DE202008013517U1 - Rotary switch with a combined magnetic locking and switching system - Google Patents

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Abstract

Drehschalter mit einem kombinierten magnetischen Rast- und Schaltsystem, wobei sowohl eine Verrastung von Schaltstellungen als auch eine Schaltung mittels magnetischer Felder bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang eines drehbaren Betätigungsgliedes (3) verteilt eine Anzahl von Schaltmagneten (4.1–4.3) angeordnet und diesen wiederum eine Anzahl von umfangsseitig eines Grundkörpers (7) des Drehschalters (16) angeordnete Rastmagnete (5) zugeordnet sind, dass weiterhin auf einer verdrehfest montierten Platine (9) eine Anzahl von Schaltkontakten (11, 12, 13) angeordnet sind, wobei in Abhängigkeit von der Drehstellung des Betätigungsgliedes (3) einer der Schaltmagnete (4.1–4.3) mit einem der Schaltkontakte (11, 12, 13) zur Signalerzeugung in Überdeckung bringbar ist.rotary switch with a combined magnetic latching and switching system, wherein both a latching of switch positions as well as a circuit by means magnetic fields is caused, characterized in that over the circumference of a rotatable actuator (3) distributed a number of switching magnets (4.1-4.3) arranged and this in turn a number of peripherals of a body (7) of the rotary switch (16) arranged latching magnets (5) assigned are that continue on a rotationally mounted board (9) a Number of switching contacts (11, 12, 13) are arranged, wherein in Dependence on the rotational position of the actuator (3) one of the solenoids (4.1-4.3) with one of the switching contacts (11, 12, 13) for generating signal overlap is.

Figure 00000001
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Description

Es ist bekannt, die Verrastung elektrischer Schalter mittels eines Schaltlabyrinths zu realisieren ( DE 38 34 390 C1 ). Federnde Steuerglieder werden in einer Art Labyrinth geführt und somit können nur vordefinierte Schaltstellungen erreicht werden.It is known to realize the latching of electrical switches by means of a switching labyrinth ( DE 38 34 390 C1 ). Springing control elements are guided in a kind of labyrinth and thus only predefined switching positions can be achieved.

Die elektrische Signalerzeugung ist mit kontaktgebundenen oder auch kontaktlosen Systemen möglich. Derzeit sind Schleifkontakte, Nockenschalter oder auch Lichtschranken im Einsatz.The Electrical signal generation is contact-based or else contactless systems possible. Currently sliding contacts, Cam switches or photocells in use.

Aus der DE 43 33 079 A1 geht ein Rastwerk mit magnetischer Verrastung hervor, wobei zwei auf einem Weicheisenring angeordnete Halsgeneratoren zur Registrierung von Rastlage und Drehrichtung beim Umschalten vorgesehen sind. Sie werden von einem, eine berührungsfreie magnetische Verrastung bewirkenden Rastmagnetring beaufschlagt.From the DE 43 33 079 A1 is a locking mechanism with magnetic latching forth, with two arranged on a soft iron ring neck generators for registering locking position and direction of rotation are provided when switching. They are acted upon by a detent magnet ring effecting a non-contact magnetic locking.

Die DE 20 01 188 A1 beschreibt eine mechanisch betätigbare Schaltvorrichtung mit einer Mehrzahl von Reed-Kontakt-Schaltern, die durch einen mit einer Welle verbundenen und gegenüber einem Gehäuse drehbaren Magneten ein- und ausgeschaltet werden. Eine federbelastete Anschlageinrichtung dient als Verrastung ausgewählter Schaltstellungen. Diese besondere Anschlageinrichtung ist teuer und aufwändig in der Herstellung.The DE 20 01 188 A1 describes a mechanically operable switching device having a plurality of reed contact switches which are turned on and off by a magnet connected to a shaft and rotatable with respect to a housing. A spring-loaded stop device serves as a latching of selected switch positions. This particular anchor device is expensive and expensive to manufacture.

Darauf aufbauend beschreibt letztlich die DE 31 17 704 C2 einen magnetisch rastenden Zweiraststellungs-Drehschalter mit einem einzigen Reed-Schalter, wobei Verrastung und Beaufschlagung des Reed-Schalters über einen verschwenkbaren Permanentmagneten erfolgen. Die Verrastung wird durch Anlage des Magneten an der metallenen Schaltergehäuseseitenwand bewirkt. Da es sich nur um einen Zweiraststellungs-Drehschalter handelt, sind die Einsatz- bzw. Verwendungsmöglichkeiten begrenzt.Building on this ultimately describes the DE 31 17 704 C2 a magnetically latching Zweiraststellungs rotary switch with a single reed switch, wherein latching and acting on the reed switch via a pivotable permanent magnet. The locking is effected by contact of the magnet on the metal switch housing side wall. Since it is only a Zweiraststellungs rotary switch, the use or possible uses are limited.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein derartiges kombiniertes magnetisches Rast- und Schaltsystem hinsichtlich konstruktivem Aufbau und bezüglich seiner Einsatzmöglichkeiten weiter zu optimieren.From that Based on the object of the invention, such a Combined magnetic latching and switching system with regard to constructive Structure and with regard to its possible uses to optimize.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale des Schutzanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.The inventive solution to this problem results from the features of the protection claim 1. Advantageous Embodiments and developments of the invention are in the dependent claims claimed.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch den Einsatz der magnetischen Verrastung, die mechanischen Bauteile überflüssig sind. Somit kann der freiwerdende Bauraum für weitere Funktionen oder zur Bauraumminimierung verwendet werden. Zusätzlich kann durch die Verwendung der magnetischen Verrastung auf eine kontaktlose, magnetisch arbeitende Schaltung zurückgegriffen werden, wodurch sich weiterer Bauraum einsparen lässt. Es wird hiermit ein Wirkprinzip sowohl für die Verrastung als auch zur Signalerzeugung eingesetzt und Bauteile können zum einen für das Rasten sowie zur Signalerzeugung verwendet werden. Bezüglich der Signalerzeugung sind dabei mehrere Schaltstellungen möglich.The particular advantages of the invention are that through the use of magnetic latching, the mechanical Components are redundant. Thus, the released Space for additional functions or to minimize space be used. Additionally, by using the magnetic latching on a non-contact, magnetic working Circuit can be resorted to, thereby further Saves space. It is hereby an active principle for both latching and signal generation used and components can be used for one Catches are used as well as signal generation. In terms of the signal generation while several switch positions are possible.

Des Weiteren wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die nachfolgende Erläuterung einer in der Zeichnung dargestellten besonders vorteilhaften Ausführungsform verwiesen.Of Further will be in terms of preferred features of the invention the following explanation of a shown in the drawing particularly advantageous embodiment.

Dabei zeigt:there shows:

1 eine Explosionsdarstellung einer Ausführungsvariante eines elektrischen Drehschalters, 1 an exploded view of an embodiment of an electrical rotary switch,

2 einen elektrischen Drehschalter im Vollschnitt, 2 an electric rotary switch in full section,

3 die Anordnung von Magneten zueinander in der Stellung ,0' 3 the arrangement of magnets to each other in the position '0'

4 die Anordnung von Magneten zueinander in der Stellung ,1', 4 the arrangement of magnets to each other in the position, 1 ',

5 die Anordnung von Magneten zueinander in der Stellung ,2', 5 the arrangement of magnets to each other in the position '2',

6 die Anordnung von Magneten zueinander in der Stellung ,3'. 6 the arrangement of magnets to each other in the position '3'.

Wie aus 1 hervorgeht, setzt sich ein, einen Drehschalter 16 bildendes kombiniertes magnetisches Rast- und Schaltsystem im Wesentlichen aus einem drehbaren Betätigungsglied 3, drei in dem Betätigungsglied 3 fest montierten Schaltmagneten 4.1–4.3 sowie einem feststehenden Grundkörper 7 mit dort fest angebrachten Rastmagneten 5, ausgeführt z. B. als Einzelmagnete oder als vielpoliger Magnetring, zusammen.How out 1 indicates, sets in, a rotary switch 16 forming combined magnetic latching and switching system essentially of a rotatable actuator 3 , three in the actuation element 3 firmly mounted solenoids 4.1 - 4.3 and a fixed body 7 with permanently attached latching magnets 5 , executed z. B. as individual magnets or as a multi-pole magnetic ring, together.

Die Anordnung der Rastmagnete 5 und Schaltmagnete 4.1–4.3 zueinander kann bezüglich einer Längsachse 18 sowohl radial als auch axial erfolgen und ist in 2 in radialer Anordnung zu sehen.The arrangement of the detent magnets 5 and solenoids 4.1 - 4.3 each other can with respect to a longitudinal axis 18 take place both radially and axially and is in 2 to be seen in a radial arrangement.

Das Betätigungsglied 3 ist auf einem zylinderförmigen Bereich 7.1 des Grundkörpers 7 verdrehbar gelagert. Eine Blende 2 und ein Deckel 10 sind miteinander verrastet und lagern das Betätigungsglied 3 axial. Zusammen bilden sie das Gehäuse der gezeigten Ausführung. Da bei der Verrastung nur wenig Bauraum benötigt wird, sind in der Mitte des Drehschalters 16 zwei weitere Schaltelemente angeordnet. Die Abdeckkappen 1 haben die Funktion einer Blende, Lichtleiter 8 ermöglichen zum einen die Beleuchtung der Abdeckkappen 1 und zum anderen geben sie die Betätigung (Drücken der Abdeckkappen 1 durch eine Bedienperson) an Schaltkomponenten auf einer zwischen dem Deckel 10 und dem Grundkörper 7 montierten Platine 9 weiter. Ein Quersteg 7.2 im zylindrischen Bereich 7.1 des Grundträgers 7 stabilisiert diesen zusätzlich. Der Lichtleiterring 6 ermöglicht die Beleuchtung der auf dem Betätigungsglied 3 eventuell vorhandenen Symbole.The actuator 3 is on a cylindrical area 7.1 of the basic body 7 rotatably mounted. A panel 2 and a lid 10 are locked together and store the actuator 3 axially. Together they form the housing of the embodiment shown. Since only a small amount of space is required in the latching, are in the middle of the rotary switch 16 arranged two other switching elements. The caps 1 have the function of a diaphragm, optical fiber 8th allow on the one hand the lighting of the caps 1 and on the other hand they give the operation (pushing the caps 1 by an operator) to switching components on one between the lid 10 and the body 7 mounted board 9 further. A crossbar 7.2 in the cylindrical area 7.1 of the basic carrier 7 stabilizes this additionally. The fiber optic ring 6 allows the lighting on the actuator 3 possibly existing symbols.

Die Abdeckkappen 1 können somit auch als Drucktaster zum Auslösen weiterer Schaltvorgänge dienen. Des Weiteren sind auf der Platine 9 magnetisch empfindliche Elemente, im gezeigten Beispiel handelt es sich um Reed-Kontakte 11–13 (siehe 3), angeordnet.The caps 1 can thus also serve as a push button for triggering further switching operations. Furthermore, on the board 9 magnetically sensitive elements, in the example shown are reed contacts 11 - 13 (please refer 3 ).

In 2 ist die gezeigte Ausführung des Drehschalters 16 im Vollschnitt dargestellt und es ist die Anordnung der Rastmagnete 5 zu den Schaltmagneten 4.1–4.3 zu sehen. Diese befinden sich in einer Verrastungsebene 14. Unterhalb angeordnet befindet sich die Platine 9 mit den Reed-Kontakten 11–13 in einer Ebene der Signalauslösung 15. Durch die geschickte Anordnung dieser Reed-Kontakte 11–13 auf der Platine 9 werden in verschiedenen Schaltpositionen durch die magnetischen Felder der Schaltmagnete 4.1–4.3 Schaltvorgänge ausgelöst.In 2 is the illustrated embodiment of the rotary switch 16 shown in full section and it is the arrangement of the detent magnets 5 to the solenoids 4.1 - 4.3 to see. These are located in a latching level 14 , Located below the board is located 9 with the reed contacts 11 - 13 in a level of signal triggering 15 , The clever arrangement of these reed contacts 11 - 13 on the board 9 be in different switching positions by the magnetic fields of the solenoids 4.1 - 4.3 Switching processes triggered.

3–6 zeigen diese, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Gestalt von vier möglichen Drehstellungen. 3 - 6 show this, in the illustrated embodiment in the form of four possible rotational positions.

Diese Schaltzustände werden bei folgenden Drehwinkeln des Betätigungsgliedes 3 erreicht (im Uhrzeigersinn, Pfeil 17): Tabelle 1 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Drehwinkel 0° 30° 60° 90° Schaltzustand 0 1 2 3 Aktiver Schaltmagnet keiner 4.1 4.2 4.1 Aktivierter Reed-Kontakt keiner 11 12 13 These switching states are at the following rotation angles of the actuator 3 reached (clockwise, arrow 17 ): Table 1 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 angle of rotation 0 ° ° 30 60 ° 90 ° switching status 0 1 2 3 Active switching magnet none 4.1 4.2 4.1 Activated reed contact none 11 12 13

Die Wechselwirkungen und das Zusammenspiel der Rast- und Schaltmagnete sind in 3–6 zu sehen.The interactions and the interaction of the locking and switching magnets are in 3 - 6 to see.

Dabei zeigt 3 den Drehschalter 16 bzw. die Verrastungs- und Signalauslösungsebene 14, 15 in der Stellung ,0' mit den genauen Bezeichnungen der einzelnen Schaltmagnete 4.1–4.3 und Reedschalter 11–13 sowie eine mögliche Ausrichtung der magnetischen Pole. Allen Schaltmagneten 4.1–4.3 stehen bezüglich der Ausrichtung der Magnetpole (N-S-Pole) gegen-polige Rastmagnete 5 gegenüber wodurch eine stabile Schaltposition gekennzeichnet ist. Bedingt durch diese gegen-polige Anordnung ziehen sich alle Schaltmagnete 4.1–4.3 und die gegenüberstehenden Rastmagnete 5 an. Des Weiteren befindet sich keiner der Schaltmagnete 4.1–4.3 über einem der drei Reedschalter 11–13 weshalb kein Schaltvorgang ausgelöst wird.It shows 3 the rotary switch 16 or the latching and signal triggering level 14 . 15 in position '0' with the exact names of the individual solenoids 4.1 - 4.3 and reed switch 11 - 13 and a possible orientation of the magnetic poles. Allen solenoids 4.1 - 4.3 are with respect to the orientation of the magnetic poles (NS poles) against-pole latching magnets 5 opposite whereby a stable switching position is identified. Due to this counter-pole arrangement, all the solenoids pull 4.1 - 4.3 and the opposite locking magnets 5 at. Furthermore, there is none of the solenoids 4.1 - 4.3 over one of the three reed switches 11 - 13 why no switching is triggered.

4 zeigt die Anordnung nach einer Drehung des Betätigungsgliedes 3 um 30° im Uhrzeigersinn. Dazu wurden die Schaltmagnete 4.1–4.3 an den gleichgepolten Rastmagneten 5 nach 15° Drehwinkel vorbeigeführt, wodurch sich ein Abstoßungspunkt ergibt und die Schaltstellungen werden somit voneinander besser abgegrenzt. Bei der erreichten stabilen Lage nach einer Drehung von 30° im Uhrzeigersinn befindet sich der Schaltmagnet 4.1 über dem Reedschalter 11, wodurch der elektrische Kontakt geschlossen wird. 4 shows the arrangement after a rotation of the actuator 3 30 ° clockwise. These were the solenoids 4.1 - 4.3 at the identically polarized latching magnets 5 passed after 15 ° rotation angle, resulting in a repulsion point and the switch positions are thus better defined from each other. At the achieved stable position after a rotation of 30 ° clockwise is the switching magnet 4.1 above the reed switch 11 , whereby the electrical contact is closed.

5 zeigt die Anordnung nach einer Drehung des Betätigungsgliedes 3 um weitere 30°, also insgesamt 60° vom Ausgangszustand ausgehend. Die An- bzw. Abstoßungspunkte sind die gleichen wie bzgl. 4 schon beschrieben. Der Schaltmagnet 4.1 verlässt dabei die Position über dem Reed-Kontakt 11 und der Schaltmagnet 4.2 kommt über dem Reed-Kontakt 12 zum Stehen, wodurch der elektrische Kontakt geschlossen wird. Schaltzustand ,2' ist erreicht. 5 shows the arrangement after a rotation of the actuator 3 by another 30 °, ie a total of 60 ° from the initial state. The arrival or rejection points are the same as with respect to. 4 already described. The switching magnet 4.1 leaves the position above the reed contact 11 and the solenoid 4.2 comes over the reed contact 12 to stand, whereby the electrical contact is closed. Switching state '2' is reached.

Die Vorgänge, die zum Schaltzustand ,3' führen, dargestellt in 6, sind analog der oben dargelegten. Schaltmagnet 4.2 verlässt die Position über dem Reed-Kontakt 12 und der Schaltmagnet 4.1 befindet sich über dem Reed-Kontakt 13, womit der letzte Schaltzustand erreicht ist. In allen Schaltzuständen stehen, wie bereits erwähnt, den Schaltmagneten 4.1–4.3 bezüglich Ausrichtung der Magnetpole gegenpolige Rastmagnete 5 gegenüber, wodurch die jeweilige Schaltposition stabilisiert wird.The operations that lead to the switching state, 3 ', shown in 6 , are analogous to those set out above. switching magnet 4.2 leaves the position above the reed contact 12 and the solenoid 4.1 is above the reed contact 13 , whereby the last switching state is reached. In all switching states, as already mentioned, are the switching magnets 4.1 - 4.3 with regard to alignment of the magnetic poles, reverse pole magnets 5 opposite, whereby the respective switching position is stabilized.

Die Reed-Kontakte 11–13 können beim Einwirken magnetischer Felder als Öffner, Schließer oder auch Wechsler funktionieren. Im dargestellten Beispiel werden Schließer eingesetzt.The reed contacts 11 - 13 can act as NC, NO or changer when exposed to magnetic fields. In the example shown, NO contacts are used.

Wie bereits erwähnt könnten in einer alternativen Ausführungsform die Schaltmagnete 4.1–4.3 und die Rastmagnete 5 bezüglich der Drehschalterlängsachse 18 auch axial zueinander angeordnet sein, so dass sich die Komponenten zur Verrastung und zur Signalauslösung auf insgesamt drei Ebenen befinden würden.As already mentioned, in an alternative embodiment, the switching magnets could 4.1 - 4.3 and the detent magnets 5 with regard to the rotary switch longitudinal axis 18 Also be arranged axially to each other, so that the components would be for locking and signal triggering on a total of three levels.

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  • - DE 3117704 C2 [0005] - DE 3117704 C2 [0005]

Claims (8)

Drehschalter mit einem kombinierten magnetischen Rast- und Schaltsystem, wobei sowohl eine Verrastung von Schaltstellungen als auch eine Schaltung mittels magnetischer Felder bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass über den Umfang eines drehbaren Betätigungsgliedes (3) verteilt eine Anzahl von Schaltmagneten (4.1–4.3) angeordnet und diesen wiederum eine Anzahl von umfangsseitig eines Grundkörpers (7) des Drehschalters (16) angeordnete Rastmagnete (5) zugeordnet sind, dass weiterhin auf einer verdrehfest montierten Platine (9) eine Anzahl von Schaltkontakten (11, 12, 13) angeordnet sind, wobei in Abhängigkeit von der Drehstellung des Betätigungsgliedes (3) einer der Schaltmagnete (4.1–4.3) mit einem der Schaltkontakte (11, 12, 13) zur Signalerzeugung in Überdeckung bringbar ist.Rotary switch with a combined magnetic latching and switching system, wherein both a latching of switching positions and a circuit is effected by means of magnetic fields, characterized in that over the circumference of a rotatable actuating member ( 3 ) distributes a number of switching magnets ( 4.1 - 4.3 ) and this in turn a number of peripheral of a body ( 7 ) of the rotary switch ( 16 ) arranged latching magnets ( 5 ) are assigned, that continue on a rotationally mounted board ( 9 ) a number of switching contacts ( 11 . 12 . 13 ) are arranged, wherein in dependence on the rotational position of the actuating member ( 3 ) one of the switching magnets ( 4.1 - 4.3 ) with one of the switching contacts ( 11 . 12 . 13 ) can be brought into overlap for signal generation. Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmagnete (5) und die Schaltmagnete (4.1–4.3) auf einer gemeinsamen Verrastungsebene (14) angeordnet sind und dass die Platine (9) mit den Schaltkontakten (11, 12, 13) eine dazu bezüglich einer Drehschalter-Längsachse (18) axial versetzt angeordnete Signalerzeugungsebene (15) bilden.Rotary switch according to claim 1, characterized in that the latching magnets ( 5 ) and the solenoids ( 4.1 - 4.3 ) on a common locking level ( 14 ) are arranged and that the board ( 9 ) with the switch contacts ( 11 . 12 . 13 ) a with respect to a rotary switch longitudinal axis ( 18 ) axially staggered signal generation plane ( 15 ) form. Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich einer Drehschalter-Längsachse (18) die Rastmagnete (5), die Schaltmagnete (4.1–4.3) und die Platine (9) mit den Schaltkontakten (11, 12, 13) jeweils axial versetzt zueinander angeordnet sind.Rotary switch according to claim 1, characterized in that with respect to a rotary switch longitudinal axis ( 18 ) the latching magnets ( 5 ), the solenoids ( 4.1 - 4.3 ) and the board ( 9 ) with the switch contacts ( 11 . 12 . 13 ) are each arranged axially offset from one another. Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastmagnete (5) gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers (7) verteilt, aber mit abwechselnder Polung angeordnet sind.Rotary switch according to claim 1, characterized in that the latching magnets ( 5 ) evenly over the circumference of the body ( 7 ), but arranged with alternating polarity. Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den im Abstand von 15° über den Umfang verteilt angeordneten Rastmagneten (5) drei im Abstand von 120° angeordnete Schaltmagnete (4.1–4.3) gegenüberstehen.Rotary switch according to Claim 1, characterized in that the latching magnets (15) distributed over the circumference are ( 5 ) three arranged at a distance of 120 ° switching magnets ( 4.1 - 4.3 ). Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Platine (9) drei Schaltkontakte im Abstand von 60° und 90° zueinander verteilt angeordnet sind.Rotary switch according to claim 1, characterized in that on the board ( 9 ) three switch contacts at a distance of 60 ° and 90 ° are arranged distributed to each other. Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkontakte als Reed-Schalter (11, 12, 13) ausgebildet sind.Rotary switch according to claim 1, characterized in that the switching contacts as a reed switch ( 11 . 12 . 13 ) are formed. Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betärigungsglied (3) auf einem zylinderförmigen Bereich (7.1) des Grundkörpers (7) drehbar gelagert ist und dass innerhalb dieses zylinderförmigen Bereiches (7.1) weitere Schaltelemente (1) des Drehschalters (16) angeordnet sind.Rotary switch according to claim 1, characterized in that the actuator ( 3 ) on a cylindrical area ( 7.1 ) of the basic body ( 7 ) and that within this cylindrical region ( 7.1 ) further switching elements ( 1 ) of the rotary switch ( 16 ) are arranged.
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