DE2016992C3 - Schaltvorrichtung mit geringem Rastmoment - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Schaltvorrichtung ist aus der US-PS 34 37 766 bekannt

Bei der in dieser Patentschrift beschriebenen Schaltvorrichtung sind die beiden Statorteile starr miteinander verbunden. Beim Wechsel der Schaltstellung des Rotors muß das zu überwindende Rastmoment wegen des relativ großen Gleitreibungsmomentes während des Stellungswechsels entsprechend hoch sein, damit eine den Rotor drehende Bedienungsperson das Ein- und Ausrasten deutlich spürt. Das hohe Rastmoment erschwert aber die Bedienung und verstärkt den Verschleiß der Rasteinrichtung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung der im Oberbegriff des Palentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, welche ein verhältnismäßig geringes Rastmoment benötigt.

Diese Aufgabe ist durch eine Ausbildung nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Infolge einer solchen Ausbildung der Schaltvorrichtung vergrößern die Positionierkugeln den Abstand der beiden Statorteile voneinander nur während der Drehbewegung. Dadurch kann die Reibung zwischen dem Rotor und dem Stator während der Drehbewegung praktisch vollkommen beseitigt werden, ohne daß gleichzeitig die das Rastmoment bestimmenden Druck- und Reibungsverhältnisse in den Schaltstellungen beeinflußt werden. Handelt es sich beispielsweise um einen elektrischen Drehschalter, so können während der Drehbewegung die in den Schaltstellungen aufeinanderliegenden Kontaktstücke voneinander abgehoben werden, so daß kein Gleitreibungsmoment auftritt Daher kann das Rastmoment auf einen relativ niedrigen Wert herabgesetzt werden, ohne das Fühlen des Ein- und Ausrastens

ίο zu beeinträchtigen. Die Verminderung des Rastmoments hat auch zur Folge, daß die Abmessungen der Schaltvorrichtung verkleinert werden können.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 2 charakterisiert Die Kontaktkugel sorgt neben den Positionierkugeln dafür, daß nur eine im Vergleich zur üblichen Gleitreibung verschwindend kleine Rollreibung auftritt, die das vorhandene Rastmoment in vollem Umfang spürbar werden läßt, so daß es auf einen noch brauchbaren Wert herabgesetzt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den I Jnteransprüchen 3 und 4 zu entnehmen.
Im folgenden ist die Erfindung anhand des die bevorzugte Ausführungsform bildenden, auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. i eine perspektivisch und auseinandergezogen darges:ellte Ansicht des Ausführungsbeispiels;

Fig.2a einen unvollständigen Schnitt durch das in einer der Schaltstellungen stehende Ausführungsbeispiel längs einer zur Drehachse konzentrischen Zylinderfläche;
F i g. 2b einen Schnitt entsprechend F i g. 2a durch das zwischen zwei Schaltstellungen stehende Ausführungsbeispiel;

Fig.3a und 3b Draufsichten auf die einander zugekehrten Flächen des oberen bzw. unteren Teilsdes Stators.

Ein elektrischer Drehschalter besitzt einen aus zwei plattenförmigen Statorteilen 1 und 2 bestehenden Stator, zwischen denen ein ebenfalls plattenförmiger Rotor 5 angeordnet ist. Der untere Statorteil 1 hat eine quadratische Form und trägt den gesamten Schalter. Er ist mit einer Reihe von Löchern 11 versehen, die auf einem Kreis liegen, dessen Zentrum im Symmetriemittelpunkt des Statorteils 1 liegt, durch den die Drehachse des Rotors 5 geht. An den vier Ecken des Statorteils 1 ist je ein Distanzbolzen 12 vorgesehen. An diesen Distanzbolzen 12 ist der obere, kreiszylindrische Statorteil 2 mittels elastischer, elektrisch leitender Lamellen 3 befestigt, die über den Rand des Statorteils 2 hinausragen. Die Lamellen 3 drücken den Statorteil 2 gegen den Statorteil 1 und gestatten eine axiale Verschiebung des Statorteils 2 vom Statorteil 1 weg entgegen der von den Lamellen aufgebrachten Federkraft. Selbstverständlich könnte der Statorteil 2 auch in anderer Weise mit dem Statorteil 1 verbunden sein. Wesentlich ist lediglich, daß er federnd gegen den Statorteil 1 gedrückt wird und daß kleine Verschiebungen in axialer Richtung, also in Richtung des in F i g. 1 dargestellten Doppelpfeiles 4, möglich sind. Der Statorteil 2 besitzt ein kreisförmiges zentrales Loch 13. Ferner weist er eine Reihe von Löchern 14 auf, die auf

bs einem Kreis liegen, dessen Mittelpunkt im Zentrum des Statorteils 2 liegt und dessen Radius gleich dem Radius desjenigen Kreises ist, auf dem die Löcher 11 des Statorteils 1 liegen.

Der zwischen den Statorteilen 1 und 2 liegende Rotor 5 besitzt im Ausführungsbeispiel 3 ihn in axialer Richtung durchdringende Bohrungen 15, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Löcher 11 und 14 in den Statorteilen ί bzw. 2. Die Bohrungen 15 Hegen auf einem zum Zentrum des Rotors 5 konzentrischen Kreis, dessen Radius gleich den Radien der Kreise ist, auf denen die Löcher 11 und 14 liegen. Ferner ist der Rotor mit einer zentralen, rechteckigen öffnung 16 versehen, die dem Eingriff eines abgeflachten, in seinem Querschnitt der Form der Öffnung 16 angepaßten Endes 7a einer Antriebswelle 7 dient, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des zentralen Loches 13 im Statorteil 2.

Ferner ist der Rotor 5 mit in axialer Richtung ihn durchdringenden Bohrungen versehen, in welchen nicht dargestellte Koniaktkugeln geführt sind. Der Durchmesser der Kontaktkugeln ist größer als die axiale Dicke des Rotors 5.

Die Zahl der Löcher 11 und 14, die je gleiche Abstände zwischeneinander aufweisen, hängt von der Zahl der gewünschten Schaltstellungen ab, da sie die Rasten einer Rastvorrichtung bilden. Die Rastvorrichtung besitzt ferner Positionierkugeln 6, von denen je zwei in axialer Richtung nebeneinander in den Löchern 15 des Rotors 5 liegen. Der Durchmesser der Positionierkugeln 6 ist größer als der Durchmesser der Löcher 11 und 14, jedoch geringfügig kleiner als der Durchmesser der Löcher 15. Ferner ist, wie Fig.2a zeigt, die axiale Dicke des Rotors 5 geringer als der doppelte Durchmesser einer Positionierkugel 6.

Die Lamellen 3 drücken den Statorteil 2 gegen den Statorteil 1, wodurch, wie F i g. 2a zeigt, die Positionierkugeln 6 in die Löcher 11 und 14 der beiden Statorteile gedrückt werden, wenn sich der Rotor 5 in einer der Schaltstellungen befindet. Wenn man den Rotor aus der Schaltstellung herausdreht, drücken, wie F i g. 2b zeigt, die Positionierkugeln 6 den Statorteil 2 entgegen der Kraft der Lamellen 3 vom Statorteil 1 in axialer Richtung weg. Während der Drehbewegung rollen die Positionierkugeln 6 aufeinander und auf den einander zugekehrten Flächen der beiden Statorteile.

Auf der dem Rotor 5 zugekehrten Seite des Statorteils 1 ist ein erster Satz von Kontaktstücken 17 vorgesehen, auf der dem Rotor 5 zugekehrten Seite des Statorteils 2 ein zweiter Satz von Kontaktstücken 18.

Die elektrische Verbindung der Kontaktstücke 17 und 18 miteinander erfolgt mittels der Kontaktkugeln, die in den Löchern 8 des Rotors geführt sind. Der Durchmesser der Kontaktkugeln ist im Vergleich zum Durchmesser der Positionierkugeln 6 so gewählt, daß dann, wenn der Rotor 5 in einer der Schaltstellungen steht, die Positionierkugeln 6 entlastet sind und der Statorteil 2 sich über die Kontaktkugeln auf dam Statorteil 1 abstützt.

Die Kontaktstücke sind im Ausführungsbeispiel in Form gedruckter Schaltungen ausgebildet Ferner ist im Ausführungsbeispiel die Form der Kontakte so gewählt, daß drei Gruppen vorhanden sind, die je vier verschiedene Schaltstellungen zulassen.

Die Statorteile 1 und 2 bestehen aus einem Isoliermaterial mit ausreichender mechanischer Festigkeit Die Verbindung zu den Kontaktstücken des Stators 2 wird vorteilhafterweise über die Lamellen 3 hergestellt.

Dadurch, daß die Kontaktkugeln einen Durchmesser besitzen, der zwischen den Werten liegt, welche die Abstände annehmen, in denen die beiden Statorteile in den in den F i g. 2a und 2b dargestellten Endstellungen stehen, ergibt sich, daß sie bei einer Drehbewegung des Rotors 5 kein Reibungsmoment erzeugen. Selbstverständlich ist ihr Durchmesser auch so gewählt, daß in den Schaltstellungen noch ein genügend hohes Rastmoment der Rastvorrichtung vorhanden ist

Der Rotor 5 kann in den Schaltstellungen kleine Winkelbewegungen um die mittlere Zentrierstellung ausführen, wodurch eine Reibung der Kontaktkugeln auf den Kontaktstücken innerhalb ganz kleiner Zonen auftreten kann. Dadurch werden die Kontaktflächen bei jedem LJmschaltvorgang gesäubert.

Der Rotor 5 besteht aus einem Isoliermaterial, das vorzugsweise einen geringen Reibungskoeffizienten hat.

Die Kontaktstücke 17 des Statorteils 1 und die Kontaktstücke 18 des Statorteils 2 können elektrisch mit angenieteten Klemmen eines Gitters verbunden werden, das üblicherweise verwendet wird, um Lötzinn auf gedruckte Schaltungen aufzubringen. Der Schalter kann also, ebenso wie andere elektronische Bauteile, mit denen er zusammengeschaltet ist, auf einer Platte mit gedruckter Schaltung aufgebaut werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltvorrichtung mit zwei senkrecht zu einer Drehachse angeordneten Statorteilen, die den Rotor zwischen sich aufnehmen, und einer Rasteinrichtung, die eine federbelastete Positionierkugelanordnung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Statorteile (1, 2) federbelastet, axial relativ zueinander bewegbar sind und auf den einander zugekehrten Seiten in gleichen Positionen Rasten (11,14) für Positionierkugeln (6) aufweisen und daß der Rotor (5) mit in axialer Richtung durchgehenden Löchern (15) versehen ist, in denen Positionierkugeln (6) so geführt sind, daß die beiden Statorteile (1, 2) durch Drehen des Rotors (5) gegen die Rückstellkraft der Federn (3) durch die Positionierkugeln (6) voneinander entfernbar sind.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Statorteile (1,2) auf den einander zugekehrten Seiten je wenigstens ein Kontaktstück (17, 18) tragen, daß der Rotor (5) mindestens ein axiales Durchgangsloch (8) zur Führung einer Kontaktkugel besitzt, daß die Kontaktkugel in jeder Schaltstellung ein Kontaktstück des einen Statorteils mit einem Kontaktstück des anderen Statorteils unmittelbar verbindet und daß sich die beiden Statorteile (I₁ 2) in den Schaltstellungen über die Kontaktkugei gegeneinander abstützen.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch elastische, den Statorteil (2) federnd gegen den Statorteil (i; drückende Lamellen (3), die als Anschlußelemente für die Kontaktstücke (18) des Statorteils (2) ausgebildet sind.

4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Positionierkugeln (0) in axialer Richtung nebeneinander in jedem der Löcher (15) des Rotors (5) vorgesehen sind.