EP1459338A1 - Elektromechanischer tastenschalter mit zeitgesteuerten zusatzfunktionen - Google Patents

Abstract

Zur Vereinfachung und Reduktion der Herstellungskosten eines Tastenschalters, insbesondere Drucktasten- oder Wippenschalter, mit Zeitfunktion wird ein elektromechanischer Schalter vorgeschlagen, der manuell bedienbar und durch einen elektrischen Impuls rücksetzbar ist. Ein derartiger elektromechanischer Wippen- oder Drucktastenschalter kann mit anderen Wippen- oder Druckschaltern zu einem Geräteblockschalter kombiniert werden, wie sie üblicherweise bei Dunstabzugshauben eingesetzt werden. Somit lassen sich zeitgesteuerte Intensiv- und Nachlaufstufen ohne weiteres realisieren.

Description

Elektromechanischer Tastenschalter mit zeitgesteuerten Zusatzfunktionen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum Steuern von Geräten mit mindestens einem mechanischen Tastenschalter für das mechanische Schalten einer Funktionalität eines Geräts. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Schaltvorrichtung zum Steuern der Intensitätsstufen einer Dunstabzugshaube.

Aus der amerikanischen Patentschrift US 5,690,093 A 1 ist eine Dunstabzugshaube mit elektronischer Steuerung bekannt. Das Steuergerät besteht im Wesentlichen aus einem Mikroprozessor, der den Lüftermotor entsprechend ansteuert. Über ein Tastaturfeld sind die gewünschten Funktionen einzugeben. Neben mehreren Drucktasten für verschiedene Intensitätsstufen ist auch eine Drucktaste für den Nachlauf der Dunstabzugshaube vorgesehen. Die Drucktasten dienen jedoch nur als Impulsgeber für den Mikroprozessor. Es liegt somit eine rein elektronische Taststeuerung vor. Derartige elektronische Taststeuerungen sind in den Herstellungskosten verhältnismäßig teuer.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 02 332 A 1 ist ein elektrischer Wippschalter bekannt, bei dem ein beweglicher Kontaktteil ortsfeste Kontakte überbrückt. Das bewegliche Kontaktteil wird nach einer Schaltstellung hin durch eine Feder belastet und in der anderen Schaltstellung über einen Magneten, der als Permanentmagnet ausgebildet ist. Das Magnetfeld dieses Permanentmagneten ist durch das Magnetfeld eines Elektromagneten derart beeinflußbar, dass der vorgespannt gehaltene bewegliche Kontaktteil in seine andere Schaltstellung überführt wird bei Aufbau des Magnetfelds des Elektromagneten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltvorrichtung mit günsti- geren Herstellungskosten vorzuschlagen, mit der ein Gerät steuerbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Schaltvorrichtung zum Steuern von Geräten mit mindestens einem mechanischen Drucktastenschalter für mechanisches Schalten einer Funktionalität eines Geräts, wobei der mindestens eine mechanische Drucktastenschalter durch einen elektrischen Impuls rücksetzbar ist. Darüber hinaus wird obige Aufgabe gelöst durch eine Schaltvorrichtung zum Steuern von Geräten mit mehreren mechanischen Tastenschaltern, insbesondere Wippenschaltern, für mechanisches Schalten mehrerer Funktionalitäten eines Geräts, wobei mindestens einer der mechanischen Tastenschalter manuell bedienbar und durch einen elektrischen Impuls rücksetzbar ist.

Der Vorteil der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass ein mechanischer Drucktastenschalter oder eine Tastenschalterkombination mit Zeitfunktion ausgeführt werden kann, wodurch sich deutliche Kostenvorteile gegenüber rein elektronischen Lösungen aus dem Stand der Technik ergeben. Ein derartiger Wippen- oder Drucktastenschalter mit Zeitfunktion läßt sich mit weiteren Wippen- oder Drucktastenschaltern und anderen Schaltern zu einem Schalterblock für Haushaltsgeräte, Klima- und Lüftungsgeräte, Kleingeräte und dergleichen kombinieren.

Weitere Vorteile liegen darin, dass für den erfindungsgemäßen elektromechanischen Tastenschalter kein Stand-by Betrieb notwendig ist, da dieser stets mechanisch betätigbar ist. Somit kann der nicht unerhebliche Energieverbrauch für den Stand-by Betrieb entfallen.

Der elektromechanische Tastenschalter ist auch deutlich weniger störanfällig als rein elektronische Druckschalter. Insbesondere gegenüber elektromagnetischen Störungen kann dem im Wesentlichen mechanisch aufgebauten Wippen- oder Drucktastenschalter eine deutlich höhere elektromagnetische Verträglichkeit bescheinigt werden.

Ferner kann das anzusteuernde Gerät mit dem elektromechanischen Tastenschalter klar vom Netz getrennt werden. Dies ist nicht nur für Sicherheitsaspekte von Vorteil, sondern auch für die Auslegung weiterer elektronischer Komponenten des Geräts.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen: Figur 1 eine Prinzipskizze zu einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Drucktasters;

Figur 2 eine Schaltvorrichtung mit mehreren Drucktastern;

Figur 3 eine Variante der Schaltvorrichtung nach Figur 2;

Figuren 4A bis 4D perspektivische Ansichten von Schaltzuständen eines erfindungsgemäßen Vierfachwippenschalters;

Figuren 5A bis 5D perspektivische Ansichten von Schaltzuständen eines erfindungsgemäßen Fünffachwippenschalters; und

Figur 6A und 6B perspektivische Unterseitenansichten des Schalters der Figuren 5A bis 5D.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.

Figur 1 zeigt einen Drucktaster, der nach der Betätigung im eingeschalteten Zustand ge- halten wird und durch einen elektrischen Impuls nach einem gewünschten Zeitintervall abschaltbar ist. Ein Tasterelement 1 ist durch eine Spiralfeder 2 gegen ein nur ansatzweise dargestelltes Gehäuse 3 federnd gehalten. An dem der Tastfläche gegenüberliegenden Ende des Tastelements 1 ist ein elektrisches Kontaktelement 4 angebracht. Dem elektrischen Kontaktelement 4 steht in Bewegungsrichtung des Tasters ein elektrischer Gegenkontakt 5 gegenüber, der an einer Seite des Kerns eines Elektromagneten 6 angeordnet ist. Am anderen Ende des Kerns des Elektromagneten 6 befindet sich ein Permanentmagnet 7.

Wird nun der Taster manuell betätigt, so schließt sich der elektrische Kontakt zwischen den Kontaktelementen 4 und 5, so dass sich der Taster in einem elektrischen EIN-Zustand befindet. Der Drucktastenschalter verharrt dann in diesem EIN-Zustand, da das elektrische Kontaktelement 4 durch den Permantentmagneten 7 über dem Kern des Elektromagneten 6 gegen die Federkraft der Feder 2 gehalten wird. Zum Schalten des Drucktastenschalters in den AUS-Zustand wird an den Elektromagneten 6 ein kurzer Impuls angelegt. Der elektrische Impuls ist dabei so gerichtet, dass sein in der Spule des Elektromagneten hervorgerufenes Magnetfeld dem Magnetfeld des Permanentmagneten 7 entgegen wirkt. Dadurch wird die auf das elektrische Kontaktelement 4 ausgeübte Magnetkraft reduziert, so dass die Feder 2 das Tastelement 1 nach oben drückt, den elektrischen Kontakt öffnet und somit den Drucktastenschalter in den AUS- Zustand versetzt.

Der elektrische Impuls für den Elektromagneten 6 kann ein Steuerimpuls von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung, insbesondere der Impuls eines Zeitschaltelements sein.

Figur 2 zeigt schematisch eine Frontansicht eines Bedienelements einer Dunstabzugshaube. Sämtliche Schalter 8 bis 13 sind als Drucktastenschalter ausgeführt. Der Schalter 8 dient zum An- und Abschalten des Lichts. Der Schalter 9 dient zum Zurücksetzen bzw. Ausschalten des Lüfters der Dunstabzugshaube. Die Schalter 10, 11 und 12 korrespon- dieren mit entsprechenden Intensitätsstufen des Lüfters bzw. Geschwindigkeitsstufen des Lüftermotors. Die Taster 9 bis 12 sind mechanisch derart gekoppelt, dass sie sich beim Drücken eines Tasters gegenseitig auslösen und ein gleichzeitiges Drücken der Taster mechanisch unterbunden ist.

Der Drucktastenschalter 13 dient zum Aktivieren einer Intensivstufe. Die Intensivstufe bedeutet ein kurzfristiges Höherschalten in den maximalen Drehzahlbereich. Durch diese Intensivstufe wird der herkömmliche Schalterblock 8 bis 12 mit Hilfe eines Drucktastenschalters 13 mit Zeitfunktion um eine vollwertige Intensivstufe erweitert. Die Intensivstufe ist in jedem Betriebszustand, d. h. bei jeder Geschwindigkeit des Lüftermotors, zuschaltbar. Sie bleibt in dem vorgegebenen Zeitraum eingeschaltetet, es sei denn sie wird von dem Drucktastenschalter 9 durch Abschalten des Lüftermotors unterbrochen. Nach Ablauf des vorgegebenen Zeitraums deaktiviert sich die Intensivstufe selbst. Das Gerät läuft danach in der ursprünglich benutzten Stufe weiter.

Für diese zusätzliche Intensivstufe muss der Schalter für die Intensivstufe mechanisch von den anderen Schaltern entkoppelt werden. Der Taster 13 für die Intensivstufe wird ferner vorzugsweise mit einem eigenen Zeitschaltelement ausgestattet. Bei Betätigung der Intensivstufe wird zunächst die bis dahin aktive Stufe abgeschaltet und erst dann die Intensivstufe aktiviert. Wie bereits erwähnt, kann die Intensivstufe jederzeit vor Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer manuell abgeschaltet werden.

Beim Ausschalten der Intensivstufe, ob automatisch oder manuell, wird automatisch, wie ebenfalls bereits erwähnt, die vorher benutzte Stufe aktiviert. Der Taster dieser Stufe befindet sich noch in betätigter Stellung, so dass der Bediener die zuletzt benutzte Stufe erkennen kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Dunstabzugshaube anstatt mit einer In- tensivstufe mit einer Nachlaufstufe ausgestattet. Die Tasten 8 bis 12 sind, wie bei der ersten Ausführungsform, belegt. Der Schalterblock ist hier jedoch um eine vollwertige Nachlaufstufe erweitert. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform ist der Taster 13 für die Nachlaufstufe mit den anderen Tastern 9 bis 12 mechanisch über Schieber gekoppelt, damit gegenseitige Auslösung und Sperre gegen gleichzeitiges Drücken gewährleistet ist.

Die Nachlaufstufe ist wie auch die Intensivstufe in jedem Betriebszustand zuschaltbar. Bei Betätigung der Nachlaufstufe wird jede vorher aktive Stufe entriegelt. Die Nachlaufstufe bleibt einen vorgegebenen Zeitraum aktiv und deaktiviert sich anschließend selbst. Dabei schaltet sich das Gerät vollständig ab. Die Nachlaufstufe kann wie die anderen Stufen über den Abschalt- bzw. Resetknopf 9 ausgeschaltet werden. Sie kann aber auch durch das Einschalten einer anderen Stufe abgeschaltet werden.

Figur 3 zeigt die schematische Ansicht einer Bedienfront eines Drucktastenschalterblocks, der eine Kombination der im Zusammenhang mit Figur 2 dargestellten Ausführungsformen darstellt. Mit anderen Worten, die Ausführungsform gemäß Figur 3 umfasst eine Intensivstufe und eine Nachlaufstufe. Hierzu wird der Schalterblock von Figur 2 um einen Druckknopf 14 erweitert. Auch hier ist der Taster für die Nachlauffunktion, wie auch in der vorhergehenden Ausführungsform, mit den Tastern der restlichen Stufen mechanisch gekoppelt. Die Intensivstufe besitzt keine mechanische Kopplung zu den Lüfterstufen entsprechend der Tasten 10 bis 12, jedoch eine mechanische Kopplung zur Nachlaufstufe. Damit soll sichergestellt werden, dass entweder die Intensivstufe oder die Nachlaufstufe, aber nicht beide gleichzeitig geschaltet werden können. Die Figuren 4A bis 4D zeigen perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen Wippenschalterblocks, der vier Wippen 15, 16, 17 und 18 als Bedienelemente enthält. Bei einer Dunstabzugshaube werden diesen Wippen folgende Funktionen zugeteilt: Der Wippenschalter 15 dient zum An- bzw. Abschalten des Lichts einer Dunstabzugshaube. Mit dem Wippenschalter 16 kann das Gebläse der Dunstabzugshaube in eine Stufe "1" eingeschaltet bzw. in eine Stufe "0" ausgeschaltet werden. Durch den Wippenschalter 17 kann das Gebläse in eine Stufe "2" hochgeschaltet werden. Der Wippenschalter 18 schließlich dient zum Aktivieren einer Intensivstufe.

Figur 4A stellt nun eine Ausgangsstellung des Wippenschalterblocks dar. Alle Wippen befinden sich hier in gleicher Position. Beim Einschalten der Stufe 1 gemäß Figur 4B wird die Wippe 16 betätigt und mechanisch in ihrer Position gehalten. Das Gebläse der Dunstabzugshaube läuft damit auf Stufe 1.

In der Figur 4C ist das Einschalten der Gebläsestufe 2 dargestellt. Hierzu wird die Wippe 17 betätigt und die Wippe 16 für die Stufe 1 bleibt in ihrer eingeschalteten Position gemäß Figur 4B, falls sie vorher bereits eingeschaltet war.

Die Wippen 15 bis 18 können untereinander funktionell sinnvoll mechanisch mit einem Mitnehmer gekoppelt werden. Somit kann bewirkt werden, daß beim direkten Einschalten der Stufe 2, d.h. die Stufe 1 war noch nicht eingeschaltet, die Wippe 16 für die Stufe 1 über den Mitnehmer auch in die Einschaltstellung gebracht wird.

Figur 4D zeigt schließlich die Wippenschalterstellung bei eingeschalteter Intensivstufe. Der Wippenschalter 18 für die Intensivstufe ist im Gegensatz zu den anderen Schaltern 15 bis 17 zeitgesteuert. Dies bedeutet, daß er nach dem Betätigen magnetisch in Kontaktstellung gehalten wird. Nach dem Ende der Dauer für die Intensivstufe wird die Wippe 18 durch eine Feder in ihre Ausgangslage gebracht. Die Intensivstufe schaltet somit automatisch ab. Nach dem automatischen Abschalten der Intensivstufe ergibt sich die Wippenschalterstellung gemäß Figur 4C und das Gerät läuft in Lüfterstufe 2 weiter. Wie bereits im Zusammenhang mit Stufe 2 erläutert wurde, kann auch die Wippe 18 für die Intensivstufe mit den Wippen 16 und 17 mechanisch gekoppelt werden. Damit werden die Wippen 16 und 17 beim Betätigen der Wippe 18 automatisch in die Einschaltposition gemäß Figur 4D gebracht. Die Intensivstufe kann jederzeit durch Betätigen der Wippe 18 abgeschaltet werden. Das Gerät schaltet dann auf die maximale Normalstufe, d.h. im vorliegenden Fall Stufe 2, zurück. Die Intensivstufe kann aber auch dadurch abgeschaltet werden, daß mit der Wippe 16 die Stufe 0, d.h. das Gerät abgeschaltet wird. Das Gehäuse 19 des Wippenschalterblocks umfaßt eine quaderförmige Aufnahme 20 unterhalb des Wippenschalters 18 zur Montage eines Zeitschaltelements. Prinzipiell besitzt das Zeitschaltelement den Aufbau gemäß Figur 1.

Die Figuren 5A bis 5D zeigen perspektivische Ansichten eines erfindungsgemäßen Fünffachwippenschalterblocks. Die Wippen 15 bis 18 besitzen die gleichen Funktionen wie die in dem Vierfachwippenschalterblock gemäß den Figuren 4A bis 4D. Darüber hinaus ist aber noch ein weiterer zeitgesteuerter Wippenschalter 21 für eine Nachlauffunktion vorhanden. Dementsprechend weist der Fünffachwippenschalterblock neben dem Zeitschaltelement für die Intensivstufe ein weiteres Zeitschaltelement in einer zusätzlichen Aufnahme 22 für die Nachlauffunktion auf.

In der Ausgangsstellung gemäß Figur 5A hebt sich die Wippe 21 für die Nachlauffunktion von der Position der anderen Wippen 15 bis 18 ab. Dies hat sich für die Bedienung einer Dunstabzugshaube als vorteilhaft erwiesen. Die Wippen sind ähnlich dem Vierfachwippenschalterblock untereinander mechanisch mit Mitnehmern gekoppelt.

Das Schalten der Stufe 1 , Stufe 2 und Intensivstufe erfolgt, wie in den Figuren 5B und 5C dargestellt ist, entsprechend dem Vierfachwippenschalterblock gemäß den Figuren 4B, 4C und 4D. Beim Betätigen der Nachlauffunktion wird die Wippe 21 magnetisch in Kontaktstellung gehalten, wie es auch bei der Wippe 18 für die Intensivstufe der Fall ist. Alle anderen Wippen werden über einen mechanischen Mitnehmer in ihre Nullstellung gebracht. Dies gilt auch für den Wippenschalter 18 der Intensivstufe.

Nach dem Ende der Nachlauffunktion wird die Wippe 21 durch eine Feder in ihre Ausgangslage gebracht. Nach dem automatischen Abschalten entspricht die Schalterstellung der von Figur 5A.

Die Figuren 6A und 6B zeigen perspektivische Unterseitenansichten des Fünffachwippenschalterblocks gemäß den Figuren 5A bis 5D. Unterhalb der Wippe 18 für die zeitgesteuerte Intensivstufe ist im Sockel des Fünffachwippenschalterblocks die quaderförmige Aufnahme 20 für ein Steuerelement 23 vorgesehen. Ebenso ist unterhalb der Wippe 21 die quaderförmige Aufnahme 22 für ein Steuerelement 24 für die Nachlauffunktion vorgesehen.

Wie die Explosionszeichnung in Figur 6B zeigt, werden die Steuerelemente 23 und 24 in die Aufnahmen 20 und 22 geschoben und vorzugsweise dort eingeklippst. Das Steuerelement wird mit dem Magneten voraus durch den Sockel 19 geschoben. Die Wippe 21 ist an der Unterseite mit einem eisenhaltigen Material belegt, das an dem Magneten haftet.

Zusammenfassend läßt sich daher feststellen, dass hiermit ein elektromechanischer Schalter realisiert ist, der sich in seiner Bediencharakteristik an den bereits eingesetzten elektronischen Steuerungen orientiert, jedoch preislich wesentlich günstiger liegt. Dies ist dadurch möglich, dass robuste serienmäßig hergestellte Teile mit modifizierten und neu entwickelten Komponenten zu einem Drucktastenschalter bzw. einem Schalterblock mit Zeitfunktion kombiniert werden. Mit diesem neuartigen Schalter lassen sich auch Geräte- blockschalter mit mehreren Schaltern realisieren. Der Einsatzbereich des Schalters bzw. Blockschalters ist nicht auf den Bereich von Dunstabzugshauben beschränkt, sondern kann sich vielmehr auch auf jegliche Haushaltsgeräte, Klima- oder Lüftungsgeräte, Kleingeräte etc. erstrecken.

Claims

Patentansprüche

1. Schaltvorrichtung zum Steuern von Geräten mit mindestens einem mechanischen Drucktastenschalter (1 bis 7) für mechanisches Schalten einer Funktionalität eines

Geräts, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine mechanische

Drucktastenschalter (1 bis 7) manuell bedienbar und durch einen elektrischen Impuls rücksetzbar ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der mindestens eine mechanische Drucktastenschalter (1 bis 7) durch Magnetkraft in einer ersten Stellung fixierbar ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 mit einem Permanentmagneten (7), die die Magnetkraft für die erste Schaltstellung aufbringt, und einem Elektromagneten (6), dessen Ma- gnetfeld dem Magnetfeld des Permanentmagneten (7) überlagerbar ist.

4. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Federelement (2) zur Unterstützung einer Rücksetzbewegung des mechanischen Drucktastenschalters.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Elektromagnet (6) derart ausgelegt ist, dass das Magnetfeld des Permanentenmagneten (7) durch den elektrischen Impuls zeitweise so reduziert ist, dass der mechanische Drucktastenschalter durch die Federkraft der Feder (2) zurückgesetzt wird.

6. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen mit weiterhin einem Zeitschaltelement zur Abgabe des elektrischen Impulses für das Rücksetzen des mindestens einen mechanischen Drucktastenschalters (1 bis 7) nach einer wählbaren Zeitdauer.

7. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere mechanische Drucktastenschalter insbesondere über einen Schieber mechanisch gekoppelt sind.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die mehreren mechanischen Drucktastenschalter derart mechanisch gekoppelt sind, dass mehrere davon durch den elektrischen Impuls zusammen rücksetzbar sind.

9. Schaltvorrichtung zum Steuern von Geräten mit mehreren mechanischen Tastenschaltern, insbesondere Wippenschaltern, für mechanisches Schalten mehrerer Funktionalitäten eines Geräts, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der mechanischen Tastenschalter manuell bedienbar und durch einen elektrischen Impuls rücksetzbar ist.

10. Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, wobei mindestens zwei der mehreren mechanischen Tastenschalter insbesondere über einen Schieber mechanisch gekoppelt sind.

11. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die mechanischen Tastenschalter derart mechanisch gekoppelt sind, dass mehrere davon durch den elektrischen Impuls zusammen rücksetzbar sind.

12. Gerät, insbesondere Haushaltsgerät, Klima- oder Lüftungsgerät, mit einer Schaltvor- richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Gerät nach Anspruch 12, wobei mehrere Intensitätsstufen durch jeweils einen Tastenschalter, insbesondere Drucktastenschalter, an- und abschaltbar sind und eine Intensivstufe durch den elektrisch rücksetzbaren Schalter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zeitgesteuert durch den elektrischen Impuls abschaltbar ist.

14. Gerät nach Anspruch 9 oder 10, wobei der oder ein weiterer durch einen elektrischen Impuls rücksetzbare mechanische Schalter für eine Nachlauffunktion vorgesehen ist, so dass eine gewählte Funktionalität des Geräts nach einer vorgegebenen oder vorgebbaren Zeit abschaltbar ist.

15. Gerät nach Anspruch 11 , wobei während des Nachlaufs Funktionalitäten des Geräts, insbesondere Intensitätsstufen, frei wählbar sind.