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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen elektrischen Drehschalter mit Axialsteuerung.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere
auf einen elektrischen Schalter, der es beispielsweise ermöglicht,
mittels eines einzelnen Stellgliedes separate elektrische Schaltoperationen
durchzuführen,
insbesondere mit Blick auf die Steuerung einer Funktion einer elektronischen
Vorrichtung, die einer vorangegangenen Wahl mittels Vor- und Zurückrollen
eines Menüs
oder einer Liste auf einem Display folgt.
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Eine solche Funktion muss z.B. in
einem Mobiltelefon vorgesehen sein, das Mittel umfasst, die es z.B.
dem Benutzer ermöglichen,
in einem Verzeichnis eine Reihe von Telefonnummern zu speichern, die
er dann direkt anwählen
kann, ohne die Nummer des Fernsprechteilnehmers über die Tastatur eingeben zu
müssen.
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Zu diesem Zweck umfasst das Telefon
ein Display, auf dem der Benutzer in zwei entgegen gesetzten Richtungen
die Liste der Fernsprechteilnehmer mit der jeweils zuvor eingespeicherten
Nummer vor- und zurückrollen
kann.
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Gemäß einer bekannten Konstruktion
erfordert dieses Durchlaufenlassen des Displays zwei elektrische
Schalter, von denen einer vom Benutzer über separate Impulse oder kontinuierlich
betätigt wird,
um die Liste in der einen oder anderen der beiden Vor- und Zurückrollrichtungen
vor- bzw. zurückzurollen.
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Sobald der Benutzer den Fernsprechteilnehmer,
den er anrufen möchte,
ausgewählt
hat, muss er diese Auswahl freischalten und den automatischen Wählruf durch
Betätigen
eines dritten elektrischen Schalters initiieren.
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Diese Konstruktion erfordert daher
die Bereitstellung von drei elektrischen Schaltern, die bei den
bekannten Produkten in Form separater Bauteile konstruiert sind,
die auf einer Leiterplatte des Telefons montiert werden müssen.
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Solche Lösungen sind deswegen besonders teuer,
da sie eine große
Anzahl von Bauteilen erfordern, die Befestigung der Bauteile, z.B.
mittels Flachtransfer, an der Leiterplatte notwendig wird und bei jedem
einzelnen Schalter ein separater Steuerknopf erforderlich ist.
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Darüber hinaus muss die Funktion
des Auswählens
und Anrufens einer gespeicherten Nummer für den Benutzer möglichst
ergonomisch sein.
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Es ist in der Tat wünschenswert,
wenn der Benutzer sein Telefon mit einer Hand bedienen kann, d.h.
mit der Hand, in der er das Telefon hält.
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Zu diesem Zweck wurde bereits vorgeschlagen,
die verschiedenen Schalter entlang einer der seitlichen Kanten des
Telefons anzuordnen, so dass der Benutzer sie mit einem oder mehreren
Fingern bedienen kann.
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Es ist leicht verständlich,
dass die drei Schalter nebeneinander angeordnet werden müssen, so dass
die entsprechenden Steuerknöpfe
nahe beieinander liegen, um eine leichtere Bedienung für den Benutzer
zu ermöglichen,
ohne dass dieser seine Hand bezüglich
des Mobiltelefons bewegen muss.
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Solch eine nahe Anordnung der Schalter
entlang einer Kante der Leiterplatte ist bei der derzeitigen Konstruktion
miniaturisierter Schalter, die mittels der Flachtransfertechnik
an der Leiterplatte befestigt sind, nicht so einfach zu erreichen.
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Außerdem ist es in Anbetracht
der immer größeren Anzahl
in einem Mobiltelefon integrierter elektronischer Funktionen und
der Komplexität
dieser Operationen, insbesondere beim Surfen im Internet und dabei
besonders mit Blick auf das Zugreifen auf Messaging-Funktionen wünschenswert,
das Volumen der Schalter auf der Leiterplatte auf ein Minimum zu
reduzieren.
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Das Dokument US-A-5,180,00 beschreibt und
repräsentiert
einen elektrischen Drehschalter, der ebenfalls eine Axialsteuerung
des Typs aufweist, der ein einzelnes Stellglied, das drehbar und
entlang seiner Rotationsachse axial gleitend befestigt ist, in einem
Schaltergehäuse
umfasst, um ein oberes Codierrad zu drehen, das mit einer ersten
Reihe von Kontaktelementen auf dem Gehäuse kooperiert, und das axiale
Steuerglied zum Auslösen
eines elastisch verformbaren unteren Leitelementes von einer stabilen
Ruheposition zu bilden, so dass dieses mit einer zweiten Reihe fester
Kontaktelement auf dem Gehäuse
kooperiert, und des Typs, bei dem eine obere Spanne des einzelnen
Stellgliedes in einem komplementären
oberen Teil des Gehäuses
drehend und axial gleitend geführt
wird.
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Mittels einer solchen Konstruktion
können über das
Codierrad, das in die eine oder andere Richtung gedreht werden kann,
um aufeinander folgende, separate Reihen elektrischer Impulse zu
erzeugen, zahlreiche elektrische Signale erzeugt werden.
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Durch axiale Betätigung des einzelnen Stellgliedes
kann ungeachtet der Winkelposition des einzelnen Stellgliedes um
seine Rotationsachse durch Pressen des einzelnen Stellgliedes, genauer
gesagt durch Pressen des Mittelteils des Steuerknopfes, der an dem
oberen freien Ende des einzelnen Stellgliedes, das axial aus dem
Gehäuse
hervorragt, befestigt ist, ein elektrischer Steuerimpuls erzeugt
werden, wobei der periphere Teil des Steuerknopfes mit großem Durchmesser
der Drehbetätigung
des Knopfes dient, d.h. dem Rotationsantrieb in die beiden Richtungen
des einzelnen Stellgliedes und damit des Codierrades.
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Die Erfindung zielt darauf, eine
neuartige Konstruktion eines elektrischen Schalters dieses Typs
vorzuschlagen, der die Konstruktion eines Schalters stark reduzierter
Abmessungen ermöglicht, bei
dem die verschiedenen Bauteile einfach konstruiert sind und bei
dem auch Befestigung und Zusammenbau des Schalters vereinfacht sind.
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Die Erfindung zielt außerdem darauf,
eine bessere Axialführung
des einzelnen Stellgliedes zu ermöglichen, um Störgeräuschphänomene zu
vermeiden, insbesondere wenn der Benutzer die Peripherie des Steuerknopfes
betätigt,
um diesen mit Blick auf die Erzeugung eines elektrischen Steuerimpulses
axial niederzudrücken.
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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung
einen Schalter des zuvor erwähnten
Typs vor, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Endspanne des
einzelnen Stellgliedes durch das untere Leitelement axial nach unten
verläuft
und drehend und axial gleitend in einem komplementären unteren
Teil des Gehäuses
geführt
wird.
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Gemäß anderen Charakteristika der
Erfindung:
- – ist die untere Endspanne
des einzelnen Stellgliedes eine zylindrische Spanne, die in einem komplementären Loch
in einer unteren Wand des Gehäuses
aufgenommen wird;
- – ist
das Codierrad an dem einzelnen Stellglied axial befestigt;
- – umfasst
das einzelne Stellglied einen Ansatz zur axialen Steuerung der Auslösung des
unteren Leitelementes, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser
der unteren Endspanne des einzelnen Stellgliedes und der eine axial
nach unten ausgerichtete Schulter begrenzt, die gegenüber einem
gegenüber
liegenden Teil der Oberseite des unteren Leitelementes verläuft;
- – stellt
das elastisch verformbare untere Leitelement die Feder zum Zurückstellen
des einzelnen Stellgliedes vertikal nach oben in eine Position, die
dem stabilen Ruhezustand des unteren Leitelementes entspricht, dar;
- – ist
der Steueransatz Teil des Codierrades;
- – stellt
das elastisch verformbare untere Leitelement das einzelne Stellglied
vertikal nach oben in eine Ruheposition zurück, die durch das Anstoßen der
Oberseite des Codierrades an einen gegenüber liegenden Teil der unteren
Innenfläche einer
oberen Wand des Gehäuses
bestimmt wird;
- – umfasst
das Gehäuse
einen hohlen oberen Teil und einen hohlen unteren Teil, die dazwischen
einen Innenhohlraum begrenzen, in dem die verschiedenen Bauteile
des Schalters angeordnet sind, wobei der obere Teil eine horizontale
obere Wand umfasst, die einen Durchgang umfasst, durch den das obere
freie Ende des einzelnen Stellgliedes axial nach oben herausragt
und so einen Schaft für
die Drehung und Axialverschiebung des einzelnen Stellgliedes darstellt;
- – sind
die vertikal gehaltenen elektrischen Kontaktelemente der ersten
Reihe zwischen den beiden oberen und unteren Teilen des Gehäuseniveaus befestigt,
wobei die horizontale Dichtungsebene die beiden Teile verbindet.
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Weitere Charakteristika und Vorteile
der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung deutlich, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen wird, in denen:
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1 ein
auseinander gezogener Perspektivschnitt der Hauptbauteile einer
beispielhaften Ausführungsform
eines elektrischen Schalters gemäß den Lehren
der Erfindung ist;
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2 ein
Perspektivschnitt des elektrischen Schalters von 1 ist, der in der zusammengebauten Position
seiner Bauteile dargestellt ist;
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3 ein
vergrößerter Axialschnitt
durch eine vertikale Ebene entlang der Linie 3-3 von 6 ist, in dem das einzelne
Stellglied in der oberen axialen Ruheposition dargestellt ist;
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4 eine
vergrößerte Ansicht
entlang der Linie 4-4 von 5 ist;
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5 eine
vergrößerte Draufsicht
des elektrischen Schalters von 2 ist;
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6 eine
vergrößerte Seitenansicht
des elektrischen Schalters von 2 ist;
und
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7 ein
Querschnitt entlang der Linie 7-7 von 6 ist.
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In der nachfolgenden Beschreibung
werden identische, ähnliche
oder analoge Bauteile und Elemente mit denselben Positionsnummern
bezeichnet.
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Zum Verständnis der Beschreibung und
der Ansprüche
werden die Begriffe horizontal, vertikal, oberer, unterer, usw.
mit Bezug insbesondere auf die 1, 2, 3, 4 und 6 der beigefügten Zeichnungen nicht-einschränkend verwendet.
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Der erfindungsgemäße elektrische Schalter 10 besteht
im Wesentlichen aus einem Gehäuse 13 aus
einem isolierenden Kunststoff, das einen oberen Teil 12 und
einen unteren Teil 14 umfasst, die entlang einer horizontalen
Dichtungsebene P miteinander verbunden sind.
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Der obere Teil 12 des Gehäuses 10 besteht im
Wesentlichen aus einer horizontalen oberen Wand 16 einer
im Wesentlichen rechtwinkligen Form, die ein zylindrisches zentrales
Loch 13 mit einer vertikalen Achse A umfasst, und einer
Seitenwand 20, die durch eine ringförmige Unterseite 22 begrenzt
ist, die in Kooperation mit der entsprechenden ringförmigen Oberseite 24 des
unteren Teiles 14 des Gehäuses 13 die Dichtungsebene
P begrenzt.
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In ähnlicher Weise besteht der
untere Teil 14 im Wesentlichen aus einer unteren horizontalen Wand 26 in
Form einer rechtwinkligen Platte, die dicker ist als die obere Wand 16,
und aus einer Seitenwand 28.
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Die Seitenwände 20 und 28 begrenzen
seitlich einen Innenhohlraum 30 des Gehäuses 13, der durch
die innere Oberseite 32 der unteren Wand 26 und
die innere Unterseite 34 der oberen Wand 16 vertikal
nach unten bzw. nach oben begrenzt wird.
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Der elektrische Schalter 10 umfasst
außerdem
ein einzelnes Stellglied 36, das die Form eines global
zylindrischen Stufengliedes mit einer vertikalen Achse A besitzt,
das in dem Gehäuse 13 des Schalters 10 drehbar
und axial gleitend befestigt ist.
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Das einzelne Stellglied 36 in
Form einer zylindrischen Stufenstange ist z.B. ein geformtes Kunststoffstück, dessen
oberes freies Ende 38 mit einem tannenbaumförmigen Querschnitt
durch das zylindrische Loch 18 axial vertikal nach oben
aus dem Gehäuse 13 ragt
und so die Befestigung eines in den Figuren nicht dargestellten
Steuerknopfes und damit die Drehung des einzelnen Stellgliedes 36 um
die Achse A und seine Axialverschiebung durch vertikales Pressen
nach unten ermöglicht.
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Zusammen mit einem Kerbenring ermöglicht die
Tannenbaumform den Einbau und die Befestigung eines Steuerknopfes
in einem einzigen Vorgang auf nicht-demontierbare Weise, ohne die
Gesamthöhe
der Schalter-/Knopf-Systems übermäßig zu steigern,
d.h. unter Beibehaltung stark reduzierter Gesamtabmessungen.
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Die obere Spanne 40 mit
großem
Durchmesser der Stufenstange 36 wird in dem oberen Loch 18 axial
gleitend und drehbar aufgenommen. Sie verläuft in dem Hohlraum 30 vertikal
nach unten und wird durch eine Zwischenspanne 42 eines
geringeren Durchmessers und anschließend durch eine untere freie
Endspanne 44 eines kleineren Durchmessers, die gemäß den Lehren
der Erfindung durch ein komplementäres zylindrisches Loch 46 in
der unteren Wand 26 des unteren Teils 14 des Gehäuses 13 axial
nach unten verläuft,
verlängert.
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Daher wird das einzelne Stellglied 36 drehend
und axial gleitend in Zonen oder Spannen 4018 und 44-46 geführt, die
in Anbetracht der Gesamthöhe des
Gehäuses 13,
die hier beispielsweise 2,75 mm beträgt, axial maximal beabstandet
sind.
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Um eine große Führungslänge der unteren Spanne 44 zu
erhalten, wie sie in den Figuren und insbesondere in 3 dargestellt ist, ist die
untere Wand 26 des unteren Teils 14 des Gehäuses 13 durch
eine zentrale Führungszwinge 43,
die über
die äußere Unterseite 50 der
unteren Wand 26 herausragt, axial nach unten verlängert, wobei
diese Zwinge beispielsweise in einem komplementären Loch einer Schalterplatte
(nicht dargestellt), auf der der elektrische Schalter 10 befestigt
ist, aufgenommen wird.
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Gemäß einer bekannten Gesamtanordnung befindet
sich auf dem einzelnen Stellglied 36 ein davon angetriebenes
Codierrad 52 in Form einer horizontalen Scheibe aus einem
isolierenden Kunststoff 54, die vertikal nach oben durch
eine ringförmige Oberseite 56 begrenzt
ist und deren zinnenartige Unterseite ein Leitelement 60 in
Form eines Sterns, der hier beispielsweise acht Zweige 62 umfasst,
aufnimmt und drehend antreibt.
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Wie aus den Einzelheiten, insbesondere
in den 3 und 7 ersichtlich, ist der Mittelteil
der Scheibe 54 mit den Spannen 40 und 42 des
einzelnen Stufenstellgliedes 36 komplementär, und es
sind komplementäre
Formen für
den schlupffreien Drehantrieb des Codierrades 52 durch
das einzelne Stellglied 36 vorgesehen (siehe 7).
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Die Spitzen oder Zweige 62 sind
für die
Kooperation oder anderweitig als Funktion der Winkelposition des
einzelnen Stellgliedes 36 und damit des Codierrades 52 hinsichtlich
des Gehäuses 13 konzipiert,
wobei feste elektrische Kontaktelemente zu einer ersten Reihe 70 von
Kontaktelementen gehören.
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Wie insbesondere in 1 ersichtlich, umfasst diese erste Reihe
von Kontaktelementen 70 einen gemeinsamen Zentralkontakt 72 mit
zwei parallelen, diagonal beabstandeten horizontalen Zweigen, die
jeweils in einem nach innen gekrümmten
freien Kontaktende 74 enden, dessen Wölbung vertikal nach oben zeigt,
um dauerhaft mit dem zentralen Ring 61 zu kooperieren,
der die Zweige 62 des sternförmigen Leitelementes 60 des
Codierrades 52 miteinander verbindet.
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Der gemeinsame, feste Zentralkontakt 72 umfasst
eine gemeinsame Anschlussspitze 76, die seitlich aus dem
Gehäuse
hervorragt, wobei der ebene horizontale Teil 78, der die
Spitze 76 und die Zweige 74 verbindet, auf dem
Niveau der Dichtungsebene P in einer komplementären Form, die z.B. in der ringförmigen Fläche 24 ausgebildet
ist, vertikal eingespannt aufgenommen wird, um den gemeinsamen Kontakt 72 in
der in dem Hohlraum 30 montierten Position zu immobilisieren.
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Die erste Reihe elektrischer Kontaktelemente 70 umfasst
außerdem
zwei separate Kontaktelement 80 und 82, die eine
Drehcodierung mit zwei Pfaden bilden, je nachdem, ob ein Zweig 62 in
Abhängigkeit
von der Winkelposition des einzelnen Stellgliedes 36 einen
elektrischen Kontakt zwischen einem Zweig 74 und dem einen
oder anderen der Elemente 80 und 82 herstellt.
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In derselben Weise wie bei dem gemeinsamen
Zentralkontakt 72 umfassen die Kontaktelemente 80, 82 jeweils
ein nach innen gekrümmtes
freies Ende 84, 86, das mit einem Zweig 62 kooperieren soll,
und die Kontaktelemente umfassen jeweils eine Anschlussspitze 88, 90 sowie
einen horizontalen Verbindungsteil 92, 94.
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Anschließend werden die verschiedenen Bauteile
beschrieben, die die Erzeugung eines Steuerimpulses mittels Axialsteuerung
des einzelnen Stellgliedes 36 ermöglichen.
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Diese Bauteile umfassen insbesondere
eine leitende Kuppel 100 und eine zweite Reihe 102 fester elektrischer
Kontaktelemente auf dem unteren Teil 14 des Gehäuses 13.
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Diese Bauteile stellen in einer bekannten
Gesamtweise einen einfachen, monostabilen elektrischen Schalter
dar.
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In bekannter Weise besitzen die elektrischen Kontaktelemente
der Reihe 102 die Form in den geformten Kunststoff des
unteren Teils 14 eingebetteter Metalleinsätze, die
für ein
leichteres Verständnis
ihrer Konstruktion in auseinander gezogener Weise auch in 1 dargestellt sind.
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Diese elektrischen Kontaktelemente
umfassen einen gemeinsamen Zentralkontakt 104 mit einem
ringförmigen
Mittelteil 106 und einer Anschlussspitze 108,
die seitlich von dem unteren Teil 14 des Gehäuses 13 herausragt.
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Die elektrischen Kontaktelemente
der Reihe 102 umfassen außerdem einen gemeinsamen ringförmigen,
peripheren Kontakt 110, der zwei Anschlussspitzen 112 umfasst.
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In bekannter Weise fluchten die ringförmigen Teile 106 und 114 der
beiden elektrischen Kontaktelemente 104 und 110,
wie besonders in 3 ersichtlich,
in den Boden 32 des unteren Teils 14 des Gehäuses und
können
so mit der elastisch verformbaren leitenden Kuppel 100 kooperieren,
deren peripherer Teil 116 stets mit dem Ring 114 in
Kontakt steht und deren Mittelteil 118 sich dann, wenn
sich die Kuppel 100 in ihrer in den Figuren dargestellten stabilen
Ruheposition befindet, vertikal über
dem Ring 106 befindet.
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Vertikales Herunterpressen der Kuppel 100 gegen
ihre eigene Elastizität
bewirkt, dass der Mittelteil 118 mit dem Ring 106 in
Kontakt kommt und einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden
elektrischen Kontaktelementen 104 und 110 herstellt.
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Um einen Durchgang der unteren freien
Endspanne 44 zur Führung
des einzelnen Stellgliedes 36 zu ermöglichen, umfasst die Kuppel 100 ein
zentrales Loch 120, durch das die Spanne 44 mit
radialem Spiel aufgenommen wird.
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Um ein axiales Steuerglied zum Auslösen der
Kuppel 100 zu bilden, übt
das einzelne Stellglied 36 eine Wirkung auf deren Mittelteil 118 aus
und presst sie vertikal nach unten.
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Zu diesem Zweck und gemäß der in
den Figuren dargestellten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung übt das einzelne
Stellglied 36 mittels eines ringförmigen Ansatzes 122,
der Teil der Kunststoffscheibe 54 des Codierrades 52 ist,
eine Wirkung auf den Mittelteil 118 der Kuppel 100 aus.
Dieser Ansatz 122 definiert eine ringförmige Schulter 124,
die axial nach unten ausgerichtet ist und mit der gegenüber liegenden
Oberseite des Mittelteiles 118 der Kuppel 100 kooperiert.
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Die Abmessungen der verschiedenen
Bauteile sind so, dass dieser Teil, wie insbesondere in 3 und der stabilen Ruheposition
der Kuppel 100 ersichtlich, als Feder für das elastische Zurückstellen des
einzelnen Stellgliedes 36 vertikal nach oben durch Wirkung
auf den Ansatz 122 des Codierrades 52, das das
einzelne Stellglied 36, an das es bezüglich Drehung und Axialverschiebung
gebunden ist, vertikal nach oben stößt, dient.
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Die nach oben gerichtete Ruheposition
des Codierrades 52 und damit des einzelnen Stellgliedes 36 wird
durch das Anstoßen
der Oberseite 56 der Scheibe 54 des Codierrades 52 an
die gegenüber
liegende Unterseite 126 eines ringförmigen Reliefabschnittes 128,
der in der Mitte der inneren Unterseite 34 des oberen Teils 12 des
Gehäuses 13 ausgebildet ist,
bestimmt.
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Daher ist es ausgehend von der in 3 dargestellten Ruheposition
und ungeachtet der Winkelposition des einzelnen Stellgliedes 36 und
damit des Codierrades 52 in diesem Moment möglich, die
Kuppel 100 durch Betätigung
des einzelnen Stellgliedes 36, das dann als Druckknopf
dient, zu verformen und eine Axialverschiebung des Codierrades 52 und
damit des Ansatzes 22, der über seine Schulter 124 auf die
Kuppel 100 wirkt, nach unten hervorzurufen.
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Während
der Axialsteueraktion verschiebt sich das Codierrad 52 vertikal
mit dem einzelnen Stellglied 36 und verformt elastisch
die Zweige der elektrischen Kontakte 72, 80 und 82,
die sich wie eingebaute Balken krümmen. Während dieses Herunterdrückens kommt
es zwischen den konvexen, nach innen gekrümmten freien Enden 74, 84, 86 der
Zweige der Kontakte der ersten Reihe 70 und den entsprechenden
Kontaktteilen der Unterseite des Sterns 60, 61, 62 zu
einem Selbstschleif-Effekt.
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Mit Hilfe einer (nicht dargestellten)
Variante kann die Steuerschulter einstückig mit dem einzelnen Stellglied 36 konstruiert
werden.
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Um die beiden Teile 12 und 14 des
Gehäuses 13 zusammenzubauen,
d.h. das Gehäuse
mit all seinen Bauteilen in dem Hohlraum 13 zu verschließen, können z.B.
Verbindungsmittel zum elastischen Verzahnen oder Zusammenstecken
vorgesehen sein, die hier beispielhaft in Form von vier Vorsprüngen 130 dargestellt
sind, die von den vier entgegen gesetzten Ecken der ringförmigen Oberseite 24 des unteren
Teils 14 vertikal nach oben verlaufen und jeweils durch
ein komplementäres
Loch 132 in der Oberseite 12 des Gehäuses 13 aufgenommen
werden, wobei jeder Vorsprung 130 einen oberen Wulst 134 zur
vertikalen Sicherung umfasst.
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Mit Hilfe einer Variante können die
Wülste 134 nach
dem Zusammenbau durch Heißfalzen
hergestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht es,
einen Schalter stark reduzierter Abmessungen zu erhalten, und zwar
insofern, dass seine Breite und Länge zusätzlich zu seiner Stärke oder
Höhe von 2,75
mm 7 bzw. 8 mm beträgt.