DE2205910A1

DE2205910A1 - Umschalter

Info

Publication number: DE2205910A1
Application number: DE2205910A
Authority: DE
Inventors: Emmanuil Lipowitsch Zhitro
Original assignee: ZHITRO
Current assignee: ZHITRO
Priority date: 1972-01-28
Filing date: 1972-02-08
Publication date: 1973-08-16
Also published as: GB1342551A; US3723674A; FR2170994B1; DE2205910B2; NL151543B; NL7201255A; CH539331A; DE2205910C3; FR2170994A1; AT323829B

Description

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Dr.-5. - · ....'.:. H Jr.
β M Ü η ch β η 22, Sieinsdorfstr. 1· 2 205910

530-18.3Ο4Ρ 8. 2. 1972

Emmanuil Lipovic Chitro, Moskau (UdSSR)

und

Nikola.j Nikolaevic Zechov, Moskau (UdSSR)

Umschalter

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung, insbesondere auf einen Umschalter.

Allgemein bekannt sind Umschalter, in deren Gehäuse ein Schaltschrittkörper (Limbus) und Federkontakte mit einer Einrichtung untergebracht sind, die das Programm einer direkten bzw. inversen Umschaltung mit Hilfe von Federkontakten vorgibt.

Der Konstruktion solcher Umschalter ist die Anwendung von parallel zueinander stehenden Platten zugrundegelegt,

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die als gedruckte Schaltungen mit einem das Schaltprogramm vorgebenden Arbeitsmuster ausgeführt sind. Zwischen den Platten befindet sich der Schaltschrittring, an dessen beiden den Platten zugekehrten Flächen Federkontakte befestigt sind, die zusammen mit dem Plattenmuster das vorgegebene Schaltprogramm durchführen.

In den genannten Umschaltern kommen kontaktierende Elemente zur Anwendung, deren Herstellung mit verhältnismäßig großem Arbeitsaufwand und langandauerndem technologischen Prozeß zusammenhängt« Dies bezieht sich vor allem auf Elemente wie Platten mit gedruckten Schaltungen» In derartigen Umschaltern kommt es darüber hinaus infolge des kontinuierlich wirkenden Andruckes von Federkontakten des Schaltschrittkörpers gegen das Arbeitsmuster der Platten zu einem starken Verschleiß der Arbeitsflächen von Federkontakten und Arbeitsmustern. Das wird vom Mitreißen des Überzugsmaterials in die isolierenden Zwischenräume zwischen den hervortretenden Teilen des Musters der Platten mit gedruckter Schaltung begleitet. Die letztere Erscheinung hängt zusammen mit dem kontinuierlichen Gleiten von Kontakten über die Arbeitsflächen des Plattenmusters, ohne daß es bei der Umschaltung des Schaltschrittkörpers zu einer Unterbrechung des Abgleitens kommt, was während des Betriebes der Umschalter zu einer fortschreitenden Verminderung des Isolationswiderstandes zwischen den vorspringenden Teilen des Musters der Platten mit gedruckter Schaltung, zur Verschlechterung der elektroisolierenden Eigenschaften und zu ihrem elektrischen Durchschlag führt«

Derartige Umschalter sind auch verhältnismäßig unge-

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eignet für die serienmäßige Herstellung eines erweiterten Umschaltersortiments mit unterschiedlichen Umschaltungen, da sich dabei das Auswechseln von sämtlichen kontaktierenden Elementen - also des Schaltschrittkörpers mit Federkontakten und der Platten mit gedruckter Schaltung - erforderlich macht_o

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, unter Beseitigung der genannten Nachteile einen Umschalter mit erhöhter Lebensdauer und Zuverlässigkeit anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Umschalter, in dessen Gehäuse ein Schaltschrittkörper und Federkontakte mit einer Einrichtung untergebracht sind, die ein Programm der direkten und der inversen Umschaltung mittels der Federkontakte vorgibt, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Federkontakte das Programm der direkten und der inversen Umschaltung vorgebende Einrichtung auf einer am Schaltschrittkörper befestigten Kontaktscheibe angeordnete Ringe aus einem Isolierstoff mit profilierten Bandvorsprüngen hat, und daß die Federkontakte als U-Kontakte und als Ε-Kontakt mit Lötfahnen entsprechend der Anzahl der U-Kontakte ausgeführt sind, der zusammen mit den U-Kontakten auf einer in dem Gehäuse befestigten Platte derart angeordnet ist, daß die nicht kontaktierende Fläche des jedem Ring entsprechenden U-Kontaktes mit den profilierten Bundvorsprüngen des Ringes zusammenwirkt und gleichzeitig damit die erste kontaktierende Fläche der U-Kontakte mit der entsprechenden Lötfahne des Ε-Kontaktes kontaktiert, wobei die zweite kontaktierende Fläche der U-Kontakte mit der Kontaktscheibe zusammenwirkt.

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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Umschalters gestattet es, den Verschieiß der Arbeitsflächen der Federkontakte und der Kontaktscheibe herabzusetzen, was die Lebensdauer des Umschalters und seine Zuverlässigkeit erhöht o- Seine Vorzüge kommen auch bei der Massenherstellung des Umschalters mit unterschiedlichen Umschaltplänen voll zur Geltung»

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Umschalters mit abgenommenem Deckel;

Figo 2 einen Schnitt, II-II in Fig. 1;

Fig. 3 die Gesamtansicht des Umschalters mit Teilausriß des Deckels;

Fig, 4 einen Schnitt IV-IV (Fig. 3) durch den Schaltschrittring des erfindungsgemäßen Umschalters (verschwenkt in der Zeichnungsebene);

Fig. 5 eine Teilansicht des U-Kontaktes des erfindungsgemäßen Umschalters; und

Fig. 6 ein Prinzipschaltbild der !Commutation des erfindungsgemäßen Umschalters (inverser Binärcode).

Der Umschalter enthält erfindungsgemäß ein Gehäuse 1 (Fig. 1), das als flacher Kunststoffkasten rechteckiger Form

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mit einer Seitenwand 2 (Fig. 2) ausgeführt ist, in der eine Öffnung 3 vorgesehen ist.

In dem Gehäuse 1 ist ein Kunststoff-Schaltschrittkörper h angeordnet. Die Arbeitsstellungen des Schaltschrittkörpers k stellt eine metallische Feststellfeder 5 (Fig. 3) fest, die sich mit ihren Flächen 6 auf Vorsprünge 7 des Schaltschrittkörpers k stützt» Das Ende 8 der Feststellfeder 5 ist in eine Nut 9 des Gehäuses 1 eingeführt.

Der Schaltschrittkörper h ist durch eine Metallachse 10 (Fig. 2) mit Zapfen 11, 12 und einer ringförmigen Kontaktscheibe 13 bewehrt» Auf de:r Kontaktscheibe 13 ist eine Einrichtung befestigt, die die Umschaltung der Federkontakte durchführt und aus vier konzentrisch angeordneten Ringen besteht, die aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. aus Kunststoff, ausgeführt sind. Die Ringe 14 sind in dem Schaltschrittkörper k an seinem Umfang mit Hilfe von Stegen 15 (Fig. k) befestigt, die sich in Durchgangsöffnungen 16 der Kontaktscheibe 13 bei der Herstellung des Schaltschrittkörpers 4 nach dem Spritzgußverfahren bilden. Die das Umschaltprogramm vorgebenden Ringe 14 stellen konstruktionsmäßig eine Reihe von Vorsprüngen dar, die mit Lücken 18 über abgeschrägte Flächen 19 in Verbindung stehen.

Auf der zylindrischen Fläche 20 (Fig. z) des Schaltschrittkörpers 4 sind Zeichen - die Ziffern des dekadischen Systems von 1 bis 9 und 0 - angebracht, die in einem Fenster 21 (Fig. 1) des Gehäuses 1 zu sehen sind.

Auf dem Gehäuse 1 ist an der Seite der Ringe 14 des

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Schaltschrittkörpers 4 eine mit einer Bohrung 23, Fenstern 24 und Führungsnuten 25 versehene und aus einem elektrisch isolierenden Material ausgeführte Platte 22 angeordnet.

Der Schaltschrittkörper 4 ist in dem Gehäuse 1 zwischen der Seitenwand 2 (Fig. 2) und der Platte 22 angeordnet, wobei der Zapfen 11 der Achse tO des Schaltschrittkörpers 4 in die Öffnung 3 der Wand 2 und der Zapfen 12 in die Bohrung 23 der Platte 22 sich erstrecken.

Auf der Platte 22 sind fünf aus Bronze hergestellte XJ-förmige Federkontakte 26 angeordnete Die Kontakte 26 sind
in Führungsnuten 25 untergebracht und zusammen mit Montageansehlußstreifen 27 mit Hilfe von Nieten 28 befestigt.

Auf der Platte 22 ist auch ein aus Bronze hergestellter E-fÖrmiger Federkontakt 29 (Fig. i) mit vier Lötfahnen 30 angeordnet, der eine gemeinsame Stromschiene darstellt, mit Hilfe von Hohlnieten 31 befestigt und über eine stromführende Herausführung 32 mit den Montagestreifen 27 elektrisch verbunden ist.

Die vier U-förmigen Federkontakte 26 sind auf der
Platte 22 derart befestigt," daß sie sich mit ihren Kontaktflächen 33 (Fig. 5) auf die Vorsprünge 17 (Fig. 4) der Ringe 14 aus elektrisch isolierendem Material stützen«, Die ersten Kontaktflächen 34 (Fig. 5), die jeweils unter den
Lötfahnen 30 (Fig. 1) des E-förmigen Federkontaktes 29 angeordnet sind, sind an diese angedrückt, und die zweiten
kontaktierenden Flächen 35 (Fig. 5) sind über der Kontaktscheibe 13 (Fig. 2) des Schaltschrittkörpers 4 angeordnet»

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Als stromabnehmender Kontakt der zweiten gemeinsamen Schiene, deren Funktion die Kontaktscheibe 13 des Schaltschrittkörpers k ausübt, ist der U-förmige Federkontakt 26 verwendet, der sich in der Nähe von der Achse 10 des Schaltschrittkörpers h befindet.

Die Platte 22 (Fig. 1) ist an dem Gehäuse 1 mit Hilfe von Schrauben 36 befestigte

In durchgehenden Bohrungen 37 des Gehäuses 1 sind Gewindestifte 38 angeordnet, die die Verbindungselemente von Seitendeckeln 39 und hO (Figo 2) mit Hilfe von Schrauben k*[ (Fig. 3) darstellen,,

Die Wirkungsweise des Umschalters besteht darin, daß in jeder der Arbeitsstellungen des Schaltschrittkörpers h₉ die durch die Feststellfeder 5 festgestellt werden, eine Schwenkung der Ringe 14 erfolgt, die auf dem Schaltschritt» körper k befestigt sind und das Umsehaltprogramm vorgeben» Die Vorsprünge 17 und Lücken.18 kommen dabei gemäß dem vorgegebenen Programm des Schaltschrittkörpers k gegenüber den U-förmigen auf der Platte 22 angeordneten Federkontakten zu stehen.

Ein Teil der U-förmigen Federkontakte 26 oder mindestens einer von ihnen stützt sich bei jeder der festgehaltenen Stellungen des Schaltschrittkörpers h, außer der Nullstellung, mit ihren nichtkontaktierenden Flächen 33 auf die Vorsprünge 17 der Ringe 14 und kommt gleichzeitig durch ihre ersten kontaktierenden Flächen 3k mit den Lötfahnen 30 des E-förmigen Federkontaktes 29 in Kontakt, wobei sie mit die-

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sem als mit der gemeinsamen Schiene des Stromkreises einen entsprechenden Umschaltplan bilden,, Die übrigen Kontakte (oder mindestens einer von diesen), gegenüber deren nichtkontaktierenden Flächen 33 die Lücken 18 zu stehen kommen, bilden dabei mit der Fläche 33 und der Lücke 18 einen Spalt, während die zweite kontaktierende Fläche 35 des U-förmigen Federkontaktes 26 das Kontaktieren mit der Kontaktscheibe 13 des Schaltschrittkörpers k sicherstellt und einen Spalt zwischen der ersten kontaktierenden Fläche 3^ des U-förmlgen Federkontaktes 26 und den entsprechenden Lötfahnen des E-förmigen Federkontaktes 29 bildet und auf diese Weise die inverse Umschaltung gewährleistet»

In der Nullstellung des Schaltschrittkörpers k kontaktieren alle U-förmigen Federkontakte 26, außer dem stromabnehmenden Kontakt, mit ihren ersten kontaktierenden Flächen 3h mit den entsprechenden Lötfahnen 30 des E-förmigen Federkontaktes 29.

Das Heben und Absenken der U-förmigen Federkontakte bewirken beim Drehen des Schaltschrittkörpers 4 die abgeschrägten Flächen 19» die die Vorsprünge 17 und Lücken 18 verbinden.

Die Auswahl von optimalen Neigungswinkeln der abgeschrägten Flächen 19 gegenüber den Flächen der Vorsprünge 17 des Schaltschrittkörpers k (in einer Größenordnung von 4O ) gewährleistet eine relativ große Trenn- bzw. Schließgeschwindigkeit der Kontakte bei der Überführung des Schaltschrittkörpers h aus einer festgehaltenen Stellung in die andere, was die Gefahr einer Lichtbogenentladung zwischen

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den Umschalterkontakten vermindert und dadurch die anfängliche Stabilität der elektrischen Parameter in bezug auf die Kontaktwiderstände zu erhalten gestattet. Sämtliche Rippen, die durch das Schneiden der Flächen der Vorsprünge 17 und der abgeschrägten Flächen 19 gebildet werden, verlaufen darüber hinaus durch die Mitte der Achse 10 des Schaltschrittkörpers k, wodurch bei Umschaltung eine minimale Gleitreibung zwischen den nichtkontaktierenden Flächen 33 des U-förmigen Federkontaktes 26 und den abgeschrägten Flächen 19 der Ringe 14 aus dem elektrisch isolierenden Material entsteht, so daß der minimale Verschleiß und die Exaktheit der Arbeit aller beweglichen Elemente des Umschalters gewährleistet werden.

Bei dem für die Umschaltung von Mikroströmen bestimmten Umschalter, haben sämtliche kontaktierende Elemente und Herausführungen, nämlich die U-förmigen Federkontakte 26, die Kontaktscheibe 13 des Schaltschrittkörpers k, der E-förmige Federkontakt 29 sowie die Montageanschlußstreifen 27, einen galvanisch aufgetragenen Goldüberzug.

Das Prinzipschaltbild der Umschaltungen des Schalters nach Fig. 6 zeigt die funktioneile Zusammenwirkung der U-Kontakte 26 (Fig. 1), des E-Kontaktes 29 und der Kontaktscheibe 13· An der linken Seite sind in der vertikalen Richtung von unten nach oben eine Reihe von U-Kontakten symbolisch angegeben. Mit den Ziffern 1, 2, 3 und h sind die Nummern der genannten Kontakte oder der Schaltschritte des Umschalters bezeichnet. Durch die Ziffern I und II sind die erste und die zweite gemeinsame Schiene der parallelgeschalteten Stromkreise des Umschalters angegeben, die die Kontaktscheibe 13 und den E-Kontakt 29 darstellen.

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Die horizontale Ziffernreihe 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9 bedeutet die Nummern der festgehaltenen Stellungen des Schaltschrittkörpers k. Unter jede Ziffer der Reihe ist ein Paar von vertikalen Linien eingezeichnet. Das Vorhandensein des elektrischen Kontaktes jeder Arbeitsschaltstelle miteinander sowie mit der ersten und der zweiten gemeinsamen Schiene ist durch kurze Querstriche an jeder der vertikalen Linien angegeben.

Der Nullstellung des Schaltschrittkörpers h entspricht ein Paar von vertikalen Linien, in welchem die linke punktiert aufgezeichnet ist, was das Fehlen des elektrischen Kontaktes mit der gemeinsamen Schiene I bedeutet»

Der erfindungsgemäße Umschalter ist eine Mehrzweck-Umschal t einrichtung, die in vielen Bereichen der Datenverarbeitungs-, Funk- und Meßtechnik als Codierer oder Programmgeber, der jede vorgegebene Umschaltung gewährleistet, verwendet werden kann. .

Der Umschalter weist eine Reihe von Vorzügen sowohl in bezug auf seine Konstruktion - die Stabilität der elektrischen Ausgangsparameter, Lebensdauer, verhältnismäßig geringer Verschleiß der Arbeitsflächen von Kontakten und kontaktierenden Elementen, hohe Zuverlässigkeit - als auch in bezug auf die Technologie auf, von denen einer seine Universalität bei der Herstellung einer breiten Nomenklatur von Umschaltern mit beliebigem Umschaltungsplan durch Auswechseln nur eines Teils - des Schaltschrittkörpers - darstellt.

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Unter industriellen Bedingungen kann der Schaltschrittkörper unter Verwendung von stationären Preßformen hergestellt werden, deren Einsatz weitgehend universell durch die zusätzliche Ausrüstung der Preßformen mit auswechselr baren Zeichen werden kann, die die Programmringe des Schaltschrittkörpers gestalten helfen. Es sind auch weitere Abwandlungen des Umschalters je nach dem vorgegebenen Umschaltprogramm durch Aufstellung von zusätzlichen Federkontakten und Platten unter Verwendung eines Schaltschrittkörpers mit beiderseitiger Anordnung von Programmringen möglieh.

Der erfindungsgemäße Umschalter hat geringe Außenmaße und geringes Gewicht. Die Auswahl von elektrisch isolierenden Materialien (Kunststoffen) für die Herstellung des Schaltschrittkörpers und der Platte mit geringem dielektrischem Verlustfaktor ermöglicht darüber hinaus den Einsatz des Umschalters in den Hochfrequenzschaltungen mancher nachrichtentechnischer und Meßeinrichtungen.

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Claims

Patentanspruch

Umschalter, in dessen Gehäuse ein Schaltschrittkörper und Federkontakte mit einer Einrichtung untergebracht sind, die ein Programm der direkten und der inversen Umschaltung mittels der Federkontakte vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Federkontakte das Programm der direkten und der inversen Umschaltung vorgebende Einrichtung auf einer am SchaltSchrittkörper (4) befestigten Kontaktscheibe (13) angeordnete Ringe (i4) aus einem Isolierstoff mit profilierten Bundvorsprüngen (17) hat, und daß die Federkontakte als U-Kontakte (26) und als E-Kontakt (29) mit Lötfahnen (3O) entsprechend der Anzahl der U-Kontakte (26) ausgeführt sind, der zusammen mit den U-Kontakten (26) auf einer in dem Gehäuse (1) befestigten Platte (22) derart angeordnet ist, daß die nicht kontaktierende Fläche (33) des jedem Ring (i4) entsprechenden U-Kontaktes (26) mit den profilierten Bundvorsprüngen (17) des Ringes (i4) zusammenwirkt und gleichzeitig damit die erste kontaktierende Fläche (3²O der U-Kontakte mit der entsprechenden Lötfahne (30) des E-Kontaktes (29) kontaktiert, wobei die zweite kontaktierende Fläche (35) der U-Kontakte (26) mit der Kontaktscheibe (13) zusammenwirkt.

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