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Die
Erfindung betrifft eine Schalteranordnung zur Fernbetätigung eines
Schalters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren
zur Herstellung einer solchen Schalteranordnung.
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Aus
der
DE 36 41 492 A1 ist
eine Anordnung in einem Gerät
zum Fernbetätigen
einer Einrichtung, bei der es sich beispielweise um ein Thermorelais handelt,
bekannt. Die Anordnung weist eine frontseitig am Gerät befindliche
Drucktaste als Betätiger
auf, wobei ein mechanisches Verbindungsglied von der Drucktaste
zur der Einrichtung führt,
die sich an der von der frontseitigen Bedienerseite abgewandten Seite
befindet. Das Verbindungsglied besteht aus einem der Übertragung
der Betätigungskraft
dienenden Innenkabel, das sich in einer Kabelhülle befindet. Das Innenkabel
dient gleichzeitig als Lichtleiter und besteht aus einer optischen
Faser aus Kunststoff. Die flexibel ausgebildete Kabelhülle weist
einen eng gewickelten Stahldraht auf, der wiederum mit einer Ummantelung
aus Kunststoff versehen ist. Das Verbindungsglied wirkt bei der
bekannten Anordnung in der Art eines flexiblen Bowdenzugs.
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Aus
der
US-PS 4 620 077 ist
weiter eine Schalteranordnung bekannt, bei welcher eine Fernbetätigung des
an der Rückseite
eines Computers angeordneten Netzschalters über einen Frontschalter realisiert
wird, der über
ein Verbindungsglied mit dem Netzschalter verbunden ist. Hierbei
ist der Netzschalter direkt in dem Netz-Anschlußstecker integriert. Der frontseitige
Betätiger
ist als Kippschalter ausgebildet, welcher über ein Zwischenglied auf das Verbindungsglied
wirkt. Das Verbindungsglied setzt sich aus einer rohrförmigen Hülse und
einem innenliegenden Kabel zur Übertragung
der Betätigungskräfte zusammen,
wobei sowohl die Hülse
als auch das Kabel aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen.
Die Hülse
ist mitsamt dem Kabel flexibel ausgestaltet, so daß das Verbindungsglied
wiederum in der Art eines Bowdenzuges wirkt. Dabei weist insbesondere
der Betätiger
einen komplizierten inneren Aufbau auf, der erforderlich ist, um
die hohen Übertragungskräfte im Verbindungsglied
aufgrund innerer Reibung aufzubringen.
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Die
Verwendung eines Verbindungsgliedes in der Art eines Bowdenzugs,
wie dieses in der
DE
36 41 492 A1 sowie in der US-A-4 620 077 gezeigt ist, zur
Verbindung von Betätiger
und Schalter hat weiterhin den Nachteil, dass keine definierte Führung des Bowdenzugs
aufgrund seiner Flexibilität
im Gehäuse gegeben
ist, d. h. der Bowdenzug durchquert auf mehr oder weniger undefinierten
Wegen das Gehäuse,
um den frontseitigen Betätiger
mit dem rückseitigen
Netzschalter zu verbinden. Dies kann aber eine nachteilige Beeinflussung
von Bauteilen innerhalb des Gehäuses
haben. Aufgrund der metallischen Ummantelung und der metallischen
inneren Drahtseele eines üblichen
Bowdenzugs können
ggf. auch elektromagnetische Störeinflüsse auf
gewisse innere Bauteile vorhanden sein. Gemäss der
US-PS 37 647 79 lassen sich
zwar solche Störeinflüsse durch
eine zusätzliche
Schaltungsanordnung an der metallischen Ummantelung des Bowdenzugs
beheben. Dies erfordert jedoch einen zusätzlichen elektronischen Aufwand
mit einem entsprechenden Abgleich.
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Ähnliche
Schalteranordnungen wie eingangs beschrieben, sind auch in der
US-PS 1 666 639 oder auch
der
US-PS 2 614 197 enthalten.
Grundsätzlich ist
es auch in diesen Druckschriften vorgesehen, einen Betätiger über einen
Bowdenzug mit einem Schalter zu verbinden. Dies ergibt grundsätzlich die zuvor
geschilderten Nachteile.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteranordnung der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher diese Nachteile
vermieden werden und der einen einfachen Aufbau bei einer sicheren
und leichten Fernbedienbarkeit ermöglicht. Dabei soll eine variable
Anordnung und Verbindung zwischen Betätiger und Schalter ermöglicht werden.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Schalteranordnung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen
des im Hauptanspruch angegebenen Grundgedankens angegeben.
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Vorteile der Erfindung:
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Die
erfindungsgemäße Schalteranordnung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber den
bekannten Einrichtungen den Vorteil, daß zunächst eine äußerst flexible Wegverbindung
zwischen einem frontseitigen Betätiger
und einem geräterückseitigen
Schalter ermöglicht
wird, wobei die Flexibilität
durch ein an sich steifes Kunststoffrohr dadurch erreicht wird,
daß man
das Kunststoffrohr an die gewünschte
Formgebung vorzugsweise durch Wärmeeinwirkung
anpaßt.
Hierdurch können
zwei- oder dreidimmensionale Überbrückungen
zwischen Betätiger
und Schalter geschaffen werden, die nach der Schaffung der Formgebung
in ihrer Form weitestgehend erhalten bleiben. Das verwendete Kunststoffrohr
ist nach seiner Verformung nur noch bedingt verschiebbar, d. h.
es ist nicht ständig flexibel
wie ein bekannter Bowdenzug.
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Durch
die Verwendung eines Kunststoffrohres mit einem inneren Kabel aus
Kunststoff werden zur Verbindung des Betätigers mit dem Schalter ausschließlich nicht
leitende Materialien verwendet, so daß elektromagnetische Störeinflüsse zwischen
Betätiger
und Schalter völlig
auszuschließen
sind. Hierdurch kann das Verbindungsrohr beliebig innerhalb des
Gehäuses
auch an empfindlichen elektronischen Bauteilen vorbeigeführt werden,
ohne daß eine
negative mechanische oder elektromagnetische Beeinflußung auftreten
kann. Das flexible bzw. vorgebogene Kunststoffrohr mit innerem Kabel
aus Kunststoff kann deshalb in den verschiedensten Konfigurationen
mit relativ kleinen Krümmungsradien
verlegt werden. Als Thermoplast ist das Rohr leicht durch Wärmeeinfluß verformbar
und – nach
Abkühlung – trotzdem
starr nach entsprechender Formgebung. Aufgrund der starren Lage
nach vorgenommener Verformung sind im allgemeinen keine zusätzlichen
Befestigungen für
das Rohr innerhalb des Gehäuses
erforderlich. Vorteilhafterweise kann die Verformung des Rohres
vorgenommen werden, bevor das Rohr in das Gehäuse des Gerätes eingebaut wird, womit eine
Beeinträchtigung
von bereits im Gehäuse
befindlichen Bauteilen ausgeschlossen ist.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine Seitenansicht der
Schalteranordnung mit oberem Betätiger
und unterem Netzschalter,
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2 eine Stirnansicht oder
Frontansicht der Schalteranordnung nach 1,
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3 einen Schnitt entlang
der Schnittlinie A-A in 1,
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4 einen Schnitt entlang
der Schnittlinie B-B in 1,
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5 eine Seitenansicht der
Schalteranordnung in einer weiteren Ausführungsform und
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6 eine Draufsicht auf die
Schalteranordnung nach 5.
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Beschreibung des Ausführungsbeispieles:
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Die
in den 1 in Seitenansicht
sowie in 2 in Stirnansicht
dargestellte Schalteranordnung 1 besteht aus einem oberen
Betätiger 2 der
in der frontseitigen Gerätewand 3 eines
nicht näher
dargestellten Gehäuses
eingesetzt ist. Dieser frontseitige Betätiger 2, der als bistabiler
Wippenschalter ausgebildet sein kann, soll über eine Verbindungseinrichtung 4 mit
einem gehäuserückseitigen,
monostabilen Ein- und Ausschalter 5 verbunden werden, der
in der rückseitigen
Gerätewand 3' eines Gehäuses installiert
ist.
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Die
Verbindung zwischen dem frontseitigen Betätiger 2 und dem rückseitigen
Schalter 5 geschieht mittels einer Verbindungseinrichtung 4,
die als Kunststoffrohr 6 ausgebildet ist, in welchem ein Kabel
aus Kunststoff 7 als Zugelement geführt ist.
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1 und 2 zeigt rein symbolisch die verschiedenen
Möglichkeiten
zur Vornahme von Verformungen des Kunststoffrohres 6. Dabei
ist das Kunststoffrohr 6 in einer ersten Alternative durchgezogen und
in einer weiteren Alternativen 6' gestrichelt dargestellt. Selbstverständlich ist
jeweils nur ein Kunststoffrohr vorhanden. Durch die Formgebung kann sich
das Kunststoffrohr an die Führung
im Inneren des Gerätes
anpassen.
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Die
Baueinheit Kunststoffrohr-Kabel aus Kunststoff entspricht prinzipiell
einer ähnlichen
Verbindungsart, wie dies ein Bowdenzug mit äußerer Ummantelung und innerem
Zugdraht darstellt. Gleichwohl unterscheidet sich das Kunststoffrohr
gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch, daß dieses – beispielsweise
als Thermoplast – in
verschiedenen gewünschten
Konfigurationen durch Erwärmung
gebracht werden kann. Die in den 1 und 2 dargestellte Formgebung
der Rohrkrümmungen
kann beispielsweise durch Wärmezufuhr
wie z. B. durch Heißluft
herbeigeführt
werden. Hierfür
eignet sich z. B. ein Kunststoffrohr aus Polyamid mit entsprechend
guten mechanischen und thermischen Eigenschaften und insbesondere
günstigem
Brennverhalten nach entsprechenden Gerätevorschriften. Es können selbstverständlich auch ähnliche
Thermoplaste verwendet werden. Die in den 1 und 2 dargestellten
alternativen Formgebungen sind rein beispielhaft angegeben. Sie
dienen einer Anpassung an die Innenkontur des Gerätes, d.
h. das Kunststoffrohr wird durch entsprechende Verformung in einer
oder in mehreren Ebenen derart gebogen, daß es im Inneren des Gerätes beliebig
und angepaßt
geführt
werden kann.
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Um
die erforderliche Steifigkeit nach hergestellter Verformung zu erzielen,
wird ein Thermoplast-Rohr verwendet, was vorzugsweise einen E-Modul > 103 Newton/mm2 aufweist, im besonderen einen E-Modul zwischen
1600 und 3200 N/mm2. Ein klassischer Bowdenzug
verhält
sich demgegenüber ständig flexibel,
was im vorliegenden Fall unerwünscht
ist.
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Wie
bereits erwähnt,
kann als Werkstoff für das
Kunststoffrohr 6 Polyamid verwendet werden. Als geeignet
hat sich auch Polycarbonat erwiesen. Vorzugsweise werden Thermoplaste
mit einer Kugeldruckhärte
nach der Norm ISO 2039 von 100 bis 150 N/mm2 verwendet.
Die Temperaturbeständigkeit
sollte vorzugsweise größer als
100°C über mehrere Stunden
und das Brennverhalten nach der amerikanischen Richtlinie UL 94
mindestens V-2 sein.
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Durch
die Erwärmung
können
auch kleine Biegeradien hergestellt werden, die jedoch nicht kleiner
als r ∼ 20
mm sein sollen, um die innere Reibung des Kabels nicht unnötig stark
zu erhöhen.
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Das
Kunststoffrohr 6 hat beispielsweise einen Außendurchmesser
von D1 ∼ 4
bis 6 mm und einem Innendurchmesser von D2 ∼ 2 bis 3
mm (s. 1 und 3).
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Das
innere Kabel aus Kunststoff 7 besteht beispielsweise aus
einer Kunststoff-Saite, wie sie ähnlich
bei Tennisschlägern
als Bespannung verwendet werden kann. Mit derartigen Saiten können Zugkräfte von
mindestens 30 kg und mehr übertragen werden.
Ein derartiges Kabel aus Kunststoff 7 kann beispielsweise
mit einem Durchmesser von ca. D3 ∼ 1,3 mm (s. 3) ausgebildet sein, der
innerhalb des Kunststoffrohres 6 geführt ist. Sowohl Kunststoffrohr 6 als
auch Kabel aus Kunststoff 7 sind aus Kunststoff, d. h.
aus elektrisch nicht leitendem Material hergestellt.
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Auch
das Kabel 7 besteht vorzugsweise aus Polyamid oder Polycarbonat,
wobei der E-Modul zwischen 4000 und 8000 N/mm2 liegen
liegen sollte. Die Zugfestigkeit beträgt wenigstens 100 bis 180 N/mm2, vorzugsweise bis 230 N/mm2 oder
noch darüber.
Die Kugeldruckhärte
nach der Norm ISO 2039 liegt vorzugsweise bei 150 bis 200 N/mm2. Die Temperaturbeständigkeit sollte wie beim Kunststoffrohr 6 in
der Regel größer als
100°C über mehrere
Stunden und das Brennverhalten nach der Richtlinie UL 94 mindestens
V-2 sein.
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Die
Verbindung zwischen dem Kunststoffrohr 6 mit innerem Kabel
aus Kunststoff 7 sowohl mit dem frontseitigen Betätiger 2 als
auch mit dem rückseitigen
Schalter 5 geschieht über
einen topfförmigen Ansatz 8 mit
einem hiermit einstückig
verbundenen Ausleger 9. Der Ausleger 9 ist als
längsgeschlitzte Hülse 10 ausgebildet,
die das jeweilige Rohrende 11 umschließt, wobei flexible Rasthaken 12 U-förmig an ihrem
Ende geformt sind und nach außen
aufgebogen werden können.
In 3 ist ein Schnitt
A-A gemäß 2 gezeigt, der die Aufbiegung
der flexiblen Rastnasen 12 zeigt, um das Einschieben und
Einrasten des Rohrendes 11 zu ermöglichen. Der Einschiebvorgang
des Rohrendes 11 ist gestrichelt dargestellt, die Einschiebrichtung
zeigt Pfeil 13.
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Um
das Rohrende 11 in seiner Lage zu fixieren, weist die Hülse in ihrem
mittleren Bereich nach innen weisende Rippen 14 auf, die
in zwei zugehörige,
seitliche Schlitze 15 im Rohrende 11 einrasten. Dies
ist mit Schnitt B-B in 4 gezeigt.
Durch die Rastnasen 12 sowie die formschlüssige Verbindung zwischen
Rippen 14 und Schlitzen 15 sind die beiden Rohrenden
im Ausleger 9 fest fixiert.
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Der
Ansatz 8 dient zur Aufnahme des Endes 7' des Kabels
aus Kunststoff 7. Hierfür
besitzt das Kabel aus Kunststoff 7 an seinem Ende 7' jeweils eine
Endhülse 16 mit
einem zugehörigen
zylindrischen Flansch 17. Der zylindrische Flansch 17 fixiert das
Drahtende 7' in
axialer Richtung. Die Endhülse 16 selbst
ist im Stößel 18 des
Schalters 5 bzw. des Betätigers 2 eingerastet.
Diese Anordnung befindet sich gleichermaßen an beiden Befestigungsenden des
Kunststoffrohres 6 zur Verbindung mit dem Betätiger 2 bzw.
mit dem Schalter 5.
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Der
Betätiger 2 weist
in seinem Inneren einen federnden Schaltstift 19 auf, der
zur Verrastung der Betätigungswippe 20 in
den beiden Schaltstellungen dient. Hierfür ist eine Schaltkulisse 21 im
Betätiger 2 vorgesehen.
Der jeweilige Schaltstößel 18 im Betätiger 2 sowie
im Schalter 5 wird durch die Betätigung der Schalteranordnung
axial im jeweiligen Bauelement bewegt. Hierfür dienen an sich bekannte Übertragungsmittel
wie Zahnstange und Zahnrad oder dgl..
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Wird
die Betätigungswippe 20 des
in Aus-Stellung befindlichen Betätigers 2 gedrückt, so rastet
der Schaltstift 19 in der Schaltkulisse 21 in Ein-Stellung
ein und gleichzeitig wird dabei der Schaltstößel 18 im Betätiger 2 bewegt.
Dadurch wird über
das Kabel aus Kunststoff 7 eine Zugkraft auf den Schaltstößel 18 im
Schalter 5 übertragen,
so daß der
Schalter 5 eingeschaltet wird. Da die Betätigungswippe 20 in
dieser Schaltstellung verrastet ist, bleibt der monostabile Schalter 5 so
lange eingeschaltet, bis die Betätigungswippe 20 wieder
durch Druck in die Aus-Stellung bewegt wird. Da dann keine Zugkraft
mehr über
das Kabel aus Kunststoff 7 auf den Schalter 5 übertragen
wird, geht dieser aufgrund seiner Monostabilität in den ausgeschalteten Zustand
zurück.
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Anstelle
eines bistabilen Betätigers 2 und
eines monostabilen Schalters 5 kann auch ein monostabiler
Betätiger 30 und
ein bistabiler Schalter 31 verwendet werden, wie es in
einem weiteren Ausführungsbeispiel
anhand eines Personalcomputers in den 5 und 6 gezeigt ist. Der Betätiger 30 ist
wiederum über
ein aus einem Thermoplasten bestehendes Kunststoffrohr 32 mit
dem Schalter 31 in der bereits beschriebenen Weise verbunden.
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Der
Betätiger 30 befindet
sich dabei an der Frontseite 33 des Gehäuses 34 des Personalcomputers
und der zusätzliche,
einen integrierten Netzstecker 36 enthaltende Schalter 31 an
der Rückseite 35 des
Gehäuses 34 in
der Nähe
des Netzteiles 37 des Personalcomputers. Das Kunststoffrohr 32 ist,
bevor es in das Gehäuse 34 eingesetzt
wird, so vorgeformt, daß es
entsprechend den nicht näher
dargestellten Einbauten 39, wie Platinen und elektronischen
Bauteilen, angepaßt
und an diesen vorbeigeführt
ist. Besonders deutlich ist in 5 die
Formgebung des Kunststoffrohres 32 in der Nähe des Netzteiles 37 zu sehen.
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Im
Kunststoffrohr 32 verläuft
wiederum ein Kabel aus Kunststoff 38, der die bereits im
ersten Ausführungsbeispiel
genannten Eigenschaften besitzt. Überraschenderweise lassen sich
mit einem solchen Kabel aus Kunststoff 38 nicht nur Zug-,
sondern auch Druckkräfte übertragen.
Wird der monostabile Betätiger 30 in
Ein-Stellung bewegt, so wird über
das Kabel aus Kunststoff 38 eine Druckkraft auf den Schalter 31 übertragen
und dieser eingeschaltet. Da der Schalter 31 bistabil ausgebildet
ist, ist er in eingeschaltetem Zustand verrastet, womit gleichzeitig
auch der Betätiger 30 in
Ein-Stellung gehalten wird.
Soll der Personalcomputer wieder ausgeschaltet werden, so wird der
Betätiger 30 in
Aus-Stellung bewegt,
womit nunmehr eine Zugkraft über
das Kabel aus Kunststoff 38 auf den Schalter 31 übertragen
und dieser dadurch wieder ausgeschaltet wird. Mit einer solchen
Anordnung lassen sich beim Ausschalten des Schalters 31 vorteilhafterweise
auch hin und wieder vorkommende verschweißte Kontakte im Schalter 31 wieder
aufreißen,
da im allgemeinen bei einem solchen Kabel aus Kunststoff 38 die
zu übertragenden
Zugkräfte
größer als
die Druckkräfte
sind.
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Der
im ersten Ausführungsbeispiel
in den 1 und 2 gezeigte Schalter 5 ist
zweipolig dargestellt und weist einen quadratischen Querschnitt
des Schaltergehäuses 22 auf.
Dies hat den Vorteil, daß das
Schaltergehäuse
in jeder Lage in die Aussparung der zugehörigen Gerätewand 3' eingesetzt
werden kann. Hierdurch wird ein Einsetzen bzw. eine Verbindung der
Rohrenden mit Schaltdraht mit dem jeweiligen Schaltorgan erleichtert.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Sie umfaßt
auch vielmehr alle Weiterbildungen und Ausgestaltungen im Rahmen
des erfindungsgemäßen Grundgedankens.