EP0673047A1

EP0673047A1 - Schalter

Info

Publication number: EP0673047A1
Application number: EP95104074A
Authority: EP
Inventors: Uwe Seiler
Original assignee: SCHURTER GmbH
Current assignee: SCHURTER GmbH
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2015-03-20
Also published as: DE4409456C2; EP0673047B1; DE59500059D1; ATE146300T1; DE4409456A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Schalter, insbesondere Netzschalter für elektrische oder elektronische Geräte. Der Schalter weist einen entgegen der Kraft eine Druckfeder 4 manuell betätigbaren Betätigungsknopf 2 auf. Dieser weist zur Schaffung eines Rastmechanismus für die Ein-Stellung des Betätigungsknopfes 2 ein Schaltherz 3 mit einer Zwangsführung für ein darin eingreifendes sowie in der Ein-Stellung einrastendes Gegenelement auf. Um neben der manuellen Entriegelung auch eine elektronisch steuerbare Entriegelung zu schaffen, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Gegenelement als Teil eines elektrischen Bauteils elektrisch oder elektronisch gesteuert derart außer Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens 3 des Betätigungsknopfes 2 zu dessen Entriegelung bringbar ist, daß sich der Betätigungsknopf 2 aufgrund der Kraft der Druckfeder 4 wieder selbständig von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung bewegt. Bei dem elektrischen Bauteil handelt es sich vorzugsweise um einen Zugmagneten 7 mit einer Ankerwelle 8, welche in diese Zwangsführung des Schaltherzens 3 des Betätigungsknopfes 2 eingreift. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere Netzschalter für elektrische oder elektronische Geräte, mit einem entgegen der Kraft einer Feder, insbesondere Druckfeder manuell betätigbaren Betätigungsknopf, der zur Schaffung eines Rastmechanismus für die Ein-Stellung des Betätigungsknopfes ein Schaltherz mit einer Zwangsführung für ein darin eingreifendes sowie in der Ein-Stellung einrastendes Gegenelement aufweist, wobei das Gegenelement mittels eines elektrischen Bauteils elektrisch oder elektronisch gesteuert derart betätigbar ist, daß sich der Betätigungsknopf wieder von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung bewegt.
Bei den bislang bekannten Geräte-Netzschaltern handelt es sich meist um Druckschalter. Sie besitzen eine Ruhestellung, nämlich eine Aus-Stellung, in der der Betätigungsknopf des Schalters in einer "vorderen" Stellung ruht und dadurch der 2-polige Schaltkreis für die Netzspannung unterbrochen ist. Als zweiten Zustand haben diese Druckschalter eine Ein-Stellung, die durch Hineindrücken des Betätigungsknopfes erreicht wird, wobei ein Einrasten durch einen Rastmechanismus mit einem sogenannten Schaltherz erfolgt. Dadurch bleibt der Schalter mit dem Betätigungsknopf in dieser "hinteren" Raststellung stehen. In dieser Stellung ist der 2-polige Stromkreis geschlossen. Um wieder in die Aus-Stellung zu gelangen, ist ein nochmaliges Eindrücken des Betätigungsknopfes erforderlich. Dadurch wird die Raststellung entriegelt, und der Betätigungsknopf wird durch eine zuvor gespannte Druckfeder in die Aus-Stellung zurückgedrückt. Dadurch wird der Stromkreis wieder unterbrochen.
Nachteilig dieser bekannten Geräte-Netzschalter in Form von Druckschaltern ist, daß sie nur manuell betätigt werden können.
Ein weiterentwickelter Schalter ist in dem DE-GM 93 05 556 offenbart. Diese Druckschrift zeigt eine Steuervorrichtung insbesondere für elektrische Haushaltsgeräte, die eine elektrische Entriegelung eines ansonsten manuell betätigbaren Schalters besitzt. Zu diesem Zweck weist die Betätigungsstange des Betätigungsknopfes einen Zapfen auf, welcher in Eingriff mit einem Schaltherz steht, wobei dieses Schaltherz in einem querverschiebbaren Gleitstück ausgebildet ist. Durch Nachuntendrücken des Betätigungsknopfes wird durch die Zwangsführung des Zapfens im Schaltherz das Gleitstück derart seitlich verschoben, bis der Zapfen in seiner untersten Stellung in der Vertiefung des Schaltherzens zu liegen kommt. Durch eine nochmalige Betätigung des Betätigungsknopfes wandert dann der Zapfen der Betätigungsstange im anderen Ast des Schaltherzens wieder nach oben in die Ausgangsstellung (Aus-Stellung). Neben dieser manuellen Entriegelung ist auch eine elektrische Entriegelung vorgesehen. Zu diesem Zweck ist ein elektrisch gesteuertes Stellglied vorgesehen, welches über Betätigungsorgane auf das Gleitstück wirkt. Durch Inbetriebsetzung des Stellglieds wird das Gleitstück derart seitlich verschoben, daß der Zapfen aus der Vertiefung des Schaltherzes gelangt und in seine obere Ausgangsstellung zurückkehrt. - Nachteilig bei diesem bekannten Schalter ist zum einem der große konstruktive Aufwand, da ein Gleitstück vorgesehen sein muß, zum anderen ist der relativ große Verschleiß des Zapfens des Betätigungsknopfes nachteilig, da für die elektrische Entriegelung das Gleitstück mit dem darin befindlichen Zapfen querverschoben werden muß.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schalter, insbesondere Netzschalter für elektrische oder elektronische Geräte, mit einer verbesserten elektrischen Entriegelung zu schaffen.
Als technische Lösung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Gegenelement derart außer Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens des Betätigungsknopfes zu dessen Entriegelung durch Herausbewegen des Gegenelements aus der Zwangsführung des Schaltherzens bringbar ist, daß sich der Betätigungsknopf aufgrund der Kraft der Feder wieder selbsttägig von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung bewegt.
Dadurch ist ein Schalter, insbesondere Netzschalter mit einer steuerbaren Entriegelung geschaffen. Statt der herkömmlichen manuellen Entriegelung durch das nochmalige Drücken des Betätigungsknopfes ist erfindungsgemäß ein automatischer, elektronisch steuerbarer Entriegelungsmechanismus realisiert, welcher insgesamt die Unterbrechung des Stromkreises vereinfacht, indem diese Unterbrechung elektronisch auslösbar ist, ohne daß eine Bedienungsperson den Betätigungsknopf nochmals drücken muß. Die Grundidee der erfindungsgemäßen elektronisch gesteuerten, automatischen Entriegelung liegt darin, daß das Gegenelement, welches in die Zwangsführung des Schaltherzens des Betätigungsknopfes eingreift, mittels des elektronischen Bauteils durch einen Strom- oder Spannungimpuls derart beweglich ist, daß es außer Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens zum Entriegeln des Betätigungsknopfes bringbar ist. Dadurch ist die Zwangsführung und Zwangspositionierung des Betätigungsknopfes in dessen Ein-Stellung aufgehoben, so daß aufgrund der Federbeaufschlagung der Betätigungsknopf wieder selbständig in die entriegelte Aus-Stellung zurückkehrt. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Schalters liegt darin, daß die elektrische Entriegelung nur einem minimalen Verschleiß unterworfen ist, da bei der elektrischen Entriegelung das Gegenelement aus der Zwangsführung herausbewegt wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung schlägt vor, daß durch nochmaliges Drücken des in der Ein-Stellung befindlichen Betätigungsknopfes die Raststellung manuell entriegelbar ist. Der Grundgedanke dieser Weiterentwicklung liegt darin, daß zusätzlich zu der erfindungsgemäßen elektronischen Entriegelung gleichzeitig auch eine "konventionelle" manuelle Ein-/Aus-Betätigung mit manueller Entrieglelung der Ein-Raststellung durch nochmaliges Drücken (und Loslassen) des Betätigungsknopfes möglich ist. Zum Ausschalten des Gerätes hat man somit die Möglichkeit, dies zum einen auf manuelle Art und Weise zu tun oder zum anderen die elektronische Entriegelung zu wählen.
Bei dem Gegenelement handelt es sich vorzugsweise um ein Teil des elektrischen Bauteils, insbesondere um ein bewegliches Teil eines Elektromagneten, welches in die Zwangsführung des Schaltherzens eingreift. Durch die elektrische Aktivierung des Elektromagneten mittels eines entsprechenden Spannungs- oder Stromimpulses wird das bewegliche Teil dieses Elektromagneten aus dem Schaltherz gezogen. Dadurch wird die Rastfunktion des Schaltherzens aufgehoben, und der Betätigungsknopf wird durch die Druckfeder des Schalters in die Ausgangsstellung, nämlich die Aus-Stellung des Schalters zurückgedrückt.
Vorzugsweise ist das bewegliche Teil die Ankerwelle eines Zugmagneten, die mit ihrem vorderen Ende in die Zwangsführung des Schaltherzens eingreift. Der Zugmagnet besitzt somit eine Ankerwelle, welche auf der Seite des Schaltherzens auf einen auf das Schaltherz abgestimmten Durchmesser angepaßt ist.
In einer alternativen Ausführung des Gegenelements ist dieses eine in das Schaltherz eingreifende Schaltkugel. Auch dies stellt eine technisch einfache Möglichkeit dar, um eine Verriegelung des Betätigungsknopfes zu erzielen. Zum Entriegeln ist es lediglich erforderlich, die Schaltkugel außer Eingriff mit der Zwangsführung zu bringen.
Eine Weiterbildung hiervon schlägt vor, daß ein verschwenkbarer, federbelasteter oder federnder Hebel des elektrischen Bauteils, insbesondere Elektromagnet, in der Verriegelungsstellung gegen die Schaltkugel drückt und in einer zurückgeschwenkten Entriegelungsstellung die Schaltkugel aus der Zwangsführung des Schaltherzens freigibt. Dies stellt eine technisch einfache Möglichkeit zum Steuern der Schaltkugel dar.
Vorteilhafterweise greift das Gegenelement in der Grundstellung des elektrischen Bauteils federbelastet in die Zwangsführung des Schaltherzens ein. Vorzugsweise greift dabei bei der Verwendung eines Elektromagneten in dessen nicht erregten Zustand das bewegliche Teil dieses Elektromagneten vorzugsweise federbelastet in die Zwangsführung des Schaltherzens ein. Diese Rückstellfeder gewährleistet, daß im Ruhezustand des Elektromagneten sein bewegliches Teil sich in der Zwangsführung des Schaltherzens befindet, so daß in dieser Außerbetriebsstellung des Elektromagneten eine manuelle Betätigung im herkömmlichen Sinne möglich ist, und zwar so, als gäbe es die elektronisch steuerbare Entriegelung überhaupt nicht. Vorzugsweise handelt es sich bei der Feder um eine Druckfeder. Selbstverständlich ist es stattdessen auch denkbar, statt der Druckfeder eine Zugfeder oder Blattfeder zu verwenden. Entscheidend ist lediglich, daß beispielsweise bei der Ankerwelle eines Zugmagneten diese durch die Feder in das in den Betätigungsknopf eingebaute Schaltherz hineingedrückt wird. Insgesamt ist somit gewährleistet, daß im spannungs- oder stromlosen Zustand des elektrischen Bauteils (auch wenn dieses beispielsweise defekt sein sollte) immer eine Verriegelung sowie eine manuelle Entriegelung möglich ist.
Eine weitere Weiterbildung des elektrischen Bauteils schlägt vor, daß dieses beweglich ineinem Gehäuse des Schalters angeordnet ist. So ist beispielsweise der Zugmagnet um eine zur Betätigungsrichtung des Betätigungsknopfes parallele Drehachse drehbeweglich. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß das Gegenelement des elektrischen Bauteils, welches für die Zwangsführung des Schaltherzens eingreift, ohne weiteres der Zwangsführung folgen kann, wenn der Betätigungsknopf von der einen Stellung in die andere gedrückt wird. Beispielsweise kann dabei das elektrische Bauteil drehbeweglich gelagert sein, so daß in dem speziellen Ausführungsbeispiel das vordere Ende der Ankerwelle eines Zugmagneten den seitlichen Auslenkungen der Zwangsführung des Schaltherzens folgen kann, wenn der Betätigungsknopf von der einen Stellung in die andere übergeführt wird.
In einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schalters wird vorgeschlagen, daß ein zweiarmiger, verschwenkbarer Hebel vorgesehen ist, wobei am ersten Hebelarm das Gegenelement angeordnet ist und wobei am Zweiten Hebelarm eine Verschwenkeinrichtung angreift. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß durch die entsprechende Ausbildung des Hebels Hebelverhältnisse geschaffen werden können, welche nur ein relativ schwach ausgebildetes elektrisches Bauteil, insbesondere Elektromagnet zum Verschwenken des Hebels benötigen. Der Hebel kann dabei winklig ausgebildet sein. Das eine Hebelarmende trägt das Gegenelement, welches als Zapfen ausgebildet sein kann. Am anderen Hebelarmende greift die Verschwenkeinrichtung an. Diese kann eine Kombination aus einer mechanischen sowie elektrischen, insbesondere elektromagnetischen Verschwenkeinrichtung sein.
Vorzugsweise ist der Hebel in der Grundstellung federbelastet. Hierzu kann zwischen dem Gehäuse des Schalters und dem Hebel eine Feder abgestützt sein, bei der es sich vorzugsweise um eine Druckfeder oder Zugfeder, insbesondere in Form einer Wendelfeder handeln kann. Selbstverständlich sind auch Blattfedern etc. denkbar. Durch die Federbelastung des Hebels kehrt dieser selbständig bei der elektrischen Entriegelung in die Ausgangsstellung zurück.
Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, daß in der Aus-Stellung des Betätigungsknopfes das Gegenelement außer Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens steht und daß beim Drücken des Betätigungsknopfes von der Aus-Stellung in die Ein-Stellung durch eine Führungsfläche zwischen dem Betätigungsknopf und dem Hebel das Gegenelement in Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens überführbar ist. Dies bedeutet, daß erst beim Betätigen des Betätigungsknopfes das Gegenelement in die Zwangsführung des Schaltherzens gelangt. Dadurch ist eine mechanischen Möglichkeit geschaffen, um das Gegenelement aus der Außereingriffsstellung in die Ineingriffsstellung in der Zwangsführung des Schaltherzens überzuführen. Zu diesem Zweck weist der Betätigungsknopf einen entsprechenden Schaltnocken auf, welcher mit einer zugehörigen Gegenfläche des Hebels zusammenwirkt und den Hebel dadurch beim Nachuntendrücken des Betätigungsknopfes verschwenkt.
Eine Weiterbildung hiervon schlägt vor, daß ein Permanentmagnet vorgesehen ist, welcher den Hebel in der Ineingriffsstellung des Gegenelements in der Zwangsführung des Schaltherzens magnetisch festhält, nachdem der Hebel mittels der Verschwenkeinrichtung für eine gewisse Wegstrecke von Hand verschwenkt worden ist, und daß ein Elektromagnet vorgesehen ist, welcher bei kurzzeitiger Erregung die Magnetkraft des Permanentmagneten derart aufhebt, daß der Hebel wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Die Grundidee liegt darin, daß der Hebel zunächst ein kurze Wegstrecke von Hand verschwenkt wird, bis der Permanentmagnet wirkt und den Hebel anzieht und festhält. Zu diesem Zweck weist der Hebel ein mit dem Permanentmagneten zusammenwirkendes Metallstück auf. Die elektrische Entriegelung erfolgt dadurch, daß der Elektromagnet kurzzeitig erregt wird, so daß die Magnetkraft des Permanentmagneten aufgehoben wird, so daß aufgrund der Federkraft der Hebel wieder in die Außereingriffsstellung verschwenken kann.
Eine alternative Möglichkeit sieht vor, daß ein Elektromagnet vorgesehen ist, welcher während der Dauer seiner Erregung den Hebel in der Ineingriffsstellung des Gegenelements in der Zwangsführung des Schaltherzens magnetisch festhält. Dies sieht den umgekehrten Fall zu dem vorher erwähnten Fall vor, indem die Erregung des Elektromagneten die Ein-Stellung des Betätigungsknopfes sichert, während beim Abschalten des Elektromagneten die elektrische Entriegelung stattfindet.
Eine weitere Weiterbildung schlägt vor, daß die Zwangsführung des Schaltherzens dreidimensional ausgebildet ist, wobei in der dritten Dimension die Zwangsführung in der Ein-Stellung des Gegenelements eine Vertiefung aufweist. Durch diese Vertiefung wird das Gegenelement noch sicherer in der Ein-Stellung des Schaltherzens gehalten.
Eine weitere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schalters schlägt vor, daß der Betätigungsknopf unmittelbar oder mittelbar in Wirkverbindung mit einem Taster zum Schalten des Stromkreises steht. Bei einem derartigen Taster handelt es sich um ein Stromschaltelement mit einem Schalter ohne Rastmechanismus. Dabei ist auf den Taster ein besonderer separater Rastmechanismus der erfindungsgemäßen Art aufgebaut, der die gewünschte Möglichkeit der elektronisch gesteuerten, automatischen Entriegelung bietet, aber gleichzeitig auch die "konventionelle" manuelle Ein-/Aus-Betätigung mit manueller Entriegelung der Ein-Raststellung durch nochmaliges Eindrücken (und Loslassen) des Betätigungsknopfes. Beim Betätigen des Tasters macht dieser seinen Arbeitshub und schließt den durch seine Kontakte gebildeten Stromkreis.
Bei der unmittelbaren Wirkverbindung zwischen dem Betätigungsknopf und dem Taster steht der Betätigungsknopf über eine Steuerkurve in direkter Wirkverbindung mit einem Steuernocken des Tasters. Dies stellt eine Möglichkeit dar, daß bei einer manuellen Betätigung des Betätigungsknopfes dieser direkt auf den Taster einwirkt, so daß dieser seinen Arbeitshub macht und den Stromkreis schließt.
Bei der mittelbaren Wirkverbindung zwischen dem Betätigungsknopf und dem Taster ist vorzugweise eine Druckfeder angeordnet, wobei beim Niederdrücken des Betätigungsknopfes die dadurch gespannte Druckfeder die Schaltfunktion des Tasters auslöst. Dies stellt ebenfalls eine technisch einfache Möglichkeit dar, um auf technisch einfache Weise durch Betätigen des Betätigungsknopfes den Taster in seine Schalttunktion überzuführen. Selbstverständlich muß die Druckfeder eine derartige Federcharakteristik aufweisen, daß die Kraft beim Betätigen des Betätigungsknopfes groß genug ist, um den Taster überhaupt betätigen zu können.
Als Taster ist entweder ein 2-poliger Taster vorgesehen oder sind zwei 1-polige Taster vorgesehen. Bei dem 2-poligen Taster bietet sich dabei eine mittelbare Wirkverbindung mit dem Betätigungsknopf an, während bei der Verwendung von zwei 1-poligen Tastern vorzugweise eine unmittelbare Betätigung durch den Betätigungsknopf vorgesehen ist.
Weiterhin wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß der Taster mit oder ohne einer Schnappcharakteristik ausgestattet ist. Es ist somit grundsätzlich möglich, Taster mit oder ohne Schnappcharakteristik zu verwenden, wobei solche mit einer Schnappcharakteristik den Vorteil haben, daß kürzere Öffnungs- und Schließzeiten der Kontakte realisiert werden können, was der elektrischen Lebensdauer zu Gute kommt.
Schließlich wird in einer Weiterbildung vorgeschlagen, daß der Betätigungsknopf Führungsschrägen aufweist, mittels der gehäusefeste Kontaktfedern in Kontakt mit ebenfalls gehäusefesten Schaltkontakten bringbar sind. Auch dies stellt eine technisch einfache Möglichkeit dar, um durch den Schalter einen Schaltvorgang auszulösen.
Vier Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Schalters in Form eines Geräte-Netzschalters werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1: eine Längsschnittdarstellung des Schalters einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2: eine Stirnansicht des Schalters in Fig. 1;
Fig. 3: eine Längsschnittdarstellung des Schalters einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4: eine Stirnansicht des Schalters in Fig. 3;
Fig. 5: eine Längsschnittdarstellung des Schalters einer dritten Ausführungsform mit einer Schaltkugel;
Fig. 6: eine Stirnansicht des Schalters in Fig. 5;
Fig. 7: eine Längsschnittdarstellung des Schalters eine vierten Ausführungsform mit einem Verschwenkhebel;
Fig. 8: die Ein-Stellung des Schalters in Fig. 7.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform, in den Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform, in den Fig. 5 und 6 eine dritte Ausführungsform und in den Fig. 7 und 8 schließlich ein vierte Ausführungsform eines Geräte-Netzschalters dargestellt.
Die erste Ausführungsform des Schalters, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, weist ein Gehäuse 1 mit einem Deckel auf, die über ein Filmscharnier miteinander verbunden sind und so ein geschlossenes Bauteil ergeben. Auf der Oberseite des Gehäuses 1 ist ein Betätigungsknopf 2 - in der Zeichnung - senkrecht beweglich gelagert. Der Betätigungsknopf 2 weist dabei an seinem unteren Ende ein Schaltherz 3 mit einer Zwangsführung auf. Der Betätigungsknopf 2 stützt sich dabei benachbart zum Schalter 3 auf einer Druckfeder 4 ab. Die Druckfeder 4 hinwiederum greift an einem 2-poligen Taster 5 an. Von diesem Taster 5 sind aus dem Gehäuse 1 zwei Kontakte 6 herausgeführt.
Im Bereich des Schaltherzens 3 des Betätigungsknopfes 2 befindet sich ein Elektromagnet in Form eines Zugmagneten 7. Dieser Zugmagnet 7 wird von einer Ankerwelle 8 durchragt. Innerhalb des Magnetgehäuses ist eine - nicht dargestellte - Druckfeder angeordnet, welche die Ankerwelle 8 in Richtung A in das Schaltherz 3 hineindrückt. Zu diesem Zweck ist das vordere Ende der Ankerwelle 8 auf die Formgebung der Zwangsführung des Schaltherzens 3 hinsichtlich ihres Durchmessers angepaßt. Außerdem ist der Zugmagnet 7 in Richtung C-D um eine Drehachse 9 drehbeweglich. Schließlich sind dem Zugmagneten 7 noch zwei Kontakte 10 zugeordnet, welche ebenso wie die Kontakte 6 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt sind.
Die Ausführungsform des Schalters, wie er in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, funktioniert wie folgt:
Der Schalter befinde sich zunächst in der Aus-Stellung, also in der Ruhestellung. Beim manuellen Betätigen des Betätigungsknopfes 2, um den Schalter in die Ein-Stellung überzuführen, wird die Druckfeder 4 so stark zusammengedrückt, daß der Taster 5 betätigt wird und seinen Arbeitshub macht und den durch seine Kontakte 6 gebildeten Stromkreis schließt. Gleichzeitig gleitet die Ankerwelle 8 im Schaltherz 3 des Betätigungsknopfes 2 entlang der Zwangsführung in die Raststellung. In dieser Raststellung wird der Betätigungsknopf gehalten, so daß der Stromkreis des Tasters 5 über dessen Kontakte 6 geschlossen bleibt. Dadurch ist die Ein-Stellung des Schalters erreicht. Durch erneutes Drücken des Betätigungsknopfes 2 rastet die Ankerwelle 8 aus dem Schaltherz 3 aus, und der Betätigungsknopf 2 geht wieder in die Ausgangsstellung zurück, wodurch der Stromkreis des Tasters 5 über die Kontakte 6 geöffnet wird. Der Schalter befindet sich dann wieder in der Aus-Stellung.
Statt dieser manuellen Entriegelung der Raststellung bietet das hier beschriebene Schaltsystem mit dem Zugmagneten 7 aber zusätzlich noch die Möglichkeit, durch elektronische Steuerung die Raststellung zu entriegeln und somit den Netzstrom-Schaltkreis (Kontakte 6 des Tasters 5) zu unterbrechen, d.h. das Gerät auszuschalten. Dies wird dadurch erreicht, daß der Zugmagnet 7 über seine elektrischen Anschlüsse mit den Kontakten 10 mit einem Strom-Impuls beaufschlagt wird, wodurch sich die Ankerwelle 8 in Richtung B bewegt und damit aus dem Schaltherz 3 herausgezogen wird. Sobald dies geschehen ist, bewirkt die Druckfeder 4 des Betätigungsknopfes 2, daß dieser in die Aus-Stellung, also in die Ruhestellung zurückgestellt wird, wodurch der Taster 5 ebenfalls in die Aus-Stellung kommt. Damit ist der Stromkreis über die Kontakte 6 geöffnet, d.h. das Gerät ist ausgeschaltet, und zwar aufgrund des elektrischen Steuerstromimpulses auf den Zugmagneten 7 über dessen Kontakte 10.
Die zweite Ausführungsform des Schalters, wie er in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, unterscheidet sich vom Grundprinzip her nicht von der zuvor beschriebenen Ausführungsform, d.h. es ist sowohl eine manuelle als auch eine elektronisch steuerbare Entriegelung des Betätigungsknopfes 2 möglich. Der Unterschied besteht lediglich in der Ausbildung des Tasters 5. Während es sich bei der ersten Ausführungsform um einen 2-poligen Taster 5 handelt, handelt es sich bei der zweiten Ausführungsform um zwei 1-polige Taster 5. Diese weisen jeweils Kontakte 6 auf, welche aus dem Gehäuse 1 herausgeführt sind. Statt der mittelbaren Betätigung der Taster 5 über die zwischengeschaltete Druckfeder 4, wie dies bei der ersten Ausführungsform der Fall ist, stützt sich bei dieser zweiten Ausführungsform die Druckfeder 4 im Gehäuse 1 ab. Stattdessen weist der Betätigungsknopf 2 an seinem unteren Ende Steuerkurven 11 auf. Dazu korrespondierend weisen die beiden Taster 5 jeweils einen Steuernocken 12 auf.
Diese zweite Ausführungsform eines Schalters, wie er in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, funktioniert wie folgt:
Es sei dabei ebenfalls von der Aus-Stellung des Schalters ausgegangen. Beim manuellen Betätigen des Betätigungsknopfes 2 wird die Druckfeder 4 entgegen deren Kraft zusammengedrückt. Der nach unten sich bewegende Betätigungsknopf 2 kommt dabei mit seinen beiden Steuerkurven 11 in Eingriff mit den beiden Steuernocken 12 der Taster 5. Dadurch werden die beiden Taster 5 betätigt und machen ihren Arbeitshub, so daß die durch die Kontakte 6 gebildeten Stromkreise geschlossen werden. Gleichzeitig gleitet die Ankerwelle 8 des Zugmagneten 7 im Schaltherz des Betätigungsknopfes 2 in die Raststellung. Durch die seitliche Verschwenkbarkeit des Zugmagneten 4 in Richtung C-D (Fig. 4) kann dabei das vordere Ende der Ankerwelle 8 problemlos dem Verlauf der Zwangsführung des Schaltherzens folgen, wie dies auch bei der ersten Ausführungsform der Fall ist. In der Raststellung wird der Betätigungsknopf 2 gehalten, so daß die Stromkreise der Taster 5 über deren Kontakte 6 geschlossen bleiben. Durch erneutes Drücken auf den Betätigungsknopf 2 rastet die Ankerwelle 8 aus dem Schaltherz 3 aus, und der Betätigungsknopf 2 geht in die Ausgangsstellung zurück. Gleichermaßen kehren die Steuernocken 12 in ihre Ausgangsstellung zurück, wodurch die Stromkreise des Tasters 5 über die Kontakte 6 geöffnet werden.
Statt dieser manuellen Entriegelung der Raststellung bietet auch dieses Schaltsystem zusätzlich noch die Möglichkeit, durch eine elektronische Steuerung die Raststellung zu entriegeln und somit den Netzstrom-Schaltkreis zu unterbrechen und somit das elektrische oder elektronische Gerät auszuschalten. Dies wird entsprechend wie bei der ersten Ausführungsform des Schalters dadurch erreicht, daß der Zugmagnet 7 über seine elektrischen Anschlüsse mit den Kontakten 10 mit einem Strom-Impuls beaufschlagt wird, wodurch sich die Ankerwelle 8 in Richtung B bewegt und damit aus dem Schaltherz 3 herausgezogen wird. Sobald dies geschehen ist, bewirkt die Druckfeder 4 des Betätigungsknopfes 2, daß dieser in die obere Aus-Stellung zurückgestellt wird, wodurch die Taster 5 ebenfalls in die Aus-Stellung kommen, indem die Steuernocken 12 längs der Steuerkurven 11 wieder herausgefahren werden. Damit sind die Stromkreise über die Kontakte 6 geöffnet, d.h. das Gerät wird aufgrund des elektrischen Steuerstromimpulses auf den Zugmagneten 7 über die Kontakte 10 ausgeschaltet.
Die dritte Ausführungsform des Schalters schließlich, wie er in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, unterscheidet sich vom Grundprinzip her ebenfalls nicht von den zuvor beschriebenen beiden Ausführungsformen, d.h. es ist sowohl eine manuelle als auch eine elektronisch steuerbare Entriegelung des Betätigungsknopfes 2 möglich. Der wesentliche Unterschied liegt in der Ausbildung des Gegenelements des Schaltherzens 3 des Betätigungsknopfes 2. Dieses Gegenelement ist als Schaltkugel 13 ausgebildet, welche in die Zwangsführung des Schaltherzens 3 eingreift. Dabei steht die Schaltkugel 13 in Eingriff mit einem verschwenkbaren, federnden Hebel 14 eines Elektromagneten 15, dessen Kontakte 10 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt sind. Ein weiterer Unterschied besteht in der Erreichung der Schaltfunktion des Schalters. Hierfür weist diese Ausführungsform zwei gehäusefeste Kontaktfedern 16 sowie vier ebenfalls gehäusefeste Schaltkontakte 17 auf. Darüber hinaus weist der Betätigungsknopf 2 Führungsschrägen 18 auf, die mit den Kontaktfedern 16 zusammenwirken.
Diese dritte Ausführungsform des Schalters, wie er in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, funktioniert wie folgt:
Die Grundidee der auch bei dieser Ausführungsform realisierten elektronisch gesteuerten, automatischen Entriegelung liegt darin, daß das für die Rastfunktion verantwortliche Element des Schaltherzens 3, nämlich die Schaltkugel 13, durch Rückzug eines für diese Schaltkugel 13 als begrenzende Lauffläche dienenden, federnden Hebels 14 von einem elektronisch ansteuerbaren Elektromagneten 15 bewirkt wird, wobei die Schaltkugel 13 aus dem Schaltherz 3 durch die indirekte Wirkung der Druckfeder 4 so weit herausgedrückt wird, daß die Haltewirkung auf das Schaltherz 3 und den Betätigungsknopf 2 aufgehoben wird und dabei der Betätigungsknopf 2 durch die Druckfeder 4 in die Aus-Stellung zurückgedrückt wird.
Beim manuellen Betätigen des Betätigungsknopfes 2 - wenn sich der Schalter zunächst in der Aus-Stellung befindet - wird die Druckfeder 4 zusammengedrückt. Gleichzeitig werden über die beiden Führungsschrägen 18 am Betätigungsknopf 2 die Kontaktfedern 16 an die Schaltkontakte 17 gedrückt, so daß der durch diese Schaltkontakte 17 gebildete Stromkreis schließt. Die Schaltkugel 13, die durch den (Rückzug-) Hebel 14 in Richtung E gedrückt wird, bewegt sich in den Bahnen des Schaltherzens 3 und rastet in die Ein-Stellung ein. In dieser Stellung wird der Betätigungsknopf 2 gehalten, so daß der Stromkreis über die Kontaktfedern 16 und den Schaltkontakten 17 geschlossen bleibt. Durch erneutes Drücken auf den Betätigungsknopf 2 rastet die Schaltkugel 13 aus dem Schaltherz 3 aus, und der Betätigungsknopf 2 geht in die Ausgangsstellung zurück, wodurch der Stromkreis über die Kontaktfedern 16 und die Schaltkontakte 17 geöffnet wird.
Statt dieser manuellen Entriegelung der Raststellung bietet das Schaltsystem aber zusätzlich noch die Möglichkeit, durch elektronische Steuerung die Raststellung zu entriegeln und somit den Netzstrom-Schaltkreis zu unterbrechen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Elektromagnet 15 über seine Kontakte 10 mit einem Stromimpuls beaufschlagt wird, wodurch sich der (Rückzug-)Hebel 14 in Richtung F dreht und damit die Schaltkugel 13 aus dem Schaltherz 3 herausgedrückt wird. Sobald dies geschehen ist, bewirkt die Druckfeder 4 des Betätigungsknopfes 2, daß dieser in die Ruhestellung, also in die Aus-Stellung zurückgestellt wird, wodurch der Stromkreis geöffnet wird.
Somit wird zusammenfassend der die Rastfunktion eines Schaltherzsystems maßgeblich bestimmenden Schaltkugel 13 durch das Wegdrücken des federnden Hebels 14 der Boden gewissermaßen entzogen, auf dem sie in der Raststellung steht, wodurch die Bewegung des Betätigungsknopfes 2 durch die Druckfeder 4 in die Aus-Stellung ausgelöst und ausgeführt wird. Das Wegdrücken des federnden Hebels 14 wird dadurch ausgelöst, daß ein Teil des Hebels 14 gleichzeitig Anker des Elektromagneten 15 ist. Da der Hebel 14 einen Drehpunkt hat, wird die Anzugsbewegung des magnetseitigen Teils des Hebels 14 beim Einschalten eines Stromes durch die Spule des Elektromagneten 15 auf den schaltherzseitigen Teil des Hebels 14 übertragen, wo er gegen die Federkraft ein Abheben des Teils des Hebels 14 bewirkt, der die Funktion des Bodens für die Lauffläche der Schaltkugel 13 hat.
Die Ausführungsform in den Fig. 7 und 8 schließlich weist ebenfalls ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Betätigungsknopf 2 - in der Zeichnung - senkrecht beweglich gelagert ist. Dieser Betätigungsknopf 2 weist an seinem unteren Ende ebenfalls ein Schaltherz 3 mit einer Zwangsführung auf. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Betätigungsknopf 2 ist eine Druckfeder 4 abgestützt, welche den Betätigungsknopf 2 in die oberen Aus-Stellung zu drücken versucht. Das untere Ende des Betätigungsknopfes 2 steht über Schaltnocken 19 in Kontakt mit Federkontakten 20, welche beim Nachuntendrücken des Betätigungsknopfes 2 entsprechende Schaltkreise schließen, wie insbesondere ein Vergleich der Fig. 7 und 8 ergibt.
Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein abgewinkelter, zweiarmiger Hebel 21 um eine Verschwenkachse V verschwenkbar gelagert. Der eine Hebelarm 21' des Hebels 21 weist am vorderen Ende ein Gegenelement 22 in Form eines Zapfens auf, welches im Bereich des Schaltherzens 3 liegt. Der andere Hebelarm 21'' trägt einen Metallkörper 23, außerdem eine Führungsfläche 24. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Hebel 21 ist ebenfalls eine Druckfeder 25 abgestützt. Der Betätigungsknopf 2 weist an einem Ausleger 26 einen Schaltnocken 27 auf, welcher mit der Führungsfläche 24 des Hebelarms 21'' zusammenwirkt. Schließlich ist in dem Gehäuse 1 ein Elektromagnet 28 und darin - nicht sichtbar - ein Permanentmagent angeordnet.
Diese Ausführungsform, wie sie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, funktioniert wie folgt:
In Fig. 7 ist die Grundstellung, d.h. Aus-Stellung des Schalters dargestellt, d.h. der Betätigungsknopf 2 befindet sich in seiner oberen Stellung, in der er durch die Druckfeder 4 gehalten wird. Durch die Druckfeder 25 ist der Hebel 21 derart verschwenkt, daß das zapfenartige Gegenelement 22 außer Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens 3 liegt.
Beim Nachuntendrücken des Betätigungsknopfes 2 kommt dessen Schaltnocken 27 in Eingriff mit der Führungsfläche 27 des Hebels 21 und bewegt diesen so lange nach unten, bis der Permanentmagnet in Wechselwirkung mit dem Metallkörper 23 des Hebels 21 eine derartige Kraft entfaltet, daß die Kraft der Druckfeder 25 überwunden wird und somit den Hebel 21 mit seinem Hebelarm 21'' nach unten zieht und den Hebel 21 festhält. In dieser Stellung gelangt das zapfenartige Element 22 in Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens 3, so daß der Betätigungsknopf 2 in dieser unteren Ein-Stellung gehalten wird. Gleichzeitig werden auch die Federkontakte 20 in die Schließstellung gebracht.
Neben der manuellen Entriegelung des Betätigungsknopfes 2, indem dieser nochmals nach unten gedrückt wird, ist auch eine elektrische Entriegelung dadurch möglich, daß der Elektromagnet 28 kurzzeitig mit einer entsprechenden Spannung beaufschlagt wird, so daß der Elektomagnet 28 ein Magnetfeld erzeugt, welches das Magnetfeld des Permanentmagneten aufhebt. Dadurch wird die Kraft der Druckfeder 25 größer und verschwenkt den Hebel 21 entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß das Gegenelement 22 außer Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens 3 gerät. Die Druckfeder 4 bewegt dann den Betätigungsknopf 2 nach oben in die Aus-Stellung. Gleichzeitig werden auch die Federkontakte 20 geöffnet.
Eine Alternative sieht vor, den Permanentmagneten wegzulassen. In diesem Fall wird beim Nachuntendrücken des Betätigungsknopfes 2 durch die Federkontakte 20 u.a. der Elektromagnet 28 erregt, so daß er den Metallkörper 23 des Hebels 21 anzieht und somit den Hebel 21 in der in Fig. 8 dargestellten Stellung hält. Diese Stellung des Hebels 21 wird so lange beibehalten, wie der Elektromagnet 28 erregt ist und ein entsprechendes Magentfeld erzeugt. Für die elektrische Entriegelung wird der Elektromagnet 28 einfach abgestellt, indem die Spannungszufuhr unterbrochen wird. Dadurch drückt die Druckfeder 25 den Hebelarm 21'' nach oben und verschwenkt den Hebel 21 derart, daß das zapfenartige Gegenelement außer Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens gelangt.
Der erfindungsgemäße Schalter mit seinen Ausführungsbeispielen hat den Vorteil, daß wahlweise sowohl eine manuelle als auch eine elektrische Entriegelung möglich ist. Bei der manuellen Entriegelung wird der Betätigungsknopf 2 ein zweites Mal betätigt (und losgelassen). Bei der elektronischen steuerbaren Entriegelung wird der Elektromagnet betätigt. Für das vorgeschlagene Schaltsystem mit der automatischen Entriegelung werden nur wenige Einzelteile benötigt. Dadurch entsteht auch ein geringer Montageaufwand, so daß ebenfalls in einem weiteren Vorteil nur geringe Herstellungskosten anfallen.

Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Betätigungsknopf
3: Schaltherz
4: Druckfeder
5: Taster
6: Kontakt
7: Zugmagnet
8: Ankerwelle
9: Drehachse
10: Kontakt
11: Steuerkurve
12: Steuernocken
13: Schaltkugel
14: Hebel
15: Elektromagnet
16: Kontaktfeder
17: Schaltkontakt
18: Führungsschräge
19: Schaltnocken
20: Federkontakt
21: Hebel
21', 21'': Hebelarm
22: Gegenelement
23: Metallkörper
24: Führungsfläche
25: Druckfeder
26: Ausleger
27: Schaltnocken
28: Elektromagnet
A: Richtung
B: Richtung
C: Richtung
D: Richtung
E: Richtung
F: Richtung
V: Verschwenkachse

Claims

Schalter, insbesondere Netzschalter für elektrische oder elektronische Geräte, mit einem entgegen der Kraft einer Feder, insbesondere Druckfeder (4) manuell betätigbaren Betätigungsknopf (2), der zur Schaffung eines Rastmechanismus für die Ein-Stellung des Betätigungsknopfes (2) ein Schaltherz (3) mit einer Zwangsführung für ein darin eingreifendes sowie in der Ein-Stellung einrastendes Gegenelement aufweist, wobei das Gegenelement mittels eines elektrischen Bauteils elektrisch oder elektronisch gesteuert derart betätigbar ist, daß sich der Betätigungsknopf (2) wieder von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung bewegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gegenelement derart außer Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens (3) des Betätigungsknopfes (2) zu dessen Entriegelung durch Herausbewegen des Gegenelements aus der Zwangsführung des Schaltherzens (3) bringbar ist, daß sich der Betätigungsknopf (2) aufgrund der Kraft der Feder wieder selbsttätig von der Ein-Stellung in die Aus-Stellung bewegt.
Schalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch nochmaliges Drücken des in der Ein-Stellung befindlichen Betätigungsknopfes (2) die Ruhestellung manuell entriegelbar ist.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gegenelement ein Teil des elektrischen Bauteils, insbesondere ein bewegliches Teil eines Elektromagneten ist, welches in die Zwangsführung des Schaltherzens (3) eingreift.
Schalter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das bewegliche Teil die Ankerwelle (8) eines Zugmagneten (7) ist, die mit ihrem vorderen Ende in die Zwangsführung des Schaltherzens (3) eingreift.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gegenelement eine in das Schaltherz (3) eingreifende Schaltkugel (13) ist.
Schalter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein verschwenkbarer, federbelasteter oder federnder Hebel (14) des elektrischen Bauteils, insbesondere Elektromagnet (15), in der Verriegelungsstellung gegen die Schaltkugel (13) drückt und in einer zurückgeschwenkten Entriegelungsstellung die Schaltkugel (13) aus der Zwangsführung des Schaltherzens (3) freigibt.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gegenelement in der Grundstellung des elektrischen Bauteils federbelastet in die Zwangsführung des Schaltherzens (3) eingreift.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrische Bauteil beweglich in einem Gehäuse (1) des Schalters angeordnet ist.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweiarmiger, verschwenkbarer Hebel (21) vorgesehen ist, wobei am ersten Hebelarm (21') das Gegenelement (22) angeordnet ist und wobei am zweiten Hebelarm (21'') eine Verschwenkeinrichtung angreift.
Schalter nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hebel (14) in der Grundstellung federbelastet ist.
Schalter nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Aus-Stellung des Betätigungsknopfes (2) das Gegenelement (22) außer Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens (3) steht und daß beim Drücken des Betätigungsknopfes (2) von der Aus-Stellung in die Ein-Stellung durch eine Führungsfläche (24) zwischen dem Betätigungsknopf (2) und dem Hebel (21) das Gegenelement (22) in Eingriff mit der Zwangsführung des Schaltherzens (3) überführbar ist.
Schalter nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Permanentmagnet vorgesehen ist, welcher den Hebel (21) in der Ineingriffsstellung des Gegenelements (22) in der Zwangsführung des Schaltherzens (3) magnetisch festhält, nachdem der Hebel (21) mittels der Verschwenkeinrichtung für eine gewisse Wegstrecke von Hand verschwenkt worden ist, und daß ein Elektromagnet (28) vorgesehen ist, welcher bei kurzzeitiger Erregung die Magnetkraft des Permanentmagneten derart aufhebt, daß der Hebel (21) wieder in seine Ausgangsstellung zurückkehrt.
Schalter nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichent,
daß ein Elektromagnet (15) vorgesehen ist, welcher während der Dauer seiner Erregung den Hebel (21) in der Ineingriffsstellung des Gegenelements in der Zwangsführung des Schaltherzens (3) magnetisch festhält.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwangsführung des Schaltherzens (3) dreidimensional ausgebildet ist, wobei in der dritten Dimension die Zwangsführung in der Ein-Stellung des Gegenelementes (22) eine Vertiefung aufweist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betätigungsknopf (2) unmittelbar oder mittelbar in Wirkverbindung mit einem Taster (5) zum Schalten des Stromkreises steht.
Schalter nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der unmittelbaren Wirkverbindung zwischen dem Betätigungsknopf (2) und dem Taster (5) der Betätigungsknopf (2) über eine Steuerkurve (11) in direkter Wirkverbindung mit einem Steuernocken (12) des Tasters (5) steht.
Schalter nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der mittelbaren Wirkverbindung zwischen dem Betätigungsknopf (2) und dem Taster (5) eine Druckfeder (4) angeordnet ist, wobei beim Niederdrücken des Betätigungsknopfes (2) die dadurch gespannte Druckfeder (4) die Schaltfunktion des Tasters (5) auslöst.
Schalter nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein 2-poliger Taster (5) oder zwei 1-poliger Taster (5) vorgesehen sind.
Schalter nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Taster (5) mit oder ohne einer Schnappcharakteristik ausgestattet ist.
Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Betätigungsknopf (2) Führungsschrägen (18) aufweist, mittels der gehäusefeste Kontaktfedern (16) in Kontakt mit ebenfalls gehäusefesten Schaltkontakten (17) bringbar sind.