[0001] Die Erfindung betrifft ein vorwärts- und rückwärtsschaltbares Schrittschaltwerk für
einen Mehrstufenschalter, welches in einem Gehäuse angeordnet ist und zwei einzelne,
funktionell voneinander getrennte, je mit einer Drucktaste, einem Stössel und einem
Schaltelement versehene Betätigungselemente aufweist, auf die eine Rückstellfeder
einwirkt und die durch eine lineare Arbeitsbewegung mit dem auf der Gehäuse-Symmetrieachse
angeordneten und mit einer Rasterfeder wirkverbundenen Zahnritzel eines Zeichenträgers
in Eingriff bringbar sind.
[0002] Durch die DE-B 1 549 987 ist ein Zählwerk bekannt, welches zwei mit je einem angeformten
Mitnehmer versehene und durch einen Stift geführte Drucktasten sowie eine auf der
einen Seite mit Schaltstiften versehene Ziffernrolle aufweist. Bei der linearen Arbeitsbewegung
der Drucktaste gelangt der jeweilige Mitnehmer mit einem der Schaltstifte in Eingriff,
wodurch die Ziffernrolle verdreht wird. Nach der Arbeitsbewegung werden die Drucktasten
jeweils durch eine in der Drucktaste angeordnete Feder wieder in die Grundstellung
gedrückt, während eine entsprechend angeordnete Rasterfeder mit einer Keilspitze in
den Zwischenraum zwischen zwei Schaltstifte gelangt.
[0003] Bei diesem Zählwerk wird der Schaltvorgang durch die entsprechende Drucktaste eingeleitet
und durch die zugeordnete Rasterfeder vollendet.
[0004] Es ist ferner ein Schalter (DE-C 1 590 953) bekannt, welcher im wesentlichen ein
Gehäuse, eine mit einem Druckknopf versehene Betätigungseinrichtung, ein mit einem
ersten Zahnrad wirkverbundenes Schaltrad sowie eine mit einem zweiten Zahnrad wirkverbundene
Ziffernrolle aufweist, wobei beide Zahnräder stets miteinander im Eingriff stehen.
Die durch eine Druckfeder an der Gehäuse-Innenseite abgestützte Betätigungseinrichtung
weist ein Tragteil auf, an welchem zwei diametral gegenüberliegende, gemeinsam mit
dem Schaltrad im Eingriff stehende Antriebsklinken angeordnet sind. Bei diesem Schalter
erfolgt der eigentliche Schaltschritt durch das aufeinander folgende Aus- und Einrasten
der beiden Antriebsklinken in zwei Halbschritten, indem beim ersten Hub die eine Klinke
und beim zweiten Hub die andere Klinke das Schaltrad im Gegenuhrzeigersinn verdreht.
Die Ziffernrolle kann bei diesem Schalter durch die Betätigungseinrichtung nur in
eine Richtung verdreht werden.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schrittschaltwerk der eingangs genannten
Art zu schaffen, bei welchem das einzelne-Betätigungselement einen relativ kleinen
Schaltweg hat, ohne zusätzliche Justierung der Schaltelemente einen exakten Schaltvorgang
gewährleistet und nach vollendetem Schaltvorgang mit dem Zahnritzel des Zeichenträgers
ausser Eingriff gelangt. Ausserdem soll das Betätigungselement wenig Einzelteile aufweisen,
eine ohne zusätzliche Hilfsmittel einfache Montage gewährleisten und im bekannten,
wirtschaftlichen Spritzverfahren aus Kunststoff herstellbar sein. Diese Forderungen
sollen auch dann erreichbar sein, wenn es sich um ein Schrittschaltwerk in Kleinstausführung
handelt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das am Stössel der
Betätigungselemente angeformte Schaltelement bei jedem gegen dieRückstellfederkräfte
gerichteten Schaltschritt zwangsläufig aus einer Ruhestellung auslenkbar und mit dem
Zahnritzel in Eingriff bringbar und nach vollendetem Schaltschritt durch Federkraft
in die Ruhestellung zurückführbar ist.
[0006] Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen darin, daß das Vorwärts- und Rückwärts-Schaltwerk
verhältnismässig wenig Einzelteile - zwei Betätigungselemente mit angespritztem Federelement,
oder aber mit einzelner Schraubenfeder, eine Rasterfeder und einen Zeichenträger mit
Zahnritzel - aufweist. Das auslenkbare und mit dem Zahnritzel in Eingriff bringbare
Schaltelement des jeweiligen Betätigungselementes kann,ohne die Schaltgenauigkeit
sowie die Forderung eines vollendeten Schaltvorganges zu vernachlässigen, unmittelbar
im Bereich des Zahnritzels angeordnet sein. Aufgrund der mit dem Betätigungselement
im wesentlichen eine Einheit bildenden Funktionsteile kann das gesamte Schaltwerk
in optimal gedrängter Bauweise ausgeführt und ohne zusätzliche Hilfsmittel in ein
entsprechend ausgebildetes Gehäuse eingebaut werden.
[0007] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher beschrieben.
[0008] Es zeigt:
Fig. 1 eine in grösserem Massstab und im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines
Drucktastenschalters mit eingebautem vorwärts- und rückwärts Schaltwerk,
Fig. 2 eine im Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1 dargestellte Draufsicht des
Schalters in teilweise zerlegtem Zustand,
Fig. 3 ein Teilstück des Schalters gemäss Fig. 1 mit teilweise betätigtem Schaltwerk,
Fig. 4 ein als Teil des Erfindungsgegenstandes isometrisch dargestelltes Betätigungselement
für das Schaltwerk,
Fig. 5 ein Teilstück des Drucktastenschalters gemäss Fig. 1 mit einer ersten Variante
des erfindungsgemässen Betätigungselementes,
Fig. 6 ein Teilstück des Schalters gemäss Fig. 1 mit einer zweiten Variante des erfindungsgemässen
Betätigungselementes,
Fig. 7 ein als Teil des Erfindungsgegenstandes isometrisch dargestelltes Betätigungselement
der zweiten Variante gemäss Fig. 6, und
Fig. 8 eine im Schnitt gemäss der Linie VIII-VIII in Fig. 7 dargestellte Draufsicht
des Schalters mit eingebautem Betätigungselement gemäss der zweiten Variante.
[0009] Fig. 1 zeigt eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Drucktastenschalters
100 und man erkennt ein aus einer Seitenwand 11, Stirnseite 12, oberer und unterer
Wand 13, 15 und einer Rückwand 14 gebildetes Gehäuse 10. In dem Gehäuse 10 ist ein
im wesentlichen aus einem ersten Betätigungselement 30, einem zweiten Betätigungselement
50, einem Zeichenträger 55 mit daran befestigtem Zahnritzel 56 und einer Rasterfeder
60 bestehendes vorwärts und rückwärts schaltbares Schrittschaltwerk angeordnet.
[0010] In Fig. 2 ist der Schalter im Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1 dargestellt
und man erkennt das kastenförmig ausgebildete Gehäuse 10, welches auf der einen Seite
durch die Seitenwand 11 geschlossen und auf der anderen gegenüberliegenden Seite offen
ausgebildet ist. Ferner erkennt man das erste, in das Gehäuse 10 eingesetzte Betätigungselement
30 sowie ein Teilstück eines Federelementes 52 des zweiten Betätigungselementes 50.
Die offene Seite wird durch eine aus Gründen der vereinfachten Darstellung im Abstand
zu der offenen Seite schematisch dargestellte Stromkreis
platte 90 sowie durch eine ebenfalls im Abstand zu dem Gehäuse 10 dargestellte Abschlussplatte
80 verschlossen, wozu das Gehäuse 10 an den Ecken jeweils mindestens einen Zapfen
25, 25' aufweist, welcher druckknopfartig in eine entsprechend in der Abschlussplatte
80 vorgesehene Bohrung 81 einrastet. Die Ecken der Seitenwand 11 sind je mit einer
Bohrung 26 versehen, in welche Zapfen 71 einer Abschlussplatte 70 einrasten. Die beiden
Abschlussplatten 70, 80 weisen zur besseren Halterung in der Frontplatte eines Schaltschrankes
oder dergleichen je zwei federelastische angeformte Bügel 72 bzw. 82 auf,
[0011] In Fig. 4 ist isometrisch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemässen ersten
Betätigungselementes 30 dargestellt, welches im wesentlichen eine Drucktaste 31, einen
Stössel 32, ein an dem einen Ende des Stössels 32 angeformtes, aus zwei Armen 46,
47 bestehendes, haarnadelförmig ausgebildetes Federelement 45 sowie ein Schaltelement
40 aufweist. Das Schaltelement 40 ist mit einem Steg 41 seitlich an dem Stössel 32
angeordnet und verläuft mit einem weiteren, stufenförmig abgesetzten Schaltarm 42
annähernd parallel zu dem Stössel 32. Am Ende des Schaltarmes 42 ist an der unteren
Seite ein erster Zapfen 44 und im Abstand zu dem Zapfen 44 an der oberen Seite ein
zweiter Zapfen 43 angeordnet. Um dem Betätigungselement 30 eine ausreichende Steifigkeit
zu geben, ist an beiden Enden des Stössels 32 ein winkelartig ausgebildetes Eckstück
33 bzw. 36 angeformt. Die beiden Eckstücke 33, 36 sind, um einen möglichst grossen
Zeichenträger 55 einbauen zu können, vorzugsweise durch eine Ausnehmung 39 voneinander
getrennt. Das Eckstück 33 weist eine Stirnseite 34 sowie eine Seitenwand 35 auf. An
der Stirnseite 34 ist die Drucktaste 31 angeordnet, während die Seitenwand 35 vorzugsweise
an der Innenseite 35' keilförmig ausgebildet ist oder eine angeschrägte Fläche 35"
aufweist. Das Eckstück 36 weist ebenfalls eine Seitenwand 38 mit an der Innenseite
38' angeschrägter Fläche 38" sowie eine Rückseite 37 auf, an welcher seitlich der
Arm 47 des Federelementes 45 angeformt ist. Um eine ausreichende Elastizität des gesamten
Federelementes 45 zu gewährleisten, ist die Verbindungsstelle vom Arm 47 zu der Rückseite
37 vorzugsweise mit einer Sicke 48 versehen.
[0012] Für das vorwärts und rückwärts Schaltwerk des Drucktastenschalters 100 gemäss Fig.
1 sind zwei im wesentlicher gleiche, jedoch spiegelbildlich ausgebildete Betätigungs
elemente 30, 50 mit zueinander höhenversetzt angeordneten Federelementen 45, 52 erforderlich.
Im dargestellten Beispiel ist das Federelement 45 des ersten Betätigungselementes
30 unten am Eckstück 36 und das Federelement 52 des zweiten Betätigungselementes 50
darüberliegend angeordnet und befestigt (Fig. 2),
[0013] In Fig. 5 ist ein Teilstück eines Drucktastenschalters 100' mit Betätigungselementen
62, 63 gemäss einer ersten Variante dargestellt, welche ebenfalls spiegelbildlich
zueinander ausgebildet sind und sich nur in der Ausführungsform der eigentlichen Federelemente
von der ersten Ausführungsform gemäss Fig. 4 unterscheiden. Die nicht dargestellten
Teile und Positionszahlen entsprechen den beiden Betätigungselementen 30, 50 gemäss
Fig. l und 4.
[0014] Die Betätigungselemente 62, 63 weisen je ein aus Armen 66, 67 bestehendes, ebenfalls
haarnadelförmig ausgebildetes Federelement 64 bzw. 65 auf. Am Ende des Armes 67 ist
ein Lagerauge 63 vorgesehen, welches auf einer im wesentlichen parallel zu der Seitenwand
11' an den Ecken im Gehäuse 10' vorgesehenen Gleit- und Lagerfläche 11" um die Achse
eines Zapfens 69 leicht schwenkbar ist. Die Federelemente sind auch höhenversetzt,
übereinander liegend angeordnet und entsprechend dazu die zugehörige Gleit- und Lagerfläche
11" im Gehäuse 10'.
[0015] In Fig. 6 ist ein Teilstück eines Drucktastenschalters 200 mit Betätigungselementen
130, 150 gemäss einer zweiten Variante dargestellt, welche ebenfalls spiegelbildlich
zueinander ausgebildet sind und sich lediglich in der Ausführungsform der federelastischen
Abstützung im Gehäuse von der ersten Ausführungsform gemäss Fig. 1 unterscheiden.
Das Gehäuse, der Zeichenträger mit dem Zahnritzel, die Rasterfeder sowie sämtliche
im Gehäuse angeordneten Lager- und Führungselemente entsprechen dem Ausführungsbeispiel
gemäss Fig. 1 und sind mit den gleichen Positionszahlen gekennzeichnet. Die beiden
im Gehäuse 10 eingesetzten Betätigungselemente 130, 150 sind mit einer auf einem Zapfen
24 gelagerten Schraubenfeder 75 wirkverbunden.
[0016] In Fig. 7 ist isometrisch ein weiteres Betätigungselement 130 gemäss der zweiten
Variante dargestellt, welches eine Drucktaste 131, einen Stössel 132, ein an dem Stössel
angeformtes Kopfstück 129 mit 'stirnseitig angeordneter Nut 128 sowie ein Schaltelement
140 aufweist. Das Schaltelement 140 ist mit einem Steg 141 seitlich an dem Stössel
132 angeordnet und verläuft mit einem stufenförmig abgesetzten Schaltarm 142 annähernd
parallel zu dem Stössel 132. Am Ende des Schaltarmes 142 ist an der unteren Seite
ein erster Zapfen 144 und im Abstand zu dem Zapfen 144 an der oberen Seite ein zweiter
Zapfen 143 angeordnet. Um dem Betätigungselement 130 eine ausreichende Steifigkeit
zu geben, ist an den Enden des Stössels 132 einerseits ein winkelartig ausgebildetes
Eckstück 133 und andererseits das Kopfstück 129 angeformt. Die beiden Teile 133, 129
sind, um den Zeichenträger 55 einbauen zu können, vorzugsweise durch eine Ausnehmung
139 voneinander getrennt. Das Eckstück 133 weist eine Stirnseite 134 sowie eine Seitenwand
135 auf. An der Stirnseite 134 ist die Drucktaste 131 angeordnet, während die Seitenwand
135 vorzugsweise an der Innenseite 135' keilförmig ausgebildet ist oder eine angeschrägte
Fläche 135" aufweist. Das Kopfstück 129 weist ebenfalls eine Seitenwand 138 mit an
der Innenseite 138' angeschrägter Fläche 138" auf.
[0017] Für das vorwärts und rückwärts Schaltwerk des Drucktastenschalters 200 gemäss Fig.
1 sind zwei im wesentlichen gleiche, spiegelbildlich ausgebildete Betätigungselemente
130, 150 sowie die auf dem Zapfen 24 gelagerte und mit zwei Federarmen 75', 75" versehene
Schraubenfeder 75 erforderlich. Im dargestellten Beispiel ist der eine Federarm 75'
mit dem ersten Betätigungselement 130 und der andere Federarm 75" mit dem zweiten,
nicht näher dargestellten Betätigungselement 150 wirkverbunden.
[0018] Die Wirkungsweise des Schrittschaltwerkes in Verbindung mit dem Drucktastenschalter
wird nachstehend beschrieben:
[0019] Wie aus den voran beschriebenen-Figuren ersichtlich, besteht das in dem Gehäuse 10
eingesetzte vorwärts und rückwärts Schrittschaltwerk wahlweise aus den Betätigungselementen
30, 50 gemäss Fig. 1 oder 62, 63 gemäss Fig. 5 oder aber aus 130, 150 gemäss Fig.
6 sowie dem schematisch und nur im Umriss dargestellten Zeichenträger 55 mit dem Zahnritzel
56 sowie der Rasterfeder 60. Die Stirnseite 12 des Gehäuses 10 hat ein Fenster 22
zum Ablesen des Zeichenträgers 55 sowie zwei Oeffnungen 21, 21' zum Durchstecken und
Führen der Drucktaste der entsprechenden Betätigungselemente. Die Funktion der Betätigungselemente
ist im wesentlichen identisch, wobei das eine Element die Vorwärts- und das andere
Element die Rückwärtsbewegung des Zeichenträgers 55 bewirkt.
[0020] Durch Betätigung der Drucktaste bewegt sich der auf der einen Seite an der Innenwand
13' und auf der anderen Seite durch zwei mit der Seitenwand 11 fest verbundene Zapfen
17, 17' geführte Stössel 32 bzw. 132 in Pfeilrichtung 1, während sich das Betätigungselement
federnd an der Innenseite 14' der Rückwand 14 abstützt, Bei diesem Bewegungsablauf
wird gleichzeitig das Schaltelement 40 bzw. 140 in Pfeilrichtung 1 verschoben, so
dass der untere Zapfen 44 bzw. 144 zwangsläufig an der Innenseite 19" einer vorzugsweise
ellipsenförmig ausgebildeten und mit der Seitenwand 11 fest verbundenen Kulisse 19
entlang gleitet, bis der obere Zapfen 43 bzw. 143 wie beispielsweise für das Betätigungselement
30 in Fig. 3 dargestellt, mit dem Zahn 57 des Zahnritzels 56 in Eingriff gelangt.
Durch weiteres Betätigen der Drucktaste in Pfeilrichtung 1 gleitet der untere Zapfen
weiter entlang der Innenseite 19" der Kulisse 19, während der obere Zapfen das um
einen an der Innenseite der Seitenwand 11 angeordneten Achszapfen 20 drehbare Zahnritzel
56 in Pfeilrichtung 3 weiter bewegt, wodurch gleichzeitig ein Rasternocken 59 der
elastischen Rasterfeder 60 aus
' der Zahnlücke 58 heraus gedrückt wird. Sobald der untere Zapfen den äusseren Punkt
der Kulisse 19 erreicht hat, hat der obere Zapfen das Zahnritzel 56 um eine Zahnstellung
verdreht und der Rasternocken 59 rastet in die nächste Zahnlücke ein. Durch Loslassen
der Drucktaste wird durch die Rückstellkraft der Federelemente der Stössel und somit
das Betätigungselement in Pfeilrichtung 2, das heisst in die Ausgangsstellung bewegt.
Bei diesem Vorgang gleitet der untere Zapfen entlang der Aussenseite 19' der Kulisse
19 ebenfalls in die Ausgangsstellung gemäss Fig. 1 und Fig. 6.
[0021] Durch wiederholtes Betätigen der Drucktasten werden die jeweils notwendigen Schaltschritte
ausgeführt, bis der Zeichenträger 55 die gewünschte, durch das Fenster 22 gut ablesbare
Stellung erreicht hat.
[0022] Im dargestellten Beispiel wird die Auslenkung des Schaltelementes 40 bzw. 140 durch
den an der Kulisse 19 geführten unteren Zapfen 44 bzw. 144 erreicht, Es besteht jedoch
auch die Möglichkeit, zur Führung des Zapfens eine entsprechend ausgebildete, kulissenähnliche
Ausnehmung an der Innenseite der Seitenwand 11 vorzusehen.
[0023] Die Rasterfeder 60 ist vorzugsweise mit einem Führungszapfen 61 in einer an der Innenseite
der Seitenwand 11 vorgesehenen Nut 23 geführt und stützt sich an den äusseren, verstärkt
ausgebildeten Enden an entsprechend zugeordnete, an der Innenseite der Seitenwand
11 vorgesehene Anschläge 18, 18' ab.
[0024] Für das vorwärts und rückwärts Schrittschaltwerk sind zwei symmetrisch zueinander
angeordnete Kulissen 19, 19' erforderlich.
[0025] Das Gehäuse mit den an der Innenseite der Seitenwand angeordneten Kulissen, Zapfen,
Anschlägen usw. sowie die Betätigungselemente und die Rasterfeder sind vorzugsweise
aus geeignetem Kunststoff im wirtschaftlichen Spritzverfahren herstellbar, so dass
eine rationelle Massenproduktion und somit auch geringe Herstellungskosten gesichert
sind.
1. Vorwärts- und rückwärtsschaltbares Schrittschaltwerk für einen Mehrstufenschalter,
welches in einem Gehäuse angeordnet ist und zwei einzelne, funktionell voneinander
getrennte, je mit einer Drucktaste, einem Stössel und einem Schaltelement versehene
Betätigungselemente aufweist, auf die eine Rückstellfeder einwirkt und die durch eine
lineare Arbeitsbewegung mit dem auf der Gehäuse-Symmetrieachse angeordneten und mit
einer Rasterfeder wirkverbundenen Zahnritzel eines Zeichenträgers in Eingriff bringbar
sind, dadurch gekennzeichnet, dass das am Stössel (32 bzw. 132) der Betätigungselemente
(30, 5o bzw. 13o, 15o) angeformte Schaltelement (4o bzw. 14o) bei jedem gegen die
Rückstellfederkräfte gerichteten Schaltschritt zwangsläufig aus einer Ruhestellung
auslenkbar und mit dem Zahnritzel (56) in Eingriff bringbar und nach vollendetem Schaltschritt
durch Federkraft in die Ruhestellung zurückführbar ist.
2. Schaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Betätigungselement
(30, 50) ein haarnadelförmig ausgebildetes Federelement (45) angeordnet ist, welches mit
dem einen Federarm (46) gleitend an der Gehäuseinnenseite (14') anliegt und mit dem
anderen Federarm (47) am Stössel (32) angeformt ist (Fig. 4).
3. Schaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Betätigungselemente
(13o, 15o) je mit einem Federarm (75', 75") einer auf der Gehäuse-Symmetrieachse angeordneten
und auf einem Zapfen (24) gelagerten Schraubenfeder (75) in Eingriff stehen (Fig.
6).
4. Schaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an jedem Betätigungselement
(30, 5o bzw. 130, 15o) angeordnete Schaltelement (4o bzw. 140) als auslenkbarer, im
wesentlichen parallel zu dem Stössel (32 bzw. 132) verlaufender biegeelastischer Schaltarm
(42 bzw. 142) ausgebildet und mit einem elastischen Steg (41 bzw. 141) am Stössel
angeformt ist.
5. Schaltwerk nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schaltarm
(42 bzw. 142) des Schaltelementes (4o bzw. 140) im vorderen Bereich an der unteren
Seite ein erster, an einer im Gehäuse vorgesehenen Kulisse (19) anliegender Zapfen
(44 bzw. 144) und an der oberen Seite ein zweiter, mit dem Zahnritzel (56) in Eingriff
bringbarer Zapfen (43 bzw. 143) vorgesehen ist.
6. Schaltwerk nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Betätigungselement
(130, 15o) ein Kopfstück (129) mit einer Nut (128) aufweist, in welchem der Federarm
(75', 75") der Schraubenfeder (75) beweglich geführt ist.
7. Schaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den beiden
Betätigungselementen (3o, 5o bzw. 130, 15o) angeordnete, sich im wesentlichen im Gehäuse
(10) abstützende Rasterfeder (60) waagebalkenförmig ausgebildet ist und mit einem Rasternocken (59) mit dem Zahnritzel
(56) in Eingriff steht.