DE638269C - Drehschalter, insbesondere fuer Messzwecke, mit einer feststehenden Achse und einem um diese drehbaren Tragkoerper fuer auf flachen Kontaktbahnen schleifende Stromabnehmer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drehschalter mit einer feststehenden Achse und einem um diese drehbaren Tragkörper für auf flachen Kontaktbahnen schleifende Stromabnehmer. Verwendet man solche Schalter für Meßzwecke, so werden an die Schalter besonders hohe Anforderungen gestellt, die durch die bisher bekannten Ausführungen nicht in allen Punkten erfüllt wurden. Handelt es sich um sehr genaue Messungen, so muß der Übergangswiderstand an den Schleifflächen möglichst gering sein und vor allem unabhängig von äußeren Einwirkungen.

Bei Schaltern für Meßzwecke werden die Stromabnehmer in der Regel derart mit dem Bedienungsgriff gekuppelt, daß sie ohne wesentliche Verzögerung der Drehung des Griffes folgen. Sie schleifen auf einer¹ oder mehreren kreisförmigen flachen Kontaktbahnen, die konzentrisch zu der feststehenden Achse angeordnet sind. Dabei sind sie an dem um die feste Achse drehbaren Tragkörper derart befestigt, daß die Verbindungslinie der Mitten ihrer Schleifflächen einen Durchmesser der Kontaktkreise bildet.

Die Stromabnehmer werden ferner meist als federnde Kontaktbürsten ausgebildet. Wenn der Tragkörper dann einseitig ausgebildet ist, so wird durch den Kontaktdruck ein Biegungsmoment auf die Drehachse ausgeübt. Um dies zu vermeiden, führt man den Tragkörper zweckmäßig doppelseitig aus, wobei an jedem Ende des Tragkörpers ein oder mehrere Stromabnehmer angeordnet sind, die auf entsprechenden Kontaktbahnen bzw. Reihen von Einzelkontakten schleifen. Die Größe des Übergangswiderstandes ist in erster Linie abhängig von der Größe des Kontaktdruckes; jede Veränderung des Kontaktdruckes hat also auch eine Veränderung des Übergangswiderstandes zur Folge.

Wenn nun bei der beschriebenen Bauart der Kontaktdruck an sämtlichen Schleifflächen in allen Schaltstellungen gleich groß sein soll, so müssen sämtliche festen Kontaktbahnen genau in einer Ebene angeordnet sein, und die Drehachse muß zu dieser Ebene genau senkrecht stehen. Diese Bedingung ist aber sehr schwer bis zu einem solchen Grade der Genauigkeit zu erfüllen, wie es mit Rücksieht auf die Anforderungen an die Konstanz des Übergangswiderstandes an allen Schleifflächen erforderlich ist.

Die Nachteile der bekannten Schalter werden nun erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß der Tragkörper an einem auf der feststehenden Achse drehbar gelagerten Antriebsteil, der mit dem um die gleiche feststehende Achse drehbaren Bedienungsgriff gekuppelt ist und auf dieser Achse unter dem Einfluß

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Karl Kögler in Berlin-Charlottenburg, Wilhelm Udo Halting in Berlin und Hans Kottke in Berlin-Charlottenburg.

einer zentral'ängeordnetenDrückfeder gleitet, derart beweglich gelagert ist, daß er um eine senkrecht" zur "Drehachse "des Antriebsteils und senkrecht zur Verbindungslinie der Mi-tten der Schleifflächen liegende Achse kippbar ist. Dadurch .gleichen sich die Kontaktdrücke an den einander gegenüberliegenden Schleifflächen gegenseitig aus, so daß die Übergangswiderstände auch dann nahezu; gleich bleiben, ίο wenn die Achse nicht genau senkrecht zur Schleiffläche steht.

Um die erforderliche Beweglichkeit des Tragkörpers gegenüber dem Antriebsteil zu erhalten, kann dieser mit einer Achsenlagerung für den Tragkörper versehen oder die Achsenlagerung auch durch eine entsprechende Federlagerung ersetzt werden. Statt dessen kann der Tragkörper aber auch mittels eines Kugelgelenks 0. dgl. mit dem Antriebsteil verbunden werden. Dadurch wird eine allseitige Beweglichkeit des Tragkörpers erreicht, durch die unter Umständen ein noch vollkommenerer Ausgleich der Kontaktdrücke an den Schleifflächen ermöglicht wird. 'Eine ähnliche Wirkung läßt sich auch dadurch erreichen, daß der Tragkörper an dem Antriebsglied mittels einer elastischen oder nachgiebigen Kupplung z.B. durch Gummizwischenlagen mit dem Antriebsteil verbunden wird.

Der erforderliche Kontaktdruck ist bei den üblichen Schleifschaltern meist durch eine entsprechende Vorspannung der federnd ausgebildeten oder an dem Tragkörper federnd befestigten Stromabnehmer gegeben. Zu diesem Zweck werden die Stromabnehmer in der Regel aus 'einer Anzahl von auf einandergeschichteten, gegen die Kontaktbahnen vorgespannten Blattfedern hergestellt. Diese Anordnung weist aber den Mangel auf, daß die Schleifbürsten sehr schwer gleichmäßig vorzuspannen sind und ihre Vorspannung durch Abnutzung und andere Einflüsse sich im Laufe der Zeit ändert.

+5 Je größer die Vorspannung der. Schleiffedern gewählt wird, um so weniger machen sich die unvermeidlichen Ungenauigkeiten der Kontaktbahnen und der Achsenlagerung bemerkbar. Andererseits stellt aber die Aufrechterhaltung einer großen Vorspannung der Schleif federn!-sehr hohe Anforderungen an die Elastizität des Federwerkstoffes, die mit den Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit schwer in Einklang zubringen sind. Man ist deshalb zum Teil dazu übergegangen, die Schleif bürsten nur wenig nachgiebig zu machen und den erforderlichen hohen Kontaktdruck durch die Vorspannung einer zentral angeordneten Druckfeder zu erzeugen, die unmittelbar auf den um eine feststehende Achse drehbar angeordneten Tragkörper für die Stromabnehmer wirkt. Bei dieser bekannten Anordnung findet aber kein genügend .^genauer Ausgleich zwischen den einander ■"gegenüberliegenden Schleifflächen in ,bezug 'auf den Kontaktdruck statt.

Eine um die feststehende Drehachse herumgelegte Schraubenfeder drückt niemals gleichmäßig auf die Kontaktbrücke, da es praktisch nicht möglich ist, den Angriffspunkt des Druckes genau in die Verbindungslinie der Schleifflächen zu legen. Da ferner im allgemeinen die Stromabnehmer auf den gleichen Kontaktkreis schleifen, die Entfernungen der Schleifflächen von der Drehachse also gleich groß sind, so müßte die Druckfeder genau in der geometrischen Achse angreifen, wenn die Kontaktdrücke auf beiden Seiten gleich groß sein sollen. Dies ist aber natürlich nicht ausführbar.

Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die zentral angeordnete Druckfeder nicht unmittelbar auf den Tragkörper wirkt, sondern auf den mit dem Bedienungsgriff gekuppelten Antriebsteil, der den Federdruck erst mittelbar auf den Tragkörper überträgt. Besonders zweckmäßig ist diese Anordnung in Verbindung mit einer offenen Kipplagerung des Tragkörpers an dem Antriebsteil z. B. mittels zweier Stützen, die gleichzeitig zur Übertragung des Federdrukkes auf den Tragkörper dienen. Dabei wird die Lagerung durch den Druck der Feder kraftschlüssig gehalten.

Es hat sich nun weiter gezeigt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Kippachse für die Lagerung des Tragkörpers an dem Antriebsteil annähernd in der Ebene der Schleifflächen liegt. Wenn nämlich die Kippachse wesentlich höher oder tiefer liegt als die Ebene der Kontakt- um bahnen, so- treten bei einer Drehung um die Kippachse stets gegenseitige Verschiebungen der Schleifflächen ein, die zu Unregelmäßigkeiten in der Bewegung der Schleifkontakte führen.

Wenn eine offene Kipplagerung verwendet wird, so ist im allgemeinen eine besondere Mitnehmerkupplung erforderlich, durch die eine Drehung- des Antriebsteiles sich auf den Tragkörper für die Stromabnehmer überträgt. Es ist nun nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sehr vorteilhaft, wenn diese Mitnehmerkupplung so angeordnet wird, daß sie annähernd in der Ebene der Schleifflächen angreift. Wenn dies nicht der Fall ist, so treten stets Kippmomente auf, die eine ungleichmäßige Verteilung des Kontaktdruckes über die Schleifflächen während der Drehung des Schalters und damit eine unregelmäßige Bewegung sowie eine erhöhte Abnutzung der Kontakte zur Folge haben.

Wenn der Schalter mit einer Rastvorrich-

tung für die einzelnen Schaltstellungen verbunden werden muß, so ist es vorteilhaft, wenn die zur Betätigung der Rastvorrichtung erforderlichen Kräfte ebenfalls annähernd in der Ebene der Schleifflächen an dem Tragkörper angreifen, da sonst auch durch diese Kräfte schädlich wirkende Kippmomente auf den Tragkörper für die Stromabnehmer ausgeübt werden. Dies wirkt deshalb besonders

ίο ungünstig, weil der Rastdruck je nach der Winkelstellung des Antriebsteiles zu den Rasten sehr verschieden groß ist.

Durch die genannten Maßnahmen ist man imstande, einen Drehschalter zu bauen, bei dem auch bei nicht besonders sorgfältiger Herstellung in bezug auf die Lage der Achse zu den Kontaktbahnen, die Größe und Verteilung des Kontaktdruckes auf die einzelnen Schleifflächen sehr weitgehend ausgeglichen ist. Dadurch wird erreicht, daß der Schalter sich auch bei einem verhältnismäßig hohen Kontaktdruck in allen Schaltstellungen gleichmäßig leicht drehen läßt und der Übergangswiderstand in allen Stellungen annähernd den gleichen niedrigen Wert aufweist. Dabei ist aber darauf zu achten, daß diese guten Eigenschaften nicht dadurch wieder verlorengehen, daß der Kontaktdruck durch äußere, auf den Schaltergriff ausgeübte Kräfte beeinflußt werden kann. Dies könnte z. B. dann eintreten, wenn der Bedienungsgriff so gelagert wäre, daß ein auf diesen ausgeübter axialer Druck auf den Antriebsteil oder gar unmittelbar auf den Tragkörper für die Stromabnehmer wirken könnte. Dies kann dadurch vermieden werden, daß der Bedienungsgriff auf der feststehenden Achse so gielagert ist, daß der axiale Druck sich unmittelbar auf die feste Achse überträgt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. ι zeigt einen Mittelschnitt durch einen Drehschalter mit einer Kontaktreihe und Fig. 2 die zugehörige Draufsicht mit abgenommenem Bedienungsgriff. Fig. 3 und 4 sind zwei Ansichten eines Drehschalters mit zwei konzentrischen Kontaktreihen, wobei in der Draufsicht ebenfalls der Bedienungsgriff weggelassen ist.

In Fig. ι und 2 ist 1 eine aus Isolierstoff bestehende Grundplatte, in der Kontaktstücke 2 in kreisförmiger Anordnung befestigt sind. Die Kontaktstücke können z. B. als Bolzen ausgebildet werden, deren segmentförmig ausgebildete Stirnflächen als Schleifflächen dienen. Sie können im übrigen so gestaltet werden, daß sie sich nur in der unmittelbaren Nähe der Schleiffläche mit geringem Abstand gegenüberstehen, im übrigen aber schmaler ausgebildet sind, wenn es erwünscht ist, die gegenseitige Kapazität der Schalterkontakte gering zu halten. Die Kontaktbolzen können in beliebiger Weise z. B. durch Einpressen in der Isolierplatte 1 befestigt werden. Die Grundplatte 1 enthält ferner eine Bohrung zur Befestigung der Achse 3 mittels der Muttern 4. Mit der Achse ist eine Scheibe 5 fest verbunden, die zur Befestigung der Achse auf der Grundplatte 1 mittels nicht gezeichneter Schrauben dient. Um die Achse 3 drehbar ist ein Antriebsteil 6 gelagert, in den zwei Mitnehmerbolzen 7 eingenietet sind. Der Antriebsteil 6 trägt an seiner oberen Seite eine Buchse, die eine Schraubenfeder 8 aufnimmt, die mittels eines über die Achse geschobenen Druckstückes 9 und einer Mutter 10 gespannt werden kann. Die Schleifkontakte 11 sind als kurze, in der üblichen Weise schräg zu den Kontaktstücken gestellte, aus einzelnen Blattfedern aufgeschichtete Bürsten gestaltet und mittels besonderer Haltestücke 12 so an dem Bürstenträger 13 befestigt, daß die Verbindungslinie der Mitten der Schleifflächen senkrecht zu der durch die Verbindungslinie der Mitnehmerenden gegebenen Kippachse steht. Der Bürstenträger 13 ist aus Isolierstoff hergestellt und weist eine im wesentlichen sechseckige Form auf. Er trägt an zwei der Lage der Mitnehmerbolzen 7 entsprechenden Stellen Metallbuchsen 14, die über die untere Fläche des Bürstenträgers hinausragende topfartige Ausstülpungen aufweisen. Das Innere dieser Ausstülpungen dient zur Aufnahme der wirksamen Enden der Mitnehmerbolzen 7, während die Außenflächen in Ausnehmungen eines Ringes 15 eingreifen, der um die Achse 3 drehbar gelagert und in seinem Innern mit rastenartigen Ausnehmungen versehen ist. In diese können zwei Rastenrollen ίσο

16 eingreifen, die in Ausnehmungen der Scheibe 5 geführt sind und mittels Kugeln

17 unter dem Einfluß von Druckfedern 18 stehen, die in radialen Bohrungen der Scheibe 5 liegen. Der Rastenring 15 trägt ferner einen Anschlagstift 19, der sich in einer Ausnehmung des unteren Flansches der Scheibe 5 bewegen kann.

Zum Betätigen des Schalters dient ein vorzugsweise aus Isolierpreßstoff bestehender Drehgriff 20, der auf die obere Buchse des Antriebsteils 6 passend so aufgeschoben werden kann, daß der Boden der Höhlung des Drehgriffes sich auf das obere Ende der Achse 3 auflegt, während die untere Fläche des Drehgriffes den Antriebsteil 6 nicht berührt. Der Drehgriff ist ferner mit einer Bohrung versehen, in die ein Stift 21 eingreift, der in den Antriebsteil 6 eingenietet ist. An dem unteren Ende des Drehgriffes kann eine Ringscheibe 22 angebracht sein, die als Staubabdichtung gegen eine Abdeckplatte 23 dient.

Der Vorgang- bei der Betätigung des Schalters ist folgender:

Wenn der Drehgriff 20 betätigt wird, so dreht sich auch der Antriebsteil 6, da er durch den Stift 21 mit dem Drehgriff gekuppelt ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Drehgriff nach Entfernen der Abdeckplatte 23 leicht abnehmbar ist, um gegebenenfalls die Kontakte nachsehen zu können. Da die unteren Teile der Mitnehmerbolzen 7 in das Innere der Buchsen 14 eingreifen, so wird durch das Drehen des Antriebsteiles 6 auch der Bürstenträger 13 mitgenommen, der aber die übrigen Teile nirgends berührt, sondern gewissermaßen um eine durch die Endpunkte der beiden Mitnehmerbolzen 7 gelegte Gerade kippbar angeordnet ist. Die Endpunkte der Mitnehmerbolzen sind aus den bereits erwähnten Gründen in. der Höhe der Schleifflächen der Kontakte 2 angeordnet. Dabei dienen die Endflächen der Mitnehmerbolzen 7 gleichzeitig zur Übertragung des Druckes der Feder 8 auf den Bürstenträger, wobei dieser Druck sich gleichmäßig auf die beiden Bürsten 11 verteilt.

Dadurch daß die Außenflächen der Ausstülpungen der Buchsen 14 ebenfalls in Höhe der Schleifflächen in Schlitze des Rastenringes 15 eingreifen, ohne daß die Bewegungsfreiheit des Bürstenträgers merkbar beeinträchtigt wird, wird auch dieser mitgenommen, wobei die Rastenrollen 16 unter dem Drude der Federn 18 in die entsprechend den einzelnen Schaltstellungen angeordneten Rasten des Ringes 15 einfallen und so die einzelnen Schaltstellungen sichern. Durch den Anschlagstift 19 wird verhindert, daß der- Schaltergriff über die vorgesehenen Schaltstellungen hinaus bewegt werden kann.

Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Schalter sind zwei konzentrisch angeordnete Reihen von Kontaktstücken vorgesehen, wobei die inneren Kontaktstücke 2_a und 2_ft als Teile von Schleifringen gestaltet sind und zur Stromzuführung dienen. Durch die als. Doppelbürsten ausgebildeten Stromabnehmer sollen nun die äußeren Kontakte 2 mit den inneren Schleifringteilen 2_a bzw. 2₆ in leitende Verbindung gebracht werden. Um in diesem Falle auch einen Druckausgleich zwischen den beiden Kontaktflächen je einer Doppelbürste zu erhalten, können die je eine Doppelbürste tragenden Halter um tangential zur Schleifbahn und parallel zu den Schleifflächen liegende Achsen drehbar angeordnet werden.

Bis auf die Anordnung und Befestigung der

Kontakte und Bürsten stimmt der Bau des Schalters nach Fig. 3 und 4 mit dem in Fig. 1 und 2 dargestellten überein. Die gleichen Teile swid demgemäß auch mit den gleichen Ziffern bezeichnet. Die Bürsten sind jedoch nicht unmittelbar an dem Bürstenträger befestigt, sondern an Haltern 24, die so gestellt sind, daß die beiden Bürsten kreuzweise schräg gegen die Schleifflächen gerichtet sind. Die beiden Halter sind nun an den beiden Enden des Bürstenträgers 13 mittels der Achsen 25 drehbar gelagert, so daß der Druck der außen und innen schleifenden Bürsten 11 _a bzw. it,· sich ausgleichen kann.

Die Erfindung bezieht sich zwar auf Drehschalter, der Erfindungsgedanke kann aber sinngemäß auch auf solche Schleif schalter übertragen werden, bei denen die Stromabnehmer zu beiden Seiten einer Parallelführung für den Bedienungsgriff bzw. den mit diesem gekuppelten Antriebsteil angeordnet sind.

Im übrigen kann die Anordnung der Kontaktbahnen und der Stromabnehmer im Rahmen der Erfindung beliebig gewählt werden. So könnten die festen Kontaktstücke auf beiden Seiten in verschiedenen Ebenen oder auch geneigt zur Drehebene angeordnet sein. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Stromabnehmer einseitig an dem Tragkörper anzuordnen und als Druckausgleich auf der anderen Seite einen nicht zum Stromübergang bestimmten Schleifkörper vorzusehen, wobei dieser auch durch eine Rolle o. dgl. ersetzt werden kann. Die Schleifbahnen können auf beiden Seiten natürlich auch in verschiedenen Abständen von der Drehachse angeordnet sein. Als Stromabnehmer sind zwar solche nach Art der üblichen Schleif bürsten besonders zweckmäßig, unter Umständen genügen aber auch einfache massive Kontaktstücke, die gegebenenfalls nachgiebig oder beweglich mit dem Tragkörper verbunden sein können.

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   i. Drehschalter, bei dem die Stromabnehmer derart mit dem Bedienungsgriff gekuppelt sind, daß sie ohne wesentliche Verzögerung der Drehung des Griffes folgen, insbesondere für Meßzwecke, mit no einer feststehenden Achse und einem um diese drehbaren Tragkörper für zwei oder mehrere auf einer oder mehreren kreisförmigen flachen Kontaktbahnen schleifende Stromabnehmer,· die so angeordnet sind, daß die Verbindungslinie der Mitten ihrer Schleifflächen einen Durchmesser der Kontaktkreise bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (13) an einem auf der feststehenden Achse drehbar gelagerten Antriebsteil (6), der mit dem um die gleiche feststehende Achse dreh-

   baren Bedienungsgriff gekuppelt ist und auf dieser Achse unter dem Einfluß einer zentral angeordneten Druckfeder (8) gleitet, derart beweglich gelagert ist, daß er um eine senkrecht zur Drehachse des Antriebsteiles und senkrecht zur Verbindungslinie der Mitten der Schleifflächen liegende Achse kippbar ist.
2. 2. Drehschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse annähernd in der Ebene, der Schleifflächen liegt.
3. 3. Drehschalter nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper für die Stromabnehmer durch eine Federlagerung mit dem Antriebsteil verbunden ist.
4. 4. Drehschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper für die Stromabnehmer durch eine nachgiebige Kupplung mit dem Antriebsteil verbunden ist.
5. 5. Drehschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper für die Stromabnehmer mit dem Antriebsteil durch eine oder mehrere Mitnehmerkupplungen verbunden und an dem Antriebsteil mittels zweier Stützen kippbar gelagert ist, die gleichzeitig zur Übertragung des Federdruckes auf den Tragkörper dienen.
6. 6. Drehschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerkupplung annähernd in der Ebene der Schleiffläche angreift.
7. 7. Drehschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Bolzen der Mitnehmerkupplung gleichzeitig die Stützen für die Kipplagerung des Tragkörpers für die Stromabnehmer bilden.
8. 8. Drehschalter nach Anspruch 2 oder folgenden mit einer oder mehreren Rastvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Rastvorrichtungen ausgeübten Kräfte annähernd in der Ebene der Schleifflächen an dem Tragkörper für die Stromabnehmer oder den Mitnehmerbolzen einer den Tragkörper mit dem Antriebsteil verbindenden Mitnehmerkupplung angreifen. -
9. 9. Drehschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper für die Stromabnehmer mit zwei einander gegenüberliegenden topfartigen Ausstülpungen versehen ist, in deren Inneres die gleichzeitig als Stützen für die Kipplagerung des Tragkörpers dienenden Mitnehmerbolzen eingreifen, und die Außenflächen der Ausstülpungen zum Antrieb von Rastvorrichtungen dienen.
10. 10. Drehschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Antriebsteil gekuppelte Bedienungsgriff derart gelagert ist, daß ein auf den Bedienungsgriff ausgeübter axialer Druck sich unmittelbar auf die feste Drehachse überträgt.
11. 11. Drehschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren konzentrisch angeordneten Schleifbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder beiden Seiten des Tragkörpers Doppelbürsten tragende Halter um parallel zu den Schleifflächen und - tangential zur Schleifbahn liegende Achsen drehbar gelagert sind.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen