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Schalter, insbesondere zum Einbau in eine Rasterplatte
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter mit mindestens zwei
ortsfesten Kontakten, mindestens einer in der Schließstellung des Schalters zwei
Kontakte miteinander verbindenden, aus elektrisch leitendem Werkstoff bestehenden
Kontaktbrücke und mit mindestens einem Betätigungsglied für die Kontaktbrücke.
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Bekannte Schalter dieser Art sind beispielsweise durch die DE-OS 24
09 604 bekannt geworden, die eine Kontaktwippe zeigt, die auf einem die Kontaktzuführung
bildenden Lager durch eine Blattfeder gehalten und durch Schaltnocken umgekippt
wird. Bei diesem Schalter ist zwar das Problem gelöst, den Druck der Kontaktwippe
auf den jeweiligen Kontakt in beiden Schaltstellungen der Kontaktwippe maximal zu
gestalten. Die Kontaktnieten prallen dabei rechtwinklig zu ihrer Fläche aufeinander,
was prinzipiell ein mehr oder minder starkes "Prellen" der Kontakte zur Folge hat.
Die miteinander in Kontakt gebrachten Flächen werden im wesentlichen senkrecht zu
diesen aneinandergepreßt, ohne dabei seitlich gegeneinander verschoben zu werden,
so daß eine Selbstreinigung der Kontakte nicht gewährleistet ist, was im Laufe einer
Anzahl von Schalterzyklen immer höhere übergangswider stände an den Kontaktflächen
und wegen der an diesen Kontaktflächen erzeugten Wärmeentwicklung einen steigenden
Kontaktverschleiß bedingt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter zu entwickeln,
bei dem aufgrund der Konstruktion bei optimalem Kontaktdruck in beiden Schalterstellungen
gleichzeitig das unerwünschte Kontaktprellen weitgehend ausgeschlossen werden kann,
der aber zugleich den komplexen, oft sich widersprechenden Forderungen der Praxis
für derartige Einbauschalter optimal entspricht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei ringfederähnliche
Kontaktbrücken über einen Verbindungsabschnitt zu einem Kontaktelement unlösbar
verbunden sind,
daß das Kontaktelement in dem Verbindungsabschnitt
schwenkbar gelagert ist und mit zwei oder drei Kontakten zusammenarbeitet, und daß
ein schwenkbar im Schalter gelagertes Betätigungsglied vorgesehen ist, von dessen
Schwenkbewegung die Schwenkbewegung des Kontaktelementes abgeleitet ist.
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Bei Schwenkungen der Kontaktelemente zur Schließung des Kontaktes
wird jeweils eine der ringfederähnlichen Kontaktbrücken mit ihren zylindermantelähnlichen
Außenflächen streifend ein Stück weit an den jeweiligen Kontakten federnd angedrückt,
wobei die Kontaktbrücken sich elastisch verformen und dabei entsprechend den Federeigenschaften
einer Ringfeder geschlossen oder offen einen definierten Kontaktdruck auf Kontaktstifte
ausüben. Dies hat den Vorteil, daß ein Kontaktprellen weitgehend ausgeschlossen
werden kann.
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Dadurch ergibt sich auch der zusätzliche Vorteil, daß an simtlichen
zur Kontaktierung gelangenden Flächen eine Selbstreinigung der Kontakte gewährleistet
ist.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung können die Schwenkachsen des
Kontaktelementes und des Betätigungsgliedes zusammenfallen. In diesem Falle kann
das Betätigungsglied starr mit dem Verbindungsabschnitt zwischen den beiden Kontaktbrücken
verbunden sein. Bei Ausführungsformen der Erfindung weist das Betätigungsglied mindestens
einen Arm auf, der an dem Kontaktelement angreift. In dem Falle, in dem Kontaktelement
und Betätigungsglied um eine gemeinsame Achse schwenkbar gelagert sind, kann der
Arm von oben an dem Kontaktelement angreifen.
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Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung verläuft die Schwenkachse
des Kontaktelementes in einem Abstand von der Schwenkachse des Betätigungsgliedes,
wobei dieser Abstand dem Rastermaß einer Rasterplatte entsprechen kann, in die der
Schalter eingebaut werden soll. Bei diesen Ausführungsformen der Erfindung greift
ein Arm des Betätigungsgliedes mit einer außerhalb der Schwenkachse des Betätigungsgliedes
angeordneten Fläche an einer Kontaktbrücke, also außerhalb der Schwenkachse des
Kontaktelementes, an. Hierzu weist der Arm mindestens eine Seitenfläche auf, die
zu einer die Schwenkachse des Betätigungsgliedes enthaltenden Ebene parallel verläuft.
Das Betätigungsglied kann zwei auf dem gleichen Durchmesser angeordnete radial abstehende
Arme aufweisen, die je mit einer der beiden Kontaktbrücken des Kontaktelementes
zusammenarbeiten. Auch kann zu beiden Seiten des Betätigungsgliedes Je ein Kontaktelement
angeordnet sein, so daß in diesem Falle an beiden Seiten eines Armes des Betätigungsgliedes
Je eine zu verschiedenen Kontaktelementen gehörende Kontaktbrücke angeordnet ist,
die der Arm betätigt.
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Die Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes kann unmIttelbar von einem
von Hand zu verschwenkenden Betätigungselement des Schalters abgeleitet sein, bei
anderen Ausführungsformen der Erfindung ist jedoch die Erfindung an einem Drucktastenschalter
verwirklicht, bei dem die in der Längsachse verlaufende Bewegung eines Tastgliedes
innerhalb des Schalters in eine Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes umgelenkt
wird.
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Bei Ausführungsformen der Erfindung liegt der Arm des Betätigungsgliedes
an derjenigen Seite des Umfanges der Kontaktbriicke an, die der die beiden zu verbindenden
Kontakte enthaltenden Ebene abgewandt ist.
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Schließlich können bei Ausführungsformen der Erfindung zwei oder mehrere
Kontaktelemente übereinander angeordnet sein, die von einem gemeinsamen Betätigungsglied
betätigt werden.
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Die den jeweiligen Kontakten zugeordneten Kontaktstifte können dabei
seitlich gegeneinander versetzt bis zur Höhe des betreffenden Kontaktelementes hochgeführt
und dort so umgelenkt sein, daß das obere Kontaktelement, das sich wegen des gemeinsamen
Betätigungsgliedes in gleicher Weise verschwenkt wie das darunterliegende Kontaktelement,
die ihm zugeordneten Kontakte in der gleichen Weise schließt wie das darunterliegende
Kontaktelement.
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Die Kontakte, mit denen die Kontaktelemente zusammenarbeiten, können
auf verschiedene Weise angeordnet sein. Beispielsweise kann der Verbindungsabschnitt
zwischen den beiden Kontaktbrücken aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehen
und es können im Bereich jeder Kontaktbrücke zwei Kontakte vorgesehen sein. Bei
Ausführungsformen der Erfindrang besteht jedoch der Verbindungsabschnitt aus einem
elektrisch leitenden Werkstoff und jeweils einer der mit .
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einem Kontakt-element zusammenarbeitenden Kontakte ist im Bereich
des Verbindungsabschnittes angeordnet. Dabei können bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Schalters insgesamt drei vorzugsweise auf einer Geraden im Abstand voneinander angeordnete
Kontakte mit einem Kontaktelement zusammenarbeiten, so daß der Schalter als Umschalter
verwendbar
ist, oder, bei einer anderen Ausführungsform, ist außer
dem im Bereich des Verbindungsabschnittes angeordneten Kontakt lediglich im Bereich
einer Kontaktbrücke ein weiterer Kontakt angeordnet, so daß also das Kontaktelement
lediglich mit zwei Kontakten zusammenarbeitet und der Schalter als einfacher Ausschalter
verwendbar ist. Wenn der Schalter mehrere Kontaktelemente aufweist, können selbstverständlich
die einzelnen Kontaktelemente teils als Urn- und teils als Ausschalter dienen.
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Bei einer Weiterbildung der Ausführungsform der Erfindung, bei der
ein Kontakt im Bereich des Verbindungsabschnittes liegt, ist der Kontakt in der
Schwenkachse des Kontaktelementes angeordnet. Dieser Kontakt wird, was auch bei
den anderen Kontakten der Fall sein kann, zumindest teilweise durch die Umfangsfläche
eines Kontaktstiftes gebildet, der den Schalterboden durchsetzend nach außen gerührt
ist. Diese Ausführungsform der Erfindung kann dahingehend weiter ausgebildet sein,
daß der leitend ausgebildete Verbindungsabschnitt zwischen den beiden Kontaktbrücken
einen Verbindungsbogen aufweist, der die UmfangsflEche des Kontaktstiftes beweglich
umgreift.
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Die Geometrie der Kontaktanordnung kann die durch die Erfindung erzielten
Vorteile stärker zur Geltung kommen lassen.
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Dabei ist es zweckmäßig, diese Geometrie auf das Rastermaß von bekannten
Rasterplatten abzustellen, so daß die zu Kontakten filhrenden Kontaktstifte gerade
durch den Schalterboden hindurchgeführt werden können. Bei Ausführungsformen der
Erfindung liegt daher die Schwenkachse des Betätigungsgliedes in einer Ebene, die
auch einen der zu verbindenden
Kontakte, zweckmäßig den mittleren,
die Schwenkachse des Kontaktelementes enthaltenden Kontakt enthält, wobei jedoch
diese Ebene rechtwinklig zu derjenigen Ebene verläuft, die die beiden zu verbindenden
Kontakte enthält.
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Die Kontaktbrücke kann die Form einer geschlossenen Ringfeder aufweisen,
sie kann aber auch einen Spalt aufweisen, so daß sie nur nahezu geschlossen ist
und daher die Federeigenschaften einer offenen Ringfeder aufweist, beispielsweise
kann die Ringfeder sich über einen Dreiviertel-Kreis erstrecken. Das Kontaktelement
kann dann eine Form ähnlich der arabischen Ziffer "3" aufweisen. Weitere Merkmale
der spezifischen Kontaktanordnung ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsform
und den Ansprüchen.
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Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schalters bilden Verlängerungen
von Kontaktstiften Führungen für ein parallel zur senkrechten Symmetrieachse des
Schalters bewegliches Teil, das bei Betätigung des Schalters eine Hubbewegung durchführt,
die dann über entsprechende Mittel des Schalters in eine Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes
umgeformt wird. Auch können Verlängerungen von Kontaktstiften mit elektrischen Leitungen
verbunden sein, die zu Anschlüssen eines Anzeigeelementes führen, das beispielsweise
die Schalterstellung anzeigt, wobei an diesen Verlängerungen der Kontaktstifte angreifende
Federn sowohl die Funktion einer Riickführfeder für das die Hubbewegung durchfilhrende
Teil als auch die Funktion einer elektrischen Verbindung des Kontaktstiftes mit
dem Anzeigeelement ausüben. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist das die
Hubbewegung ausführende Tastelement des
Schalters an seinem äußeren oberen Ende eine Leuchtdiode au£, die in zwei verschiedenen
Farben leuchten kann, so daß die Schaltstellung des Schalters durch dieses Anzeigeelement
angezeigt werden kann. Der Schalter kann sowohl als Rastschalter ausgebildet sein,
so daß er in jeder Schaltstellung rastend gehalten ist, er kann aber auch als Tastschalter
ausgebildet sein, so daß beim Niederdrücken des Betätigungselementes des Schalters
die eine Schaltstellung, beim Freigeben dieses Betätigungselementes jedoch die andere
Schalterstellung eingenommen wird.
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Der erfindungsgemäße Schalter erfüllt die Forderungen des Marktes
nach Verkleinerung und Verdichtung der Bauelemente bei erhöhtem Kontaktierungsangebot
und bei einer Verfeinerung der Kontaktierungstechnik in Verbindung mit den Erfordernissen
einer wirtschaftlichen Produktion. Er entspricht in einem gegenüber den marktgängigen
Produkten gesteigerten Maße den vielfältigen und schwierig zu vereinbarenden Anforderungen
des Marktes. Insbesondere wird durch das Kontaktsystem des erfindungsgemäßen Schalters
die gewünschte Selbstreinigung und Prellfreiheit der Kontakte erreicht.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters; Fig.
2 eine Explosionsdarstellung dieser Ausführungsform und Fig. 3 einen Schnitt durch
die Ausführungsform nach Fig. 2 gemäß der Linie III-III in Fig. 2 in vergrößertem
Maßstab.
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Fig. 1 zeigt einen Gehäuseboden 1 aus Kunststoff für einen Druckschalter
mit einer kegelstumpfförmig sich nach unten verjüngenden Außenfläche 3. Er wird
nach unten abgeschlossen durch eine ebene Fläche 4 und slach oben durch eine kreisförmige
Fläche 5> die zusammen mit der kegelstumpfförmigen Außenwand 3 eine gemeinsame
Kante 6 aufweist. An dem Gehäuseboden 1 ist ein hohlzylinderförmiges Gehäusemittelteil
10 befestigt, in das innen ein kurzer Hohlzylinder 13 aus Kunststoff passend eingesetzt
ist, dessen obere Begrenzungsfläche zwölf symmetrisch aneinander anschließende Flächen
nach Art von Säge zähnen 15 aufweist und der innerhalb des
Gehäusemittelteiles
10 vom Gehäuseboden 1 nach oben herausragt.
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Der Gehäuseboden 1 weist eine zur senkrechten Symmetrieachse 20 des
Schalters symmetrisch angeordnete, im wesentlichen quaderförmige Aussparung 21 mit
im wesentlichen quadratischem Grundriß auf, vgl. Fig. 2, deren obere Begrenzungsebene
mit derjenigen der Fläche 5 zusammenfällt, und deren untere Begrenzungsebene die
kegelstumpfförmige Außenwand 3 etwa auf halber Höhe schneidet. Die Seitenlänge des
Grundrißquadrates der Aussparung 21 entspricht in etwa dem Außenradius des Hohlzylinders
13, beispielsweise dem doppelten Rasterabstand einer üblichen Leiterplatte für elektronische
Schaltungen. Entlang den senkrechten Kanten und den Mittelsenkrechten der Seitenflächen
der im wesentlichen quaderförmigen Aussparung 21 durchdringen acht zylinderförmige
Kontaktstifte 22 bis 25 den Gehäuseboden 1. Nach unten weisen sie kegelstumpfähnliche
Verrundungen 26 auf. Die oberen Begrenzungsflächen der Kontaktstifte 22 bis 24 liegen
in der Ebene der kreisförmigen Fläche 5, ihr zylindrischer Querschnitt ragt zumindest
teilweise in den Bereich der im wesentlichen quaderförmigen Aussparung 21 hinein
und dient zur Kontaktierung.
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Die Kontaktstifte 25 erstrecken sich bis etwa zu zwei Dritteln der
Höhe des Gehäusemittelteiles 10 silber die Fläche 5 hinaus nach oben und sind im
Gegensatz zu den Kontaktstiften 22 bis 24 auch im Bereich der im wesentlichen quaderförmigen
Aussparung 21, die hier halbzylindrische Einschnürungen 27 konzentrisch zu den Kontaktstiften
25 mit etwa dem doppelten
Radius dieser Kontaktstifte 25 aufweist,
vom Kunststoffmaterial des Gehäusebodens 1 umschlossen. An ihrem oberen Ende weisen
die Kontaktstifte 25 kegelstumpfähnliche Verrundungen 28 auf. Zwei bewegliche Kontaktelemente
30 weisen Je zwei ringfederähnliche Kontaktbrücken 31 und einen Verbindungsbogen
32 zwischen diesen Kontaktbrücken 31 auf. Ihre Höhe entspricht in etwa der Tiefe
der Aussparung 21. Sie bestehen aus federelastischem Material, das gegebenenfalls
nicht dargestelllte zusätzliche elektrisch leitende Schichten oder angeformte Streifen
aufweist, und liegen mit der Hohlseite ihrer Verbindungsbögen 32 an den Kontaktstiften
23 an.
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Die im wesentlichen quaderförmige Aussparung 21 weist zwischen den
Kontaktstiften 22 und 23 bzw. 23 und 24 gelegene zylindersegmentartige Ausstülpungen
34 auf, so daß die Kontaktbrücken 31 ungehindert bis an die Kontaktstifte 22 bzw.
24 um die Stifte 23 als Schwenkachse angeschwenkt werden können. Mit ihren der senkrechten
Symmetrieachse 20 am nächsten kommenden Flächen der ringfederähnlichen Kontaktbrücken
31 liegen die freien Enden der Kontaktelemente 30 federnd an untere senkechte Seitenflächen
36 bis 38 eines Stellelementes 40 an, das aus isolierendem Material gefertigt ist.
Das Stellelement 40 weist an seinem unteren Ende ein längliches Betätigungsglied
42 auf, das von den langen und parallel verlaufenden Flächen 36 sowie von den davon
im stumpfen Winkel wegweisenden und einander im spitzen Winkel zulaufenden Seitenflächen
37 und 38 begrenzt wird und an das sich bei Bedarf eine nach unten nicht dargestellte
Zuspitzung als Montierungshilfe für den Schalterzusammenbau anschließen kann. Die
Höhe der Seitenflächen 36 bis 38 sowie
die Höhe der Kontaktelemente
30 entspricht in etwa der Tiefe der Aussparung 21.
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An den unteren Bereich des Stellelementes 40 schließt sich nach oben
ein gabelförmiger Bereich mit einer zentralen Jochplatte 44 an, von der zwei einander
diametral gegenüberliegende, im Querschnitt hohlzylindersegmentartige Zinken 45
nach oben aufragen. Diese Zinken 45 weisen im oberen Bereich angeformte Zapfen 48
zylindrischer Form auf, die radial nach außen weisen und in als Stellkurven 51 ausgebildete
Aussparungen der hohlzylinderförmigen senkrechten Wand 52 eines Tastelementes 53
eingreifen. Der Innendurchmesser des Hohlzylinders ist etwas größer als der Durchmesser
des Stellelementes 40, so daß dieses mit nur geringem radialen Spiel im Bereich
seiner Zinken 45 im Tastelement 53 aufgenommen werden kann. Zu diesem Zweck werden
beim Zusammenbau die Zinken 45 leicht in Richtung der senkrechten Symmetrieachse
20 zusammengedrückt und von unten in das Innere des Tastelementes 53 eingeführt,
sodann werden das Tastelement 53 und das Stellelement 40 um ihre gemeinsame senkrechte
Symmetrieachse gegeneinander verdreht, bis die Zapfen 48 mit den Stellkurven 51
in Eingriff gelangen. Im Bereich etwas oberhalb der Stellkurven 51 ist das Tastelement
53 als Vollzylinder 43 ausgebildet, der durch eine ebene Ringstirnfläche 55 nach
oben begrenzt wird und dort eine kreiszylinderförmige Aussparung 56 aufweist, die
zur Aufnahme eines Anzeigeelementes 58, beispielsweise einer zweifarbigen Leuchtdiode,
die durch eine Kapsel geschützt sein kann, vorgesehen ist. Zwischen den Zinken 45
befindet sich eine Druckschraubenfeder 41, deren unteres Ende sich an der
Jochplatte
44 und deren oberes Ende sich an einer nicht gezeichneten Ringschulter oder Innenstirnfläche
der zentralen Aussparung im Tastelement 53 abstutzen, die oben durch den Vollzyliner
43 begrenzt ist.
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Im Bereich ihres unteren Endes weist die Wand 52 des Tastelementes
53 an ihrer Außenseite eine horizontal umlaufende, Nut 59 auf, in der ein an einer
Stelle senkrecht aufgeschnittener Ring 60 bündig geführt ist, dessen Außendurchmesser
dem der Wand 52 entspricht. An der Außenfläche des Ringes 60 sind zwei einander
diametral gegenüberliegende Nocken 61 angeformt, die vorzugsweise nach Art eines
geraden, sechsseitigen auf die Spitze gestellten Prismas ausgebildet sind, deren
Höhe etwa der Höhe des Ringes 60 entspricht, oder etwas größer ist; die Länge der
Nocken 61 entspricht der Dicke des Hohlzylinders 13.
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An das obere Ende des Gehäusemittelteiles 10 schließt sich ein kreisringzylinderförmiger
Gehäusedeckel 65 des Gehäuseoberteiles 2 an, dessen Außendurchmesser dem des Gehäusemittelteiles
10 und dessen Innendurchmesser 67, der etwas größer als der Außendurchmesser des
Tastelementes 53' ist und auf diesem geführt ist. An die Unterseite des Gehäuse
deckels 65 ist konzentrisch eine Hülse 66 angeformt, deren Außendurchmesser dem
Innendurchmesser des Hohlzylinders 13 entsprichtn und deren Innendurchmesser des
Tastelementes 53 entspricht. An der Außenseite der Hülse 66 sind zwei einander diametral
gegenüberliegende Nocken 68 vorgesehen, die in entsprechende Aussparungen 70 im
oberen Teil des Gehäusemittelteiles 10 eingreifen.
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Die Hülse 66 weist an ihrem unteren Rand sechs Aussparungen nach Art
von Säge zähnen 72 und im Wechsel damit sechs t-iefere
Aussparungen
nach Art von senkrechten Nuten 73 auf.
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Auch letztere arbeiten mit den Nocken 61 formschlüssig zusammen und
weisen an ihrem rechten Ende eine nach rechts verlaufende schräge Flanke 74, etwa
entsprechend der schrägen Flanke der Sägezähne 72, auf. Die Sägezähne 72 und die
Nuten 73 folgen im Winkelabstand von etwa 300 aufeinander.
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Die schrägen Flanken 74 sowie die Sägezähne 72 verlaufen etwa spiegelbildlich
zu den Sägezähnen 15, die Sägezähne 15 sind jedoch bei zusammengebautem Schalter
um etwa eine halbe Zahnlücke gegenüber den Sägezähnen 72 versetzt. Die Nocken 61
werden daher bei jedem Tastenhub (Doppelpfeil C) in dieselbe Richtung, im dargestellten
Ausführungsbeispiel im Uhrzeigersinn, weiterbewegt.
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Die Wand 52 des Tastelementes 53 weist zwei einander diametral gegenüberliegende
senkrechte und nach unten offene zylindrische Bohrungen 76 auf, in die sich die
Kontaktstifte 25 als Führungen erstrecken, wobei in den zylindrischen Bohrungen
76 auch bei gedrücktem Tastelement 53 noch genügend Raum zur Aufnahme von aus leitfähigem
Material gefertigten Spiralfedern 78 verbleibt, die an ihrem oberen Ende Anschlußleitungen
79 kontaktieren, die auf nicht näher dargestellte Weise innerhalb des Tastelementes
53 in die Aussparung 56 zu nicht dargestellten Kontakten für das Anzeigeelement
58 führen.
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Die Stellkurven 51 in der Wand 52 liegen einander symmetrisch bezüglich
der senkrechten Symetrieachse 20 gegenüber und im Bereich zwischen den zylindrischen
Bohrungen 76; sie weisen in ihrem oberen und unteren Endbereich einen senkrechten
sowie
im dazwischen gelegenen Mittenbereich einen Verlauf schräg zur Symmetrieachse 20
auf.
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In der einen der beiden Raststellungen drückt die Feder 41 das Tastelement
53 nach oben bis zur Anlage der Nocken 61 an dem Ende der Nut 73. Falls die Nocken
bei der Ausbildung des Schalters als Tastschalter fehlen, weist der Gehäusedekkel
65 einen nach innen abstehenden Rand auf, an dem die Flache 55 des Tastelements
53 zur Anlage kommt. In dieser Stellung befinden sich die Zapfen 48 am unteren Ende
des achsparallelen unteren Abschnittes 81 der Stellkurven 51.
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Soll der Schalter in die andere Schaltstellung überführt werden, so
drückt der Benutzer auf das Anzeigeelement 58 und damit das Tastelement 53 entgegen
der Wirkung der Feder 41 nach unten, wobei das Stellelement 40 seine Höhenlage nicht
ändert. Dabei gleiten die seitwärts von dem Stellelement 40 abstehenden Zapfen 48
in den Stellkurven 51 zunächst im achsparallelen Abschnitt 81 nach oben und dann
in dem schrägen Abschnitt 82 der Stellkurve 51 schräg nach oben. Da sich das Tastelement
53 jedoch wegen der als Führung ausgebildeten, verlängerten Kontaktstifte 25 gegenüber
dem Gehäuse 1, 2, 10 nicht verdrehen kann, dreht sich das Stellelement 40 um die
Symmetrieachse 20 so weit, bis die Zapfen 48 bei weiterem Drücken auf das Anzeigeelement
58 in den oberen achsparallelen Abschnitt 83 eintreten. Diese Schwenkbewegung des
Stellelementes 40 führt auch das Betätigungsglied 42 aus, an dem federnd die bogenförmigen
Enden der Kontaktbrücken 31 der beiden Kontaktelemente 30 anliegen, vorzugsweise
mit seinen kurzen Seiten 38, so daß diese Kontaktbrücken 31 an die Kontaktstifte
24 zur Anlage kommen (Fig.2). Dabei schleifen nicht nur diese Kontaktbrücken 31
an
den Kontaktstiften 24, sondern auch die Verbindungsbögen 32 an den mittleren Kontaktstiften
23, wodurch eine gute Selbstreinigung der Kontakte und wegen der im Bereich der
Extrempositionen des Stellelementes 40 durch dieses ausgeübten Auslenkung der ringfederähnlichen
Kontaktbrücken 31 ein dieser Federauslenkung entsprechender, stets gleicher Kontaktdruck
ausgeübt wird. Der Winkelabstand der beiden Extrempositionen des Stellelementes
40 in seinem Schwenkbereich wird durch den Winkelabstand der beiden achsparallelen
Abschnitte 81 und 83 der Stellkurven 51 definiert. Da der Druck auf die Kontakte
23 und 24 erst dann ansteigt, wenn sich das Kontaktelement 30 so weit verschwenkt
hat, daß sich die Kontaktbrücke 31 an den Kontaktstift 24 angelegt hat, ist auch
das Prellen der Kontakte praktisch verhindert. Der Kontaktdruck ist durch den vorgenannten
Winkelabstand der achsparallelen Stellkurvenabschnitte 81 und 83 und die Federkraft
der Ringfeder bestimmt und unabhängig von der Kraft, mit der das Tastelement 53
vom Benutzer nach unten gedrückt wird. Diese wirkt nicht auf die Kontaktanordnung,
sondern wird in der tiefsten Position des Tastelementes 53 über die dann an den
oberen Enden der oberen Abschnitte 83 der Stellkurven 51 anliegenden Zapfen 48 und
damit iiber das Stellelement 40 an den Gehäuseboden 1 abgeleitet.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausfilhrungsform der Erfindung
ist der Schalter als Rast-Schalter ausgebildet, die eingenommene Schaltstellung
wird durch eine Rastvorrichtung festgehalten. Bei der eben beschriebenen in die
untere Richtung des Doppelpfeiles C verlaufenden Bewegung treten die Rastnocken
61 in die Sägezähne 15 des Gehäusemittelteils 10 ein und bewegen sich dort unter
Drehung des Ringes 60 um ca. 15 Winkelgrade in den Zahngrund.
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Läßt nun die auf das Anzeigeelement 58 von oben wirkende Kraft nach,
so bewegt sich das Tastelement 53 unter Wirkung der Feder 41 wieder nach oben, die
Nocken 61 treffen dabei jedoch auf die schrägen Flanken der Säge zähne 72 im Oberteil
2 und gleiten in den Zahngrund dieser Sägezähne 72, wobei sich der Ring 60 mit den
Nocken 61 wiederum um einen kleinen Drehwinkel verdreht. Dabei kommt die Aufwärtsbewegung
des Tastelementes 53 durch die Anlage der Nocken 61 in den Zahngrund der Sägezähne
72 zum Stillstand, wobei die Maße jedoch so gewählt sind, daß in dieser Endstellung
die Zapfen 48 das untere Ende des oberen achsparallelen Abschnittes 83 der Stellkurve
51 noch nicht verlassen haben, das Stellelement 40 sich also noch nicht um die Symmetrieachse
20 gedreht-hat. Der Schalter steht daher noch in der in der unteren Endstellung
des Tastelementes 53 eingenommenen Stellung. Eine Verdrehung des Stellelementes
40 ist nicht möglich, weil hierzu die Zapfen 48 in den schräg verlaufenden mittleren
Abschnitt 82 der Stellkurve 51 eintreten müßten wozu jedoch eine weitere Aufwärtsbewegung
des Tastelementes 53 erforderlich wäre. Dies ist jedoch nicht möglich, weil die
Nocken 61 am Grund der Sägezähne 72 anliegen. Die Sägezähne 72 sind daher lediglich
so hoch ausgebildet, daß in dieser Stellung die Zapfen 48 noch nicht in den schrägen
Abschnitt 82 der Stellkurve 51 eintreten. Das Anzeigeelement 58 zeigt die jetzt
eingenommene Schalterstellung durch die eine der beiden Farben an.
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Soll der Schalter die andere Schaltstellung einnehmen, so drückt der
Benutzer wiederum auf das Anzeigeelement 58, so daß das Tastelement 53 wiederum
entgegen der Wirkung der
Feder 41 nach unten geführt wird. Dabei
gleiten die am unteren Ende des oberen Abschnittes 83 der Stellkurve 51 befindlichen
Zapfen 48 in dessen oberes Ende. Jeder der Nocken 61 gleitet die steile Flanke der
Sägezähne 72 entlang, kommt von diesem Sägezahn frei und trifft auf die schräge
Flanke der Sägezähne 15 in dem Gehäusemittelteil 2.
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Wegen der oben beschriebenen Versetzung der in dem Gehäuse oberteil
10 befindlichen Zähne gegenüber den im Gehäusemittelteil 2 angeordneten Zähne um
etwa eine halbe Zahnteilung (150) trifft der Nocken 61 etwa auf die Mitte der schrägen
Flanke eines Zahnes 15.
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ragt hierauf der Benutzer auf das Anzeigeelement 58 keine.
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Kraft mehr aus, so wird das Tastelement 53 durch die Feder 41 nach
oben geschoben, wobei jeder Nocken 61 wegen der Versetzung der Zähne zunächst etwa
auf die Mitte der schrägen Flanke 74 eines Zahnes im Gehäuseoberteil 2 auftrifft
und von dort in die Nut 73 und dort bis an das Ende der Nut gleitet. Bei dieser
Aufwärtsbewegung des Tastelementes 53 gleiten die Zapfen 48 durch den oberen Abschnitt
83, den schrägen mittleren Abschnitt 82 in den unteren Abschnitt 81 der Stellkurve
51, wobei das Betätigungsglied 42 um den in der oben beschriebenen Weise definierten
Winkel (etwa 300) verschwenkt und damit auf die beiden anderen diametral einander
gegenüberliegenden KontaktbrSleken 31 drückt und damit die Kontaktstifte 22 und
23 miteinander verbindet. Ein Riickschwenken des Betätigungsgliedes 42 aus dieser
Stellung ist nicht möglich, weil hierzu das Tastelement 53 entgegen der Wirkung
der Feder 41 nach unten gedrückt werden müßte, was nur durch erneutes Drücken auf
das Anzeigeelement 58 moglich ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der der erfindungsgemäße
Schalter als reiner Tastschalter verwendet wird, fehlen die Nocken 61. In Ruhestellung
ist das Tastelement 53 durch die Feder 41 in seiner oberen Endlage gehalten, die
Zapfen 48 befinden sich am unteren Ende des unteren achsparallelen Abschnittes 81
der Stellkurve 51. Da das Tastelement 53 durch die verlängerten Kontaktstifte 25
drehfest gehalten ist, liegt das Betätigungsglied 42 mit der die Federkraft der
elastisch verformten Kontaktbrücken 31 bedingten Kraft an zwei einander diagonal
gegenüberliegenden Federringenden an, wodurch bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel
die Kontakte 23 und 24 verbunden sind. Wird nun Druck auf das Anzeigeelement 58
ausgeübt, so bewegt sich das Tastelement 53 abwärts, wodurch die in der Stellkurve
51 geführten Zapfen 48 aufwärts und damit das Stellelement 40 mit Betätigungsglied
42 eine Schwenkbewegung ausüben, solange die Zapfen 48 in dem mittleren, schräg
verlaufenden Stellkurvenabschnitt 82 nach oben gleiten. Die Kontaktelemente 30 verbinden
jetzt mit ihren anderen ringfederShnlichen Kontaktbrücken 31, die Kontakte 22 und
23 miteinander, und zwar wiederum unabhängig von dem Druck, der auf das Anzeigeelement
58 ausgeübt wird. Auch hier hängt der Kontaktdruck einzig und allein von der durch
die Stellkurve 82 bedingten Größe der Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes 42
und der Federkraft der durch das Betätigungsglied 42 ausgelenkten Kontaktbrücken
31 ab. Endet die auf das Anzeigeelement 58 ausgeübte Kraft, so bewegt sich unter
dem Druck der Feder 41 das Tastelement 53 wieder nach oben und die Nocken 48 in
der Stellkurve 51 nach unten, wobei das Betätigungsglied 42 sich im Uhrzeigersinn
wieder in die in Fig.2
dargestellte Lage verschwenkt und damit
die Kontaktelemente 30 die Verbindungen der Kontaktstifte 22 und 23 lrsen un die
der Kontaktstifte 23 und 24 wieder herstellen. Fehlen die Nocken 61 und wird daher
der erfindungsgemäße Schalter als Tastschalter verwendet, so kann der obere achsparallele
Abschnitt 83 der Stellkurve 51 fehlen, ebenfalls können dann die Zähne 15, 72, 73,
74 entfallen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist bei durch die Kontaktbrücke
31 verbundenen Kontakten 22 und 23 bzw. 23 und 24 der Außendurchmesser der federringähnlichen
Kontaktbrücke 31 größer als der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Kontakten
22 und 23 bzw. 23 und 24. Die Kontaktbrücke 31 liegt in jeder Schwenklage des Betätigungsgliedes
42 an diesem an, in der in Fig. 2 dargestellten Lage also auch in der Lage, in der
die Konaktbrücke 31 von dem Kontakt 22 abgehoben ist. Sollen sich die Kontaktelemente
30 im Uhrzeigersinn schwenken und damit die Kontaktbrücken 31 die Kontakte 22 und
23 miteinander verbinden, so wird vom ersten Augenblick einer Bewegung des Betätigunggliedes
42 im Gegenuhrzeigersinn die Kontaktbrücke 31 belastet und die Kontaktbrücke 32
entlastet, wodurch das Entstehen von Schwingungen der federnden Teile des Kontaktelements
30 soweit wie möglich verhindert werden. Bei der Betätigung des Kontaktelementes
durch das Betätigungsglied 42 wandert die Berührungslinie zwischen dem Betätigungsarm
47 und der Kontaktbrücke entlang dieser beiden Teile von einem Bereich des Armes
47 in der Nähe der Schwenkachse 20 bis zu der an der Spitze befindlichen Fläche
38 des Armes 47. Die Länge des Armes 47 ist höchstens gleich groß wie der Außendurchmesser
der Kontaktbrücke 31 und seine parallel zu
der Schwenkachse 20
verlaufenden Seitenflächen 36 verjüngen sich an seinem freien Ende. Diese Verjüngung
kann so ausgebildet sein, daß sich die Kontaktbrücke bei der Betätigung des Schalters
möglichst einwandfrei auf der Seitenfläche 36 des Armes abwälzt. Bei der dargestellten
Ausführungsform weist der Arm an seinem freien Ende eine Spitze auf und an die Seitenflächen
36 schließen sich spitz zulaufende Flächen 38 an. Dabei kann der Winkel zwischen
einer Seitenfläche 36 und der an sie anschließenden Fläche 38 ca. 45" betragen.
Die Seitenfläche 36 des Armes 47 ist etwa eineinhalb bis zweimal so lang wie die
anschließende Fläche 38. Bei dieser Form des Armes 47 erfolgt bei der Betätigung
des Schalters zusätzlich zu der Abholbewegung der Kontaktbrücke 31 auf den Flächen
36 und 38 noch eine Schleifbewegung zwischen diesen beiden Teilen.
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Schließlich sind die mit einem Kontaktelement 30 zusammenarbeitenden
Kontaktstifte 22 bis 24 in gleichem Abstand auf einer Gerade angeordnet und die
Kontaktstifte 22 bis 25 bilden die Ecken von Quadraten, deren Seitenlänge dem Rasterabstand
einer Rasterplatte entspricht, deren Rastermaß 2,54 oder 5,08 mm betragen kann.
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Anstelle von zwei Kontaktelementen 30 kann auch nur ein Kontaktelement
vorgesehen sein. Auch können an die Stelle von drei Kontaktstiften 22 bis 24 nur
zwei Schaltstifte 22 und 23 oder 23 und 24 angeordnet sein, wenn nur ein Ein-oder
ein Ausschalter bzw. -Taster, nicht aber der dargestellte Umschalter verwirklicht
werden soll.
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Schließlich können noch zwei oder mehr durch die beiden Kontaktelemente
30 dargestellte Kontaktanordnungen ilbereinander angeordnet sein, dabei müssen zusätzliche
Kontaktstifte in geeigneter Weise in das Gehäuse eingeführt werden.
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Der erfindungsgemäße Schalter eignet sich besonders zur Verwendung
in Montageplatten, die ein Rastersystem aufweisen, wobei dann die Kontaktstifte
durch besondere Leitplatten oder durch eine Verdrahtung angeschlossen werden. Der
Schalter kann auch in seiner Symmetrieachse einen weiteren Kontaktstift aufweisen,
der als dritter Anschluß mit dem Anzeigeelement leitend verbunden ist.
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Das Anzeigeelement kann bei Bedarf mit einer durchsichtigen Kappe
verkleidet sein oder von einem kleinen Rohrabschnitt umgeben sein. Auch kann anstelle
eines Anzeigeelementes 58 ein massiver mit dem Tastelement starr verbundener Stift
o.dgl. vorgesehen sein.
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Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schalters sind die Kontaktelemente
30 in zwei oder mehreren voneinander verschiedenen Höhenabschnitten übereinander,
gegebenenfalls auch um einen geeigneten Winkel um die Symmetrieachse 20 versetzt
angeordnet. Die diesen zugeordneten Betätigungsglieder 42 des Stellelements 44 sind
dann gegeneinander um denselben Winkel versetzt übereinander befestigt. Dies ist
insbesondere dann von Vorteil, wenn alle acht Kontaktstifte 22 bis 25 für Schaltzwecke
verwendet werde sollen, beispielsweise für einen vierpoligen Ein- oder Ausschalter
bzw.
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-Taster. Bei einem solchen Schalter oder Taster sind beispielsweise
in
dem einen Höhenabschnitt der Schaltanordnung die Kontaktelemente 25 und 22 allseitig
vom Kunststoffmaterial umgeben, die Ausstülpungen 34 der Aussparungen 21 sind so
angeordnet, wie oben beschrieben; in dem anderen Höhenabschnitt ist die Schaltanordnung
um 900 um die Symmetrieachse versetzt angeordnet, es sind hier also die Kontaktstifte
23 und 24 allseitig vom Kunststoffmaterial umgeben, die Kontaktelemente liegen mit
ihren Verbindungsbögen an den Kontaktstiften 25 und mit den Endbereichen ihrer Kontaktbgen
an den jeweiligen senkrechten Flächen des zugeordneten, gegenüber dem anderen Betätigungsglied
42 um 900 um die Symmetrieachse 20 versetzt angeordneten Betätigungsglied an, die
Aussparung 21 weist Ausstülpungen im Bereich zwischen den Kontaktstiften 22, 25
und 24, 25 auf.
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Zur Erleichterung des Zusammenbaus dieses Schalters oder Tasters kann
der Boden im -Bereich der Aussparung 21 zwei-oder mehrteilig ausgebildet sein.
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Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist der Vollzylinder
43 des Tastelements 53 zweiteilig ausgebildet und weist in der Schnittebene zwei
Flächen im rechten Winkel zur Symmetrieachse 20 auf, an denen eine spiralförmtge
Feder oder dergleichen abgestützt ist. Dies hat den Vorteil, daß in jeder der Schalterstellungen
des erfindungsgemäßen Rastschalters bei Beendigung der Betätigungskraft auf das
Anzeigeelement 58 die Ringfläche 55 gegebenenfalls an der Unterseite des Gehäuseteils
2 anliegt. und das Anzeigeelement 58 den Schalter am Gehäusedeckel 2 etwa bündig
abschließt, wodurch der Schalter gegenüber äußeren Beeinträchtigungen wie Beispielsweise
Staub oder Feuchtigkeit weitgehend geschützt wird.
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Bei Ausführungsformen der Erfindung ist nur eine KontaktbrVicke an
dem Verbindungselement 32 angeordnet, die dann durch eine Schwenkbewegung um die
Schwenkachse 23 des Verbindungsabschnittes an den Kontakt 22 oder 24 herangeführt
ist.
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