DE3800759A1 - Elektronischer schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im Stand der Technik sind verschiedenartige Schalter bekannt, die von unterschiedlichen Bauformen Gebrauch machen, um die Funktion der Betätigungsvorrichtung bzw. des Kipphebels sicherzustellen und diesen in den gewünschten Positionen zu halten. Unterschiedliche Arten von Federn, wie beispielsweise Schraubenfedern oder Blattfedern, sowie drehbare Klammersysteme werden eingesetzt, um die Funktionen des Betätigungsarms bzw. des Kipphebels zu erfüllen. In vielen Fällen wurden diese relativ aufwendigen Bauformen durch Schalter er­ setzt, bei denen die Stellungen des Betätigungsarms oder des Kipphebels durch magnetische Stoppvorrichtun­ gen definiert werden, die mit magnetischen Materialien in der Betätigungsvorrichtung oder dem Kipphebel zu­ sammenwirken. Diese zuletzt erwähnten Bauformen stellen zwar eine Vereinfachung der zuerst angesprochenen mechanischen Schalter dar, sind in ihrem Einsatz aber doch noch auf relativ genau vorgeschriebene Funktionen beschränkt, wenn sie als Ersatz für die mechanischen Schalter dienen sollen.

Die vorliegende Erfindung, wie sie sich aus den An­ sprüchen ergibt, stellt einen elektronischen Schalter zur Verfügung, der eine kontaktfreie Schaltfunktion zur Verfügung stellt, einen einfachen Aufbau mit ein­ facher Montage zeigt und der darüberhinaus keine anderen bewegten Teile hat als die Betätigungsvorrichtungen selbst. Mit der Erfindung ist es jetzt möglich, die Schaltfunktion auf vielfältige Art und entsprechend den Bedürfnissen zu variieren, während der Schalter gleichzeitig eine hohe Verläßlichkeit zeigt und kosten­ günstig herzustellen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun im ein­ zelnen unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1-3 drei verschiedene Ausführungsformen einer Betätigungswippe gemäß der Erfindung;

Fig. 4 und 5 einen Kippschalter gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung in Teilen des Querschnitts und von oben;

Fig. 6-8 eine andere Ausführungsform des Schal­ ters gemäß der Erfindung in schematischer Ansicht von der Seite, als Teil eines Querschnitts von einer End­ seite bzw. von oben;

Fig. 9 und 10 eine weitere Ausführungsform des Schal­ ters nach der Erfindung in schematischer Ansicht von oben und seitlich im Querschnitt;

Fig. 11 und 12 eine weitere Ausführungsform der Er­ findung in schematischer Ansicht von oben und von der Seite; und

Fig. 13 eine weitere Variante des in den Fig. 11 und 12 dargestellten Schalters.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Betätigungsvorrich­ tung 1 in Form einer Wippe dargestellt, die drehbar von einer Welle 2 gehaltert wird. Bei Bezugszeichen 3 ist in schematischer Weise ein Gehäuse dargestellt, in dem die Wippe montiert ist. Die Wippe weist ferner einen Permanentmagneten 4 auf, der so in die Wippe 1 eingebaut ist, daß nur einer seiner Pole mit einem zweiten Magneten 5 in Wechselwirkung treten kann, der fest im Gehäuse 3 angeordnet ist. Ein magnetoresistiver Wandler 6 kann beispielsweise ein Hall-Effekt-Wandler sein.

Gemäß Fig. 1 weist der Nordpol des Permanentmagneten 4 in der Wippe 1 nach außen, um mit dem Nordpol des ande­ ren Magneten 5 in Wechselwirkung zu treten. Das bedeu­ tet, daß die Wippe 1 zwei stabile Stellungen einnehmen kann, von denen eine in Fig. 1 dargestellt ist, wenn der Wandler 6 durch den Magneten 4 aktiviert ist. Die andere stabile Stellung (die nicht gezeichnet ist) liegt dann vor, wenn der Magnet 4 den linken Wandler 6 betätigt. Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß die Bewegung der Lippe durch Anschlagnasen oder ähnliches beschränkt ist, die der Klarheit halber nicht gezeich­ net sind.

Nach Fig. 2 ist der Magnet 4 der Wippe 1 so gedreht, daß sein Südpol mit dem Nordpol des anderen Magneten 5 zusammenwirkt, wobei die Wippe die in der Figur darge­ stellte stabile Stellung einnimmt. Wird die Wippe im Uhrzeiger- oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wirkt der Magnet 4 mit dem jeweiligen Wandler 6 zusammen.

Sobald die Wippe 1 freigelassen wird, kehrt sie in die dargestellte stabile Stellung zurück.

Fig. 3 zeigt einen Schalter, bei dem der andere Magnet 5 die Form eines Elektromagneten hat, der mit dem Nord­ pol des Permanentmagneten 4 im dargestellten Beispiel zusammenwirkt. Durch Umkehrung der Stromrichtung im Elektromagneten 5 vertauschen sich die Pole und es ist somit möglich, bei dem in Fig. 3 dargestellten Schalter die Funktionen zur Verfügung zu stellen, die von jedem der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schalter er­ füllt werden, wenn dazu ein Bedarf besteht.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Schalter in Form eines Betätigungshebels 7 dargestellt, dessen eines Ende 8 in einem Gelenk im Gehäuse 3 gehaltert wird. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel wird die Bewegung des Hebels in zwei zueinander senkrechten Richtungen durch eine kreuzförmige Öffnung 9 geführt. Der Betäti­ gungshebel 7, der vorzugsweise mit einem Griffteil 10 ausgestattet ist, trägt einen Permanentmagneten 4, dessen Nordpol in dem dargestellten Beispiel nach oben weist. Vier weitere stationäre Permanentmagneten 5 sind auf gleichem Niveau wie der Nordpol des Magneten 4 angeordnet und liegen in den Verlängerungen der Kreuzschlitzöffnungen, wie es Fig. 5 zeigt. Die Nord­ pole der Permanentmagnete 5 weisen zu den Nordpolen des Magnets 4. Daraus folgt, daß die Ruhestellung des Be­ tätigungshebels im Kreuzschlitz 9 die gerade nach oben weisende Position ist, wie es die Fig. 4 und 5 zeigen. Der Betätigungshebel 7 kann geführt durch den Kreuzschlitz 9 in die vier Stellungen gebracht werden, wobei in jeder dieser Stellungen der Magnet 4 einen magnetoresistiven Wandler 6 betätigt, der in jeder Stellung angebracht ist. Eine derartige Betätigungs­ stellung ist durch die gestrichelten Linien in Fig. 4 angedeutet.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen einen Schalter, dessen Be­ tätigungsvorrichtung die Gestalt eines Steuerrades 12 aufweist, das um eine Welle 11 drehbar und schwenkbar ist. Wie es schon anhand der Fig. 1 bis 3 erwähnt wurde, sind Stoppvorrichtungen vorgesehen, um die Dreh- und Schwenkbewegungen des Steuerrades 12 zu beschränken. Der Klarheit halber sind diese Stoppvorrichtungen nicht dargestellt. Gemäß der schematischen Zeichnung ist ein Permanentmagnet 5 fest in dem Gehäuse 3 untergebracht, wobei sein Nordpol nach außen (nach oben) zeigt. Das Steuerrad 12 ist seinerseits mit dem Permanentmagneten 4 ausgerüstet, dessen Südpol mit dem Nordpol des Mag­ neten 5 zusammenwirkt. Die stabile Stellung des Steuer­ rads 12 entspricht so der in den Figuren gezeichneten Stellung. Wie man leicht erkennt, kann das Steuerrad 12 in oder entgegen der Uhrzeigerrichtung um die Welle 11 gedreht werden, und betätigt dabei den einen oder den anderen der magnetoresistiven Wandler 6. Das Steuer­ rad 12 kann auch gekippt werden, um somit magnetoresi­ stive Wandler 6 a zu betätigen, die auf jeder Seite der Scheibe 12 angeordnet sind, wie sich aus Fig. 7 ergibt. Im dargestellten Beispiel erstreckt sich das Steuerrad 12 teilweise durch eine langgestreckte Öffnung 13 in einem oberen Teil des Gehäuses 3.

Die Fig. 9 und 10 zeigen einen Schalter, bei dem die Betätigungsvorrichtung die Gestalt einer Betätigungs­ scheibe 14 mit einem Betätigungsarm 15 aufweist und in einem Gebiet 16 des Gehäuses 3 entlang ihrer eigenen Ebene verschiebbar ist. Der Betätigungsarm 15 erstreckt sich durch eine Öffnung 17, die in einem Teil des Ge­ häuses 3 vorgesehen ist, wobei diese Öffnung im darge­ stellten Beispiel fünf Ecken aufweist, wie sich aus Fig. 9 ergibt. Außerdem ist im Gehäuse 3 ein Permanent­ magnet 5 ungefähr senkrecht unter dieser Öffnung ange­ ordnet, wobei sein Südpol auf die Öffnung weist. Der Betätigungsarm 15 kann Teil eines Permanentmagneten sein, dessen Südpol im dargestellten Beispiel nach innen in Richtung auf die Betätigungsscheibe 14 weist und auf den Teil des Gehäuses 3, das den Magneten 5 trägt. In diesem Teil des Gehäuses 3 sind ebenfalls magnetoresistive Wandler 6 im Zusammenhang mit den Ecken angeordnet, die durch die Öffnung 17 gebildet werden. Die Betätigungsscheibe gemäß den Fig. 9 und 10 geht also in ihre Ruhestellungen über, wenn der Betätigungsarm 15 in einer der Ecken liegt, die von der Öffnung 17 gebildet werden; bei diesen Stel­ lungen wird der jeweilige Wandler 6 durch den Perma­ nentmagneten (Betätigungsarm 15) der Scheibe 14 be­ tätigt.

Der Schalter gemäß den Fig. 11 und 12 enthält einen Knopf 18, der drehbar von einer Welle 19 gehaltert wird. Der Knopf trägt einen Permanentmagneten 4, dessen Südpol zum Umfang des Knopfes weist. Eine Anzahl von Permanentmagneten 5, deren Nordpole nach innen in Rich­ tung auf den Knopf 18 gerichtet sind, verteilen sich gleichmäßig um den Umfang des Knopfes 18. Wie sich aus Fig. 12 ergibt, sind magnetoresistive Wandler 6 fest in einem (nicht dargestellten) Gehäuse auf gleicher Ebene mit jedem der Magneten 5 angeordnet, beispiels­ weise oberhalb des Knopfes 18. Der Klarheit halber sind die Wandler 6 in Fig. 11 nicht gezeichnet. Der Knopf 18 kann beispielsweise mit Hilfe eines Hand­ griffes 20 betätigt werden, der in Fig. 12 angedeutet ist. In dem dargestellten Beispiel kann somit der Knopf acht stabile Stellungen für acht unterschied­ liche Schaltfunktionen einnehmen. Ein ähnlicher Schal­ ter ist in Fig. 13 dargestellt, bei dem jedoch einer der Permanentmagnet 5 am Umfang durch einen Elektro­ magneten 5 a ersetzt wurde. Durch Ändern der Stromfluß­ richtung im Elektromagneten 5 a ist es möglich, die Magnetpole zu ändern, um somit eine instabile Stellung für den Knopf 18 zu erreichen, wenn der Südpol des Elektromagneten 5 a auf den Knopf 18 weist. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß natürlich mehr als einer und sogar alle Permanentmagnete 5 durch Elektromagnete ersetzt werden können oder daß die Pole der Permanentmagnete 5 abhängig von der gewünschten Funktion gemischt werden können.

In der obigen Beschreibung wurde der jeweilige Perma­ nentmagnet 4 (15) der Betätigungsvorrichtung in den Zeichnungen nur mit einem Pol dargestellt, es ist je­ doch klar, daß jeder Magnet zwei Pole hat. Es sollte damit betont werden, daß nur einer der Magnetpole für die Schalterfunktion gemäß der Erfindung wirksam sein soll. Dieser Aspekt sollte sich klar aus der obigen Beschreibung entnehmen lassen. Die genaue konstruktive Ausführung der weiteren Elemente, wie beispielsweise der Gehäuse, der Lager, der Stoppvorrichtungen, der elektrischen Verbindungen usw. wurden der Klarheit halber ebenfalls weggelassen.

In den dargestellten Beispielen wurden magnetoresi­ stive Wandler gezeigt, es ist jedoch klar, daß andere Wandlertypen ebenfalls eingesetzt werden können, wie beispielsweise induktive Schalter, optische Schalter usw.

Claims (10)

1. Elektronischer Schalter mit einer Betätigungsvor­ richtung (1; 7; 12; 14; 18), die in dem Schalter beweg­ lich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung nur einen während ihrer Bewegung wirksamen Magnetpol aufweist, der so angeord­ net ist, daß er kontaktfrei mit mindestens einem zweiten Magnetpol eines zweiten Magneten (5; 5 a) zu­ sammenwirkt, der in dem Schalter angebracht ist.

2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Magnetpol ein Pol eines Permanentmagneten (5) ist.

3. Elektronische Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Magnetpol ein Pol eines Elektromagneten (5; 5 a) ist, der eine veränderbare Polung aufweist.

4. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung die Form eines beweglich gehalterten Hebels (7) auf­ weist und daß der Schalter zwei oder mehr stationäre Magneten (5) enthält, deren mit dem Magnetpol der Be­ tätigungsvorrichtung (7) zusammenwirkende Pole die gleichen Polarität aufweisen wie der Magnetpol der Betätigungsvorrichtung.

5. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung die Form eines drehbaren Betätigungsrades (12) auf­ weist, das relativ zu einer Drehwelle (11) schwenkbar ist und daß der Magnetpol der Betätigungsvorrichtung in einem Gebiet am Umfang der Radscheibe angeordnet ist und mit einem zweiten Magnetpol entgegengesetzter Polarität zusammenwirkt.

6. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrich­ tung die Gestalt einer in ihrer Ebene bewegbaren Scheibe (14) ausweist, deren Bewegung durch eine Öff­ nung (17) mit Ruhestellungen für eine Stoppvorrichtung (15) der Scheibe beschränkt ist, wobei die Pole des zweiten Magneten (5) auf einer Seite der Scheibe und im Mittelbereich der Öffnung (17) angeordnet sind, und daß der Magnetpol der Betätigungsvorrichtung (14) im Bereich der Stoppvorrichtung (15) angeordnet ist.

7. Elektronischer Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoppvorrichtung (15) den Be­ dienungshandgriff der Bedienungsvorrichtung (14) dar­ stellt und den Magnetpol trägt.

8. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetpol der Betätigungsvor­ richtung (18) längs eines kreisförmigen Pfades beweg­ bar ist, längs dessen eine Anzahl anderer Magnete (5) so angeordnet sind, daß ihre Magnetpole dem Magnetpol der Betätigungsvorrichtung gegenüberliegen.

9. Elektronischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole der anderen Magnet (5) umgekehrte Polarität bezüglich des Magnetpols der Be­ tätigungsvorrichtung (18) aufweisen.

10. Elektronischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der anderen Mag­ nete die Form eines Elektromagneten (5 a) mit Polum­ schaltung aufweist.