DE4410201C2 - Quadranten-Schalter - Google Patents

Quadranten-Schalter

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Description

Die Erfindung betrifft einen Quadrantenschalter mit mindestens je einem Einzelschalter pro Quadrant, wobei die Einzelschalter mittels eines gemeinsamen kreuzförmigen Betätigungsmechanismus nacheinander oder zum Teil auch gleichzeitig betätigbar sind, wobei der Betätigungsmechanismus eine Y-Wippe und eine X-Wippe sowie ein Betätigungsorgan für diese Wippen umfasst.
Aus dem US-Patent 3,383,477 ist ein im weitesten Sinne als Quadrantenschalter zu bezeichnender Schalter der vorstehend beschriebenen Art bekannt. Die X-Wippe und Y-Wippe sind an äußeren Gehäusewänden gelagert und werden von einem zentral erstreckten Betätigungshebel verschwenkt. Der Aufbau des Betätigungsmechanismus ist sehr kompliziert.
Aus der EP 0 516 870 A1 ist ein Mehrfachschalter in der Ausbildung als Vier-Quadrantenschalter bekannt. Der Betätigungsmechanismus umfasst jedoch nur ein einziges kardanartig aufgehängtes Bauteil. Hierbei wird es als nachteilig angesehen, dass aufgrund unterschiedlicher Hebelverhältnisse keine gleichmäßige Kraftausübung möglich ist.
Bei solchen Mehrfachschaltern liegt jeder Einzelschalter an einem separaten Stromkreis. Mit Hilfe des Betätigungsorgans des Betätigungsmechanismus kann man die verschiedenen Schalter gleichzeitig oder in Stufen nacheinander betätigen um dadurch ganz bestimmte Effekte zu erzielen. Bei einer Gruppenbetätigung wird, je nach Ausbildung, durch Drehen bzw. Verschwenken des Betätigungsorgans gleichzeitig oder zeitlich versetzt auf die Betätiger der einzelnen Schalter eingewirkt. Sofern jedem Quadranten nur ein einziger Einzelschalter zugeordnet ist kann man durch Verschwenken des Betätigungsorgans nach der einen X-Richtung den betreffenden Schalter und beim Verschwenken in entgegengesetzter X-Richtung den anderen Schalter betätigen. Entsprechendes gilt für das Verschwenken nach links und rechts in Y-Richtung. Ggf. kann man durch schräges Verschwenken diagonal zur X- und Y-Achse die Schalter dieser beiden Quadranten bspw. gleichzeitig betätigen.
Es liegt die Aufgabe vor einen Quadrantenschalter der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß bei möglichst einfachem Aufbau und damit kostengünstiger sowie rascher Montage eine symmetrische Anordnung der Einzelschalter zur X- und zur Y-Ebene möglich ist. Die Betätigung soll nicht nur auf eine Verschwenkung in X- und Y-Richtung beschränkt sein und außerdem soll der Quadrantenschalter auch die Verwendung unterschiedlicher Einzelschalter ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Quadrantenschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die zentrale Anordnung des Lagerbocks ist man hinsichtlich der Anordnung der Einzelschalter um diesen Lagerbock herum relativ frei, weswegen eine symmetrische Anordnung der Einzelschalter sowohl zur X- als auch zur Y-Ebene möglich ist. Außerdem ergeben sich hierdurch auch hinsichtlich der Zahl und Anordnung der Einzelschalter jedes Quadranten vom Prinzip her keine Einschränkungen. Es kommt noch hinzu, daß dieser Schalter recht kompakt ausgebildet werden kann.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Lagerbock zur X-Achse und zur Y-Achse symmetrisch ausgebildet ist. Lediglich der Ordnung halber wird noch angefügt, daß der Lagerbock dem Nullpunkt eines Koordinatensystems mit X- und Y-Achse zugeordnet ist, so daß das Betätigungsorgan sowohl in Plus-X-Richtung als auch in Minus-X-Richtung bzw. in Plus-Y-Richtung und in Minus-Y- Richtung verschwenkt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Lagerbock vier jeweils um 90° versetzte, identische, gegen das Betätigungsorgan hin offene Lagerschalen für die beiden Wippen aufweist, an denen sich entsprechende Lagerzapfen befinden. Dabei muß die Anordnung so getroffen werden, daß jede Wippe die vorgesehene Verschwenk- bzw. Kippbewegung nach beiden Seiten hin durchführen kann ohne Behinderung durch die anderen oder weitere Schalterbauteile. Die Wippen können gemäß den Ausbildungen nach Anspruch 4 und 5 schnappend oder verrastend am Lagerbock befestigt werden, was einerseits eine schnelle Montage und ggf. auch Demontage ermöglicht und andererseits keinerlei Werkzeuge bedarf.
In analoger Weise kann man auch den Lagerbock selbst auf einfache und rasche Weise an einem hierfür vorgesehenen Bauelement bspw. auch einem Schaltergehäuseboden o. dgl. befestigen, wenn man Ausgestaltungen gemäß Anspruch 6 oder 7 vorsieht.
Der Schalter läßt sich besonders kostengünstig herstellen wenn man gemäß einer weiteren Variante der Erfindung die X-Wippe und die Y-Wippe identisch ausbildet. Soweit für die Herstellung eine Form benötigt wird reicht dann eine solche Form für beide Wippen aus.
Die Anordnung der Einzelschalter kann in sehr zweckmäßiger Weise gemäß Anspruch 20 und/oder 21 erfolgen. Außerdem besteht ein besonderer Vorteil dieses Schalters darin, daß man ihn gemäß bspw. Anspruch 23 auch zumindest staubdicht ausbilden kann.
Weitere Ausgestaltungen dieses Quadrantenschalters, hieraus resultierende Arbeitsweisen sowie Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Die Zeichnung zeigt dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei stellen dar:
Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Quadrantenschalters;
Fig. 2 in explosionsartiger perspektivischer Darstellung diesen Quadrantenschalter;
Fig. 3 ebenfalls perspektivisch eine Unteransicht des Schalters; und
Fig. 4 eine Seitenansicht des schräg betätigten Schalters.
Der Quadrantenschalter besteht gemäß Fig. 2 aus wenigen Teilen, nämlich mindestens vier, den vier Quadranten eines Koordinatensystems zugeordneten Einzelschaltern 1, einem Lagerbock 2, einer sich in X-Richtung erstreckenden X-Wippe 3, sowie einer sich in Y-Richtung erstreckenden Y-Wippe 4 und einem Betätigungsorgan 5. Gemäß Fig. 2 kommt bevorzugterweise noch eine haubenartige Kappe 6 hinzu. Sie ist aber für das Betätigen des Quadrantenschalters nicht erforderlich, vielmehr übernimmt sie Schutzfunktionen und bewirkt auch ein ästhetisches Äußeres.
Die Einzelschalter 1 können auf einer Platte, Gehäusewand o. dgl. montiert sein, wobei es sich bevorzugterweise um eine Leiterplatte handelt. Sie können zur X- und zur Y-Ebene symmetrisch angeordnet sein, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist, jedoch besteht hierzu keine Notwendigkeit. Genausowenig ist es erforderlich, daß alle gleich ausgebildet sind. Jedem Quadranten des Koordinatensystems ist zumindest ein Einzelschalter zugeordnet. Alle Schalter sind rings um den Lagerbock 2 an der Platte 7 montiert. Letzterer besitzt an seinem plattenseitigen Ende wenigstens eine Befestigungsvorrichtung, insbesondere in Form von zumindest einem Zapfen. Jedem Zapfen ist eine Bohrung in der Platte 7 zugeordnet. In diese wird er eingesteckt, wobei das überstehende freie Ende bspw. vernietet oder in anderer bekannter Weise gegen Herausziehen gesichert sein kann. Beim Einkleben o. dgl. muß selbstverständlich das Zapfenende nicht nach unten hin vorstehen.
Am in Fig. 2 oberen Ende des Lagerbocks befinden sich vier jeweils um 90° versetzte, identische, gegen das Betätigungsorgan 5 hin weisende Lagerschalen 9 bis 12.
Die beiden Wippen 3 und 4 bilden ein kreuzförmiges Schalterelement und sie sind beim Ausführungsbeispiel identisch ausgebildet, wobei allerdings die Wippe 4 gegenüber der Wippe 3 in gewendeter Stellung, also gewissermaßen auf dem Kopf stehend, montiert ist. Jede Wippe besitzt zwei, beim Ausführungsbeispiel identische Wippenarme 13 und 14. Es ist leicht einsehbar, daß jedem Wippenarm mindestens ein Einzelschalter 1 zugeordnet werden sollte. Beim Auführungsbeispiel sind es aber jeweils zwei Einzelschalter 1. Dies bedeutet aber nicht notwendigerweise, daß beim Betätigen der Wippe die seinem jeweiligen Wippenarm zugeordneten Einzelschalter gleichzeitig betätigt werden müssen, vielmehr kann man durch entsprechende Gestaltung der Betätigungsenden 15 und 16 jeder Wippe die zugeordneten Einzelschalter 1a und 1b auch nacheinander betätigen. Außerdem müssen die Einzelschalter nicht unbedingt nebeneinander montiert sein, vielmehr können sie auch hintereinander stehen oder in anderer Zuordnung montiert werden, wobei es lediglich darauf ankommt, daß beim Betätigen des betreffenden Wippenarmes dieser alle Betätigungselemente 17 der ihm zugeordneten Einzelschalter 1 gleichzeitig oder in vorgesehener Reihenfolge erreicht.
An jeder Wippe befinden sich vier Lagerzapfen und zwar zwei gegeneinander weisende innere Lagerzapfen 18 und 19 sowie zwei nach entgegengesetzten Richtungen weisende äußere Lagerzapfen 20 und 21. Dabei sind die äußeren Lagerzapfen 20 und 21 symmetrisch zu einer Längsmittelebene und die inneren Lagerzapfen 18 und 19 symmetrisch zu einer Quermittelebene ihrer Wippe angeordnet.
Der Wippenkörper 22 ist rahmenartig. Beim Ausführungsbeispiel hat er darüberhinaus noch eine U-Form. An den beiden U- Schenkeln befinden sich jeweils außen die äußeren Lagerzapfen 20 und 21. Sie stehen demnach über die Wippenquerseiten vor. In der Mitte des U-Mittelstegs und damit auch jedes Rahmen- Längsstegs 22 bzw. 23 befindet sich je ein Lagerauge 25 bzw. 26, welches in gleicher Richtung vorsteht wie die beiden U- Schenkel 27 und 28. An jedem ist innenseitig ein innerer Lagerzapfen 18 bzw. 19 angebracht, insbesondere angeformt.
Der Rahmendurchbruch 29 ist bevorzugterweise rechteckig (Fig. 2). Er ist so dimensioniert, daß darin jeweils die Lageraugen 25 und 26 mit ihren inneren Lagerzapfen 18 und 19 der jeweils anderen Wippe Platz finden und die Wippenbewegung hierdurch auch nicht gestört ist.
Gemäß Fig. 1 und 2 überdeckt das Betätigungsorgan 5 die beiden Wippen 3 und 4 und es ist mit vier, jeweils um 90° gegeneinander versetzten, nach unten, also gegen die Platte 7 hin, randoffenen Lagerschalen 30 bis 33 ausgestattet. Sie liegen alle in einer gemeinsamen Ebene. Dabei nehmen die Lagerschalen 31 und 33 die äußeren Lagerzapfen 20 und 21 der Y-Wippe 4 auf, während in die Lagerschalen 30 und 32 die äußeren Lagerzapfen 20 und 21 der X-Wippe 3 eingreifen. Die Lagerschalen übergreifen dabei die Lagerzapfen auf einem 180° etwas übertreffenden Winkel d. h. die Schlitze der Lagerschalen sind nach außen hin etwas verengt. Außerdem sind vorzugsweise Einlaufschrägen vorgesehen, welche das Einsprengen oder Einklipsen der Lagerzapfen 20, 21 erleichtern. Im übrigen werden die inneren Lagerzapfen 18 und 19 der beiden Wippen 3 und 4 in gleicher Weise in die Lagerschalen 9 bis 12 eingesprengt, weil auch diese als nach außen hin verengte Schlitze mit Einlaufschrägen ausgestaltet sind.
Weil die beiden Wippen 3 und 4 auf Umschlag montiert sind, wobei die U-Schenkel der X-Wippe nach oben weisen während die U-Schenkel der Y-Wippe nach unten gerichtet sind, befinden sich die Betätigungsenden der X-Wippe 3 am Übergang des U- Mittelstücks zu den U-Schenkeln 27 und 28 während sie bei der Y-Wippe 4 an den freien U-Schenkelenden angebracht sind.
Fig. 2 entnimmt man, daß das Betätigungsorgan 5 im wesentlichen als achteckiger Ring ausgebildet ist und sich an jedem zweiten Ringteilstück eine quer zur Ringebene vorstehende Lagerschale 30 bis 33 befindet. An der in Fig. 2 oberen Seite dieses Rings sind gegenüberliegend zwei trapezförmige Wände 34 und 35 angebracht, insbesondere einstückig angeformt. Sie dienen einerseits der Aussteifung und andererseits ist an jeder ein Durchbruch 36 bzw. 37 ausgebildet in welche Betätigungsenden der Wippe 3 eintreten können, wodurch eine niedrige Bauform erzielt wird. Gemäß Fig. 1 übergreift die haubenartige Kappe 6 in anmontiertem Zustand zumindest den oberen Bereich des Betätigungsorgans 5. In einen Spaltraum 38 kann eine Dichtmatte o. dgl. eingeklemmt werden mit welcher man den ganzen Quadrantenschalter gegen Staub, Feuchtigkeit u. dgl. schützen kann. Über diese Dichtmatte deren äußerer bzw. unterer Rand entsprechend gehalten und auch abgedichtet werden muß, ragt dann nach außen lediglich noch die haubenartige Kappe 6 vor.
In Analogie zum Betätigungsorgan 5 besitzt die Kappe 6 einen achteckigen Rand 39. An der Außenseite des Kappenbodens 40 (Fig. 4) kann man Symbole anbringen, welche die Betätigung dieses Quadrantenschalters erleichtern. Solche Symbole können die ausgelöste Funktion kennzeichnen und/oder eine Orientierung für den Druckpunkt - vorzugsweise X- bzw. Y- Richtung - geben.
Die haubenartige Kappe 6a des Schalters der Fig. 3 und 4 weicht von der Ausbildung gemäß Fig. 2 etwas ab. Sie besitzt an ihrem unteren Rand vier Bohrungen 41 mit deren Hilfe sie auf die freien Enden der äußeren Lagerzapfen 20 und 21 aufgesprengt werden kann. Außerdem ist gemäß Fig. 4 ihr Rand grob gesprochen wellenförmig und er kann unmittelbar zum Niederdrücken der Schalter-Betätigungselemente 17 herangezogen werden. In Fig. 4 ist die haubenartige Kappe 6a und damit auch das Betätigungsorgan 5 in Richtung einer Diagonalen gekippt, wodurch die Schalter zweier benachbarter Quadranten gleichzeitig oder nacheinander betätigt werden können, je nach Ausbildung des freien Rands der Kappe 6a bzw. der Höhe der Betätigungselemente 17 der Einzelschalter 1.
Lediglich der Ordnung halber wird noch angefügt, daß bei einer zeitlich aufeinanderfolgenden Betätigung der Einzelschalter 1, 1a, 1b eines Quadranten oder auch zweier benachbarter Quadranten das Betätigungsorgan nacheinander um verschiedene Winkel gedreht bzw. gekippt werden muß. Unterschiedlich hohe Schalter kann man bspw. dadurch gleichzeitig betätigen, daß man das Betätigungsende 15, 16 der Wippen 3, 4 dementsprechend gestaltet, bspw. abstuft.
Aus dem Vorstehenden geht auch deutlich hervor, daß alle Einzelschalter in weiten Grenzen beliebig gewählt werden können. Dies gilt sowohl hinsichtlich ihrer Betätigungskraft, als auch ihren Außenabmessungen. Selbst die Betätigungselemente 17 der Einzelschalter können unterschiedlich sein, jedoch müssen sie über eine Dreh- bzw. Kippbewegung betägigbar sein. Desweiteren können selbstverständlich die haubenartigen Kappen verschiedener Schalterausführungen formlich, farblich oder in anderer Hinsicht unterschiedlich ausgebildet sein um sie an das jeweilige Programm eines Verwenders entsprechend anzupassen. Auch hinsichtlich der Platten 7 bzw. Leiterplatten bestehen praktisch keine Einschränkungen.
Dieser Quadrantenschalter ist wie beschrieben sehr robust, einfach aufgebaut, schnell zu montieren und ggf. zu demontieren. Er ist recht stabil und temperaturbeständig. Hinsichtlich der verwendeten Materialien bestehen ebenfalls kaum Beschränkungen. Die einzelnen Teile können Frästeile aus Metall oder Kunststoff sein oder auch Spritzteile. Der Lagerbock 2 kann an die Platte bzw. Leiterplatte angeschraubt, angenietet, angeklebt oder rastend angebracht werden.

Claims (21)

1. Quadrantenschalter mit mindestens je einem Einzelschalter (1, 1a, 1b) pro Quadrant, wobei die Einzelschalter mittels eines gemeinsamen kreuzförmigen Betätigungsmechanismus wenigstens nacheinander betätigbar sind, wobei der Betätigungsmechanismus eine Y-Wippe (4) und eine X-Wippe (3) sowie ein Betätigungsorgan (5) für diese Wippen (3, 4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass beide Wippen (3, 4) unabhängig voneinander an einem zentralen gehäusefesten Lagerbock (2), welcher die Wippen zumindest teilweise durchgreift, schwenkbar gelagert sind und dass das Betätigungsorgan (5) seinerseits an beiden Wippen (3, 4) schwenkbar gelagert ist, so dass das Betätigungsorgan (5) um jede in der X/Y-Ebene liegende Achse schwenkbar ist.
2. Quadrantenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (2) zur X-Achse und zur Y-Achse symmetrisch ausgebildet ist.
3. Quadrantenschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (2) vier jeweils um 90° versetzte identische, gegen das Betätigungsorgan (5) hin offene Lagerschalen (9-12) für die beiden Wippen (3, 4) aufweist, an denen sich entsprechende Lagerzapfen (18, 19) befinden.
4. Quadrantenschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschalen (9-12) einen 180° etwas übersteigenden Umschließungswinkel für ihren Lagerzapfen (18, 19) aufweisen und sie dementsprechend federelastisch aufweitbar sind.
5. Quadrantenschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Lagerschalen (9-12) Einlaufschrägen für den zugeordneten Lagerzapfen (18, 19) vorgelagert sind.
6. Quadrantenschalter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Befestigungsvorrichtung (8) des Lagerbocks (2) an seinem von den Lagerschalen (9-12) abgewandten Ende.
7. Quadrantenschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung (8) des Lagerbocks (2) durch mindestens einen vorstehenden Zapfen gebildet ist, wobei ein einzelner Zapfen zentrisch angeordnet ist.
8. Quadrantenschalter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die X-Wippe (3) und die Y-Wippe (4) identisch ausgebildet sind.
9. Quadrantenschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wippe (3, 4) zwei gegeneinander weisende, sich z. B. in Y-Richtung erstreckende, dem Innenbereich zugeordnete innere Lagerzapfen (18, 19) und zwei nach entgegengesetzten Richtungen weisende, sich in X-Richtung erstreckende, den Wippenenden zugeordnete äußere Lagerzapfen (20, 21) aufweist.
10. Quadrantenschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wippenkörper (22) rahmenartig gestaltet ist und die äußeren Lagerzapfen (20, 21) über die Wippenquerseiten vorstehen.
11. Quadrantenschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wippenkörper (22) im wesentlichen U-förmig gestaltet ist und sich an der Außenseite jedes U-Schenkels (27, 28) ein äußerer Lagerzapfen (20, 21) befindet.
12. Quadrantenschalter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Mitte des U-Mittelstegs an dessen Längskanten je ein Lagerauge (25, 26) mit einem inneren Lagerzapfen (18, 19) befindet und deren geometrische Zapfenlängsachsen in einer gedachten gemeinsamen Querebene liegen.
13. Quadrantenschalter nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmendurchbruch (29) rechteckig ist und die Lageraugen (25, 26) der X- Wippe (3) in den Durchbruch der Y-Wippe (4) eingreifen und umgekehrt, wobei die X-Wippe (3) gegenüber der der Y- Wippe (4) auf Umschlag montiert ist.
14. Quadrantenschalter nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (5) die beiden Wippen (3, 4) überdeckt und vier jeweils um 90° gegeneinander versetzte, randoffene Lagerschalen (30-33) aufweist, die in einer gemeinsamen Ebene gelegen sind und je einen äußeren Lagerzapfen (20, 21) aufnehmen.
15. Quadrantenschalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Lagerzapfen (20, 21) in ihre Lagerschale (30-33) eingesprengt sind.
16. Quadrantenschalter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan (5) im wesentlichen ein achteckiger Ring ist und sich an jedem zweiten Ringteilstück eine quer zur Ringebene vorstehende Lagerschale (30-33) befindet.
17. Quadrantenschalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der achteckige Ring an zwei gegenüberliegenden Seiten durch je eine trapezförmige Wand (34, 35) ausgesteift ist und jede Wand einen Durchbruch (36, 37) zum Eintreten von Wippenbetätigungsenden aufweist, und daß eine haubenartige Kappe (6) zumindest den oberen Bereich des Betätigungsorgans (5) übergreift.
18. Quadrantenschalter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock (2) und die Einzelschalter (1) an einer gemeinsamen Platte (7), Gehäusewand, insbesondere einer Leiterplatte angebracht sind.
19. Quadrantenschalter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Quadrant mindestens zwei Einzelschalter (1a, 1b) nebeneinander aufweist.
20. Quadrantenschalter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Quadrant mindestens zwei Einzelschalter (1) hintereinander aufweist.
21. Quadrantenschalter nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die nebeneinander bzw. hintereinander angeordneten Einzelschalter (1) wenigstens zum Teil nacheinander betätigbar sind.
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