[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
[0002] Derartige elektrische Schalter werden als Druckschalter zum Schalten eines elektrischen
Stromkreises eingesetzt. Insbesondere können solche Druckschalter in Kraftfahrzeugen,
beispielsweise zur Betätigung von Innenleuchten o. dgl., Verwendung finden.
[0003] Aus der DE-OS 42 02 214 ist ein elektrischer Schalter mit einem als Drücker ausgebildeten
Betätigungsorgan bekannt. Mit dem im wesentlichen linear bewegbaren Betätigungsorgan
steht eine Druckfeder zur Erzeugung einer Rückstellkraft in Verbindung. Das Betätigungsorgan
wirkt auf eine Kontaktbrücke ein, so daß die Kontaktbrücke in eine Schaltstellung
bewegbar ist. In der Schaltstellung überbrückt die Kontaktbrücke zwei Festkontakte
zur Herstellung einer elektrischen Verbindung, so daß der Schalter eingeschaltet ist.
[0004] Der bekannte Schalter besitzt einen verhältnismäßig großen Hubweg für das Betätigungsorgan
zwischen der Ein- und Aus-Stellung. Dadurch benötigt der Schalter ein großes Gehäuse
mit einem entsprechenden Einbauraum im zugehörigen elektrischen Gerät. Es gibt jedoch
Anwendungen, bei denen der Einbauraum derart begrenzt ist, daß der bekannte Schalter
nicht mehr eingesetzt werden kann. Außerdem ist bei manchen Anwendungen ein kleinerer
Hubweg erwünscht.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter derart
weiterzubilden, daß der Schalter mit einem kleinen Gehäuse auskommt und trotz eines
geringen Hubweges sicher schaltet.
[0006] Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere liegt der vorliegenden Lösung der Gedanke
zugrunde, die lineare Hubbewegung des Drückers in eine Drehbewegung an der Kontaktbrücke
umzusetzen, womit die Tiefe des Gehäuses für den elektrischen Schalter verringert
werden kann.
[0007] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0008] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zur sicheren
Betätigung des Schalters lediglich ein kleiner Drückerweg notwendig ist. Damit reicht
ein kleines Schaltergehäuse aus, so daß dieser Schalter sich insbesondere zur Miniaturisierung
eignet und auch bei geringem Einbauraum im elektrischen Gerät einsetzbar ist. Trotz
des kleinen Hubs am Drücker sind lediglich kleine Betätigungskräfte zum Schalten erforderlich.
[0009] Der erfindungsgemäße Schalter besitzt eine geringe Teilezahl. Damit werden die Herstell-
und Montagekosten verringert. Der Schalter ist als Ein/Aus-Schalter einsetzbar und
läßt sich auch flexibel auf einen Umschalter umrüsten, indem lediglich ein weiterer
Festkontakt im Gehäuse anzubringen ist. Weiter ist der Schalter auch auf einfache
Weise beleuchtbar auszugestalten, indem wahlweise ein Leuchtmittel zentral in der
Mitte des Gehäuses angeordnet wird. Folglich kann die Herstellung in größeren Stückzahlen
erfolgen, was den Schalter kostengünstiger macht.
[0010] Weiter vorteilhaft ist, daß der Drücker dieselbe Stellung im ein- wie im ausgeschalteten
Zustand einnimmt. Damit kann der Schalter derart mit einer Blende am elektrischen
Gerät versehen werden, daß der Drücker sich bündig in der Blende befindet, was insbesondere
bei Anwendungen im Kraftfahrzeug erwünscht sein kann. Dadurch läßt sich der Drücker
auch gleichzeitig als Deckel für das Schaltergehäuse ausbilden, so daß kein zusätzlicher
Deckel notwendig ist, was die erforderliche Teilezahl weiter reduziert.
[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird
im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch einen elektrischen Schalter,
- Fig. 2
- einen Schnitt entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1 und
- Fig. 3
- einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus Fig. 1.
[0012] In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer elektrischer Schalter 1 im Längsschnitt gezeigt.
Der Schalter 1 besitzt ein nach oben offenes, ungefähr topfförmiges Gehäuse 2, das
nach unten mit einem Sockel 3 verschlossen ist. An der oberen Seite des Gehäuses 2
befindet sich ein Flansch 4, der mit Durchgangslöchern 5 versehen ist, so daß der
elektrische Schalter 1 beispielsweise mittels Schrauben in einem elektrischen Gerät
befestigbar ist. Der Sockel 3 wird von den elektrischen Anschlüssen 6 für den Schalter
1 durchsetzt, wobei im Inneren des Gehäuses 2 sich an den Anschlüssen 6 Festkontakte
11 befinden.
[0013] An der oberen Öffnung des Gehäuses 2 taucht ein im wesentlichen linear bewegbares
Betätigungsorgan 7 ein, das in der Art eines Stößels ausgebildet ist. Das Betätigungsorgan
7 besitzt an seinem oberen Teil einen Querschnitt, der im wesentlichen dem Querschnitt
der oberen Öffnung des Gehäuses 2 entspricht. Damit bildet das Betätigungsorgan 7
gleichzeitig den oberen Abschluß des Gehäuses 2, so daß dort kein separater Deckel
notwendig ist. An der Oberseite des Betätigungsorgans 7 ist eine Kappe 13 für die
Betätigung des Schalters 1 durch den Benutzer aufgesetzt.
[0014] Im Inneren des Gehäuses 2 befindet sich eine Druckfeder 8, die mit einem Ende am
Betätigungsorgan 7 anliegt, so daß das Betätigungsorgan 7 gegen eine Rückstellkraft
bewegbar ist. Bei Bewegung des Betätigungsorgans 7 wirkt dieses kraft- und/oder formschlüssig
auf einen Schaltring 9 ein, der im Gehäuse 2 befindlich ist. Der Schaltring 9 ist
derart ausgebildet, daß dieser aufgrund der Einwirkung des Betätigungsorgans 7 lediglich
eine begrenzte Linearbewegung ausführen kann. Bei weiterer Einwirkung durch die lineare
Bewegung des Betätigungsorgans 7 führt der Schaltring 9 dann eine Drehbewegung aus.
Bei dieser Drehbewegung wirkt der Schaltring 9 dann weiter auf eine Kontaktbrücke,
die aus einem drehbar gelagerten Kontaktelement 10 besteht, zur Bewegung in eine Schaltstellung
ein, in der die Kontaktbrücke die Festkontakte 11 elektrisch überbrückt. Zur Einwirkung
des Schaltrings 9 auf das Kontaktelement 10 sind am Schaltring 9 und dem Kontaktelement
10 Mittel angeordnet, die durch die Linearbewegung des Schaltringes 9 miteinander
in Wirkverbindung bringbar sind, so daß bei der anschließenden Drehbewegung des Schaltringes
9 das Kontaktelement 10 in die Schaltstellung drehbar ist.
[0015] Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt der Schaltring 9 ungefähr die Form eines Zylinders.
Im Inneren des Zylinders befindet sich ein in Fig. 1 gezeigter Hohlraum 12 mit einem
ungefähr kreisförmigen Querschnitt. In diesen Hohlraum 12 ragt ein Teil 14 am Betätigungsorgan
7 hinein. Dieses Teil 14 besitzt ebenfalls einen ungefähr kreisförmigen Querschnitt.
Am Teil 14 des Betätigungsorgans 7 und im Hohlraum 12 des Schaltrings 9 ist eine Verzahnung
15 angebracht, mit der das Betätigungsorgan 7 auf den Schaltring 9 einwirkt. Dabei
ist ein Teil dieser Verzahnung 15 am Betätigungsorgan 7 und der andere Teil der Verzahnung
15 am Schaltring 9 angeordnet. Mindestens ein Teil der Verzahnung 15 ist schräg verlaufend
ausgebildet, so daß die Linearbewegung des Betätigungsorgans 7 in eine Drehbewegung
des Schaltrings 9 umwandelbar ist. Es bietet sich aufgrund des ungefähr kreisförmigen
Querschnittes von Hohlraum 12 und Teil 14 an, den schräg verlaufenden Teil der Verzahnung
15 spiral- bzw. wendelförmig anzuordnen. Bei vorliegender Ausführung ist die Verzahnung
15 als spiralförmige Nut 16 am Umfang des Teils 14 am Betätigungsorgan 7 in der Art
eines Schraubengewindeganges ausgebildet, während an der Wand des Hohlraums 12 ein
korrespondierend spiralförmiger, in die Nut 16 eingreifender Ansatz 17 angebracht
ist. Selbstverständlich genügt es jedoch auch, anstelle des spiralförmigen Ansatzes
17 beispielsweise einen einfachen, gerade abstehenden Zapfen anzuordnen.
[0016] Zur Begrenzung der Linearbewegung des Schaltringes 9 sind Führungsmittel am Schaltring
9 angebracht sind, die mit einem am Schalter 1 befindlichen Anschlag zusammenwirken.
Der Anschlag ist am und/oder im Gehäuse 2 angeordnet und wird in der gezeigten Ausführung
von einer Nutwandung 18 einer Nut 19 gebildet, die sich im Gehäuse 2 des Schalters
1 befindet. Das Führungsmittel ist vorliegend als ein in die Nut 19 eingreifender
Ansatz 20 am Schaltring 9 ausgebildet. Wird das Betätigungsorgan 7 bewegt, so wird
aufgrund der Verzahnung 15 der Schaltring 9 solange linear bewegt bis der Ansatz 20
an der Nutwandung 18 anliegt. Dadurch wird eine weitere Linearbewegung des Schaltringes
9 verhindert und dieser wird durch die schräg verlaufende Verzahnung 15 dann verdreht,
wobei der Ansatz 20 an der Nutwandung 18 entlanggleitet. Die Größe der Nut 19 ist
so bemessen, daß sowohl die erforderliche Linear- als auch Drehbewegung des Schaltringes
9 erfolgen kann.
[0017] Das Kontaktelement 10 ist in Art einer Scheibe ausgebildet, wie der Fig. 2 näher
entnommen werden kann. Diese Scheibe ist in einer ungefähr parallel zu den Festkontakten
11 verlaufenden Ebene angeordnet. Am Umfang der Scheibe befinden sich die Schaltkontakte
21. Zweckmäßigerweise sind die Schaltkontakte 21 einstückig mit der Scheibe ausgebildet,
indem die Schaltkontakte 21 teilweise aus der Scheibe freigeschnitten und von dieser
abgebogen sind, wie man insbesondere der Fig. 3 entnimmt. Die Schaltkontakte 21 besitzen
wenigstens eine in der Ebene der Festkontakte 11 verlaufende Kontaktfläche 22, die
wiederum in Fig. 2 näher zu sehen ist.
[0018] Die Mittel zur Drehung des Kontaktelementes 10 sind ebenfalls in Fig. 2 gezeigt.
Diese Mittel bestehen aus wenigstens einem Nocken 23 und einer dazu korrespondierenden
Aufnahme 24. Der Nocken 23 ist am Schaltring 9 an der dem Kontaktelement 10 zugewandten
Seite angeordnet und ungefähr keilförmig vom Schaltring 9 abstehend ausgebildet. Die
Aufnahme 24 befindet sich an der dem Schaltring 9 zugewandten Seite des Kontaktelements
10 und besitzt eine Kante 25. Durch die Linearbewegung des Schaltringes 9 gelangt
der Nocken 23 mit seiner steilen Fläche 26 des Keils in Eingriff mit der Kante 25
an der Aufnahme 24.
[0019] Wie man sieht, befindet sich der Nocken 23 an einem Federarm 27 des Schaltringes
9. Der Federarm 27 ist einstückig durch einen teilweisen Freischnitt 28 mit dem Schaltring
9 verbunden. Damit bei der Drehbewegung des Kontaktelementes 10 keine einseitigen
Kräfte auf das Kontaktelement 10 ausgeübt werden, können am Schaltring 9 gegebenenfalls
zwei einander diametral gegenüberliegende Federarme 27 mit Nocken 23 befindlich sein.
Zweckmäßigerweise befinden sich an einem Federarm 27 wenigstens zwei Nocken 23, 23',
die mit ungefähr einem dem halben Abstand der Schaltkontakte 21 entsprechenden Abstand
an der dem Kontaktelement 10 zugeordneten Seite des Schaltrings 9 angeordnet sind.
[0020] Damit der Schalter 1 sicher zwischen Ein- und Aus-Stellung schaltbar ist, können
die Schaltstellungen des Kontaktelements 10 als Raststellungen ausgebildet sein. Zur
Erzeugung dieser Raststellungen befindet sich eine Rastkurve 29 am Sockel 3 des Gehäuses
2. In die Rastkurve 29 greift jeweils eine Fläche 30 am Kontaktelement 10 federnd
ein. Die Fläche 30 kann gegebenenfalls benachbart zur Kontaktfläche 22 am Schaltkontakt
21 sein. Die Rastkurve 29 besitzt zweckmäßigerweise eine derartige Fläche, daß ein
für den Benutzer bei Betätigung des Schalters 1 spürbarer Druckpunkt bei der Bewegung
des Kontaktelements 10 erzeugt wird.
[0021] Die zur Erzeugung der Rückstellkraft für das Betätigungsorgan 7. dienende Druckfeder
8 ist mit ihrem weiteren Ende an dem Kontaktelement 10 angeordnet. Somit übt die Druckfeder
8 gleichzeitig die Kontaktkraft, mit der der Schaltkontakt 21 an den Festkontakt 11
anlegbar ist, aus. Da der Schaltkontakt 21, der mit seiner Fläche 30 in die Rastkurve
29 eingreift, am Kontaktelement 10 befindlich ist, wird von der Druckfeder 8 zusätzlich
auch die Federkraft für die Rastung sowie die Druckpunkterzeugung bewirkt.
[0022] Der Schalter 1 kann auf einfache Weise beleuchtbar ausgestaltet werden. Dazu besitzt
das Betätigungsorgan 7 einen ungefähr konzentrisch zum Hohlraum 12 des Schaltrings
9 angeordneten inneren Hohlraum 31, der in Fig. 1 zu sehen ist, und das Kontaktelement
10 eine in Fig. 3 näher gezeigte mittlere Öffnung 32. In den inneren Hohlraum 31 und
die mittlere Öffnung 32 ist ein Leuchtmittel 33, beispielsweise eine Glühlampe oder
eine Leuchtdiode, zur Beleuchtung des Betätigungsorgans 7 einsetzbar.
[0023] Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen
des Erfindungsgedankens. So können beispielsweise die Kontaktflächen auch tangential
am Umfang des Kontaktelementes und die Festkontakte an der seitlichen Gehäusewand
anstelle am Sockel angeordnet sein. Statt einem Ein/Aus-Schalter, bei dem das Kontaktelement
die Festkontakte in der eingeschalteten Stellung überbrückt und in der ausgeschalteten
Stellung höchstens eine einzige Kontaktfläche einen der beiden Festkontakte berührt,
kann auch auf einfache Weise ein Umschalter hergestellt werden, indem ein weiterer
Festkontakt angeordnet ist, so daß in einer weiteren Schaltstellung das Kontaktelement
eine elektrische Verbindung zu dem weiteren Festkontakt herstellt. Durch zweckmäßige
Anordnung mehrerer Festkontakte kann der Schalter auch als Schalter für mehrere Stromkreise
o. dgl. ausgebildet sein.
Bezugszeichen-Liste:
[0024]
- 1:
- elektrischer Schalter
- 2:
- Gehäuse
- 3:
- Sockel
- 4:
- Flansch
- 5:
- Durchgangsloch
- 6:
- elektrischer Anschluß
- 7:
- Betätigungsorgan
- 8:
- Druckfeder
- 9:
- Schaltring
- 10:
- Kontaktelement
- 11:
- Festkontakt
- 12:
- Hohlraum
- 13:
- Kappe
- 14:
- Teil (von Betätigungsorgan)
- 15:
- Verzahnung
- 16:
- Nut
- 17:
- Ansatz
- 18:
- Nutwandung
- 19:
- Nut
- 20:
- Ansatz (am Schaltring)
- 21:
- Schaltkontakt
- 22:
- Kontaktfläche
- 23,23':
- Nocken
- 24:
- Aufnahme
- 25:
- Kante
- 26:
- steile Fläche
- 27:
- Federarm
- 28:
- Freischnitt
- 29:
- Rastkurve
- 30:
- Fläche (für Rastung des Kontaktelements)
- 31:
- innerer Hohlraum
- 32:
- mittlere Öffnung
- 33:
- Leuchtmittel
1. Elektrischer Schalter mit einem gegen eine Rückstellkraft, im wesentlichen linear
bewegbaren Betätigungsorgan (7), das auf eine Kontaktbrücke zur Bewegung in eine Schaltstellung
einwirkt, wobei die Kontaktbrücke in der Schaltstellung Festkontakte (11) elektrisch
überbrückt, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (7) kraft- und/oder formschlüssig
auf einen Schaltring (9) einwirkt, daß der Schaltring (9) derart ausgebildet ist,
daß der Schaltring (9) aufgrund der Einwirkung des Betätigungsorgans (7) lediglich
eine begrenzte Linearbewegung ausführen kann und bei weiterer Einwirkung eine Drehbewegung
ausführt, daß die Kontaktbrücke aus einem drehbar gelagerten Kontaktelement (10) besteht,
und daß am Schaltring (9) und dem Kontaktelement (10) Mittel angeordnet sind, die
durch die Linearbewegung des Schaltringes (9) miteinander in Wirkverbindung bringbar
sind, so daß bei der Drehbewegung des Schaltringes (9) das Kontaktelement (10) in
die Schaltstellung drehbar ist.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan
(7) auf den Schaltring (9) mittels einer Verzahnung (15) einwirkt, wobei ein Teil
der Verzahnung (15) am Betätigungsorgan (7) und der andere Teil der Verzahnung (15)
am Schaltring (9) angeordnet sind, und daß vorzugsweise mindestens ein Teil der Verzahnung
(15) schräg verlaufend ausgebildet ist, wobei insbesondere der schräg verlaufende
Teil der Verzahnung (15) spiral- bzw. wendelförmig angeordnet ist.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring
(9) einen Hohlraum (12), insbesondere mit einem ungefähr kreisförmigen Querschnitt
besitzt, wobei ein Teil (14) am Betätigungsorgan (7), insbesondere mit einem ungefähr
kreisförmigen Querschnitt in diesen Hohlraum (12) hineinragt, und wobei vorzugsweise
die Verzahnung (15) als spiralförmige Nut (16) am Umfang des Betätigungsorgans (7)
in der Art eines Schraubengewindeganges ausgebildet ist, und wobei weiter vorzugsweise
an der Wand des Hohlraums (12) ein in die Nut (16) eingreifender Ansatz (17) angebracht
ist.
4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung
der Linearbewegung des Schaltringes (9) Führungsmittel am Schaltring (9) angebracht
sind, die mit einem am Schalter (1) befindlichen Anschlag, der insbesondere am und/oder
im Gehäuse (2) des Schalters (1) angeordnet ist, zusammenwirken, wobei vorzugsweise
der Anschlag von einer Nutwandung (18) einer Nut (19) im Gehäuse (2) gebildet ist,
und wobei weiter vorzugsweise in die Nut (19) ein als Führungsmittel dienender Ansatz
(20) am Schaltring (9) eingreift.
5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kontaktelement (10) in Art einer Scheibe ausgebildet ist, an deren Umfang die
Schaltkontakte (21) angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Scheibe in einer ungefähr
parallel zu den Festkontakten (11) verlaufenden Ebene angeordnet ist und die Schaltkontakte
(21) wenigstens eine in der Ebene der Festkontakte (11) verlaufende Kontaktfläche
(22) besitzen, indem insbesondere die einstückig mit der Scheibe ausgebildeten Schaltkontakte
(21) teilweise aus der Scheibe freigeschnitten und von dieser abgebogen sind.
6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel zur Drehung des Kontaktelementes (10) aus wenigstens einem Nocken (23)
und einer dazu korrespondierenden Aufnahme (24) bestehen, die am Schaltring (9) sowie
am Kontaktelement (10) angeordnet sind, daß vorzugsweise der Nocken (23) ungefähr
keilförmig vom Schaltring (9) abstehend ausgebildet ist, und daß weiter vorzugsweise
die Aufnahme (24) aus einer Kante (25) an dem Schaltkontakt (21) an der dem Schaltring
(9) zugewandten Seite besteht, wobei der Nocken (23), insbesondere mit der steilen
Fläche (26) des Keils, durch die Linearbewegung des Schaltrings (9) in Eingriff mit
der Aufnahme (24) bringbar ist.
7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (23)
an einem Federarm (27) des Schaltringes (9), der insbesondere einstückig mit einem
teilweisen Freischnitt (28) mit dem Schaltring (9) verbunden ist, angeordnet ist,
wobei am Schaltring (9) gegebenenfalls zwei einander diametral gegenüberliegende Federarme
(27) mit Nocken (23) befindlich sein können, und daß vorzugsweise wenigstens zwei
Nocken (23, 23') mit ungefähr einem dem halben Abstand der Schaltkontakte (21) entsprechenden
Abstand an der dem Kontaktelement (10) zugeordneten Seite des Schaltrings (9) angeordnet
sind.
8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltstellung des Kontaktelements (10) als Raststellung ausgebildet ist, wobei
vorzugsweise zur Erzeugung der Raststellung eine Rastkurve (29) am Gehäuse (2) angeordnet
ist, in die jeweils eine Fläche (30) am Kontaktelement (10), die gegebenenfalls benachbart
zur Kontaktfläche (22) am Schaltkontakt (21) ist, federnd eingreift, und wobei weiter
vorzugsweise die Rastkurve (29) eine einen Druckpunkt bei der Bewegung des Kontaktelements
(10) erzeugende Fläche besitzt.
9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Erzeugung der Rückstellkraft für das Betätigungsorgan (7) eine Druckfeder (8)
mit einem Ende am Betätigungsorgan (7) und mit dem anderen Ende am Kontaktelement
(10) angeordnet ist, so daß die Druckfeder (8) gleichzeitig die Kontaktkraft, mit
der der Schaltkontakt (21) an den Festkontakt (11) anlegbar ist, und die Federkraft
für die Rastung sowie die Druckpunkterzeugung bewirkt.
10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Betätigungsorgan (7) eine ungefähr konzentrisch zum Hohlraum (12) des Schaltrings
(9) angeordneten inneren Hohlraum (31) und das Kontaktelement (10) eine mittlere Öffnung
(32) besitzen, so daß in den inneren Hohlraum (31) und in die mittlere Öffnung (32)
ein Leuchtmittel (33) zur Beleuchtung des Betätigungsorgans (7), zur Funktionsanzeige
der Schaltstellung o. dgl. einsetzbar ist.