DE3120517C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schalter gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ein solcher Schalter kann beispielsweise als Gabelumschalter
bei einem Telefon oder als in eine Wechselstromnetzsteckdose
bzw. einen Sockel eingebauter Schalter
verwendet werden.
Als Gabelumschalter bei Telefonen sowie Schalter in Netzsteckdosen
sind bisher sogenannte Blattfedernschalter
verwendet worden. Ein solcher Schalter enthält wenigstens
ein Paar elastischer Kontaktblätter, die an einem
Ende an einem Halter befestigt sind und von denen das
andere Ende des einen Kontaktblatts mit Hilfe eines Mitnehmers
in und außer Kontakt mit dem anderen Kontaktblatt
in einer hin- und hergehenden Bewegung betätigt
werden kann, um den Schaltvorgang auszuführen. Bei einem
solchen Blattfedernschalter hängt die Betätigung des
Mitnehmers in großem Maß von dem Hub ab, um den der Mitnehmer
bewegt wird. Demzufolge ändert sich die Kraft,
mit der die Kontaktblätter in Kontakt miteinander gehalten
werden, in relativ großem Ausmaß abhängig von
einer geringen Änderung des Bewegungshubs des Mitnehmers
des Antriebsglieds. Der herkömmliche Schalter ist auch
insofern ungünstig, als sich eine Einstellung des Schaltzeitpunkts
schwierig erreichen läßt und die Verläßlichkeit
gering ist, da die Kontakte zu einer raschen Abnutzung
neigen. Eine weitere Schwierigkeit besteht bei dieser
herkömmlichen Anordnung darin, daß Anstrengungen zur
Vermeidung solcher Kontaktabnutzung zur Notwendigkeit
der Verwendung eines besseren Materials für die Kontakte
bzw. zum Elektroplattieren der Blattfedern mit Silber
führt, was beides teuer ist.
Ein Schalter nach dem Obergriff des Patentanspruchs 1 ist
aus der GB-PS 10 73 577 bekannt. Bei diesem bekannten
Schalter befindet sich eine drehbar gelagerte und an ihrem
Umfang mit leitenden Segmenten versehene zylindrische Walze
zwischen zwei parallel angeordneten isolierenden Platten.
Zwischen den Platten und durch diese hindurch erstrecken
sich die Kontaktdrähte derart, daß abhängig von der Drehstellung
der Walze ein Kontaktdrahtpaar mittels eines leitenden
Segments kurzgeschlossen wird oder nicht. Dabei sind
Kontaktdrahtpaare in Achsrichtung der zylindrischen Walze
beidseitig zu dieser in Abständen angeordnet.
Aus der DE-OS 28 26 338 ist ein mehrstufiger elektrischer
Programmschalter bekannt, der eine in einem Gehäuse drehbar
gelagerte zylindrische Walze aufweist, an deren Umfangsfläche
ein bestimmtes Leiterbahnenmuster angebracht ist. Auf
zwei gegenüberliegenden Seiten befinden sich in Achsrichtung
der zylindrischen Walze beabstandete Kontaktfeder,
die gegen die Umfangsfläche der Walze drücken und zwischen
denen je nach Drehstellung der Walze elektrische Verbindungen
bzw. Unterbrechungen in Abhängigkeit von dem Leiterbahnenmuster
hergestellt werden.
In der US-PS 36 32 911 ist ein zur Erzeugung von Impulsen
vorgesehener Schalter offenbart, der wie der vorgenannte
Stand der Technik als Schaltglied eine drehbare Walze aufweist,
gegen deren Umfangsfläche an in Axialrichtung versetzten
Stellen elastische Kontaktdrähte drücken. Der
Grundkörper der Walze besteht aus Metall. Einer der Kontaktdrähte
liegt in einer Umfangsnut des Metallkörpers.
Axial versetzt zu dieser Nut sind Schaltkörper auf den Metallkörper
aufgeschoben, die ihrerseits Umfangsnuten bilden,
in denen die anderen Kontaktdrähte liegen. Diese
Schaltkörper bestehen in Umfangsrichtung aus einer Folge
von leitenden und nicht-leitenden Segmenten, von denen die
leitenden Segmente mit dem Grundkörper verbunden sind. Abhängig
von der Drehstellung der Walze kann auf diese Weise
ein Kontakt zwischen dem direkt mit dem Grundkörper in Berührung
stehenden Schaltdraht und einem oder beiden der anderen
Schaltdrähte hergestellt bzw. unterbrochen werden.
Die Schaltdrähte drücken elastisch gegen die Walze, vermögen
aber wegen der zentrischen Lagerung kein Drehmoment auf
die Walze auszuüben.
Ein weiterer Schalter mit einer zentrisch gelagerten Walze,
an deren Umfang leitende Segmente angeordnet sind, und die
mit federnden Schaltzungen in Berührungen steht, ist aus der
AT-PS 2 06 965.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der eingangs
angegebenen Art zu schaffen, der eine preiswerte Herstellung
erlaubt und hohe Zuverlässigkeit bei gleichbleibendem
Kontaktdruck gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schalter
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Es ist danach vorgesehen, daß ein Segmenthalter aus
isolierendem Material drehbar oder beweglich in einem
Gehäuse untergebracht ist und eine halbzylindrische Form
aufweist. Der Segmenthalter ist um Schwenkzapfen, die
außermittig oder exzentrisch in bezug auf die Mitte der
Achse des halbzylindrischen Körpers angeordnet sind,
bezüglich der Winkelstellung beweglich. Der Segmenthalter
trägt auf seiner Umfangsfläche wenigstens ein leitendes
Segment. Kontaktdrähte, die an einem Ende am Gehäuse befestigt
sind, werden mit den anderen Enden gegen die Umfangsfläche
des Segmenthalters gedrückt und erstrecken
sich parallel zueinander in einer Richtung im wesentlichen
senkrecht zur Drehachse des Segmenthalters, wobei die
Kontaktdrähte längs dieser Drehachse im Abstand voneinander
angeordnet sind. Wenn mehrere Segmente am Segmenthalter
angebracht sind, dann sind sie längs seiner Drehachse
angeordnet und winkelig bzw. in Umfangsrichtung um
diese Drehachse gegeneinander versetzt. Wenn der Segmenthalter
ein einziges Segment trägt, dann ist dieses so
ausgebildet, daß es an verschiedenen Stellen längs der
Drehachse des Segmenthalters unterschiedliche Umfangslängen
besitzt. Der Segmenthalter weist einen Mitnehmer
auf, der von einem Betätigungsglied mitgenommen wird,
damit der Segmenthalter bezüglich seiner Winkelstellung
bewegt wird. Hierbei werden die Kontaktdrähte über das
Segment bzw. die Segmente auf dem Segmenthalter in und
außer Kontakt miteinander gebracht. Wenn der Mitnehmer,
der mittels der Schwenkzapfen exzentrisch gehalten ist,
freigegeben wird, kehrt er unter der Elastizität bzw.
Federkraft der Kontaktdrähte, die gegen ihn drücken,
automatisch in seine Ausgangsstellung zurück. Da die
Kontaktdrähte auf diese Weise abhängig von einer Winkelbewegung
des Segmenthalters in und außer Kontakt mit dem
Segment bzw. den Segmenten gebracht werden, können sie
dünner als die herkömmlichen Blattfederkontakte sein und
daher ohne große Knoten mit einer geringeren Silbermenge
elektroplatiert werden. Ferner kann der Mitnehmer unabhängig
von Änderungen im Bewegungshub des Betätigungsglieds
mit im wesentlichen konstanter Betätigungskraft
betätigt werden, was zu einem Betrieb mit jederzeit verläßlichem
Kontaktdruck führt. Da die Kontaktdrähte und
die Segmente in Gleitkontakt miteinander gehalten sind,
werden sie an ihren Kontaktstellen poliert, wodurch
Schmutz beseitigt und ein verläßlicher Schalterbetrieb
erreicht wird.
Der Segmenthalter ist von einer Hülse aus isolierendem
Material umfaßt, die Umfangsschlitze besitzt, welche
längs der Hülsenachse eng beabstandet sind und von denen
jeder einen der Kontaktdrähte in einer Nachbarschaft zu
den anderen ohne direkten Kontakt untereinander aufnimmt.
Die Kontaktdrähte können von einem prismatischen Drahthalter
gehalten werden, durch den sie sich seitlich erstrecken,
wobei jeweils das eine der herausragenden Enden
als Anschluß dient. Der Drahthalter ist in dem Gehäuse
an einer Stelle nahe einem Ende des Gehäuses eingebaut.
Das Gehäuse setzt sich aus einem Paar von Gehäuseteilen
oder Gehäusehälften, nämlich einem oberen und einem unteren
Gehäuseteil zusammen, von denen das untere Gehäuseteil
ein Paar von Seitenplatten aufweist, die jeweilige
Lager zur Aufnahme der Schwenkzapfen des Segmenthalters
besitzen. Das obere Gehäuseteil ist so mit dem unteren
Gehäuseteil zusammengefügt, daß der Segmenthalter drehbar
im zusammengebauten Gehäuse gehalten wird.
Wenn die vorliegende Erfindung auf einen mit einer Netzsteckdose
kombinierten Schalter angewendet wird, dann
besitzt das Gehäuse in einem Teil eine Steckeraufnahmeöffnung,
in welche durch ein Loch in einer Trennwand
zwischen der Öffnung und einem Schaltermechanismus ein
Mitnehmer hineinragt. Wenn ein Stecker in die Öffnung gesteckt
wird, betätigt er den Mitnehmer, so daß ein Segmenthalter
gedreht oder bewegt wird. Ein Paar von Seitenplatten
ist einstückig mit der Trennwand längs der Einsteckrichtung
ausgebildet, und ein Element mit einer
vorderen Stirnplatte und einer Bodenplatte, die einstückig
miteinander ausgebildet sind, ist so eingesetzt,
daß es sich zwischen den Seitenplatten erstreckt. Ein
Drahthalter ist zwischen die Trennwand, die Bodenplatte
und die Seitenplatten an deren Enden eingesetzt, wodurch
ein geschlossenes Gehäuse der Schalteranordnung geschaffen
wird. Die Seitenplatten besitzen ein Paar gegenüberliegender
Nuten, die sich nach hinten erstrecken und ein
Paar jeweiliger Schwenkzapfen des Segmenthalters für
dessen Winkelbewegung aufnehmen. Der im Gehäuse untergebrachte
Segmenthalter wird durch die mit der Bodenplatte
einstückige vordere Stirnplatte daran gehindert, aus dem
Gehäuse herausgenommen zu werden oder aus ihm herauszufallen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand von
Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines
Schalters,
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung
des Gehäuses des Schalters von
Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung
eines Segmenthalters,
Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung
des Segmenthalters von Fig. 3,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung
des Schalters von Fig. 1, wobei ein Gehäuseteil
und das Betätigungsglied entfernt
sind,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der
von einem Drahthalter getragenen Kontaktdrähte,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines
Betätigungsglieds,
Fig. 8 eine graphische Darstellung der
Kontaktkraft der Kontaktdrähte, des Hubs
des Betätigungsglieds, der zur Betätigung
des Betätigungsglieds erforderlichen Kraft
und des Moments über dem Drehwinkel des
Segmenthalters,
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines
Schalters gemäß einer anderen Ausführungsform,
Fig. 10 eine perspektivische Explosionsdarstellung
des in Fig. 9 gezeigten Schalters,
Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines Schalters
einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 12 eine perspektivische Explosionsdarstellung
des Schalters von Fig. 11,
Fig. 13 eine Draufsicht von vorn auf einen
Netzsteckdosenschalter, bei dem der Schalter
eingesetzt ist,
Fig. 14 eine Seitendraufsicht des in
Fig. 13 gezeigten Schalters,
Fig. 15 eine Draufsicht von unten auf
den Schalter von Fig. 13,
Fig. 16 eine Draufsicht von hinten auf
den Schalter von Fig. 13,
Fig. 17 eine Querschnittsansicht längs
der Linie a-a von Fig. 13,
Fig. 18 eine Draufsicht von vorn auf ein
Gehäuse für den Schalter von Fig. 13,
Fig. 19 eine Draufsicht von unten auf
das Gehäuse von Fig. 18,
Fig. 20 eine Querschnittsansicht längs
der Linie b-b von Fig. 18,
Fig. 21 eine Draufsicht von vorn auf
eine Bodenplatte mit einer Stirnplatte
des Schalters von Fig. 13,
Fig. 22 eine Draufsicht von vorn auf
die Bodenplatte in Fig. 21,
Fig. 23 eine Draufsicht von unten auf die
Bodenplatte von Fig. 21,
Fig. 24 eine Querschnittsansicht längs
der Linie c-c von Fig. 22,
Fig. 25 eine perspektivische Ansicht
eines kontaktdrähtehaltenden Drahthalters
des in Fig. 17 gezeigten Schalters,
Fig. 26 eine perspektivische Explosionsdarstellung
des Segmenthalters des Schalters
von Fig. 17,
Fig. 7 eine graphische Darstellung des
Zusammenhangs zwischen der Dicke einer
Kupferschicht und des Durchmessers eines
Kontaktdrahts für gewisse Leitfähigkeiten
hiervon und
Fig. 8 eine graphische Darstellung des
Zusammenhangs zwischen dem Durchmesser und
der Strombelastbarkeit eines Kontaktdrahts.
Die Erfindung soll zunächst in einer Ausführungsform beschrieben
werden, die sich zur Anwendung etwa bei Gabelumschaltern
von Telefonen eignet.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt ein Schalter
ein Gehäuse 11, das aus zwei zusammengesetzten Gehäuseteilen
oder -hälften 12, 13 besteht, welche aus Kunstharz
geformt bzw. gegossen sind. Das Gehäuseteil 12 besitzt
eine Bodenplatte 14, ein Paar gegenüberliegender
Seitenplatten 15, 16, die mit der Bodenplatte einstückig
sind und längs deren Kanten rechtwinkelig von dieser abstehen,
sowie eine Stirnplatte 17, die einstückig mit der
Bodenplatte 14 und den Seitenplatten 15, 16 an deren
Enden verbunden ist. Die Seitenplatten15, 16 besitzen
angrenzend an die Stirnplatte 17 erhöhte Teile. Das Gehäuseteil
13 ist über den Gehäuseteil 12 angeordnet und
bedeckt den Raum zwischen dessen Seitenplatten 15, 16.
Das Gehäuseteil 13 besitzt eine Deckplatte 18, von der
Kantenteile gegen die oberen Flächen der niedrigeren
Teile der Seitenplatten 15, 16 gehalten werden. Die
Deckplatte 18 besitzt außerdem einstückige Seitenplatten
21, 22 und 23, die gegen die oberen Flächen der erhöhten
Teile der Seitenplatten 15, 16 und der Stirnplatte
17 gehalten werden.
Eine einstückige U-förmige Verbindungszunge 24 erstreckt
sich von der Seitenplatte 23 nach unten in Richtung zur
Bodenplatte 14 und wird in einem Schnappeingriff mit
einem Vorsprung 25 auf der Stirnplatte 17 gehalten. Die
Verbindungszunge 24 ist in einer flachen Ausnehmung 26
in der Außenfläche der Stirnplatte 17 aufgenommen und
wird durch diese geführt. In ähnlicher Weise erstreckt
sich ein Paar einstückiger, U-förmiger Verbindungszungen
27, 28 von gegenüberliegenden Kanten der Deckplatte
18, der Verbindungszunge 24 abgewandt, nach unten.
Diese Verbindungszungen 27, 28 werden in einem
Schnappeingriff mit einem jeweiligen Vorsprung 32 (nur
einer ist gezeigt) eines Paares von Vorsprüngen auf den
Seitenplatten 15 bzw. 16 gehalten. Die Seitenplatten 15,
16 besitzen in ihrer jeweiligen Außenfläche eine flache
Ausnehmung 33, 34, in denen die Verbindungszungen 27
bzw. 28 aufgenommen sind, und zwar so, daß sie mit den
Seitenplatten 15 bzw. 16 fluchten. Die Gehäuseteile 12,
13 werden auf diese Weise zu dem Gehäuse 11 zusammengefügt.
In das Gehäuse 11 ist eine Segmentanordnung drehbar eingebaut,
wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist.
Die Segmentanordnung besteht im wesentlichen aus einem
halbzylindrischen Segmenthalter 35, der an seinen Enden
ein Paar von Schwenkzapfen 36, 36 besitzt, die axial von
ihm abstehen und außermittig oder exzentrisch in bezug
auf die Mitte einer Achse 37 des Segmenthalters 35 angeordnet
sind. Der Segmenthalter 35 trägt auf einer Umfangsfläche
mehrere leitende Segmente 41, 42 und 43 (bei der
dargestellten Ausführungsform sind es drei Segmente), die
in Längsrichtung des Segmenthalters 35 angeordnet sind
und winkelig bzw. in Umfangsrichtung um die Mitte der
Achse 37 versetzt sind. Die Segmente 41, 42 und 43 sind
in Übereinstimmung mit der Krümmung der Umfangsfläche
des Segmenthalters 35 gekrümmt. Damit Außenflächen der
Segmente 41-43 mit der Umfangsfläche des Segmenthalters
35 fluchten, sind in der Umfangsfläche Ausnehmungen
44, 45 und 46 entsprechend der jeweiligen Lage der
Segmente 41-43 ausgebildet und die Segmente 41-43
in diese eingesetzt. Wie später beschrieben werden wird,
sind mehrere parallele Kontaktdrähte nahe zueinander
angeordnet, deren entfernte Enden gegen die Umfangsfläche
38 des Segmenthalters 35 gedrückt werden. Um zu verhindern,
daß diese Kontaktdrähte einander berühren, ist
der Segmenthalter 35 komplementär in eine im wesentlichen
halbzylindrische Hülse 48 eingepaßt, die mehrere Umfangsschlitze
49 besitzt. Die Umfangsschlitze 49 sind in Axialrichtung
der Hülse 48 im Abstand voneinander angeordnet
und bilden zwischen sich mehrere Trennwände 47, durch
welche die Kontaktdrähte im Abstand voneinander gehalten
werden. Die Umfangsschlitze 49 liegen paarweise über den
Segmenten 41-43, so daß diese jeweils durch Paare der
Schlitze 49 freiliegen.
Wie in den Fig. 2 und 5 dargestellt, besitzen die
Seitenplatten 15, 16 des Gehäuses 11 neben der Stirnplatte
17 eine jeweilige Lagerausnehmung 51, 52, die
einander zugewandt sind und die Schwenkzapfen 36, 36
des Segmenthalters 35 aufnehmen, damit dieser eine Winkelbewegung
oder Schwenkbewegung im Gehäuse 11 um die Schwenkzapfen
36, 36 ausführen kann.
Wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt sind mehrere parallele,
elastische Kontaktdrähte 53 relativ nah beieinander im
Gehäuse 11 angeordnet. Die Kontaktdrähte 53 werden an
ihren entfernten Enden durch die Umfangsschlitze 49
elastisch gegen die Umfangsfläche 38 des Segmenthalters 35
gedrückt. Dabei werden die anderen Enden der Kontaktdrähte
53 in bezug auf das Gehäuse 11 festgehalten.
Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, erstrecken sich
die Enden der Kontaktdrähte 53 durch einen langgestreckten,
prismatischen Drahthalter 54 aus isolierendem Material
und sind in Längsrichtung des Drahthalters 54 in gleichen
Abständen voneinander angeordnet. Der Drahthalter 54 ist
im Gehäuse 11 an einer von der Stirnplatte 17 entfernten
Stelle fest angebracht. Wie in Fig. 2 dargestellt, haben
die Seitenplatten 15, 16 eine jeweilige Rippe 55, 56,
die einander zugewandt sind und sich in einer Richtung
normal zur Bodenplatte 14 erstrecken. Der Drahthalter 54
besitzt an seinen Enden ein Paar von Nuten 57, 58 (Fig.
6), wobei in jede Nut jeweils eine der Rippen 55, 56
der Seitenplatten 15, 16 eingepaßt ist. Beim Zusammenbau
wird der Drahthalter 54 zunächst zwischen die Seitenplatten
15, 16 in das Gehäuseteil 12 gesetzt, wobei die
Rippen 55, 56 jeweils in die Nuten 57, 58 eingepaßt werden.
Dann wird die Segmentanordnung in das Gehäuseteil
12 gesetzt, wobei die Umfangsfläche 38 des Segmenthalters
35 nach unten der Bodenplatte 14 zugewandt ist, bis
die Schwenkzapfen 36, 36 in der jeweiligen Lagerausnehmung
51, 52 aufgenommen sind. Danach wird das obere Gehäuseteil
13 fest mit dem Gehäuseteil 12 in Eingriff
gebracht, damit die Schwenkzapfen 36, 36 und der Drahthalter
54 festgehalten werden. Dabei verschließt der
Drahthalter 54 das eine Ende des Gehäuses 11. Folglich
sind die Kontaktdrähte 53 in Axialrichtung des Segmenthalters
35 voneinander beabstandet und werden an ihren
freien Enden durch einen der Umfangsschlitze 49 in der
Hülse 48 gegen die Umfangsfläche 38 des Segmenthalters
35 gedrückt. Die Kontaktdrähte 53 besitzen Verlängerungen,
die sich aus dem Gehäuse 11 als Anschlüsse 59
nach außen erstrecken und gemäß Darstellung durch den
Drahthalter 54 hindurch vom Gehäuseteil 13 weg und
über die Bodenplatte 14 des Gehäuseteils 12 hinausragen.
Als Alternative können die Rippen 55, 56 am Drahthalter
54 und die Nuten 57, 58 in den Seitenplatten 15, 16 ausgebildet
sein.
Wie in den Fig. 1, 3 und 4 gezeigt, besitzt die Hülse
48 einen einstückigen Mitnehmer 61, der schräg von der
Umfangsfläche 38 des Segmenthalters 35 absteht oder auf
der den Schwenkzapfen 36 abgewandten Seite der Achsmitte
des halbzylindrischen Segmenthalters 35 angeordnet ist.
Der Mitnehmer hat die Form einer Stange, die sich parallel
zum Segmenthalter 35 erstreckt. Der Mitnehmer 61 kann
mit einem Betätigungsglied 62 in Eingriff gebracht werden,
welches durch eine rechteckige Öffnung 64 (Fig.
1 und 2) in der Deckplatte 18 des Gehäuseteils 13 in
das Gehäuse 11 hinein und aus ihm heraus bewegbar ist.
Das Betätigungsglied 62 umfaßt, wie in den Fig. 1
und 7 dargestellt, einen Körper 63, der durch die rechteckige
Öffnung 64 ragt, und ein Paar beabstandeter Beine
65, 66, die einstückig von den Enden des Körpers 63 abstehen
und sich parallel vom Körper 63 weg nach unten
erstrecken. Die Beine 65, 66 sind beweglich in einem
Paar jeweiliger gegenüberliegender Schlitze 67, 68 (Fig.
2) in den Seitenplatten 15, 16 eingesetzt und erstrecken
sich senkrecht zur Bodenplatte 14. Die Bodenplatte 14
besitzt ein Paar von Löchern 71 (nur eines ist gezeigt),
die auf die Führungsschlitze 67 bzw. 68 ausgerichtet
sind, so daß sich die Beine 65, 66 des Betätigungsglieds
durch sie hindurch erstrecken können. Das Betätigungsglied
62 ist in seiner Bewegung in das Gehäuse 11 hinein
und aus ihm heraus daher durch die Schlitze 67, 68 und
die Löcher 71 geführt, in denen seine Beine 65, 66 gleitbar
aufgenommen sind.
Wenn das Betätigungsglied 62 ganz hinuntergedrückt ist,
erstrecken sich seine Beine 65, 66 nach unten durch die
Löcher 71 hindurch über die Bodenplatte 14 des Gehäuseteils
12 hinaus, wie dies durch Punkt-Strich-Linien in
Fig. 1 dargestellt ist. Eine solche Abwärtsbewegung
des Betätigungsglieds 62 wird durch ein Paar von Stufenteilen
oder Anschlägen 73 an den Beinen 65, 66 an ihren
einander zugewandten Oberflächen begrenzt. Die Anschläge
73, 73 treten, wenn das Betätigungsglied runtergedrückt
wird, mit der Bodenplatte 14 des Gehäuseteils 12 in Eingriff
und begrenzen dadurch das Ausmaß, um das die Beine
65, 66 aus dem Gehäuse 11 über die Bodenplatte 14
hinaus nach außen ragen. An den Verbindungsstellen zwischen
den Beinen 65, 66 und dem Körper 63 des Betätigungsglieds
ist ein Paar von Schultern 74 ausgebildet,
die von den Anschlägen 73, 73 abgewandt sind und vom
Körper 63 seitlich nach außen versetzt sind. Die Schultern
74 können mit der Deckplatte 18 des Gehäuseteils
13 neben der rechteckigen Öffnung 64 in Eingriff treten
und verhindern, daß das Betätigungsglied 62 unabsichtlich
aus dem Gehäuse 11 herausgenommen wird. Beim Zusammenbauen
wird das Betätigungsglied 62 in das Gehäuseteil
12 eingesetzt, nachdem dieses bereits mit der
Segmentanordnung und dem Drahthalter 54 ausgestattet
wurde, so daß der Mitnehmer 61 zwischen den Beinen 65,
66 des Betätigungsglieds unter dessen Körper 63 und
mit ihm im Anschlag angeordnet ist, wobei die Beine 65,
66 gleitbar in den Führungsschlitzen 67, 68 und den
Löchern 71 aufgenommen sind. Dann wird das Gehäuseteil 13
auf das Gehäuseteil 12 montiert, wobei der Körper 63 des
Betätigungsglieds durch die rechteckige Öffnung 64 in
der Deckplatte 18 hindurchgesteckt wird, um so das Gehäuse
11 fertigzustellen. Auf diese Weise sind die
Segmentanordnung, der Drahthalter 54 mit den Kontaktdrähten
53 und das Betätigungsglied 62 im Gehäuse 11
untergebracht, wobei der Drahthalter 54 das Gehäuse 11
an einem Ende verschließt.
Der so aufgebaute Schalter kann beispielsweise als
Telefon-Gabelumschalter verwendet werden. Ein solcher
Gabelumschalter arbeitet wie folgt: Bevor das Betätigungsglied
62 niedergedrückt wird, wird ein Paar von
Kontaktdrähten 53 in Berührung mit dem Segment 41
gehalten und über dieses elektrisch verbunden, während
die übrigen Kontaktdrähte 53 außer Kontakt mit den
Segmenten 42, 43 und miteinander gehalten werden. Wenn
das Betätigungsglied 62 niedergedrückt wird, bewirkt
es, daß der Mitnehmer 61 die Segmentanordnung um die
Schwenkzapfen 36 schwenkt, woraufhin ein anderes Paar
von Kontaktdrähten 53 in Kontakt mit dem Segment 43
und über dieses miteinander in Kontakt gebracht wird.
Fortgesetztes Niederdrücken des Betätigungsglieds 62
führt dazu, daß die Segmentanordnung weiter geschwenkt
wird, so daß noch ein weiteres Paar von Kontaktdrähten
53 mit dem Segment 42 und über dieses miteinander in
Kontakt tritt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Segment 41
außer Kontakt mit dem ersten Paar von Kontaktdrähten
53 geschwenkt, die nunmehr im Kontakt mit der Umfangsfläche
38 des Segmenthalters 35 gekommen sind und dadurch
elektrisch voneinander isoliert sind und den zugeordneten
Stromkreis unterbrechen. Nach Lösen der auf
das Betätigungsglied 62 einwirkenden Druckkraft schwenkt
die Segmentanordnung unter der Elastizität der Kontaktdrähte
53 in ihre Ausgangsstellung zurück, die in Fig. 1
gezeigt ist.
Fig. 8 zeigt Kurven 75, 76, 77, 78, 79 und 80, die
jeweils über dem Winkel, um den die Segmentanordnung
oder der Segmenthalter 35 winkelverstellt werden, die
Kraft, mit der die Kontaktdrähte 53 in Kontakt mit der
Umfangsfläche 38 gehalten werden, die Kraft, mit der
das Betätigungsglied 62 niedergedrückt wird, das Drehmoment,
mit dem die Segmentanordnung winkelverstellt
wird, die Kraft, mit der das Betätigungsglied 62 zurückgestellt
wird, das Drehmoment, das zur Rückstellung
der Segmentanordnung erforderlich ist bzw. den Bewegungshub
des Betätigungsglieds 62 darstellen. Aus dieser
Graphik ist ersichtlich, daß die zur Betätigung des
Betätigungsglieds 62 erforderliche Kraft sich nur geringfügig
ändert, selbst wenn sich der Bewegungshub des Betätigungsglieds
62 ändert. Anders ausgedrückt, das Betätigungsglied
62 kann sich um einen relativ großen Hub
mit im wesentlichen konstanter Kraft bewegen. Die Kraft,
mit der die Kontaktdrähte 53 die Segmente berühren, bleibt
unabhängig von solch einem großen Hub im wesentlichen unverändert,
was für einen guten elektrischen Kontakt zwischen
den Kontaktdrähten sorgt. Der Schaltzeitpunkt kann
leicht und korrekt dadurch ausgewählt werden, daß die
relative Winkelstellung der Segmente 41-43 bestimmt
wird. Da die Kontaktdrähte 53 und die Segmente 41-43
im Gleiteingriff miteinander gehalten werden, polieren
sie einander und entfernen so automatisch Schmutz oder
andere Fremdkörper, d. h., es handelt sich um eine Anordnung,
die man "Selbstreinigungskontakt" nennt und die
eine hohe Betriebszuverlässigkeit ergibt.
Die Anzahl ein- und auszuschaltender Stromkreise kann je
nach Wunsch durch Änderung der Anzahl von Kombinationen
von Segmenten und Kontaktdrähten ausgewählt werden. Da
ferner die Segmente 41-43 eine geringe Größe besitzen,
können sie mit einer geringen Menge von Silber elektroplattiert
werden, um die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern.
In ähnlicher Weise sind die Kontaktdrähte 53
dünn und besitzen eine gewünschte Querschnittsform, etwa
rechteckig oder kreisförmig. Sie können mit einer geringen
Silbermenge elektroplattiert werden, um eine Silberschicht
ausreichender Dicke aufzubringen. Das alles bedeutet, daß
der Schalter gemäß der Erfindung mit geringeren Kosten
für einen geringen Kontaktwiderstand unter Verwendung einer
geringeren Menge aufgebrachten Silbers hergestellt werden
kann.
Während bei der dargestellten Ausführungsform die Segmentanordnung
durch Drücken des Betätigungsglieds 62 winkelverstellt
bzw. verschwenkt wird, können auch andere Anordnungen
zum Antrieb der Segmentanordnung eingesetzt
werden. Wie beispielsweise in den Fig. 9 und 10 gezeigt,
in denen entsprechende Teile mit gleichen Bezugszahlen
wie in den Fig. 1 und 7 versehen sind, besitzt ein
Segmenthalter 35 an einem Ende eine einstückig ausgebildete
Welle 187, die einem Schwenkzapfen 36 in bezug
auf eine Achsmittel 37 diametral gegenüberliegend angeordnet
ist und in einem Einschnitt 188 in einer Seitenplatte
16 eines Gehäuseteils 12 aufgenommen ist, um sich
aus einem Gehäuse 11 herauszuerstrecken. Ein Hebel 189
ist senkrecht am vorspringenden Ende der Welle 187 angebracht.
Eine Hülse 48 besitzt eine ähnliche Welle 191,
die sich einstückig von dem Ende der Hülse erstreckt,
das dem Ende des Segmenthalters 35, an welchem sich
die Welle 187 befindet, entgegengesetzt ist. Ein Hebel
192 ist an der Welle 191 angebracht und steht senkrecht
von der Welle 191 ab. Die Welle 191 erstreckt sich durch
einen Einschnitt 193 in einer Seitenplatte 15 des Gehäuseteils
12 aus dem Gehäuse 11 nach außen heraus. Die
Wellen 187 und 191 mit ihrem jeweiligen Hebel 189 bzw.
192 werden langemäßig axial in Ausrichtung zueinander
gehalten. Eine Betätigung des Hebels 189 oder 192 führt
dazu, daß die Segmentanordnung winkelverstellt wird,
so daß aufeinanderfolgende Kontakte zwischen den Segmenten
41-43 und den Paaren von Kontaktdrähten 53
auftreten. Bei dieser Ausführungsform besitzt ein Drahthalter
54 eine nach unten vorstehende Ansatzfläche 195
(Fig. 10), die in eine Ausnehmung 194 in einer Bodenplatte
14 des Gehäuseteils 12 eingesetzt ist, um den
Drahthalter 54 gegen Verschieben zu sichern. Bei den
Ausführungsformen, die in den Fig. 1 und 9 dargestellt
sind, kann eine Feder eingesetzt werden, um die
Rückstellung der Segmentanordnung in deren Ausgangslage
zu unterstützen.
Die Fig. 11 und 12 zeigen einen Schalter einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung. Gleiche oder entsprechende
Teile in den Fig. 11 und 12 sind mit
gleichen oder entsprechenden Bezugszahlen wie in den
Fig. 1-7 versehen. Ein Gehäuseteil 12 besitzt
mehrere Kontaktdrahthalter 196, 197, die längs gegenüberliegenden
Stirnplatten 17, 17′ angeordnet sind.
Kontaktdrähte 53-1, 53-2 aus elastischem, leitendem
Material sind mittig bei 198, 199 zu einer Spule gewickelt
und besitzen Teile 53-1, 53-2 sowie entgegengesetzte
Teile 59-1, 59-2. Die Spulen 198, 199 sind
jeweils in den Drahthaltern 196, 197 aufgenommen, wobei
sich die Drahtteile 59-1, 59-2 durch Öffnungen in
einer Bodenplatte 14 des Gehäuseteils 12 nach außen
erstrecken. Die Drahtteile 53-1, 53-2 und 59-1, 59-2
erstrecken sich unter einem Winkel von etwa 120 Grad,
wobei die Drahtteile 53-1, 53-2 nach innen aufeinander zu
bzw. zu den Stirnplatten 17′, 17 gerichtet sind. Die
Drahtteile 53-1, 53,2 sind abwechselnd im wesentlichen
in der Mitte eines Gehäuses 11 angeordnet und voneinander
in Richtung im wesentlichen parallel zu den Stirnplatten
17, 17′ beabstandet. Die Drahthalter 196, 197 besitzen
gegenüberliegende Schlitze 201 bzw. 202, durch welche
sich die Drahtteile 53-1, 53-2 hindurch erstrecken und
durch die die Drahtteile 53-1, 53-2 untereinander in
Abständen gehalten werden.
Ein Segmenthalter 35 ist mittels eines Paares von Lagern
51, 52 schwenkbar auf dem Gehäuseteil 12 gehalten und
zwischen den Stirnplatten 17, 17′, im wesentlichen
parallel zu diesen, angeordnet. Ein anderes Gehäuseteil
13 besitzt ein Paar einander zugewandter Stirnplatten 23,
23′, von denen sich ein Paar jeweiliger Verbindungszungen
24, 24′ nach unten erstreckt. Die Verbindungszungen 24, 24′
sind in einem Schnappeingriff mit einem Paar entsprechender
Vorsprünge 25, 25′ auf den Stirnflächen 17, 17′ des Gehäuseteils
12 gehalten, wodurch die Gehäuseteile 12, 13
sicher zum Gehäuse 11 vereinigt werden. Im zusammengebauten
Zustand im Gehäuse 11 werden die Drahtteile 53-1,
53-2 in Anlage an der untenliegenden Umfangsfläche des
Segmenthalters 35 gehalten, wie sie in Fig. 11 dargestellt
ist. Wenn das Betätigungsglied 62 niedergedrückt wird,
wird der Segmenthalter 35 verschwenkt, wobei die elektrische
Verbindung zwischen einem ausgewählten Paar von
Kontaktdrähten hergestellt oder unterbrochen wird. Da
die Drahtteile 53-1, 53-2 durch die Spulen 198, 199, die
in die Drahthalter 196, 197 eingesetzt sind, elastisch
gedrückt werden, wird bei dieser Ausführungsform eine
ausreichende Elastizität erreicht, obwohl die Drahtteile
53-1, 53-2 gekürzt sind. Zur Befestigung an anderen
Anordnungen zur elektrischen Verbindung besitzt das Gehäuseteil
12 ein Paar hakenartiger Beine 118 (nur eines gezeigt),
die mit solchen Anordnungen in Eingriff bringbar sind.
Die Fig. 13-26 zeigen eine andere Schalteranordnung,
der vom Aufbau her eine Stromversorgungs-
Steckdose oder -kupplung bzw. ein -sockel zugeordnet
ist. Wie in den Fig. 13-17 gezeigt, besitzt der
Schalter ein Gehäuse 11, das in seinem oberen Teil (Fig.
17) eine Öffnung 81 zur Aufnahme eines (nicht gezeigten)
Steckers aufweist. Die Öffnung 81 ist an einem Ende mittels
eines Bodens 82 verschlossen, der ein Paar paralleler Anschlußstifte
83, 84 trägt, die sich in die Steckeraufnahmeöffnung
81 erstrecken. Die Anschlußstifte 83, 84 erstrecken
sich von der Öffnung 81 weg durch den Boden 82 hindurch,
in dem sie wie Pfähle verankert sind. Ein Paar von
Stromversorgungsanschlüssen 85, 86 ist an den Stiften 83
bzw. 84 gegen den Boden 82 befestigt. An entgegengesetzten
Seiten des Gehäuses 11 ist einstückig mit diesem ein
Paar von Befestigungsflanschen 87, 88 ausgebildet, in
denen in Paar zentraler Befestigungslöcher 91 bzw. 92
vorgesehen ist.
Das Gehäuse 11 enthält in seinem unteren Teil (Fig. 17)
einen Schaltermechanismus 93 mit einer Trennwand 94 und
einem Paar von Seitenwänden 95, 96, die einstückig von
entgegengesetzten Randkanten der Trennwand 94 abstehen
und sich parallel zueinander in Richtungen erstrecken,
in welchen der Stecker in die Öffnung 81 hineinsteckbar
bzw. aus ihr herausziehbar ist. Eine Verbindungsplatte 97
erstreckt sich zwischen den Seitenwänden 95, 96 und ist
der Trennwand 94 zugewandt. Die Seitenwände 95, 96 weisen
ein Paar relativ kurzer Nuten 88, 89 auf, die, einanderzugewandt,
sich von den vorderen Enden der Seitenwände
95, 96 abgrenzend an das offene Ende der Öffnung 81 nach
hinten erstrecken, wie in den Fig. 18 und 20 gezeigt.
Die Seitenwände 95 und 96 besitzen auch ein Paar jeweiliger
Vorsprünge 101, 102, die an Außenflächen der Seitenwände
95, 96 im wesentlichen entsprechend den Nuten 98, 99 angeordnet
sind und sich verjüngende Oberflächen aufweisen,
die nach hinten allmählich ansteigen (Fig. 18 und 19).
Ein Paar relativ langer Führungsnuten 103, 104 ist in den
Seitenwänden 95, 96 an ihren einander zugewandten Oberflächen
ausgebildet und erstreckt sich längs deren unteren
Kanten zum vorderen Ende der Seitenwände 95, 96. Die Führungsnuten
103, 104 sind gerade neben der Verbindungsplatte
97 angeordnet. Die Seitenwände 95, 96 enthalten auch ein
Paar jeweiliger Führungen 105, 106, die voneinander weggerichtet
sind und angrenzend an die Vorsprünge 101 bzw.
102 angeordnet sind. Zwischen die Seitenplatten 95, 96
ist eine Bodenplatte 107 eingepaßt, so daß der Schaltermechanismus
93 zwischen der Trennwand 94 und der Bodenplatte
107 aufgenommen wird. Wie am besten aus den Fig.
21-24 ersichtlich, ist die Bodenplatte 107 im wesentlichen
rechteckig und besitzt eine vordere Stirnplatte 108
(Fig. 17 und 24), die rechtwinkelig von ihr absteht und
eine Breite besitzt, die etwas größer als die der Bodenplatte
107 ist. Die Stirnplatte 108 besitzt ein Paar von
Trägern 111, 112, die sich von ihren seitlichen Enden
in einer Richtung senkrecht zu ihr und parallel zur Bodenplatte
107 erstrecken. Die Träger 111, 112 besitzen jeweilige
Löcher 113, 114 (Fig. 14 und 24). Die Bodenplatte
107 besitzt ein Paar von Führungsstegen 115, 116, längs
ihren jeweiligen Seitenkanten und ein Paar von Befestigungsgliedern
117, 118 an ihren jeweiligen Randkanten, und
zwar im wesentlichen in deren Mitte. Die Befestigungsglieder
117, 118 dienen dazu, die Schalteranordnung
an einem anderen Aufbau anzubringen. Beim Zusammensetzen
werden die Führungsstege 115, 116 an der Bodenplatte 107
in die Nuten 103 bzw. 104 in den Seitenplatten 95, 96
eingeführt, und die Träger 111, 112 schließen die Seitenplatten
95, 96 an deren Außenflächen zwischen sich ein,
wobei die Vorsprünge 101, 102 an den Seitenplatten 95, 96
in die Löcher 113, 114 in den Trägern 111, 112 passen.
Die Bodenplatte 107 wird auf diese Weise an den Seitenplatten
95, 96 befestigt. Wenn dies geschehen ist, werden
die Träger 111, 112 zwischen den Führungen 105, 106 und
äußeren Verlängerungen der Trennwand 94 festgehalten.
Der Schaltermechanismus 93 enthält eine Vielzahl von
Kontaktdrähten 53-1, 53-2, 53-3, die sich im wesentlichen
parallel in eine Richtung erstrecken, in welcher der
Stecker hineingesteckt oder herausgezogen wird, und die
in einer Richtung, in welcher die Anschlußstifte 83, 84
beabstandet sind, sich im Abstand voneinander befinden.
Die Kontaktdrähte werden an ihren einen Enden von einem
Drahthalter 54 getragen, der eine im wesentlichen prismatische
Form besitzt und gemäß Darstellung in den Fig.
16 und 17 rückwärts im Schaltermechanismus 93 angeordnet
ist. Die Kontaktdrähte 53-1, 53-2, 53-3 erstrecken
sich seitlich durch den Drahthalter 54 parallel zueinander
und besitzen vorspringende Enden, die im wesentlichen
senkrecht nach unten gebogen sind (Fig. 25) und
als Anschlüsse 59 dienen. Der Drahthalter 54 besitzt in
seiner Seite, von welcher die Anschlüsse 59 vorstehen,
Nuten (nicht gezeigt) in welche Teile der Anschlüsse 59
eingepaßt und gehalten sind. Die Kontaktdrähte 53-1,
53-2, 53-3 erstrecken sich im eingebauten Zustand im
Schaltermechanismus 93 leicht schräg vom Drahthalter 54
in Richtung auf die Trennwand 94, wie dies in Fig. 17
gezeigt ist. Der Drahthalter 54 besitzt eine Seite,
die sich im wesentlichen parallel zur Anordnung der
Kontaktdrähte erstreckt und gegen die Trennwand 94
gehalten ist, sowie eine entgegengesetzte Seite mit
einem mittigen, sich verjüngenden Vorsprung 119, dessen
Höhe zu den Anschlüssen 59 hin allmählich zunimmt. Der
Vorsprung 119 steht im Eingriff mit einem Loch 121 in
der Bodenplatte 107 zur sicheren Befestigung des Drahthalters
54. Auf diese Weise ist der Drahthalter 54 in
eine rückwärtige Öffnung, die von der Trennwand 94, den
Seitenplatten 95, 96 und der Bodenplatte 107 gebildet
wird, eingepaßt und durch den Vorsprung 119 in seiner
Stellung verriegelt, so daß er nicht zufällig von der
Schalteranordnung abfallen kann.
Der Schaltermechanismus 93 umfaßt ferner einen Segmenthalter
35, der drehbar angeordnet ist und ein Segment 41
aufweist, gegen das die Kontaktdrähte 53-1, 53-2, 53-3
gedrückt werden. Der Segmenthalter 35 besitzt einen Mitnehmer
61, der in die Steckeraufnahmeöffnung 81 vorsteht.
Wenn der Stecker in die Öffnung 81 gesteckt wird, wird
der Mitnehmer 61 betätigt und bewirkt, daß der Segmenthalter
35 gedreht wird. Dabei wird mittels des Segments
41 ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktdrähten
53-1, 53-2, 53-3 hergestellt oder unterbrochen. Wie in
Fig. 26 dargestellt, hat der Segmenthalter 35 eine teilzylindrische
Form und ist im Querschnitt ein 220°-Segment.
Der Segmenthalter 35 trägt das Segment 41 auf seiner
Umfangsfläche 38. Der Segmenthalter 35 ist komplementär
in einer Hülse 48 aufgenommen, die eine ähnliche Form
bzw. Kontur wie der Segmenthalter 35 aufweist. Der Mitnehmer
61 ist einstückig mit der Hülse 48 ausgebildet
und erstreckt sich tangential von einem Randteil der
radialen Oberfläche dieser Hülse 48.
Ein Paar von Schwenkzapfen 36, 36 steht von den Enden
des Segmenthalters 35 ab und ist außermittig oder exzentrisch
in bezug auf die Achsmitte des Segmenthalters 35
angeordnet. Die Schwenkzapfen 36, 36 sind in den Nuten
98, 99 aufgenommen, damit der Segmenthalter 35 drehbar
zwischen den Seitenplatten 95, 96 getragen wird, wobei
der Mitnehmer 61 in beschriebener Weise durch eine rechteckige
Öffnung 64 in der Trennwand 94 in die Steckeraufnahmeöffnung
81 vorsteht. Das Segment 41 ist in komplementärer
Weise in eine flache Ausnehmung 44 in der Umfangsfläche
38 des Segmenthalters 35 eingesetzt (Fig. 26).
Das Segment 41 besitzt einen rechteckigen mittleren Teil
41 a und ein Paar von Endteilen 41 b, 41 c, die sich an entgegengesetzten
Enden des mittleren Teils 41 a voneinander
weg erstrecken. Der mittlere Teil 41 a und die Endteile
41 b, 41 c sind parallel zur Achse des Segmenthalters 35
angeordnet und haben alle den gleichen Krümmungsradius
wie die Umfangsfläche 38 des Segmenthalters 35. Die Hülse
48 besitzt Schlitze 49, die durch Trennwände 47 begrenzt
sind und von denen jeder einen der Kontaktdrähte 53-1,
53-2, 53-3 aufnimmt.
Der Segmenthalter 35 wird durch die Elastizität der
Kontaktdrähte 53-1 bis 53-3 vorgespannt, so daß er in
Richtung auf die Steckeraufnahmeöffnung 81 verstellt
wird. Da die Schwenkzapfen 36, 36 in bezug auf die Achsmitte
des Segmenthalters 35 exzentrisch angeordnet sind,
wird der Mitnehmer 61 ständig so gehalten, daß er in die
Steckeraufnahmeöffnung 81 vorsteht. Eine Schraubenfeder
(nicht dargestellt) kann zusätzlich vorgesehen werden,
um diese Vorspannung des Segmenthalters 35 zu unterstützen.
Wenn der Mitnehmer 61 in die Steckeraufnahmeöffnung
81 vorsteht, werden die Kontaktdrähte 53-1,
53-2, 53-3 in Kontakt mit den Segmentteilen 41 b bzw.
41 a und somit über das Segment 41 in elektrischem
Kontakt miteinander gehalten, während auf der anderen
Seite der Kontaktdraht 53-3 außer Kontakt mit dem Segment
41 und somit außer elektrischem Kontakt mit dem
Kontaktdraht 53-2 gehalten wird.
Wenn der Stecker in die Steckeraufnahmeöffnung 81 gesteckt
wird, kommen Kontakte im Stecker mit den Anschlußstiften
83, 84 in elektrischen Kontakt. Zur gleichen
Zeit wird der Mitnehmer vom eingeführten Stecker gestoßen
und dreht den Segmenthalter 35 um die Schwenkzapfen
36, 36 im Uhrzeigersinn, in der Darstellung
von Fig. 17. Dabei wird das Segment 41 außer Kontakt
mit dem Kontaktdraht 53-1 verschwenkt, während die Segmentteile
41 a, 41 c in Kontakt mit den Kontaktdrähten
53-2 bzw. 53-3 kommen. Die Kontaktdrähte 53-2, 53-3
stehen nun über das Segment 41 in elektrischem Kontakt
miteinander. Auf diese Weise werden die Kontaktdrähte
53-1, 53-3 in bezug auf den Kontaktdraht 53-2
ein- und ausgeschaltet.
Dieser Schaltvorgang kann gleichzeitig oder stetig
ausgeführt werden, ohne daß die Teile übermäßigen Beanspruchungen
ausgesetzt werden, da dieser Schaltvorgang
auf einem Gleitkontakt zwischen dem Segment 41
und den Kontaktdrähten beruht, welcher von einer Winkelbewegung
des Segmenthalters 35 hervorgerufen wird. Wenn
der Stecker aus der Öffnung 81 herausgezogen wird, wird
der Segmenthalter 35 in Fig. 17 im Gegenuhrzeigersinn
in die in Fig. 17 gezeigte Ausgangsstellung geschwenkt,
und zwar unter der Vorspannkraft der Kontaktdrähte 53-1,
53-2, 53-3 (oder der Vorspannkraft dieser Kontaktdrähte
plus derjenigen der Schraubenfeder). Der Segmenthalter
35 wird vor einer übermäßigen Schwenkbewegung gestoppt,
wenn ein Kantenteil der Hülse 48, welches entgegengesetzt
zum Mitnehmer 61 quer über diese angeordnet ist,
mit einer rückwärtigen Kante des Lochs 64 in Eingriff
kommt.
Bei einer solchen Anordnung können die Segmenthalter 35
und der Drahthalter 54 einfach dadurch im Gehäuse 11
montiert werden, daß die Schwenkzapfen 36, 36 des Segmenthalters
35 in die Nuten 98, 99 eingesetzt werden
und der Drahthalter 54 zwischen die Seitenplatten 95, 96
eingepaßt wird, wobei die Bodenplatte 107 zwischen den
Seitenplatten 95, 96 befestigt ist. Das Segment 41 und
die Kontaktdrähte 53-1, 53-2, 53-3 liegen gegenüber dem
Äußeren nicht frei, so daß kein Schmutz oder Staub an
Bereichen anhaften kann, in denen das Segment die Drähte
berührt. Der Drahthalter 54 kann an den Seitenplatten 95
und 96 und der Bodenplatte 107 befestigt werden, nachdem
die Bodenplatte 107 an den Seitenplatten 95, 96 angebracht
wurde.
Die Kontaktdrähte 53, 53-1, 53-2, 53-3 bestehen vorzugsweise
aus drahtförmigen, elastischen Elementen wie Klavierdrähten,
rostfreien Stahldrähten oder aus einer Cu-Ti-
Legierung oder einer Be-Cu-Legierung, die hitzebeständig
sind und gute mechanische Eigenschaften wie Elastizitätsmodul
und Schubmodul aufweisen. Die Drähte sind auf ihrer
Oberfläche mit einer Schicht guter Leitfähigkeit etwa
aus Cu, Ag, Au beschichtet, etwa durch Elektroplattierung.
Beispielsweise kann ein Stahldraht mit hohem Kohlenstoffgehalt,
wie er für Federn benutzt wird, der mit reinem
Kupfer elektroplattiert ist, verwendet werden. Derart vorbereitete
Drähte mit 15% IACS Leitfähigkeit (1) und
30% IACS Leitfähigkeit (2) wurden hinsichtlich des Verhältnisses
zwischen dem Drahtdurchmesser und der Dicke der
aufgebrachten Kupferschicht gemessen. Die Ergebnisse sind
in Fig. 27 dargestellt, in der gerade Linien 124 bzw. 125
aufgezeichnet sind. Zur Erzielung von 30% IACS Leitfähigkeit
mit einem Stahldraht hohen Kohlenstoffgehalts mit
einem Durchmesser von 0,6 mm muß die aufgebrachte Kupferschicht
eine Dicke von annähernd 40 µm besitzen. Die
Stahldrähte (1), (2) hohen Kohlenstoffgehalts, die auf
diese Weise mit reinem Kupfer elektroplattiert wurden,
wurden hinsichtlich der elektrischen und mechanischen
Eigenschaften gemessen, die mit jenen von Drähten aus
Messing, Phosphorbronze und Berylliumkupfer in Tabelle 1
verglichen werden. Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich,
sind die Leitfähigkeiten der Drähte (1), (2) 13 bis 15
IACS % besser als die Leitfähigkeit der Drähte aus
Phosphorbronze. Die Drähte (1), (2) besitzen eine gute
Korrosionsbeständigkeit (Antikorrosionsfähigkeit) und
eine bessere Hitzebeständigkeit als Messing, wobei sie
sich an Berylliumkupfer annähern. Bezüglich des Elastizitätsmoduls,
der kennzeichnend für die Federeigenschaften
ist, sind die Drähte (1), (2) mit 2,05×10⁵ N/mm²
(20 500 kg/mm²) bzw. 1,8×10⁵ N/mm² (18 000 kg/mm²)
besser als die Drähte aus Messing, Berylliumkupfer und
Phosphorbronze, wobei der Elastizitätsmodul von Phosphorbronzedraht
1,1×10⁵ N/mm² (11 000 kg/mm²) beträgt.
Da die Drähte (1), (2) geringere spezifische Gewichte
als die anderen aufweisen, können unter Benutzung dieser
Drähte (1), (2) leichtere Schalter gebaut werden. Die
Drähte (1), (2) wurden auch hinsichtlich des Verhältnisses
zwischen zulässigen Strömen und Durchmessern gemessen,
wovon das Ergebnis in Fig. 28 in Form der Linien 126 bzw.
127 dargestellt ist. Beide Drähte (1), (2) haben eine
zulässige Temperatur von 130°C, die größer als diejenige
von Phosphorbronzedraht mit 100°C ist. Der Draht aus
Phosphorbronze wurde auch bezüglich seiner Beziehung
zwischen zulässigem Strom und Durchmesser untersucht,
wobei die Ergebnisse in Form der Linie 128 in Fig. 28
dargestellt sind.
Wenn ein Kontaktdraht aus Phosphorbronze hergestellt
wird, hat er eine große Härte, und demzufolge kann
die Oberflächenhärte einer elektroplattierten Schicht
aus Ag, Au oder ähnlichem, falls sie ausreichend dünn
ist, auf seiner Fläche analog derjenigen des Drahtmetallmaterials
selbst anstelle derjenigen der elektroplattierten
Schicht sein. Daher ist es notwendig, eine
dicke elektroplattierte Schicht zu haben oder die Unterlage
des Drahtes mit Kupfer zu plattieren, um ein besseres
Kontaktmaterial zu erhalten. Kein solches Unterlagenelektroplattieren
ist jedoch notwendig bei Stahldrähten
hohen Kohlenstoffgehalts, die mit reinem Kupfer elektroplattiert
sind.
Es sei angenommen, daß der konzentrierte Widerstand
Rc und der Übergangswiderstand Rt seien. Der Kontaktwiderstand
kann ausgedrückt werden als R=Rc+Rt.
Der konzentrierte Widerstand Rc ist durch folgende
Formel gegeben:
worin ρ₁, ρ₂ die spezifischen Widerstände der Kontaktmaterialien,
Pm eine Härte (ausgedrückt als Vickershärte),
L der Durchmesser der Kontaktfläche, W eine Last (1 N≦W≦
1000 N) und (n/L)₀ die Anzahl von Trennungen an der
Mittellinie einer Rauhigkeitskurve sind.
Bei den vorangehend beschriebenen Kontaktdrähten mit
hohem Kohlenstoffgehalt, die mit reinem Kupfer elektroplattiert
sind, sind ρ und Pm klein im Vergelich zu den
Werten von Phosphorbronzedraht, während L größer als
der entsprechende Wert von Phosphorbronze ist, vorausgesetzt,
daß die Last unverändert bleibt, da die Grundlage
eine Cu-Schicht ist. Aus der Formel (1) ist daher
ersichtlich, daß der konzentrierte Widerstand Rc der erfindungsgemäßen
Drähte kleiner als der von Drähten aus
Phosphorbronze ist.
Kontakte für Schalter waren bisher erfolgreich, weil
sie entweder die mechanischen oder die elektrischen
Eigenschaften verbesserten. Kontaktdrähte aus einem
elastischen Drahtmaterial, das mit einer Schicht guter
Leitfähigkeit beschichtet ist, sind jedoch sowohl bezüglich
der mechanischen als auch der elektrischen Eigenschaften
gut. Genauer gesagt enthält solch ein Kontaktdraht
einen Körper aus elastischem Material mit guten
mechanischen Eigenschaften, der auf seiner Oberfläche
einstückig beschichtet ist und Kontaktbereiche mit einer
Schicht guter Leitfähigkeit oder guten elektrischen
Eigenschaften umfaßt, so daß das resultierende Produkt
sowohl bezüglich der mechanischen als auch der elektrischen
Eigenschaften gut ist. Bisher ist auf der Oberfläche
eines Drahtmaterials eine elektroplattierte Schicht
aufgebracht worden, damit der Kontakt an Kontaktflächen
stabilisiert wird, während der Strom, der über die Kontakte
fließt, in großem Ausmaß von den Eigenschaften
des Grundmaterials, auf das die Schicht elektroplattiert
ist, abhängt. Ein solcher Kontaktdraht läßt
es jedoch zu, daß der Strom längs der Oberfläche des
Drahtes, die gute elektrische Eigenschaften aufweist,
fließt, was dazu führt, daß die gesamten elektrischen
Eigenschaften des Kontaktdrahtes verbessert sind.
Claims (20)
1. Schalter, umfassend
ein Gehäuse (11) aus einem isolierenden Material,
einen Segmenthalter (35) aus einem isolierenden Material, der drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist,
wenigstens ein an der Umfangsfläche des Segmenthalters (35) angebrachtes leitendes Segment (41, 42, 43),
eine Vielzahl elastischer, metallischer Kontaktdrähte (53, 53-1, 53-2, 53-3), die in dem Gehäuse längs der Drehachse des Segmenthalters mit Abständen zwischeneinander angeordnet sind und so von dem Gehäuse (11) getragen werden, daß sie senkrecht zu der Drehachse verlaufen und gegen den Segmenthalter drücken und die zur Bildung von Anschlüssen aus dem Gehäuse herausragen, und
einen an den Segmenthalter (35) angeformten Mitnehmer (61), der zur Erzielung einer Drehbewegung des Segmenthalters (35) und damit zur Herstellung oder Unterbrechung eines elektrischen Kontakts zwischen den Kontaktdrähten über das leitende Segment (41, 42, 43) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Segmenthalter (35) eine im wesentlichen halbzylindrische Form aufweist,
daß die Drehachse (36) gegenüber der Mittelachse (37) des halbzylindrischen Segmenthalters (35) versetzt ist und
daß die Kontaktdrähte auf den Segmenthalter (35) ein Drehmoment um die Drehachse (36) ausüben.
ein Gehäuse (11) aus einem isolierenden Material,
einen Segmenthalter (35) aus einem isolierenden Material, der drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist,
wenigstens ein an der Umfangsfläche des Segmenthalters (35) angebrachtes leitendes Segment (41, 42, 43),
eine Vielzahl elastischer, metallischer Kontaktdrähte (53, 53-1, 53-2, 53-3), die in dem Gehäuse längs der Drehachse des Segmenthalters mit Abständen zwischeneinander angeordnet sind und so von dem Gehäuse (11) getragen werden, daß sie senkrecht zu der Drehachse verlaufen und gegen den Segmenthalter drücken und die zur Bildung von Anschlüssen aus dem Gehäuse herausragen, und
einen an den Segmenthalter (35) angeformten Mitnehmer (61), der zur Erzielung einer Drehbewegung des Segmenthalters (35) und damit zur Herstellung oder Unterbrechung eines elektrischen Kontakts zwischen den Kontaktdrähten über das leitende Segment (41, 42, 43) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Segmenthalter (35) eine im wesentlichen halbzylindrische Form aufweist,
daß die Drehachse (36) gegenüber der Mittelachse (37) des halbzylindrischen Segmenthalters (35) versetzt ist und
daß die Kontaktdrähte auf den Segmenthalter (35) ein Drehmoment um die Drehachse (36) ausüben.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mitnehmer (61) bezogen auf die
Mittelachse des Segmenthalters (35) auf der der Drehachse
(36) entgegengesetzten Seite angeordnet ist.
3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mitnehmer in bezug auf die Mittelachse
des Segmenthalters auf der gleichen Seite wie die
Drehachse angeordnet ist.
4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein langgestreckter
quaderförmiger Drahthalter (54), durch den sich
die Kontaktdrähte (53, 53-1, 53-2, 53-3) erstrecken, vorgesehen
und in dem Gehäuse (11) befestigt ist.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drahthalter (54) eine Öffnung
des Gehäuses (11) verschließt.
6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktdrähte (53, 53-1, 53-2,
53-3) Enden (59) besitzen, die vom Drahthalter (54) aus dem
Gehäuse (11) herausragen und rechtwinkelig gegen ein Seitenende
des Drahthalters (54) umgebogen sind und als Anschlüsse
dienen.
7. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Kontaktdrähte (53-1, 53-2)
angrenzend an seinen vom Gehäuse (11) getragenen Abschnitt
einen Schraubenfederabschnitt (198, 199) aufweist.
8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Kontaktdrähte
(53-1, 53-2) abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen
erstrecken.
9. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Kontaktdrähte angrenzend
an seinen vom Gehäuse (11) getragenen Abschnitt einen
Schraubenfederabschnitt (198, 199) aufweist und das Gehäuse
Drahthalter (196, 197) aufweist, von denen jeder einen dieser
Schraubenfederabschnitte (198, 199) beherbergt.
10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Drahthalter (196, 197)
einen Schlitz (201, 202) besitzt, durch den sich ein Ende
der Kontaktdrähte (53-1, 53-2) erstreckt, um hinsichtlich
Richtung und Stellung festgelegt zu sein und die Lage der
Schraubenfederabschnitte (198, 199) in den Drahthaltern
(196, 197) zu fixieren.
11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7 oder
8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hülse
(48) halbzylindrischer Form zur Aufnahme des Segmenthalters
(35) und mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen vorgesehen
ist, die in Axialrichtung der Hülse mittels
zwischenliegenden Trennwänden (47) beabstandet sind und
einen jeweiligen Kontaktdraht aufnehmen.
12. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mitnehmer (61) an die Hülse (48)
angeformt ist.
13. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl
leitender Segmente (41, 42, 43) auf der Umfangsfläche (38)
parallel zur Mittelachse angeordnet ist und die Segmente in
Umfangsrichtung des Segmenthalters (35) gegeneinander versetzt
sind.
14. Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktdrähte den Segmenten (41,
42, 43) paarweise zugeordnet sind.
15. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7 oder
8, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges
leitendes Segment (41) vorgesehen ist und in Umfangsrichtung
des Segmenthalters (35) sich ändernde Abmessungen aufweist.
16. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktdrähte
einen elastischen Körper aufweisen, der auf seiner
Oberfläche einstückig mit einer Schicht guter Leitfähigkeit
beschichtet ist, so daß durch die Schicht ein größerer
Strom als durch den elastischen Körper fließen kann.
17. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse
(11) zwei Gehäuseteile (13, 14) aufweist, von denen das
eine angrenzend an eine Trennfläche zwischen den Gehäuseteilen
ein Paar von Lagern (51, 52) besitzt, in welchen die
Achse (36, 36) des Segmenthalters (35) drehbar gelagert
ist.
18. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein Betätigungsglied
(62), das in das Gehäuse (11) hinein und aus ihm heraus bewegbar
ist und, wenn es in das Gehäuse (11) hineingestoßen
ist, mit dem Mitnehmer (61) in Eingriff kommt, um den
Segmenthalter (35) gegen die an ihn angelegte Vorspannkraft
zu drehen.
19. Verwendung des Schalters nach einem der Ansprüche
1 bis 3, 7 oder 8 in einer Steckdose, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse eine Trennwand (94) zur
Bildung einer Öffnung (81) für die entfernbare Aufnahme
eines Steckers in einer Richtung, in welcher sich die Kontaktdrähte
(53) erstrecken, aufweist, daß der Mitnehmer
(61) sich teilweise durch ein Loch (64), das in der Trennwand
(94) ausgebildet ist, in die Öffnung (81) erstreckt,
so daß der Mitnehmer (61) von dem in die Öffnung gesteckten
Stecker betätigbar ist, und daß in der Öffnung (81) Stromversorgungsanschlüsse
(83) angeordnet sind, die sich parallel
zu den Kontaktdrähten (53) erstrecken, um nach Einstecken
des Steckers in die Öffnung (81) mit dessen Kontakten
in Verbindung zu kommen.
20. Verwendung des Schalters nach Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Paar von Seitenplatten
(95, 96) vorgesehen ist, welche sich einstückig
von der Trennwand (94) an deren entgegengesetzten Kanten
und auf der der Öffnung (81) abgewandten Seite sowie in
Richtung des Einsteckens und Herausziehens des Steckers erstrecken,
daß eine Bodenplatte (107) mit einer einstückigen
vorderen Stirnwand (108) zwischen den Seitenplatten angebracht
ist, daß die vordere Stirnwand ein Ende eines Raums
zwischen den Seitenplatten schließt, daß das andere Ende
dieses Raums von dem Drahthalter (54) geschlossen wird, und
daß die vordere Stirnwand (108), die Seitenplatten (95, 96)
und der Drahthalter (54) den Segmenthalter (35) und die
Kontaktdrähte (53) aufnehmen.
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