DE19544769A1 - Rastwippschalter mit zwei stabilen Stellungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rastwippschalter nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Derartigen bekannten Rastwippschaltern liegt in der Regel ein Schaltmecha­ nismus zugrunde, der ein federbeaufschlagtes Kugelsegment vorsieht, das beim Schaltvorgang in einer Führungskulisse mit Rastmulden geführt wird, wobei der Rastwippschalter zwischen zwei stabilen Raststellungen umgeschal­ tet wird. Ein derartiger bekannter Rastwippschalter ist in den Fig. 9-11 in ver­ schiedenen Schaltstellungen gezeigt. Dabei ist ein Wippknopf 11 drehbar in ei­ nem Gehäuse 12 gelagert. Das Gehäuse 12 besitzt weiterhin im Inneren an der Oberseite seines Bodens eine im wesentlichen W-förmige Ausnehmung 12a- 12c. Der Wippknopf 11 ist im Inneren mit einer Hülse 16 versehen, in der eine Druckfeder 14 angebracht ist, welche ein an ihrem freien Ende angebrachtes Kugelsegment 15 aus der Hülse 16 preßt. Das Kugelsegment 15 gleitet beim Verkippen des Wippknopfs 11 von der in Fig. 9 gezeigten ersten stabilen Stel­ lung aus der in den Fig. 9-11 rechtsliegenden ersten Ruhemulde 12b der als Führungskulisse für das Kugelsegment 15 dienenden W-förmigen Aussparung über den mittig liegenden Höcker 12c (Fig. 10) in die in den Fig. 9-11 links­ liegende zweite Ruhemulde 12a.

Wird der Wippknopf 11 beim Rastwippschalter nach dem Stand der Technik betätigt, so muß eine gewisse Kraft manuell aufgebracht werden, um das feder­ beaufschlagte Kugelsegment 15 aus einer stabilen Lage (d. h. einer ersten Ru­ hemulde) in eine labile Lage (d. h. zum Höcker 12c hin) zu bringen. Die Druck­ feder 14 wird dabei zusammengepreßt. Wird beim Umschalten des Wippknopfs 11 dieser über die sogenannte Nulllage am Höcker 12c hinaus betätigt, so glei­ tet das Kugelsegment 15 selbständig entlang der Führungskulisse in die zwei­ te stabile Endstellung in der anderen Ruhemulde.

Die Schaltparameter (Betätigungskraft sowie Betätigungsweg) werden bei die­ ser Art von bekannten Rastwippschaltern hauptsächlich durch die Druckfeder bestimmt. Aufgrund eingeschränkter Platzverhältnisse sind dieser Technologie hinsichtlich Schaltweg und -kraft Grenzen gesetzt. Die oftmals in der Praxis geforderten großen Schaltkräfte bei kleinen Schaltwegen sind mit dem Druck­ federprinzip mit bewegter Feder nur schwer zu erreichen. Ein weiterer Nach­ teil dieser bekannten Rastwippschalter ist der relativ komplexe Aufbau und der sich damit ergebende hohe Fertigungsaufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen verbesserten Rast­ wippschalter mit zwei stabilen Stellungen bereitzustellen, welcher diese Nach­ teile überwindet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Rastwippschalter nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteil­ hafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Rastwippschalters.

Beim erfindungsgemäßen Rastwippschalter mit zwei stabilen Stellungen wird die Bahn eines in einem Gehäuse zwischen den stabilen Stellungen schwenk­ bar gelagerten Wippknopfs beim Schaltvorgang von einem mit ihm verbunde­ nen Bahnabtastelement in Form eines einstückig integrierten, verlängerten Schenkels sowie von einem auf diesen verlängerten Schenkel einwirkenden Fe­ derelement in Form einer ins Gehäuseinneren eingebrachten, im wesentlichen W-förmig ausgebildeten und stationären Rastfeder bestimmt.

Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnun­ gen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen ersten Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rastwippschalters in einer ersten stabilen Rast­ stellung;

Fig. 2 einen zum in Fig. 1 gezeigten Schnitt parallel verlaufenden Schnitt, wobei das Zusammenwirken des Wippknopfs mit einer im wesentli­ chen W-förmig ausgebildeten Rastfeder zu sehen ist;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Rastwippschalter mit zwei die stabilen Endstellungen markierenden Symbolen "0" und "1";

Fig. 4 eine der in Fig. 3 gezeigten Ansicht entsprechende Ansicht, wobei der Wippknopf entfernt ist, und wobei die in Fig. 1 und 2 sowie Fig. 5-8 gewählten Schnittebenen angedeutet sind;

Fig. 5 bzw. 6 den Darstellungen in Fig. 1 bzw. 2 entsprechende Schnitte, wobei der Wippknopf sich jeweils in einer labilen Zwischenlage befindet; und

Fig. 7 bzw. 8 den Darstellungen in Fig. 1 bzw. 2 und 5 bzw. 6 entsprechende Dar­ stellungen, wobei der erfindungsgemäße Rastwippschalter in einer zweiten Ruhelage gezeigt ist.

Fig. 1 zeigt einen ersten Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rastwippschalters. In einem Gehäuse 1 ist ein Wippknopf 2 schwenkbar um eine Drehachse D gelagert. In der in Fig. 1 gezeigten Darstel­ lung befindet sich der Wippknopf 2 in einer ersten stabilen Endlage. Dabei drückt ein an der Innenseite des Wippknopfs 2 angebrachter Vorsprung 2a (in Fig. 1 linksliegend) auf den Betätigungsstößel 4a eines unterhalb von ihm an­ gebrachten Schaltmechanismus. Bei der in Fig. 1-8 gezeigten bevorzugten Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Rastwippschalters ist dieser Schaltme­ chanismus mit elastischen Schaltdomen 5a, 5b ausgestattet, welche an ihrer ei­ nem jeweils über ihnen liegenden Betätigungsstößel 4a, 4b abgewandten In­ nenseite mit einer Kontaktpille 6a, 6b versehen sind.

Durch das Aufliegen des Vorsprungs 2a auf dem Betätigungsstößel 4a (Fig. 1) wird dieser nach unten auf einen unter ihm liegenden elastischen Schaltdom 5a gedrückt, welcher an seiner Innenseite mit einer Kontaktpille 6a versehen ist, welche ihrerseits nun wiederum auf einen Kontaktpunkt 9a eines unter ihm liegenden Schaltfoliensets 7 gepreßt wird und in diesem einen Schaltvor­ gang vermittelt und permanent aufrecht erhält.

Die Wirkungsweise eines derartigen Schaltfoliensets 7 sowie der zugehörigen Schaltdome 5a, 5b ist z. B. in der nicht offengelegten deutschen Patent­ anmeldung Nr. P 44 42 073.0 offenbart.

Bei der in Fig. 1 gezeigten stabilen Endstellung eines erfindungsgemäßen Rast­ wippschalters ist der in der Zeichnung rechts gezeigte Betätigungsstößel 4b ei­ nes zweiten Schaltmechanismus frei, d. h. er wird nicht von einem sich an der Innenseite des Wippknopfs 2 befindlichen zweiten Vorsprung 2b nach unten gedrückt. Dadurch wird dieser zweite Betätigungsstößel 4b von dem unter ihm liegenden elastischen Schaltdom 5b nach oben gepreßt, wodurch die unterhalb des Schaltdoms 5b liegende Kontaktpille 6b nicht auf dem unter ihm liegenden Kontaktpunkt 9b zum Aufliegen kommt, wodurch der in Fig. 1 rechts liegende Kontakt im Schaltfolienset 7 nicht geschlossen ist.

Alternativ kann statt eines Schaltfoliensets 7 auch eine Leiterplatte unterhalb der Schaltdome 5a, 5b angebracht sein, welche mit einem darauf angebrachten Kontaktbahnenbereich vorgesehen, der z. B. aus auf Gold-, Silber-, Kupfer- oder Graphitkontaktbahnen und -kontaktpunkten aufgebaut sein kann. Auf die Wirkungsweise des in Verbindung mit Fig. 4 unten näher erläuterten erfin­ dungswesentlichen Bahnabtastbereichs hat dies jedoch keine unmittelbare Auswirkung.

Fig. 2 zeigt einen zu dem in Fig. 1 gezeigten Schnitt parallel verlaufenden zweiten Schnitt, welcher den eigentlichen Bahnführungsmechanismus des Wippknopfs 2 zwischen seinen beiden stabilen Endlagen zeigt. Im Gehäusein­ neren ist eine im wesentliche W-förmig ausgebildete Rastfeder 3 in Form eines elastischen Blattfederelements derart angebracht, daß ein mittig an der Innen­ seite des Wippknopfs 2 nach unten ragender verlängerter Schenkel 2c, welcher mit dem Wippknopf 2 einstückig integriert und bevorzugterweise V-förmig zu­ gespitzt ausgebildet ist, so angebracht ist, daß er mit seiner Spitze längs der Oberseite der W-förmigen Rastfeder 3 abgleitet. In Fig. 2 befindet sich die Spit­ ze des verlängerten Schenkels 2c des Wippknopfs 2 in einem muldenförmig ausgebildeten Seitenbereich der W-förmigen Rastfeder 3 (in Fig. 2 rechtslie­ gend), und somit in einer stabilen Endlage, aus der der Wippknopf 2 nur durch eine auf ihn einwirkende und ein Drehmoment um die Drehachse D ausübende Kraft herausbewegt werden kann.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Rastwippschalter, bei dem der Wippknopf 2 schwenkbar in dem Gehäuse 1 angebracht ist, und wobei die Markierungen "0" bzw. "1" auf der Oberseite des Wippknopfs 2 Druckpunkte bezeichnen, die zum Umschalten zwischen den beiden stabilen Endstellungen des Rastwippschalters zu drücken sind.

Fig. 4 zeigt eine der in Fig. 3 gezeigten Ansicht entsprechende Draufsicht auf einen in Fig. 1 und 2 sowie 5-8 gezeigten erfindungsgemäßen Rastwippschalter, wobei der Wippknopf 2 weggelassen ist. Weiterhin ist in Fig. 4 die Lage der in Fig. 1, 5 und 7 verwendeten Schnittebene A sowie der der in Fig. 2, 6 und 8 ver­ wendeten Schnittebene B angedeutet. In Fig. 4 ist zu erkennen, daß unter dem Wippknopf 2 eines erfindungsgemäßen Rastwippschalters zwei Funktionsberei­ che angeordnet sind, nämlich einmal der eigentliche Schaltfunktionsbereich (in Fig. 4 unten), in dem zwei Betätigungsstößel 4a, 4b sowie eine zwischen ihnen liegende kreisförmige Aussparung 8 angebracht sind und durch den die Schnittebene A verläuft, sowie ein Bahnabtastbereich (in Fig. 4 oben), in wel­ chem die Spitze des verlängerten Schenkels 2c des Wippknopfs 2 längs der Oberseite einer darunterliegenden, im wesentlichen W-förmig ausgebildeten Rastfeder 3 geführt wird und durch den die Schnittebene B verläuft.

Fig. 5 zeigt eine zu der in Fig. 1 gezeigten Ansicht entsprechende Ansicht, und Fig. 6 zeigt eine zu der in Fig. 2 gezeigten Ansicht entsprechende Ansicht, wo­ bei sich in Fig. 5 und 6 der Wippknopf 2 des erfindungsgemäßen Rastwipp­ schalters jeweils genau in einer mittigen Lage befindet. Das heißt, durch Ein­ wirken einer Kraft auf die Oberseite des Wippknopfs an dem in Fig. 3 mit der Zahl "1" gekennzeichneten Druckpunkt, ist der Wippknopf aus der in Fig. 1 bzw. 2 gezeigten Stellung um die Drehachse D in die in Fig. 5 bzw. 6 gezeigte Stellung geschwenkt worden. Dadurch hat der links liegende Vorsprung 2a an der Innenseite des Wippknopfs 2 den darunterliegenden Betätigungsstößel 4a freigegeben, so daß dieser von dem darunterliegenden elastischen Schaltdom 5a nach oben gedrückt worden ist, wobei sich die Kontaktpille 6a des Schalt­ doms 5a von dem sich auf dem Schaltfolienset darunterliegenden Kontakt­ punkt 9a gelöst hat. In Fig. 6 ist zu sehen, daß sich dabei nun die Spitze des verlängerten Schenkels 2c des Wippknopfs 2 genau auf der mittig angebrach­ ten Spitze 3a der W-förmigen Rastfeder 3 befindet. Somit befindet sich der Wippknopf 2 also in einer labilen Zwischenlage (sogenannte indifferente Null­ stellung), bei der bereits ein leichtes Antippen ein Umkippen in die eine bzw. andere Richtung des Wippknopfs bewirkt.

In Fig. 7 bzw. 8 ist der Wippknopf 2 des erfindungsgemäßen Rastwippschalters in der zweiten stabilen Endlage zu sehen. Dabei drückt nun der in Fig. 7 rechts liegende Vorsprung 2b an der Innenseite des Wippknopfs 2 auf den darunter­ liegenden Betätigungsstößel 4b, der seinerseits wiederum den unter ihm lie­ genden Schaltdom 5b samt zugehöriger Kontaktpille 6b auf das darunterlie­ gende Schaltfolienset 7 drückt, und somit in diesem einen elektrischen Kontakt am Kontaktpunkt 9b schließt. In Fig. 8 ist zu sehen, daß nunmehr die Spitze des an der Innenseite des Wippknopfs angebrachten Schenkels 2c in die links­ liegende Mulde der W-förmigen Rastfeder 3 umgeschnappt ist.

Entgegen den bisher bekannten Rastwippschaltern, wie sie in Verbindung mit den Fig. 9-10 oben beschrieben worden sind, bei denen der Rastmechanis­ mus hauptsächlich durch das Zusammenwirken von Wippknopf 11, Druckfeder 14, Kugelsegment 15 und Führungskulisse 12a-12c erreicht worden ist, werden für die Rastung des erfindungsgemäßen Rastwippschalters nurmehr die W-för­ mige Rastfeder 3 sowie der Wippknopf 2 benötigt. Die speziell geformte Rastfe­ der 3 beim erfindungsgemäßen Rastwippschalter übernimmt dabei die Funk­ tionen, die die Druckfeder 14 bzw. die Führungskulisse 12a-12c beim Stand der Technik innehaben (elastisches Nachgeben beim Führungsvorgang bzw. Füh­ ren auf einer vorbestimmten Bahn). Dadurch ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik ein einfacherer Aufbau und daraus resultierend ein geringerer Fertigungs- bzw. Montageaufwand beim erfindungsgemäßen Rastwippschalter.

Weiterhin lassen sich durch diese spezielle Ausgestaltung der Rastfeder Betäti­ gungscharakteristiken, d. h. Zusammenhänge zwischen Betätigungskraft sowie Betätigungsweg realisieren, die bei Rastwippschaltern nach dem Stand der Technik nicht verwirklichbar sind. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung ei­ ner W-förmigen stationären Rastfeder ist es im Gegensatz zu einer beim Schaltvorgang bewegten Druckfeder möglich, auch bei relativ kleinen Schalt­ wegen hohe Schaltkräfte aufzubringen. Auf den jeweils betätigten Betätigungs­ stößel (und damit auf den darunterliegenden Kontaktpunkt) wirkt dabei eine Kontaktkraft, die in erster Linie von der Steifigkeit der Rastfeder 3 bestimmt wird.

Anstelle des bei der in Fig. 1-8 gezeigten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rastwippschalters verwendeten Schaltmechanismus kann auch jede andere Art von Schaltmechanismus mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen nach Anspruch 1 kombiniert werden. Im Bereich der Schnittebene A in Fig. 3 kann also einerseits, wie schon oben in Verbindung mit Fig. 1 er­ wähnt, anstelle eines Schaltfoliensets eine Leiterplatte mit einem darauf ange­ brachten Kontaktbahnenbereich unterhalb der Schaltdome 5a, 5b angebracht sein. Andererseits können z. B. auch Schaltmechanismen vorgesehen sein, bei denen paarig angeordnete Betätigungsstößel auf darunterliegende Federkon­ taktelemente anstelle der bei der oben gezeigten bevorzugten Ausführungsform verwendeten Schaltdome einwirken, wobei die Federkontaktelemente ihrer­ seits wiederum Kontakte am Kontaktpunkten auf darunterliegenden Schaltfo­ liensets oder Leiterbahnen schließen können.

Claims (4)

1. Rastwippschalter mit zwei stabilen Stellungen, welcher einen in ei­ nem Gehäuse zwischen den stabilen Stellungen schwenkbar gelagerten Wipp­ knopf umfaßt, wobei die Bahn des Wippknopfs beim Schaltvorgang von einem mit ihm verbundenen Bahnabtastelement sowie einem auf das Bahnabtastele­ ment einwirkenden Federelement abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahnabtastelement in Form eines mit dem Wippknopf (2) einstückig integrierten, verlängerten Schenkels (2c) ausgeführt ist, welcher beim Schalt­ vorgang über eine im Gehäuseinneren angebrachte, im wesentlichen W-förmig ausgebildete, stationäre Rastfeder (3) geführt wird, wobei der Wippknopf (2) an seiner Innenseite mit zwei Vorsprüngen (2a, 2b) versehen ist, welche in den beiden stabilen Endlagen jeweils auf die Betätigungsstößel (4a, 4b) zweier im Gehäuse (1) angebrachter Schaltmechanismen einwirken.

2. Rastwippschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verlängerte Schenkel (2c) des Wippknopfs (2) V-förmig zugespitzt ist.

3. Rastwippschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmechanismen jeweils in Form von elastischen Schaltdomen (5a, 5b) mit darin integrierten Kontaktpillen (6a, 6b) ausgestaltet sind, wobei die Kontaktpillen (6a, 6b) beim Einwirken eines im Gehäuse (1) jeweils innen lie­ genden korrespondierenden Vorsprungs (2a, 2b) des Wippknopfs (2) auf einen zugehörigen Betätigungsstößel (4a, 4b) einen jeweils zugehörigen Kontakt (9a, 9b) auf einem darunterliegenden Schaltfolienset oder einer darunterliegenden Leiterplatte mit einem darauf angebrachten Kontaktbahnenbereich schließen.

4. Rastwippschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmechanismen jeweils paarig angeordnete Betätigungsstößel auf­ weisen, die auf darunterliegende Federkontaktelemente einwirken, die ihrer­ seits Kontaktpunkte auf darunterliegenden Schaltfoliensets oder Leiterplatten schließen.