DE3901477A1 - Fussschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fußschalter zur Betä­ tigung mehrerer Schaltelemente, mit einer Trittplatte, in die zum Schalten des Fußschalters eine Betätigungs­ kraft eingeleitet werden kann, die die Trittplatte gegen Rückstellkräfte um eine Kippachse kippt, wobei die Rückstellkräfte von einer elastischen Stützein­ richtung zur Stützung der Trittplatte aufgebracht werden und wobei beim Schalten die Stützeinrichtung als Lagereinrichtung zur Lagerung der Trittplatte in ihrer Kippachse dient und als Rückstelleinrichtung zur Rückstellung der Trittplatte in ihre Ausgangslage.

Fußschalter dieser Art werden z.B. in zahnärztlichen Einrichtungen eingesetzt um verschiedene Gerätefunk­ tionen zu steuern. Dabei tritt das Bedürfnis auf, möglichst viele Schalterfunktionen auf engem Raum zusammenzufassen, damit der Fuß des Benutzers sich nicht allzuweit von einer Grundstellung entfernen muß.

Ein Fußschalter der genannten Gattung wird beispiels­ weise in der GM 77 30 523 beschrieben. Er besteht aus einer Trittplatte in Form eines Kugelsegments. Das Kugelsegment ist auf einer Stütze angebracht, die an ihrem unteren Ende ein in allen Richtungen nachgiebi­ ges Gummimetallteil trägt. Das Kugelsegment läßt sich dadurch um eine im Gummimetallteil sich einstellende Kippachse kippen, wenn das Kugelsegment mit dem Fuß verschoben wird. Die seitliche Auslenkung der Stütze betätigt vier um 90 Grad versetzte Schalter.

In diesem Schaltersystem läßt sich die Zahl der an­ sprechbaren Schalterfunktionen nur schwer erhöhen. Beispielsweise läßt sich ein zusätzlicher Schalter der auf einfaches Niedertreten reagiert, wegen der Taumel­ bewegung der Stütze nicht ohne weiteres anbringen. Eine gleichzeitige Betätigung von zwei Schaltern, die von einer Steuereinheit als Schaltfunktion erkennbar wäre, läßt sich hier ebenfalls nur schwer verwirkli­ chen. Die Schaltkontakte der Schalter sind alle auf einen Mittelpunkt ausgerichtet. Ganz abgesehen davon, daß im fraglichen Fall (Betätigung zweier Schalter gleichzeitig) kaum eine befriedigende Zuverlässigkeit im Auffinden der richtigen Schaltposition erreichbar ist, muß die Stütze um zwei Schalter gleichzeitig zu schalten, einen weiteren Weg zurücklegen, als beim Schalten nur eines Schalters.

Dieser weitere Schaltweg der Stütze wäre dann bei Schaltung nur eines Schalters ein Überhub, der den einen Schalter überlasten kann. Ein Überlastungsschutz läßt sich in diesem Fall aber nur schwer verwirkli­ chen. Der weitere Weg, den die Stütze zurücklegen muß, um zwei Schalter gleichzeitig zu betätigen und auch die damit zusammenhängende größere Rückstellkraft ist auch für den Benutzer irritierend.

Nachteilig an dieser Ausführung ist außerdem, daß bei diesem System immer mit Relativbewegungen zwischen der taumelnden oder versehentlich auch niedergetretenen Stütze und den nur horizontal nachgiebigen Schaltkon­ takten gerechnet werden muß.

Schließlich ist die Schaltbewegung in der Kugelebene für den Benutzer gewöhnungsbedürftig. Der Benutzer wird eher eine Schaltbewegung von oben nach unten erwarten, bei der er sich am Ende des Schaltvorgangs auch auf dem Schalter abstützen kann. Bei der be­ schriebenen Bewegung des Standes der Technik und bei der Kugelform der Trittplatte lassen sich auch schlecht sinnvolle Tasthilfen anbringen, die die Be­ dienung des Schalters dem Benutzer einsichtiger machen könnten.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, den bekannten Schalter dahingehend zu verbessern, daß mit erhöhter Zuverlässigkeit und erhöhtem Bedienungskom­ fort mehr Schaltfunktionen schaltbar sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stützein­ richtung aus einer Gruppe von mehreren gleichen, im Abstand aufgestellten elastischen Stützelementen be­ steht, die abwechselnd als Lagerelemente dienen können und als Rückstellelemente, wobei mindestens zwei Lagerelemente die Kippachse festlegen und daß der Ort, an dem die Betätigungskraft zum Schalten des Fußschalters eingleitet wird, festlegt, welche Stütz­ elemente aus der Gruppe der Stützelemente als Lager­ elemente die Kippachse festlegen und welches Stütz­ element als Rückstellelement dient.

Die Ausrichtung der Kippachse ist damit baulich fest­ gelegt und doch wählbar. Die Lage der Kippachse ent­ scheidet aber, welcher Schalter betätigt wird. Es wird also in der Treffsicherheit für bestimmte Schalter eine Zuverlässigkeit erreicht, die sonst nur bei Schaltern mit unnachgiebiger Kippachsenlagerung be­ kannt ist. Diese Treffsicherheit macht einen bestimm­ ten Schaltvorgang ohne Aufmerksamkeit zuverlässig immer wieder wiederholbar. Durch die hohe Treffsicher­ heit lassen sich auf kleinstem Raum sehr viel mehr Schaltfunktionen in einem Schalter zusammenfassen. Die Zahl der Schaltfunktionen ist dabei identisch mit der Zahl der möglichen Kippachsen. Die Schaltfunktionen können dabei sowohl durch Betätigung eines Schalters als auch durch die Betätigung mehrerer Schalter gleichzeitig erreicht werden.

Dadurch, daß die Kippachsen mit den Einleitungsorten der Betätigungskraft im wesentlichen in einer Ebene liegen, ist die Lage der Kippachse nicht mehr von der Richtung der Betätigungskraft abhängig, sondern nur noch vom Betätigungsort. Als Betätigungsrichtung kommt nur noch eine Richtung in Frage, die beispielsweise ungefähr in der Vertikalen liegen kann. Die Schalter­ betätigung ist dann keine Verschiebebewegung mehr, sondern eine einfache Niedertretbewegung, wie sie auch von den allereinfachsten Fußschaltern bekannt ist. Die Schaltbetätigungswege liegen mit dieser Maßnahme dann auf einer Senkrechten zur Ebene der möglichen Kippach­ sen. Dadurch ergibt sich noch zusätzlich die Möglich­ keit einer weiteren Schaltfunktion, indem durch Nie­ dertreten der gesamten Trittplatte mehr als zwei Schalter gleichzeitig betätigt werden.

Mit einer Rückstellkraft beaufschlagte Übertragungs­ elemente für den Schaltweg können die Ausführung wei­ ter verbessern. Die Rückstellkräfte der Übertragungs­ elemente addieren sich zu den Rückstellkräften der Rückstellelemente. Große Unterschiede in den Rück­ stellkräften der einzelnen Betätigungsorte können damit ausgeglichen werden.

Erhebungen auf der Trittplatte erhöhen die Treff­ sicherheit zur Betätigung bestimmter Schalter und bieten dem Benutzer eine Orientierungshilfe, die auch ohne Hinsehen wahrnehmbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Hauptbauteile eines Fußschalters nach der Erfindung.

Fig. 2 den Schalter nach Fig. 1 näher verdeut­ licht.

Fig. 3 eine Detailansicht aus Fig. 2.

Fig. 4 eine Detailansicht aus Fig. 2.

Fig. 1 zeigt perspektivisch die Hauptbauteile eines Fußschalters (1) in zerlegtem Zustand. Die Trittplatte (2) ist mit einer Abdeckung (3) belegt. Die Abdeckung (3) ist mit Erhebungen (4) versehen, die dem Benutzer als Orientierung dienen sollen.

Unter der Trittplatte (2) ist eine Lagerplatte (5) angeordnet. Die Lagerplatte (5) ist mit Übertragungs­ elementen (6) bestückt.

Die Übertragungselemente (6) sind pilzförmig und durchdringen in entsprechenden Bohrungen die Lager­ platte (5). Sie sind mit Sicherungselementen (7) gegen die Kraft einer Feder (8) an ihrem Platz gehalten. Unter der Lagerplatte (5) ist eine Schalterplatte (9) angeordnet. Auf der Schalterplatte (9) sind mehrere Schalter (10) befestigt.

Die Übertragungspilze (6) übertragen den Schaltweg der Trittplatte (2) auf die Schalter (10). Dazu beauf­ schlagen sie eine Blattfeder (11), die an ihrem hinte­ ren Ende (12) an der Lagerplatte (5) gelagert ist. Das freie Ende der Blattfeder (11) drückt den Schalter (10) nieder. Durch die Nachgiebigkeit der Blattfeder (11) wird der Schalter (10) vor Überlast geschützt.

Fig. 2 zeigt den Fußschalter (1) nach Fig. 1 in einem zum besseren Verständniss leicht veränderten Zustand. In dieser Darstellung sind alle Übertragungspilze (6) an ihrem Platz auf der Lagerplatte (5) montiert. Die Abdeckung (3) ist teilweise aufgeschnitten. In der Trittplatte (2) wird damit eine Bohrung (13) sichtbar. Sie entspricht den Bohrungen (14) und (15) jeweils in der Lagerplatte (5) und in der Schalterplatte (9). Durch ein nicht dargestelltes Befestigungsmittel durch diese Bohrungen (13, 14, 15) wird die Trittplatte (2) gegen die Lagerplatte (5) und die Schalterplatte (9) gesichert.

Auf der Lagerplatte (5) sind Stützfedern (16) an ihrem Platz gezeigt. Sie sind im Bereich von Bohrungen (17) angeordnet, die nur in Fig. 1 sichtbar sind. Die Stützfedern (16) stützen in montiertem Zustand des Fußschalters (1) die Trittplatte (2), wie in Fig. 2 an einem Beispiel schematisch dargestellt. Unter der Trittplatte (2) sind Stifte (18) angebracht. In mon­ tiertem Zustand durchdringen die Stifte (18) den In­ nenraum der Stützfedern (16) und gleichzeitig die Bohrungen (17) der Lagerplatte (5). Die Bohrungen (17) lassen den Stiften (18) genügend Spiel, sodaß Längsbe­ wegungen der Stifte (18) ohne Behinderungen möglich sind. Die Stifte (18) auf der Trittplatte (2), die Bohrungen (17) in der Lagerplatte (5) und die Erhe­ bungen (4) auf der Abdeckplatte (3) sind im montierten Zustand auf einander ausgerichtet. Eine der Erhebungen (4) liegt jeweils über einer Bohrung (17) und einem Stift (18), und eine Erhebung (4) liegt jeweils zwi­ schen zwei Stiften (18) und zwei Bohrungen (17).

In Fig. 3 ist die Lagerplatte allein in einem Bela­ stungsfall dargestellt. Es ist das Kräftespiel ge­ zeigt, das sich einstellt, wenn eine Erhebung (4), die über dem Stift (18) und der Bohrung (17) liegt, nie­ dergetreten wird.

Zunächst ist das Dreieck A-B-C in der Ebene der Tritt­ platte (2) zu betrachten. Am Punkt B ist die angenom­ mene Kraft (19) eingezeichnet. Sie kann in der Ab­ deckung (3) der Trittplatte (2) genau am darüberlie­ genden Punkt eingeleitet sein, oder auf einer Linie, die durch den Mittelpunkt der Trittplatte und den genau darüberliegenden Punkt geht. Gegen die Kraft (19) wirken schematisch weiß eingezeichnet, Rückstell­ kräfte (20) aus der an diesem Ort stehenden Stützfeder (16). Auf die Trittplatte (2) wirken aber auch gleich­ zeitig Lagerkräfte (21) aus den in den Punkten A und C aufgestellten Stützfedern (16). Die Trittplatte (2) kippt dadurch um eine Kippachse (22) durch die Punkte A und C. Während der Kippbewegung der auf den Stützfe­ dern (16) lagernden Trittplatte (2) ist das Rechteck A-I-II-C zu beachten. In den Orten I und II sind jeweils Übertragungspilze (6) angeordnet, die durch die Trittplatte (2) gegen die Kraft der Federn (8) niedergedrückt werden. Die Übertragungselemente (8) betätigen in diesem Fall zwei Schalter (10) gleichzei­ tig.

Ein anderer Fall ist in Fig. 4 dargestellt. Dort wird angenommen, daß die Kraft bei einer zwischen zwei Stiften (18) und zwischen zwei Bohrungen (17) liegen­ den Erhebung (4) eingeleitet wird. Die Kraft ist hier mit (23) bezeichnet. Die zunächst zu betrachtende Fläche wird in diesem Fall durch ein Rechteck A-B-C-D gebildet. Rückstellkräfte (20) wirken an den Orten B und C, während Lagerkräfte (21) an den Orten A und D wirken. Sowohl die Rückstellkräfte (20) als auch die Lagerkräfte (21) resultieren aus Stützfedern (16). Die Kippachse (22) stellt sich auf der Linie A-D ein. Während der Kippbewegung der auf den Stützfedern (16) lagernden Trittplatte (2) ist das Dreieck A-I-D zu beachten. Am Punkt I steht ein Übertragungspilz (6), der durch die Trittplatte (2) gegen die Kraft der Feder (8) niedergedrückt wird. In diesem Fall wird durch nur einen Übertragungspilz (6) nur ein Schalter (10) betätigt. Zwei der restlichen Übertragungspilze (6) liegen auf der selben Seite der Kippachse (22) wie der Punkt I. Sie liegen jedoch sehr viel näher an der Kippachse (22) als der Punkt I. Der Weg, den die Trittplatte (2) im Verlauf der Kippbewegung dort zu­ rücklegt, ist daher sehr viel kleiner als der Weg der Trittplatte (2) am Ort I. Eine Bewegung der näher an der Kippachse (22) liegenden Übertragungsspilze (6) kann daher beispielsweise durch entsprechende Wegbe­ grenzungen der Trittplatte (2), beispielsweise in der Nähe des Ortes I, verhindert werden. Je nach Auslegung der Anordnung können die angesprochenen beiden nicht aktiven Übertragungspilze (6) mit ihren Federn (8) noch dazu beitragen, daß die Kippachse (22) durch zusätzliche Unterstützung in weit auseinanderliegenden Punkten in die gewünschte Winkellage gezwungen wird. In beiden, in Fig. 3 und in Fig. 4 gezeigten Bela­ stungsfällen addieren sich die gesamten Rückstellkräf­ te aus drei Federn. Im Fall der Fig. 3 aus einer Feder (16) und zwei Federn (8), im Fall der Fig. 4 aus zwei Federn (16) und einer Feder (8). Der Unterschied in den Rückstellkräften zwischen beiden Belastungsfällen kann daher gering gehalten werden.

Claims (5)

1. Fußschalter zur Betätigung mehrerer Schaltelemente, mit einer Trittplatte, in die zum Schalten des Fuß­ schalters eine Betätigungskraft eingeleitet werden kann, die die Trittplatte gegen Rückstellkräfte um eine Kippachse kippt, wobei die Rückstellkräfte von einer elastischen Stützeinrichtung zur Stützung der Trittplatte aufgebracht werden und wobei beim Schalten die Stützeinrichtung als Lagereinrichtung zur Lagerung der Trittplatte in ihrer Kippachse dient und als Rück­ stelleinrichtung zur Rückstellung der Trittplatte in ihre Ausgangslage, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung aus einer Gruppe von mehreren glei­ chen, im Abstand aufgestellten elastischen Stütz­ elementen (16) besteht, die abwechselnd als Lagerele­ mente dienen können und als Rückstellelemente, wobei mindestens zwei Lagerelemente die Kippachse (22) fest­ legen und daß der Ort, an dem die Betätigungskraft (19, 23) zum Schalten des Fußschalters (1) eingleitet wird, festlegt, welche Stützelemente (16) aus der Gruppe der Stützelemente (16) als Lagerelemente die Kippachse (22) festlegen und welches Stützelement (16) als Rückstellelement dient.

2. Fußschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fläche der möglichen Einleitungsorte für die Betätigungskraft (19, 23) im wesentlichen mit der Ebene der möglichen Kippachsen (22) zusammenfällt.

3. Fußschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltwege der Trittplatte (2) durch Übertragungselemente (6) übertragen werden, die mit einer Rückstellkraft in einer Ausgangslage gehalten werden.

4. Fußschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Übertragungselemente (6) den Schaltweg über einen elastischen Hebel (11) als Überlastbegren­ zung auf die Schalter (10) übertragen.

5. Fußschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittplatte (2) an den bevorzugten Orten der Krafteinleitung durch Erhebungen (4) gekennzeichnet ist.