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Tastkontakt
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Die Erfindung betrifft einen Tastkontakt für ein mit einer drehbaren
Antriebswelle versehenes, mittels eines Betätigungsknopfes regelbares, elektromechanisches
Einstellement (z.B.
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Potentiometer). Der Tastkontakt soll unabhängig vom durch Drehen der
Antriebswelle veränderbaren elektrischen Kennwert des Einstellelements durch Druck
auf den Betätigungsknopf eine Impulsgabe ermöglichen, durch die ein Schaltvorgang
bewirkbar ist. Auf diese Weise ist es z.B. möglich, den Regelbereich eines Potentiometers
durch Hinzuschaltung eines Festwiderstandes gewissermaßen in eine andere Eben zu
verlegen.
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Als weitere von der Erfindung betroffene Einstellelemente mit starr
montierter, drehbarer Antriebswelle seien Stufendrehschalter und Drehkondonsatoren
ervJähnt, jedoch ist der Anwendungsbereich des Erfindungsgegenstandes nicht auf
die genannten Einstellelemente beschränkt.
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Tastkontakte für Umschalt- oder Impulsgabefunktionen zur Anordnung
an Einstellelementen mit Drehwelle sind bekannt. meist sind sie als vorgefertigte
Schalteinheiten auf der dem Bettigungsknopf abgewandten Seite des betreffenden Einstellelementes
angeordnet tuld können mittels einer das Einstellelement durchsetzenden, axial verschiebbar
geführten Antriebswelle du-£'ch Bewegung in Achsrichtung betätigt werden.
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Die Schalteinheit kann z.B. eine bistabile Kontakteinrichtung oder
einen aus zwei relativ zueirander bewegbaren Kontaktelementen gebildeten einfachen
Tastkontakt enthalten. Es ist auch bekannt, einen Tastkontakt aus zwei oder mehreren
in einer Bbene angeordneten Kontaktflächen und einer mittels eines
axial
bewegbaren Schafts elastisch auf diese Flächen aufsetzbaren Kontaktbrücke aufzubauen.
Auch ein solcher Tastkontakt kann nach bekanntem Vorbild angeordrzet und mittels
der axial verschiebbaren Antriebswelle des Potentiometers be-cätigt werden.
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Abgesehen davon, daß ein handelsübliches Potentiometer oder ein anderes
entsprechendes Einstellelement mit axial verschiebbarer Antriebswelle aufgrund der
konstruktiven Maßnahmen für die Führung der Welle mechanisch aufwendiger und deshalb
teurer zu sein pflegt als ein einfaches, mit starrer Antriebswelle versehenes, ist
es darüber hinaus auch denkbar, daß die Anordnung einer Scha1t- oder Kontakteinheit
an der Unterseite eines solchen Einstellelements in bestimmten Einbaufällen räumliche
Schwierigkeiten bereitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten
Tastkontakt für ein handelsübliches elek-tromechanisches Einstellelement mit starr
montierter Antriebsachse zu schaffen, der die räumlichen Verhältnisse beim Einbau
des Ein stellelements möglichst wenig beeinflußt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß auf der Bedienungsseite
des Einstellelements in festem Abstand um Antriebswelle herum verteilt wenigstens
zwei voneinander iselierte Kontaktflächen vom Ende der Welle aus zugänglich in einer
sich senkrecht zur Wellenachse erstreckenden Ebene angeordnet und mittels einer
in Richtung der Wellenachse beweglichen, gegen eine elastische Rückstellkraft aufsetzbaren
Kontaktbrücke galvanisch miteinander verbindbar sind.
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Ein so beschaffener Tastkontakt kann in platzsparender Weise unter
dem Betätigungsknopf angeordnet sein und erfordert keine axial verschiebbar gelagerte
Antriebswelle, da die genannte Kontaktbrücke unabhängig von der Welle beweglich
und auf die Kontaktflächen aufsetzbar geführt sein kann, indem sie beispielsweise
eine starre Antriebswelle des Einstellelements mit Spiel umgreift.
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Die Arbeitsbewegung kann nun mittels des Betätigungsknopfes auf die
Kontaktbrücke übertragen werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann der
Betätigungsknopf dazu axial beweglich auf der Antriebswelle geführt und an seiner
den Kontaktflächen zugewandten Seite mit einer entsprechenden Kontaktbrücke in Verbindung
gehalten sein. Die axiale Beveg-1i.chkeit des Betätigungsknopfes ermöglicht damit
auch die für eine galvanische Verbindung der Kontaktflächen erforderliche Bewegbarkeit
der Kontaktbrücke.
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Im allgemeinen werden für die era.ünschte Schaltfunktion zwei zu beiden
Seiten der Antriebswelle angeordnete, miteinander verbindbare Kontaktflächen ausreichen.
Es ist jedoch auch möglich, drei Kontaktflächen, beispielsweise im Winkel von 1200
gegeneinander versetzt, in einer Ebene um die Welle herum anzuordnen. In beiden
Fällen ist es ohne Schwierigkeiten möglich, eine die Kontaktflächen übergreifende,
ebene Kontaktbrücke kontaktgebend auf diese Kontaktflächen aufzusetzen, wenn die
Kontaktbrücke sich einer geringen Neigung der durch die Kontaktflächen bestimmten
Kontaktebene anpassen kann.
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Ein solcher Neigungsausgleich ist möglich wenn die Kontaktbrücke mit
ausreichendem Spiel geführt und nicht Etarr mit dem Betätigungsknopf verbunden,
sondern nur in Antriebsverbindung mit ihm gehalten ist, wozu sie sich vorzugsweise
in einem zeniralen Bereich des Knopfes abstützen kann.
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Da mit dem Betätigungsknopf nun eine rotierende Einstellbewiegung
auf die Antriebswelle übertragen werden, gleichzeitig aber auch unter jedem beliebigen
Drehwinkel ein hochwertiger Tastkontakt herstellbar sein soll, empfiehlt sich für
den Neigungsausgleich der am Knopf gehaltenen Kontaktbrücke eine Anordnung, die
taumelnde Bewegungen gestattet.
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Sind mehr als drei Kontaktflächen um die Welle herum verteilt, so
sind für eine gemeinsame Kontaktgabe mittels einer taumelnden
Kontaktbrücke
zusätzliche Maßnahmen für den Ausgleicn von Toleranzen nötig. In einem solchen Fall
können beispielsweise eine oder mehrere der Kontaktflächen In Achsrichtung elastisch
in der Kontaktebene angeordnet sein.
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Um geringe 1Jbergangswiderstände bei der Kontaktierung zu erzielen,
ist es selbstverständlich ohne Schwierigkeiten möglich, die Kontaktelemente sowie
die Kontaktbrücke ganz oder partiell mit einem SdelmetallUberzug zu versehen.
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Der Betätigungsknopf kann nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung
mittels einer Druckfeder in seiner den Kontaktflächen abgewandten Ruhelage auf der
Antriebswelle gehalten sein. Die Druckfeder kann z.B. als kegelförmige Wendelfeder
zwischen dem Ende der Antriebswelle und einer entsprechenden Wandung des Eetätigungsknopfes
oder zwischen einem dem Einstellelement zugewandtem Randbereich des Knopfes und
einer Anlagefläche am Einstellelement selbst eingefügt sein. Eine derartige, den
Betätigungsknopf unter Spannung haltende Druckfeder kann bei der bestehenden Verbindung
zwischen Knopf und Kontaktbrücke gleichzeitig auch die auf die Kontaktbrucke wirkende
elastische Rückstellkraft erzeugen.
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Für seine axiale Bewegbarkeit kann der Betätigungsknopf nun eine konzentrische
Bohrung enthalten, deren Durchmesser den Außendurchmesser der Welle um einen ausreichenden
MaBbetrag übertrifft. Zur Begrenzung der relativen axialen Beweglichkeit können
Welle und Knopf mit sich senkrecht zur Bewegungsachse erstreckenden, einander in
Achsrichtung übergreifenden Anschlagsflächen versehen sein. Gleichzeitig können
Fhhrungselemente vorgesehen sein, die Knopf und Welle im Sinne einer formschlüssig
gekuppelten Übertragung von Drehmomenten zum Verändern des Einstellwertes miteinander
verbinden.
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Ausgehend von der Verwendung handelsüblicher, unverändert eingesetzter
Einstellelemente kann der Betätigungsknopf nach einer Weiterbildung der Erfindung
aber auch im Interesse einfacher Montierbar!{eit eine Fuhrungshülse enthalten, die
fest auf
der hntriebswelle aufgesetzt und vom Betätigungsknopf mit
axialem Spiel umschlossen ist. Auf diese Weise ist eine Axialbewegung des Betätigungsknopfes
auf der starren Antriebswelle in einem fest begrenzten Bereich möglich, der für
die Kontaktierung ausreichen kann.
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Eine solche aus Metall oder Kunststoff herstellbare Führungshülse
kann mit dem Betätigungsknopf mittels radial ineinandergreifender, die relative
Verschiebbarkeit der beiden Teile zueinander zulassender Vorsprünge bzw. Ausnehmungen
für die Übertragung von Einstelldrehmomenten formschlüssig miteinander verbunden
sein. Es ist weiterhin möglich, den Bohrungsquerschnitt der Führungshülse auf einen
mit wenigstens einer achsparallelen Abflachung versehenen Querschnitt der Betätigungswelle
abzustimmen und auf diese Weise eine.formschlusszge Drehmomentenübertragung zwischen
Hülse und Antriebswelle herzustellen. Ein so gestalteter Betätigungsknopf mit rührungs
hülse ist i.n gleicher Weise geeignet für die Übertragung von Drehbewegungen auf
das Einstellelement, wie für die Druckbetätigung des Tastkontaktes.
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Um die FUhrung.shülse selbst unverschiebbar auf der Antriebsreelle
zu halten, kann sie in ihrem mit der Welle zusammenwirkenden Bohrungsquerschnitt
mit wenigstens einem in. den Bohrungsinnenraum ragenden Vorsprung versehen sein,
der durch Verformung beim Aufsetzen auf die Welle einen kraftschlüssigen Sitz der
Hülse auf der Welle bewirkt. Selbstverständlich ist es auch möglich eine axial formschlüssige
Verbindung z.B. mittels federnder Elemente an Welle oder Führungshülse zu erreichen,
die für das Demontieren aus ihrer Raststellung herausführbar sein können.
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Der Betätigungsknopf, der zweckmäßig als Kunststoffspritzteil hergestellt
ist, kann nun einen mehr oder weniger großen, mit seiner Öffnung den Kontaktflächen
zugewandten Hohlraum umschließen. Dieser Hohlraum ist mit Ausnahme des die Antriebswelle
aufnehmenden, zentralen Bereichs in einem üblichen An-
wendungsfall
des Betätigungsknopfes als Drehknopf ungenutzt.
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Gemäß Erfindung kann nun die Kontaktbrücke in ihrer Zuschnittsform
auf die Querschnittsfläche dieses Hohlraums abgestimmt, in dessen Öffnung gegen
eine elas-tische Rückstellkraft eingefügt und dort mittels wenigs-tens eines die
Kontaktbrücke in ihrem äußeren Randbereich übergreifenden, der Innenwand des Betätigungsknopfes
zugeordneten Halteelements gehalten sein.
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Der Hohlraum des Knopfes kann in diesem Fall z.B. eine gewendelte
Druckfeder, die Kontaktbrücke und einen diese übergreifenden Sprengring in iiberaus
platzsparender, jedoch funktions gerechter Anordnung aufnehmen. Die so im Hohlraum
des Betätigungsirnopfes angeordnete Kontaktbrücke kann ihrerseits die beweglich
im Hohlraum des Knopfes geführte Führungshülse übergreifen und damit als deren Bewegungsbereich
begrenzendes Halteelement gentitz t sein. In bestimmten Fällen kann es dabei nötig
sein, die Kontaktbrücke mittels isolierender Zwischenlagen gegen die Möglichkeit
einer galvanischen Verbindung mit der Führungse bzw. der Antriebswelle abzusichern0
Der Querschnitt des Betätigungsknopfes sowie des umschlossenen Hohlraumes kann im
wesentlichen kreisförmig gestaltet sein.
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In diesem Fall wäre für die Kontaktbrücke die Form einer flachen Kreisringscheibe
besonders zweckmäßig. Eine so gestaltete Kontaktbrücke ermöglich, selbst wenn sie
die Einstelldrehung des Betätigungsknopfes mit ausfttiirt3 in jedem Drehwinkel des
Betä.tigurigskn6pfes eine einwandfreie Verbindung der Kontaktflächen.
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Die Kontaktflächen bildenden Kontaktelemente sowie das elek-tromechanische
Einstellelement selbst mit weiteren, für seinen elektrischen Anschluß benötigten
Kontaktelementen können auf einem gemeinsamen Basisteil montiert sein. Dieses Basisteil
kann beispielsweise als flache Hartpapierplatte auf der der Antriebswelle des Einstellelements
abgewandten Seite unmittelbar darunter angeordnet sein. Dor-t benötigt es auf jeden
Fall
wesentlich weniger Platz als eine der an dieser Stelle bekanntermaßen
anzuordnenden Schalteinheiten.
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Die am Basisteil befestigten Kontaktelemente können mit parallel zum
Basisteil weg gerichteten Bereichen Anschlußfahnen in Form von Kontaktmessern bilden.
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Das Basisteil kann auch als Leiterplatte ausgebildet sein, wobei die
Kontaktelemente sowie die Anschlüsse des elektromechanischen Einstellelements mittels
der Leiterzüge galvanisch miteinander verbunden sein können.
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Ein solcher Aufbau eines Einstellelements mit TastkontakJG ermöglicht
bei entsprechender Dimensionierung sowie Anordnung der Kontaktmesser ein Einbringen
des mit Einstellelement und Tastkontakten versehenen Basisteils in einen standardisierten
Tastenkörper, bei Anpassung der Kontaktmesser an den dort vorgegebenen Messerleistenaufbau,
Schließlich kann der Betätigungsknopf in seinem dem Basisteil zugewandten Bereich
mit einem senkrecht zu seiner Achse nach außen ragenden Bund versehen sein, der
von einer den Befestigtingsknopf in einer Öffnung aufnehmenden Frontpla-tte übergreifbar
ist. Der Betätigungsknopf ist auf diese Weise in eingebautem Zustand gegen ein die
kraftschlüssige axiale Halterung auf der Welle übeniindendes, gewaltsames Abziehen
von der Antriebswelle zusätzlich sicherbar.
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Im folgenden sei die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen nEler erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Einstellelement (Potentiometer)
mit TastkontaRt in geschnittener Aufrißdarstellung, Fig. 2 ein Einstellelement mit
Tastkontakt ähnlich Fig. 1, in um 900 geklappter, teilweise geschnittener Aufrißdarstellung.
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Das als Einstellelement 1 in den Figuren dargestE e~Po ~ tentiometer
ist auf einer als Basisteil 2 dienenden Hartpapierplatte befestigt. Die Hartpapierplatte
ist als Leiterplatte ausgebildet und trägt unter galvanischer Einbeziehung in die
Leiterbahnen auch die mittels formschlüssig eingreifender Lappen 3 befestigten Kontaktelemente
4. Die Befestigungslappen der Kontaktelemente sind dort verlötet 25.
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Die Kontakt elemente bilden parallel von der Basis weg gerichte-te
Anschlußarme, die als Kontaktmesser 5 aus einem standardisierten Tstengehäuse 6,
in dem das bestückte Basisteil aufgenommen ist, herausragen.
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Zwei der Kontaktelemente umgreifen das Potentiometer und ragen mit
im wesentlichen parallel zur Antriebswelle 8 des Potentiometers gerichteten Kontaktarmen
7 in den Innenraum des auf die Antriebswelle axial beweglich aufgesetzten Betätigungsknopfes
9.
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Die oberen, rechtwinklig zur Wellenachse verlaufenden Begrenzungsflächen
der beiden Kontaktelemente stellen die in einer gemeinsamen Ebene vom Ende der Welle
aus zugänglichen Kontaktflächen 10 dar, auf die eine am Betätigungsknopf gehaltene
Kontaktbrücke 11 zum Zwecke der galvanischen Verbindung aufsetzbar ist.
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Die Kontaktbrücke 11 ist gegen eine Vorspannfeder 12 axial in den
Hohlraum 24 des Knopfes eingefügt und dort mittels eines ihren Randbereich übergreifenden,
sich an der Innenwand des Knopfes abstützenden Sprengringes 13 mit Axialspiel formschlüssig
gehalten.
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Die so im Knopf gehaltene Kontaktbrücke wirkt mit dem Randbereich
ihrer die Antriebswelle umgreifenden Bohrung 17 mit einer an der Welle vorgesehenen
Anschlagsfläche 14 zusammen, um die axiale Beweglichkeit des Betätigungsknopfes
auf der Welle in vom Potentiometer bzw. dem Einstellelement abgewandter Richtung
zu begrenzen. Die Anschlagfläche auf der Antriebswelle ist hier dargestellt von
einer kraftschlüssig auf die Welle aufgesetzten,
im Betätigungsknopf
konzentrisch geführten und von ihm umgriffenen E;5hrungshülse 15. Der kraftschlüssige
Sitz der Hülse auf der Welle wird durch in die Hülsenbohrung tragende, beim Aufsetzen
auf die Welle verformbare Ansätze 16 erzielt.
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Die Befestigung und Führung des Knopfes auf der Welle mit einer derartigen
Führungshülse erlaubt es, den Knopf mit Führungshülse und Kontaktbrücke komplett
vorzumontieren und zur Erzielung eines kraftschlüssigen Sitzes schließlich einfach
auf die Welle aufzudrücken.
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Die Kontaktbrücke, die die Antriebswelle mit einer reichlich dimensionierten
Bohrung 17 umgreift, hat auf grund ihrer elastischen Abstützung an der Vorspannfeder
12 im Betätigungsknopf beim kontaktierenden Aufsetzen auf die Kontaktflächen die
Möglichkeit, eine taumelnde Bewegung ausfzuführen und dabei mit Sicherheit Neigungen
der Kontaktebene in jeder Drehstellung des Knopfes auszugleichen.
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auf Die Übertragung des Einstelldrehmoments vom Knopf die Welle des
Einstellelements erfolgt Über in Drehrichtung formschlüssige Kupplungen einerseits
zwischen Welle und Führungshülse, in Form einer im wesentlichen zylindrischen, mit
einer Abflachung versehenen Mantelfläche 18 und entsprechende Anpassung der Bohrung,
andererseits zwischen Hülse und Knopf in Form von radial ineinandergreifenden Vorsprüngen
und Nuten 19.
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Eine zwischen Knopf und Einstellelement auf der Antriebswelle angeordnete
Druckfeder 20, hier als Kegelfeder gestaltet, halt Knopf samt Kontaktbrücke in Ruhelage
fern von den galvanisch zu verbindenden Kontaktflächen 10.
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Der Mantel des Knopfes ist gemäß Darstellung in Fig. 2 an seinem in
eine Abdeckplatte 21 eingreifenden Ende mit einem Bund 22 versehen, der von der
Umgebung-der den Betätigungsknopf aufnehmenden Öffnung 23 der Abdeckplatte in der
Weise übergriffen wird, daß ein gewaltsames Abziehen des Knopfes von der Welle
durch
Formschluß verhindert ist.
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16 P a t e n t a n s p r ü c h e 2 Figuren