des Rückstellorgans (4) und aus der Widerstandskraft des Widerstandserzeugers (5) in Richtung des Stellweges (2) hervorgehende Kraftresultierende ist der Rückstellkraft gleichgerichtet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter für ein elektrisches Gerät, in dessen Schaltergehäuse wenigstens ein auf einem Stellweg gehaltenes Betätigungsglied sowie wenigstens ein am Betätigungsglied angreifendes Rückstellorgan angeordnet ist.
Derartige Schalter aufweisende Elektrogeräte sind insbesondere Handgeräte, deren elektrischer Betrieb aus Sicherheitsgründen nur in den Händen einer die Handgeräte führende Person möglich sein soll. Mit dem Rückstellorgan sind die Betriebszeiten auf die Dauer einer Betätigung des Betätigungsgliedes beschränkt, wobei das Rückstellorgan regelmäßig in eine von der menschlichen Hand zu erfassende Griffstruktur eingelassen ist. Länger andauernde Betriebszeiten haben sich jedoch als problematisch erwiesen, da die hierzu am Betätigungsglied mit einer Auslösekraft zu überwindende Rückstellkraft zu Verkrampfungen in der Handmuskulatur führt. Das Verkrampfen der Handmuskulatur hindert die das Handgerät bedienende Person jedoch an einer kontinuierlichen und präzisen Arbeitsweise. Abhilfe verschaffen sogenannte Feststellmechanismen, mit denen das Betätigungsglied in einer das Elektrogerät betätigenden Schalterstellung festgesetzt wird. Die Feststellmechanismen bergen jedoch Unfallrisiken, die immer wieder dazu führen, dass sich Personen an den Werkzeugen der Handgeräte verletzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, der einen unfallsicheren und für die menschliche Handmuskulatur gleichwohl belastungsarmen Dauerbetrieb erlaubt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Schalter zeichnet sich dadurch aus, dass dem Betätigungsglied ein Widerstandserzeuger zugeordnet ist, der zwischen wenigstens einem am Stellweg des Schaltergehäuses ausgebildeten Widerlager und wenigstens einem am Betätigungsglied ausgebildeten Loslager gehalten ist, und dass die aus der Rückstellkraft des Rückstellorgans und aus der Widerstandskraft des Widerstandserzeugers in Richtung des Stellweges hervorgehende Kraftresultierende der Rückstellkraft gleichgerichtet ist.
Durch Auslegung der vom Widerstandserzeuger generierten Widerstandskraft in Bezug auf ihre Größe und Ausrichtung ist im Rahmen des mit der Kraftresultierenden vorgegebenen Kräfteverhältnisses die dem erfindungsgemäßen Schalter eigene Schalterhaptik auf besonders wirkungsvolle Weise veränderbar. Insbesondere erlaubt die veränderbare Schalterhaptik einen für die menschliche Handmuskulatur belastungsarmen Dauerbetrieb von Handgeräten. Auf Unfallrisiken bergende Feststellmechanismen kann vollständig verzichtet werden. Die veränderte Schalterhaptik basiert somit auf der über den Stellweg veränderlichen Kraftresultierenden, so dass eine zur Überwindung dieser Kraftresultierenden am Betätigungsglied einzuleitende Betätigungskraft einer über den Stellweg abgetragenen kurvenförmigen Kennlinie folgt. Zur verbesserten Handhabe elektrischer Geräte gilt es die Kennlinie so auszubilden, dass die haptische Erfassung bestimmter Schaltvorgänge verbessert ist.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist das Widerlager des Widerstandserzeugers an wenigstens einem der die Länge des Stellweges begrenzenden Wegenden ausgebildet. An Wegenden gelegene Widerlager dienen insbesondere der Ausbildung von Schalterendstellungen, die durch eine verringerte Kraftresultierende und damit auch durch eine verringerte Betätigungskraft für einen die Handmuskulatur schonenden Dauerbetrieb geeignet ist. An Wegenden gelegene Widerlager können aber auch der Ausbildung elektrischer Einschaltpunkte dienen.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist das Widerlager des Widerstandserzeugers inmitten der Wegstrecke des Stellweges ausgebildet. Inmitten des Stellweges gelegene Widerlager sind beispielsweise zur Ausbildung von Schaltstufen geeignet, mit denen eine haptische Trennung unterschiedlicher Betriebszustände realisierbar ist. In Abhängigkeit der Anzahl der mit dem erfindungsgemäßen Schalter schaltbaren Betriebszustände liegt es selbstverständlich im Rahmen dieser Erfindung, wenn der Magnetfelderzeuger an mehreren am Stellweg gelegenen Streckenpunkten ein Widerlager aufweist. Dabei können die Widerlager sowohl eine beabstandete als auch eine einander ganz oder teilweise überlagernde Anordnung zueinander aufweisen.
Zur Ausbildung des Widerstandserzeugers weist dieser wenigstens einen am Widerlager und wenigstens einen am Loslager angeordneten ferromagnetischen Körper auf, wobei wenigstens einer der ferromagnetischen Körper als Magnet ausgebildet ist. Der Magnet ist ein Dauer- oder Elektromagnet, wobei dieser sowohl Bestandteil des Widerlagers als auch Bestandteil des Loslagers sein kann. Die in einem Widerstandserzeuger zusammenwirkenden ferromagnetischen Körper können der gewünschten Schalterhaptik entsprechend sowohl einander berührende Kontakt- oder Gleitflächen als auch einander berührungslos passierende Wirkflächen aufweisen. Magnete sind aufgrund der ihnen eigenen Kräftecharakteristik besonders zur haptischen Übermittlung von Signalen geeignet, die emotionale Auswirkungen auf eine den erfindungsgemäßen Schalter betätigende Person haben. Auf Schaltvorgänge bezogen werden mit derartigen Signalen induzierte Emotionen beispielsweise mit Werten wie „satt”, „schwammig”, „kurzzeitig”, „vorübergehend” oder „dauerhaft” in Verbindung gebracht.
Zur Ausbildung besonders leistungsstarker Widerstandserzeuger wird jedoch vorgeschlagen, sowohl den ferromagnetischen Körper des Widerlagers als auch den ferromagnetischen Körper des Loslagers zu einem Magneten auszubilden.
Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Magnete einander mit ihren gegensätzlichen Polen zugekehrt. In diesem Fall ist die aus der Rückstellkraft des Rückstellorgans und aus der Magnetkraft der ferromagnetischen Körper in Richtung des Stellweges hervorgehende Kraftresultierende der Rückstellkraft dann gleichgerichtet, wenn die Magnetkraft kleiner als die Rückstellkraft ist. Das einander Zukehren gegensätzlicher Pole ist insbesondere zur Ausbildung von Schalterstellungen vorgesehen, die durch eine verringerte Kraftresultierende und damit auch durch eine verringerte Betätigungskraft bedingt, für einen die Handmuskulatur schonenden Dauerbetrieb geeignet sind.
Umgekehrt können die Magnete einander auch mit ihren gleichen Polen zugekehrt sein. In diesem Fall ist die aus der Rückstellkraft des Rückstellorgans und aus der Magnetkraft der ferromagnetischen Körper in Richtung des Stellweges hervorgehende Kraftresultierende der Rückstellkraft dann gleichgerichtet, wenn auch die Rückstellkraft der Magnetkraft gleichgerichtet ist. Das einander Zukehren gleicher Pole ist beispielsweise zur Ausbildung einer verschleißfreien Begrenzung einzelner am Stellweg gelegener Schalterstellungen geeignet.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist der Widerstandserzeuger wenigstens eine am Widerlager angeordnete Raststruktur und wenigstens eine am Loslager angeordnete Raststruktur auf, wobei wenigstens eine dieser Raststrukturen eine federelastische Lagerung aufweist. Die federelastische Lagerung kann mittels Torsions-, Biege-, Zug- oder Gasfedern hergestellt sein. Die in einem Widerstandserzeuger zusammenwirkenden Raststrukturen können der gewünschten Schalterhaptik entsprechend, sowohl aneinander abgleitende Gleitflächen als auch aneinander abrollende Laufflächen aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1: einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters in einer unbetätigten Schalterendstellung;
2: einen Längsschnitt durch den Schalter gemäß 1 in einer betätigten Schalterendstellung;
3: einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters in einer unbetätigten Schalterendstellung;
4: einen Längsschnitt durch den Schalter gemäß 3 in einer betätigten Schalterendstellung;
5: einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters in einer unbetätigten Schalterendstellung; und
6: einen Längsschnitt durch den Schalter gemäß 5 in einer betätigten Schalterendstellung.
Die 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalters in einer unbetätigten Schalterendstellung. Im Schaltergehäuse 1 des Schalters sind ein auf einem Stellweg 2 gehaltenes Betätigungsglied 3 sowie ein am Betätigungsglied 3 angreifendes Rückstellorgan 4 angeordnet, das als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Dem Betätigungsglied 3 ist ein Widerstandserzeuger 5 zugeordnet, der zwischen einem am Stellweg 2 des Schaltergehäuses 1 ausgebildeten Widerlager 6 und einem am Betätigungsglied 3 ausgebildeten Loslager 7 gehalten ist. Die aus der Rückstellkraft des Rückstellorgans 4 und aus der Widerstandskraft des Widerstandserzeugers 5 in Richtung des Stellweges 2 hervorgehende Kraftresultierende ist der Rückstellkraft des Rückstellorgans 4 gleichgerichtet. Das Widerlager 6 des Widerstandserzeugers 5 ist an einem der die Länge des Stellweges 2 begrenzenden Wegenden ausgebildet. Der Widerstandserzeuger 5 weist einem am Widerlager 6 sowie einen am Loslager 7 angeordneten ferromagnetischen Körper 8, 9 auf, wobei beide ferromagnetischen Körper 8, 9 als Magnete ausgebildet sind, die mit ihren gegensätzlichen Polen einander zugekehrt sind. Das Schaltergehäuse 1 weist eine Anschlagstruktur 10 auf, die in der dargestellten Schalterendstellung mit einer am Betätigungsglied 3 ausgebildeten Anschlagstruktur 11 in Anlage steht. Eine in das Schaltergehäuse 1 integrierte elektrische Anschlussstruktur 12 dient dem Anschluss des erfindungsgemäßen Schalters an ein nicht dargestelltes elektrisches Gerät.
Die 2 zeigt den Schalter gemäß 1 in einer betätigten Schalterendstellung, in welcher der ferromagnetische Körper 8 des Widerlagers 6 und der ferromagnetische Körper 9 des Loslagers 7 einander berühren. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen.
Die 3 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalters in einer unbetätigten Schalterendstellung. Im Schaltergehäuse 13 des Schalters sind ein auf einem Stellweg 14 gehaltenes Betätigungsglied 15 sowie ein am Betätigungsglied 15 angreifendes Rückstellorgan 16 angeordnet, das ebenfalls als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Dem Betätigungsglied 15 ist ein Widerstandserzeuger 17 zugeordnet, der zwischen einem am Stellweg 14 des Schaltergehäuses 13 ausgebildeten Widerlager 18 und einem am Betätigungsglied 15 ausgebildeten Loslager 19 gehalten ist. Die aus der Rückstellkraft des Rückstellorgans 16 und aus der Widerstandskraft des Widerstandserzeugers 17 in Richtung des Stellweges 14 hervorgehende Kraftresultierende ist der Rückstellkraft des Rückstellorgans 16 gleichgerichtet. Das Widerlager 18 des Widerstandserzeugers 17 ist ebenfalls an einem der die Länge des Stellweges 14 begrenzenden Wegenden ausgebildet. Der Widerstandserzeuger 17 weist eine am Widerlager 18 ausgebildete Raststruktur 20 und einer am Loslager 19 ausgebildete Raststruktur 21 auf, wobei die am Widerlager 18 ausgebildete Raststruktur 20 als federelastischer Draht und die am Loslager 19 ausgebildete Raststruktur 21 als mit dem Draht zusammenwirkende Vertiefung ausgebildet ist. Das Schaltergehäuse 13 weist eine Anschlagstruktur 22 auf, die in der dargestellten Schalterendstellung mit einer am Betätigungsglied 15 ausgebildeten Anschlagstruktur 23 in Anlage steht. Eine in das Schaltergehäuse 13 integrierte elektrische Anschlussstruktur 24 dient dem Anschluss des erfindungsgemäßen Schalters an ein elektrisches Gerät.
Die 4 zeigt den Schalter gemäß 3 in einer betätigten Schalterendstellung, in welcher die Raststruktur 20 des Widerlagers 18 und die Raststruktur 21 des Loslagers 19 miteinander verrastet sind. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen.
Die 5 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalters in einer unbetätigten Schalterendstellung. Im Schaltergehäuse 25 des Schalters sind ein auf einem Stellweg 26 gehaltenes Betätigungsglied 27 sowie ein am Betätigungsglied 27 angreifendes Rückstellorgan 28 angeordnet, das abermals als Schraubendruckfeder ausgebildet ist. Dem Betätigungsglied 27 ist ein Widerstandserzeuger 29 zugeordnet, der zwischen einem am Stellweg 26 des Schaltergehäuses 25 ausgebildeten Widerlager 30 und einem am Betätigungsglied 27 ausgebildeten Loslager 31 gehalten ist. Die aus der Rückstellkraft des Rückstellorgans 28 und aus der Widerstandskraft des Widerstandserzeugers 29 in Richtung des Stellgliedes 26 hervorgehende Kraftresultierende ist der Rückstellkraft des Rückstellorgans 28 gleichgerichtet. Das Widerlager 30 des Widerstandserzeugers 29 ist an einem der die Länge des Stellweges 26 begrenzenden Wegenden ausgebildet. Der Widerstandserzeuger 29 weist eine am Widerlager 30 ausgebildete Raststruktur 32 und eine am Loslager 31 ausgebildete Raststruktur 33 auf, wobei die am Loslager 31 ausgebildete Raststruktur 33 als federelastische Rastnase und die am Widerlager 30 ausgebildete Raststruktur 32 als mit der Rastnase zusammenwirkende Hinterschneidung ausgebildet ist. Das Schaltergehäuse 25 weist eine Anschlagstruktur 34 auf, die in der dargestellten Schalterendstellung mit einer am Betätigungsglied 27 ausgebildeten Anschlagstruktur 35 in Anlage steht. Eine in das Schaltergehäuse 25 integrierte elektrische Anschlussstruktur 36 dient dem Anschluss des erfindungsgemäßen Schalters an ein elektrisches Gerät.
Die 6 zeigt den Schalter gemäß 5 in einer betätigten Schalterendstellung, in welcher die Raststruktur 32 des Widerlagers 30 und die Raststruktur 33 des Loslagers 31 miteinander verrastet sind. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Claims

Schalter für ein Elektrogerät, in dessen Schaltergehäuse wenigstens ein auf einem Stellweg gehaltenes Betätigungsglied sowie wenigstens ein am Betätigungsglied angreifendes Rückstellorgan angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Betätigungsglied (3, 15, 27) ein Widerstandserzeuger (5, 17, 29) zugeordnet ist, der zwischen wenigstens einem am Stellweg (2, 14, 26) des Schaltergehäuses (1, 13, 25) ausgebildeten Widerlager (6, 18, 30) und wenigstens einem am Betätigungsglied (3, 15, 27) ausgebildeten Loslager (7, 19, 31) gehalten ist, und dass die aus der Rückstellkraft des Rückstellorgans (4, 16, 28) und aus der Widerstandskraft des Widerstandserzeugers (5, 17, 29) in Richtung des Stellweges (2, 14, 26) hervorgehende Kraftresultierende der Rückstellkraft gleichgerichtet ist.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (6, 18, 30) des Widerstandserzeugers (5, 17, 29) an wenigstens einem der die Länge des Stellweges (2, 14, 26) begrenzenden Wegenden ausgebildet ist.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (6, 18, 30) des Widerstandserzeugers (5, 17, 29) inmitten der Wegstrecke des Stellweges (2, 14, 26) ausgebildet ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandserzeuger (5, 17, 29) an mehreren am Stellweg (2, 14, 26) gelegenen Streckenpunkten ein Widerlager (6, 18, 30) aufweist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandserzeuger (5) wenigstens einen am Widerlager (6) und wenigstens einen am Loslager (7) angeordneten ferromagnetischen Körper (8, 9) aufweist, wobei wenigstens einer der ferromagnetischen Körper (8, 9) als Magnet ausgebildet ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandserzeuger (5) wenigstens einen am Widerlager (6) und wenigstens einen am Loslager (7) angeordneten ferromagnetischen Körper (8, 9) aufweist, wobei die ferromagnetischen Körper (8, 9) jeweils als Magnet ausgebildet sind.
Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete einander mit ihren gegensätzlichen Polen zugekehrt sind.
Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete einander mit ihren gleichen Polen zugekehrt sind.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandserzeuger (17, 29) wenigstens eine am Widerlager (18, 30) ausgebildete Raststruktur (20, 32) und wenigstens eine am Loslager (19, 31) ausgebildete Raststruktur (21, 33) aufweist, wobei wenigstens eine der Raststrukturen (20, 21) bzw. (32, 33) eine federelastische Lagerung aufweist.