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Elektrischer Schalter, insbesondere Druckknopfschalter
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Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Schalter, insbesondere
Druckknopfschalter, mit einem Gehäuse, einem Betätigungsorgan, das Im Gehäuse linear
verschiebbar ist, einem Druckstück, das verschwenkbar am Betätigungsorgan gehalten
ist, einer Rückstellfeder für das Betätigungsorgan und das Druckstück und mit einer
Umschaltwippe, die kippbar im Gehäuse gelagert ist und, dem Druckstück zugekehrt,
eine Steuerkurve aufweist.
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Ein derartiger Schalter ist zum Beispiel aus der US-PS 20 47 950 oder
dem DE-GM 72 21 840 bekannt. Soll bei diesen Schaltern eine Umschaltung unter den
beweglichen und den festen Kontakten erfolgen, so wird das Betätigungsorgan entgegen
der Kraft einer Rückstellfeder linear auf das Gehäuse zu verschoben.
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Dabei wird das am Betätigungsorgan gehaltene Druckstück mitgenommen,
so daß dieses schließlich auf die auf der Oberseite der Umschaltwippe befindliche
Steuerkurve trifft. Diese Steuerkurve ist, wie man üblicherweise sagt, herzförmig
ausgebildet und besitzt mittig einen Scheitel, von dem aus sie zur Seite hin mit
zwei Flanken in zwei Mulden abfällt. In den beiden Schaltstellungen der Umschaltwippe
liegt der Scheitel der Steuerkurve jeweils seitlich einer durch die Lagerachse der
Umschaltwippe und die Schieberichtung des Betätigungsorgans bestimmten Ebene. Deshalb
stößt das Druckstück jeweils auf eine der Flanken der Steuerkurve und wird an dieser
entlang in die entsprechende Mulde geführt und dabei verscrwenkt. Bei einer weiteren
Verschiebung des Betätigungsorgans wird nun die Umschaltwippe verstellt, da das
Druckstück in der Mulde nicht mehr ausweichen kann. Wird nun das Betätigungsorgan
losgelassen, so kehrt dieses und mit ihm das Druckstück unabhängig davon, ob die
Umschaltwippe von einer ersten in die zweite Schaltstellung oder von der zweiten
Schaltstellung in die erste verstellt wurde, aufgrund der Rückstellfeder in die
Ausgangslage zurück. Man kann deshalb anhand der Position des Betätigungsorgans
nicht feststellen, welche Schaltstellung die Umschaltwippe und die von ihr gesteuerten
beweglichen Kontakte einnehmen und in welchem Zustand sich das elektrische System,
zu dem der Schalter gehört, befindet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Schalter, der die
Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, so weiterzuentwickeln, daß
das Betätigungsorgan in den beiden Schaltstellungen der Umschaltwippe unterschiedliche
Postitionen einnimmt. Dieses Ziel soll mit möglichst einfachen
Mitteln
erreicht werden. Insbesondere soll dabei weitgehend auf die Verwendung von zusätzlichen
Teilen verzichtet werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem elektrischen Schalter
mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß das Betätigungsorgan
und die Umschaltwippe zueinander korrespondierende Stopglieder aufweisen, die in
der einen Schaltstellung der Umschaltwippe ineinander greifen, so daß das Betätigungsorgan
in einer Niedrigposition gehalten ist, daß die Stopglieder nur in Rückstellrichtung
des Betätigungsorgans wirksam sind und daß die Niedrigposition zwischen den beiden
Extrempositionen des Betätigungsorgans liegt.
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Es gibt zwar schon Druckknopfschalter mit unterschiedlichen Lagen
des Betätigungsorgans in den verschiedenen Schaltstellungen. Bei diesen wird jedoch
das Betätigungsorgan mit Hilfe einer geschlossenen Kulisse und eines darin umlaufenden
Riegels am Schaltergehäuse verriegelt. Bei einem erfindungsgemäßen Schalter dagegen
werden die unterschiedlichen Positionen, die die Umschaltwippe in den beiden Schaltsteilungen
einnimmt, zur Verriegelung des Betätigungsorgans benutzt. Je nach der Position der
Umschaltwippe greifen die an ihr und am Betätigungsorgan vorhandenen Stopglleder
ineinander oder nicht, so daß in der einen Schaltstellung der Umschaltwippe das
Betätigungsorgan seine obere Extremposition und in der anderen Schaltstellung der
Umschaltwippe eine tiefere, sogenannte Niedrigposition einnimmt. Von dieser Niedrigposition
aus kann, wenn eine Umschaltung gewünscht ist, das Betätigungsorgan in die untere
Extremposition gedrückt werden, da die Stopglieder nur in Rückstellrichtung des
Betätigungsorgans wirksam -sind. Auf dem Wege von der Niedrigposition in die unter
Extremposition des Betätigungsorgans wird die Umschaltwippe verstellt, so daß bei
der Bewegung des Betätigungsorgans nach oben die Stopglieder außer Eingriff bleiben,
und das Betätigungsorgan in seine obere Extremposition gelangen kann. Es ist dabei
freilich darauf zu achten, daß die Niedrigposition wenigstens so weit über der unteren
Extremposition liegt, daß das Druckstück aus der einen Mulde der Steuerkurve über
den Scheitel gleiten kann, so daß es bei uer Bewegung des Betätigungsorgans aus
der Niedrigposition in die untere Extremposition in die andere Mulde hineinfährt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen
entnommen werden. So ist etwa duch die Ansprüche 2 und 3 gewährleistet, daß das
Stopglied an der Umschaltwippe bei einer Umschaltung einen möglichst großen Weg
senkrecht
zur Lagerachse der Umschaltwippe und senkrecht zur Schieberichtung
des Betätigungsorgans zurücklegt. Vorteilhaft ist es auch, wenn gemäß Anspruch 4
das Betätigungsorgan mit einem Ansatz bis auf die Höhe der Umschaltwippe in das
Schaltergehäuse hineingreift und sich an diesem Ansatz das Stopglied befindet.
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Der Ansatz wird dabei vorzugsweise einstückig mit dem Betätigungsorgan
ausgeformt sein. Die Ansprüche 5 bis 7 enthalten vorteilhafte Weiterbildungen des
Ansatzes am Betätigungsorgan. Durch die Führung gemäß Anspruch 5 wird erreicht,
daß der Ansatz dem Stopglied an der Umschaltwippe nicht ausweichen kann und immer
In der gleichen Ebene gehalten wird.
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Auf ganz einfache Weise sind gemäß Anspruch 8 die Stopglieder durch
zumindest eine Haltenase und eine Aussparung, in die die Haltenase eingreift, realisiert.
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Vorzugsweise ist die Haltenase dabei natürlich einstückig an das Teil
angeformt, an dem sie sitzt. Die Größe der Aussparung gemäß Anspruch 9 gewährleitet,
daß die Haltenase schon in der unteren Extremposition des Betätigungsorgans in die
Aussparung voll einfahren kann, und in der Niedrigposition des Betätigungsorgans
lediglich noch gegen einen mit Hilfe der Aussparung gebildeten Anschlag stößt. Die
Ansprüche 10 und 11 enthalten vorteilhafte Anordnungen der Aussparung und der Haltenase.
Es ist leicht einzusehen, daß die Umschaltwippe in den beiden Schaltstellungen gegen
Anschläge stoßen muß, damit ihre Positionen stabil sind. Dies gilt gerade auch für
die Schaltstellung in der sie mit dem Betätigungsorgan gekoppelt ist, da ja in dieser
Stellung das Betätigungsorgan gegen die Kraft der Rückstellfeder gehalten werden
muß. Diese Stabilisierung der Schaltstellungen der Umschaltwippe läßt sich gemäß
Anspruch 13 günstig dadurch erreichen, daß unterhalb der Lagerachse seitlich an
die Umschaltwippe ein Anschlag angeformt ist und daß am Schaltergehäuse zwei Widerlagen
vorhanden sind, an denen der Anschlag in den Schaltstellungen der Umschaltwippe
anliegt.
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Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Schalters
ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand dieses Beispiels soll die Erfindung nun
näher erläutert werden.
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Es zeigen Figur 1 einen erfindungsgemäßen elektrischen Doppelschalter,
der mit Ausnahme der Umschaltwippe, die in Ansicht dargestellt ist, in Längsrichtung
geschnitten ist, und
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11,
in dem jedoch das Druckstück und die Umschaltwippe, die in der Mittelstellung gezeichnet
ist, in Ansicht dargestellt sind.
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Zur Beschreibung der Einzelteile des erfindtmgagemäßen Ausfilhrungsbeispiels
genügt es, sich auf eine Schaltereinheit des Doppelschalters zu beschränken, da
die beiden Einheiten in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen vollkommen identisch
aufgebaut sind. Das Betätigungsorgan einer Schaltereinheit wird durch einen rechteckigen,
kastenförmigen Druckknopf 10 gebildet, dessen Oberseite 11 teilweise eingedellt
ist, um den Finger, mit dem sie niedergedrückt wird, einen gewissen Halt zu geben.
An zwei gegenüberliegenden Seiten weist der Druckknopf eine nach unten gerichtete
Verlängerung 12 auf, mit der er außen am Gehäuse 13 des Schalters anliegt. Genau
am Gehäuse 13 geführt wird der Druckknopf durch zwei Federn 15, die oberhalb und
unterhalb der Aussparung 14 an den Druckknopf 10 und seine Verlängerungen 12 angeformt
sind und in zwei Nuten 16 des Gehäuses 13 gleiten. In die Aussparungen 14 greift
jeweils eine an das Gehäuse 13 angeformte Rastnase 17, die den Weg des Druckknopfs
10 nach oben begrenzt. Nach unten wird der Weg des Druckknopfs durch vier auf den
oberen Rand der Gehäusewände gesetzte Nocken 18 begrenzt.
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An die Oberseite 11 des Druckknopfs 10 ist ein nach innen gerichteter
Ansatz 19 angeformt, der wie ein Keil ausgebildet ist. Die abgerundete Spitze des
Keils 19 dient als Kipplager für das Druckstück 25. Dieses besteht im wesentlichen
aus einer kreisförmigen Scheibe 26 und einem von dieser Scheibe aus nach unten gerichteten
Stößel 27. An die Unterseite 28 der Scheibe 26 sind zwei umlaufende Ringe 29 und
30 angeformt, die zwischen sich eine Ringnut 31 frei lassen. Dabei schließt die,
in radialer Richtung betrachtet, äußere Seite des Rings 29 bündig mit dem Umfang
der Scheibe 26 ab. Der innere Ring 30 ist höher als der äußere Ring 29 und weist
an seinem über den Ring 29 vorstehenden Teil eine Einführschräge 32 auf. In die
Oberseite 33 der Scheibe 26 ist eine keilförmige Ausnehmung 34 eingebracht, deren
Öffnungswinkel jedoch bedeutend größer ist als de£ Öffnungswinkel des Ansatzes 19.
Die Breite der Ausnehmung 34 dagegen entspricht der Breite des Ansatzes 19. Die
abgerundete Spitze des Ansatzes 19 liegt in der Spitze der Ausnehmung 34. Somit
ist eine Kippbewegung des Druckstücks 25 am Ansatz 19 möglich. Der Stößel 27 des
Druckstücks 25 ist ebenfalls leicht keilförmig geformt und wirkt mit seiner keilförmigen
Spitze mit der Umschaltwippe 40 zusammen.
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Die Umschaltwippe setzt sich im wesentlichen aus einem Rundstück 41
und vier vom Rundstück wegstehende Flansche 42 und 43 zusammen. Alle Flansche sind
in der Nähe des oberen Endes des Rundstücks 41 auf gleicher Höhe angeordnet. Die
Flansche 42 tragen an ihrem äußeren Ende jeweils einen Lagerzapfen 44, der sich
in einer Bohrung 45 des Gehäuses 13 drehen kann. Damit ist die Umschaltwippe 40
um die Achse der Zapfen 44 schwenkbar. Die beiden Flansche 43 tragen einen Aufbau
46, dessen Oberseite als Steuerkurve 47 ausgebildet ist. Diese Steuerkurve besteht
aus einem mittleren Scheitel 48, zwei von diesem Scheitel abfallenden Flanken 49
und 50 und zwei vom Ende der Flanken 49 und 50 aufsteigenden Flächen 51. Die Flanken
49 und 50 sowie die Flächen 51 bilden zwischen sich zwei Mulden 52 und 53. Der Scheitel
48 besitzt einen Abstand von der Lagerachse der Umschaltwippe 40, so daß er in den
beiden Schaltstellungen jeweils seitlich einer durch die Lagerachse und die Schieberichtung
des Druckknopfes 10 bestimmten Ebene liegt. Dies gewährleistet, daß der Stößel 27
immer sicher auf eine der Flanken 49 oder 50 trifft.
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Zwischen der Stelle, an der der Aufbau 46 beginnt, und dem Rand des
jeweiligen Flansches 43 ist ein gewisser Abstand vorgesehen, so daß dort die Auflageflächen
60 verbleiben. Auf diesen Flächen liegt eine Rückstellfeder 61 mit ihrem unteren
Ende auf. Die oberste Windung der Rückstellfeder 61 liegt in der Nut 31 des Druckstücks
25. Die Rückstellfeder ist also zwischen der Umschaltwippe 40 und dem Druckstück
25 eingespannt. Wegen der Schrägstellung der Umschaltwippe in den beiden Schaltstellungen
ist dabei die Vorspannung an zwei gegenüberliegenden Seiten unterschiedlich groß.
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In das Rundstück 41 der Umschaltwippe 40 ist von der Unterseite her
eine Bohrung 62 eingebracht, in der ein federbelasteter Schaltbolzen 63 geführt
ist.
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Von der Feder wird der Schaltbolzen 63 auf eine Kontaktwippe 64 gedrückt,
die auf dem Festkontakt 65 kippbar gelagert ist.
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Um den Bereich, innerhalb dessen die Umschaltwippe 40 verschwenkbar
ist, einzugrenzen, trägt diese einen Anschlag 66. Dieser befindet sich seitlich
am Rundstück 41 und unterhalb der Lager achse. In den Endatellungen der Umschaltwippe
40 stößt er jeweils gegen eine der beiden Rippen 67, die an das Gehäuse angeformt
sind und als Widerlager dienen. Von den Rippen 67 sind zwar in jeder Schaltereinheit
insgesamt vier vorhanden, von denen sich jeweils zwei gegenüberliegen. Als Widerlager
dienen jedoch jeweils nur die, die sich auf der Seite des Gehäuses befinden, zu
der hin der Anschlag 66 zeigt.
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Zur Verriegelung des Druckknopfes 10 in einer Niedrigposition, die
zwischen der oberen und der unteren Extremposition liegt, ist an der Umschaltwippe
40 eine Haltenase 75 angeformt, die als Rippe zwischen einem Flansch 43 und dem
Rundstück 41 ausgebildet ist, über den Rand des Flansches 43 hinausragt und das
Stopglied der Umschaltwippe 40 ist. Die wirksame Anschlagfläche 76 der Haltnase
75 befindet sich in beiden Schaltstellungen der Umschaltwippe 40, von denen jede
Schaltereinheit aus Figur 1 jeweils eine zeigt, auf derselben Seite einer durch
die Lager achse der Umschaltwippe 40 gehenden und senkrecht zur Bewegungsrichtung
des Druckknopfs 10 verlaufenden Ebene. Außerdem ist die Anschlagfläche 76 sehr weit
von der Lagerachse der Umschaltwippe 40 entfernt.
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Beide Vorkehrungen bewirken, daß die Fläche 76 bei einer bestimmten
Winkeldrehung der Umschaltwippe 40 einen großen Weg senkrecht zur Schieberichtung
des Druckknopfs 10 zurücklegt und so sich schnell aus der Aussparung 77 entfernt,
die als Stopglied des Druckknopfs 10-dient.
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Die Aussparung 77 befindet sich in einem Ansatz 78 des Druckknopfs
10. Dieser Ansatz greift von der Unterkante des Druckknopfs 10 aus weit in das Innere
des Schaltergehäuses 13, führt parallel zur Lagerachse der Umschaltwippe 40 seitlich
an dieser vorbei und ist in zwei Nuten 79 des Gehäuses 13 geführt. Das Schanier
80 erlaubt es, daß der Ansatz 78 auch dann leicht in die Nuten 79 eingefiihrt werden
und ohne große Reibung darin gleiten kann, wenn er nach dem Spritzvorgang in einem
Winkel zum Druckknopf 10 steht.
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Die Ausdehnung der Aussparung 77 in Bewegungsrichtung des Druckknopfs
10 ist größer als die Höhe des in sie greifenden Teils der Haltenase 75 plus die
Entfernung der Niedrigposition des Druckknopfs 10 von der unteren Extremposition.
Außerdem ist die dem Ansatz 78 zugewandte Schmalseite der Haltenase 75 von dem in
die Aussparung 77 vorspringenden Teil aus schräg zurück auf den Umfang des Flansches
43 geführt. Diese Maßnahmen tragen mit dazu bei, daß eine Blockade des Schalters
vermieden wird.
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Der Schalter nehme momentan die von der linken Schaltereinheit in
Figur 1 g eigte Stellung ein. Wird nun eine Umschaltung gewünscht, so werden der
Druckknopf 10 und das Druckstück 25 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 61 nach
unten gedrückt. Auf seinem Weg stößt das Druckstück 25 gegen die Flanke 49 der Steuerkurve
47 und wird an dieser entlang In die Mulde 53 geleitet. Dabei verschwenkt es sich
um die zwischen dem Ansatz 19 und der Ausnehmung 34 befindliche Achse. Bei einer
weiteren Verschiebung des Druckknopfs 10 und des
Druckstilcks 25
wird schließlich auf die Umschaltwippe 40 ein so großes Drehmoment ausgeübt, daß
diese entgegen dem Uhrzeigersinn zu kippen beginnt.
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Der Schaltbolzen 63 wandert die Kontaktwippe 64 empor bis auf Höhe
des Festkontakts 65 und spannt dabei die ihn belastende Druckfeder stärker vor.
Mit dem Druckknopf 10 wurde auch der Ansatz 78 und die Aussparung 77 nach unten
geschoben. Sobald der Schaltbolzen 63 das Kipplager der Kontaktwippe 64 überquert
hat, kippt diese in ihre zweite Schaltstellung. Die weitere Verschwenkung der Umschaltwippe
40 wird nun durch die den Schaltbolzen 63 belastende Feder unterstiizt.
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Sobald der Druckknopf 10 in die Nähe seiner unteren Extremposition
kommt, kann die Haltenase in die Aussparung 77 hineinfahren, so daß die Umschaltwippe
40 so weit verschwenkt werden kann, bis der Anschlag 66 gegen die zweite Rippe 67
des Gehäuses 13 stößt. Diese Lage der Umschaltwippe 40 wird, wenn auch um 1800 gedreht,
in der rechten Schaltereinheit des Doppelschalters aus Figur 1 gezeigt. Der Druckknopf
10 befindet sich immer noch in der unteren Extremposition. Wird nun der Druckknopf
10 losgelassen so schiebt ihn die Rückstellfeder 61 so weit zurück, bis der untere
Rand 81 der Aussparung 77 gegen die Anschlagfläche 76 der Haltenase 75 schlägt.
Die nun erreichte Position des Druckknopfs 10 ist, wie man leicht aus Figur 1 ersehen
kann, niedriger als die obere Extremposition, die der Druckknopf 10 der linken Schaltereinheit
einnimmt. Die beiden Schaltstellungen der Umschaltwippe 40 und der Kontaktwippe
64 sind deshalb deutlich voneinander zu unterscheiden.
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Bei einer erneuten Umschaltung wird der Druckknopf aus seiner Niedrigposition
in die untere Extremposition bewegt. Dabei trifft der Stößel 27 des Druckstüc,ks
25 auf die Flanke 50 der Steuerkurve 47 und gerät in die Mulde 52. Die Haltenase
74 folgt nun der Aussparung 77 und kann diese verlassen, schon bevor der Druckknopf
10 seine untere Extrempostition erreicht hat. Auf dem restlichen Weg erfolgt die
vollständige Verschwenkung der Umschaltwippe 40, die schließlich wieder die in der
linken Schaltereinheit gezeigte Lage einnimmt.
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Der Druckknopf 10 kann nun von der Rückstellfeder 61 bis in seine
obere Extremposition zurückgeführt werden, da der Ansatz 78 an der Umschaltwippe
40 vorbeigleiten kann.
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Die Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise des Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Schalters zeigt, daß mit äußert einfachen Mitteln unterschiedliche
Lagen des Druckknopfs in den verschiedenen Schaltstellungen der Umschaltwippe und
der Kontaktwippe erhalten wurden.
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