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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Solche Schalter werden für Elektrowerkzeuge, beispielsweise für handgeführte Elektrowerkzeuge, wie Elektrobohrmaschinen, Bohrhämmer, Elektroschrauber o. dgl., verwendet.
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Mit Hilfe des elektrischen Schalters wird die elektrische Energie vom Netz oder einem geeigneten Akkusystem so umgewandelt beziehungsweise so beeinflusst, dass ein dem Schalter nachgeordneter Elektromotor des Elektrowerkzeugs abhängig vom Bediener angesteuert wird. So wird der Elektromotor zum Beispiel ein- und/oder ausgeschaltet, abgebremst, dessen Drehzahl verändert und/oder auch drehmoment- und/oder stromabhängig geregelt und/oder gesteuert. Der elektrische Schalter dient somit als Signalgeber für das Elektrowerkzeug.
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Aus der
DE 197 08 939 A1 ist ein für diese Funktionen geeigneter elektrischer Schalter mit einem Gehäuse bekannt, wobei am Gehäuse ein manuell zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbares Betätigungsorgan angeordnet ist. Das Betätigungsorgan steht mit einem Kontaktsystem im Gehäuse in Wirkverbindung, so dass das Kontaktsystem zur Inbetriebnahme eines Elektromotors des Elektrowerkzeugs eingeschaltet wird, wenn das Betätigungsorgan aus der Ausgangsstellung bewegt wird. Das Betätigungsorgan wirkt somit in einer Stellung, nämlich bei Verlassen der Ausgangsstellung schaltend auf das Kontaktsystem ein. Das Betätigungsorgan steht weiterhin in Wirkverbindung mit einem Potentiometer, das eine dem Verstellweg des Betätigungsorgans entsprechende elektrische Spannung abgibt. Das Potentiometer dient somit als Signaleinrichtung zur Erzeugung eines dem Verstellweg des Betätigungsorgans zugeordneten Signals, das in diesem Fall durch die elektrische Spannung, deren Größe zum Verstellweg des Betätigungsorgans korrespondiert, repräsentiert wird. Dieses Signal wird einer Steuereinrichtung zugeführt, wobei die Steuereinrichtung den Elektromotor in Abhängigkeit von diesem Signal betreibt, steuert und/oder regelt. Beispielsweise stellt die Steuereinrichtung die Drehzahl des Elektrowerkzeugs entsprechend der vom Benutzer vorgenommenen Verstellung des Betätigungsorgans ein.
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Bei dem bekannten Schalter sind sämtliche Komponenten, insbesondere die Signaleinrichtung sowie das Kontaktsystem, im Gehäuse befindlich. Zumindest zur Aufnahme der Signaleinrichtung ist eine Leiterplatte vorgesehen, die im Gehäuse des Schalters angeordnet ist. Dadurch ist eine aufwändige Ausgestaltung des Gehäuses bedingt. Zudem ist eine solche Ausgestaltung wenig flexibel im Hinblick auf die Anpassung an verschiedene Elektrowerkzeuge, insbesondere im Hinblick auf die Anpassung des Schalters an den hierfür im Elektrowerkzeug vorgesehenen Bauraum zu dessen Aufnahme.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den elektrischen Schalter derart weiterzuentwickeln, dass dessen Flexibilität gesteigert und/oder der Aufwand verringert ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Schalter ist eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Leiterplatte vorgesehen, wobei wenigstens Teile der Signaleinrichtung und/oder des Kontaktsystems auf der Leiterplatte befindlich sind. Dadurch ist eine Anpassung an das jeweilige Elektrowerkzeug, in dem der Schalter verwendet wird, erleichtert, da lediglich die Ausgestaltung der Leiterplatte anzupassen ist. Des Weiteren ist ein solcher Schalter kostengünstiger als bisherige Schalter. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die Signaleinrichtung einen Schleifer sowie eine Widerstandsanordnung in der Art eines Potentiometers umfassen. In einfacher Art und Weise kann die Widerstandsanordnung aus einer Widerstandsbahn in der Art eines Widerstandsdrucks und/oder einer Widerstandskaskade ausgebildet sein. Der Schleifer kann im Gehäuse befindlich sein und mit dem Betätigungsorgan in bewegbarer Zusammenwirkung stehen. Die Widerstandsanordnung kann auf der Leiterplatte befindlich sein. Dadurch ist eine Aufteilung der Signaleinrichtung geschaffen, wobei in vorteilhafter Weise die an das jeweilige Elektrowerkzeug anzupassende Widerstandsanordnung auf der externen, also außerhalb des Gehäuses befindlichen, Leiterplatte angeordnet ist.
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In einer anderen Ausgestaltung kann die Signaleinrichtung ein Sensorelement sowie ein Geberelement umfassen. Das Geberelement kann im Gehäuse befindlich sein und mit dem Betätigungsorgan in bewegbarer Zusammenwirkung stehen. Das Sensorelement kann auf der Leiterplatte befindlich sein. Es ist wiederum eine Aufteilung der Signaleinrichtung geschaffen, wobei in vorteilhafter Weise das an das jeweilige Elektrowerkzeug anzupassende Sensorelement auf der externen, also außerhalb des Gehäuses befindlichen, Leiterplatte angeordnet ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Sensorelement im Gehäuse befindlich ist sowie mit dem Betätigungsorgan in bewegbarer Zusammenwirkung steht. Das Geberelement kann auf der Leiterplatte befindlich sein, so dass eine Aufteilung der Signaleinrichtung geschaffen ist, bei der das außerhalb des Gehäuses befindliche Geberelement in einfacher Weise an das jeweilige Elektrowerkzeug anpassbar ist. Zudem kann bei diesen Ausgestaltungen die Signaleinrichtung berührungslos arbeiten, so dass das Gehäuse für den Einsatz unter rauen Bedingungen nach außen geschlossen bzw. abgedichtet ausgestaltet werden kann.
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Beispielsweise kann es sich bei dem Sensorelement um einen Magnetsensor, insbesondere um einen Hallsensor, einen Reedsensor o. dgl. sowie bei dem Geberelement um einen Magneten, ein Magnetband o. dgl. handeln. Als weitere Beispiele kann es sich
- – bei dem Sensorelement um einen induktiven Sensor sowie bei dem Geberelement um einen elektrischen Leiter handeln, und/oder
- – bei dem Sensorelement um einen kapazitiven Sensor sowie bei dem Geberelement um einen elektrischen Leiter und/oder ein Dielektrikum handeln, und/oder
- – bei dem Sensorelement um wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens einen Fotosensor sowie bei dem Geberelement um wenigstens eine Blende handeln, die in den Lichtpfad zwischen Lichtquelle und Fotosensor bewegbar ist.
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In üblicher Art und Weise kann das Kontaktsystem einen Schaltkontakt sowie wenigstens einen Festkontakt umfassen. In weiterer Ausgestaltung kann der Schaltkontakt im Gehäuse befindlich sein sowie mit dem Betätigungsorgan in bewegbarer Zusammenwirkung stehen. Der Festkontakt kann auf der Leiterplatte befindlich sein. Dadurch ist eine Aufteilung des Kontaktsystems geschaffen, wobei in vorteilhafter Weise die an das jeweilige Elektrowerkzeug anzupassende Festkontaktanordnung auf der externen, also außerhalb des Gehäuses befindlichen, Leiterplatte angeordnet ist.
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In einer anderen Ausgestaltung kann das Kontaktsystem nachfolgende Elemente
- – einen Magnetsensor sowie einen Magneten, wobei es sich bei dem Magnetsensor um einen Hallsensor, einen Reedsensor o. dgl. handeln kann, und/oder
- – einen induktiven Sensor sowie einen elektrischen Leiter und/oder
- – einen kapazitiven Sensor sowie einen elektrischen Leiter und/oder ein Dielektrikum und/oder
- – wenigstens eine Lichtquelle und wenigstens einen Fotosensor sowie wenigstens eine Blende, die in den Lichtpfad zwischen Lichtquelle und Fotosensor bewegbar ist,
umfassen. Der Magnet und/oder der elektrische Leiter und/oder das Dielektrikum und/oder die Blende kann im Gehäuse befindlich sein sowie mit dem Betätigungsorgan in bewegbarer Zusammenwirkung stehen. Der Magnetsensor und/oder der induktive Sensor und/oder der kapazitive Sensor und/oder die Lichtquelle und der Fotosensor können auf der Leiterplatte befindlich sein. Es ist wiederum eine Aufteilung des Kontaktsystems geschaffen, wobei in vorteilhafter Weise der an das jeweilige Elektrowerkzeug anzupassende Sensor auf der externen, also außerhalb des Gehäuses befindlichen, Leiterplatte angeordnet ist. Selbstverständlich ist auch hier eine Aufteilung des Kontaktsystems dergestalt möglich, dass der Magnetsensor und/oder der induktive Sensor und/oder der kapazitive Sensor und/oder die Lichtquelle und der Fotosensor im Gehäuse befindlich sind sowie mit dem Betätigungsorgan in bewegbarer Zusammenwirkung stehen, und der Magnet und/oder der elektrische Leiter und/oder das Dielektrikum und/oder die Blende auf der Leiterplatte befindlich sind. Zudem kann bei diesen Ausgestaltungen das Kontaktsystem berührungslos arbeiten, so dass das Gehäuse für den Einsatz unter rauen Bedingungen nach außen geschlossen bzw. abgedichtet ausgestaltet werden kann.
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Zwecks Steigerung der Funktionalität des Schalters kann ein Betätigungselement am Gehäuse beweglich gelagert sein. Insbesondere kann das Betätigungselement in der Art eines Umschalthebels für den Rechts-Links-Lauf des Elektromotors vorgesehen sein. Ein Kontakt-Federelement kann im Gehäuse befindlich sein sowie mit dem Betätigungselement in bewegbarer Zusammenwirkung stehen. Ein Kontaktpad zur schaltenden Kontaktierung mit dem Kontakt-Federelement kann auf der Leiterplatte befindlich sein. Wiederum ist zwecks einfacher sowie kostengünstiger Anpassbarkeit eine entsprechende Aufteilung des Rechts-Links-Umschalters vorgenommen.
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In einer anderen Ausgestaltung kann das insbesondere in der Art eines Umschalthebels für den Rechts-Links-Lauf des Elektromotors am Gehäuse beweglich gelagerte Betätigungselement mit einem Magnet, einem Magnetband o. dgl. und/oder mit einem elektrischen Leiter und/oder mit einem Dielektrikum und/oder mit einer Blende in bewegbarer Zusammenwirkung stehen. Weiter können ein Magnetsensor, insbesondere ein Hallsensor, ein Reedschalter o. dgl., und/oder ein induktiver Sensor und/oder ein kapazitiver Sensor und/oder eine Lichtquelle und ein Fotosensor auf der Leiterplatte befindlich sein, so dass eine berührungslos arbeitende Umschalteinrichtung geschaffen ist. Selbstverständlich können bei einer solchen Umschalteinrichtung auch ein Magnetsensor, insbesondere ein Hallsensor, ein Reedschalter o. dgl., und/oder ein induktiver Sensor und/oder ein kapazitiver Sensor und/oder eine Lichtquelle und ein Fotosensor mit dem Betätigungselement in bewegbarer Zusammenwirkung stehen und ein Magnet, ein Magnetband o. dgl. und/oder ein elektrischer Leiter und/oder ein Dielektrikum und/oder eine Blende auf der Leiterplatte befindlich sein.
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In kompakter Art und Weise kann die Leiterplatte an einer Seite des Gehäuses angeordnet sein. Das Gehäuse kann auf der Leiterplatte befestigt sein, was beispielsweise in einfacher Art und Weise mittels Heißverstemmung, Rastung, Verschraubung o. dgl. erfolgen kann. Zweckmäßigerweise kann das Gehäuse eine Öffnung an der der Leiterplatte zugewandten Seite für den Schleifer und/oder für das Kontakt-Federelement und/oder für sonstige Elemente aufweisen. Dabei wird die Öffnung von der Leiterplatte zum Schutz für das Innere des Gehäuses bedeckt. Weiterhin kann es sich anbieten, dass eine Steuerelektronik zur Ansteuerung des Elektromotors auf der Leiterplatte befindlich ist. Somit kann auch die auf der extern angeordneten Leiterplatte befindliche Steuerelektronik in einfacher Art und Weise an das jeweilige Elektrowerkzeug angepasst werden. Zwecks Erhöhung der Funktionalität und/oder zwecks Einsparung von Kosten kann das Kontaktsystem in die Signaleinrichtung integriert sein, insbesondere indem lediglich ein einziger Schleifer vorgesehen ist, wobei der eine Schleifer mit der Widerstandsanordnung und auch mit dem Festkontakt zusammenwirkt.
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Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schalters ist nachfolgendes festzustellen.
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Handgeführte elektrische Geräte, wie zum Beispiel Elektrowerkzeuge, haben zum Umformen der eingehenden elektrischen Energie in der Regel interne elektromechanische Systeme oder Baugruppen, um beispielsweise Elektromotoren anzutreiben, deren Drehzahl und/oder Drehrichtung zu ändern und/oder auch Leuchtstärken von entsprechenden Beleuchtungseinheiten zu regulieren.
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In vielen Fällen wird dabei vom Bediener eines solchen elektrischen Gerätes von außen ein Bedienungselement betätigt, welches die Information dieses mechanischen Inputs mittels Signalgebung und/oder -änderung zur Weiterverarbeitung an eine Elektronik weitergibt. Ein solcher Signalgeber, englisch auch als „actuating element” benannt, besteht bei Elektrowerkzeugschaltern oder Elektrowerkzeugsystemen im Prinzip aus einem betätigbaren Drücker und einem daran befestigten Schleiferelement, welches sich bei Betätigung auf einer Widerstandsbahn (gedruckt oder per Kaskade realisiert) geradlinig oder kreisförmig hin- und herbewegt. Der sich dabei ändernde Widerstandswert wird direkt oder indirekt als Eingangssignal in einer entsprechenden Elektronik genutzt. Alternativ dazu gibt es auch kontaktlose Systeme, bei denen beispielsweise durch Verwendung von Reed- oder Hall-Sensoren, ein Permanentmagnet relativ zu einem Sensor bewegt und das dadurch eingestellte und/oder sich ändernde Magnetfeld in elektrische Signale umgewandelt wird, welche von der Elektronik dann weiterverarbeitet werden.
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Lösungen für solche Signalgeber kann man in drei Kategorien einteilen:
- – #1: Zum Ersten das Prinzip des separaten Signalgebers, eines Potentiometer(Poti)-Schalters, der als vollständig autarke Baugruppe nahe oder entfernt zur Elektronik positioniert, mit dieser mittels Leitungen oder anderweitig elektrisch verbunden ist. Der Potentiometer-Schalter beinhaltet alle notwendigen Elemente inklusive einer internen Leiterplatte mit Widerstandsbahn oder Widerstandskaskade und diverser mechanischer und/oder elektrischer Kontaktierungen.
- – #2: Im zweiten Fall wird der Poti-Schalter als Bestandteil der Elektronik-Baugruppe verbaut, seine Einzelteile werden Schritt für Schritt auf eine solche Baugruppe montiert. In der Regel dient dabei ein Gehäuse bzw. ein Becher sowohl als Aufnahme für die Elektronik-Leiterplatte als auch als Bestandteil der Poti-Schalterbaugruppe.
- - #3: Im dritten Fall befindet sich das Betätigerelement mechanisch entkoppelt in einem bestimmten Abstand zur Elektronik. Hier wird das berührungslose Prinzip (z. B. Hall-Sensor) verwendet.
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Ziel und/oder Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer Lösung, die die Vorteile der genannten Prinzipien nutzt und gleichzeitig deren Nachteile vermeidet. Und zwar
- – von Fall #1 die Kompaktheit und die Möglichkeit einer separaten, autarken Montage, aber mit erheblich reduziertem Aufwand für Bauteile und Kontaktierung,
- – von Fall #2 die relativ einfache Struktur, aber ohne die hohen Anforderungen an Gehäuse und/oder Becher und die notwendige Inline-Montage sowie die fehlende autarke Kompaktheit, und
- – von Fall #3 die mögliche berührungslose Signalgebung, aber ohne den Mangel an mechanischer Robustheit, Genauigkeit und/oder Flexibilität.
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Die Lösung besteht in einem kompakten Signalgeber, der keine eigene separate Leiterplatte besitzt. Der Signalgeber ist autark vormontierbar und dadurch als bereits bestehendes Bauelement direkt auf die Haupt-Leiterplatte montierbar. Somit kommt der Signalgeber ohne Anschlussleitungen aus. Der Signalgeber ist sowohl flexibel einsetzbar für Widerstandsdruck oder Widerstandskaskaden als auch optional für berührungslose Signalgebung geeignet. Weiterhin beinhaltet der Signalgeber eine optionale Umschalt-Signal-Funktion. Schließlich zeichnet sich der Signalgeber bei alle dem durch einen einfachen, kostengünstigen Aufbau aus.
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Das Spezielle dieser Lösung besteht erstens in diesem kompakten Signalgeber-Design, welches die mechanische Funktionalität, nämlich die Betätigung, die Bewegung des Schleifers und/oder des Permanentmagneten sowie die Umschalt-Mechanik, realisiert und sicherstellt. Zweitens wird mit dieser Lösung die eigentliche Signalgeber-Funktionalität gesplittet. Und zwar befinden sich die „Gegenparts”, also die Widerstandsbahn (Druck oder Kaskade) oder der Hall- bzw. Reedsensor, extern vom Signalgeber auf einer Leiterplatte. Die Leiterplatte kann beispielsweise auch die Motorsteuerung beinhalten. Auf die Leiterplatte ist der Signalgeber montiert, beispielsweise mittels Heißverstemmung, Rastung oder Verschraubung. In gleicher Art und Weise wird die Umschaltfunktion realisiert. Am mechanischen Umschalthebel, der im Signalgeber befindlich ist, befindet sich entweder ein Kontakt-Federelement, welches durch die offene Rückseite des Signalgebers auf der externen Leiterplatte befindliche Kontaktpads kontaktiert, oder ein Permanentmagnet, dessen Magnetfeld-Änderung beim Umschalten des Umschalters von einem Sensor auf der Hauptleiterplatte entsprechend verarbeitet wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der elektrische Schalter kompakt ausgestaltet ist. Zudem ist der Schalter flexibel an unterschiedliche Elektrogeräte anpassbar. Schließlich ist der erfindungsgemäße Schalter auch kostengünstig.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 einen elektrischen Schalter mit einem Gehäuse und einer Leiterplatte in perspektivischer Ansicht,
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2 den Schalter wie in 1, wobei die Leiterplatte entfernt ist,
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3 den Schalter wie in 2, wobei ein Teil des Gehäuses entfernt und/oder durchsichtig dargestellt ist,
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4 den Schalter aus 1 in einer weiteren perspektivischen Ansicht, wobei das Gehäuse geöffnet dargestellt ist,
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5 den Schalter wie in 4, wobei Teile des Schalters durchsichtig dargestellt sind,
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6 einen Schalter wie in 2 gemäß einer weiteren Ausführung,
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7 den Schalter gemäß der weiteren Ausführung wie in 4,
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8 den Schalter aus 7, wobei Teile des Schalters derart entfernt sind, dass die Leiterplatte sichtbar ist,
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9 den Schalter wie in 8 gemäß einer nochmals weiteren Ausführung,
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10 den Schalter wie in 2 gemäß einer abermals weiteren Ausführung,
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11 den Schalter aus 10, wobei Teile des Schalters durchsichtig dargestellt sind, und
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12 den Schalter aus 10, wobei weitere Teile des Schalters durchsichtig dargestellt sind.
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In 1 ist ein elektrischer Schalter 1 für ein Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor, wie für eine Elektrobohrmaschine, einen Bohrhammer, einen Elektroschrauber o. dgl., zu sehen. Der Schalter 1 besitzt ein Gehäuse 2 sowie ein am Gehäuse 2 angeordnetes Betätigungsorgan 3, das vom Benutzer manuell zwischen einer Ausgangs- und einer Endstellung verstellbar ist. Das Betätigungsorgan 3 steht in Wirkverbindung mit einer in 2 teilweise sichtbaren Signaleinrichtung 4 zur Erzeugung eines dem Verstellweg des Betätigungsorgans 3 zugeordneten Signals. Mit anderen Worten korrespondiert beispielsweise der Wert, die Größe, die Art o. dgl. des Signals mit dem Verstellweg des Betätigungsorgans 3. Zusätzlich oder auch alternativ zur Signaleinrichtung 4 kann ein nicht weiter gezeigtes Kontaktsystem mit dem Betätigungsorgan 3 in Wirkverbindung stehen. Dadurch ist das Kontaktsystem in einer Stellung des Betätigungsorgans 3 schaltbar. Schließlich ist eine außerhalb des Gehäuses 2 angeordnete Leiterplatte 5 vorgesehen, wobei wenigstens Teile der Signaleinrichtung 4 und/oder des Kontaktsystems auf der Leiterplatte 5 befindlich sind. Die Signaleinrichtung dient vorliegend beispielsweise für die „Gasgebe”-Funktion des Elektrowerkzeugs und das Kontaktsystem dient beispielsweise als Einschalt-Kontakt für den Elektromotor.
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Am Betätigungsorgan 3 ist ein Stößel 8 angeordnet, wobei der Stößel 8 mittels einer Gleitdichtung 9 bewegbar in das Gehäuse 2 hineinreicht, wie weiter in 3 zu sehen ist. Auf den Stößel 8 wirkt eine Druckfeder 10 derart ein, dass auf das Betätigungsorgan 3 eine Rückstellkraft in Richtung zur Ausgangsstellung ausgeübt wird. Wie man weiter anhand von 2 und 5 sieht, umfasst die Signaleinrichtung 4 einen Schleifer 6 sowie eine Widerstandsanordnung 7. Bei der Widerstandsanordnung 7 kann es sich um eine Widerstandsbahn in der Art eines Widerstandsdrucks auf der Leiterplatte 5 oder um eine auf der Leiterplatte 5 bestückte Widerstandskaskade handeln. Der Schleifer 6 ist im Gehäuse 2 befindlich. Der Schleifer 6 steht mit dem Betätigungsorgan 3 in bewegbarer Zusammenwirkung, indem der Schleifer 6 an dem im Inneren des Gehäuses 2 befindlichen Teil des Stößels 8 angeordnet ist.
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Das nicht weiter gezeigte Kontaktsystem umfasst in üblicher Art und Weise einen Schaltkontakt sowie wenigstens einen Festkontakt. Der Schaltkontakt ist im Gehäuse 2 befindlich und steht mit dem Betätigungsorgan 3 in bewegbarer Zusammenwirkung, indem dieser beispielsweise mittels eines Nockens am Stößel 8 betätigt wird. Der Festkontakt befindet sich wiederum auf der Leiterplatte 5. In weiterer Ausgestaltung kann das Kontaktsystem in die Signaleinrichtung 4 integriert sein. Hierzu bietet es sich an, den Schleifer 6 zusätzlich als Schaltkontakt für das Kontaktsystem zu verwenden. Dann wirkt der Schleifer 6 sowohl signalgebend mit der Widerstandsanordnung 7 für die „Gasgebe”-Funktion als auch schaltend mit dem Festkontakt für die „Einschalt”-Funktion zusammen.
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Vorliegend ist weiterhin ein Betätigungselement 11 am Gehäuse 2 beweglich gelagert, wie in 1 zu sehen ist. Das Betätigungselement 11 ist in der Art eines Umschalthebels für den Rechts-Links-Lauf des Elektromotors ausgestaltet. Wie näher in 2 zu sehen ist, ist ein Kontakt-Federelement 12 im Gehäuse 2 befindlich, das mittels dem in das Gehäuse 2 hineinreichenden Teil des Betätigungselements 11 in bewegbarer Zusammenwirkung mit dem Betätigungselement 11 steht. Auf der Leiterplatte 5 ist gemäß 5 wenigstens ein Kontaktpad 13 zur schaltenden Kontaktierung mit dem Kontakt-Federelement 12 befindlich.
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Entsprechend der 1 ist die Leiterplatte 5 an einer Seite des Gehäuses 2 angeordnet. Zur Zusammenwirkung des im Gehäuse 2 befindlichen Schleifers 6 mit der auf der Leiterplatte 5 angeordneten Widerstandsanordnung 7 sowie des im Gehäuse 2 befindlichen Kontakt-Federelements 12 mit dem auf der Leiterplatte 5 angeordneten Kontaktpad 13 weist das Gehäuse 2 jeweils eine Öffnung 16, 17 an der der Leiterplatte 5 zugewandten Seite für den Schleifer 6 und/oder für das Kontakt-Federelement 12 auf, wie man anhand der 2 erkennt. Das Gehäuse 2 ist auf der Leiterplatte 5 mittels Heißverstemmung befestigt, wozu in 2 sichtbare Ansätze 14 am Gehäuse 2 dienen, die wiederum in korrespondierende Löcher 15 der Leiterplatte 5 eingreifen. Selbstverständlich kann die Befestigung der Leiterplatte 5 am Gehäuse 2 auch durch Rastung, Verschraubung o. dgl. erfolgen. Die Öffnungen 16, 17 werden von der Leiterplatte 5 bedeckt, so dass ein Eindringen von Verschmutzungen an den Öffnungen 16, 17 in das Gehäuse 2 verhindert ist. Falls gewünscht kann zu diesem Zweck noch zusätzlich eine zwischen dem Gehäuse 2 und der Leiterplatte 5 befindliche, nicht weiter gezeigte Dichtung vorgesehen sein. Schließlich kann es sich noch anbieten, dass eine nicht weiter gezeigte Steuerelektronik zur Ansteuerung des Elektromotors auf der Leiterplatte 5 befindlich ist.
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Anstelle der beschriebenen Ausgestaltung für die Signaleinrichtung 4 kann diese auch ein Sensorelement sowie ein Geberelement umfassen, so dass die Signaleinrichtung 4 für die „Gasgebe”-Funktion berührungslos arbeitet. Ebenso können auch das Kontaktsystem für die „Einschalt”-Funktion und das weitere Kontaktsystem für „Rechts-Links-Umschalt”-Funktion in entsprechend berührungsloser Art ausgestaltet sein. Solche Ausführungsbeispiele sind in den 6 bis 12 gezeigt.
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Wie in 7 zu sehen ist, umfasst die Signaleinrichtung und das Kontaktsystem einen Magneten 19 oder ein Magnetband als Geberelement und einen Magnetsensor 20, 21 als Sensorelement. Bei dem Magnetsensor 20, 21 handelt es sich beispielsweise um einen Hallsensor oder einen Reedsensor. Der Magnet 19 ist im Gehäuse 2 befindlich und steht mit dem Betätigungsorgan 3 in bewegbarer Zusammenwirkung, indem der Magnet 19 gemäß 6 am Stößel 8 angeordnet ist. Der Magnetsensor 20, 21 ist gemäß 8 auf der Leiterplatte 5 befindlich. Ebenso kann auch das Kontaktsystem für die Umschaltfunktion einen weiteren Magnetsensor 22, insbesondere einen Hallsensor, einen Reedsensor o. dgl., sowie einen Magneten 18 umfassen. Wiederum ist der Magnet 18 im Gehäuse 2 befindlich und ist gemäß 6 am Betätigungselement 11 angeordnet. Der Magnetsensor 22 befindet sich gemäß 8 ebenfalls auf der Leiterplatte 5. Wird das Betätigungsorgan 3 aus der Ausgangsstellung bewegt, so wird dies vom Magnetsensor 20 detektiert, der dann das zugehörige „Einschalt”-Signal erzeugt. Wird das Betätigungsorgan 3 weiter zwischen der Ausgangs- und der Endstellung bewegt, so verändert sich das vom Magneten 19 erzeugte Magnetfeld bezüglich den Magnetsensoren 20, 21, die dann zum detektierten Magnetfeld korrespondierende Signale erzeugen. Das Signal des Magnetsensors 21 sowie gegebenenfalls alternativ oder zusätzlich das Signal des Magnetsensors 20 dient dann als „Gasgebe”-Signal. Die Bewegung des Magneten 18 am Betätigungselements 11 wird mittels des Magnetsensors 22 für das „Umschalt”-Signal detektiert.
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Anstelle der in den 6 bis 8 gezeigten Magnetsensoren 20, 21, 22 lässt sich auch ein induktiver Sensor als Sensorelement sowie ein elektrischer Leiter als Geberelement verwenden, was jedoch nicht weiter gezeigt ist. Bei einer nochmals weiteren Ausführung, die in 9 zu sehen ist, ist anstelle der Magnetsensoren 20, 21, 22 ein kapazitiv arbeitendes Sensorelement verwendet. Das „Einschalt”-Signal wird hier von den kapazitiven Sensoren 23, 25 erzeugt. Das „Gasgebe”-Signal wird von den kapazitiven Sensoren 26, 27, die vorliegend vierfach hintereinander angeordnet sind, erzeugt. Das „Umschalt”-Signal wird schließlich von den kapazitiven Sensoren 28, 29 erzeugt. Die kapazitiven Sensoren 23, 25, 26, 27, 28, 29 sind auf der Leiterplatte 5 angeordnet, beispielsweise in der Art von elektrischen Leitflächen. Als Geberelement wirkt mit den kapazitiven Sensoren 23, 25, 26, 27, 28, 29 jeweils ein von dem Betätigungsorgan 3 sowie dem Betätigungselement 11 bewegbarer elektrischer Leiter und/oder bewegbares Dielektrikum zusammen.
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In den 10 bis 12 ist eine abermals weitere Ausführung des elektrischen Schalters 1 gezeigt. Wie in 11 zu sehen ist, ist hier als Sensorelement wenigstens eine Lichtquelle 31, bei der es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode handelt, und wenigstens ein Fotosensor 32 verwendet. Als Geberelement für die „Einschalt”- und die „Gasgebe”-Funktion dient wenigstens eine Blende 30, die am Stößel 8 im Gehäuse 2 angeordnet ist, wie anhand von 10 ersichtlich ist. Die Blende 30 ist gemäß 11 vom Betätigungsorgan 3 in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle 31 und dem Fotosensor 32 bewegbar, wodurch das „Einschalt”- sowie weiterhin das „Gasgebe”-Signal erzeugt wird. Wie weiter in 12 zu erkennen ist, dient eine weitere Lichtquelle 33 sowie ein weitere Fotosensor 34 in Zusammenwirken mit einer vom Betätigungselement 11 bewegbaren, weiteren Blende 35 zur Erzeugung des „Umschalt”-Signals. Die Lichtquellen 31, 33 sowie die Fotosensoren 32, 34 sind wiederum auf der Leiterplatte 5 angeordnet.
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Selbstverständlich können auch umgekehrt das Sensorelement, also der Magnetsensor 20, 21, 22 und/oder der induktive Sensor und/oder der kapazitive Sensor 23, 25, 26, 27, 28, 29 und/oder der optische Sensor 31, 32, 33, 34, in Zusammenwirkung mit dem Betätigungsorgan 3 und/oder dem Betätigungselement 11 und das Geberelement, also der Magnet 18, 19 und/oder der elektrische Leiter und/oder das Dielektrikum und/oder die Blende 30, 35, auf der Leiterplatte 5 angeordnet sein.
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Zusammenfassend kann also Nachfolgendes festgestellt werden.
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Bei dem als „Signalgeber” dienenden elektrischen Schalter 1 in der Version mit Schleifer 6 befinden sich im Inneren des Gehäuses 2 die kompakten Mechanik-Elemente, wie der Stößel 8 als ein Teil des Drückers 3 sowie der Schleifer 6 und ein Teil des Umschalthebels 11 sowie das Kontakt-Federelement 12. Das Gehäuse 2 ist hinten mittels der Öffnung 16 offen ausgebildet, so dass der Schleifer 6 auf der externen Leiterplatte 5 schleifen kann. Der Umschalter für den Rechts-Links-Lauf des Elektromotors umfasst das Kontakt-Federelement 12, welches ebenfalls durch die Öffnung 17 auf die externe Leiterplatte 5 kontaktieren kann. Der Signalgeber 1 ist separat montierbar, also autark, besitzt keine elektrischen Anschlüsse und wird lediglich mechanisch mit der externen Leiterplatte 5 verbunden, beispielsweise mittels Heißverstemmen oder Rastung oder Verschraubung. Auf der externen Leiterplatte 5 befinden sich eine gedruckte Widerstandsbahn oder eine Widerstandskaskade als Widerstandsanordnung 7 im Bereich des Schleifers 6 und Kontaktpads 13 im Bereich des Umschalters für den Rechts-Links-Lauf.
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Ist eine berührungslose Kontaktgebung für den Signalgeber 1 vorgesehen, so ist das Gehäuse 2 geschlossen oder kann zumindest falls gewünscht optional geschlossen gestaltet sein. Anstelle des Schleifers 6 wird ein Geberelement, beispielsweise ein Magnet 19 im Gehäuse 2 angeordnet. Der Umschalter für den Rechts-Links-Lauf kann anstelle des Kontakt-Federelements 12 ebenfalls einen im Gehäuse 2 befindlichen Magneten 18 umfassen.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Signalgebers 1 bestehen insbesondere in der Kompaktheit, der Kostengünstigkeit und der Flexibilität.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. Der elektrische Schalter 1 kann in vielfältiger Weise bei DC(Gleichstrom)- und/oder AC(Wechselstrom)-Elektrowerkzeugen mit Bedarf eines Signal-Gebers, der direkt auf oder bei berührungsloser Signalgebung nahe zur Leiterplatte 5 montiert werden kann, insbesondere bei Bürstenlosen(Brushless)-Elektroniken im AC- oder DC-Bereich, zum Einsatz kommen. Desweiteren kann ein derartiger Schalter 1 nicht nur in Elektrowerkzeugen sondern auch in sonstigen, von einer Spannungsquelle versorgten elektrischen Geräten, wie Gartengeräten, Küchengeräten o. dgl., Verwendung finden. Beispielsweise auch für Consumer-Anwendungen, wie Staubsauger, Bläser, Leuchten o. dgl., ist ein Einsatz denkbar. In Beleuchtungseinheiten kann der Signalgeber 1 zur entsprechenden Regulierung der Leuchtstärke dienen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- (elektrischer) Schalter/Signalgeber
- 2
- Gehäuse
- 3
- Betätigungsorgan/Drücker
- 4
- Signaleinrichtung
- 5
- Leiterplatte
- 6
- Schleifer (von Signaleinrichtung)
- 7
- Widerstandsanordnung (von Signaleinrichtung)
- 8
- Stößel
- 9
- Gleitdichtung
- 10
- Druckfeder
- 11
- Betätigungselement\Umschalthebel
- 12
- Kontakt-Federelement
- 13
- Kontaktpad
- 14
- Ansatz (am Gehäuse)
- 15
- Loch (in Leiterplatte)
- 16, 17
- Öffnung (im Gehäuse)
- 18, 19
- Magnet
- 20, 21
- Magnetsensor
- 22
- (weiterer) Magnetsensor
- 23, 25
- kapazitiver Sensor (für „Einschalt”-Funktion)
- 26, 27
- kapazitiver Sensor (für „Gasgebe”-Funktion)
- 28, 29
- kapazitiver Sensor (für „Umschalt”-Funktion)
- 30
- Blende
- 31
- Lichtquelle
- 32
- Fotosensor
- 33
- (weitere) Lichtquelle
- 34
- (weiterer) Fotosensor
- 35
- (weitere) Blende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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