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Tastschalter
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Die Erfindung.bezieht sich auf einen Tastschalter, insbesondere als
Codierschalter ausgebildeten Drucktastenschalter, bestehend aus einem Gehäuse, einem
ersten und einem zweiten Schaltelement und einem zusammen mit den beiden Schaltelementen
in axialer Richtung verschiebbaren Tastknopf.
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Es ist ein Druck-Drehschalter - DE - A 16 90 351 - bekannt, welcher
ein Gehäuse, einen Kolben, einen Kontakthalter, drei fest angeordnete, elektrische
Kontaktschier nen sowie ein bewegliches, mit den drei Kontaktschienen in Eingriff
bringbares Kontaktelement aufweist. Der Kolben sowie der Kontakthalter sind an den
zueinander angeordneten Stirnseiten mit je einer Verzahnung und am äusseren Umfang
mit verteilt angeordneten Rippen versehen und in dem Gehäuse axial verschiebbar
geführt, wobei die Rippen in entsprechend im Gehäuse vorgesehene Kanäle eingreifen
und somit über einen bestimmten Bereich eine Verdrehung des Kontakthalters verhindern.
In der Ruhestellung ist die Verzahnung des Kolbens mit der Verzahnung des Kontakthalters
nur teilweise im Eingriff. Durch axialen Druck auf den Kolben gelangen die beiden
Verzahnungen vollkommen in Eingriff, wodurch - nach Freigabe der Rippen aus den
Zähnen - eine Drehbewegung des Kontakthalters
erfolgt und somit
das mit dem Kontakthalter wirkverbundene Kontaktelement mit den festen Kontaktschienen
in Eingriff bringbar ist. Eine Verwendung dieses Schalters als Codierschalter ist
nicht möglich und die Massnahmen, die bei dem bekannten Schalter erforderlich wären,
um die Erfordernisse zur Verwendung als Codierschalter zu erfüllen, sind zu umfangreich
und zu kompliziert Bei einem Drucktastenschalter - DE-B 22 60 733 - ist ferner bekannt,
den Tastknopf frontseitig mit einem Fenster zu versehen und hinter dem Fenster innerhalb
des Tastknopfes ein aus zwei winkelig zueinander angeordneten Flächen bestehendes
und schwenkbar ausgebildetes Anzeigeelement anzuordnen. Die Flächen des Anzeigeelementes
sind beispielsweise farbig angelegt und dienen lediglich zur Anzeige von zwei Schaltstellungen,
beispielsweise zu einer - EIN - oder - AUS - Stellungsanzeige Weiterhin s in sind
Eingabe-Tastschalter, im wesentlichen bestehend aus einem Gehäuse, einem Tastknopf
und einem Schaltmechanismus, allgemein bekannt und haben ein mannigfaltiges Anwendungsgebiet,
wie zum Beispiel als Tippschalter, Tastaturen, Telefon-Wähleinrichtungen oder dergleichen.
Diese Eingabe-Tastschalter können jedoch nicht als Codierschalter eingesetzt bzw.
verwendet werden.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen an sich bekannten
und voran beschriebenen Eingabe-Tastschalter mit einfachen Mitteln so auszubilden,
dass dieser als Codierschalter mit gut sichtbarer Anzeige verwendet werden kann
und einen einwandreien Schaltvorgang gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass in dem
Tastknopf ein mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden Stössel drehfest
verbundener und quer zur Drehachse des Stössels orientierter Zeichenträger angeordnet
ist und der Stössel mit dem zweiten Schaltelement derart im Eingriff steht, dass
durch Niederdrücken des Tastknopfes in seine Endstellung eine erste und durch Loslassen
des Tastknopfes eine zweite, gleichsinnige Drehbewegung des Zeichenträgers erfolgt,
und dass der aus der ersten und zweiten Drehbewegung gebildete Drehwinkel einer
vorbestimmten Schaltfunktion zugeordnet wird, deren Werte durch ein im Tastknopf
angeordnetes Fenster ablesbar sind.
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Es ist ersichtlich, dass das dargestellte Ausführungsbeispiel einen
einfachen, leicht zu montierenden Aufbau hat und bei welchem lediglich durch axialen
Druck auf den Tastknopf bzw. durch Loslassen desselben ein aus zwei Schaltphasen
zusammengesetzter Schaltvorgang erfolgt. Das bewusst für diesen Schalter als ein
in einer Richtung schaltend ausgebildete Schaltwerk gewährlelstet einen exakten,
durch das im Tastknopf angeordnete Fenster gut ablesbaren Schaltvorgang. Aufgrund
der relativ kleinen Bauweise dieses Schalters besteht die Möglichkeit, auf engstem
Raum einer vorgegebenen Printplatte eine Vielzahl von Codierschaltern anzuordnen
und zu befestigen, ohne dass dabei die Bedienbarkeit des Schalters vernachlässigt
wird.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Fenster
im Tastknopf als Vergrösserungslinse ausgebildet und der Zeichenträger wird zusätzlich
noch von einer Lichtquelle beleuchtet.
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Der erfindungsgemässe Schalter kann sowohl als Codierschalter mit
gut sichtbarer Anzeige, als auch als Impulsschalter mit exakt definiertem Schaltpunkt
verwendet werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in
Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 einen in grösserem Massstab und im Schnitt dargestellten
Drucktastenschalter in einer ersten Schaltstellung.
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Fig. 2 die Einzelteile des Schalters gemäss Fig. 1 in-zerlegtem Zustand.
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Fig. 3 den Schalter gemäss Fig. 1 in einer definierten Zwischen-Schaltstellung,
und Fig. 4 den Schalter gemäss Fig 1 in einer zweiten Schaltstellung.
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In Fig. 1 ist in grösserem Massstab und im Schnitt ein Drucktastenschalter
100 in einer ersten Schaltstellung (Ruhestellung) dargestellt, während Fig. 3 eine
definierte und Fig. 4 eine zweite, vollendete Schaltstellung (Ruhestellung) zeigt.
Der eigentliche Schaltvorgang wird in der Funktionsbeschreibung näher beschrieben.
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Der Schalter 100 besteht im wesentlichen aus einem Tastknopf 10, einem
Gehäuse 20, einem Zeichenträger 16 und einem aus den Teilen 30, 40, 50 und 60 gebildeten
Schaltwerk, wobei mit 30 ein erstes und mit 40 ein zweites Schaltelement bezeichnet
ist. Figur 2 zeigt die Einzelteile des kompletten Schalters 100 in zerlegtem Zustand,
welche nachstehend im Einzelnen näher beschrieben werden.
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Mit 10 ist der Tastknopf bezeichnet, welcher einen Hohlraum 13, eine
Oeffnung 14 und beispielsweise an seiner vorzugsweise konkav ausgebildeten Stirnseite
11 ein Fenster 12 aufweist. Die Oeffnung 14 dient zur Aufnahme und Zentrierung einer
mit einer Bohrung 18 versehenen und in zusammengebautem Zustand des Schalters an
der ringförmigen Anlagefläche 14' anliegenden Scheibe 17. Die Scheibe 17 ist vorzugsweise
aus lichtdurchlässigem Material hergestellt.
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An einem Stössel 15 ist der scheibenförmig ausgebildete Zeichenträger
16 mit nicht näher dargestellten Mitteln drehfest angeordnet. Die Stirnseite 16'
des Zeichenträgers 16 dient zur Aufnahme von im Abstand zueinander auf einer nicht
dargestellten Ringfläche des Zeichenträgers angeordneten Zahlen oder Symbolen, welche
im zu-.
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sammengebauten Zustand des Schalters durch das Fenster 12 des Tastknopfes
sichtbar sind.
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Das Gehäuse 20 weist eine erste Oeffnung 21, einen sich daran anschliessenden,
zylindrischen Hohlraum 22 und eine zweite Oeffnung 28 auf. Die Oeffnung 21 ist im
Durchmesser kleiner als der zylindrische Hohlraum 22, so dass im oberen Bereich
des Gehäuses 20 eine ringförmige Anlagekante 24 besteht. Ausgehend von der Anlagekante
24 sind an der inneren Oberfläche 23 des Hohlraumes 22 im Abstand zueinander angeordnete
Stege 25, 25' vorgesehen, welche sich in axialer Richtung annähernd über die halbe
Länge des Hohlraumes 22 erstrecken. Die Stege 25, 25' weisen auf der der zweiten
Oeffnung 28 zugewandten Seite unter gleichem Winkel abgeschrägte Gleitflächen 26,
26' auf.
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Der zwischen den beiden Stegen gebildete Spalt 27 dient als Führungsnut.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem zylindrischen
Hohlraum 22 des Gehäuses 20 zwei im wesentlichen gegenüberliegend angeordnete Stegpaare
(nur ein Stegpaar 25, 25' dargestellt) vorgesehen, wobei jedoch auch die Möglichkeit
besteht, mehrere gleichmässig am Umfang des Hohlraumes verteilt angeordnete Stegpaare
vorzusehen (nicht dargestellt). Die Anzahl der Stegpaare steht in direktem Verhältnis
zu der Anzahl der gewünschten Schaltungen, d.h., ZU der Anzahl der auf dem Zeichenträger
16 vorgesehenen Zahlen oder Symbole.
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Die eingangs als erstes Schaltelement bezeichnete und teilweise im
Schnitt dargestellte Steuerhülse 30 weist eine Durchgangsbohrung 31 auf. Am oberen
Ende der Steuerhülse ist ein Zentrierabsatz 32 für die Scheibe 17 vorgesehen und
im unteren Bereich sind am äusseren Umfang gleichmässig verteilt angeordnete Schaltstege
33 angebracht. Die Schaltstege 33 weisen auf der einen Seite je eine Anlagekante
36 auf, welche zusammen eine die Steuerhülse umgebende ringförmige Anlagefläche
bilden. Am anderen Ende weisen die Schaltstege.33 eine unter gleichem Winkel abgeschrägte
Gleitfläche 35 auf und sind an der Steuerhülse 30 so angebracht oder angeordnet,
dass mindestens die Gleitfläche 35 der Schaltstege 33 in Bezug auf das untere Ende
34 der Steuerhülse frei ist (Fig. 2). Die Breite der Stege 33 ist so bemessen, dass
der einzelne Steg in dem Spalt 27 des Gehäuses 20 in axialer Richtung gleitend geführt
ist.
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Die eingangs als zweites Schaltelement bezeichnete und ebenfalls teilweise
im Schnitt dargestellte Schalthülse 40 hat einen zylindrischen Teil 41 und wird
von zwei im Durchmesser unterschiedlich grossen Bohrungen 42, 44 durchdrungen. Die
Bohrung 42 dient zur Aufnahme des mit
der Schalthülse 40 drehfest
zu verbindenden, den Zeichenträger 16 tragenden Stössels 15, während die Bohrung
44 zur Aufnahme eines ebenfalls drehfest mit der Schalthülse zu verbindenden Bolzens
51 des Kontaktträgers 50 ausgebildet ist. Der Stössel 15 und die Schalthülse 40
können auch zu einem Teil (nicht dargestellt) vereinigt ausgebildet sein. Im unteren
Bereich der Schalthülse 40 sind am äusseren Umfang gleichmässig verteilt angeordnete,
radial seitlich abstehende Schaltnocken 45, 45' angebracht. Die Schaltnocken 45,
45' weisen auf der einen Seite je eine unter gleichem Winkel abgeschrägte Gleitfläche
46, 46' auf und schliessen auf der anderen Seite mit dem zylindrischen Teil 41 bündig
ab.
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Im zusammengebauten Zustand des Schalters 100 sind die Schaltnocken
45 der Schalthülse 40 kämmend mit den Schaltstegen 33 der Steuerhülse 30 im Eingriff,
weshalb die Gleitflächen 46 der Schaltnocken 45 die Gleitflächen 35 der Schaltstege
33 sowie vorzugsweise auch die Gleitflächen 26, 26' der Stege 25, 25' im Gehäuse
20 unter gleichem Winkel abgeschrägt sind.
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Der Kontaktträger 50 besteht im wesentlichen aus dem Bolzen 51, einer
Druckfeder 52 und einer mit einem Absatz 56 versehenen Scheibe 55, an welcher an
der unteren Seite eine schematisch dargestellte Kontaktfeder 57 mit nicht dargestellten
Mitteln befestigt ist. Der mit dem einen Ende 51' durch die Scheibe 55 hindurchgeführte
und mit der Scheibe drehfest verbundene Bolzen 51 dient zur Führung der Druckfeder
52 sowie zur Uebertragung der schrittweisen Bewegung von der Schalthülse 40 auf
den Kontaktträger 50 bzw. auf die als Leiterplatte 60 aus'gen bildete Abschlussplatte.
In zusammengebautem Zustand des Schalters wird der am anderen Ende mit einem in
axialer
Richtung verlaufenden Längsschlitz 53 versehene Bolzen
51 in die Bohrung 44 der Steuerhülse 40 gesteckt. Hierbei greift ein im zylindrischen
Teil 41 der Schalthülse entsprechend angeordneter und befestigter Spannstift 47
in den Schlitz 53 des Bolzens 51, wodurch die gewünschte Wirkverbindung zwischen
dem Kontaktträger 50 und der Schalthülse 40 erreicht wird.
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Die Leiterplatte 60 ist auf der der Kontaktfeder 57 zugewandten Seite
mit einer nicht näher dargestellten, gedruckten Schaltung versehen, welche in zusammengebautem
Zustand des Schalters 100 mit der Kontaktfeder 57 des Kontaktträgers 50 in Verbindung
steht.
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In der Mitte der Leiterplatte 60 ist ferner eine Oeffnung 61 vorgesehen,
in welcher das eine Ende 51' des Bolzens 51 gelagert ist.
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In Fig. 1 ist der Drucktastenschalter 100 in zusammengebautem Zustand
dargestellt und man erkennt den Tastknopf 10, den in dem Tastknopf angeordneten
Zeichenträger 16 und Stössel 15, das Gehäuse 20, die Steuerhülse 30, die Schalthülse
40, den aus Bolzen, Feder, Scheibe und Kontaktfeder bestehenden Kontaktträger 50
sowie die Leiterplatte 60. Die Leiterplatte ist als Abschlusselement in die Oeffnung
28 des Gehäuses 20 eingesetzt und beispielsweise mittels Schrauben 62 am Gehäuse
befestigt. Durch die Rückstellkraft der vorgespannt eingebauten und an der unteren
Seite 43 der Schalthülse 40 anliegenden Feder 52 wird die mit dem zylindrischen
Teil 41 in die Bohrung 31 der Steuerhülse 30 gesteckte Schalthülse 40 mit den Gleitflächen
46 gegen die Gleitflächen 35 der Steuerhülse 30 gedrückt, wodurch die Steuerhülse
30 im wesentlichen mit der Schalthülse 40 wirkverbunden ist.
In
dieser Stellung wird die mit den Schaltstegen 33 zwischen den im Gehäuse 20 vorgesehenen
Stegen 25, 25' geführte Steuerhülse 30 mit der ringförmigen Anlagefläche 36 gegen
die ringförmige Anlagekante 24 des Gehäuses 20 gedrückt.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass in den Figuren 1, 3
und 4 die Schaltorgane 25, 25' , 33 und 45 der Teile 20, 30 und 40 jeweils als einzelnes
Element dargestellt sind und der Bewegungsablauf sowie das Zusammenwirken der Teile
33 und 35 während des Schaltvorganges in den genannten Figuren schematisch und vereinfacht
dargestellt ist.
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Die im Gehäuse vorgesehenen Stege und die an der Steuerhülse angeordneten
Schaltstege sowie die an der Schalthülse vorgesehenen Schaltnocken sind so ausgebildet
und zueinander angeordnet, dass einerseits eine optimale Führung der Steuerhülse
im Gehäuse und die erforderliche Wirkverbindung der Schalthülse mit der Steuerhülse
gewährleistet ist, und dass andererseits bei entsprechender Stellung der Steuerhülse
die Schalthülse ausser Eingriff gelangt und durch die Rückstellkraft der Feder sowie
durch die zueinander angeordneten Gleitflächen automatisch in eine nächste Stellung
gleitet.
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Die Wirkungsweise des Drucktastenschalters wird nachstehend beschrieben:
Ausgehend von der in Figur 1 dargestellten Schalt- bzw.
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Ruhestellung - in den Figuren 1, 3 und 4 ist im Gegensatz zu Figur
2 das im Hohlraum 22 des Gehäuses 20 um 1800 versetzte Stegpaar 25, 25' dargestellt
- wird für eine erste Schaltphase durch axialen Druck auf den Tastknopf der Tastknopf
10, die Steuerhülse 30, die Schalthülse 40
und gleichzeitig der
mit der Schalthülse wirkverbundene Stössel 15 mit dem Zeichenträger 16 in Pfeilrichtung
1 bewegt. Bei diesem Vorgang gleitet der zwischen dem Stegpaar 25, 25' im Spalt
17 geführte Schaltsteg 33 sowie der erste Schaltnocken 45 ebenfalls in Pfeilrichtung
1, so dass die an der unteren Seite 43 der Schalthülse 40 anliegende Druckfeder
52 um ein bestimmtes Mass zusammengedrückt wird (nicht dargestellt).
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Sobald der von dem Schaltsteg 33 in Pfeilrichtung 1 bewegte erste
Schaltnocken 45 mit seiner abgeschrägten Gleitfläche 46 mit der abgeschrägten Gleitfläche
26? des Steges 25 fluchtet - in dieser nicht dargestellten, im wesentlichen durch
Berührung der Unterkante 19 des Tastknopfes 10 mit der Oberkante 29 des Gehäuses
20 begrenzten Endstellung werden gleichzeitig die drehfest miteinander verbundenen
Teile 15, 16, 40 und 50 einer ersten Schaltphase entsprechend um die senkrechte
Achse 4 in Pfeilrichtung 3 verdreht X ist der erste Schaltnocken 45 frei (nicht
mehr zwischen dem Stegpaar 25, 25 geführt) und der zweite Schaltnocken 459 gelangt
in die in Fig. 3 dargestellte Zwischenstellung. In dieser definierten Zwischenstellung
liegt der zweite Schaltnocken 45F seitlich am Schaltsteg 33 an, während der erste
Schaltnocken 45 in dieser Position nicht mehr sichtbar ist.
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Durch Loslassen des Tastknopfes 10 wird aufgrund der Rückstellkraft
der Feder 52 nunmehr der durch die Pfeilrichtung 2 gekennzeichnete Bewegungsablauf
eingeleitet.
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Sobald die Gleitfläche 35 des Schaltsteges 33 mit der Gleitfläche
46' des zweiten Schaltnockens 45' fluchtet (nicht dargestellt), werden die drehfest
miteinander verbundenen Teile 15, 16, 40 und 50 einer zweiten Schaltphase entsprechend
um die Achse 4 in Pfeilrichtung 3
verdreht. Im weiteren, durch
Pfeilrichtung 2 gekennzeichneten Bewegungsablauf, gelangt der zweite Schaltnocken
45' in den-Spalt 27 zwischen dem Stegpaar 25, 25', bis die in Fig. 4 im Ausschnitt
dargestellte Position erreicht ist.
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Bei dem beschriebenen Codierschalter 100 setzt sich der eigentliche
Schaltvorgang - Verdrehen des Zeichenträgers 16 in Pfeilrichtung 3 von einem zum
anderen Symbol - aus der ersten Schaltphase - Niederdrücken des Tastknopfes -sowie
aus der zweiten Schaltphase - Loslassen des niedergedrückten Tastknopfes - zusammen,
Der aus der ersten und zweiten Drehbewegung (Schaltphase) gebildete Drehwinkel des
Zeichenträgers wird einer Schaltfunktion zugeordnet, deren Werte durch das Fenster
im Tastknopf ablesbar sind. Im dargestellten Beispiel ist die Schaltfunktion als
gedruckte Schaltung auf der Innenseite der als Abschlussplatte ausgebildeten Leiterplatte
60 aufgebracht und steht mit den Kontaktfedern 57 des Kontaktträgers 50 in Verbindung,
Bei einem nicht dargestellten Beispiel besteht jedoch auch die uöglichkeit, den
Schalter ohne Abschlussplatte direkt auf einer Printplatte zu festigen, Bei dem
Ausführungsbeispiel ist das Fenster 12 stirnseitig im Tastknopf 10 angeordnet, wobei
jedoch auch die Möglichkeit besteht, das Fenster an einer beliebigen anderen Stelle
des Tastknopfes anzuordnen und die Zahlen oder Symbole des um die senkrechte Achse
4 des Stössels 15 drehbaren Zeichenträgers 16 entsprechend zuzuordnen.
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Um ein einwandfreies Einstellen oder Ablesen der Zahlen bzw. Symbole
zu erreichen, kann in dem Gehäuse 20 eine dem Zeichenträger 16 bzw1 dem Fenster
12 zugeordnete
Lichtquelle 65 (in Fig. 1 schematisch dargestellt)
vorgesehen sein, welche einen die vorzugsweise aus lichtdurchlässigem Material bestehende
Scheibe 17 durchdringenden Lichtstrahl auf den Zeichenträger 16 richtet. Zur Optimierung
der Handhabung kann in des Fenster 12 ausserdem ein als Vergrösserungslinse wirkendes
Element eingesetzt werden.
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Zusammenfassung: Die Erfindung bezieht sich auf einen als Codierschalter
ausgebildeten Eingabetastenschalter (100), bei welchem in dem Tastknopf (10) ein
durch ein entsprechend angeordnetes Fenster (12) ablesbarer, mit Zahlen, Symbolen
oder dergleichen versehener Zeichenträger (16) angeordnet ist. Ein auf der einen
Seite mit dem Zeichenträger und auf der anderen Seite mit dem zweiten, im Gehäuse
(20) des Schalters angeordneten Schaltelement (40) wirkverbundener Stössel (15)
steht mit dem zweiten Schaltelement derart im Eingriff, dass durch Niederdrücken
des Tastknopfes in seine Endstellung eine erste und durch Loslassen desselben eine
zweite, gleichsinnige Drehbewegung des Zeichenträgers (16) erfolgt. Der aus der
ersten und zweiten Drehbewegung gebildete Drehwinkel des Zeichenträgers wird einer
als gedruckte Schaltung auf der als Abdeckplatte dienenden Leiterplatte (60) aufgebrachten
Schaltfunktion zugeordnet, deren Werte wiederum durch das Fenster (12) ablesbar
sind.
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Fig. 1