DE3136471C2

DE3136471C2 - Drehschalter

Info

Publication number: DE3136471C2
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: 1984-06-28
Also published as: FR2490868B1; FR2490868A1; BE890400A; GB2084404A; GB2084404B; DE3136471A1

Abstract

Flacher Drehschalter zum Aufstecken auf eine gedruckte Schaltung, bei dem elektrische Verbindungen zwischen den Anschlußfahnen (4, 4Δ) durch mit diesen einstückig ausgeführten Schleifbürsten (16, 16Δ) bewirkt werden, welche auf einer mit der Welle (1) drehschlüssig verbundenen Platte (20) bewirkt werden, die ein Leitermuster (46) trägt. Um den Schalter für höhere Leistungen bei gleicher Baugröße geeignet zu machen, wird auf der Platte (20) eine mit Öffnungen (28) versehene Isolierstoffplatte (19) angeordnet. Die Schleifbürsten (16, 16Δ) gleiten auf der Isolierstoffplatte (19) und kommen in den mit Abschrägungen (40) versehenen Öffnungen (28) mit der Leiterschicht (46) auf der ersten Platte (20) in Kontakt. Die aus Anschlußfahnen (4, 4Δ) und Schleifbürsten (16, 16Δ) bestehenden Teile sind formschlüssig zwischen den beiden halbschalenförmigen Gehäuseteilen (2, 3) gehalten.

Description

— mit der Betätigungswelle (I) ist eine auf der von den Schleifbürsten (16,16') beaufschlagten Seite der Rotorscheibe (20) angeordnete Isolierscheibe (19) drehfest verbunden;

— die Isolierscheibe (19) weist öffnungen (28) auf zum Durchtritt der Schleifbürsten (16,16'), derart, daß die Schleifbürsten (16, 16') das Muster (46) aus leitendem Material ausschließlich in den öffnungen (28) der Isolierscheibe (19) berühren;

— die öffnungen (28) sind als in Umfangsrichtung um die Betätigungswelle (1) verlaufende Längsschlitze ausgebildet;

— die Schlitzendkanten sind mit einer zur Rotorscheibe (20) geneigten Abschrägung (40) versehen, an die sich zur von den Schleifbürsten (16, 16') beaufschlagten Stirnseiten der Isolierscheibe und zur den Boden (45) der öffnungen (28) bildenden Rotorscheibe (20) Übergänge (41,43) anschließen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Drehschalter ist bekannt aus der DE-OS 27 06 464. Die Rotorscheibe ist mit elektrisch leitenden Ringabschnitten versehen, die nach innen weisende Abschnitte besitzen, die jeweils auf einer Kreisbahn mit kleinerem Radius liegen. 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.

Derartige 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 Leitung von weniger als Vj W. Solche Schalter eignen sich jedoch nicht für Signale, die einige W Leistung haben, was /.. B. der Fall ist, wenn Signale von 100 mA eine Spannung von 60 V haben. Einer der Nachteile dieser Schalter von mehreren anderen Nachteilen besieht durin, daß ein elektrischer Lichtbogen erzeugt wird, wenn die Schleifbürste ein elektrische Signal einer solchen Leistung unterbricht, d. h„ wenn sie von einem leitenden Teil dieser Anordnung zu dem benachbaren isolierenden Teil bewegt wird. Hierdurch wird außerdem laufend Metall auf diese isolierte Zone transportiert, wodurch schließlich ein elektrischer Durchbruch in dem isolierenden Material stattfindet.

Diese Nachteile werden bereits bei einem aus der US-PS 36 99 729 bekannten Drehschalter dadurch vermieden, daß eine die leitenden Abschnitte tragende, miitcls Anschlußfahnen in eine gedruckte Schaltung einsteckbare Platte durch eine ebenfalls fest angeordnete isolierende sogenannte Codierscheibe abgedeckt ist. An den Stellen, an denen je nach Winkelstellung einer verdrehbaren Kontaktplatte mit mehreren Kontaktzungen je eine Kontaktzunge mit einer Leiterbahn in Kontakt kommen soll, ist die Codierscheibe mit einem Loch versehen. Beim Weiterdrehen in einer Drehrichtung wird daher immer die Kontaktzunge durch die Codierscheibe abgehoben. Dieser Drehschalter ist in der anderen Drehrichtung nicht drehbar, da die isolierende Drehscheibe dann die Kontaktzungen nicht aus den öffnungen herausheben kann.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Drehschalter der eingangs genannten Art sehr kompakt herstellen zu können und so auszubilden, daß eine hohe Schaltleistung erreicht wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmalskombination. Durch die drehfeste Verbindung sowohl der Rotori» scheibe als auch der Codierscheibe mit der Rotorwelle und die als Längsschlitze ausgebildeten öffnungen in der Codierscheibe werden praktisch auf der Oberfläche der Rotorscheibe an den Isolierstellen zwischen den Kontaktflächen Isolierstege gebildet, die die Kontaktzungen abheben. Dadurch wird ein großer Kontaktabstand auch bei sehr schmalen Isolierstellen zwischen den Kontaktflächen und bei kleinen Drehwinkeln erhalten. Die Isolierstellen können daher nicht durch Metallabrieb verunreinigt werden, wodurch Überschläge vermieden werden. Durch die Längsschlitze wird außerdem erreicht, daß die Kontaktzungen auf den Kontaktflächen schleifen, so daß ein Selbstreinigungseffekt auftritt, wodurch immer ein niedriger Übergangswiderstand gewährleistet ist. Weiterhin wird durch die Abschrägung der Schlitzkanten mit den anschließenden Übergängen eine gute, schnelle und dennoch praktisch prellfreie Kontaktgabe und Kontakttrennung erreicht, und zwar auch bei Betätigung der Drehwelle in einer Drehrichtung, in der die Codierscheibe die Kontaktzungen von ihrem freien Ende aus anheben. Der Drehschalter ist also in beiden Drehrichtungen mit gleichguten Schalteigenschaften einsetzbar. Man erhält also unter Beibehaltung einer kompakten Bauweise des Drehschalters infolge des sehr günstigen Schaltverhaltens eine sehr lange Lebensdauer desselben.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung des Schalters.

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

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

Fig 4 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Draufsicht auf die Scheibe mit öffnungen zur Herstellung von codierten elektrischen Verbindungen zwischen den

Schleifbürsten des Drehschalters.

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

F i g. 6 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Draufsieht auf die Scheibe, welche ein Leitermuster trägt und die mit der Scheibe von F i g. 4 verbunden ist.

In Fig. 1 ist ein Drehschalter dargestellt, der fertig montiert ist. Er besteht hauptsächlich aus der Betätigungsweih 1, einem Gehäuse aus zwei halbschalenförmigen Teilen 2 und 3, zwischen denen die Anschlußfahnen 4 eingeschlossen sind, weiche 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 Seile 5 des Schalters angeordnet

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

In Fig.2 sind die einzelnen Teile des Schalters von Fig. 1 dargestellt, wie z.B. die BetätigungsweUe 1, die beiden Halbschalen 2 und 3 sowie die Anschlußfahnen 4 und 4'. Es wird hier gleichzeitig auf die F i g. 3 verwesen, in der die BetätigungsweUe 1 und die Halbschale 2 aus einem anderen Blickwinkel als in F i g. 2 dargestellt sind.

Die Halbschalen beinhalten die BetätigungsweUe 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 ringsum die Öffnung 10 vorgesehen sind, durch welche die Welle hindurchtritt. Je nach der öffnung 9, in welche der Anschlag 8 eingesteckt ist, ist der Betätigungswinkel der BetätigungsweUe 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 F i g. 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 Anschlußfahne 4, 4' dienen, welche, wie dies aus F i g. 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 Betätigungswelle 1 ist drehfest mit den beiden Scheiben 19 und 20 verbunden, so daß bei ihrer Drehung die beiden Scheiben mitgedreht werden. Zu diescm Zweck hat die Welle 1 an dem Ende, welches normalerweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, in einem Ansatz 21. der in F i g. 3 sichtbar ist. und zwei Abflachungen, von denen eine mit 22 bezeichnet ist und nur in Fig.3 sichtbar ist, während die andere Abflachung symmetrisch dazu angeordnet und in der Figur unsichtbar ist. Diese Abflachungeji 22 und die halbkreisförmigen Segmente, durch welche diese 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 (F i g. 3) auf. Die Dicke des Kragens und die Lage der Stirnfläche 26 bezüglich der Stirnfläche 27 (F i g. 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 auif die Oberfläche 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. Die Scheibe 19 ist daher als Codierscheibe ausgebildet, die die Rotorscheibe 20 abdeckt, so daß deren Leitennuster durch die öffnungen 28 hindurch kontaktierbar ist.

Zum besseren Verständnis ist in F i g. 4 die Scheibe 19 nach F i g. 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' (F ig-2).

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

so 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 F i g. 5 ist ein Schnitt durch das eine Ende einer solchen öffnung dargestellt, beispielsweise der öffnung 39 von F i g. i. 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, dal* während der Drehung der Scheibe dann, wenn die entsprechende Schleifbürste die öffnung verläßt, sie vom Boden 45 der öffnung zur oberen Stirnfläche 42

b^r> 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 Seheibe 20(F i g. 2).

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Codierscheibe 19 mit der Scheibe 20 vereinigt ist. Wenn daher eine Schleifbürste durch eine öffnung 28 (F i g. 2) in der 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 Verbindungs 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 Fig. 2 ist ein Beispiel für ein Leitermuster 46 dargesieik, während ein anderes Beispiel für ein Leitermuster, das in zwei Sektoren aufgeteilt ist, in F i g. 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 F i g. 4, so daß sie ebenfalls nur in einer einzigen Stellung auf die Welle 1 aufgesteckt werden kann.

Aus F i g. 2 kann weiter entnommen werden, daß die Halbschale 3 zwei Ausnehmungen 48 und 49 hat, von denen die erste zur Aufnahme und Halterung des Lagers 21 der Welle 1 (Fig. 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' (F i g. 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.

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 (Fig. 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 Sacklöchcr 52 eingedrückt werden, bis die beiden Halbschalen 2 und 3 fest aufeinanderliegen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Drehschalter zum Einbau in gedruckte Schaltungen mit einem Gehäuse aus zwei Gehäuseteilen, zwischen denen ortsfeste Kontakte gehalten sind, deren jeder eine Anschlußfahne für den äußeren Anschluß des Schalters und eine einstückig mit dieser verbundene innere Schleifbürste aufweist, und mit einer mit einer Betätigungswelle drehfest verbundenen Rotorscheibe aus Isolierstoff, die auf ihrer mit den Schleifbürsten zusammenwirkenden Oberfläche ein Muster von leitendem Material trägt, das von den Schleifbürsten kontaktiert ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender zum Teil an sich bekannter Merkmale: