WO2014198470A1 - Multifunktionsschalter mit einem betätigbaren schaltelement - Google Patents

Multifunktionsschalter mit einem betätigbaren schaltelement Download PDF

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WO2014198470A1
WO2014198470A1 PCT/EP2014/059597 EP2014059597W WO2014198470A1 WO 2014198470 A1 WO2014198470 A1 WO 2014198470A1 EP 2014059597 W EP2014059597 W EP 2014059597W WO 2014198470 A1 WO2014198470 A1 WO 2014198470A1
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Eduard Ruff
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ZF Friedrichshafen AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H15/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for actuation in opposite directions, e.g. slide switch
    • H01H15/02—Details
    • H01H15/06—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H15/10—Operating parts
    • H01H15/102—Operating parts comprising cam devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00—Miscellaneous
    • H01H2239/076—Key stroke generating power

Definitions

  • Multifunction switch with an actuatable switching element
  • the present invention relates to a multi-function switch with an actuatable switching element and a method for operating a multi-function switch.
  • the present invention provides an improved multi-function switch with an actuatable switching element and a method for operating a multi-function switch according to the main claims.
  • Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
  • Energy converters can convert a mechanical energy into an electrical energy.
  • a switching element can take a variety of switching positions. By the movement of the switching element from a switching position to a further switching position, a mechanical energy can be applied, which can be converted by an energy converter into an electrical energy. Via a guide along a control contour, the mechanical energy to be applied to an actuator device of the energy converter in a direction of action can be obtained from a mechanical energy in an actuating direction deviating from the effective direction. The mechanical energy can also be counteracted Acting direction or act against the direction of action, so it can be an actuating axis or actuating path or an axis of action.
  • a multi-function switch with an actuatable switching element comprising a self-sufficient energy converter with an actuator device and a control contour, wherein the switching element is designed to effect upon actuation a relative movement of the control contour to the actuator along an actuating path,
  • control contour extends along the actuating path in a waveform having a plurality of ridges and / or depressions for guiding the actuator device
  • the actuator device bears against the control contour in order to carry out an effective movement along the relative axis of movement along the axis of action, the axis of action being oriented differently, in particular transversely, to the actuating path,
  • the energy converter is designed to convert the active movement into an electrical energy.
  • a multi-function switch can be understood to mean an energy self-sufficient system which has a signal output device for standardized radio methods, such as, for. B. KNX-RF, WLAN or Bluetooth low-energy includes.
  • the multi-function switch occupy a plurality of actuation positions or switching positions.
  • the energy converter can be designed to convert a mechanical energy into an electrical energy, wherein a sufficient amount of electrical energy is generated over a longer period of time, so that energy-intensive, standardized radio methods can be implemented.
  • the actuator device may be formed as a mechanical component that is movable with respect to a stationary part of the energy converter.
  • the actuator device may be in the form of a bolt or be formed as a combination of a bolt and a spring.
  • the mechanical energy can be introduced via a switching element in the multi-function switch.
  • the switching element can be moved along an actuating path.
  • the actuating path may be linear, circular or non-linear, in particular arbitrary.
  • the actuating path may be linear or sections circular or in a combination of linear and segments of a circular path. Consequently, the actuating track may be a straight line, a circular path, a circular section or another curve.
  • the waveform of the control contour may be periodic, sinusoidal or non-sinusoidal.
  • control contour on a plurality of elevations and depressions A compound of a ridge and a depression may be formed linearly, or non-linearly, such as a circle portion.
  • control contour between two elevations may alternatively or additionally be formed between two recesses V-shaped.
  • the actuator device can rest against the control contour and be guided by the control contour.
  • the relative movement between the control contour and the actuator device leads to an effective movement along an axis of action.
  • the axis of action is a straight line which does not correspond to the actuating path, that is, which is different from the actuating path.
  • the axis of action is perpendicular to or transverse to the actuating path, in one embodiment, the axis of action, for example, at an angle greater than 45 ° to the actuating path.
  • the control contour for converting a mechanical energy along an actuating path into a mechanical energy along an active axis or a deflection of an introduced mechanical energy into an active movement along the effective axis is advantageous in order to achieve a compact design for the multi-function switch.
  • the profile of the control contour for example, forces or the introduced mechanical energy and the mechanical energy in the direction of action, actuation paths, haptics and resulting sizes can be easily adjusted.
  • An application of such a multi-function switch relates, for example, to various stationary devices, portable devices or tools, in particular vacuum cleaners, central vacuum cleaners or high-pressure cleaners.
  • the tax Such devices are usefully mounted on movable hand or operating handles.
  • a self-sufficient energy converter results from a design perspective, a significant advantage, namely that the control connection to the main unit without electrical cables or mechanical transmission mechanisms such as Bowden cables or push rods is to be realized. This in turn reduces the cost of the equipment and makes the maintenance or replacement of wearing parts, such.
  • suction hoses or pressure hoses simple and inexpensive.
  • the reliability of the devices is increasing.
  • the approach described here can then be used if the control of such devices comprises several functions. It can be dispensed with batteries, which in contrast to battery-powered systems no battery replacement is required and also operation in the negative temperature range is easily possible and pollution of the environment is avoided.
  • At least one contact finger of a contact spring can bridge at least one switching contact on a printed circuit board in dependence on a position of the switching element along the actuating path in order to output a coding signal representing the switching position.
  • the circuit board can be aligned along the actuating path.
  • An electronic module may comprise the printed circuit board.
  • the electronics module may be configured to generate a signal sequence using the coding signal.
  • the electronic module can be designed to provide the coding signal or the signal sequence at an interface. In this case, the interface may be suitable for wireless transmission.
  • the circuit board may have a plurality of switching contacts, wherein each one switching contact of the plurality of switching contacts can be assigned to each one position of the switching element. If the printed circuit board has a plurality of switching contacts which are assigned to a plurality of positions of the switching element, a bridged switching contact, depending on the position along the actuating path, a coding signal corresponding to the switching position can be output.
  • An electronic module comprising the circuit board may be an electrical device that processes sensor signals and outputs control signals in response thereto.
  • the electronic module can have one or more suitable interfaces have, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of an integrated circuit, for example, in which functions of the electronic module are implemented.
  • the interfaces may also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • control contour is designed as a slot.
  • the actuator device can be guided in the slot.
  • two control contours can be formed as a slot and the actuator device are guided in both slots or both control contours. If the actuator device is guided in two oblong holes or alternatively by two control contours, it may be favorable that the two oblong holes or the two control contours are arranged opposite one another. So the mechanical stress can be distributed. In a slot, the actuator can be safely guided.
  • control contour may have a plurality of switching pauses.
  • the switching pauses may comprise at least a first switching position and a second switching position.
  • control contour can have at least one further switching position.
  • Each switching position may be assigned a coding signal representing the switching position.
  • the actuator device can mechanically engage in one position.
  • the first switching position may designate a first local maximum of the control contour and the second switching position a second local maximum of the control contour.
  • the further switching position may designate a further local maximum of the control contour.
  • a maximum may be understood to mean at least a local upper or lower extreme value of the control contour.
  • a local maximum allow or cause a maximum deflection of the actuator along the axis of action.
  • the energy converter may include a coil and a magnetic core to convert mechanical energy into electrical energy.
  • the energy converter may have another type of generator.
  • the energy converter can thus be, for example, an electrodynamic linear generator, a piezoelectric energy converter or a generator coupled to a converter or a generator coupled to a transmission.
  • the energy converter on an actuator device which is adapted to receive a mechanical energy in the form of a movement, in particular the active movement.
  • the switching element may be a first housing part.
  • the first housing part can be arranged to be movable to a second housing part.
  • the energy converter can be arranged in the first housing part or alternatively in the second housing part.
  • the control contour may be part of the first housing part or of the second housing part.
  • the energy converter can be arranged in the housing part, which has no control contour.
  • the energy converter may be arranged in the first housing part.
  • the control contour can be formed as a slot in the second housing part on two opposite sides, in which engages formed as a bolt actuator device.
  • the bolt can be guided in aligned on two opposite sides of the first housing part linear along the axis of action elongated holes.
  • a plurality of switching contacts may be formed on a printed circuit board aligned along the actuating path, wherein at least one switching contact of the plurality of switching contacts on the printed circuit board may be bridgeable by at least one contact finger of a contact spring in dependence on a position of the switching element along the actuating path.
  • the contact spring may be arranged in the second housing part.
  • the energy converter and the circuit board are arranged to be movable together with the switching element
  • an embodiment is also possible in which the energy converter and the circuit board are arranged in the second housing part and the control contour is arranged to be movable together with the switching element. Even so, the relative movement between the actuator and the control contour can be generated.
  • the printed circuit board can be arranged in the different housing part to the housing part, in which the energy converter is arranged.
  • the contact spring may be arranged in the housing part together with the energy converter and the circuit board in the different housing part. In this case, the core idea of the relative movement between the actuator device and the control contour and the relative movement between the circuit board and the contact spring can be implemented.
  • a method for operating a self-sufficient multi-function switch with an actuatable switching element comprises the steps described below, wherein the multi-function switch has a self-sufficient energy converter with an actuator and a control contour, wherein the switching element is designed to upon actuation relative movement of the control contour to the actuator along a Actuation path, wherein the control contour extends in a plurality of elevations and / or depressions for guiding the actuator device having waveform along the actuating path, wherein the actuator device abuts the control contour to perform during the relative movement due to the waveform along an axis of action a knitting movement , wherein the axis of action is different, in particular transversely, aligned with the actuating path, wherein the energy converter is designed to wall the active movement in an electrical energy Pedal.
  • the method includes a step of actuating the switching element along the actuation path to effect relative movement of the control contour to the actuator along the actuation path, a step of walling the relative movement into a kneading motion, and a step of walling the knitting motion into electrical energy.
  • a multi-function switch can be used to provide autonomous radio Control systems are integrated into the operating handles of devices and systems that have not had any practicable technical solutions to date.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a multi-function switch with an actuatable switching element according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic exploded view of a multi-function switch with an actuatable switching element according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic 3D illustration of a switching element with a printed circuit board and an energy converter according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a multi-function switch with an actuatable switching element according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic 3D sectional view of a multi-function switch with an actuatable switching element according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic representation of a switching element as a first housing part arranged in a second housing part according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a flow chart of a method according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-function switch 100 has, in addition to the switching element 102, a self-sufficient energy converter 104 with an actuator device 106 and a control contour 108.
  • the switching element 102 is movable along an actuating path 1 10. When the switching element 102 is moved along the actuating path 1 10, this causes a relative movement 1 12 of the actuator 106 to the control contour 108 along the actuating path 1 10.
  • the control contour 108 has a waveform with a plurality of elevations 1 14 and recesses 11 6.
  • the control contour 108 is designed to guide the actuator device 106 along the control contour 108 and thus simultaneously along the actuating path 1 10.
  • the actuator device 106 abuts against the control contour 108, in order to carry out an effective movement 120 along an effective axis 1 18 during the relative movement 12 due to the waveform of the control contour 108.
  • the axis of action 1 18 and the main extension of the actuating path 1 10 have a mutually different orientation.
  • the active axis 1 18 is transverse to the actuating path 1 10.
  • the energy converter 104 is configured to convert the active movement 120 into an electrical energy and to provide the electrical energy to an interface, not shown.
  • the control contour 108 includes a plurality of switching pawls 122.
  • the plurality of switching pawls 122 includes at least a first switching position 124 and a second switching position 126.
  • the control contour 108 has a further switching position 128 different from the first switching position 124 and the second switching position 126. It can under a switching position 124, 126, 128 a local maximum of the control contour 108 are understood.
  • the first shift position 124 may designate a first local maximum of the control contour 108
  • the second shift position 126 may designate a second local maximum of the control contour 108.
  • the multi-function switch 100 may be the multi-function switch 100 already described in FIG. 1.
  • the multi-function switch 100 has a first housing part 230 and a second housing part 232.
  • the switching element 102 is part of the first housing part 230.
  • the control contour 108 is formed as a slot 234 in the second housing part 232.
  • the elongated hole 234 is arranged in a side wall of the second housing part 232. In one embodiment, on the side wall with the slot 234 opposite, side wall of the second housing part 232, a further slot may be formed.
  • a contact spring 236 is arranged on a side wall of the second housing part 232.
  • the contact spring 236 has four contact fingers 238. The number of contact fingers 238 may vary depending on the embodiment.
  • an energy converter 104 with an actuator device 106 is arranged between the first housing part 230 and the second housing part 232.
  • An electronic module 240 is connected to the energy converter 104.
  • the electronic module 240 has at least one printed circuit board 242.
  • the printed circuit board 242 is aligned along the actuating path 1 10.
  • a slot 244 is formed in the first housing part 230.
  • the energy converter 104 with the actuator device 106 and the electronics module 240 can be arranged in the first housing part, so that the actuator device 106 is guided in the slot 244 along the effective axis 1 18.
  • the energy converter 104 may comprise a coil with a magnet core movably arranged relative to the coil, through which a generator may be formed to convert mechanical energy into electrical energy.
  • the multi-function switch 100 also referred to as a self-contained multi-function switch 100 or in a short form as a switch 100, essentially consists of the housing 230, which at the same time the switching element 102, also referred to as control knob 102 includes the self-sufficient monostable or bistable energy converter 104, the electronic module 240 on a circuit board 242, the actuator 106, which can be made as a simple bolt, the second housing part 232 with the control contour 108 and the contact spring 236, which is used for the coding purposes.
  • the electronics can be built on one or more circuit boards 242.
  • the printed circuit board 242 can be implemented inexpensively in a so-called "Starflex " or "Semi-flex " technology, so that at least one printed circuit board area or a printed circuit board 242 is positioned parallel to the actuating direction 110 or actuating path 110 on this printed circuit board area 242, the switch contacts 346 or, alternatively, buttons 346 adapted to the switch rasters 122 are mounted, and in the side parts of the housing 230 there are also elongated holes 244 for receiving and guiding the actuating bolt 106 along the axis of action.
  • a first housing part 230 includes the switching element 102.
  • the first housing part 230 is formed substantially cuboid.
  • the energy converter 104 is arranged with the actuator device 106 in the first housing part 230.
  • An electronic module 240 comprises the printed circuit board 242, wherein the printed circuit board 242 is attached to an outer surface of the first housing part 230 along the main extension direction of the first housing part 230. is orders.
  • the circuit board 242 along the actuating path 1 10 is aligned.
  • the printed circuit board 242 has five square switch contacts 346 arranged essentially in a row. Furthermore, in addition to the arranged in a row square switch contacts 346, an elongate switch contact 346 on the circuit board 242 is arranged.
  • the actuator device 106 is formed as a bolt.
  • the housing 232 can be designed as an operating element 102 or as an independent housing 232 for locking into the operating element 102.
  • the switching element 102 has a nose-shaped web.
  • the energy converter is arranged in the first housing part 230, wherein in the second housing part 232 on two opposite sides of the control contour 108 is formed as a slot 234.
  • the actuator device 106 designed as a bolt engages in the oblong hole 234. In this case, the bolt in the formed on two opposite sides of the first housing part 230 linear along the axis of action 1 18 aligned slots 244 can be guided.
  • a plurality of switching contacts 346 is formed, wherein at least one contact finger 238 of the contact spring 236 depending on a position of the switching element 102 along the actuating path 1 10 at least one switching contact 346 of the plurality of switching contacts 346 on the PCB 242 can be bridged.
  • At least one contact finger 238 of the contact spring 236 bridges depending on the position of the switching element 102 along the actuating path 1 10 at least one switching contact 346 on the circuit board 242 to output a switching position representing coding signal, the circuit board 242 along the actuating path 1 10 is aligned.
  • the second housing part 232 is movably engaged in the first housing part 230 and has the control contours 108 on the side walls.
  • 4 shows a schematic sectional representation of a multi-function switch 100 with an actuatable switching element 102 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the multi-function switch 100 may be a multi-function switch 100 already described in FIG. 1.
  • a first housing part 230 engages in a second housing part 232.
  • an energy converter 104 with an actuator device 106 is arranged in the first housing part 230.
  • the actuator device 106 designed as a bolt engages in a control contour 108 designed as a slot 234.
  • An operation in the form of a linear movement of the switching element 102 along the actuating path 1 10 causes a relative movement 1 12 of the first housing part 230 with respect to the second housing part 232.
  • the control contour 108 is V-shaped.
  • the actuator 106 is moved in the slot 234 along the control contour 108.
  • a relative movement 120 between the actuator 106 and the energy converter 104 from the relative movement 1 12 is generated by the relative movement.
  • a contact spring 236 is disposed between the first housing part 230 and the second housing part 232. On the contact spring 236 facing side of the first housing part 230, a circuit board 242 is arranged.
  • the actuator 106 (bolt 106) engages in the installed state in the control contour 108.
  • the contact spring 236 Inside the second housing part 230 is the contact spring 236 and bridges with the contact fingers 238 of a switching position 124, 126, 128 corresponding switch contacts 346 on the circuit board 242.
  • the control knob 102 with the energy converter 104, circuit board 242 and actuator 106 in motion, relative to the second housing part 232 with the contact spring 236 brought.
  • Both ends of the actuating bolt 106 drive off the control contour 108, complete a relative movement 120 transversely to the actuating direction 110 and activate the energy converter 104.
  • the energy generated can be temporarily stored in a capacitor. A signal is not sent for the time being.
  • the energy converter 104 is activated a second time. Short before that, the contact spring 236 bridges a coding contact 346 associated with the position 124, 126, 128. After the second activation of the energy converter 104, the energy is also stored in the capacitor or storage capacitor. As a result, relatively large amounts of energy can be generated and even complex radio protocols can be realized. At the same time, a radio signal assigned to a coding position is generated and transmitted. Upon further actuation, a further radio signal corresponding to the further switching position 124, 126, 128 is generated and sent. In this way, as many switching positions 124, 126, 128 can be realized.
  • the transmitting unit functions completely autonomously as part of the electronic module 240, it is possible to place the energy converter 104 with the transmitting electronics, that is to say with the electronic module 240, in the movable operating element 102. But this is not mandatory. It is possible to immovably grip the housing part 232 with the transmitter module 240 and to associate the second or other housing part 230 with the code contact 346 with the operating element 102. It is also possible to place the sliding contact 346 (contact 346) on the energy converter side and to move the housing part 230, 232 relative to the printed circuit board 242 relatively. The power supply then takes place via the sliding contacts 346.
  • control cam that is, the control contour 108, switching grid 122, the number of switching positions 124, 126, 128, forces, paths and haptics can be adjusted.
  • the movement of the operating element 102 can be realized linear, circular or non-linear, depending on the design of the handle. That is, the movement path 1 10 may be formed accordingly.
  • FIG. 5 shows a schematic 3D sectional view of a multi-function switch 100 with an actuatable switching element 102 according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-function switch 100 may be the multi-function switch 100 shown in FIG. 4.
  • a first housing part 230 comprises a switching element 102.
  • the first housing part 230 is arranged within a second housing part 232.
  • a guide 548 along an actuating path 1 10 for the first housing part 230 is formed.
  • an energy converter 104 with an actuator device 106 and an electronic module 240 connected to the energy converter.
  • the electronic module 240 comprises a printed circuit board 242 arranged along the actuating path 1 10.
  • a contact spring 236 is arranged between the printed circuit board 242 and the second housing part 232.
  • the actuator device 106 is formed as a bolt or rod.
  • the switching principle is described with a monostable energy converter 104 with two power generation phases and a transmission process per switching position.
  • a variant with two generating phases and two transmission phases per switching position can be realized.
  • the security of the signal transmission can be increased or bidirectional data transmission can be realized.
  • a radio signal coding by means of the switching contacts 346 on the circuit board 242 is associated with a switching position. Since the energy converter 104 has a switching direction detection in the form of the polarity of the switching pulse during switching and switching back, this property can be shared in one embodiment for the switching position coding. For example, during the movement 12 through the two adjacent switch positions 124, 126, a switch coding contact may remain closed. The signal discrimination is realized by the pulse polarity of the generator 104. As a result, the accuracy requirements of the switch contacts 346 and the circuit board 242 can be reduced to z. B. to reduce system costs.
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a switching element 102 as a first housing part 230 in a second housing part 232 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the switching element 102 formed as part of the first housing part 230 and the second housing part 232 may be elements of an embodiment of a multi-function switch 100 described in the preceding figures.
  • the switching element 102 has a rib-like increase on.
  • a guide 548 is provided for the first housing part 230.
  • the guide 548 is aligned along an actuating path 1 10.
  • the switching element 102 can be moved in the guide 548 along the actuating path 1 10.
  • an actuator can simply engage the rib-like elevation of the switching element 102.
  • FIG. 7 shows a flowchart of a method 700 according to an embodiment of the present invention.
  • the method 700 describes a method 700 for operating a self-sufficient multifunction switch with an actuatable switching element.
  • the multi-function switch can be an exemplary embodiment of a multi-function switch 100 described in FIGS. 1 to 6.
  • the method 700 includes a step 710 of actuating the switching element along the actuation path to effect relative movement of the control contour to the actuator along the actuation path, a step 720 of the wall of relative movement into a kneading motion, and a step 730 of walling of the knitting motion into an electrical path Energy.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

Ein Multifunktionsschalter (100) mit einem betätigbaren Schaltelement (102) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Multifunktionsschalter (100) einen autarken Energiewandler (104) mit einer Betätigereinrichtung (106) sowie eine Steuerkontur (108) aufweist, wobei das Schaltelement (102) ausgebildet ist, um bei einem Betätigen eine Relativbewegung (112) der Steuerkontur (108) zu der Betätigereinrichtung (106) entlang einer Betätigungsbahn (110) zu bewirken, wobei die Steuerkontur (108) sich in einer eine Mehrzahl an Erhöhungen (114) und/oder Vertiefungen (116) zum Führen der Betätigereinrichtung (106) aufweisende Wellenform entlang der Betätigungsbahn (110) erstreckt, wobei die Betätigereinrichtung (106) an der Steuerkontur (108) anliegt, um bei der Relativbewegung (112) aufgrund der Wellenform entlang einer Wirkachse (118) eine Wirkbewegung (120) auszuführen, wobei die Wirkachse (118) verschieden, insbesondere quer, zur Betätigungsbahn (110) ausgerichtet ist, wobei der Energiewandler (104) ausgebildet ist, die Wirkbewegung (120) in eine elektrische Energie zu wandeln.

Description

Multifunktionsschalter mit einem betätiqbaren Schaltelement
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Multifunktionsschalter mit einem betätigbaren Schaltelement sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Multifunk- tionsschalters.
Die drahtlose Steuerung von verschiedenen Geräten, insbesondere mittels autarken wartungsfreien Schaltmodulen beziehungsweise autarken Funkschaltern, wird immer attraktiver. Autarke Schalter sind in verschiedenen Applikationen, insbesondere in der Gebäudetechnik und Industrie-Automatisierung bekannt. Dabei Steuern die autarken Funkschaiter beispielsweise verschiedene Lichtsteueranwendungen bzw. direkt betätigte Schalter bei den Industrieanlagen. Bekannte Lösungen können zwischen zwei Zuständen schalten. Dabei kann aus dem Schaltvorgang elektrische Energie erzeugt werden. Als typische Vertreter einer Signalausgabeeinrichtung, die als ein energieautarkes System betrieben werden, werden bekannte Funkschalter mit Batterien, elektrodynamischen Lineargeneratoren oder auch mit piezoelektrischen Energiewandlern betrieben.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Multifunktionsschalter mit einem betätigbaren Schaltelement sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Multifunktionsschalters gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Energiewandler können eine mechanische Energie in eine elektrische Energie wandeln. Daneben kann ein Schaltelement eine Vielzahl von Schaltpositionen einnehmen. Durch die Bewegung des Schaltelements von einer Schaltposition in eine weitere Schaltposition kann eine mechanische Energie aufgebracht werden, die von einem Energiewandler in eine elektrische Energie gewandelt werden kann. Über eine Führung entlang einer Steuerkontur kann die in einer Wirkrichtung auf eine Betätigereinrichtung des Energiewandlers aufzubringende mechanische Energie aus einer mechanischen Energie in einer von der Wirkrichtung abweichenden Betätigungsrichtung gewonnen werden. Dabei kann die mechanische Energie auch entgegen der Betätigungsrichtung beziehungsweise entgegen der Wirkrichtung wirken, sodass es sich um eine Betätigungsachse oder Betätigungsbahn beziehungsweise eine Wirkachse handeln kann.
Ein Multifunktionsschalter mit einem betätigbaren Schaltelement, umfasst einen autarken Energiewandler mit einer Betätigereinrichtung sowie eine Steuerkontur, wobei das Schaltelement ausgebildet ist, um bei einem Betätigen eine Relativbewegung der Steuerkontur zu der Betätigereinrichtung entlang einer Betätigungsbahn zu bewirken,
wobei die Steuerkontur sich in einer eine Mehrzahl an Erhöhungen und/oder Vertiefungen zum Führen der Betätigereinrichtung aufweisende Wellenform entlang der Betätigungsbahn erstreckt,
wobei die Betätigereinrichtung an der Steuerkontur anliegt, um bei der Relativbewegung aufgrund der Wellenform entlang einer Wirkachse eine Wirkbewegung auszuführen, wobei die Wirkachse verschieden, insbesondere quer, zur Betätigungsbahn ausgerichtet ist,
wobei der Energiewandler ausgebildet ist, die Wirkbewegung in eine elektrische Energie zu wandeln.
Unter einem Multifunktionsschalter kann ein energieautarkes System verstanden werden, welches eine Signalausgabeeinrichtung für standardisierte Funkverfahren wie z. B. KNX-RF, WLAN oder Bluetooth Low-Energy umfasst. Dabei kann der Multifunktionsschalter einer Mehrzahl an Betätigungspositionen oder Schaltpositionen einnehmen. Bei einem Betätigen des Multifunktionsschalters kann von einer Signalausgaberichtung des Multifunktionsschalters eine entsprechende Signalsequenz ausgegeben werden. Dabei kann der Energiewandler ausgebildet sein, eine mechanische Energie in eine elektrische Energie zu wandeln, wobei eine ausreichende elektrische Energiemenge über einen längeren Zeitraum generiert wird, sodass energieintensive, standardisierte Funkverfahren umgesetzt werden können. Die Betätigereinrichtung kann als ein mechanisches Bauteil ausgebildet sein, welches in Bezug auf einen stationären Teil des Energiewandlers bewegbar ist. So kann über die Betätigereinrichtung eine mechanische Energie an den Energiewandler übertragen werden. In einer Ausführungsform kann die Betätigereinrichtung als ein Bolzen oder als eine Kombination aus einem Bolzen und einer Feder ausgebildet sein. Dabei kann die mechanische Energie über ein Schaltelement in den Multifunktions- schalter eingebracht werden. Das Schaltelement kann entlang einer Betätigungsbahn bewegt werden. Die Betätigungsbahn kann linear, kreisförmig oder nicht-linear, insbesondere arbiträr, verlaufen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Betätigungsbahn linear oder abschnittsweise kreisförmig oder in einer Kombination aus linear und Segmenten einer Kreisbahn verlaufen. Folglich kann es sich bei der Betätigungsbahn um eine Gerade, eine Kreisbahn, einen Kreisabschnitt oder einen anderen Kurvenverlauf handeln. Die Wellenform der Steuerkontur kann periodisch, sinusförmig oder nicht-sinusförmig ausgebildet sein. So weist die Steuerkontur eine Mehrzahl an Erhöhungen und Vertiefungen auf. Eine Verbindung von einer Erhöhung und einer Vertiefung kann linear, oder nicht linear wie beispielsweise als ein Kreisabschnitt ausgeformt sein. So kann die Steuerkontur zwischen zwei Erhöhungen alternativ oder ergänzend zwischen zwei Vertiefungen V-förmig ausgebildet sein. Dabei kann die Betätigereinrichtung an der Steuerkontur anliegen und von der Steuerkontur geführt werden. Die Relativbewegung zwischen der Steuerkontur und der Betätigereinrichtung führt zu einer Wirkbewegung entlang einer Wirkachse. Dabei ist die Wirkachse eine Gerade, die nicht der Betätigungsbahn entspricht, das heißt die verschieden zur Betätigungsbahn ist. In einer Ausführungsform steht die Wirkachse senkrecht auf oder quer zu der Betätigungsbahn, in einer Ausführungsform weist die Wirkachse beispielsweise einen Winkel größer 45° zur Betätigungsbahn auf. Die Steuerkontur zum Wandeln einer mechanischen Energie entlang einer Betätigungsbahn in eine mechanische Energie entlang einer Wirkachse beziehungsweise ein Umlenken einer eingebrachten mechanischen Energie in eine Wirkbewegung entlang der Wirkachse ist vorteilhaft, um eine kompakte Bauform für den Multifunktionsschalter zu erzielen. Durch das Profil der Steuerkontur können beispielsweise Kräfte beziehungsweise die eingebrachte mechanische Energie und die mechanische Energie in Wirkrichtung, Betätigungswege, Haptik und daraus resultierende Größen einfach angepasst werden.
Eine Anwendung eines solchen Multifunktionsschalters bezieht sich beispielsweise auf verschiedene stationäre Geräte, tragbare Geräte oder Werkzeuge, insbesondere Staubsauger, zentrale Staubsauger oder Hochdruckreiniger. Die Steuerele- mente solcher Geräte werden sinnvollerweise an beweglichen Hand- bzw. Bediengriffen angebracht werden. Durch einen autarken Energiewandler ergibt sich aus konstruktiver Sicht ein wesentlicher Vorteil, nämlich dass die Steuerverbindung zum Hauptgerät ohne elektrische Kabel oder mechanische Übertragungsmechanismen wie Bowdenzüge oder Schubstangen zu realisieren ist. Dieses wiederum verbilligt die Geräte und macht die Wartung bzw. den Austausch von Verschleißteilen, wie z. B. Saugschläuche oder Druckschläuche, einfach und kostengünstig. Die Zuverlässigkeit der Geräte nimmt zu. Vorteilhaft lässt sich der hier beschriebene Ansatz dann nutzen, wenn die Steuerung solcher Geräte mehrere Funktionen umfasst. Dabei kann auf Batterien verzichtet werden, wodurch im Unterschied zu batteriebetriebenen Systemen kein Batterietausch erforderlich ist und auch ein Betrieb im negativen Temperaturbereich problemlos möglich ist und ein Belasten der Umwelt vermieden wird.
Gemäß einer Ausführungsform eines Multifunktionsschalters kann zumindest ein Kontaktfinger einer Kontaktfeder in Abhängigkeit einer Position des Schaltelements entlang der Betätigungsbahn zumindest einen Schaltkontakt auf einer Leiterplatte überbrücken, um ein die Schaltposition repräsentierendes Codiersignal auszugeben. Dabei kann die Leiterplatte entlang der Betätigungsbahn ausgerichtet sein. Ein Elektronikmodul kann die Leiterplatte umfassen. Das Elektronikmodul kann ausgebildet sein, unter Verwendung des Codiersignals eine Signalsequenz zu erzeugen. Ferner kann das Elektronikmodul ausgebildet sein, um das Codiersignal oder die Signalsequenz an einer Schnittstelle bereitzustellen. Dabei kann die Schnittstelle für eine drahtlose Übertragung geeignet sein. Die Leiterplatte kann eine Mehrzahl von Schaltkontakten aufweisen, wobei je ein Schaltkontakt der Mehrzahl der Schaltkontakte je einer Position des Schaltelements zugeordnet sein kann. Wenn die Leiterplatte eine Mehrzahl an Schaltkontakten aufweist, die einer Mehrzahl an Positionen des Schaltelements zugeordnet sind, kann einem überbrückten Schaltkontakt je nach Position entlang der Betätigungsbahn, ein der Schaltposition entsprechendes Codiersignal ausgegeben werden.
Ein Elektronikmodul, welches die Leiterplatte umfasst, kann ein elektrisches Gerät sein, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Elektronikmodul kann eine oder mehrere geeignete Schnittstellen auf- weisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen des Elektronikmoduls umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikro- controller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Günstig ist es auch, wenn die Steuerkontur als ein Langloch ausgebildet ist. Dabei kann die Betätigereinrichtung in dem Langloch geführt werden. In einer Ausführungsform können zwei Steuerkonturen als ein Langloch ausgebildet sein und die Betätigereinrichtung in beiden Langlöchern beziehungsweise von beiden Steuerkonturen geführt werden. Wenn die Betätigereinrichtung in zwei Langlöchern oder alternativ von zwei Steuerkonturen geführt wird, kann es günstig sein, dass die beiden Langlöcher beziehungsweise die beiden Steuerkonturen gegenüberliegend angeordnet sind. So kann die mechanische Belastung verteilt werden. In einem Langloch kann die Betätigereinrichtung sicher geführt werden.
Ferner kann die Steuerkontur eine Vielzahl von Schaltrasten aufweisen. Dabei können die Schaltrasten zumindest eine erste Schaltposition und eine zweite Schaltposition umfassen. In einer Ausführungsform kann die Steuerkontur zumindest eine weitere Schaltposition aufweisen. Jeder Schaltposition kann ein die Schaltposition repräsentierendes Codiersignal zugeordnet sein. An den Schaltrasten kann die Betätigereinrichtung mechanisch an einer Position einrasten.
Die erste Schaltposition kann ein erstes lokales Maximum der Steuerkontur und die zweite Schaltposition ein zweites lokales Maximum der Steuerkontur bezeichnen. Die weitere Schaltposition kann ein weiteres lokales Maximum der Steuerkontur bezeichnen. Dabei kann unter einem Maximum ein zumindest lokal oberer oder unterer Extremwert der Steuerkontur verstanden werden. So kann ein lokales Maximum eine maximale Auslenkung der Betätigereinrichtung entlang der Wirkachse erlauben oder bewirken. Gemäß einer Ausführungsform kann der Energiewandler eine Spule und einen Magnetkernaufweisen, um eine mechanische Energie in eine elektrische Energie zu wandeln. Alternativ kann der Energiewandler eine andere Art von Generator aufweisen. Bei dem Energiewandler kann es sich somit beispielsweise um einen elektrodynamischen Lineargenerator, einen piezoelektrischen Energiewandler oder um einen mit einem Umsetzer oder einen mit einem Getriebe gekoppelten Generator handeln. Dabei weist der Energiewandler eine Betätigereinrichtung auf, die ausgebildet ist, eine mechanische Energie in Form einer Bewegung, insbesondere der Wirkbewegung, aufzunehmen.
Das Schaltelement kann ein erstes Gehäuseteil sein. Dabei kann das erste Gehäuseteil beweglich zu einem zweiten Gehäuseteil angeordnet sein. Der Energiewandler kann in dem ersten Gehäuseteil oder alternativ in dem zweiten Gehäuseteil angeordnet sein. So kann das erste Gehäuseteil zu dem zweiten Gehäuseteil bewegbar sein, insbesondere entlang der Betätigungsbahn verschiebbar. Die Steuerkontur kann ein Teil des ersten Gehäuseteils oder des zweiten Gehäuseteils sein. So kann der Energiewandler in dem Gehäuseteil angeordnet sein, welches keine Steuerkontur aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Energiewandler in dem ersten Gehäuseteil angeordnet sein. Dabei kann in dem zweiten Gehäuseteil auf zwei gegenüberliegenden Seiten die Steuerkontur als ein Langloch ausgebildet sein, in das die als ein Bolzen ausgebildete Betätigereinrichtung eingreift. Dabei kann der Bolzen in auf zwei gegenüberliegenden Seiten des ersten Gehäuseteils ausgebildeten linearen entlang der Wirkachse ausgerichteten Langlöchern führbar sein. Weiterhin kann auf einer entlang der Betätigungsbahn ausgerichteten Leiterplatte eine Mehrzahl von Schaltkontakten ausgebildet sein, wobei von zumindest einem Kontaktfinger einer Kontaktfeder in Abhängigkeit einer Position des Schaltelements entlang der Betätigungsbahn zumindest ein Schaltkontakt der Mehrzahl von Schaltkontakten auf der Leiterplatte überbrückbar sein kann. Dabei kann die Kontaktfeder in dem zweiten Gehäuseteil angeordnet sein. Neben der Ausführungsform, in der der Energiewandler und die Leiterplatte zusammen mit dem Schaltelement bewegbar angeordnet sind, ist auch eine Ausführungsform möglich, in der der Energiewandler und die Leiterplatte in dem zweiten Gehäuseteil angeordnet sind und die Steuerkontur zusammen mit dem Schaltelement bewegbar angeordnet ist. Auch so kann die Relativbewegung zwischen der Betätigereinrichtung und der Steuerkontur erzeugt werden. Weiterhin kann die Leiterplatte in dem zu dem Gehäuseteil, in dem der Energiewandler angeordnet ist, verschiedenen Gehäuseteil angeordnet sein. So kann die Kontaktfeder in dem Gehäuseteil zusammen mit dem Energiewandler angeordnet sein und die Leiterplatte in dem dazu verschiedenen Gehäuseteil. Dabei ist der Kerngedanke der Relativbewegung zwischen der Betätigereinrichtung und der Steuerkontur und der Relativbewegung zwischen der Leiterplatte und der Kontaktfeder umsetzbar.
Ein Verfahren zum Betreiben eines autarken Multifunktionsschalters mit einem betätigbaren Schaltelement umfasst die nachfolgend beschriebenen Schritte, wobei der Multifunktionsschalter einen autarken Energiewandler mit einer Betätigereinrichtung sowie eine Steuerkontur aufweist, wobei das Schaltelement ausgebildet ist, um bei einem Betätigen eine Relativbewegung der Steuerkontur zu der Betätigereinrichtung entlang einer Betätigungsbahn zu bewirken, wobei die Steuerkontur sich in einer eine Mehrzahl an Erhöhungen und/oder Vertiefungen zum Führen der Betätigereinrichtung aufweisende Wellenform entlang der Betätigungsbahn erstreckt, wobei die Betätigereinrichtung an der Steuerkontur anliegt, um bei der Relativbewegung aufgrund der Wellenform entlang einer Wirkachse eine Wirkbewegung auszuführen, wobei die Wirkachse verschieden, insbesondere quer, zur Betätigungsbahn ausgerichtet ist, wobei der Energiewandler ausgebildet ist, die Wirkbewegung in eine elektrische Energie zu wandeln. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Betätigens des Schaltelements entlang der Betätigungsbahn, um eine Relativbewegung der Steuerkontur zu der Betätigereinrichtung entlang der Betätigungsbahn zu bewirken, einen Schritt des Wandeins der Relativbewegung in eine Wirkbewegung und einen Schritt des Wandeins der Wirkbewegung in eine elektrische Energie.
Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung können mit einem Multifunktionsschalter gemäß einer Ausführungsform des Multifunktionsschalters autarke Funk- Steuersysteme in die Bediengriffe von Geräten und Anlagen integriert werden, bei denen es bis heute keine praktikablen technischen Lösungen gab. Man kann z. B. die Einstellung der Stromstärke oder den Drahtvorschub bei M IG-Schweißgeräten komfortabel im Düsenhalter integrieren. Das kann vorteilhaft den Bedienkomfort und die Produktivität erhöhen, da die Parameter-Umstellung sogar während des
Schweißprozesses erfolgen kann. Auch Zentralstaubsauger können auf diese Weise bequem gesteuert werden. Dabei muss der Saugeinheit lediglich nur an das Luftnetz angeschlossen werden. Die Steuerkommunikation mit dem Hauptgerät erfolgt per Funk. Vorteilhaft kann ein universeller, kostengünstiger, autarker Multifunktions- Funkschalter mit beliebig vielen und frei programmierbaren Funktionen geschaffen werden. Der Funkschalter muss im Bediengriff eines Gerätes integrierbar sein.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Multifunktionsschalters mit einem betätigbaren Schaltelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Explosions-Darstellung eines Multifunktionsschalters mit einem betätigbaren Schaltelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine schematische 3D-Darstellung eines Schaltelements mit einer Leiterplatte und einem Energiewandler gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Schnitt-Darstellung eines Multifunktionsschalters mit einem betätigbaren Schaltelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine schematische 3D-Schnittdarstellung eines Multifunktionsschalters mit einem betätigbaren Schaltelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Schaltelements als erstes Gehäuseteil angeordnet in einem zweiten Gehäuseteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Multifunktionsschalters 100 mit einem betätigbaren Schaltelement 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Multifunktionsschalter 100 weist neben dem Schaltelement 102 einen autarken Energiewandler 104 mit einer Betätigereinrichtung 106 sowie eine Steuerkontur 108 auf. Das Schaltelement 102 ist entlang einer Betätigungsbahn 1 10 bewegbar. Wenn das Schaltelement 102 entlang der Betätigungsbahn 1 10 bewegt wird, so bewirkt dies eine Relativbewegung 1 12 der Betätigereinrichtung 106 zu der Steuerkontur 108 entlang der Betätigungsbahn 1 10. Die Steuerkontur 108 weist eine Wellenform auf mit einer Mehrzahl an Erhöhungen 1 14 und Vertiefungen 1 1 6. Die Steuerkontur 108 ist ausgebildet, die Betätigereinrichtung 106 entlang der Steuerkontur 108 und somit gleichzeitig entlang der Betätigungsbahn 1 10 zu führen. So liegt die Betätigereinrichtung 106 an der Steuerkontur 108 an, um bei der Relativbewegung 1 12 aufgrund der Wellenform der Steuerkontur 108 entlang einer Wirkachse 1 18 eine Wirkbewegung 120 auszuführen. Die Wirkachse 1 18 und die Haupterstreckung der Betätigungsbahn 1 10 weisen eine voneinander verschiedene Ausrichtung auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel steht die Wirkachse 1 18 quer zur Betätigungsbahn 1 10. Der Energiewandler 104 ist ausgebildet, die Wirkbewegung 120 in eine elektrische Energie zu wandeln und an einer nicht gezeigten Schnittstelle die elektrische Energie bereitzustellen.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Steuerkontur 108 eine Vielzahl von Schaltrasten 122 auf. Die Vielzahl von Schaltrasten 122 umfasst zumindest eine erste Schaltposition 124 sowie eine zweite Schaltposition 126. In einem Ausführungsbeispiel weist die Steuerkontur 108 eine zu der ersten Schaltposition 124 und zu der zweiten Schaltposition 126 verschiedene weitere Schaltposition 128 auf. Dabei kann unter einer Schaltposition 124, 126, 128 ein lokales Maximum der Steuerkontur 108 verstanden werden. So kann die erste Schaltposition 124 ein erstes lokales Maximum der Steuerkontur 108 bezeichnen und die zweite Schaltposition 126 kann ein zweites lokales Maximum der Steuerkontur 108 bezeichnen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Explosions-Darstellung eines Multifunktions- schalters 100 mit einem betätigbaren Schaltelement 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Multifunktionsschalter 100 kann es sich um den bereits in Fig. 1 beschriebenen Multifunktionsschalter 100 handeln. Der Multifunktionsschalter 100 weist ein erstes Gehäuseteil 230 und ein zweites Gehäuseteil 232 auf. Das Schaltelement 102 ist Teil des ersten Gehäuseteils 230. Die Steuerkontur 108 ist als ein Langloch 234 in dem zweiten Gehäuseteil 232 ausgebildet. Das Langloch 234 ist in einer Seitenwand des zweiten Gehäuseteils 232 angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel kann auf der, der Seitenwand mit dem Langloch 234 gegenüberliegenden, Seitenwand des zweiten Gehäuseteils 232 ein weiteres Langloch ausgebildet sein. Auf einer Seitenwand des zweiten Gehäuseteils 232 ist eine Kontaktfeder 236 angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Kontaktfeder 236 vier Kontaktfinger 238 auf. Die Anzahl der Kontaktfinger 238 kann je nach Ausführungsbeispiel variieren. In der Explosions-Darstellung ist zwischen dem ersten Gehäuseteil 230 und dem zweiten Gehäuseteil 232 ein Energiewandler 104 mit einer Betätigereinrichtung 106 angeordnet. Mit dem Energiewandler 104 ist ein Elektronikmodul 240 verbunden. Das Elektronikmodul 240 weist zumindest eine Leiterplatte 242 auf. Die Leiterplatte 242 ist entlang der Betätigungsbahn 1 10 ausgerichtet.
In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in dem ersten Gehäuseteil 230 ein Langloch 244 ausgebildet. Der Energiewandler 104 mit der Betätigereinrichtung 106 sowie das Elektronikmodul 240 sind in dem ersten Gehäuseteil anordenbar, sodass die Betätigereinrichtung 106 in dem Langloch 244 entlang der Wirkachse 1 18 geführt wird.
Je nach Ausführungsbeispiel kann der Energiewandler 104 eine Spule mit einem relativ zu der Spule bewegbar angeordneten Magnetkern aufweisen, durch die ein Generator gebildet werden kann, um eine mechanische Energie in eine elektrische Energie zu wandeln.
Der Multifunktionsschalter 100, auch als autarker Multifunktionsschalter 100 oder in einer Kurzform als Schalter 100 bezeichnet, besteht im Wesentlichen aus dem Gehäuse 230, das gleichzeitig das Schaltelement 102, auch als Bedienknopf 102 bezeichnet, umfasst, dem autarken monostabilen oder bistabilen Energiewandler 104, dem Elektronikmodul 240 auf einer Leiterplatte 242, dem Betätiger 106, welcher als einfacher Bolzen ausgeführt werden kann, dem zweiten Gehäuseteil 232 mit der Steuerkontur 108 und der Kontaktfeder 236, die für die Codier-Zwecke eingesetzt ist.
Im Gehäuse 230 wird der autarke Energiewandler 104 befestigt. Die Elektronik kann auf einer oder mehreren Leiterplatten 242 aufgebaut werden. In einem Ausführungsbeispiel kann die Leiterplatte 242 in einer sogenannten„Starflex"- oder„Semi- flex' -Technologie kostengünstig realisiert werden, sodass mindestens ein Leiterplattenbereich oder eine Leiterplatte 242 parallel zu der Betätigungsrichtung 1 10 beziehungsweise Betätigungsbahn 1 10 positioniert ist. Auf diesem Leiterplattenbereich 242 sind die an den Schaltrastern 122 angepassten Schaltkontakte 346 oder alternativ Schaltflächen 346 angebracht. Außerdem befinden sich in den Seitenteilen des Gehäuses 230 Langlöcher 244 zur Aufnahme und Führung des Betätigungsbolzens 106 entlang der Wirkachse.
Fig. 3 zeigt eine schematische 3D-Darstellung eines Schaltelements 102 mit einer Leiterplatte 242 und einem Energiewandler 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Schaltelement 102, die Leiterplatte 242 und der Energiewandler 104 können Elemente eines in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Multifunktionsschalters 100 darstellen. Ein erstes Gehäuseteil 230 umfasst das Schaltelement 102. Das erste Gehäuseteil 230 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Der Energiewandler 104 ist mit der Betätigereinrichtung 106 in dem ersten Gehäuseteil 230 angeordnet. Ein Elektronikmodul 240 umfasst die Leiterplatte 242, wobei die Leiterplatte 242 an einer Außenfläche des ersten Gehäuseteils 230 entlang der Haupterstreckungsrichtung des ersten Gehäuseteils 230 ange- ordnet ist. Somit ist die Leiterplatte 242 entlang der Betätigungsbahn 1 10 ausgerichtet. In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Leiterplatte 242 fünf im Wesentlichen in einer Reihe angeordnete quadratische Schaltkontakte 346 auf. Weiterhin ist neben den in einer Reihe angeordneten quadratischen Schaltkontakten 346 ein länglicher Schaltkontakt 346 auf der Leiterplatte 242 angeordnet.
In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Betätigereinrichtung 106 als ein Bolzen ausgebildet. Das Gehäuse 232 kann als Bedienelement 102 oder als eigenständiges Gehäuse 232 zum Einrasten in das Bedienelement 102 ausgeführt werden.
Das Schaltelement 102 weist einen nasenförmigen Steg auf. In einem Ausführungsbeispiel ist der Energiewandler in dem ersten Gehäuseteil 230 angeordnet, wobei in dem zweiten Gehäuseteil 232 auf zwei gegenüberliegenden Seiten die Steuerkontur 108 als ein Langloch 234 ausgebildet ist. Die als ein Bolzen ausgebildete Betätigereinrichtung 106 greift in das Langloch 234 ein. Dabei ist der Bolzen in den auf zwei gegenüberliegenden Seiten des ersten Gehäuseteils 230 ausgebildeten linearen entlang der Wirkachse 1 18 ausgerichteten Langlöchern 244 führbar. Auf der entlang der Betätigungsbahn 1 10 ausgerichteten Leiterplatte 242 ist eine Mehrzahl von Schaltkontakten 346 ausgebildet, wobei von zumindest einem Kontaktfinger 238 der Kontaktfeder 236 in Abhängigkeit einer Position des Schaltelements 102 entlang der Betätigungsbahn 1 10 zumindest ein Schaltkontakt 346 der Mehrzahl von Schaltkontakten 346 auf der Leiterplatte 242 überbrückbar ist.
Zumindest ein Kontaktfinger 238 der Kontaktfeder 236 überbrückt in Abhängigkeit der Position des Schaltelements 102 entlang der Betätigungsbahn 1 10 zumindest einen Schaltkontakt 346 auf der Leiterplatte 242, um ein die Schaltposition repräsentierendes Codiersignal auszugeben, wobei die Leiterplatte 242 entlang der Betätigungsbahn 1 10 ausgerichtet ist.
Das zweite Gehäuseteil 232 ist beweglich in das erste Gehäuseteil 230 eingerastet und weist an den Seitenwänden die Steuerkonturen 108 auf. Fig. 4 zeigt eine schematische Schnitt-Darstellung eines Multifunktionsschal- ters 100 mit einem betätigbaren Schaltelement 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Multifunktionsschalter 100 kann es sich um einen bereits in Fig. 1 beschriebenen Multifunktionsschalter 100 handeln. In der Schnitt-Darstellung greift ein erstes Gehäuseteil 230 in ein zweites Gehäuseteil 232 ein. In dem ersten Gehäuseteil 230 ist ein Energiewandler 104 mit einer Betätigereinrichtung 106 angeordnet. Die als ein Bolzen ausgebildete Betätigereinrichtung 106 greift in eine als ein Langloch 234 ausgebildete Steuerkontur 108 ein. Eine Betätigung in Form einer linearen Bewegung des Schaltelements 102 entlang der Betätigungsbahn 1 10 bewirkt eine Relativbewegung 1 12 des ersten Gehäuseteils 230 in Bezug auf das zweite Gehäuseteil 232. Dies führt zu einer Relativbewegung 1 12 zwischen dem Energiewandler 104 und der Steuerkontur 108. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steuerkontur 108 V-förmig ausgebildet. Während der Relativbewegung 1 12 zwischen dem Energiewandler 104 und der Steuerkontur 108 wird die Betätigereinrichtung 106 in dem Langloch 234 entlang der Steuerkontur 108 bewegt. Somit wird durch die Relativbewegung 1 12 eine Wirkbewegung 120 zwischen der Betätigereinrichtung 106 und dem Energiewandler 104 aus der Relativbewegung 1 12 erzeugt. Eine Kontaktfeder 236 ist zwischen dem ersten Gehäuseteil 230 und dem zweiten Gehäuseteil 232 angeordnet. Auf der der Kontaktfeder 236 zugewandten Seite des ersten Gehäuseteils 230 ist eine Leiterplatte 242 angeordnet.
Der Betätiger 106 (Bolzen 106) greift im verbauten Zustand in die Steuerkontur 108 ein. Im Inneren des zweiten Gehäuseteils 230 befindet sich die Kontaktfeder 236 und überbrückt mit den Kontaktfingern 238 einer Schaltposition 124, 126, 128 entsprechende Schaltkontakte 346 auf der Leiterplatte 242. Beim Betätigen des Multischalters 100 wird der Bedienknopf 102 mit dem Energiewandler 104, Leiterplatte 242 und Betätiger 106 in Bewegung, relativ zu dem zweiten Gehäuseteil 232 mit der Kontaktfeder 236, gebracht. Dabei fahren beide Enden des Betätigungsbolzens 106 die Steuerkontur 108 ab, absolvieren eine Relativbewegung 120 quer zu der Betätigungsrichtung 1 10 und aktivieren den Energiewandler 104. Die erzeugte Energie kann in einem Kondensator zwischengespeichert werden. Eine Signalversendung erfolgt vorerst nicht. Während der weiteren Bewegung innerhalb von einer V-förmigen Kontur 108 wird der Energiewandler 104 ein zweites Mal aktiviert. Kurz davor überbrückt die Kontaktfeder 236 einen der Position 124, 126, 128 zugeordneten Codierkontakt 346. Nach der zweiten Aktivierung des Energiewandlers 104 wird die Energie ebenso im Kondensator oder Speicherkondensator gespeichert. Dadurch lassen sich relativ gro ße Energiemengen erzeugen und auch aufwendige Funkprotokolle realisieren. Gleichzeitig wird ein einer Codierposition zugeordnetes Funksignal erzeugt und versendet. Bei weiterer Betätigung wird ein weiteres Funksignal entsprechend der weiteren Schaltposition 124, 126, 128 erzeugt und versendet. Auf diese Weise lassen sich beliebig viele Schaltpositionen 124, 126, 128 realisieren.
Da die Sendeeinheit als Teil des Elektronikmoduls 240 völlig autark funktioniert, ist es möglich den Energiewandler 104 mit der Sendeelektronik, das hei ßt mit dem Elektronikmodul 240, im beweglichen Bedienelement 102 zu platzieren. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Es ist möglich, das Gehäuseteil 232 mit dem Sendemodul 240 unbeweglich im Griff zu platzieren und das zweite beziehungsweise andere Gehäuseteil 230 mit dem Codierkontakt 346 dem Bedienelement 102 zuzuordnen. Es ist auch möglich den Schleifkontakt 346 (Kontakt 346) energiewandlersei- tig zu platzieren und das Gehäuseteil 230, 232 mit der Leiterplatte 242 relativ zu bewegen. Die Energieversorgung erfolgt dann über die Schleifkontakte 346.
Durch das Profil der Steuerkurve, das heißt die Steuerkontur 108, lassen sich Schaltraster 122, die Anzahl der Schaltstellungen 124, 126, 128, Kräfte, Wege und Haptik einstellen. Die Bewegung des Bedienelements 102 kann linear, kreisförmig oder nicht-linear, je nach Design des Griffes realisiert werden. Das heißt, die Bewegungsbahn 1 10 kann entsprechend ausgebildet sein.
Fig. 5 zeigt eine schematische 3D-Schnittdarstellung eines Multifunktions- schalters 100 mit einem betätigbaren Schaltelement 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Multifunktionsschalter 100 kann es sich um den in Fig. 4 gezeigten Multifunktionsschalter 100 handeln. Ein erstes Gehäuseteil 230 umfasst ein Schaltelement 102. Das erste Gehäuseteil 230 ist innerhalb eines zweiten Gehäuseteils 232 angeordnet. In dem zweiten Gehäuseteil 232 ist eine Führung 548 entlang einer Betätigungsbahn 1 10 für das erste Gehäuseteil 230 ausgebildet. In einem Abschnitt des ersten Gehäuseteils 230 ist ein Energiewandler 104 mit einer Betätigereinrichtung 106 sowie ein mit dem Energiewandler verbundenes Elektronikmodul 240 angeordnet. Das Elektronikmodul 240 umfasst eine entlang der Betätigungsbahn 1 10 angeordnete Leiterplatte 242. Zwischen der Leiterplatte 242 und dem zweiten Gehäuseteil 232 ist eine Kontaktfeder 236 angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Betätigereinrichtung 106 als ein Bolzen oder Rundstab ausgebildet.
In einem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schaltprinzip mit einem monostabilen Energiewandler 104 mit zwei Energieerzeugungs-Phasen und einem Sendevorgang pro Schaltstellung beschrieben. Selbstverständlich ist auch eine Variante mit zwei Erzeugungs-Phasen und zwei Sendephasen pro Schaltstellung realisierbar. Dadurch kann die Sicherheit der Signalübertragung erhöht oder eine bidirektionale Datenübertragung realisiert werden. Weiterhin ist es auch möglich, einen bistabilen Energiewandler 104 zu verwenden und in jeden Schenkel der "V-förmigen Steuerkontur 108 eine Schaltstellung 122 zu realisieren.
In einem Ausführungsbeispiel ist eine Funksignalcodierung mittels der Schaltkontakte 346 auf der Leiterplatte 242 einer Schaltstellung zugeordnet. Da der Energiewandler 104 eine Schaltrichtungserkennung in Form der Polarität des Schaltimpulses beim Schalten und Rückschalten besitzt, kann diese Eigenschaft in einem Ausführungsbeispiel für die Schaltstellungs-Codierung mitbenutzt werden. Zum Beispiel kann während der Bewegung 1 12 über die zwei benachbarten Schaltstellungen 124, 126 ein Schalt-Codierkontakt geschlossen bleiben. Die Signalunterscheidung wird dabei durch die Impulspolarität des Generators 104 realisiert. Dadurch können die Genauigkeitsanforderungen an die Schaltkontakte 346 beziehungsweise an die Leiterplatte 242 reduziert werden, um z. B. Systemkosten zu reduzieren.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltelements 102 als erstes Gehäuseteil 230 in einem zweiten Gehäuseteil 232 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem als Teil des ersten Gehäuseteils 230 ausgebildeten Schaltelement 102 sowie dem zweiten Gehäuseteil 232 kann es sich um Elemente eines Ausführungsbeispiels eines in den vorangegangenen Figuren beschriebenen Multifunktionsschalters 100 handeln. Das Schaltelement 102 weist eine rippenartige Erhöhung auf. In dem zweiten Gehäuseteil 232 ist eine Führung 548 für das erste Gehäuseteil 230 vorgesehen. Die Führung 548 ist entlang einer Betätigungsbahn 1 10 ausgerichtet. Das Schaltelement 102 kann in der Führung 548 entlang der Betätigungsbahn 1 10 bewegt werden. Hierzu kann ein Betätiger einfach an der rippenartigen Erhöhung des Schaltelements 102 angreifen.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 700 beschreibt ein Verfahren 700 zum Betreiben eines autarken Multifunktionsschalters mit einem betätigbaren Schaltelement. Bei dem Multifunktionsschalter kann es sich um ein Ausführungsbeispiel eines in den Figuren 1 bis 6 beschriebenen Multifunktionsschalter 100 handeln. Das Verfahren 700 umfasst einen Schritt 710 des Betätigens des Schaltelements entlang der Betätigungsbahn, um eine Relativbewegung der Steuerkontur zu der Betätigereinrichtung entlang der Betätigungsbahn zu bewirken, einen Schritt 720 des Wandeins der Relativbewegung in eine Wirkbewegung und einen Schritt 730 des Wandeins der Wirkbewegung in eine elektrische Energie.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. Bezuaszeichen
100 Multifunktionsschalter
102 Schaltelement
104 Energiewandler
106 Betätigereinrichtung
108 Steuerkontur
1 10 Betätigungsbahn
1 12 Relativbewegung
1 14 Erhöhung
1 1 6 Vertiefung
1 18 Wirkachse
120 Wirkbewegung
122 Schaltraste
124 erste Schaltposition
126 zweite Schaltposition
128 weitere Schaltposition
230 erstes Gehäuseteil
232 zweites Gehäuseteil
234 Langloch
236 Kontaktfeder
238 Kontaktfinger
240 Elektronikmodul
242 Leiterplatte
244 Langloch
346 Schaltkontakt
548 Führung
700 Verfahren
710 Schritt des Betätigens des Schaltelements
720 Schritt des Wandeins der Relativbewegung in eine Wirkbewegung
730 Schritt des Wandeins der Wirkbewegung in eine elektrische Energie

Claims

Patentansprüche
1 . Multifunktionsschalter (100) mit einem betätigbaren Schaltelement (102), dadurch gekennzeichnet, dass der Multifunktionsschalter (100) einen autarken Energiewandler (104) mit einer Betätigereinrichtung (106) sowie eine Steuerkontur (108) aufweist,
wobei das Schaltelement (102) ausgebildet ist, um bei einem Betätigen eine Relativbewegung (1 12) der Steuerkontur (108) zu der Betätigereinrichtung (106) entlang einer Betätigungsbahn (1 10) zu bewirken,
wobei die Steuerkontur (108) sich in einer eine Mehrzahl an Erhöhungen (1 14) und/oder Vertiefungen (1 1 6) zum Führen der Betätigereinrichtung (106) aufweisende Wellenform entlang der Betätigungsbahn (1 10) erstreckt,
wobei die Betätigereinrichtung (106) an der Steuerkontur (108) anliegt, um bei der Relativbewegung (1 12) aufgrund der Wellenform entlang einer Wirkachse (1 18) eine Wirkbewegung (120) auszuführen, wobei die Wirkachse (1 18) verschieden, insbesondere quer, zur Betätigungsbahn (1 10) ausgerichtet ist,
wobei der Energiewandler (104) ausgebildet ist, die Wirkbewegung (120) in eine elektrische Energie zu wandeln.
2. Multifunktionsschalter (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kontaktfinger (238) einer Kontaktfeder (236) in Abhängigkeit einer Position des Schaltelements (102) entlang der Betätigungsbahn (1 10) zumindest einen Schaltkontakt (346) auf einer Leiterplatte (242) überbrückt, um ein die Schaltposition (124, 126, 128) repräsentierendes Codiersignal auszugeben, wobei die Leiterplatte (242) entlang der Betätigungsbahn (1 10) ausgerichtet ist.
3. Multifunktionsschalter (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkontur (108) als ein Langloch (234) ausgebildet ist.
4. Multifunktionsschalter (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkontur (108) eine Vielzahl von Schalt- rasten (122) aufweist, wobei die Schaltrasten (122) zumindest eine erste Schaltposition (124) und eine zweite Schaltposition (126) umfassen.
5. Multifunktionsschalter (100) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltposition (124) ein erstes lokales Maximum der Steuerkontur (108) und die zweite Schaltposition (126) ein zweites lokales Maximum der Steuerkontur (108) bezeichnet.
6. Multifunktionsschalter (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkontur (108) zumindest eine weitere Schaltposition (128) aufweist.
7. Multifunktionsschalter (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler (104) eine Spule und einen Magnetkern aufweist, um eine mechanische Energie in eine elektrische Energie zu wandeln.
8. Multifunktionsschalter (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (102) ein erster Gehäuseteil (230) ist, wobei das erste Gehäuseteil (230) beweglich zu einem zweiten Gehäu- seteii (232) angeordnet ist und dass der Energiewandler (104) in dem ersten Gehäuseteil (230) oder dem zweiten Gehäuseteil (232) angeordnet ist.
9. Multifunktionsschalter (100) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler (104) in dem ersten Gehäuseteil (230) angeordnet ist, wobei in dem zweiten Gehäuseteil (232) auf zwei gegenüberliegenden Seiten die Steuerkontur (108) als ein Langloch (234) ausgebildet ist, in das die als ein Bolzen ausgebildete Betätigereinrichtung (106) eingreift, wobei der Bolzen in auf zwei gegenüberliegenden Seiten des ersten Gehäuseteils (230) ausgebildeten linearen entlang der Wirkachse (1 18) ausgerichteten Langlöchern (244) führbar ist, wobei auf einer entlang der Betätigungsbahn (1 10) ausgerichteten Leiterplatte (242) eine Mehrzahl von Schaltkontakten (346) ausgebildet ist, wobei von zumindest einem Kontaktfinger (238) einer Kontaktfeder (236) in Abhängigkeit einer Position des Schaltele- ments (102) entlang der Betätigungsbahn (1 10) zumindest ein Schaltkontakt (346) der Mehrzahl von Schaltkontakten (346) auf der Leiterplatte (242) überbrückbar ist.
10. Verfahren (700) zum Betreiben eines autarken Multifunktionsschal- ters (100) mit einem betätigbaren Schaltelement (102), wobei der Multifunktions- schalter (100) einen autarken Energiewandler (104) mit einer Betätigereinrichtung (106) sowie eine Steuerkontur (108) aufweist, wobei das Schaltelement (102) ausgebildet ist, um bei einem Betätigen eine Relativbewegung (1 12) der Steuerkontur (108) zu der Betätigereinrichtung (106) entlang einer Betätigungsbahn (1 10) zu bewirken, wobei die Steuerkontur (108) sich in einer eine Mehrzahl an Erhöhungen (1 14) und/oder Vertiefungen (1 1 6) zum Führen der Betätigereinrichtung (106) aufweisende Wellenform entlang der Betätigungsbahn (1 10) erstreckt, wobei die Betätigereinrichtung (106) an der Steuerkontur (108) anliegt, um bei der Relativbewegung (1 12) aufgrund der Wellenform entlang einer Wirkachse (1 18) eine Wirkbewegung (120) auszuführen, wobei die Wirkachse (1 18) verschieden, insbesondere quer, zur Betätigungsbahn (1 10) ausgerichtet ist, wobei der Energiewandler (104) ausgebildet ist, die Wirkbewegung (120) in eine elektrische Energie zu wandeln, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Betätigen (710) des Schaltelements (102) entlang der Betätigungsbahn (1 10), um eine Relativbewegung (1 12) der Steuerkontur (108) zu der Betätigereinrichtung (106) entlang der Betätigungsbahn (1 10) zu bewirken;
Wandeln (720) der Relativbewegung (1 12) in eine Wirkbewegung (120); und
Wandeln (730) der Wirkbewegung (120) in eine elektrische Energie.
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