DE60314460T2 - Drucktastenschalter - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Schalter und im Besonderen auf einen Schalter des Typs, bei dem das Schalten als die Wirkung der Verschiebung eines Kipparms zwischen zwei stabilen Positionen stattfindet.
• Ein Schalter dieses Typs, wie er z. B. in dem U.S.-Patent 4,758,724 beschrieben ist, setzt als sein Betätigungsorgan einen Hebel ein, der in einer solchen Weise auf den Kipparm wirkt, dass derselbe zwischen der einen und der anderen seiner stabilen Positionen schwingt. Es sind auch Schalter bekannt, bei denen das Organ, das den Kipparm betätigt, ein Umschaltelement ist. In der vorliegenden Beschreibung soll der Ausdruck Schalter sowohl eine Vorrichtung, die einen einzigen Kontakt öffnet und schließt, als auch eine Vorrichtung, die einen Kontakt öffnet und gleichzeitig einen anderen Kontakt schließt und umgekehrt (Umschalterschalter) bezeichnen.
• Bei manchen Anwendungen, z. B. bei Beleuchtungseinbauten für Wohn- und Bürogebäude, besteht ein Bedürfnis nach Schaltern, die durch einen Druckknopf statt durch einen Hebel oder ein Umschaltelement betätigt werden.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Schalter des Kipparmtyps, der jedoch durch einen Druckknopf betätigt wird, vorzustellen.
• Ein Druckknopfschalter, wie er in dem Oberbegriff in dem Patentanspruch 1 definiert ist, ist bereits aus der DE-A-4026292 bekannt.
• Diese Aufgabe wird durch Realisieren des in Patentanspruch 1 allgemein definierten Schalters gelöst.
• Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen derselben, die als Beispiel anzusehen ist und in keiner Weise als Beschränkung verstanden werden soll, leichter verständlich, wobei sich die Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen bezieht. Es zeigen:
• 1 einen Seitenriss eines ersten Ausführungsbeispiels des Schalters gemäß der Erfindung;
• 2 eine Untenansicht auf den Schalter der 1, in der einige Teile durchsichtig gezeigt sind;
• 3a bis 3d eine schematische Veranschaulichung des Schalters der 1 in vier unterschiedlichen Schaltstellungen;
• 4 und 5 jeweils einen Seitenriss in Teilansicht und eine perspektivische Ansicht mit einem Teil in Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Schalters gemäß der Erfindung; und
• 6 einen Seitenriss eines dritten Ausführungsbeispiels des Schalters gemäß der Erfindung.
• Der Schalter 1, der in 1 mit demontiertem Druckknopf gezeigt ist, weist eine Tragestruktur 2 auf, die aus isolierendem Material, z. B. Kunststoff, gebildet ist und die Form eines Parallelepipeds mit jeweils zwei Paaren von Wänden, größeren 12, 13 und kleineren 14, 15, und einer Grundwand 11 aufweist. Die Tragestruktur 2 ist offen, d. h. sie weist keine der Grundwand 11 gegenüberliegende Wand auf. Eine Kontakthalterstruktur 16, die aus isolierendem Material hergestellt ist, wird mit der Grundwand 11 der Tragestruktur 2 verbunden. Die Struktur 16 enthält drei Verbindungsanschlüsse 21.1, 21.2, 21.3, z. B. Schraubklemmen, die durch zwei Öffnungen (nicht gezeigt), eine zum Erreichen der Schraube der Klemme und die andere zum Einsetzen einer elektrischen Anschlussleitung in die Klemme, erreichbar sind. Zwei der drei Verbindungsanschlüsse, 21.1, 21.2 sind, im vorliegenden Beispiel als integrale Abschnitte, mit entsprechenden Metallblechanschlussfahnen 24.1, 24.2 verbunden, die sich innerhalb der Struktur 16 unterhalb der Grundwand 11 befinden. Jede Anschlussfahne ist an einem ihrer Enden mit einem stationären elektrischen Kontakt, jeweils 3.1, 3.2, versehen, der von innerhalb der Tragestruktur 2 durch eine rechteckige Öffnung 25, die in der Wand 11 bereitgestellt ist, erreicht werden kann. Der dritte Verbindungsanschluss 21.3 ist, bei dem vorliegenden Beispiel als ein integraler Abschnitt, mit einem L-förmigen Metallblechbalken 27, der in der Struktur 16 im rechten Winkel zu der längeren Seite der Grundwand 11 derart angeordnet ist, dass seine Kante 26 aus der Öffnung 25 in einer zentralen Position bezüglich des stationären elektrischen Kontakts 3.1, 3.2 hervortritt, verbunden.
• Ein metallisches Jumperelement 4, das die Form eines Kipparms mit einem abgerundeten zentralen Profil aufweist, ist an der Innenseite der Tragestruktur 2 derart angeordnet, dass es in der Lage ist, um eine Achse im rechten Winkel zu den größeren Wänden 12 und 13 zu schwenken. Das Jumperelement 4 weist ein zentrales Auflageflächenteil 30, das (durch die Öffnung 25) die Kante 26 des Balkens 27 berührt und zwei Arme, die an ihren Enden mit elektrischen Kontakten 5.1, 5.2 versehen sind, auf. Das Auflageflächenteil 30 erstreckt sich quer bezüglich der Arme, um zwei metallische Abstandsstücke 37 zu bilden, die zwischen zwei Paare von mit der Struktur 16 integralen Widerlagern 38 eingefügt sind. Die Widerlager 38 lassen lediglich eine Schwingbewegung des Jumperelements 4 um die Kante 26, jedoch keine Translationsbewegung zu.
• Ein Steuerelement 47 ist durch einen kleinen Block 6, der aus isolierendem Material hergestellt ist, und eine federgesteuerte Nadel 7 gebildet. Der kleine Block 6 ist inner halb der Tragestruktur 2 derart angebracht, dass er in der Lage ist, um eine zu der Drehachse des Jumperelements 4 parallele Achse a2 zu schwenken. Im Besonderen befinden sich auf den Wänden 12, 13 zwei sich gegenüberliegende Löcher 33, die zwei sich gegenüberliegende Vorsprünge 32 auf dem Block 6 des Steuerelement 47 aufnehmen. Die Nadel 7 weist eine abgerundete Spitze auf und wird durch eine Feder (in der Figur nicht sichtbar) gedrückt, die in einem Hohlraum des Blocks 6 zusammengedrückt wird, so dass eine elastische Verbindung zwischen dem Block 6 und dem metallischen Jumperelement 4 unterhalb desselben gebildet wird. Der obere Teil des Blocks 6 ist derart entworfen, dass er einen Hohlraum mit Oberflächen 36 aufweist, die im Wesentlichen als Stufen gebildet und bezüglich einer die Drehachse a2 enthaltenden Ebene symmetrisch sind.
• Die Tragestruktur 2 ist oben durch ein Betätigungsorgan 46 geschlossen, das mit dem Steuerelement 47 verbunden ist und einen Druckknopf 42, der aus isolierendem Material hergestellt ist, aufweist. Im Besonderen besteht der Druckknopf 42 aus einer rechteckigen Platte 9 und vier Kopplungselementen 45, die einstückig mit der Platte gebildet sind. Die Elemente 45 sind aus elastischen Zungen 40, die im rechten Winkel von der Platte 9 in der Nähe der Enden ihrer längeren Seiten vorstehen, und Führungszähnen 41, die von den Enden der Zungen vorstehen, gebildet. Das Betätigungsorgan 46 weist auch eine Druckübertragungseinrichtung 8 auf, die zwei Enden 44 und eine flache Oberfläche aufweist, die der unteren Oberfläche der Platte gegenüberliegt und unterhalb der Platte 9 derart befestigt ist, dass sie in der Lage ist, um eine zu den zwei Achsen a1 und a2 parallele dritte Achse a3 zu schwenken. Zwei Folienfedern 22 und 10 sind zwischen der Platte 9 und der Druckübertragungseinrichtung 8 derart angeordnet, dass sie letztere in einer Ruhestellung halten, in der ihre zwei Enden 44 sich im gleichen Abstand von der Platte 9 befinden, und die Platte 9 von der Tragestruktur 2 fernhalten, wenn sich der Druckknopf in seiner Ruhestellung befindet. Um den Druckknopf 42 an der Tragestruktur 2 zu befestigen, werden die Zähne 41 in die Öffnungen 43 in den größeren Wänden 12 und 13 der Tragestruktur 2 eingeführt, um eine Spundverbindung zu bilden. Die Öffnungen 43 lassen es zu, dass die Zähne 41 in diese gleiten und ermöglichen so eine geführte Verschiebung des Druckschalters 42. Die Druckübertragungseinrichtung 8, das Steuerelement 47 und das Jumperelement 4 sind jeweils bezüglich einer Ebene, die durch ihre jeweiligen Drehachsen hindurchgeht, symmetrisch.
• Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Schalter 1 eine modulare elektrische Vorrichtung mit der Arbeitsweise eines Wechselschalters, die z. B. zum Schalten der Leitungen von Hausinstallationen verwendet werden kann. Für die Anbringung ist die Vorrichtung an einem Tragerahmen (nicht gezeigt), in der Regel mit Kopplungen vom Verbindungstyp, befestigt. Zu diesem Zweck sind Vorsprünge 17 auf den Wänden 14, 15 des Behälters 2 vorgesehen, die derart geformt sind, dass sie in die komplementären Ausfalzungen des Rahmens passen.
• Vor jedem Schalten des Schalters befindet sich der Druckknopf 42 in seiner Ruhestellung in einem bestimmten Abstand von der Tragestruktur. Die Druckübertragungseinrichtung 8 befindet sich ebenfalls in ihrer Ruhestellung, wobei sich ihre Symmetrieebene mit der Ebene, die durch das Bezugszeichen 28 angezeigt ist und die Drehachsen a1, a2 und a3 enthält, aufgrund der elastischen Wirkung der Folienfeder 22, die, bei diesem bestimmten Ausführungsbeispiel der Erfindung, mit der Folienfeder 10 einstückig gebildet ist, deckt. Gleichzeitig sind der Block 6 des Steuerelements 47 und das Jumperelement 4 in eine ihrer zwei stabilen Winkelpositionen geneigt. Zum Beispiel ist, wie es in 3a gezeigt ist, wenn der Block 6 nach links geneigt ist, das Jumperelement 4 nach rechts geneigt, und der mobile Kontakt 5.1 wird gegen den stationären Kontakt 3.1 gedrückt. Wenn ein Druck, der größer als der elastische Widerstand der Feder 10 ist, auf die Platte 9 ausgeübt wird, erfährt das Betätigungsorgan 46 eine Abwärtsverschiebung, die Zähne 41 gleiten in ihre jeweiligen Öffnungen 43 und das rechte Ende 44 der Druckübertragungseinrichtung 8 kommt auf eine der Stufenoberflächen 36 des Blocks 6 zum Aufliegen und überträgt damit den auf die Platte 9 ausgeübten Druck auf denselben. Im Besonderen kommt, wie es in 3b gezeigt ist, das Ende 44 auf der Unterseite der rechten Stufenoberfläche 36 zum Aufliegen, wodurch bewirkt wird, dass der Block 6 eine Drehung im Uhrzeigersinn beginnt und sich die Druckübertragungseinrichtung gegen den Uhrzeigersinn dreht; nachfolgend kommt sie mit der Seite der Stufe in Kontakt, wodurch sie den vertikal auf die Platte 9 ausgeübten Druck in einer Querrichtung überträgt. Wie es in 3c gezeigt ist, bewirkt die quer gerichtete Schubkraft, dass sich der Block 6 noch weiter im Uhrzeigersinn um seine Drehachse a2 dreht, bis diese denselben schließlich in seine zweite stabile Position (3d) schnappt, in der er nach rechts geneigt ist. Während der Bewegung des Blocks 6 gleitet die Nadel 7 auf dem Jumperelement 4 von einem Ende des gerundeten Profils zu dem anderen, wodurch bewirkt wird, dass sich das Jumperelement um seine Achse a1, d. h. um die Kante 26 des L-förmigen Balkens 27, dreht, bis es schließlich in seine linke stabile Position schnappt, in der der mobile Kontakt 5.2 gegen den stationären Kontakt 3.2 gedrückt wird. Wenn die äußere Druckaktion endet, versetzt die Feder 10 den Druckknopf 42 elastisch in seine Ruhestellung zurück, die Druckübertragungseinrichtung 8 kehrt in ihre Ruhestellung zurück, wohingegen der Block 6 und das Jumperelement 4 in der neuen Position, die sie eingenommen haben, verbleiben.
• Da die verschiedenen sich bewegenden Teile bezüglich der Ebene 28 symmetrisch sind, versetzt ein weiterhin auf die Platte 9 ausgeübter Druck sowohl den Block 6 des Steuerelements 47 als auch das Jumperelement 4 in die Positionen, die sie vor dem ersten Schalten innehatten, d. h., der Block 6 ist nach links geneigt und das Jumperelement 4 ist nach rechts geneigt, wie es in 3a gezeigt ist.
• Das zweite, in den 4 und 5 gezeigte, Ausführungsbeispiel, bei dem gleiche oder äquivalente Teile durch dieselben Bezugszeichen, die für das erste Ausführungsbeispiel verwendet wurden, angezeigt sind, unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich in einigen Details. Im Besonderen besteht das elastische Element, das die Druckübertragungseinrichtung 8 in ihrer Position hält, aus zwei sich gegenüberliegenden Lamellen 22', die bezüglich der Symmetrieebene 28 symmetrisch sind und einstückig mit einem strukturellen Element des Druckknopfs 46 gebildet sind. Gemäß einer nicht in den Figuren gezeigten Variante besteht das elastische Element aus zwei sich gegenüberliegenden Folien, die einstückig mit der Druckübertragungseinrichtung 8 gebildet sind und mit ihren Enden auf der inneren Oberfläche des Druckknopfs 46 ruhen. Das elastische Element, das den Druckknopf in seiner Ruhestellung hält, besteht aus zwei schraubenförmigen Druckfedern 10', und die Kopplungselemente zwischen dem Druckknopf 46 und der Tragestruktur 2 bestehen aus kleinen zylindrischen Säulen 40', die mit dem Druckknopf 46 einstückig gebildet sind, und entsprechenden zylindrischen Auflageflächen 43', die in der Tragestruktur 2 vorgesehen sind.
• Das dritte Ausführungsbeispiel, das schematisch in 6 gezeigt ist, besteht aus dem Schalter der 1, der derart modifiziert ist, dass es möglich ist, diesen als einen herkömmlichen Druckknopf, d. h. als einen Schalter mit Kontakten, die normalerweise offen und nur geschlossen sind, während das Betätigungsorgan tatsächlich betätigt wird, zu verwenden. Zu diesem Zweck weist der Schalter eine Druckfeder 50 auf, die zwischen dem Steuerelement 47 und der Grundwand 11 der Tragestruktur 2 angeordnet ist. Wenn Druck auf den Druckknopf ausgeübt wird, derart, dass der rechte Kontakt geschlossen wird (wie es in der Zeichnung zu sehen ist), wird die Feder 50 zusammengedrückt. Sobald der Druck von dem Druckknopf weggenommen wird, bewirkt die Feder 50, dass sich das Steuerelement 47 im Uhrzeigersinn dreht, wodurch die dauerhafte Öffnung des rechten Kontakts bewirkt wird. Selbstverständlich kann dieselbe Struktur auch als ein Druckknopfschalter mit Kontakten, die normalerweise geschlossen sind, verwendet werden, und zwar durch Verwenden des linken Kontakts oder Anbringen der Feder 50 auf der rechten Seite des Steuerelements 47 statt der linken Seite.
• Das im Vorhergehenden Erläuterte stellt klar, dass der hierin beschriebene Schalter sowohl als ein Einwegschalter als auch als ein Umschalterschalter, d. h. ein Wechselschalter, und, mit der einzigen Hinzufügung einer elastischen Einrichtung, wie z. B. der Feder 50, die einen mobilen Kontakt (5.1) und einen stationären Kontakt (3.1) voneinander fern hält, auch als ein herkömmlicher Druckknopf eingesetzt werden kann.

Claims (11)

1. Ein Schalter, der folgende Merkmale aufweist: eine Tragestruktur (2), zwei Verbindungsanschlüsse (21.1, 21.3), einen stationären elektrischen Kontakt (3.1), der mit einem der beiden Verbindungsanschlüsse (21.1) elektrisch verbunden ist, ein metallisches Jumperelement (4), das in der Lage ist, als ein Kipparm um eine erste Achse (a1) zu schwenken und das an einem seiner Enden mit einem mobilen elektrischen Kontakt (5.1) versehen ist und mit dem anderen der beiden Verbindungsanschlüsse (21.3) elektrisch verbunden ist, ein Betätigungsorgan (46), das mit dem Jumperelement (4) derart verbunden ist, dass es bewirkt, dass dasselbe zwischen zwei vorbestimmten Positionen schwingt, wobei in einer derselben der mobile elektrische Kontakt (5.1) des Jumperelements (4) den stationären elektrischen Kontakt (3.1) berührt, ein Steuerelement (47), das innerhalb der Tragestruktur (2) derart angebracht ist, dass es in der Lage ist, sich um eine zweite Achse (a2), die parallel zu der ersten Achse (a1) ist, zu drehen, und das zwei Oberflächen (36) aufweist, die bezüglich einer Ebene, die die zweite Achse (a2) enthält, symmetrisch angeordnet sind, wobei das Steuerorgan (46) einen Druckknopf (42) aufweist, der an die Tragestruktur (2) gebunden ist, jedoch in einer Richtung im rechten Winkel zu der zweiten Achse (a2) ansprechend auf einen Druck, der auf denselben ausgeübt wird, im Gegensatz zu der Wirkung eines ersten elastischen Elements (10) mobil ist, und eine Druckübertragungseinrichtung (8), die mit dem Druckknopf (42) derart verbunden ist, dass sie in der Lage ist, sich um eine dritte Achse (a3), die parallel zu der ersten Achse (a1) ist, zu drehen, und die durch ein zweites elastisches Element (22) in einer vorbestimmten Position gehalten wird, wobei die Druckübertragungseinrichtung in der Lage ist, abwechselnd die beiden Oberflächen (36) des Steuerelements (47) zu berühren, um Letzteres in die eine oder andere Winkelposition entsprechend der einen oder anderen der vorbestimmten Positionen des Jumperelements (4) zu versetzen, gekennzeichnet dadurch, dass – das zweite elastische Element (22) zwischen den Druckknopf (42) und die Druckübertragungseinrichtung (8) eingefügt ist, und die Druckübertragungseinrichtung zwei Enden (44) aufweist, die in der Lage sind, abwechselnd die zwei Oberflächen (36) des Steuerelements (47) zu berühren.
2. Ein Schalter gemäß Anspruch 1, der einen weiteren Verbindungsanschluss (21.2) und einen weiteren stationären elektrischen Kontakt (3.2), der mit dem anderen Verbindungsanschluss (21.2) elektrisch verbunden ist, aufweist, wobei das Jumperelement (4) mit einem weiteren mobilen elektrischen Kontakt (5.2) an einem seiner Enden versehen ist, und wobei der weitere mobile elektrische Kontakt den weiteren stationären elektri schen Kontakt (3.2) in einer von zwei Winkelpositionen des Steuerelements (47) berührt.
3. Ein Schalter gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Oberflächen (36) im Wesentlichen in einer Art und Weise einer Stufe geformt sind, und bei dem jedes der zwei Enden (44) der Druckübertragungseinrichtung (8) in einer Weise geformt und angeordnet ist, um auf die Stufenoberflächen zuerst eine Schubkraft in der Bewegungsrichtung des Druckknopfs und dann eine Schubkraft in der Richtung im rechten Winkel zu der Bewegungsrichtung des Druckknopfs auszuüben.
4. Ein Schalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Druckknopf (42) eine Platte (9), eine Mehrzahl von Zungen (40), die im rechten Winkel von der Kante der Platte vorstehen, und eine gleiche Anzahl von Führungszähnen (41) an den Enden der Zungen aufweist, und bei dem die Tragestruktur (2) Wände (12, 13) mit Öffnungen (43), die zum Aufnehmen der Führungszähne (41) geeignet sind und es diesen ermöglichen zu gleiten, aufweist.
5. Ein Schalter gemäß Anspruch 4, bei dem das elastische Element (22) der Druckübertragungseinrichtung (8) und das elastische Element (10) des Druckknopfs (42) Folienfedern sind, die als ein einzelnes Stück gebildet sind und an der Platte (9) des Druckknopfs befestigt sind.
6. Ein Schalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Druckknopf eine Platte (9) und zwei kleine Säulen (40'), die sich im rechten Winkel von der Platte erstrecken, aufweist, und bei dem die Tragestruktur (2) zwei Auflageflächen (43') für die kleinen Säulen (40') aufweist.
7. Ein Schalter gemäß einem Anspruch 6, bei dem das elastische Element der Druckübertragungseinrichtung (8) zwei sich gegenüberliegende Lamellen (22'), die einen integralen Teil des Druckknopfs (46) bilden, aufweist.
8. Ein Schalter gemäß Anspruch 6 oder 7, bei dem das elastische Element des Druckknopfs (46) zwei schraubenförmige Druckfedern (10') aufweist.
9. Ein Schalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Jumperelement (4) ein gerundetes zentrales Profil aufweist und das Steuerelement (47) einen kleinen Block (6) und eine federgesteuerte Nadel (7), die sich in Gleitkontakt mit dem gerundeten Profil des Jumperelements (4) befindet, aufweist.
10. Ein Schalter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine elastische Einrichtung aufweist, die in der Lage ist, den mobilen elektrischen Kontakt (5.1) und den über eine Platte befestigten elektrischen Kontakt (3.1) voneinander fern zu halten, wenn der Druckknopf (42) keinem Arbeitsdruck ausgesetzt ist.
11. Ein Schalter gemäß Anspruch 10, bei dem die elastische Einrichtung eine Druckfeder (50) aufweist, die zwischen dem Steuerelement (47) und einem Teil (11), der in die Tragestruktur (2) integriert ist, angeordnet ist.