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Die Erfindung betrifft einen Vielfachdrehumschalter mit
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wenigstens einem Kontaktbrücken tragenden, von der Schalterrelle betätigbaren
Rotor und diesem zugeordneten, Kontakte und Anschlußklemmen tragenden Stator. Derartige
Vielfachdrehumschalter können über eine Vielzahl von Umschaltkontakten eine entsprechende
Anzahl von Meßstellen oder Steuerungseinrichtungen mit einer gemeinsamen Vorrichtung
zur Anzeige, Impulsgabe odgl. verbinden. Derartige Schalter haben meist sehr kleine
Schaltkreiswinkel. Bei neueren Meß- und Steuerungsanlagen sind auch die Schalter
selbst in ihrem Durchmesser sehr klein und demnach können auch nur sehr kleindimensionierte
Rastvorrichtungen untergebracht werden.
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Die Miniaturisierung derartiger Schalter ist efforderlich, weil sie
häufig in größerer Anzahl auf einer Schalttafel angeordnet werden müssen. Es besteht
daher die Gefahr, daß wegen der geringen Drehmomente, die zur Uberwindung der Rasten
in der Rastvorrichtung erforderlich sind, diese Schalter unbeabsichtigt verdreht
werden, was bei einer festgelegten Folge z.B. von Steuergängen eine Schädigung der
gesteuerten Anlage nach sich ziehen kann.
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Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, einen Vielfachumschalter
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem ein zufälliges, ungewolltes
Weiterschalten unmöglich ist und zugleich eine größere Genauigkeit der einzelnen
Schaltpositionen erzielt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Schalterwelle
aus zwei drehfest, aber axial verschieblich mit einander verbundenen Teilen besteht,
von denen der eine axial feststeht, außen unrund, vorzugsweise als mit Abflachungen
versehener Zylinder ausgebildet ist und den Rotor trägt und der andere zwischen
einer Drehsperrlage und einer Drehfreigabelage axial verschiebbar ist. Aufgrund
dieser Ausbildung kann der Vielfachdrehumschalter normalerweise in der Drehsperrlage
gehalten werden, und die Bedienungsperson muß zunächst durch
Axialverschiebung
des axial verschieblichen Schalterwellenteils ganz bewußt die Drehfreigabelage herbeiführen,
bevor eine Verdrehung des Rotors stattfinden kann. Eine zufällige oder unbewußte
Verdrehung des Rotors ist damit wirksam ausgeschlossen.
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Vorzugsweise ist die Ausbildung so, daß der axial verschiebbare Schalterwellenteil
durch eine Axialkraft, insbesondere die Kraft einer Feder in die Drehsperrlage vorgespannt
ist.
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Auf diese Weise ist gewährleistet, daß sich der Schalter normalerweise
in der Sperrlage befindet und durch entsprechende Betätigung seitens der Bedienungsperson
nur zeitweise für eine Drehung des Rotors freigegeben wird.
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Vorzugsweise spannt die Axialkraft den Schalterwellenteil axial nach
außen vor, so daß zum Weiterdrehen des Rotors die Bedienungsperson den axial beweglichen
Schalterwellenteil eindrücken muß. Nach einer Verdrehung springt der Schalterwellenteil
aufgrund der Federkraft von selbst wieder in die Sperrlage nach außen vor.
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Vorzugsweise springt von dem axial verschieblichen Schalterwel-Anteil
wenigstens ein Anschlag radial vor und greift in der Dre hsperrlage in einen gehäuse
festen Innen-Sperrzahnkran z ein.
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Dessen Teilung entspricht der Teilung der Kontakte des Stators, so
daß für jede Schaltposition des Vielfachdrehumschalters genau eine Winkelsperrlage
definiert ist. Axial haben die Sperrzähne zweckmäßigerweise eine größere Ausdehnung
als der Anschlag, damit ein sicherer Uberlappungsbereich vorliegt und nicht schon
durch zufällige geringfügige Achsialverschiebungen die Drehsperre aufgehoben wird.
Vorzugsweise haben die Sperrzähne axial eine mindestens doppelt so große Ausdehnung
wie der Anschlag.
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Der axial verschiebliche Schalterwellenteil weist vorzugsweise einen
im Gehäuse drehbar gelagerten zylindrischen Bereich und einen unrunden, vorzugsweise
mit Abflachungen versehenen zylindrischen
Bereich auf, der in eine
entsprechende Offnung des axial festen Schalterwellenteils axial verschieblich eingreift.
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Hierdurch wird ein sehr kompakter und einfach herstellbarer Aufbau
erzielt. Vorteilhaft weist der unrunde Bereich am Ende einen zylindrischen Stift
auf, der in eine entsprechend ausgebildete Bohrung des axial feststehenden Schalterwellenteils
axial verschiebbar eingreift. Die Öffnung ist dabei zweckmäßig ein beiderseits durch
axial vorspringende Stege begrenzter Axialschlitz. Diese Ausführungsform zeichnet
sich durch einfache Herstellbarkeit aus, weil nur einfach herzustellende Bohrungen
bzw. leicht einzufräsende Schlitze vorhanden sind.
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Die Länge der Öffnung ist bevorzugt etwas kleiner als die Länge der
Stiftbohrung. Die Stiftbohrung gewährleistet eine einwandfreie FUhrung der beiden
Schalterwellenteile während ihrer gegenseitigen Verschiebung.
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Auf dem unrunden Schalterar ellenbereich ist vorteilhafterweise eine
den wenigstens einen radialen Anschlag tragende Scheibe drehfest angeordnet. Die
Scheibe liegt zweckmäßig an der Stufe zwischen dem unrunden und dem zylindrischen
Bereich des axial beweglichen Schalterwellenteils an. Besonders bevorzugt ist es,
wenn zwei Anschläge auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Scheibe angeordnet
sind, da hierdurch eine besonders sichere Drehsperrung erzielt wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch,
daß sich zwischen einem Anschlag am axial verschieblichen Schalterwellenteil und
einem Anschlag am axial feststehenden Schalterwellenteil eine Druckfeder erstreckt.
Der Anschlag am axial verschieblichen Schalterwellenteil ist dabei vorzugsweise
ein in eine Nut eingesetzter Sprengring, welcher gleichzeitig die Scheibe axial
an der Stufe halten sollte. Der Anschlag am axial feststehenden Schalterwellenteil
ist dagegen torzugsweise durch eine auf dem axial feststehenden Schalterwellenteil
aufgeschobene
Anschlagscheibe gebildet, die vorzugsweise durch eine in einer Nut angeordnete Sicherungsscheibe
axial gegen die Kraft der Feder gehalten ist. Die Anschlagscheibe kann zusätzlich
einen radialen Vorsprung aufweisen, der mit je einem nach innen gerichteten Vorsprung
von zwei Anschlagringen zusammenarbeitet, die im Gehäuse in den den Schaltpositionen
entsprechenden unterschiedlichen Winkelstellungen anbringbar sind. Hierdurch können
durch entsprechende Anordnung der beiden Anschlagringe beliebige Winkelbereiche
für die Rotorbewegung festgelegt werden. Die Anschläge der beiden Anschlagringe
begrenzen diese Winkelbereiche.
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Obwohl aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung eine einwandfreie
Festlegung der Rotorkontakte bezüglich der Starterkontakte gewährleistet ist, kann
zusätzlich auf dem axial feststehenden Schalterwellenteil ein übliches Rastwerk
vorgesehen sein, welches dann jedoch lediglich noch dazu dient, der Bedienungsperson
das übliche Schaltgefühl zu vermitteln.
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Der Innen-Sperrzahnkranz ist bevorzugt Teil einer im wesentlichen
zylindrischen Buchse, welche in einer entsprechenden Bohrung des Gehäuses drehfest
angebracht ist. Hierzu weist die Buchse vorzugsweise vier gleich verteilte radiale
Vorsprünge auf, die in entsprechende Nuten des Gehäuses eingreifen.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen
Vielfachdrehumschalters, Fig. 2 einen entsprechenden . Azialschnitt nur des Schalter-Gehäuses,
Fig. 3 einen . Axialschnitt der in das Gehäuse einzusetzenden Sperr-Zahnkranzbuchse,
Fig.
4 eine Rückansicht des Gegenstandes der Fig. 3, Fig. 5 eine teilweise unterbrochene
Seitenansicht des axial versohieblichen Schalterwellenteils des Schalters nach Fig.
1, Fig. 6 eine Stirnansicht des Gegenstandes der Fig. 5, Fig. 7 eine teilweise unterbrochene
Seitenansicht des axial feststehenden Schalterwellenteils des Vielfaohdrehumschalters
nach Fig. 1, Fig. 8 eine Stirnansicht des Gegenstandes der Fig. 7 und die Fig. 9
bis 11 Draufsichten von Einzelteilen des Vielfachdrehumschalters nach Fig. 1.
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Nach Fig. 1 erstrecken sich von dem Stator 35 eines Vielfachdrehumschalters
Anschlußklemmen 36 radial nach außen. Bei dem dargestellten Ausfünrungsbeispiel
sind nur zwei Ebenen von in gleichmäßigen Abständen rund um den Stator 95 angeordneten
Anschlußklemmen 36 vorgesehen. In Inneren des Stators 35 befindet sioh ein nichtdargestellter
Rotor, dessen Kontaktbrücken je nach der Winkelstellung des Rotors bestimmte Anschlußklemmen
36 elektrisch leitend miteinander verbinden.
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Der Rotor sitzt drehfest auf einem im einzelnen in den Fig. 7 und
8 dargestellten Schalterwellenteil 11a, welches außen die Form eines mit diametral
gegenüberliegenden Abflaohungen 27 versehenen Zylinders hat. Am in Fig. 1 rechten
Ende weist der Schalterwellenteil 11a eine Ringnut 41 auf, in die eine Sioherungsscheibe
42 eingesetzt ist, um eine Bewegung des Schalterwellenteils lla in Fig. 1 nach links
zu be begrenzen. Zwischen der Sicherungssoheibe 42 und dem Stator 35 sind außerdem
noch
zwei Ausgleichsscheiben 43 angeordnet.
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An die in Fig. 1 linke Seite des Stators 35 ist konzentrisch ein Gehäuse
15 angesetzt, dessen Aufbau sich auch aus Fig. 2 ergibt. An seiner dem Stator 35
zugewandten Stirnseite weist das Gehäuse 15 axial vorspringende Zapfen auf, die
in entsprechende Paßbohrungen des Stators 35 eingreifen, um zwischen Stator 35 und
Gehäuse 15 eine eindeutige Winkelbeziehung zu gewährleisten.
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Erfindungsgemäß sind im Gehäuse 15 zwei Aufnahmeräume 45, 46 vorgesehen,
welche durch eine ringförmige Trennwand 47 voneinander abgeteilt sind. Die Trennwand
47 weist eine konzentrische Mittelöffnung 48 auf, welche sich zum Aufnahmeraum 46
hin stufenförmig erweitert.
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An seiner vorderen Stirnseite weist das Gehäuse 15 einen Ringflansch
49 auf, auf dem entlang des Umfangs Befestigungsbohrungen 50 gleichmäßig verteilt
sind.
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Der Schalterwellenteil 11a ragt gemäß Fig. 1 axial aus dem Stator
35 hervor und erstreckt sich durch den Aufnahmeraum 45 und die Mittelöffnung 48
in der Zwischenwand 47 etwa bis zur Hälfte in den Aufnahmeraum 46. In dem Aufnahmeraum
45 ist auf dem Schalterwellenteil 11a ein Rastwerk 34 drehfest angeordnet, welches
aus einem Drehkörper 51 besteht, in dem Rastfedern 52 und Rastkugeln 53 aufnehmende
Radialbohrungen vorgesehen sind. Die Rastfedern 52 drücken die Rastkugeln 53 in
auf dem Umfang des Aufnahmeraums 45 vorgesehene Rastvertiefungen, welche im Winkelabstand
der Anschlußklemmen 36 vorgesehen sind.
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Nach den Fig. 1, 7 und 8 weist das Schalterwellenteil 11a innerhalb
des in Fig. 1 linken Bereiches eine zylindrische Bohrung 19 auf, an die sich nach
außen ein symmetrisch zur Mittelachse
55 angeordneter Schlitz 17
anschließt, dessen Breite geringfügig größer als der Durchmesser der Bohrung 19
ist. Der Schlitz 17 ist durch zwei Stege 20, 21 begrenzt. Die Ausbildung des Schlitzes
17 im Vergleich zur Bohrung 19 läßt sich am besten aus Fig. 8 ersehen. Es ist danach
auch wesentlich, daß die flachen Begrenzungen des Schlitzes 17 parallel zu den Abflachungen
27 des Schalterwellenteils 11a verlaufen.
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Im Bereich der Bohrung 19 weist der Schalterwellenteil lla eine Ringnut
28 auf, in der eine Sicherungsscheibe 29 sitzt, die über eine Sicherungsscheibe
56 an der Ringstufe 57 der Zwis chentand 47 anliegt und so den Schalterwellenteil
11 a gegen eine Bewegung nach rechts sichert. Durch die Sicherungsscheiben 29, 42
ist der Schalterwellenteil 11a somit in axialer Richtung eindeutig festgelegt. Unmittelbar
nach links anschließend an die Sicherungsscheibe 29 sitzt auf dem Schalterwellenteil
11a drehfest eine Anschlagscheibe 26, deren Draufsicht in Fig. 10 dargestellt ist.
Die Anschlagscheibe weist einen radialen Vorsprung 30 auf, welcher mit radial nach
innen weisenden Vorsprüngen 33 von Anschlagringen 31, 32 zusammenwirken, von denen
einer in Draufsicht in Fig. 11 veranschaulicht ist. Uber ihren Umfang gleichmäßig
verteilt weisen die Anschlagringe 31, 32 zinnenartige Vertiefungen 58 auf, die zur
Zusammenwirkung mit entsprechenden radial nach innen gerichteten Vorsprüngen 59
(Fig. 2) des Gehäuses 15 bestimmt sind. Die Winkelteilung der Vertiefungen 58 bzw.
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der Vorsprünge 59 ist gleich der Winkelteilung des Rastierkes bzw.
der Kontakte des Stators. Die Anschlagringe 31, 32 können axial auf die Vorsprünge
59 aufgeschoben werden, worauf sich dann die Anschlagringe 31, 32 in einer eindeutigen
Winkelbeziehung in bezug auf das Gehäuse 15 befinden. Die Tiefe der Vorsprünge 59
ist derart, daß gemäß Fig. 1 zwei Anschlagringe 31, 32 auf jeden Vorsprung 59 passen.
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Durch geeignete Winkelversetzung zwischen den beiden Anschlagringen
31, 32 kann für den radial nach außen vorstehenden Vorsprung 30 (Fig. 10) der Anschlagscheibe
26 ein vorbestimmter Winkelbewegungsbereich festgelegt werden. Auf diese Weise kann
der Arbeitsbereich des Schalters bezüglich des Winkels festgelegt werden.
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Erfindungsgemäß ist in den Aufnahmeraum 46 eine in besonderer Weise
ausgebildete Buchse 37 drehfest eingesetzt, deren Aufbau sich außer aus Fig. 1 aus
den Fig. 3 und 4 im einzelnen ergibt. Der Außenumfang der Buchse 37 ist gemäß Fig.
4 im wesentlichen zylindrisch, jedoch sind im Winkelabstand von 900 radial nach
außen vorstehende Rippen 38 vorgesehen, denen Längsnuten 39 (Fig. 2) an der Wandung
des Aufnahmeraums 46 derat entsprechen, daß die gemäß Fig. 1 in den Aufnahmeraum
46 eingeschobene Buchse 37 eine eindeutige Winkelposition bezüglich des Gehäuses
15 einnimmt. Lediglich in axialer Richtung muß die Buchse 37 noch durch einen Deckel
40 festgelegt werden, welcher mittels Bolzen 60 am Flansch 49 befestigt wird.
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Gemäß Fig. 2 befinden sich die Nuten 39 erfindungsgemäß winkelmäßig
zwischen den Befestigungsbohrungen 50 in dem Flansch 49.
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Der Flansch 49 hat also eine im wesentlichen zylindrische Form, wobei
der Zylinder in Höhe der Bohrungen 50 zur Schaffung eines Unterbringungsraumes für
die auf die Bolzen 60 aufgeschraubten Muttern 61 ausgespart ist. Gemäß den Fig.
1 und 2 geht das Gehäuse 15 vom Außendurchmesser des Flansches 49 über eine Kegelfläche
62 in den Außendurchmesser des Stators 35 stetig über. Die Verjüngung vom Flansch
49 zum Stator 35 ist vorzugsweise konisch, kann aber auch irgendeinen anderen stetigen
Verlauf haben.
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Der Deckel 40 weist einen Ringflansch 63 auf, durch dessen zylindrische
Innenöffnung sich ein kreiszylindrischer Schalterwellenteil 11b erstreckt. Die Schalterwellenteile
11a und 11b
bilden zusammen die Schalterwelle 11.
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Erfindungsgemäß weist der im einzelnen in den Fig. 5 und 6 dargestellte
Schalterwellenteil lIb einen kreiszylindrischen Bereich 11b" und einen in spezieller
Weise unrund ausgebildeten Bereich leib' auf. Der unrunde Bereich 11b'ist im Anschluß
an den zylindrischen Bereich 11b" zunächst in Form eines mit Abflachungen 16 versehenen
Zylinders von gleichem Durchmesser wie der zylindrische Bereich leib" ausgebildet.
Die Abflachungen 16 haben dabei eine derartige Dimensionierung, daß sie im Gleitsitz
in den Schlitz 17 des Schalterwellenteils 11a passen. Dieser Bereich gewährleistet
eine drehfeste Verbindung zwischen den Schalterwellenteilen 11a, 11 b.
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Im Anschluß an den mit Abflachungen 16 versehenen Teil des unrunden
Bereichs 1lb' ist ein zylindrischer Stift 18 vorgesehen, dessen Durchmesser ein
wenig geringer als der Abstand der Abflachungen 16 ist, derart, daß der Stift 18
im Gleitsitz in die Bohrung 19 des Schalterwellenteils 1 la hineinpaßt. Die Längendimensionierung
der einzelnen Teile ist derart, daß bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Position der
Stift 18 gerade um einige Millimeter in die Bohrung 19 hineinreicht.
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In der Nähe der Ubergangsstufe 24 zwischen dem zylindrischen Bereich
11b" und dem unrunden Bereich 11b' ist auf dem unrunden Bereich 11b' eine Sprengringnut
25 vorgesehen, in die gemäß Fig. 1 ein Sprengring 23 eingesetzt ist, welcher als
Abstützfläche für das eine Ende einer Schraubendruckfeder 12 dient, deren anderes
Ende über die Anschlagscheibe 26 amGehäuse 15 abgestützt ist. Zwischen dem Sprengring
23 und der Stufe 24 ist eine im einzelnen in Fig. 9 gezeigte Anschlagscheibe 22
angeordnet, welche in Achsialrichtung auf dem Schalterwellenteil 11b durch die Stufe
24 und den Sprengring 23 festgelegt ist.
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Gemäß den Fig. 1 und 9 weist die Anschlagscheibe 22 an diametral gegenüberliegenden
Seiten radial vorstehende Anschläge 13 auf, die in gemäß den Fig. 1, 3 und 4 an
der Innenwand der Buchse 37 vorgesehene Sperrzähne 14 eines Sperrzahnkranzes eingreifen.
Nach Fig. 1 ist die axiale Länge jedes Sperrzahnes 14 mindestens doppelt so groß
wie die Dicke der Anschlagscheibe 22.
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In der aus Fig. 1 ersichtlichen Position der Schalterwellenteile 11a,
11b ist der Abstand des Endes 64 (Fig. 5 des mit Abflachungen 16 versehenen zylindrischen
Teils des unrunden Bereichs 11b' vom Grund 65 (Fig. 7) des Schlitzes 17 so groß,
daß unter ZusammBndrückung der Feder 12 ein so weites Verschieben des Schalterwellenteils
11b in Richtung des Schalterwellenteils 11a möglich ist, daß die Anschläge 13 in
axialer Richtung von den Sperrzähnen 14 vorbeikommen. Die Bohrung 19 muß entsprechend
tief ausgebildet sein.
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Die Teilung der Sperrzähne 14 entspricht der Teilung der Kontakte
im Stator 35 bzw. der des Rastwerkes 34.
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Die Arbeitsweise des beschriebenen Vielfachdrehumschalters ist wie
folgt: Da die Druckfeder 12 das Teil 11b der Schalterwelle 11 in die aus Fig. 1
ersichtliche Position vorspannt, befinden sich die Anschläge 13 in festem Eingriff
mit den Sperrzähnen 14, 80 daß eine Drehung der Schalterwelle 11 unmöglich ist.
Bevor eine solche Drehung stattfinden kann, muß der Schalterwellenteil 11b in Richtung
des Pfeiles F in Fig. 1 so weit relativ zu dem axial feststehenden Schalterwellenteil
11a nach innen verschoben werden, bis die Anschläge 13 außer Eingriff mit den Sperrzähnen
14 kommen. Dies ist in Fig. 1 bei 13' schematisch veranschaulicht.
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Nunmehr kann die Schalterwelle 11 in eine beliebige Position innerhalb
des durch die Anschlagringe 31, 32 festgelegten
Winkelbereiches
verdreht werden, wobei das Rastwerk 34 dem Benutzer das beim Verdrehen derartiger
Vielfachdrehumschalter auftretende übliche Schaltgefühl vermittelt. Grundsätzlich
könnte jedoch auf das Rastwerk 34 verzichtet werden, weil nach dem Loslassen des
Schalterwellenteils 11b die Feder 12 die Anschläge 13 wieder selbsttätig mit den
Sperrzähnen 14 in Eingriff bringt, indem sie diese in die Lücke zwischen zwei derartigen
Sperrzähnen 14 eindrückt. Allein hierdurch wird eine einwandfreie Winkelausrichtung
des Rotors in bezug auf den Stator 35 gewährleistet.
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Erfindungsgemäß kommt es also darauf an, daß konzentrisch zur Drehachse
des Schalters eine Sperre angeordnet und die Drehachse so geteilt und in Achsialrichtung
kuppelbar ist, daß beim Drücken der Achse die Sperre gelöst und die geteilte Achse
gekuppelt wird. Die Achsteile können auch ineinander verschiebbar sein und ständig
gekuppelt bleiben. Die Schalterwelle könnte auch aus einem Stück bestehen. Es müßte
dann die Schalterebene mit dem Rastmechanismus formschlüssig verbunden sein und
der Rotor in der Schalterebene mit einem Schiebesitz versehen werden. Der Vorteil
einer derartigen Ausführung würde darin bestehen, daß sie in der Herstellung billiger
wäre. Die einzelnen miteinander in Eingriff zu bringenden Teile sind in der aus
der Zeichnung ersichtlichen Weise abgefast, damit der Eingriff erleichtert wird.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß zur Erreichung diskreter Schaltstellungen
ein oder mehrere der Sperrzähne 14 wegfallen, so daß die Schalterwelle 11 innerhalb
bestimmter Winkelbereiche auch ohne Eindrücken weitergedreht werden kann, falls
dies erwünscht ist. Auch braucht an der Scheibe 22 nur ein radialer Anschlag 13
vorgesehen zu sein.
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Während grundsätzlich bei der in Fig. 1 dargestellten Position der
mit Abflachungen 16 versehene Teil des unrunden Bereiches 11b' auch völlig außer
Eingriff mit dem Schlitz 17