-
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Derartige elektrische Schaltgeräte sind in der Regel dafür vorgesehen, die Ein- und Ausschaltung eines Stromkreises bzw. die Umschaltung von einem auf einen anderen Stromkreis zu bewirken. Bei solchen elektrischen Schaltgeräten können die unterschiedlichsten Kontaktsysteme (feststehende und bewegbare Kontaktteile) Verwendung finden. Die Betätigung solcher Schaltgeräte erfolgt durch ein Verschwenken einer Betätigungswippe ausgehend von einer Ausgangsstellung in zumindest eine Betätigungsstellung, wobei die Betätigungsstellungen tastend ausgeführt sind. Üblicherweise werden derartige elektrische Schaltgeräte als Tastschalter bzw. Druckfolgeschalter bezeichnet. Dies bedeutet, dass die Betätigungswippe nach einem Betätigungsvorgang immer automatisch aus der Betätigungsstellung wieder in die Ausgangsstellung zurückkehrt. Das bewegbare Kontaktelement bleibt hingegen in der durch diesen Betätigungsvorgang verursachten Schaltstellung. Erst bei einem nochmaligen Betätigungsvorgang wechselt das bewegbare Kontaktelement zurück zu der vorherigen Schaltposition. Oftmals sind solche elektrischen Schaltgeräte mit einem Leuchtmittel ausgerüstet, damit entweder eine Funktionsanzeige und/oder eine Suchbeleuchtung realisiert werden kann.
-
Elektrische Schaltgeräte dieser Bauart werden in großer Stückzahl in der Gebäudeinstallationstechnik eingesetzt und sollen als solche über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten mit möglichst gleichbleibender Schalthaptik ihre Schaltfunktion zuverlässig erfüllen.
-
Ein elektrisches Schaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus
DE 10 2015 110 641 B3 bekannt. Das bekannte elektrische Schaltgerät umfasst eine Betätigungswippe und ein Sockelteil, wobei die Betätigungswippe unter Wirkung zumindest einer Rückstellfeder schwenkbar am Sockelteil gelagert ist. An der Betätigungswippe ist ein Druckstück schwenkbar gelagert, welches unter Wirkung eines Federelementes mit seinem freien Endbereich wechselweise mit zwei am Schaltstück vorhandenen Gleitflächen zur Anlage kommt. Das als Trompetenfeder ausgebildete Federelement ist unter Vorspannung einerseits am Druckstück und andererseits am Schaltstück festgelegt. Bei Betätigung der Betätigungswippe wird das Federelement maximal vorgespannt und seitlich maximal ausgelenkt. Nach Beendigung der Betätigung wird die Betätigungswippe durch die Rückstellfeder in die Ausgangsstellung zurückbewegt und das Druckstück wird durch das Federelement in eine neutrale Ausgangsposition zurückbewegt, wodurch dann das Federelement wieder minimal vorgespannt und seitlich nicht ausgelenkt ist.
-
Der bekannte Schalter ist aufwendig in der Montage, weil er viele Bauteile umfasst und das Federelement bei der Montage beidseitig an Druckstück und Schaltstück festgelegt werden muss.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Schaltgerät anzugeben, welches in Aufbau und Montage vereinfacht ist und zugleich eine langzeitstabile Schalthaptik aufweist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Schaltgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Hierdurch wird ein elektrisches Schaltgerät geschaffen, welches eine Betätigungswippe und ein Sockelteil umfasst, wobei die Betätigungswippe unter Wirkung zumindest einer Rückstellfeder verschwenkbar am Sockelteil gelagert ist. In dem Sockelteil ist ein Schaltmechanismus aufgenommen, der ein schwenkbar in dem Sockelteil gelagertes Schaltelement und schaltbare Kontaktelemente umfasst. Zur Übertragung der Bewegung der Betätigungswippe auf das Schaltelement ist ein an der Betätigungswippe angelenktes Druckstück vorgesehen, welches das Schaltelement unter Auslenkung des Druckstücks aus einer definierten Ruheposition in wechselnder Richtung verschwenkt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Druckstück in einem an der Betätigungswippe angelenkten Endbereich gegabelt mit zwei Gabelbeinen ausgebildet ist, die mit der Betätigungswippe über jeweils ein Gelenkelement schwenkbar in Eingriff stehen. Dabei ist die Ruheposition durch einen Gleitkontakt zwischen mindestens einem der Gabelbeine und der Betätigungswippe definiert. Der Gleitkontakt ist derart ausgebildet, dass sich bei Auslenkung des Druckstücks aus der Ruheposition der Abstand der Gabelbeine zueinander unter elastischer Verformung des Druckstücks verändert.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät ist die Ruheposition des Druckstücks somit durch einen Rastpunkt des Gleitkontaktes zwischen Druckstück und Betätigungswippe definiert. Im Rastpunkt des Gleitkontakts entspricht die Beabstandung der Gabelbeine im Wesentlichen einem unbelasteten Zustand. Bei Auslenkung des Druckstücks aus der Ruheposition verlässt das Druckstück den Rastpunkt des Gleitkontakts unter elastischer Einfederung der Gabelbeine. Die Federkraft der eingefederten Gabelbeine erzeugt somit eine Rückstellkraft für das Druckstück in die Ruheposition.
-
Das erfindungsgemäße Schaltgerät zeichnet sich somit dadurch aus, dass auf ein separates Federelement zur Festlegung einer Ruheposition des Druckstücks verzichtet werden kann. Die Federwirkung eines separaten Federelements wird erfindungsgemäß durch die Formgebung und Art der Festlegung des Druckstücks an der Betätigungswippe in diese beiden Komponenten des Schaltgeräts integriert. Durch die Integration der Federfunktion vereinfacht sich nicht nur der Aufbau des Schaltgeräts durch Einsparung eines separaten Federelements. Auch der Montageaufwand des Schaltgeräts ist reduziert, da die Ruheposition des Druckstücks durch den Rastpunkt des Gleitkontaktes allein in Bezug auf die Betätigungswippe definiert ist. Im Gegensatz dazu musste das vorbekannte separate Federelement während der Montage beidseitig an Betätigungswippe und Sockelteil festgelegt werden.
-
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Schaltgeräts liegt in seiner langzeitstabilen Schalthaptik. Die Gabelbeine des Druckstücks sind in der Ruheposition bevorzugt unbelastet. Das Druckstück ist daher in unbetätigter Neutralposition der Betätigungswippe keiner Dauerbelastung ausgesetzt. Die elastische Verformung der Gabelbeine erfolgt nur kurzzeitig während der Betätigung des Schaltgeräts. Dies beugt einer Degeneration der Federwirkung vor, sodass der fühlbare Schaltwiderstand bei Betätigung der Betätigungswippe über einen langen Zeitraum weitgehend unverändert bleibt.
-
In bevorzugten Ausführungsformen ist der Gleitkontakt zwischen einem Vorsprung und einer Vertiefung gebildet, die einander gegenüberliegend an mindestens einem der Gabelbeine und der Betätigungswippe ausgebildet sind. Durch die Wahl der Positionierung des Vorsprungs und der Vertiefung relativ zum Anlenkungspunkt kann die Ruheposition des Druckstücks festgelegt werden.
-
Beispielsweise kann der Vorsprung als eine abgerundete Noppe und die Vertiefung im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist. Es hat sich gezeigt, dass die gerundete Ausbildung des Vorsprungs in Zusammenwirkung mit einer dazu komplementären im Querschnitt bogenförmigen Vertiefung einen wohldefinierten Druckpunkt für die Betätigung des Schaltgeräts erzeugt. Die im Querschnitt bogenförmige Vertiefung kann beispielsweise als Rundprofilnut ausgebildet sein. Alternativ sind auch Ausführungsformen mit einem zahnförmig ausgebildeten Vorsprung und einer im Querschnitt komplementären Nut als Vertiefung denkbar.
-
In anderen Ausführungsformen kann der Gleitkontakt beispielsweise in Form einer das Gelenkelement umgebenden, axial in Richtung der Schwenkachse des Druckstücks wirksamen Verzahnung - beispielsweise nach Art einer Hirth-Verzahnung - erfolgen. Die Position der Zähne der Verzahnung legt in diesem Falle die Ruheposition des Druckstücks fest. Die Rückstellkraft ist über den Winkel der Zahnflanken einstellbar.
-
In bevorzugten Ausführungsformen weist das Druckstück eine Längsachse auf, die in der Ruheposition mit einer Betätigungsfläche der Betätigungswippe einen Druckwinkel im Bereich von 40° bis 50°, bevorzugt von 42° bis 48° einschließt. Durch einen Druckwinkel des Druckstücks in diesem Bereich wird ein besonders gleichmäßiges Schaltgefühl für beide Schaltrichtungen erzielt.
-
Weiterhin ist bevorzugt, wenn an dem Schaltelement zwei Gleitflächen vorhanden sind, die in Richtung der Längsachse des Druckstücks gesehen beidseits einer Schwenkachse des Schaltelements angeordnet sind, mit denen das Druckstück bei aufeinander folgenden Betätigungen der Betätigungswippe in seinem freien Endbereich wechselweise zur Anlage kommt. Bei einer derartigen Ausgestaltung mit zwei Gleitflächen kann das Druckstück in Ruheposition abhängig von der Stellung des Schaltelements mit jeweils einer der beiden Gleitflächen in Anlage kommen, und so das Schaltstück abwechselnd in die jeweils andere Schaltposition bewegen.
-
Vorzugsweise ist an der Betätigungswippe ein Achslager ausgebildet und die Gelenkelemente sind als Achszapfen ausgebildet, die in dem Achslager schwenkbar gelagert sind. Die Achslager können beispielsweise als Bohrungen in der Betätigungswippe oder als Klauen ausgebildet sein, in die die Achszapfen bei Montage eingeführt bzw. eingeschnappt werden. Andere dem Fachmann bekannte Schwenkverbindungen zur Anlenkung des Druckstücks sind denkbar.
-
In bevorzugten Ausführungsformen sind die Achszapfen und der Gleitkontakt außenseitig der Gabelbeine angeordnet und das Druckstück wird bei Betätigung der Betätigungswippe unter Annäherung der Gabelbeine zueinander elastisch verformt. Die außenseitige Anordnung der Achszapfen vereinfacht die Montage des Druckstücks in der Betätigungswippe, bei der die Gabelbeine unter Druck angenähert werden können, um sie in das Achslager einzubringen.
-
In bevorzugten Ausführungsformen weist das Schaltelement einen Schwenkkörper und einen in dem Schwenkkörper gelagerten, federbelasteten Schaltstift auf. Der von dem Schwenkkörper separate, federbelastete Schaltstift kann vorteilhaft unterschiedliche Beabstandungen zwischen Schwenkkörper und Kontaktelementen in unterschiedlichen Schaltstellungen oder auch aufgrund von Fertigungstoleranzen ausgleichen.
-
Bevorzugt sind die Betätigungswippe und das Druckstück aus einem Kunststoff gefertigt. Kunststoffe weisen vorteilhafte Formfederungseigenschaften auf und sind zugleich einfach und kostengünstig in der Fertigung zu handhaben.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Schaltgerätes,
- 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Betätigungswippe und des Druckstücks des Schaltgerätes gemäß 1 in einer rückwärtigen Ansicht,
- 3 einen Schnitt des Schaltgerätes nach 1 längs der Betätigungswippe, wobei die Schnittebene ein Gelenkelement des Druckstücks schneidet,
- 4A eine Detaildarstellung des Details X aus 3,
- 4B einen Schnitt des Schaltgerätes nach 1 quer zum Druckstück, wobei die Schnittebene im Bereich des Gleitkontakts liegt,
- 5A bis 5D Schnittdarstellungen des Schaltgerätes nach 1 längs der Betätigungswippe, die das Schaltgerät vier unterschiedlichen Schalt- und Betätigungszuständen zeigen.
-
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
-
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schaltgerätes 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Das Schaltgerät 1 umfasst eine Betätigungswippe 2 und ein Sockelteil 3. Die Betätigungswippe 2 ist unter Wirkung zumindest einer Rückstellfeder 4 verschwenkbar am Sockelteil 3 gelagert. Das Sockelteil 3 umfasst vorzugsweise ein unteres Sockelteil 31 und ein oberes Sockelteil 32. In dem Sockelteil 3 ist ein Schaltmechanismus 5 aufgenommen, der ein um eine Schwenkachse A schwenkbar in dem Sockelteil 3 gelagertes Schaltelement 6 und schaltbare Kontaktelemente 7 umfasst. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Schaltelement 6 einen Schwenkkörper 18 und einen in dem Schwenkkörper 18 gelagerten, federbelasteten Schaltstift 19.
-
Zur Übertragung einer Bewegung der Betätigungswippe 2 auf das Schaltelement 6 ist ein an der Betätigungswippe 2 angelenktes Druckstück 8 vorgesehen. Das Druckstück 8 verschwenkt das Schaltelement 6 bei Betätigung der Betätigungswippe 2 in wechselnder Richtung unter Auslenkung des Druckstücks 8 aus einer definierten Ruheposition.
-
Die erfindungsgemäße Anlenkung des Druckstücks 8 an der Betätigungswippe wird mit Bezug auf die 2 bis 4 näher erläutert. 2 zeigt Betätigungswippe 2 und Druckstück 8 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung. 3 zeigt das zusammengebaute Schaltgerät im Längsschnitt. 4A und 4B zeigen Details des zusammengebauten Schaltgeräts in geschnittener Darstellung.
-
Das Druckstück 8 ist in seinem an der Betätigungswippe 2 angelenkten Endbereich 11 gegabelt mit zwei Gabelbeinen 12 ausgebildet. Die Gabelbeine 12 stehen mit der Betätigungswippe 2 über jeweils ein Gelenkelement 13 schwenkbar in Eingriff (vgl. insbesondere 3 und 4A). Die Ruheposition des Druckstücks 8 ist gegenüber der Betätigungswippe 2 durch einen Gleitkontakt 14 (vgl. 4A und 4B) zwischen mindestens einem der Gabelbeine 12 und der Betätigungswippe 2 definiert. Hierfür ist der Gleitkontakt 14 derart ausgebildet ist, dass sich bei Auslenkung des Druckstücks 8 aus der Ruheposition der Abstand der Gabelbeine 12 zueinander unter elastischer Verformung des Druckstücks 8 verändert.
-
In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Betätigungswippe 2 ein Achslager 17 ausgebildet und die Gelenkelemente 13 sind als Achszapfen ausgebildet, die in dem Achslager 17 schwenkbar gelagert sind. Die Achszapfen und der Gleitkontakt 14 sind dabei außenseitig der Gabelbeine 12 angeordnet, so dass das Druckstück 8 bei Betätigung der Betätigungswippe 2 unter Annäherung der Gabelbeine 12 zueinander elastisch verformt wird (vgl. 2 und 3). Der Gleitkontakt 14 ist zwischen einem Vorsprung 15 und einer Vertiefung 16 gebildet, die einander gegenüberliegend an mindestens einem der Gabelbeine 12 und der Betätigungswippe 2 ausgebildet sind. Der Vorsprung 15 und die Vertiefung 16 sind dabei vorzugsweise im Querschnitt komplementär zueinander ausgebildet, beispielsweise als eine abgerundete Noppe und eine im Querschnitt bogenförmige Vertiefung. Die Vertiefung kann beispielsweise kreisförmig, oder länglich als Nut ausgebildet sein.
-
Vorzugsweise sind die Betätigungswippe 2 und das Druckstück 8 aus einem Kunststoff gefertigt, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren.
-
Wie insbesondere in 4B zu erkennen ist, besteht zwischen mindestens einem, vorzugsweise beiden Gabelbeinen 12 und der Betätigungswippe 2 in der Ruheposition des Druckstücks 8 ein Formschluss, der durch eine inhärente Formfederung der an dem Druckstück 8 festgelegten Gabelbeine aufrechterhalten wird. Der Formschluss zwischen Gabelbein 12 und Betätigungswippe 2 kann durch Verschwenkung des Druckstücks 8 aus der Ruheposition zumindest teilweise aufgehoben werden unter Einfederung der Gabelbeine 12 zueinander. Auf diese Weise ist durch den Gleitkontakt 14 ein Rastpunkt in der Schwenkbewegung des Druckstücks 8 ausgebildet, der die Ruheposition des Druckstücks 8 definiert.
-
Das Druckstück 8 weist eine Längsachse L auf, die in der Ruheposition mit einer Betätigungsfläche F der Betätigungswippe 2 einen Druckwinkel β im Bereich von 40° bis 50°, bevorzugt von 42° bis 48° einschließt. Durch die einseitige Anlenkung des Druckstücks 8 an der Betätigungswippe und die Festlegung der Ruheposition durch den ebenfalls an der Betätigungswippe angeordneten Gleitkontakt 14, kann der Druckwinkel β in Ruheposition unabhängig von weiteren Bezugsgrößen frei gewählt werden. Ein Druckwinkel β im angegebenen Bereich erzeugt ein besonders gleichmäßiges Schaltgefühl unabhängig von der Schwenkrichtung des Schaltelements 6.
-
Die 5A bis 5D zeigen das erfindungsgemäße Schaltgerät in verschiedenen Schalt- und Betätigungspositionen.
-
5A zeigt eine erste Schaltposition, bei der die Betätigungswippe 2 durch die Rückstellfeder 4 in Neutralposition verbleibt. Gleichzeitig befindet sich das Druckstück 8 in der gegenüber der Betätigungswippe 2 definierten Ruheposition mit einem Druckwinkel β. Die Gabelbeine des Druckstücks 8 stehen in dieser ersten Schaltposition bevorzugt lastlos im Gleitkontakt 14 mit der Betätigungswippe 2. An dem Schaltelement 6 sind zwei Gleitflächen 10 vorhanden, die in Richtung der Längsachse L des Druckstücks 8 gesehen beidseits einer Schwenkachse A des Schaltelements 6 angeordnet sind. Die Kontaktelemente 7 stehen in dieser Schaltposition nicht miteinander in Kontakt.
-
Wird das Schaltgerät 1 aus der ersten Schaltposition heraus betätigt, so ergibt sich die erste Betätigungsposition, die in 5B gezeigt ist. Bei der Betätigung der Betätigungswippe 2 wird die Betätigungswippe 2 unter Einfederung der Rückstellfeder 4 gegenüber dem Sockelteil verschwenkt. Das Druckstück 8 gerät mit seinem freien Endbereich in Anlage mit einer ersten der beiden Gleitflächen 10.
-
Mittels des durch das Druckstück 8 übertragenen Betätigungsdrucks wird das Schaltelement 6 verschwenkt, wodurch das Druckstück 8 gleichzeitig aus seiner Ruheposition nach unten ausgelenkt wird und gegenüber der Betätigungswippe 2 einen unteren Auslenkwinkel β1 annimmt. Als Folge der Verschwenkung des Schaltelements 6 bringt der in dem Schwenkkörper 18 gelagerte Schaltstift 19 die beiden Kontaktelemente 7 miteinander in Kontakt.
-
Wird die Betätigungswippe 2 nun freigegeben, stellt sich die in 5C gezeigte zweite Schaltposition ein. Die Betätigungswippe 2 ist mittels der Rückstellfeder 4 in ihre Neutralposition zurückgekehrt, wobei das Druckstück 8 vom Schaltelement 6 freigegeben wird. Das Druckstück 8 kehrt unter der Rückstellkraft der Formfederung der Gabelbeine 12 in den Rastpunkt des Gleitkontakts 14 zurück, der die Ruheposition des Druckstücks 8 mit dem Druckwinkel β definiert. Das Schaltelement 6 und die Schaltkontakte 7 verbleiben in der geschalteten, miteinander kontaktierten Position.
-
Bei erneuter Betätigung der Betätigungswippe 2 stellt sich die in 5D gezeigte zweite Betätigungsposition ein. Unter Verschwenkung der Betätigungswippe 2 gerät der freie Endbereich des Druckstücks 8 aufgrund der veränderten Position des Schaltelements 6 nun mit der anderen der beiden Gleitflächen 10 in Anlage. Das Druckstück 8 kommt daher bei aufeinander folgenden Betätigungen der Betätigungswippe 2 in seinem freien Endbereich 9 wechselweise mit den beiden Gleitflächen 10 zur Anlage. Während des Einstellens der zweiten Betätigungsposition wird das Schaltelement 6 durch das Druckstück 8 unter Aufhebung des Kontaktes der Kontaktelemente 7 in die entgegengesetzte Richtung verschwenkt. Das Druckstück 8 wird dabei aus seiner Ruheposition nach oben ausgelenkt und nimmt gegenüber der Betätigungswippe 2 vorübergehend unter Einfederung der Gabelbeine 12 einen oberen Auslenkwinkel β2 an.
-
Bei Freigabe der Betätigungswippe 2 aus der zweiten Betätigungsposition nach 5D ergibt sich wieder die erste Schaltposition nach 5A.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- elektrisches Schaltgerät
- 2
- Betätigungswippe
- 3
- Sockelteil
- 4
- Rückstellfeder
- 5
- Schaltmechanismus
- 6
- Schaltelement
- 7
- Kontaktelemente
- 8
- Druckstück
- 9
- freier Endbereich
- 10
- Gleitfläche
- 11
- angelenkter Endbereich
- 12
- Gabelbein
- 13
- Gelenkelement
- 14
- Gleitkontakt
- 15
- Vorsprung
- 16
- Vertiefung
- 17
- Achslager
- 18
- Schwenkkörper
- 19
- Schaltstift
- 31
- Sockelunterteil
- 32
- Sockeloberteil
- A
- Schwenkachse des Schaltelements
- F
- Betätigungsfläche der Betätigungswippe
- L
- Längsachse des Druckstücks
- β
- Druckwinkel in Ruheposition
- β1
- unterer Auslenkwinkel
- β2
- oberer Auslenkwinkel