EP0434937A2

EP0434937A2 - Bistabile Schaltereinrichtung für einen Wecker

Info

Publication number: EP0434937A2
Application number: EP90121085A
Authority: EP
Inventors: Franz Winzinger
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1989-12-23
Filing date: 1990-11-03
Publication date: 1991-07-03
Also published as: EP0434937A3; DE8915139U1

Abstract

Eine bistabile Schalteinrichtung für eine Weckeruhr weist eine in einem Tastenführungskörper (10) der Weckeruhr gegen die Wirkung einer Federeinrichtung bewegliche Drucktaste (1) auf, die nach jedem erneuten Niederdrücken jeweils in der anderen ihrer beiden stabilen Schaltstellungen arretiert wird. Die Arretierung erfolgt durch das Zusammenwirken eines fest mit der Drucktaste (1) verbundenen Betätigungsgliedes (2) mit einer Gleitflächensteueranordnung (7). Kennzeichnend für die Erfindung ist es, daß zum einen die Federeinrichtung aus einem in die Drucktaste (1) integrierten Federarmelement (3a, 3b) besteht und daß zum anderen die Gleitflächensteueranordnung (7) unmittelbar an dem Tastenführungskörper (10) selbst ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bistabile Schalteinrichtung, die sich für einen drucktastenschalterbetriebenen, elektrischen Wecker eignet. Die bistabile Schalteinrichtung besteht aus einer in einer Gehäuseschale ausgebildeten Drucktaste, durch deren aufeinanderfolgende Betätigung gegen die Wirkung einer Federeinrichtung ein mit der Drucktaste verbundenes, verschiebbares Betätigungsglied mit Hilfe einer Gleitflächensteueranordnung nacheinander in die beiden stabilen Stellungen gebracht wird.
Bistabile Schalteinrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der DE-OS 27 17 252 und dem DE-GM 82 00 201 bekannt, wobei in der zweitgenannten Schrift eine Schalteinrichtung vorgeschlagen wurde, die nur eine einzige, an einen mit einer Drucktaste verbundenen Betätigungsglied befestigte Steuerscheibe benötigt. Durch eine entsprechende Folge zweier verschiedener, alternierend an der Steuerscheibe ausgebildeter Zahnfolgen kann das Betätigungsglied mit Hilfe zweier ortsfester Fortschaltklinken unter Drehung der Steuerscheibe in die beiden stabilen Lagen gebracht werden.
Das Betätigungsglied ist zudem durch eine Feder vorgespannt, gegen deren Wirkung die Drucktaste herabgedrückt wird. Diese separat vorgesehene Feder, die in dem in dieser Entgegenhaltung dargestellten Ausführungsbeispiel nach Art einer Haarnadelfeder ausgebildet ist, muß sowohl am Betätigungsglied befestigt als auch an der Gehäuseschale des jeweiligen Geräts gehaltert werden. Durch die separate Ausbildung und Anbringung ist einerseits der Fertigungsprozeß verkompliziert und kostenaufwendig. Andererseits wird auch bei intakter Feder die gesamte Anordnung bereits dann funktionsunfähig, wenn beispielsweise die eigens für die Feder in der Gehäuseschale auszubildenden Halterungsvorsprünge brechen oder die Feder aus einem anderen Grund herausspringt. Als weiteres, die Kosten erhöhendes und mechanisch kritisches Element ist zudem die drehbar vorzusehende Steuerscheibe anzusehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine bistabile Schalteinrichtung anzugeben, die mit möglichst wenig Einzelteilen realisierbar ist und dabei eine zuverlässige Funktion gewährleistet.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Federeinrichtung aus einem in die Drucktaste integrierten Federarmelement besteht und daß die Gleitflächensteueranordnung als eine in der Gehäuseschale fixierte Anordnung von Steuerkurven ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung beinhaltet vor allem ein vereinfachtes Herstellungsverfahren, da einerseits durch die Integration eines Federarmelements in die Drucktaste die aufwendige Anbringung einer separat zu fertigenden Feder sowie die Ausbildung von Halterungseinrichtungen hierfür entfallen. Andererseits wird die Herstellung durch Verwendung der fixierten Anordnung von Steuerkurvenelementen vereinfacht. Daneben ist die Betriebsdauer des Schalters durch diese vereinfachenden und elementeinsparenden Maßnahmen erhöht.
Die Verwendung einer fixierten Steuerkurvenanordnung ermöglicht zudem im Vergleich zur alternierenden Zahnfolge einer Steuerscheibe ausgeprägtere Vorgaben unterschiedlicher Schaltwege beim Schalten in die beiden stabilen Stellungen. So kann zum Beispiel bei einer Weckuhr der Schaltweg von der EIN- in die AUS-Stellung kurz und umgekehrt in weitgehend beliebigem Ausmaß verlängert ausgebildet werden.
Auch die Verwendung des integriert ausgebildeten Federarmelements eröffnet weitere Möglichkeiten und Vorteile. Durch die ohne weiteres realisierbare zweiarmige Ausbildung ist in beiden stabilen Stellungen - die der EIN- und AUS-Stellung einer Funktion entsprechen - eine geringe Belastung der Federeinrichtung gewährleistet. Nur beim Schalten von AUS nach EIN tritt kurzfristig eine höhere Rückstellkraft bzw. Belastung auf. Sind die Federarme und Drucktaste beispielsweise aus Kunststoff gefertigt, so sind auf diese Weise unerwünschte Relaxationsvorgänge in diesem Material vermieden.
Durch Verwendung zweier angeformter, gebogener Federarme, die in der zusammengeführten und getrennten Stellung jeweils verschiedene Elastizitätsmodule für das gesamte Federarmelement bewirken, kann darüber hinaus z.B. ein relativ leichtes Aus- und schweres Einschalten einer Funktion erzielt werden.
Bei beiden Lösungen hinsichtlich der Anbringung der fixierten Steuerkurvenanordnung gegenüber dem Betätigungsglied wird für einen zuverlässigen Schaltvorgang jeweils nur ein einziges einfaches Einrastelement benötigt. Im folgenden wird die Erfindung an einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A: die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen bistabilen Schalteinrichtung in ihrer Ausschaltstellung, vom Innenraum der Weckeruhr auf die Innenseite der Drucktaste und des Betätigungsgliedes gesehen,
Fig. 1 B: Einschaltvorgang gemäß der Schaltereinrichtung nach Fig. 1 A,
Fig. 1 C: Einschaltstellung nach dem Einschaltvorgang nach Fig. 1 B und
Fig. 2:: Längsschnitt durch die Schalteinrichtung in der in Fig. 1C dargestellten, stabilen Einschaltstellung gemäß Schnittführung I-I.

In den Fig. 1A bis 1C ist eine erfindungsgemäße bistabile Schalteinrichtung in ihren beiden stabilen Stellungen, d.h. in einer AUS- und in einer EIN-Stellung, sowie in einer Zwischenstellung dargestellt, die bei der durch den Pfeil Z angedeuteten Schaltfolge von AUS nach EIN auftritt. Die Schalteinrichtung umfaßt eine bogenförmige Drucktaste 1, die eine für die manuelle Betätigung geeignete Breite und Dicke aufweist. An die Drucktaste 1 ist ein ebenfalls bogenförmiges Betätigungsglied 2 geringerer Breite und Dicke angeformt.
Weiterhin sind nach den Fign. 1 A bis 1 C an den beiden seitlichen Enden der Drucktaste 1 sich an das Betätigungsglied 2 anschließende Federarme 3a, 3b angeformt, deren Außenflächen 11 mit den Drucktastenendflächen 12 abschließen. Darüber hinaus ist in der Mitte der Schalteinrichtung ein längliches, senkrecht verlaufendes Einrastelement 6 an die Drucktaste 1 sowie an das damit verbundene Betätigungselement 2 angeformt. Zur Führung dieser integrierten Einheit aus Drucktaste 1, Federarmen 3a, 3b und Be tätigungsglied 2 mit den Einrastelement 6 sind einerseits zwei mit dem Betätigungsglied 2 einstückig ausgebildete, längliche, sich nach unten erstreckende und abgerundete Führungsabschnitte 2a, 2b mit je einem Langloch 13a und 13b vorgesehen. In jedes der Langlöcher 13a und 13b greift ein Zapfen 9 ein, der auf der Innenseite eines nach oben offenen Tastenführungskörpers 10 (Fig. 2) mit rechtwinkligem Querschnitt vorgesehen ist. Der Tastenführungskörper 10 umfaßt Seitenflächen 8 (Fig. 1 A bis 1 C), die die darin geführte Einheit, d.h. die Drucktastenendflächen bzw. die sich daran anschließenden Federarmabschnitte 3a, 3b, andererseits seitlich begrenzen und führen.
Die sich nach den Fign. 1 und 2 von der Drucktaste 1 nach unten erstreckenden und nach innen gebogenen Federarme 3a, 3b weisen einen rechtwinkligen Querschnitt auf und sind in ihrem oberen, an die Seitenflächen 8 anliegenden Teil zur besseren Führung breiter und in ihrem unteren Bereich zur Erzielung einer ausreichenden Elastizität schmaler ausgebildet. Dabei weisen sie in ihrem unteren Bereich beispielsweise eine weniger als halb so große Breite wie die Drucktaste 1 auf. Bei einer aus Kunststoff hergestellten Einheit aus Drucktaste 1 und Federarmen 3a, 3b ergeben sich bei einer Federarmdicke von beispielsweise 1 bis 2 mm zweckmäßige Elastizitätswerte.
Die Federarme 3a, 3b weisen ferner an ihren freien Enden verstärkte Abschnitte 4a, 4b auf, die sich nach oben in den Innenraum der Schalteinrichtung erstrecken und die sich gegenüberliegende, vergrößerte Berührungsendflächen 14, 15 für die Arme 3a, 3b aufweisen. Im Bereich dieser Abschnitte 4a, 4b gleiten die Federarme 3a, 3b über eine Gleitfläche 5, die Teil einer im Tastenführungsköper 10 ausgebildeten Rippe 16 ist.
In der Bereitlage des freien Endes vom Einrastelement 6 ist nach Fig. 1 A bis 1 C auf der Innenseite des Tastenführungskörpers 10 ferner eine fixierte Kurvensteueranordnung 7 vorgesehen. Diese besteht aus einer Anordnung zweier an dieser Innenseite angeformter, erhabener Kurvenelemente 17, 18, von denen das erste nach oben hin geöffnet ist und das zweite, nach oben geschlossene Kurvenelement 18 zwischen den geöffneten, angenähert parallelen Führungsschenkeln 19 des ersten Elements 17 liegt. Beide Kurvenelemente 17, 18 sind auf die Form eines U's zurückzuführen, wobei das zweite Element 18 mit seinem Basisschenkel 22 parallel zu einem Seitenschenkel 19 des ersten Elements 17 angeordnet ist und seine beiden Seitenschenkel 23 schräg nach unten zeigen. In die derart vom zweiten Element 18 gebildete Öffnung 21 ragt vom ersten Element 17 ein Kurvenansatz 24 parallel zu den beiden Schenkeln 23 des zweiten Elements 18 hinein.
Das nach Fig. 2 stabförmige, unten abgerundete Einrastelement 6, das an der Unterseite der Drucktaste 1 angebracht und in einer entsprechenden Ausnehmung des an dieser ausgebildeten Betätigungsgliedes 2 eingelassen und dort stabilisiert ist, weist an seinem unteren freien Ende einen ebenfalls abgewinkelten Eingriffzapfen 6a auf. Der Eingriffzapfen 6a, der vom Einrastelement 6 auf die das Steuerkurvenelement 17, 18 tragende Wand hin gerichtet ist und ungefähr mit der hierauf geführten Drucktastenelementendfläche 25 fluchtet, durchläuft den von dem oben beschriebene Steuerkurvenelementen 17, 18 gebildeten Weg 20.
Bevor der Schaltvorgang weiter unten im einzelnen erläutert wird, sei darauf hingewiesen, daß an einer weitgehend beliebigen Stelle des Betätigungsgliedes 2 (oder gegebenenfalls auch an einem vorgesehenen Einrastelement 6) eine nicht dargestellte Schaltnocke ausgebildet ist, die einen ebenfalls nicht abgebildeten Schalter entsprechend der jeweils von der Schalteinrichtung eingenommenen stabilen Stellung betätigt.
Befindet sich die Schalteinrichtung in der in Fig. 1C gezeigten EIN-Stellung, d.h., befindet sich die Drucktaste 1 in ihrer oberen Stellung, in der sie durch die Zapfen 9 nach oben begrenzt ist, so sind die beiden Federarme 3a, 3b voneinander beispielsweise um einige Millimeter getrennt und bringen lediglich die zur Aufrechterhaltung dieser Drucktastenstellung nötige Vorspannung auf. In dieser EIN-Stellung befindet sich der Eingriffszapfen 6a außerhalb der Kurvensteueranordnung 7.
Werden nun die Drucktaste 1 und damit die darin integrierten Elemente 2, 3 und 6 betätigt, so werden die Federarme nur wenig mehr mit Spannung beaufschlagt als in der EIN-Stellung, da hierbei zunächst der Abstand der Federarmabschnitte 4a, 4b überwunden wird, bevor diese einander berühren. Der Eingriffszapfen 6a, der sich vor dem Betätigen im wesentlichen oberhalb der Mitte der Kurvensteueranordnung 7 befindet, gleitet zunächst uber die Außenfläche des oberen, schräg angeordneten, ersten U-förmigen Elements 23 und rastet, nachdem es den relativ kurzen Weg zwischen dem Kurvenansatz 24 des ersten Elements 17 und diesem Schenkel 23 des zweiten Elements 18 durchlaufen hat, in der oberen, abgerundeten Biegung des ersten Elements 18 ein (Fig. 1 A). Das Zurückstellen des Einrastelements 6 in seine Mittenlage (Fign. 1 und 2) wird dadurch erreicht, daß bei der Zwangsführung des Einrastelements 6 in der Kurvensteueranordnung 7 dieses um seine Einspannstelle X nach links bzw. nach rechts federnd verbogen wird.
In dieser AUS-Stellung (FIG. 1A) befinden sich die Zapfen 9 ungefähr in der Mitte der Führungsschlitze 13a, 13b der Führungsab schnitte 2a, 2h des Betätigungsgliedes 2. Die Federarme 3a, 3b sind daher gegenüber der Einschaltstellung nur geringfügig weniger gespannt, so daß in beiden stabilen Stellungen bleibende Verformung des Kunststoffmaterials nicht auftreten. Der Schaltvorgang von EIN (Fig. 1 C) nach AUS (Fig. 1 A) ist hierdurch ferner leicht ausführbar, weil nur geringe Federkräfte überwunden werden müssen. Darüber hinaus ist der durch die Steuerkurvenanordnung 7 vorgegebene Schaltweg von EIN nach AUS insgesamt kurz, und der Schaltvorgang erfolgt schnell. Die AUS-Stellung ist sowohl optisch als auch durch Tasten schnell erfaßbar, weil die Seitenflächen 8 des Tastenführungskörpers 10 oben derart an die Rundung der Drucktaste angepaßt abgeschrägt sind, daß die Seitenflächen 8 mit der Drucktaste in dieser Stellung eine homogene Oberfläche bilden.
Wird die Drucktaste nun zum Einschalten der Schalteinrichtung wiederum betätigt, so werden die Federarme 3a, 3b kurzfristig stärker zusammengedrückt, wie dies Fig. 1 B deutlich zeit, wobei das Rastelement 6 die Basis 26 des ersten Elements 17 und den unteren Schenkel 23 des zweiten U-förmigen Elements 18 der Kurvensteueranordnung 7 ganz umfährt. In der in FIG. 1B gezeigten Zwischenstellung, d.h., beim Umkehrpunkt des Rastelements 6 an der Spitze dieses unteren Schenkels 23, ist die Federspannung am größten, und die Zapfen 9 stoßen gleichzeitig an die Oberseite der Langlöcher 13a, 13b.
Das Einschalten der Einrichtung erfolgt demnach aufgrund der kurzzeitigen Federüberspannung mit mehr Kraftaufwand als das Ausschalten. Auch ist die Anordnung und Ausbildung der Kurvensteueranordnung 7 so gewählt, daß der gesamte, vom Rastelement 6a zurückzulegende Einschaltweg (von der Stellung in Fig. 1A bis in die Stellung von Fig. 1B) länger als der Ausschaltweg (von Fig. 1C bis nach Fig. 1A) ist. Gegenüber dem leichten Ausschalten mit kurzem Ausschaltweg wird also bei längerem Einschaltweg mit größerem Kraftaufwand eingeschaltet.
Im Ausführungsbeispiel wird eine ortsfeste Steuerkurvenanordnung 7 mit einem bewegten Einrastelement 6, 6a durchfahren. Jedoch ist der umgekehrte Fall einer im Betätigungsglied 1 integrierten Steuerkurvenanordnung, die von einem im Führungskörper angeordneten, ortsfesten Einrastzapfen durchfahren wird, ebenso möglich.

Claims

Bistabile Schalteinrichtung für einen Wecker, mit einer in einer Gehäuseschale verschiebbar gelagerten Drucktaste, durch deren aufeinanderfolgende Betätigung gegen die Wirkung einer Federeinrichtung ein mit der Drucktaste verbundenes, verschiebbares Betätigungsglied mit Hilfe einer Gleitflächensteueranordnung nacheinander in die beiden stabilen Stellungen gebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federeinrichtung aus einem in die Drucktaste (1) integrierten Federarmelement (3a, 3b) besteht und daß die Gleitflächensteueranordnung (7) als eine in der Gehäuseschale (10) fixierte Anordnung von Steuerkurven ausgebildet ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Federarmelement aus zwei gebogenen, an die Drucktaste (1) angeformten Federarmen (3a, 3b) besteht, deren über eine Gleitfläche (5) verschiebbare freie Enden (4a, 4b) einander nur in einer der beiden stabilen Stellungen berühren.
Schalteinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die fixierte Steuerkurvenanordnung (7) gegenüber dem bewegten Betätigungsglied (2) ortsfest ist und von einem in dieser einen Stellung einrastenden Einrastelement (6) durchlaufen wird, das an der Drucktaste (1) vorgesehen ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die fixierte Steuerkurvenanordnung (7) am bewegten Betä tigungsglied (2) vorgesehen ist und von einem in dieser einen stabilen Stellung eingerasteten, ortsfesten Einrastelement (6) durchlaufen wird.
Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der vom Einrastelement (6) durchlaufene Weg, also vom Eintritt in die Steuerkurvenanordnung (7) bis zum Einrasten in dieser einen stabilen Stellung, kürzer ist als der beim Verlassen dieser Stellung bis zum Austritt aus der Steuerkurvenanordnung in die andere stabile Stellung durchlaufene Weg.