DE2921753C2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit ortsfesten Schleifkontakten, die an eine von aneinandergrenzenden isolierenden bzw. leitenden Teilflächen gebadete Oberfläche eines gegenüber den SchleifkonBäuen bewegbaren Kontaktträgers angedrücktstnd.

Bn solcher Schalter ist beispielsweise aus der US-PS 35 50157 bekannt. Der Konfaktträger besteht bei der bekannten Ausfühnmgsfonn aus einer Scheibe oder einem Band aus leitendem Material, auf das, beispielsweise durch Siebdruck, ein Master aus isolierenden Flächen aus Epoxydharz aufgebracht ist

Es ist weiter aus der DE-OS 1963286 bekannt, leitende Flächen nach dem Siebdruckverfahren durch Aufdrucken einer Paste aus Mangansilikatpulver und einem hochpol ^nieren Bindemittel herzustellen.

Bei allen Schaltern besteht das Problem, daß die Kontakte durch Bildung von Oxidschichten und in anderer Weise verunreinigt werden, so daß die Kontaktgabe unsicher wird und .»ich der Obergangswiderstand zwischen den Kontakten in unerwünschten Maße erhöht

Die Bildung von Oxidschichten kann durch Verwendung von Edelmetallen vermieden werden, jedoch ergibt sich hierdurch für viele Anwendungen eine unzulässige Verteuerung. Auch wird dadurch eine Kontaktverschlechterung durch abgelagerten Staub usw. nicht verhindert

Man ist daher bestrebt, Schalter so auszubilden, daß eine ständige Kontaktreinigung stattfindet

Man hat daher bei dem Drehschalter nach der GB-PS 3 19 861, der aus einer Isolierstoffscheibe mit darauf angeordneten Kontakten und einem Kontaktarm mit einem Kugel· oder Rollenkontakt besteht, eine Kontakt' reinigung dadurch zu erreichen versucht, daß dem isolierstoff ein schleifender Zusatz beigemischt wird.

Nach der GB-PS 10 57 991 wird der aus Isoliermaterial bestehende Kontaktträger eines Schalters mit quer zur Kontaktbewegung verlaufenden scharfkantigen ss Rillen im Isoliermaterial versehen, um eine Kontaktreinigung zu erzielen.

Die beiden Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß das abgeriebene Kontaktmaterial auf dem Isolierstoffträger verbleibt und mit der Zeit einen Kurzschluß &o zwischen den am Isolierstoffträger angeordneten Kontakten erzeugt.

Nach der DE-OS 18 14 371 wird auf die Kontakte eine Reinigungspaste aus Graphit, Bimsstein und Fett aufgebracht. Bei wiederholter Schalterbetätigung wird diese Paste unvermeidlich auch auf die Isolierstoffteile zwischen den Kontakten gebracht, so daß sich dort auch wieder abgeschliffenes Kontaktmaterial absetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sich das durch die Kontaktreinigung abgeriebene Material nicht auf dem Isolierstoffmaterial zwischen den Kontaktflächen absetzt

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die leitenden Teilflächen aus Epoxydharz mit darin eingebetteten leitenden Teilchen sowie mit Siliziumdioxidpulver als schleifendem Zusatz bestehen, und daß die Schleifkontakte aus Phosphorbronze bestehen.

Es werden also schleifende Teilchen in die leitenden Teilflächen eingebettet, die härter sind als das darauf bewegte KontaktmateriaJ. Eine Ablagerung des abgeschliffenen Kontaktmaterials auf den zwischen den leitenden Rächen angeordneten Isolierstoffflächen wird dadurch vermieden. Durch die gewählte Materialkombination wird eine gute Schleifwirkung erzielt, ohne daß eine zu große Abnutzung der feststehenden Kontakte eintritt

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles in Form eines Codierschalters näher erläutert weiden.

Fig. 1 zeigt die Anordnung von Rotor und festen Kontakten.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Rotor von Fig. L

Die Fig.3 und 4 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen des Schalters unter Verwendung der Kontaktanordnung nach F i g. 1.

Die Kontaktanordnung des Schalters ist in Fig. 1 dargestellt Die drehbare Scheibe 1 hat Zonen aus elektrisch leitendem Material 2 abwechselnd mit elektrisch isolierendem Material 3. Die federbelasteten elektrischen Kontakte 4 werden gegen die Codierscheibe gedrückt, so daß dann, wenn diese in irgendeiner Richtung gedreht wird, unterschiedliche elektrische Verbindungen zwischen den Kontakten fiber das elektrisch leitende Material auf der Scheibe hergestellt werden.

Die Scheibe besteht aus einem f eifen Plättchen eines elektrisch isolierenden Materials 10, beispielsweise aus einem Epoxydharz, das mit kurzen, ungerichtet angeordneten Glasfasern versetzt ist Diese Unterlage ist z. B. 1,6 mm dick Eine Seite der Unterlage wird zuerst mit einer elektrisch leitenden Schicht 11 versehen. Ein geeignetes Material für diese Schicht ist ein mit Silber angereichertes Epoxydharz. Der Silberleiter hat die Form von flockigen Teilchen mit einer Teilchengröße von im Durchschnitt 35 μπι, mit einer maximalen Größe von 50 μηι und einer minimalen Teilchengröße von 10 μηι. Die Dicke der Flockenteilchen beträgt zwischen 1 μπι und 10 μπι und sollte die maximalen Abmessungen nicht überschreiten.

Gemäß der Erfindung enthält die Masse für die leitenden Schichten Siliziumdioxidpulver.

Die leitenden Schichten werden nach dem Siebdruckverfahren aufgedruckt und ausgehärtet

Auf die leitende Schicht 11 wird dann eine elektrisch isolierende Schicht 12 aufgebracht, welche aus Epoxydharz besteht, dem der vorgenannte Härter oder ein aromatischer Afflinhärter zugesetzt wird

Um zuverlässige Kontaktbedingungen zwischen den Kontakten und der Unterlage aufrechtzuerhalten, muß das Vorhandensein einer isolierenden Oxidschicht an dieser Stelle vermieden werden. Durch die Verwendung von unplattierten Kontakten ist der Härteunterschied zwischen dem Kontaktmaterial und dem aus Siliziumoxid bestehenden Zusatz von Vorteil. Die leicht

schleifende Schicht επίΓβηη die Metalloxide von den Kontaktoberflächen, Der geeignet bemessene Zusatz von Siliziumoxidpulver ist nötig für einen zuverlässigen Schalterbetrieb, Die Verwendung von teuren mit Edelmetall plattierten Kontakten kann daher vermieden werden.

Die festen elektrischen Kontakte bestehen aus gehärteter Phosphorbronzelegierung, wobei dieses Material die geeigneten Schleifeigenschaften hat, wenn es in Verbindung mit den leitenden Schichten, wie zuvor beschrieben, verwendet wird.

Die schleifenden Eigenschaften der leitenden Flächen ergeben sich aus der Verwendung von 3, bis 5,5 Gewichtsprozent eines speziellen, fein verteilten Siliziumoxids zu der genannten Epoxydharzmischung.

Der Schalter hat ausreichende elektrische Schalteigenschaften bei Verwendung von unplattierten Phosphorbronzekontakten, in dem Bereich von typisch 50 V und 1OmA (1 - 10-²A) Gleichstrom. Die typische Lebensdauer einer solchen Vorrichtung sind 40 000 Scheibenumdrehungen unter konstant anliegender Belastung und 60 000 Umdrehungen bei der elektrischen Belastung nulL Die Vorrichtung arbeitet auch gut bei höherer Belastung, wobei 50 V/10 mA nicht die obere Grenze darstellen.

Die Codierung wird durch einen aufgedruckten Leiter erzielt, der mit einem kompatiblen Isolator überdruckt wird. Die Leiterschicht bedeckt daher den ganzen Rotor und bildet daher einen niederohmigen Leitpfad Der typische Schalterwiderstand beträgt 130 mOhm (0,13 Ohm).

Der fertig zusammengebaute Schalter ist in Fig.3 dargestellt und enthält ein Gehäuse 20, das in diesem Falle einen Behälter aus zwei oder mehreren gepreßten Teilen bildet, die die codierte Scheibe 1 und die elektrischen Kontakte 4 in der korrekten Lage gegeneinander halten und die elektrische Isolation zwischen den einzelnen Kontakten 4 ergeben. Die Kontakte werden durch die Stifte 21 in ihrer Lage gehalten, wenn der Schalter zusammengebaut ist. Das zentrale Loch 22 dient zum Einsetzen der zentralen Achse, die picht dargestellt ist und die so ausgebildet ist daß sie in ein geeignet geformtes Loch in der Mitte der Scheibe eingesetzt werden kann und diese mitnimmt Mittels der Achse wird die Scheibe gedreht. Das Ganze wird durch die Schrauben 23 zusammengehalten.

Es können auch relativ leicht zusätzliche elektrische

to Schaltungselemente, wie z. B. Widerstände und Kondensatoren, eingebaut werden, insbesondere, wenn sie einen Teil der gedruckten Schaltung bilden, die sich in der gleichen Ebene wie die drehende Scheibe befindet, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist Die Schaltungsplatte 30 ist mit den Leiterbahnen 31 versehen, die am Rande der Schaltungsplatte als übliche Anschlußteile 32 enden. Die anderen Enden der Leiterbahnen sind mit den entsprechenden aufgedruckten Bauelementen versehen. Wenn der Schalter zusammengebaut ist, sind die Scheibe 1 und die Schaltungsplatte 3 auf den unteren Teilen des Gehäuses 33 angeordnet und die festen elektrischen Kontakte 34 sind in einer pichen Lage, daß die einen Enden gegen die Scheibe drücken und die anderen Enden in elektrischem Kontakt mit den Leiterbahnen 31 auf der Schaltungsplatte 30 stehen.

Wenn der obere Teil des Gehäuses aufgebracht ist, werden dis Enden der Kontakte 34 auf die Leiterbahnen 31 aufgedrückt

Aus einzelnen gedruckten Schaltungen kann eine

*> Mehrschichtschaltung aufgebaut werden, entweder auf einzelnen getrennten Schaltungsplatten und/oder mit doppelseitig beschichteten Schaltungsplatten mit entweder einseitig und/oder doppelseitig beschichteten Scheiben, mit allen einzelnen Schaltungselementen, die

J5 thermisch und elektrisch miteinander kompatibel sind. Die Erfindung ist auch auf andere Schalter anwendbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrischer Schalter mit ortsfesten SenSeifkontaktert, die an eine von aneinandergrenzenden isolierenden bzw- leitenden Teilflächen gebildete Oberfläche eine» gegenüber den Schleifkontakten bewegbaren Kontaktträgers angedrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilflächen aus Epoxydharz mit darin eingebetteten leitenden Teilchen sowie mit SBizhimdioxidpuIver als schleifendem Zusatz bestehen, und daß die Schleifkontakte aus Phosphorbronze bestehen.