EP2395526A1 - Elektromechanisches Schaltgerät - Google Patents

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Publication number
EP2395526A1
EP2395526A1 EP11169516A EP11169516A EP2395526A1 EP 2395526 A1 EP2395526 A1 EP 2395526A1 EP 11169516 A EP11169516 A EP 11169516A EP 11169516 A EP11169516 A EP 11169516A EP 2395526 A1 EP2395526 A1 EP 2395526A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching device
braking
rotary shaft
moving part
braking element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11169516A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Dr. rer. nat. Hamm
Konstantin Dipl.-Ing. Freis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE201010024972 external-priority patent/DE102010024972A1/de
Priority claimed from DE201010025674 external-priority patent/DE102010025674A1/de
Application filed by EGO Elektro Geratebau GmbH filed Critical EGO Elektro Geratebau GmbH
Publication of EP2395526A1 publication Critical patent/EP2395526A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/50—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts with indexing or locating means, e.g. indexing by ball and spring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H15/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for actuation in opposite directions, e.g. slide switch
    • H01H15/02—Details
    • H01H15/06—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H15/16—Driving mechanisms
    • H01H15/18—Driving mechanisms acting with snap action
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/02—Details
    • H01H19/10—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H19/11—Movable parts; Contacts mounted thereon with indexing means

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical switching device for rotary actuation or sliding operation, which has a base part and a movement part mounted thereon.
  • the moving part has a handle for an operator.
  • switching devices are also referred to as controllers.
  • Such a switching device is for example from the DE 8716921 U1 known.
  • a detent system is described to be able to pretend with such a switching device different locking positions along a rotational path as actuating travel during rotation operation.
  • the problem with this is generally that the voltage applied to the handle torque is very much determined by the construction of the detent gate of the detent system.
  • Different locking parts which can be either rotationally formed as a ball or roller or non-rotating as Schieberrastmaschine in hemispherical or cylindrical shape, just affect the torque. Strong grinding forces and concise locking positions such as a zero detent position or a main detent often cover the actual idle torque.
  • the invention is based on the object to provide an aforementioned switching device, can be eliminated with the problems of the prior art and in particular an advantageous way to set a well-defined torque can be achieved in the operation.
  • a braking device is provided on the switching device, which acts on the one hand on the moving part and on the other hand on the base part or the rest of the switching device or its housing.
  • the braking device has a brake element provided with a defined static friction value and sliding friction value, which is advantageously elastic.
  • This braking element is clamped or subjected to compressive stress and arranged with friction upon actuation of the switching device between the moving part and the base part or the rest of the switching device or a housing thereof. It is advantageously provided that both the said compressive stress and the said friction over the entire actuation path of the switching device when turning or pushing are present. It is thus achieved that the initially mentioned idling torque or a braking effect is present at each position or at each point of the actuating travel.
  • the advantage of the invention is that can be dispensed with other possible components such as progressively wound compression springs or coil springs. These would also mean a higher design effort. Also, too loose turning with undefined torque and thus undefined sense of rotation of the switching device can be avoided in areas outside a detent position.
  • a detent position system may be present in order to predetermine certain detent positions along the actuation path of the switching device or of the movement part.
  • a locking system can be constructed as basically known from the prior art and have a locking part, a compression spring and a detent gate.
  • the braking device is formed independently of the rest position system. Particularly advantageous, it can be spatially separated or spaced therefrom. This makes it possible in general that the braking element or the braking device is provided in addition to other functional parts of the switching device. It is possible that such a brake element could also be integrated in an aforementioned detent system. However, the structure would then be such that it is not absolutely necessary for the locking function.
  • the switching device is designed for rotary actuation and has a rotary shaft along a rotation axis. It can be provided that the braking device surrounds the axis of rotation radially and has a distance thereto. By a slightly greater distance from the axis of rotation, a more uniform and manufacturing tolerance independent adjustment of the desired static friction or sliding friction, so the braking effect can be achieved.
  • the braking device has two surfaces which are moved past each other upon actuation of the switching device. Between these surfaces, the braking element is arranged and acts between them or on them. Especially in a switching device designed for rotary actuation, it is advantageous if the surfaces face each other radially, that is to say form an inner surface and an outer surface.
  • the moving part is advantageously radially inside or is an inner part with an inner surface.
  • the surfaces with the braking element to oppose each other axially, with radial surfaces being preferred.
  • a braking element is in the form of a closed ring which extends in a radial plane and radially surrounds the axis of rotation.
  • This ring thus extends between the aforementioned inner part and an outer part, for example a part of the housing or a Counter bearing, or between inner surface and outer surface.
  • a ring as a braking element may preferably have a rounded or circular cross-section.
  • the brake element can advantageously be fastened or mounted on the movement part and project from it in such a way that it bears against the base part with friction and a certain compressive stress.
  • the brake member especially in the form of an aforementioned ring, can be more easily slipped over the moving member for mounting.
  • the braking device is formed in a preferred embodiment of the invention so that it acts over an entire actuation path of the switching device. Then, an overall very pleasant and tactile satisfactory operation of the switching device can be achieved.
  • an elastic member or it consists of elastic material.
  • Elastomers such as rubber or silicone or silicone rubber are advantageously used here. Static friction and sliding friction can be determined by this material selection, both by their surface properties and by their elasticity properties or compressibility. Likewise, by the formation of the voltage applied to the brake elements surfaces, the resulting braking effect can be influenced.
  • the braking device may be provided between a rotary shaft along the axis of rotation of the switching device and a guide of the rotary shaft in the housing of the switching device, in which case the guide is to be regarded in the housing as a base.
  • the brake element can be applied directly to the rotary shaft, so rub or stored in it.
  • a groove may be formed in the rotary shaft, in which the brake element is arranged largely sunk. With an overhanging area or part, the brake element can rest against the housing or an inner side of the guide as another surface.
  • it sits substantially rotationally fixed in the groove and rubs or brakes on the inside of the guide.
  • the rotary shaft may be made of metal so that a groove for the brake member can be generated therein or by a rotating or machining operation.
  • the brake element or the groove assigned or opposite surface of the guide of the rotary shaft in the housing of the switching device is advantageously smooth without recesses, projections odgl ..
  • the braking element rests with certain, constructive predetermined compressive stress on the base.
  • Such pre-pressing can be provided to increase the friction and thus to increase the braking effect.
  • a braking element may be pre-pressed or compressed by 5% to 30%, preferably about 10% to 20%, of its thickness.
  • the brake element is additionally provided with a lubricant or lubricant.
  • a lubricant can be selected from the group of PTFE, non-resinating greases or oils.
  • the Stiction can be reduced, so that there is no unwanted high breakaway torque after prolonged non-actuation of the switching device. Although this also reduces the sliding friction along the actuation path. However, this can in turn be increased by an increased aforementioned compressive stress of the brake element between the two braking surfaces moved past one another.
  • a torque generated by a braking device according to the invention can be between 1 Ncm and 10 Ncm, advantageously about 4 Ncm. With these friction values it can be provided that the static friction value is only insignificantly above the sliding friction value. This can preferably be achieved by the mentioned lubricant.
  • FIG. 1 an inventive electromechanical switching device 11 is shown in a simplified sectional view, which has a housing 13, a mounted in the housing movement member 15 in the manner of a rotor and an outgoing rotary shaft 16.
  • electrical or sensory devices such as contact switches, magnetic field sensors or the like can be in a manner not shown. be provided, which detect a movement as a rotary movement or a rotational movement position and output as a control signal. This is familiar to the person skilled in the art so that it will not be described further here.
  • the rotary shaft 16 passes through an aperture 18 of an electric appliance, not shown, for example, a cooker.
  • a handle 19 is mounted in the manner of a rotary knob, with which an operator can rotate the switching device 11 and thus the moving member 15.
  • a counter-bearing ring 21 Radially outside of the movement part 15 extends in the housing 13, a counter-bearing ring 21. This could be formed at radially further outwardly drawn movement part 15 of a housing wall or the inside thereof. However, since such switching devices 11 and their housing 13 are often formed rectangular, such an abutment ring 21 is advantageously formed on an inwardly facing side, which is referred to here as outer surface 22, just as circular as the movement part 15 with its outside, here as Inner surface 23 is designated.
  • the counter-bearing ring 21 corresponds to the aforementioned base.
  • Fig. 1 illustrated how the rotary shaft 16 is extended, so to speak, or passes through the moving member 15 and has below a latching device 25, which corresponds to the aforementioned detent position system. This will not be detailed at this point, but may, for example, according to the aforementioned DE 8716921 U1 be educated. It also acts between the rotary shaft 16 and the housing 13 of the switching device 11.
  • Fig. 2 In magnification in Fig. 2 is the right portion of the inner surface 23 of the moving part 15 and the outer surface 22 of the counter-bearing ring 21 shown in high magnification. It can be seen that in the inner surface 23 of the movement part 15, a recess 27 is provided, which is formed circumferentially. In this recess 27 sits a rubber ring 28, which is already in Fig. 1 is indicated between the inner surface 23 and outer surface 22nd
  • the rubber ring 28 has a circular cross-section in the non-inserted state and, as can be seen, is squeezed by the force-bearing or pressure-exerting abutment on the outer surface 22 of the counter-bearing ring 21 into a somewhat flattened shape. Possibly, this rubber ring 28 in addition to an aforementioned Lubricant be provided or the recess 27 so be partially filled, whereby a kind of permanent lubrication can be achieved. It is easy to see that upon rotation of the moving part 15 relative to the counter-bearing ring 21, the rubber ring 28 rubs between the inner surface 23 or even the surface of the recess 27 and the outer surface 22.
  • the braking effect described above can be generated or a corresponding torque, which is noticeable to an operator on the rotary shaft 16 and the handle 19.
  • This braking effect is also position-independent and regardless of whether the rotation is slow or fast, at least if this is within normal limits.
  • a facilitated insertion of the movement part 15 in the counter-bearing ring 21 is achieved by an insertion bevel 30 at the lower end of the moving part 15.
  • Another such insertion bevel 31 is provided at the top of the counter-bearing ring 21. This is more important because it must compress the normally further protruding from the recess 27 rubber ring 28.
  • Fig. 3 is a modification of the arrangement Fig. 2 shown.
  • a rubber ring 28 'between a moving part 15' and a counter-bearing ring 21 'accordingly Fig. 1 is also a rubber ring 28 'between a moving part 15' and a counter-bearing ring 21 'accordingly Fig. 1 .
  • a recess 27 'on the counter-bearing ring 21' or its outer surface 22 ' is provided, while the inner surface 23' of the moving part 15 'is straight or has no recess.
  • the moving part 15 ' is provided with an insertion 30', but above, since it is introduced from below into the counter-bearing ring 21 '. Furthermore, this insertion bevel 30 'must compress the rubber ring 28' during insertion. A corresponding insertion bevel 31 'is provided below on the counter-bearing ring 21'.
  • a recess for the rubber ring with half depth can be provided both on the moving part and on the counter bearing ring. But then there is a risk that he slips when inserting.
  • a latching device 25 is provided where in Fig. 1 the braking device is arranged.
  • the braking device In extension of the rotary shaft 16 "is close to a housing bottom 14", the braking device is provided.
  • the disk-like movement part 15 extendends to just before the housing bottom 14".
  • a recess On its side pointing downwards, a recess, which is not shown here in detail, is provided, which is designed as an extension in the manner of an annular ring about the rotary shaft 16 "or its axis of rotation. This rubs thus upon rotation of the switching device 11 "on the one hand in its recess on the moving part 15" itself and on the other hand on the housing bottom 14 ".
  • a biasing force acting on the rubber ring 28" similar to FIGS. 2 and 3 can be achieved here by the fact that the moving part 15 "presses with force against the housing bottom 14" and thereby slightly compresses the rubber ring 28 ".Lubricants or the like may also be provided here.
  • a further switching device 111 is shown with a housing 113 which is open at the bottom and is mounted on a circuit board 114 as a housing bottom.
  • a switching device 111 is located as a moving part 115, a rotor made of plastic, which is sprayed onto a rotary shaft 116 made of metal or otherwise applied.
  • Rotary shaft 116 and rotor form the aforementioned movement part.
  • the rotary shaft 116 extends in a known manner to the front or top of the housing 113 in a guide 117 and can there by an indicated latching connection or the like. be held in the axial direction, while a rotational movement is well possible.
  • the guide 117 which corresponds to the base part mentioned at the beginning, has the outer surface 122 towards the rotary shaft 116, while the corresponding surface of the rotary shaft 116 is the inner surface 123 of this guide or mounting.
  • a recess 127 is provided in the inner surface 123 of the rotary shaft 116, which is designed as a circumferential groove with exemplary rectangular cross-section and is introduced by turning, preferably as precise CNC turning, in the rotary shaft 116.
  • a bearing for a rubber ring 128 disposed therein can be provided, which is very precise. This ensures that the rubber ring 128 protrudes with a precisely defined extent from the recess 127 or over the inner surface 123 and thus precisely defined on the outer surface 122 of the guide 117 and the housing 113 is applied. Thus, the braking torque generated by the braking effect is well defined.
  • a latching device 125 is shown in the side view.
  • the advantage of the arrangement of the rubber ring 128 as a braking element of the braking device directly on the rotary shaft 116 is that then a small radius is present in the area in which the rubber ring 128 rests with its outer diameter on the outer surface 122 and rubs along. Thus, with these small diameters greater precision is possible and thus a more precisely definable and repeatable braking torque or torque in the aforementioned areas. Also by generating the recess 127 in the metallic rotary shaft 116, a very high precision is possible, especially by the possibility of turning or CNC turning.
  • the Fig. 6 shows a diagram of the embodiment of the Fig. 2 which torque M is present at which angle of rotation along the X-axis or can be felt by the operator on the handle 19.
  • torque M is present at which angle of rotation along the X-axis or can be felt by the operator on the handle 19.
  • several strong rashes are seen as the main latching steps of the latching device 25, for example, at a rotation angle of about 16 ° and almost 40 °. Between these notches, however, the torque is fairly even, at about 4 Ncm. In the range of a rotation angle between about 250 ° and about 330 ° it drops slightly.

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Abstract

Ein elektromechanisches Schaltgerät (11) zur Drehbetätigung mit einem Bewegungsteil samt Handhabe (19) für einen Bediener weist an einem Grundteil (21) eine Bremseinrichtung (28) auf, die auch an dem Bewegungsteil (15) angreift. Die Bremseinrichtung weist ein mit einem definierten Haftreibungswert und Gleitreibungswert versehenes Bremselement (28) auf, das mit Druckspannung und Reibung bei Drehbetätigung des Schaltgeräts zwischen dem Bewegungsteil und dem Grundteil bzw. dem übrigen Schaltgerät angeordnet ist. So kann ein zu loses Drehen mit undefiniertem Drehmoment und somit Drehgefühl des Schaltgeräts in Bereichen außerhalb einer Raststellung vermieden werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Schaltgerät zur Drehbetätigung oder Schiebebetätigung, welches ein Grundteil und ein daran gelagertes Bewegungsteil aufweist. Das Bewegungsteil weist eine Handhabe für einen Bediener auf. Derartige Schaltgeräte werden auch als Steuergeräte bezeichnet.
  • Ein derartiges Schaltgerät ist beispielsweise aus der DE 8716921 U1 bekannt. Hier ist ein Raststellungssystem beschrieben, um bei einem derartigen Schaltgerät verschiedene Rastpositionen entlang eines Drehweges als Betätigungsweges bei Drehbetätigung vorgeben zu können. Problematisch dabei ist allgemein, dass das an der Handhabe anliegende Drehmoment sehr stark von der Konstruktion der Rastkulisse des Raststellungssystems vorgegeben ist. Unterschiedliche Rastteile, die entweder rotierend als Kugel oder Walze oder nicht-rotierend als Schieberrastteile in Halbkugel- oder Zylinderform ausgebildet sein können, können das Drehmoment eben beeinflussen. Starke Schleifkräfte und prägnante Raststellungen wie eine Null-Raststellung oder eine Haupt-Raststellung überdecken häufig das eigentliche Leerlaufdrehmoment.
    • Aufgabe und Lösung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein eingangs genanntes Schaltgerät zu schaffen, mit dem Probleme des Standes der Technik beseitigt werden können und insbesondere eine vorteilhafte Möglichkeit zur Einstellung eines genau definierten Drehmomentes bei der Betätigung erreicht werden kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Schaltgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Erfindungsgemäß ist eine Bremseinrichtung vorgesehen an dem Schaltgerät, die einerseits an dem Bewegungsteil und andererseits an dem Grundteil bzw. dem übrigen Schaltgerät oder seinem Gehäuse angreift. Die Bremseinrichtung weist ein mit einem definierten Haftreibungswert und Gleitreibungswert versehenes Bremselement auf, welches vorteilhaft elastisch ist. Dieses Bremselement ist eingespannt bzw. mit Druckspannung beaufschlagt sowie mit Reibung bei Betätigung des Schaltgerätes zwischen dem Bewegungsteil und dem Grundteil bzw. dem übrigen Schaltgerät oder einem Gehäuse davon angeordnet. Dabei ist vorteilhaft vorgesehen, dass sowohl die genannte Druckspannung als auch die genannte Reibung über den gesamten Betätigungsweg des Schaltgeräts bei Drehen oder Schieben vorliegen. So ist erreicht, dass das eingangs genannte Leerlaufdrehmoment bzw. eine Bremswirkung bei jeder Stellung bzw. an jedem Punkt des Betätigungsweges vorliegen.
  • Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass auf sonstige möglichen Bauteile wie progressiv gewickelte Druckfedern oder Spiralfedern verzichtet werden kann. Diese würden auch einen höheren Konstruktionsaufwand bedeuten. Auch kann ein zu loses Drehen mit undefiniertem Drehmoment und somit undefiniertem Drehgefühl des Schaltgeräts in Bereichen außerhalb einer Raststellung vermieden werden.
  • Bei dem Schaltgerät kann ein Raststellungssystem vorhanden sein, um bestimmte Raststellungen entlang des Betätigungsweges des Schaltgeräts bzw. des Bewegungsteils vorzugeben. Ein solches Raststellungssystem kann aufgebaut sein wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt und ein Rastteil, eine Druckfeder und eine Rastkulisse aufweisen. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Bremseinrichtung unabhängig von dem Raststellungssystem ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft kann sie dazu räumlich getrennt bzw. mit Abstand davon angeordnet sein. Dies ermöglicht es allgemein, dass das Bremselement bzw. die Bremseinrichtung zusätzlich zu sonstigen Funktionsteilen des Schaltgerätes vorgesehen ist. Möglicherweise könnte zwar ein solches Bremselement auch in ein vorgenanntes Raststellungssystem integriert sein. Allerdings wäre der Aufbau dann so, dass es für die Rastfunktion nicht zwingend notwendig ist.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltgerät zur Drehbetätigung ausgebildet und weist eine Drehwelle entlang einer Drehachse auf. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bremseinrichtung die Drehachse radial umgibt und einen Abstand dazu aufweist. Durch einen etwas größeren Abstand von der Drehachse kann eine gleichmäßigere und von Fertigungstoleranz unabhängigere Einstellung der gewünschten Haftreibung bzw. Gleitreibung, also der Bremswirkung, erreicht werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Bremseinrichtung zwei Flächen auf, die bei Betätigung des Schaltgerätes aneinander vorbei bewegt werden. Zwischen diesen Flächen ist das Bremselement angeordnet und wirkt zwischen ihnen bzw. auf sie. Vor allem bei einem zur Drehbetätigung ausgebildeten Schaltgerät ist es von Vorteil, wenn die Flächen einander radial gegenüberstehen, also eine Innenfläche und eine Außenfläche bilden. Das Bewegungsteil liegt dabei vorteilhaft radial innen bzw. ist ein Innenteil mit einer Innenfläche. Alternativ ist es möglich, dass die Flächen mit dem Bremselement einander axial gegenüberstehen, wobei radiale Flächen bevorzugt werden.
  • Bevorzugt liegt ein Bremselement in Form eines geschlossenen Rings vor, der in einer radialen Ebene verläuft und die Drehachse radial umgibt. Dieser Ring verläuft also zwischen dem vorgenannten Innenteil und einem Außenteil, beispielsweise einem Teil des Gehäuses oder einer Gegenlagerung, bzw. zwischen Innenfläche und Außenfläche. Ein Ring als Bremselement kann bevorzugt einen abgerundeten oder kreisrunden Querschnitt aufweisen.
  • Das Bremselement kann vorteilhaft an dem Bewegungsteil befestigt oder gelagert sein und von diesem derart abstehen, dass es an dem Grundteil mit Reibung und einer bestimmten Druckspannung anliegt. Vor allem in dem vorgenannten Fall, wenn das Bewegungsteil ein innenliegendes Teil ist und von dem Grundteil umgeben ist, kann das Bremselement, insbesondere in Form eines vorgenannten Ringes, zur Montage einfacher über das Bewegungsteil übergestreift werden.
  • Die Bremseinrichtung ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung so ausgebildet, dass sie über einen gesamten Betätigungsweg des Schaltgeräts wirkt. Dann kann eine insgesamt sehr angenehme und haptisch zufriedenstellende Betätigung des Schaltgeräts erreicht werden.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann als Bremselement ein elastisches Bauteil verwendet werden bzw. besteht es aus elastischem Material. Vorteilhaft werden hier Elastomere wie Gummi oder Silikon bzw. Silikonkautschuk verwendet. Durch diese Materialauswahl können Haftreibung und Gleitreibung bestimmt werden, und zwar sowohl durch deren Oberflächeneigenschaften als auch durch deren Elastizitätseigenschaften bzw. Kompressibilität. Ebenso kann durch die Ausbildung der an dem Bremselement anliegenden Flächen die resultierende Bremswirkung beeinflusst werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Bremseinrichtung zwischen einer Drehwelle entlang der Drehachse des Schaltgeräts und einer Führung der Drehwelle in dem Gehäuse des Schaltgeräts vorgesehen sein, wobei dann die Führung im Gehäuse als Grundteil anzusehen ist. Dies kann vorteilhaft an einer Vorderseite des Gehäuses sein, die unter einer Blende sitzt bzw. zu der Handhabe weist. Das Bremselement kann dabei direkt an der Drehwelle anliegen, also reiben oder darin gelagert sein. Dazu kann in der Drehwelle eine Nut ausgebildet sein, in der das Bremselement großteils versenkt angeordnet ist. Mit einem darüber hinaus überstehenden Bereich oder Teil kann das Bremselement an dem Gehäuse bzw. einer Innenseite der Führung als andere Fläche anliegen. Vorteilhaft sitzt es im wesentlichen drehfest in der Nut und reibt bzw. bremst an der Innenseite der Führung.
  • Die Drehwelle kann aus Metall bestehen, so dass eine Aufnahme bzw. Nut für das Bremselement darin oder daran durch einen drehenden bzw. zerspanenden Vorgang erzeugt werden kann. Die dem Bremselement bzw. der Nut zugeordnete oder gegenüberliegende Fläche der Führung der Drehwelle im Gehäuse des Schaltgeräts ist vorteilhaft glatt ohne Ausnehmungen, Vorsprünge odgl..
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bremselement mit bestimmter, konstruktiver vorgegebener Druckspannung an dem Grundteil anliegt. Hier kann eine Vorpressung des Bremselements erfolgen zwischen Bewegungsteil und Grundteil bzw. zwischen den beiden aneinander vorbei bewegten Flächen. Eine solche Vorpressung kann zur Erhöhung der Reibung und somit zur Erhöhung der Bremswirkung vorgesehen sein. Ein Bremselement kann um 5 % bis 30 %, vorzugsweise etwa 10 % bis 20 %, seiner Dicke vorgepresst bzw. zusammengepresst sein.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zur Sicherstellung vorteilhafter oder dauerhaft gleicher Bremseigenschaften vorgesehen sein, dass das Bremselement zusätzlich mit einem Gleitmittel bzw. Schmiermittel versehen ist. So können bestimmte Haftreibungswerte und Gleitreibungswerte eingestellt werden, wie sie für bestimmte Anwendungszwecke gewünscht werden. Ein Gleitmittel kann ausgewählt werden aus der Gruppe PTFE, nicht-harzende Fette oder Öle. Vor allem bei den eingangs genannten Elastomeren wie Gummi kann durch ein Gleitmittel die Haftreibung gesenkt werden, so dass sich kein unerwünschtes hohes Losbrechmoment ergibt nach längerer Nicht-Betätigung des Schaltgeräts. Dadurch wird zwar auch die Gleitreibung entlang des Betätigungsweges herabgesetzt. Diese kann aber wiederum erhöht werden durch eine erhöhte vorgenannte Druckspannung des Bremselements zwischen den beiden aneinander vorbeibewegten Bremsflächen.
  • Ein mit einer erfindungsgemäßen Bremseinrichtung erzeugtes Drehmoment kann zwischen 1 Ncm und 10 Ncm liegen, vorteilhaft etwa 4 Ncm betragen. Bei diesen Reibungswerten kann vorgesehen sein, dass der Haftreibungswert nur unwesentlich über dem Gleitreibungswert liegt. Dies kann bevorzugt durch die genannten Gleitmittel erreicht werden.
  • Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in Zwischen-Überschriften und einzelne Abschnitte beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenschnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät, das in ein Elektrogerät mit einer Bedienblende eingebaut ist,
    Fig. 2
    eine Vergrößerung des Schaltgeräts aus Fig. 1 mit Anordnung eines Gummirings als Bremselement zwischen Bewegungsteil und Gehäuse als Grundteil, wobei der Gummiring in dem Bewegungsteil gelagert ist,
    Fig. 3
    eine Abwandlung der Anordnung aus Fig. 2, bei der der Gummiring am Gehäuse gelagert ist,
    Fig. 4
    eine weitere Abwandlung des Schaltgeräts aus Fig. 1 mit einem Gummiring als Bremselement, der zwischen der Unterseite des Bewegungsteils und einem Gehäuseboden angeordnet ist,
    Fig. 5
    eine nochmals weitere Abwandlung des Schaltgeräts aus Fig. 1 mit einem Gummiring als Bremselement, der direkt an einer Drehwelle angeordnet ist und
    Fig. 6
    ein Diagramm des erzeugten Drehmoments über dem Drehwinkel.
    Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes elektromechanisches Schaltgerät 11 im Schnitt in vereinfachter Darstellung gezeigt, welches ein Gehäuse 13, ein in dem Gehäuse gelagertes Bewegungsteil 15 nach Art eines Rotors und eine abgehende Drehwelle 16 aufweist. An dem Bewegungsteil 15 können auf nicht dargestellte Art und Weise elektrische oder sensorische Einrichtungen wie Kontaktschalter, Magnetfeldsensoren odgl. vorgesehen sein, die eine Bewegung als Drehbewegung oder eine Drehbewegungsstellung erkennen und als Steuersignal ausgeben. Dies ist dem Fachmann derart geläufig, dass es hier nicht weiter dargestellt wird.
  • Die Drehwelle 16 läuft durch eine Blende 18 eines nicht näher dargestellten Elektrogeräts, beispielsweise eines Herdes. An der Vorderseite der Drehwelle 16 ist eine Handhabe 19 nach Art eines Drehknebels aufgesetzt, mit der ein Bediener das Schaltgerät 11 und somit das Bewegungsteil 15 drehen kann.
  • Radial außerhalb des Bewegungsteils 15 verläuft im Gehäuse 13 ein Gegenlagering 21. Dieser könnte bei radial weiter nach außen gezogenem Bewegungsteil 15 auch von einer Gehäusewand bzw. deren Innenseite gebildet werden. Da derartige Schaltgeräte 11 bzw. ihr Gehäuse 13 jedoch häufig rechteckig ausgebildet sind, ist ein solcher Gegenlagerring 21 vorteilhaft an einer nach innen weisenden Seite, die hier als Außenfläche 22 bezeichnet wird, genauso kreisrund ausgebildet wie das Bewegungsteil 15 mit seiner Außenseite, die hier als Innenfläche 23 bezeichnet wird. Der Gegenlagerring 21 entspricht dem eingangs genannten Grundteil.
  • Des Weiteren ist in Fig. 1 dargestellt, wie die Drehwelle 16 sozusagen verlängert ist bzw. durch das Bewegungsteil 15 hindurch geht und unten eine Rasteinrichtung 25 aufweist, die dem eingangs genannten Raststellungssystem entspricht. Diese wird an dieser Stelle nicht näher ausgeführt, kann jedoch beispielsweise entsprechend der eingangs genannten DE 8716921 U1 ausgebildet sein. Sie wirkt ebenfalls zwischen der Drehwelle 16 und dem Gehäuse 13 des Schaltgeräts 11.
  • In der Vergrößerung in Fig. 2 ist der rechte Bereich der Innenfläche 23 des Bewegungsteils 15 und der Außenfläche 22 des Gegenlagerrings 21 in starker Vergrößerung dargestellt. Es ist zu sehen, dass in der Innenfläche 23 des Bewegungsteils 15 eine Ausnehmung 27 vorgesehen ist, die umlaufend ausgebildet ist. In dieser Ausnehmung 27 sitzt ein Gummiring 28, der auch bereits in Fig. 1 angedeutet ist zwischen der Innenfläche 23 und Außenfläche 22.
  • Der Gummiring 28 weist einen im nicht-eingesetzten Zustand kreisförmigen Querschnitt auf und ist, wie zu erkennen ist, durch die kraftbeaufschlagte bzw. Druck ausübende Anlage an der Außenfläche 22 des Gegenlagerrings 21 in eine etwas abgeflachte Form verquetscht. Möglicherweise kann dieser Gummiring 28 zusätzlich mit einem eingangs genannten Gleitmittel versehen sein bzw. die Ausnehmung 27 damit teilweise gefüllt sein, wodurch auch eine Art Dauerschmierung erreicht werden kann. Es ist leicht zu erkennen, dass bei Drehung des Bewegungsteils 15 gegenüber dem Gegenlagerring 21 der Gummiring 28 zwischen Innenfläche 23 bzw. eben der Fläche der Ausnehmung 27 und der Außenfläche 22 reibt. Hierdurch kann die eingangs beschriebene Bremswirkung erzeugt werden bzw. ein entsprechendes Drehmoment, welches für einen Bediener an der Drehwelle 16 und der Handhabe 19 spürbar ist. Diese Bremswirkung ist auch stellungsunabhängig sowie unabhängig davon, ob die Drehung langsam oder schnell erfolgt, zumindest wenn dies in normalen Grenzen verläuft.
  • Ein erleichtertes Einführen des Bewegungsteils 15 in den Gegenlagerring 21 wird durch eine Einführschräge 30 am unteren Ende des Bewegungsteils 15 erreicht. Eine weitere solche Einführschräge 31 ist oben an dem Gegenlagerring 21 vorgesehen. Diese ist wichtiger, da sie den normalerweise weiter aus der Ausnehmung 27 herausstehenden Gummiring 28 zusammendrücken muss.
  • In Fig. 3 ist eine Abwandlung der Anordnung aus Fig. 2 dargestellt. Hier befindet sich zwar ebenfalls ein Gummiring 28' zwischen einem Bewegungsteil 15' und einem Gegenlagerring 21' entsprechend Fig. 1. Allerdings ist hier eine Ausnehmung 27' an dem Gegenlagerring 21' bzw. dessen Außenfläche 22' vorgesehen, während die Innenfläche 23' des Bewegungsteils 15' gerade ist bzw. keine Ausnehmung aufweist.
  • Auch hier ist das Bewegungsteil 15' mit einer Einführschräge 30' versehen, allerdings oben, da es von unten in den Gegenlagerring 21' eingeführt wird. Des Weiteren muss diese Einführschräge 30' den Gummiring 28' zusammendrücken beim Einführen. Eine korrespondierende Einführschräge 31' ist unten am Gegenlagerring 21' vorgesehen.
  • Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 der Gummiring 28 einigermaßen satt oder stramm bzw. ganz leicht gespannt in der Ausnehmung 27 am Bewegungsteil 15 sitzen kann, wobei das Überstreifen durch die Einführschräge 30 unten am Bewegungsteil 15 erleichtert wird, sollte er in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 quasi durch seine Form nach außen in die Ausnehmung 27' hineingedrückt sein. So wie er also in Fig. 2 im losen Zustand einen etwas kleineren Durchmesser aufweisen sollte als die Ausnehmung 27 innen, sollte er in Fig. 3 im losen Zustand einen etwas größeren Durchmesser aufweisen als die Ausnehmung 27'außen.
  • Auch wenn die Ausnehmungen 27 und 27' Durchbrechungen der Außenfläche oder Innenfläche von Bewegungsteil und Gegenlagerring sind, so werden ihre radial nach außen bzw. nach innen weisenden Flächen quasi als Teil der Innenfläche und Außenfläche gesehen. Hier reibt nämlich der Gummiring bei Drehbetätigung.
  • In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Ausnehmung für den Gummiring mit halber Tiefe sowohl am Bewegungsteil als auch am Gegenlagerring vorgesehen sein. Dann jedoch besteht die Gefahr, dass er beim Einführen abrutscht.
  • In der nochmals weiteren alternativen Ausgestaltung des Schaltgeräts 11" entsprechend Fig. 4 ist eine Rasteinrichtung 25" dort vorgesehen, wo in Fig. 1 die Bremseinrichtung angeordnet ist. In Verlängerung der Drehwelle 16" ist nahe an einem Gehäuseboden 14" die Bremseinrichtung vorgesehen. Dazu reicht das wiederum scheibenartige Bewegungsteil 15" bis kurz vor den Gehäuseboden 14". An seiner nach unten weisenden Seite ist eine hier nicht näher dargstellte Ausnehmung vorgesehen, die kreisringartig um die Drehwelle 16" bzw. deren Drehachse als Verlängerung ausgebildet ist. In diese Ausnehmung ist ein Gummiring 28" eingelegt. Dieser reibt somit bei Drehbetätigung des Schaltgeräts 11" einerseits in seiner Ausnehmung am Bewegungsteil 15" selbst und andererseits an dem Gehäuseboden 14". Eine auf den Gummiring 28" wirkende Vorspannung ähnlich den Fig. 2 und 3 kann hier dadurch erreicht werden, dass das Bewegungsteil 15" mit Kraft gegen den Gehäuseboden 14" drückt und dabei den Gummiring 28" etwas zusammenpresst. Auch hier können Gleitmittel odgl. vorgesehen sein.
  • Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind die eigentlichen Einrichtungen, welche die Drehbetätigung des Schaltgeräts 11" oder eine Drehstellung erkennen, nicht dargestellt.
  • In Fig. 5 ist ein weiteres Schaltgerät 111 dargestellt mit einem Gehäuse 113, welches nach unten offen ist und auf eine Leiterplatte 114 als Gehäuseboden aufgesetzt ist. In dem Schaltgerät 111 befindet sich als Bewegungsteil 115 ein Rotor aus Kunststoff, der auf eine Drehwelle 116 aus Metall aufgespritzt ist oder sonstwie aufgebracht ist. Drehwelle 116 und Rotor bilden das eingangs genannte Bewegungsteil.
  • Die Drehwelle 116 verläuft auf bekannte Art und Weise an der Vorder- bzw. Oberseite des Gehäuses 113 in einer Führung 117 und kann dort durch eine angedeutete Rastverbindung odgl. in axialer Richtung gehaltert sein, während eine Drehbewegung gut möglich ist. Die Führung 117, die dem eingangs genannten Grundteil entspricht, weist zur Drehwelle 116 hin die Außenfläche 122 auf, während die korrespondierende Fläche der Drehwelle 116 die Innenfläche 123 dieser Führung bzw. Lagerung ist. In der Innenfläche 123 der Drehwelle 116 ist eine Ausnehmung 127 vorgesehen, welche als umlaufende Nut mit beispielhaft rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist und durch Drehen, vorzugsweise möglichst präzises CNC-Drehen, in die Drehwelle 116 eingebracht ist. So kann eine Lagerung für einen darin angeordneten Gummiring 128 geschaffen werden, die sehr präzise ist. Dadurch wird erreicht, dass der Gummiring 128 mit einem genau definierten Maß aus der Ausnehmung 127 bzw. über die Innenfläche 123 übersteht und somit genau definiert an der Außenfläche 122 der Führung 117 bzw. des Gehäuses 113 anliegt. Somit ist auch das durch die Bremswirkung erzeugte Bremsmoment genau definiert. Schließlich ist noch eine Rasteinrichtung 125 in der Seitenansicht dargestellt.
  • Der Vorteil der Anordnung des Gummirings 128 als Bremselement der Bremseinrichtung direkt an der Drehwelle 116 liegt darin, dass dann ein geringer Radius vorliegt in dem Bereich, in dem der Gummiring 128 mit seinem Außendurchmesser an der Außenfläche 122 anliegt bzw. entlang reibt. Somit ist bei diesen geringen Durchmessern eine größere Präzision möglich und damit ein genauer definierbares und wiederholbares Bremsmoment bzw. Drehmoment in den vorgenannten Bereichen. Auch durch das Erzeugen der Ausnehmung 127 in der metallischen Drehwelle 116 ist eine sehr große Präzision möglich, vor allem auch durch die Möglichkeit des Drehens bzw. CNC-Drehens.
  • Die Fig. 6 zeigt in einem Diagramm zum Ausführungsbeispiel der Fig. 2, welches Drehmoment M bei welchem Drehwinkel entlang der X-Achse anliegt bzw. für den Bediener an der Handhabe 19 spürbar ist. Deutlich sind mehrere starke Ausschläge zu sehen als die hauptsächlichen Raststufen der Rasteinrichtung 25, beispielsweise bei einem Drehwinkel von etwa 16° und knapp 40°. Zwischen diesen Raststufen aber verläuft das Drehmoment ziemlich gleichmäßig, und zwar bei etwa 4 Ncm. Im Bereich eines Drehwinkels zwischen etwa 250° und etwa 330° sinkt es etwas ab.

Claims (15)

  1. Elektromechanisches Schaltgerät zur Drehbetätigung oder Schiebebetätigung mit einem Bewegungsteil mit einer Handhabe für einen Bediener zur Drehbetätigung oder Schiebebetätigung, wobei das Bewegungsteil an einem Grundteil, insbesondere einem Gehäuse des Schaltgeräts, gelagert ist zur Drehbetätigung oder Schiebebetätigung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremseinrichtung vorgesehen ist, die an dem Bewegungsteil angreift und an dem Grundteil bzw. dem übrigen Schaltgerät, wobei die Bremseinrichtung ein mit einem definierten Haftreibungswert und Gleitreibungswert versehenes Bremselement aufweist, wobei das Bremselement mit Druckspannung und Reibung bei Betätigung des Schaltgeräts zwischen dem Bewegungsteil und dem Grundteil bzw. dem übrigen Schaltgerät angeordnet ist.
  2. Schaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Raststellungssystem zur Vorgabe bestimmter Raststellungen entlang eines Betätigungsweges des Schaltgeräts bzw. des Bewegungsteils, wobei vorzugsweise das Raststellungssystem ein Rastteil, eine Druckfeder und eine Rastkulisse aufweist, wobei vorzugsweise das Raststellungssystem unabhängig von der Bremseinrichtung ausgebildet ist, insbesondere auch räumlich getrennt bzw. mit Abstand dazu.
  3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement zusätzlich zu sonstigen Funktionsteilen des Schaltgeräts vorgesehen ist.
  4. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Drehbetätigung ausgebildet ist mit einer Drehwelle entlang einer Drehachse, wobei die Bremseinrichtung die Drehachse radial umgibt und einen Abstand dazu aufweist.
  5. Schaltgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung zwei bei Betätigung des Schaltgerätes aneinander vorbeibewegte Flächen aufweist, zwischen denen das Bremselement angeordnet ist und wirkt, wobei vorzugsweise die Flächen einander radial gegenüber stehen, wobei insbesondere das Bewegungsteil radial innen liegt.
  6. Schaltgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement ein geschlossener Ring ist, vorzugsweise mit abgerundetem bzw. kreisrundem Querschnitt, der in einer radialen Ebene verläuft und die Drehachse radial umgibt.
  7. Schaltgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement ein elastisches Bauteil ist, vorzugsweise aus Elastomer wie Gummi oder Silikon, durch dessen Materialauswahl Haftreibung und Gleitreibung bestimmbar sind.
  8. Schaltgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie über einen gesamten Betätigungsweg des Schaltgeräts wirkt.
  9. Schaltgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement an dem Bewegungsteil befestigt oder gelagert ist und an dem Grundteil mit Reibung und bestimmter Druckspannung anliegt.
  10. Schaltgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung zwischen einer Drehwelle entlang der Drehachse des Schaltgeräts und einer Führung der Drehwelle in dem Gehäuse des Schaltgeräts als Grundteil angeordnet ist, insbesondere an einer Vorderseite des Gehäuses, die zu der Handhabe weist.
  11. Schaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement direkt an der Drehwelle anliegt, wobei vorzugsweise in der Drehwelle eine Nut ausgebildet ist, in der das Bremselement großteils versenkt gelagert ist, wobei es mit einem darüber hinaus weisenden Bereich an dem Gehäuse bzw. einer Innenseite der Führung der Drehwelle im Gehäuse anliegt.
  12. Schaltgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwelle aus Metall besteht und eine Aufnahme bzw. Nut für das Bremselement darin oder daran durch einen drehenden zerspanenden Vorgang erzeugt ist, wobei vorzugsweise die zugeordnete Fläche der Führung der Drehwelle im Gehäuse des Schaltgeräts glatt ist ohne Ausnehmungen, Vorsprünge odgl..
  13. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement mit konstruktiv vorgegebener Druckspannung zwischen Bewegungsteil und Grundteil bzw. Schaltgerät angeordnet ist zur Vorpressung des Bremselements, wobei vorzugsweise die Vorpressung des Bremselements einen Pressweg von 5 % bis 30 % der Dicke des Bremselements in Vorpressrichtung aufweist, insbesondere etwa 10 % bis 20 %.
  14. Schaltgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement mit zusätzlichem Gleitmittel versehen ist oder solches an seiner Außenseite aufweist zur Einstellung bestimmter Haftreibungswerte und Gleitreibungswerte, wobei vorzugsweise ein Gleitmittel aus der Gruppe PTFE, nichtverharzende Fette oder Öle ausgewählt ist.
  15. Schaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftreibungswert nur unwesentlich über dem Gleitreibungswert liegt.
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