DE1150137B - Elektrischer Drehschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehschalter mit einem einen Kontakt tragenden und eine Öffnung aufweisenden, aus einer Isolierplatte bestehenden Stator und einem scheibenartigen ausgebildeten, in der Statoröffnung angeordneten Rotor, welcher auf dem Stator von zwei Scheiben in dessen Öffnung drehbar gehalten ist und zwei im wesentlichen kreisförmige Kontaktglieder mit radial sich erstreckenden Verlängerungen aufnimmt.

Es sind bereits Schalter der erwähnten Art be- ίο kannt, bei denen die miteinander in Verbindung gebrachten Kontakte aus einem Paar an dem Stator des Schalters befestigten Blattfedern bestehen, zwischen denen ein einzelnes am Rotor befestigtes Blatt liegt. Eine derartige Ausbildung des Rotors istinsofern nachteilig, als dieser nicht aus einem Stück herstellbar ist.

Es ist auch schon bekanntgeworden, Kontaktglieder an einem Rotor mit übereinanderliegenden Verlängerungen zu versehen, wobei wenigstens eine Verlängerung aus federndem leitendem Material besteht. Zwischen den eng benachbarten Oberflächen der beiden Verlängerungen können am Stator befestigte, relativ starre Kontakte gleiten. Der übrige Umfang des Rotors ist jedoch als Messerkontakt ausgebildet, welcher in einem zangenartigen, mit dem Stator verbundenen Kontakt gleiten kann. Der Nachteil eines derartigen Schalters besteht darin, daß er im wesentlichen nur als einpoliger Stufenschalter verwendbar ist und außerdem wegen der Verwendung zweier zangenartiger Kontakte, welche nicht in einem Arbeitsgang gleichzeitig herstellbar sind, einen verhältnismäßig großen Aufwand für die Herstellung erfordert. Zudem ist bei dem bekannten Schalter auch der Rotor nicht absolut gegen eine Axialverschiebung und eine dadurch herbeigeführte Verbiegung der Kontakte gesichert.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines billig herstellbaren, gegen Axialverschiebung des Rotors gesicherten Schalters, welcher zwecks Verwendung für verschiedene Aufgaben eine Vielzahl von Schaltmöglichkeiten bietet. Erreicht wird dies dadurch, daß die Verlängerungen der beiden kreisförmigen Kontaktglieder des Rotors unterschiedliche radiale Abmessungen besitzen und daß in an sich bekannter Weise die Verlängerungen, von denen wenigstens eine aus vergleichsweise federndem leitendem Material besteht, so zueinander angeordnet sind, daß zwischen ihren eng benachbarten Oberflächen die am Stator befestigten, relativ starren Kontakte liegen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Anmelder:

Oak Manufacturing Co.,
Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne, Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. April 1957

(Nr. 651 407 und Nr. 651 531)

John Roswell Geizer, Barrington, 111. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Schalters nach der Erfindung in Draufsicht,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines stationären Kontaktes,

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Federteil des Schalterrotors mit der Darstellung eines vollständigen Kontaktgliedes vor dem Zerschneiden in mehrere Teile,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen zum Schalterrotor gehörigen Teil,

Fig. 7 eine abgeänderte Ausführungsform des Teiles nach Fig. 6 und

Fig. 8 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Schalter mit dem Teil nach Fig. 7.

Nach den Zeichnungen ist der Schalter auf einer Lagerplatte 10 aus geeignetem Isolationsmaterial, beispielsweise Bakelit, montiert. Die Tragplatte 10 enthält den Stator, an dem eine Anzahl von festen Kontakten starr befestigt ist. Eine Ausführungsform der Kontakte ist bei 12 angedeutet. Diese festen Kontakte sind Einzelkontakte für jede Schaltstellung. Aus Fig. 4, in der ein solcher fester Kontakt im einzelnen dargestellt ist, erkennt man, daß er aus einem Befestigungsteil 14 mit einer Befestigungsöffnung 15 besteht. Am einen Ende des Befestigungsteiles 14 befindet sich eine Anschlußklemme 16. Am anderen

309 600/213

Ende des Befestigungsteiles sitzt eine Kontaktfeder 18. Die Kontaktfeder 18 ist durch die Schulter 19 gegenüber dem Befestigungsteil 14 versetzt. Die Schulter ist durch Abbiegen des Kontaktmaterials hergestellt.

Die Kontaktfeder 18 ist vorzugsweise in Richtung auf ihr freies Ende konisch ausgebildet. Die festen Kontakte 12 bestehen aus Kupfer oder Messing und für niedrige Spannungen und Stromkreise mit kleinen Strömen, beispielsweise bei Fernmeldetechnikeinrichtungen, Röhrenprüfgeräten u. dgl., sind sie vorzugsweise mit Silber plattiert. Jeder feste Kontakt 12 ist an der Tragplatte 10 in geeigneter Stellung mittels einer Öse 21 montiert. Die öse 21 führt durch die festen Kontakte 12 und durch geeignete öffnungen 21a in der Tragplatte 10. Jeder der Klemmenansatzteilelö ist winklig zum Befestigungsteil 14 gebogen und ragt durch eine Öffnung 22 im Träger 10. Gegebenenfalls kann sich jeder der Ansatzteile vom Träger weg erstrecken und nicht, wie dargestellt, durch ihn hindurchführen, jedoch wird durch einen engen Sitz für die Breite der Klemmenteile 16 in den Öffnungen 22 ein Umbiegen der Kontakte 12 um die Achse der Öse 21 verhindert. Wie man aus den Zeichnungen erkennt, dient die Schulter 19 der festen Kontakte zur Abstandshaltung der Kontaktfeder 18 von der Oberfläche der Tragplatte.

Die festen Kontakte 12 sind annähernd kreisförmig um die Öffnung 25 im Träger 10 montiert. Die festen Kontakte weisen vorzugsweise regelmäßige Winkelabstände auf, so daß eine Vielzahl von Schaltstellungen entsteht.

Zusätzlich zu den einzelnen festen Kontakten 12 kann ein fester Mehrfachkontakt 27 vorgesehen sein. Dieser Mehrfachkontakt kann einen beliebigen Winkel überdecken, beispielsweise 180°.

Der feste Mehrfachkontakt 27 weist einen Hauptteil 28 mit Anschlüssen 29 und 30 an dessen Enden auf. Diese Anschlüsse ähneln den Ansätzen 16 der festen Einzelkontakte. Der feste Mehrfachkontakt 27 besitzt ferner in regelmäßigen Winkelabständen herausgebogene Finger 31, die die Enden der benachbarten Anschlüsse 29, 30 einschließen. Die Finger 31 erstrecken sich durch entsprechende Öffnungen 21a in der Tragplatte 10. Diese Öffnungen in der Tragplatte entsprechen denen, durch die die Ösen 21 verlaufen.

Der feste Mehrfachkontakt 27 ist außerdem mit Kontaktfedern 33 versehen. Diese Kontaktfedern entsprechen den Kontaktfedern 18 der festen Einzelkontakte insofern, als jede Kontaktfeder eine Schulter 35 aufweist. Die Kontaktfedern 33 und die Kontaktfedern 18 liegen alle annähernd in der gleichen Ebene gegen die Oberfläche der Tragplatte 10 versetzt. Die Kontaktfedern 33 haben vorzugsweise die gleiche Winkelerstreckung wie die Kontaktfedern 18 und können zu einem dünneren inneren Ende, wie aus Fig. 2 ersichtlich, konisch zusammenlaufen. Mit den verschiedenen festen Kontakten wirkt eine bewegliche Kontaktanordnung zusammen, die allgemein bei 37 angedeutet ist. Die Anordnung 37 enthält eine Scheibe 38 aus Isoliermaterial; eine Scheibe 39 aus Metall ist auf der anderen Seite einer Scheibe 40 vorgesehen, die mit einer Öffnung 25 versehen ist. Die Scheibe 40 besteht aus Isoliermaterial und hat ungefähr die gleiche Dicke wie die Tragplatte 10. Dadurch ist sichergestellt, daß sich die Kontaktanordnung nicht durch die Öffnung 25 bewegen kann. Die Dicke der Scheibe 39 ist derart gewählt, daß eine konische Kontaktfeder, beispielsweise 18 oder 33, auf der Oberfläche der Scheibe 39 in der Nähe von deren Außenkante ruht. Die Scheibe 39 besitzt für die gewünschte Schalteranordnung z. B. einen vorspringenden Teil 40 α und einen bogenförmigen Ausschnitt 41. Der Zweck des vorspringenden Teiles und des Ausschnittes ergibt sich im einzelnen, wenn die restliche Schalterkonstruktion beschrieben wird.

Mit der Scheibe 39 wirkt ein bewegliches Kontakto glied 43 zusammen. Dieses Glied besteht aus einem mittleren Hauptteil 44 und einer Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden Armen 45, 46, 47. Die Arme 45, 46, 47 haben den gleichen Winkelabstand, unterscheiden sich jedoch, abhängig von dem gewünschten Schaltvorgang, in ihrer radialen Länge. Die Scheibe 39 und die Kontaktglieder 43 sind zusammen mit den Scheiben 38 und 39 zu einem Rotor vereinigt, wobei die Verbindung durch Niete 36 erfolgt, die in geeignete Öffnungen in diesen Gliedern eingesetzt sind.

Das Kontaktglied 43 und die Scheibe 39 sind entsprechend Fig. 1 bis 3 angeordnet, so daß die unterschiedlichen radialen Abmessungen des Kontaktgliedes und der Scheibe einander entsprechen. Somit

as fluchtet der vorspringende Teil 40a der Scheibe 39 mit dem Arm 45 des Kontaktgliedes 43. Die kürzesten Arme 47 des Kontaktgliedes 43 fluchten mit den ausgeschnittenen Teil 41 der Scheibe 39, und die restlichen Arme 46 fluchten mit dem entsprechenden Teil der Scheibe 39.

Zur Herstellung einer guten Schaltwirkung sind die Arme 45, 46, 47 gekrümmt, so daß ihr Querschnitt quer zu ihrer Längsabmessung nicht rechteckig ist. Auf diese Weise sind die radialen Kanten jedes Armes gegen die Scheibe 39 hochgebogen, wie man aus Fig. 2 erkennt. Während die Scheibe 39 nicht aus elastischem Material zu sein braucht, besteht das Kontaktglied 43 vorzugsweise aus Federmessing-, Kupfer- oder Phosphorbronze.

Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten abgeänderten Ausführungsform wirken mit den verschiedenen festen Kontakten auf einem allgemein bei 38 angedeuteten Rotor sitzende bewegliche Kontakte zusammen. Der Rotor 38 besteht aus einem Scheibenglied 39 aus Isoliermaterial, welches so bemessen ist, daß es in die Rotoröffnung 11 in der Platte 10 paßt. Auf gegenüberliegenden Seiten der Scheiben 39 sind ebenfalls aus Isoliermaterial bestehende Scheibenglieder 41 angeordnet. Diese Scheiben sind groß genug, um das die Rotoröffnung 11 umgebende Material der Platte 10 zu überlaufen, so daß sie nicht durch die Öffnung 11 hindurchgelangen können.

Auf der Isolierscheibe 41 sind Rotor und Kontaktglieder 43 und 44 angeordnet. Die den Rotor bildenden Glieder sind durch Niete 36 miteinander verbunden, die durch geeignete Bohrungen in den verschiedenen, den Rotor bildenden Gliedern verlaufen. Die gleichen Niete dienen zur Verbindung der beweglichen Kontakte mit dem Rotor.

Die Rotorglieder 43 und 44 sind im allgemeinen ähnlich und bestehen aus inneren Hauptteilen 48 und beweglichen Kontakten mit radial verlaufenden Armen 49, 50, 51.

Die Winkelerstreckung jedes Armes ist die gleiche und entspricht dem Winkel, der zum Ausführen eines Schaltvorgangs notwendig ist. Die radiale Länge der Arme kann abhängig von der Länge der festen Kontakte und der gegebenen Schaltanordnung schwanken.

Der Einfachheit halber ist der radiale Arm 49 als der längste Arm dargestellt, während der Arm 41 den kürzesten Arm bildet.

Es ist selbstverständlich, daß die Kontaktglieder 43 und 44 ebenfalls in Flucht liegen, so daß die verschiedenen Arme miteinander fluchten.

Vorzugsweise werden die radialen Kanten 52 und 53 jedes Armes nach außen bezüglich des anderen Kontaktgliedes umgebördelt, so daß der Querschnitt der Arme quer zu ihrer Längsabmessung nicht recht- w» eckig ist. So weisen, wie man aus Fig. 2 erkennt, die beiden Rotorkontaktglieder getrennte Kantenteile auf, während die Arme in ihrer Mitte sich so eng wie möglich aneinanderpressen. Die Dicke der Scheibe 41 und der Kontaktglieder 43 und 44 ist so bezüglich der Versetzung der festen Kontaktfedern gewählt, daß die Kontaktfedern 19 und 33 bezüglich der beweglichen Kontaktglieder 43 und 44 richtig eingestellt und symmetrisch angeordnet sind.

Eine große Anzahl verschiedener Schaltstellungen läßt sich durch Regelung der Winkelstellung des festen Mehrfachkontaktes erzielen, sowie durch die Anzahl der festen Kontakte, ihre Winkelstellung, die radiale Länge der aktiven Kontaktteile, die radiale Länge der beweglichen Kontakte, die Winkelstellung der bewegliehen Kontaktklauen und durch Einschneiden der beweglichen Kontakte in radialer Richtung zur Unterteilung in zwei oder mehrere elektrisch getrennte Sätze. Selbstverständlich arbeiten die beweglichen Kontaktglieder immer in Paaren, so daß eine Klaue auf der entgegengesetzten Seite einer festen Kontaktfeder entsteht.

Wenn man den festen Kontakten, wie angegeben, verschiedene Länge gibt, dann können die langen festen Kontakte mit jedem Arm auf die beweglichen Kontakte in jeder Schaltstellung zusammenwirken. Andererseits können die Arme der beweglichen Kontakte die kürzeren Schaltkontakte nicht erreichen. Durch Einstellung der Winkelstellung und Länge der verschiedenen festen Kontakte und Arme des bewegliehen Kontaktes läßt sich ein Vielzahl von Schaltstellungen herstellen.

Außerdem kann die Winkelerstreckung der beweglichen Kontakte geändert werden, beispielsweise durch radiales Aufteilen in eine Anzahl elektrisch getrennter Teile. Die Arme des beweglichen Kontaktes werden gegen eine Bewegung in Richtung der Tragplatte 10 durch die Scheibe 39 unterstützt. Eine Bewegung der Rotoranordnung durch die Öffnung im Stator wird durch die großen Lagerflächen der Rotorteile auf gegenüberliegenden Flächen der Tragplatte 10 verhindert. Auf diese Weise werden die festen Kontaktfedern richtig für den Eingriff mit jeder der beweglichen Kontaktschienen eingestellt.

Es läßt sich auch eine Anzahl von Schaltteilen in getrennten parallelen Ebenen montieren. Jede Rotoranordnung ist mit einer nicht kreisförmigen Öffnung zur Aufnahme einer Antriebswelle versehen. Es können außerdem geeignete, die Schaltstellungen anzeigende Zeiger vorgesehen werden. Man kann auch verschiedene Vorrichtungen zur Einreichung der Backenbiegsamkeit vorsehen. So kann das Metall am Unterteil des Armes gebogen sein, oder die Arme können am oder in der Nähe ihres Unterteiles verengt werden, damit die Backen elastischer werden. Man kann eine Anzahl von Schalter in getrennten parallelen Ebenen anordnen, die als Einschaltersysteme betrieben werden. Jeder Rotor ist mit einer nicht kreisförmigen Öffnung zur Aufnahme einer Betätigungswelle versehen. Außerdem können geeignete Zeiger zur Definition einer Anzahl von Winkelstellungen für die Welle entsprechend den Schalterstellungen vorgesehen werden.

Man erkennt, daß ein Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung viele Vorteile aufweist. So kann ein fester Kontakt jede Art von Klemmen aufweisen, an die ein oder mehrere Drähte angelötet oder in anderer gewünschter Weise angeschlossen werden. Falls die Drähte an solche Klemmen angelötet werden, hat die beim Löten erforderliche Wärme keinen wesentlichen Einfluß auf das Material der anderen Kontakte. Ferner ist die Rotoranordnung so konstruiert, daß eine Kraft, die die Rotoranordnung durch die Öffnung in der Tragplatte zu schieben sucht, nicht auf die Schaltkontakte übertragen wird. Außerdem wird der Zusammenbau der Schaltteile sehr erleichtert, und es ist möglich, die verschiedenen Teile zu stapeln.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Drehschalter mit einem einen Kontakt tragenden und eine Öffnung aufweisenden, aus einer Isolierplatte bestehenden Stator und einem scheibenartig ausgebildeten, in der Statoröffnung angeordneten Rotor, welcher auf dem Stator von zwei Scheiben in dessen Öffnung drehbar gehalten ist und zwei im wesentlichen kreisförmige Kontaktglieder mit radial sich erstreckenden Verlängerungen aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungen (45, 46, 47) unterschiedliche radiale Abmessungen besitzen und daß in an sich bekannter Weise die Verlängerungen, von denen wenigstens eine aus vergleichsweise federndem, leitendem Material besteht, so zueinander angeordnet sind, daß zwischen ihren eng benachbarten Oberflächen die am Stator (10) befestigten, relativ starren Kontakte (12) liegen.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor auf jeder Seite des Stators eine Verlängerung aufweist, durch die er im wesentlichen daran gehindert wird, sich durch die Öffnung zu bewegen, wobei die festen und beweglichen Kontakte vor den Kräften geschützt werden, die den Rotor durch den Stator zu bewegen suchen.

3. Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus drei miteinander verbundenen Gliedern besteht, von denen das eine Glied innerhalb der Öffnung sitzt und die beiden anderen Glieder so ausgebildet sind, daß sie durch die Öffnung nicht hindurchkomen und auf jeder Seite des ersten Gliedes angeordnet sind.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenzeichnet, daß die radial sich erstreckenden Federarme einen nicht rechteckigen Querschnitt über wenigstens einen Teil ihrer Länge aufweisen.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Federarme bildende Material im wesentlichen gleichmäßige Dicke besitzt und die Mittellinie des nicht rechteckigen Querschnitts gekrümmt ist.

6. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt ein

flaches leitendes Glied aufweist, welches gleichzeitig eines der anderen Glieder auf dem Rotor ist.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von festen Kontakten aus einem Stück mit einem bogenförmigen leitenden Glied hergestellt sind, so daß eine Vielzahl von Kontakten entsteht, die durch einen Weg mit im wesentlichen niedrigem Widerstand elektrisch miteinander verbunden sind.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein

fester Kontakt einen Teil aufweist, welcher sich durch den Stator erstreckt und durch in Befestigungsmittel von annähernd kreisförmigem Querschnitt daran befestigt ist, das sich durch den Kontakt in den Stator erstreckt, so daß die Kontakte im wesentlichen an einer Drehung um die Achse des Befestigungsgliedes gehindert sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 878 233, 835 767, 218;
französische Patentschrift Nr. 1 023 358.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 309 600/213 6.65