DE3136471A1

DE3136471A1 - Drehschalter

Info

Publication number: DE3136471A1
Application number: DE19813136471
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre 39100 Dole Muot
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1980-09-19
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1982-04-15
Also published as: GB2084404A; DE3136471C2; FR2490868A1; GB2084404B; BE890400A; FR2490868B1

Description

Patentanwalt
Dipl.-Phys. Leo Thul
Stuttgart

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J.P.Muot 1

International Standard Electric Corporation, New York

Drehschalter

Die Erfindung bezieht sich auf Drehschalter, insbesondere auf Drehschalter für gedruckte Schaltungen, mit denen die Schaltkreise, durch welche elektrische Signale fließen, überbrückt oder unterbrochen werden können, wobei die Signale eine Leistung von mehreren Watt erreichen können.

Bei elektrischen Schwachstromanwendungen, beispielsweise auf dem Gebiet der Elektronik, werden Drehschalter benutzt, die eine metallische Leitung zwischen den Anschluß· fahnen herstellen oder unterbrechen, je nach der Winkelstellung, in welche der Drehknopf durch eine Bedienungsperson gebracht wird. Diese Schalter sind klein dimensioniert, da sie im allgemeinen auf gedruckten Schaltungsplatten angeordnet werden, und es müssen hierbei auch verschiedene Kombinationen elektrischer Verbindungen zwischen den Anschlußfahnen hergestellt werden, um den verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden.

Bei bestimmten Drehschaltern dieses Typs wird die metallische Leitung zwischen den Anschlußfahnen durch

Fr/rk - 04.09.1981 . /

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Schleifbürsten hergestellt, welche einen integralen Bestandteil der Anschlußfahnen bilden. Die Schleifbürsten schleifen über die leitfähigen Zonen auf einer Scheibe, die auch eine gedruckte Schaltung enthalten kann. Die möglichen elektrischen Kombinationen bei solchen Schaltern ergeben sich daher aus der Art der Codierung durch das Muster von leitenden und isolierenden Zonen der gedruckten Schaltung. Bei anderen Schaltermodellen wurde die metallische gedruckte Schaltung durch ein Leitermuster ersetzt, das durch Aufdrucken einer leitenden Paste erzeugt wird, die mit entsprechenden Metallteilchen gefüllt ist.

Solche Drehschalter, deren Abmessungen durch die Länge der Schleifbürsten bestimmt sind, welche eine leitende Verbindung oder eine Unterbrechung erzeugen, je nachdem, ob sie auf einem leitenden Teil oder einem isolierenden Teil der Schaltung schleifen, sind für elektrische Signale geringer Leistung bestimmt, beispielsweise von etwa 100 mW, im allgemeinen für eine Leistung von weniger als 1/2 W. Solche Schalter eignen sich jedoch nicht für Signale, die einige Watt Leistung haben, was z.B. der Fall ist, wenn Signale von 100 mA eine Spannung von 60 V haben. Einer der Nachteile dieser Schalter von mehreren anderen Nachteilen besteht darin, daß ein elektrischer Lichtbogen erzeugt wird, wenn die Schleifbürste ein elektrisches Signal einer solchen Leistung unterbricht, d.h., wenn sie von einem leitenden Teil dieser Anordnung zu dem benachbarten isolierenden Teil bewegt wird. Hierdurch wird laufend Metall auf diese isolierende Zone transportiert, wodurch schließlich ein elektrischer Durchbruch in dem isolierenden Material stattfindet.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solche Nachteile durch einfache und wirtschaftliche Mittel zu vermeiden, so daß sehr flache und klein dimensionierte Drehschalter für gedruckte Schaltungen erhalten werden, mit denen Signale relativ hoher Leistung geschaltet werden können.

Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung ein Drehschalter vorgeschlagen, bei dem die Schleifbürsten, die einen integralen Bestandteil der äußeren Anschlußfahnen bilden, von einer ersten Scheibe, deren eine Seite vollständig oder teilweise elektrisch leitend ist, getrennt werden, durch eine zweite Scheibe aus Isoliermaterial, die öffnungen hat, welche in einer codierten Form angeordnet sind, und die den zu schaltenden Kombinationen entsprechen, die bei einer bestimmten Winkelstellung des Schalters erhalten werden sollen. So liegt in jeder Schalterstellung jede Schleifbürste mit ihrem Kontaktteil auf dem nichtleitenden Material der Isolierscheibe oder in einer öffnung dieser Scheibe. In letzterem Falle reicht die Schleifbürste durch die entsprechende öffnung hindurch und kommt in Kontakt mit der leitenden Fläche der ersten Scheibe.

Andererseits wird die Lage der Schleifbürsten und der damit einstückig angeordneten Anschlußfahnen, ihr gegenseitiger Abstand und ihre Lagerung durch Nippel bestimmt, welche einen Teil eines der beiden halbschalenförmigen Gehäuseteile bilden und die in korrespondierende öffnungen des anderen halbschalenförmigen Gehäuseteiles eingreifen, wenn beide Halbschalen zu einem Gehäuse vereinigt sind.

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Weitere Merkmale der Erfindung sollen anhand der Figuren näher beschrieben werden.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des Schalters gemäß der Erfindung.

Figur 2 zeigt in Explosionsdarstellung die einzelnen Teile des Drehschalters von Figur 1.

Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung einige Teile des Schalters von Figur 1, und zwar unter einem solchen Blickwinkel, daß Einzelheiten sichtbar sind, die in Figur 2 nicht zu sehen sind.

Figur 4 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf die Scheibe mit Öffnungen zur Herstellung von codierten elektrischen Verbindungen zwischen den Schleifbürsten des Drehschalters.

Figur 5 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt, aus welchem das abgeschrägte Kantenprofil der Codieröffnungen der Scheibe von Figur 4 ersichtlich ist.

Figur 6 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht ?.O auf die Scheibe, welche ein Leitermuster trägt und die mit der Scheibe von Figur 4 verbunden ist.

Tn Figur 1 ist ein Drehschalter gemäß der Erfindung dargestellt, der fertig montiert ist. Er besteht hauptsächlich aus der Schalterwelle 1, einem Gehäuse aus zwei

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halbschalenförmigen Teilen 2 und 3, zwischen denen die Anschlußfahnen 4 eingeschlossen sind, welche einen solchen Abstand voneinander haben, daß sie in die Löcher einer Schaltungsplatte eingesteckt werden können. Eine gleiche Anordnung von Anschlußfahnen, die in der Figur nicht sichtbar ist, jedoch identisch ist mit denen, welche mit 4 bezeichnet sind, ist auf der gegenüberliegenden Seite 5 des Schalters angeordnet.

Obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist, kann die Schalterwelle 1 in üblicher Weise mit einem Betätigungsknopf versehen sein. Auch kann der Schalter mit einer Gewindehülse versehen sein, die um die Welle 1 angeordnet ist, mit der der Schalter in bekannter Weise mittels einer Mutter an einer Frontplatte befestigt werden kann, wobei die Frontplatte zwischen dem Schalter und der Mutter festgeklemmt ist.

In Figur 2 sind die einzelnen Teile des Schalters von Figur 1 dargestellt, wie z.B. die Schalterwelle 1, die beiden Halbschalen 2 und 3 sowie die Anschlußfahnen 4 und Es wird hier gleichzeitig auf die Figur 3 verwiesen, in der die Schalterwelle 1 und die Halbschale 2 aus einem anderen Blickwinkel als in Figur 2 dargestellt sind.

Die Halbschalen beinhalten die Schalterwelle 1 und die damit verbundenen Teile, wie z.B. die Feder 6, die Kugel 7 und den zylindrischen Anschlag 8. Der Anschlag ist im Preßsitz in einer der Öffnungen 9 angeordnet, welche in gleichmäßigem Abstand rings um die öffnung 10 vorgesehen sind, durch welche die Welle hindurchtritt. Je nach der öffnung 9, in welche der Anschlag 8 eingesteckt ist,

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ist der Betätigungswinkel der Welle 1 größer oder kleiner. Die Kugel 7 arbeitet mit der Feder 6 zusammen und bildet eine Rasthalterung, so daß beim Drehen der Welle 1 in bestimmten Winkelstellungen eine höhere Betätigungskraft zum Drehen notwendig ist, wobei diese Stellen den Winkellagen der öffnungen 9 entsprechen. Zu diesem Zweck ist die Feder 6 und die Kugel 7 in der Bohrung 12 angeordnet, wie dies in Figur 3 erkennbar ist. Wenn die Welle 1 in der Halbschale 2 angeordnet ist, drückt die Feder 6 die Kugel 7 gegen die halbzylindrischen Vorsprünge 13 oder in die Zwischenräume zwischen diese Vorsprünge. Die Halbschale 2 hat noch vier Zentrieransätze 14, die zum Zusammenbau des Gehäuses dienen, und sechs Nippel 15, 15', die zur Positionierung und Halterung der Anschlußfahnen 4, 4¹ dienen, welche, wie dies aus Figur 2 erkennbar ist, Teil eines einzigen Bauteiles sind, dessen eines Ende die als Steckanschluß ausgebildete Anschlußfahne bildet und dessen anderes Ende die Schleifbürste 16 bzw. 16' ist. Jeder Teil aus Schleifbürste und Anschlußfahne 16-4 oder 16'-4' hat zwei halbkreisförmige Ausschnitte 17, 18 und 17", 18' für den Durchtritt der Nippel 15, 15' der Halbschale 2.

Die Schalterwelle 1 ist drehschlüssig mit den beiden Scheiben 19 und 20 verbunden, so daß bei ihrer Drehung die beiden Scheiben mitgedreht werden. Zujdiesem Zweck hat die Welle 1 an dem Ende, welches normalerweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, in einem Ansatz 21, der in Figur sichtbar ist, und zwei Abflachungen, von denen eine mit 22 bezeichnet ist und nur in Figur 3 sichtbar ist, während die andere Abflachung symmetrisch dazu angeordnet und in der Figur unsichtbar ist. Diese Abflachungen 22 und die halbkreisförmigen Segmente, durch welche diese

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verbunden sind, sind so ausgebildet, daß sie in leichtem Preßsitz in den korrespondierenden Öffnungen 23 und 24 der Scheiben 19 und 20 angebracht werden können. Die Scheibe 19 hat einen Kragen 25 um die öffnung 23 herum, der zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit dient. Wenn die Scheiben 19 und 20 auf der Welle 1 angeordnet sind, liegt der Kragen 25 auf der Stirnfläche 26 (Figur 3) auf. Die Dicke des Kragens und die Lage der Stirnfläche 26 bezüglich der Stirnfläche 27 (Figur 3) sind so gewählt, daß die Scheibe die Stirnfläche 27 nicht berührt, daß vielmehr zwischen ihnen ein Zwischenraum verbleibt. In diesem Zwischenraum zwischen der Scheibe 19 und der Stirnfläche 27 sind die Schleifbürsten 16, 16' angeordnet. Infolge ihrer Wölbung üben sie einen Druck auf die Oberfläehe der Scheibe 19 aus, welche aus isolierendem Material besteht, beispielsweise aus Nylon mit einem Gehalt an Teflon. Da die Scheibe 19 mit Öffnungen 28 versehen ist, können die Schleifbürsten 16, 16' entweder auf der Scheibe aus Isoliermaterial aufliegen oder in eine Öffnung 28 hineinreichen, was von der Winkelstellung der Scheibe 19 und der Anordnung der Öffnungen 28 abhängt.

Zum besseren Verständnis ist in Figur 4 die Scheibe 19 nach Figur 1 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Hier sind die Öffnungen 23 und der Kragen 25 deutlich erkennbar. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die teilkreisförmigen Segmente 29 und 30 nicht identisch sind. Die Öffnung 23 ist daher unsymmetrisch. Da der hervorstehende Teil der Welle 1 das gleiche Profil hat, kann die Scheibe nur in einer einzigen Stellung auf der Welle 1 befestigt werden. Die Öffnungen 28 sind entlang von sieben konzentrischen Kreisen 31 bis 37 angeordnet; das entspricht der Anzahl der Schleifbürsten 16, 16' (Figur 2).

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Die Breite dieser Öffnungen ist so gewählt, daß die Schleifbürsten ohne Schwierigkeiten durch diese Öffnungen hindurchtreten können. Es ist erkennbar, daß die Öffnungen 28 verschiedene Länge haben und daß sie eine unterschiedliche Lage auf der Isolierscheibe haben.

Wenn man den äußeren Kreis 37 betrachtet, erkennt man, daß die dort liegenden Öffnungen etwa die Form von Halbkreisen haben, die durch eine Art von Zähnen 38, 38' aus Isoliermaterial getrennt sind. Jede Scheibe enthält eine entsprechende Kombination von an bestimmten Stellen angeordneten Öffnungen bestimmter Länge. So wird für jede Scheibe ein besonderer Code erhalten. Deswegen wird die Isolierscheibe 19 auch Codierscheibe genannt. In Figur 5 ist ein Schnitt durch das eine Ende einer solchen Öffnung dargestellt, beispielsweise der Öffnung 39 von Figur 4. Daraus ist ersichtlich, daß die Öffnung eine Abschrägung 40 besitzt, die sich an die Flächen 41 und 42 anschließt, und zwar mittels der Übergänge 43 und 44. Auf diese Weise wird erreicht, daß während der Drehung der Scheibe dann, wenn die entsprechende Schleifbürste die Öffnung verläßt, sie vom Boden 45 der Öffnung zur oberen Stirnfläche 42 der Scheibe über die Abschrägung sowie über die zwei Übergangsteile gleitet. Das gleiche geschieht umgekehrt, wenn die Schleifbürste von der Stirnfläche 42 in die Öffnung bis zu deren Boden 45 gleitet. Auf diese Weise wird die mechanische Zuverlässigkeit verbessert und damit auch die Qualität des Kontaktes zwischen der Bürste und der Scheibe 20 (Figur 2).

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Codierscheibe 19 mit der Scheibe 20 vereinigt ist. Wenn daher eine Schleifbürste durch eine Öffnung 28 (Figur 2) in der

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Codierscheibe hindurchtritt, gleitet sie über die Oberfläche der Scheibe 20. Diese Scheibe trägt jedoch ein Leitermuster 46, das auf einer geeigneten Isolierunterlage aufgedruckt ist, so daß die Leiterkonfiguration eine entsprechende elektrische Verbindung zwischen den Schleifbürsten 16, 16' herstellt, welche durch die öffnungen 28 der Codierscheibe 19 hindurchreichen. Es ist klar, daß die Konfiguration der Leiterscheibe 20 unterschiedlich sein kann. In Figur 2 ist ein Beispiel für ein Leitermuster 46 dargestellt, während ein anderes Beispiel für ein Leitermuster, das in zwei Sektoren aufgeteilt ist, in Figur 6 vergrößert dargestellt ist. Für andere Anwendungen kann die Scheibe 20 eine durchgehend leitende Oberfläche haben. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Scheibe 20 eine öffnung 47 aufweist, die identisch ist mit der Öffnung 23 der Codierscheibe von Figur 4, so daß sie ebenfalls nur in einer einzigen Stellung auf die Welle 1 aufgesteckt werden kann.

Aus Figur 2 kann weiter entnommen werden, daß die Halbscha-Ie 3 zwei Ausnehmungen 48 und 49 hat, von denen die erste zur Aufnahme und Halterung des Lagers 21 der Welle 1 (Figur 3) dient, die zweite für eine bessere Führung der Scheibe 20 zwischen den Oberflächen 50 und 51. Vier Sacklöcher 52 dienen zur Aufnahme der Zentrieransätze 14, während die Gruppen von sechs Sacklöchern 53 zur Aufnahme der Nippel 15, 15' (Figur 3) dienen. Zwei Seiten der Halbschale 3 enthalten Rillen 54, die durch Rippen 55 getrennt sind. Die Rillen 54 dienen zur Aufnahme der Teile 56 der Anschlußfahnen 4, 4', die Rippen 55 dienen zur Halterung und gegenseitigen Isolation der Anschlußfahnen, die mit ihren Teilen 56 dazwischenliegen.

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Die Zentrieransätze 14 haben einen geringfügig größeren Durchmesser als die zugehörigen Sacklöcher 52. Dadurch wird vermieden, daß zusätzliche Teile zum Zusammenbau des Schalters erforderlich sind. Wenn die Scheiben 19 und 20 auf der Betätigungswelle 1 angebracht sind, wird deren Lager 21 in die Ausnehmung 48 eingesteckt, während das gegenüberliegende Ende durch die öffnung 10 der Halbschale 2 hindurchreicht. Wenn die Schleifbürsten 16, 16' zwischen der Codierscheibe 19 und der Oberfläche 27 (Figur 3) positioniert sind und die Anschlußfahnen 4, 4' in ihren Vertiefungen liegen, ist es nur noch nötig, die beiden Halbschalen 2 und 3 zusammenzudrücken. Dies geschieht mit einem solchen Druck, daß die Zentrieransätze 14 im Preßsitz in die Sacklöcher 5 2 eingedrückt werden, bis die beiden HaIbschalen 2 und 3 fest aufeinanderliegen.

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Le^ieite

Claims

Patentanwalt
Dipl.-Phys. Leo Tfiul
Stuttgart

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International Standard Electric Corporation, New York

Ansprüche

Drehschalter, bei dem die Anschlußfahnen für die äußeren Anschlüsse einstückig mit inneren Schleifbürsten ausgeführt und derart angeordnet sind, daß sie in Kontakt mit isolierenden oder leitenden Teilen eines Rotors stehen, der mit einer Welle drehschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Welle (1) zwei elektrische Codierelemente (19, 20) verbunden sindj von denen das erste Element (19) aus einer Scheibe aus Isoliermaterial besteht, die öffnungen (39) aufweist, deren Länge und Lage so gewählt ist, daß bei jeder Winkelstellung der Welle (1) eine entsprechende codierte Kombination erhalten wird, und daß das zweite Element (20) aus einer weiteren Scheibe besteht, die auf der Oberfläche ein Muster (46) von leitendem Material trägt, das den öffnungen (39) in der ersten Scheibe angepaßt ist.
2. Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbürsten (16, 16') so angeordnet sind, daß sie ausschließlich auf der ersten isolierenden Scheibe (19) schleifen und das Leitermuster (46) auf •der zweiten Scheibe (20) ausschließlich in den Öffnungen (39) der ersten Scheibe (19) berühren.

Fr/rk - 04.09,1981

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3. Drehschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der öffnungen (39) in der isolierenden Scheibe (19) in Drehrichtung mit Abschrägungen (40) versehen sind, um das Hinein- und Herausgleiten der Schleifbürsten (16, 16') bei den öffnungen (39) zu erleichtern.
4. Drehschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbürsten (16, 16') Ausschnitte (17, 18) besitzen, die mit Zentrierelementen (15, 15') zusammenarbeiten, welche einen integralen Bestandteil mindestens eines Gehäuseteiles (2) des Schalters bilden.
5. Drehschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben (19, 20) gleichartige zentrale öffnungen (23, 24) zum Aufsetzen auf das im Gehäuse (2, 3) angeordnete Ende der Betätigungswelle (1) besitzen, und daß diese öffnungen (23, 24) mindestens teilweise unsymmetrisch sind, so daß die Scheiben (19, 20) nur in einer einzigen Stellung auf die Welle (1) aufsteckbar sind.

Fr/rk - 04,09.1981