DE19720544C1 - Elektrischer Drehschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehschalter nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Ein derartiger Drehschalter ist beispielsweise Gegenstand der DE 28 24 584 A1 und weist dort im Grundkörper umlaufend angeordnete Kontakte auf, die von einem zur Drehachse in radialer Richtung wirkenden Abgriffsglied kontaktiert werden.

Mit diesem Drehschalter liegt bereits eine kompakte Ausführung vor, für eine feinfühlige Verstellung fehlt jedoch ein ausreichend großer Verstellweg des Betätigungsknopfes.

Aus dem DE 89 12 785 U1 ist ein Tandem-Potentiometer bekannt, bei dem ein Schleiferträger mittels eines Untersetzungsgetriebes mit einer Antriebswelle gekoppelt ist, so daß einer der Schleiferträger um einen kleineren Winkel als der Winkel der Antriebswelle verstellt wird. Durch diese Maßnahme läßt sich eine feinfühligere Verstellung des Potentiometers erreichen.

Das Untersetzungsgetriebe soll von einem Planetenradgetriebe gebildet werden, wobei der erwähnte Schleiferträger mit einem Planetenrad verbunden ist, das zwischen Verzahnungen der Antriebswelle und eines ortsfesten konzentrischen Zahnrades angeordnet ist.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Drehschalter so auszubilden, daß bei verringertem konstruktiven Aufwand eine feinfühlige Verstellung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 und 4 Querschnitte von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Drehschalters;

Fig. 5 einen Schnitt durch den Drehschalter nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines elektrischen Drehschalters 1 mit einem in einem Gehäuse 2 gelagerten Betätigungsknopf 3, dessen maximaler Betätigungsverstellwinkel 4 größer als ein maximaler Kontaktstellungswinkel 5 ist, wie nachfolgend anhand der Fig. 5 noch näher erläutert wird. Der Betätigungsknopf 3 ist auf drei Kugeln 6 gelagert, die von einer Käfigscheibe 7 geführt in einer Gehäuserille 8 rollen, die von einer Radialwand 9 und einer Axialwand 10 gebildet ist, gegen die die Kugeln 6 unter der Auflagekraft einer Außenkegellauffläche 11 des Betätigungsknopfes 3 belastet sind. Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführung, bei der eine Innenkegellauffläche 12 vorgesehen ist. Diese beiden Ausführungen der Lagerung ermöglichen eine reibungsarme Verstellung des Betätigungsknopfes 3.

Die Radial- und Axialwandlaufflächen weisen Kontaktsegmente und Kontaktbahnen 13, 14 auf, die von wenigstens einer der Kugeln 6 in vorgegebenen Schaltstellungen kurzgeschlossen sind. Die Kugeln 6 bestehen aus einem sehr gut leitenden Werkstoff und können mit einem Edelmetall beschichtet sein. Es entfallen somit bisher verwendete Kontaktbrücken, Schleifer usw., so daß eine außerordentliche Verbilligung vorliegt.

Der Betätigungsknopf 3 weist einen Anschlagansatz 15 auf, dessen Betätigungsverstellwinkel 4 durch Gehäuseanschläge 16 begrenzt ist, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. Dieser Anschlagansatz 15 kontaktiert während der Betätigungsverstellung mit wenigstens einem von zwei Anschlagansätzen 17 der Käfigscheibe 7, deren Anordnung unter einem Winkel erfolgt, der in etwa dem halben maximalen Betätigungsverstellwinkel 4 bzw. dem maximalen Kontaktstellungswinkel 5 entspricht. Diese Abweichung des Winkels vom theoretisch im Verhältnis 100% zu 50% erreichbaren Winkel kann versuchsmäßig oder rechnerisch bestimmt werden. Es hat sich gezeigt, daß die unterschiedlich großen Kreisbahnen des Angriffspunktes der Außenkegellauffläche 11 an den Kugeln 6 und des Mittelpunktes der Kugeln 6 bzw. Kreisbahnen des Angriffspunktes der Innenkegellauffläche 12 an den Kugeln 6 und des Mittelpunktes der Kugeln 6 das Verhältnis vergrößern (ca. 100% zu 55%) bzw. verkleinern (ca. 100% zu 38%).

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß eine Kugel oder Rolle, auf der ein Gegenstand abrollt, mit der halben Geschwindigkeit des Gegenstandes rollt bzw. nur dessen halben Weg zurücklegt. Hierdurch wird bei der beschriebenen Ausführung des Drehschalters 1 eine Untersetzung der Betätigungsverstellung des Betätigungsknopfes 3 auf die Verstellung der Kugeln 6 bzw. auf die Verstellung des die Kugeln führenden Käfigs 7 erreicht, ohne daß z. B. Zahnradgetriebe benötigt werden.

Es ist bekannt, daß bei Wälzlagern eine aus Rollen und Gleiten zusammengesetzte Bewegungsart der Wälzkörper auftritt, wobei das Gleiten als Mikroschlupf bezeichnet wird. Bei dem vorliegenden Drehschalter 1 wird dieser Mikroschlupf verstärkt durch die unterschiedlich großen Rollkreise der Kugelabstützpunkte 18, 19, 20, die in Fig. 1 dargestellt sind, die durch Gleiten der Kugeln 6 auf den Kontaktsegmenten und Kontaktbahnen 13, 14 ausgeglichen werden.

Hierdurch erfolgt eine Selbstreinigung der Kontaktsegmente und Kontaktbahnen 13 und 14, die erst den Einsatz der Kugeln 6 als kurzschließendes Übertragungselement ermöglicht.

Dieser Mikroschlupf bewirkt jedoch, daß das theoretisch vorliegende Untersetzungsverhältnis u. U. nicht eingehalten wird. Hierfür dienen jedoch die Anschlagansätze 17 an der Käfigscheibe 7. Durch diese erfolgt immer eine Mitnahme der Käfigscheibe 7 und damit der Kugeln 6 durch den Anschlagansatz 15 des Betätigungsknopfes 3 bis zu den Gehäuseanschlägen 16, d. h. es liegt jeweils eine Neujustierung vor.

Die Auflage kraft der Außen- bzw. Innenkegellauffläche 11 bzw. 12 wird durch eine oder mehrere zwischen Gehäuse 2 und Betätigungsknopf 3 eingespannte Federn 21 erzeugt. In Fig. 1 ist hierfür eine Scheibenfeder 22 vorgesehen, die sich in eingebautem Zustand unter Spannung auf einem Bund 23 des Betätigungsknopfes 3 und auf einem Anschlagbund 24 des Gehäuses 2 abstützt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Feder 21 mit Federarmen 25.

Fig. 3 zeigt eine Feder gemäß Fig. 1, wobei die Scheibenfeder 22 auf einem aufgesetzten Abschlußring 26 anstelle des Gehäuses 2 aufliegt.

Die Ausführungen der Fig. 1 und 2 unterscheiden sich durch die Ausbildung mit Außen- bzw. Innenkegellaufflächen 11 bzw. 12. Fig. 1 zeigt die Ausbildung mit Außenkegellauffläche 11, bei der die Radialwand 9 des Gehäuses 2 nach innen zeigt, und Fig. 2 mit Innenkegellauffläche 12, bei der die Radialwand 9 nach außen zeigt.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung, bei der eine beidseitige Kontaktierung erfolgt durch beiderseits der Kontaktsegmente 13 bestehende Kugeln 6 und Kontaktbahnen 14 und Innenkegellaufflächen 12, wobei die eine Innenkegellauffläche 12 auf dem auf den Betätigungsknopf 3 aufgesetzten Abschlußring 26 besteht.

Es ist vorgesehen, daß die Kontaktsegmente 13 und die Kontaktbahnen 14 über Anschlußfahnen 27 aus dem Gehäuse 2 herausgeführt sind. Fig. 5 zeigt einen Schnitt der Fig. 2 durch den Betätigungsknopf 3 und das Gehäuse 2, in dem die Kugeln 6 innerhalb von Führungsausnehmungen 28 der Käfigscheibe 7 dargestellt sind. Ebenso sind der durch die Gehäuseanschläge 16 begrenzte maximale Betätigungsverstellwinkel 4 des Betätigungsknopfes 3 sowie der maximale Kontaktstellungswinkel 5, der dem halben maximalen Betätigungswinkel 4 entspricht, unter dem die Anschlagansätze 17 der Käfigscheibe 7 angeordnet sind, dargestellt.

Es versteht sich von selbst, daß bei der Betätigungsverstellung der Anschlagansatz 15 vom Gehäuseanschlag 16 in Richtung des Anschlagansatzes 17 der Käfigscheibe 7 und des anderen Gehäuseanschlags 16 wegwandert, wobei die dabei mit der halben Geschwindigkeit mitbewegte Käfigscheibe 7 bzw. der entsprechende Anschlagansatz 17 durch den Anschlagansatz 15 des Betätigungsknopfes 3 erst bei dessen Annäherung oder Anschlag an den Gehäuseanschlag 16 eingeholt wird.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der eine Federanordnung besteht, die gleichzeitig eine Verrasterung für den Betätigungsknopf 3 bildet, die durch Vertiefungen 29 des Betätigungsknopfes 3 bzw. eines auf diesen aufgeschobenen Abschlußringes 30 und wenigstens einer Kugel 31 gebildet ist, wobei die Kugel 31 durch die zwischen Gehäuse 2 und Betätigungsknopf 3 wirkenden Federn 21 belastet ist.

Andernfalls kann der Betätigungsknopf 3 eine Verrasterung aufweisen, die durch eine Rastverzahnung 32 des Gehäuses 2 bzw. Betätigungsknopfes 3 bewirkt wird, in die die Federarme 25 der zwischen Gehäuse 2 und Betätigungsknopf 3 eingespannten Feder 21 eingreifen, um eine Verstellsicherung zu erreichen.

Die aus dem Gehäuse 2 herausgeführten Anschlußfahnen 27 ermöglichen den elektrischen Anschluß der Kontaktbahn 14 an den Pluspol einer Spannungsquelle. Über die Anschlußfahne 27 der Kontaktsegmente 13 können die Verbraucher angeschlossen werden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die gezeigten Ausführungen, es können mehrere Kugeln und mehrere Kontaktbahnen vorgesehen werden, ohne daß der Bereich der Erfindung verlassen wird.

Claims (5)

1. Elektrischer Drehschalter mit einem in einem Gehäuse gelagerten Betätigungsknopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsknopf (3) auf wenigstens drei Kugeln (6) gelagert ist, die von einer Käfigscheibe (7) geführt in einer Gehäuserille (8) rollen, die von einer Radialwand (9) und einer Axialwand (10) gebildet ist, gegen die die Kugeln (6) unter der Auflagekraft einer Außen- bzw. Innenkegellauffläche (11 bzw. 12) des Betätigungsknopfes (3) belastet sind, daß die Radial- und Axialwandlaufflächen Kontaktsegmente und Kontaktbahnen (13, 14) aufweisen, die von wenigstens einer der Kugeln (6) in vorgegebenen Schaltstellungen kurzgeschlossen sind, und daß der Betätigungsknopf (3) einen Anschlagansatz (15) aufweist, dessen Betätigungsverstellwinkel (4) durch zwei Gehäuseanschläge (16) begrenzt ist und der während der Betätigungsverstellung mit wenigstens einem von zwei Anschlagansätzen (17) der Käfigscheibe (7) kontaktiert, deren Anordnung unter einem Winkel erfolgt, der in etwa dem halben maximalen Betätigungsverstellwinkel (4) bzw. dem maximalen Kontaktstellungswinkel (5) entspricht.

2. Elektrischer Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagekraft der Außen- bzw. Innenkegellauffläche (11 bzw. 12) durch eine oder mehrere zwischen Gehäuse (2) und Betätigungsknopf (3) eingespannte Federn (21) bewirkt ist.

3. Elektrischer Drehschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktsegmente (13) bzw. Kontaktbahnen (14) über Anschlußfahnen (27) aus dem Gehäuse (2) herausgeführt sind.

4. Elektrischer Drehschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsknopf (3) eine den Schaltstellungen entsprechende Verrasterung aufweist, die durch Vertiefungen (29) des Betätigungsknopfes (3) bzw. eines auf diesen aufgeschobenen Abschlußringes (30) und wenigstens einer Kugel (31) gebildet ist, wobei die Kugel (31) durch die zwischen Gehäuse (2) und Betätigungsknopf (3) wirkenden Federn (21) belastet ist.

5. Elektrischer Drehschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsknopf (3) eine Verrasterung aufweist, die durch eine Rastverzahnung (32) des Gehäuses (2) bzw. Betätigungsknopfes (3) bewirkt wird, in die Federarme (25) der zwischen Gehäuse (2) und Betätigungsknopf (3) eingespannten Feder (21) eingreifen.