EP0223968B1 - Rotating electrical switch - Google Patents
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- EP0223968B1 EP0223968B1 EP86113240A EP86113240A EP0223968B1 EP 0223968 B1 EP0223968 B1 EP 0223968B1 EP 86113240 A EP86113240 A EP 86113240A EP 86113240 A EP86113240 A EP 86113240A EP 0223968 B1 EP0223968 B1 EP 0223968B1
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- EP
- European Patent Office
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- circuit board
- ratchet wheel
- printed circuit
- rotary
- plate structure
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
- H01H19/54—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having at least five or an unspecified number of operative positions
- H01H19/56—Angularly-movable actuating part carrying contacts, e.g. drum switch
- H01H19/58—Angularly-movable actuating part carrying contacts, e.g. drum switch having only axial contact pressure, e.g. disc switch, wafer switch
- H01H19/585—Angularly-movable actuating part carrying contacts, e.g. drum switch having only axial contact pressure, e.g. disc switch, wafer switch provided with printed circuit contacts
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
- H01H19/02—Details
- H01H19/10—Movable parts; Contacts mounted thereon
- H01H19/11—Movable parts; Contacts mounted thereon with indexing means
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
- H01H2019/008—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand with snap mounting of rotatable part on fixed part, e.g. rotor on stator, operating knob on switch panel
Definitions
- the invention relates to an electrical rotary switch.
- the invention is based on an electrical rotary switch, as is known from DE-AS 20 36 775. It consists of a rotary knob, two contact bridges, a printed circuit board, a compression spring and a washer. In the assembled state of the rotary switch, the spring pulls the pin downward away from the circuit board via the disk, so that the contact bridges are pressed resiliently against the circuit board by the rotary knob.
- balls formed at both ends of the contact bridges and the two-part design result in expensive manufacture of the contact bridges, which have to be produced either as turned parts or as molded parts.
- the object of the invention is to provide an electric rotary switch according to the preamble of claim 1, which has as few components as possible, each with a small footprint, which is quick and easy to assemble and which is still easy to use with high functional reliability and always works reliably.
- the plate element according to the invention secures and guides the switching wheel without play on the circuit board, fixes the contact bridges between the switching wheel and the circuit board and gives the switching wheel the desired raster effect.
- the rotary switch can be easily assembled or disassembled by hand without the need for additional tools.
- the contact bridges are pressed sufficiently firmly against the circuit board by the ratchet wheel and at the same time the torque on the ratchet wheel required to drive over the latching elements remains within acceptable limits.
- the spring force of the plate element is determined by the thickness, the material and the geometrical dimensions of the plate element, with the last feature, when using the largest possible spring arms, particularly soft spring characteristics can be achieved on the plate element.
- a defective rotary switch can also be replaced without renewing the circuit board.
- the resilient tongue acting on the switching wheel on the one hand secures the plate element against rotation and on the other hand always brings the switching wheel into a precisely predetermined grid position when the rotary switch is turned. In addition, it enables a completely play-free turning of the ratchet wheel, which automatically snaps into the next switching position after bridging a recess without having to be readjusted by hand. When the rotary switch is actuated, the circuit board is ultimately unaffected by switching forces.
- the tongue extending away from the plate element is essentially L-shaped in cross section and that of the longer one Leg of the tongue is curved at right angles and parallel to the ratchet wheel to the ratchet wheel in such a way that it snaps into each recess of the ratchet wheel without play (claim 3).
- the turning forces on the ratchet wheel are kept particularly low when one or more locking recesses are bridged, and yet an automatic rotation of the ratchet wheel is prevented.
- a sheet metal tab is advantageously formed on the edge opposite the tongue on the plate element and engages in a depression formed on the circuit board (claim 4).
- the preload of the plate element with respect to the printed circuit board and the pin can be increased further in that the plate element has projections which are directed towards the underside of the printed circuit board and lie there (claim 5).
- the plate element is therefore biased by both the tongue and the projections. In this way, among other things, the plate element is pressed relatively evenly against the pin, whereby a good bending stress distribution of particularly thin-walled material is also achieved.
- a long service life of the rotary switch is achieved when using a spring steel sheet, the thickness of which is such that the locking element can be easily moved from one locking recess into another by turning the switching wheel (claim 6).
- the axial length of the rotary switch is only slightly increased by a particularly thin spring steel sheet.
- the plate element can be produced particularly inexpensively and simply using the stamping and bending method.
- the contact bridge is arranged in a recess formed on the ratchet wheel is, the edge limits the contact bridge with little play and that in the assembled state of the rotary switch, the circuit board secures the contact bridge in the recess of the switching wheel against falling out (claim 7).
- This arrangement makes it possible to dispense with additional holding means for the contact bridge.
- two stops limiting the rotation of the switching wheel are formed on the upper side facing away from the printed circuit board, which with a, in the housing arranged, engaging between the two stops, further stop can be brought into operative connection (claim 9).
- the housing can be part of a coffee machine or other electrical device, for example.
- a driver arrangement is formed on the top of the ratchet wheel, which serves to receive and fasten a rotary knob and that the rotary knob penetrates the housing to the outside (claim 10).
- the two-part design of the rotary knob and ratchet wheel means that different materials can be selected for these parts according to their function and that the housing can be removed from the base of the machine after the rotary knob has been removed.
- the electrical rotary switch 1 is formed in a housing 2, which is part of a coffee machine, for example, below a housing wall 3.
- the electric rotary switch 1 consists of a switching wheel 4, a plate element 5 and a contact bridge 6.
- the switching wheel 4 corresponds to the shape of a circular disk which is formed in the drawing above a printed circuit board 7 and which runs essentially parallel to the latter.
- Electrically conductive switching paths are printed on the surface 8 of the printed circuit board 7 and are connected to at least one control circuit attached to the surface 8 of the printed circuit board 7.
- the control circuit is also not shown in the drawing.
- blind hole 10 On the upper side 9 of the ratchet wheel 4 opposite the housing wall 3 there is a blind hole 10 which runs concentrically to the ratchet wheel 4 and runs perpendicular to the upper side 9 in the drawing downwards.
- the cross section of the blind bore 10 is essentially rectangular and has a radially outwardly extending recess 12 on one of its longer side surfaces 11.
- the blind hole 10 serves to receive a pin formed on a rotary knob, which, like the rotary knob, is not shown in the drawing.
- the pin protrudes upward out of the housing 2 via a bore 13 formed in the housing wall 3, which runs concentrically to the blind bore 10, and is connected to the manually operated rotary knob.
- a catch element which is formed on the pivot of the rotary knob but not shown, engages in the recess 12, as a result of which the position of the rotary knob relative to the housing 2 and the rotary switch 1 is clearly determined.
- On the top 9 two stops 14, 15 are formed on the peripheral edge of the ratchet wheel 4, which extend upwards in the drawing and which are at the same radius at a predetermined angle from each other.
- a stop 16 formed on the housing 2 engages in the annular space formed between the two stops 14, 15 and extends from the housing wall 3 downward in the drawing.
- a blind pin 17, which runs concentrically to the blind hole 10 and adjoins the blind hole 10 in the drawing downward, penetrates a through hole 18 formed on the printed circuit board 7 and is centered in the through hole 18.
- the pin 17 tapers over the ring step 19 such that an annular groove 20 is formed on the pin 17.
- the width of the annular groove 20 is not much greater than the thickness of the plate element 5.
- the annular groove 20 is adjoined at the bottom by a pin 17 with a substantially rectangular cross section, the largest outer diameter 22 of which corresponds to the largest outer diameter of the pin 17 .
- the distance between the two side surfaces 23, 24 is just as large as the distance between the two side surfaces 25, 26 of the bore 27 formed in the plate element 5 according to FIG. 4.
- the cross section of FIG Bore 27 according to FIG. 4 corresponds to the outer dimension of section 21 according to FIG. 5, it is only slightly larger than section 21, so that section 21 can be passed through bore 27.
- the section 21 thus forms, with the bore 27 and the plate element 5, the bayonet catch of the rotary switch 1.
- the diameter of the annular groove 20 according to FIG. 1 almost corresponds to the width of the section 21, measured over the shortest length of the two side surfaces 23, 24 according to FIG. 5.
- the plate element 5 is centered in the annular groove 20 over the two side surfaces 25, 26.
- the section 21 is arranged below the plate element 5 in the drawing and rests with its contact surface 28 on the underside 29 of the plate element 5.
- the plate element 5 is essentially trapezoidal in plan view.
- a sheet metal tab 30 is formed on the plate element 5 according to FIGS. 1 and 4, which extends vertically upward to the plate element according to FIG. 1 and which engages in a slot 31 adapted to the sheet tab 30 in the printed circuit board 7 .
- a tongue 32 of L-shaped cross section is formed according to FIGS. 1 and 4, which penetrates an upward hole 33 in the circuit board 7 in cross section in the drawing. 1, 2 and 4, rectangular sheet metal strips 36, 37 are formed laterally on both sides on the longer leg 34, which are delimited by the side walls 38, 39 of the bore 33.
- the side walls 38, 39 serve to prevent the plate element 5 from tipping sideways.
- a shorter leg 40 adjoins the longer leg 34 at right angles and runs to the right in the drawing according to FIG. 1.
- the shorter leg 40 forms the foot of the L-shaped tongue 32.
- the foot 40 is arched upward according to FIG. 2 and engages in a recess 42 which is formed in cross-section and is V-shaped in the cross section V-shaped. 2 and 5, a plurality of serrated elevations 43 of the same dimensions are integrally formed on the underside 41 of the switching wheel 4 on the radially outer edge, between which the recesses 42 are located.
- the recesses 42 provide the latching action with the foot 40 when the rotary switch 1 is actuated.
- the radius of the upward curvature of the foot 40 is dimensioned such that it engages in the recesses 42 without play.
- projections 44, 45 are pressed into the plate element 5 at the upper and lower edges, which, according to FIG. 2, rest on the underside of the printed circuit board 7, as a result of which the plate element 5 is preloaded and in this area a certain distance from the printed circuit board 7 has.
- FIG. 3 instead of the bayonet connection shown in FIG. 1, a snap connection 52 between the plate element 5 and the switching wheel 4 is shown.
- the pin 17 is slotted at its free end, so that the webs 53, 54 formed thereby are pressed radially inwards in a spring-like manner when the pin 17 is pressed into the circular bore formed in the plate element 5.
- the webs 53, 54 return to their starting position, so that the locking lugs 56, 57 engage behind the plate element 5 from below.
- a positive connection between the switching wheel 4 and the plate element 5 is achieved in a simple manner.
- the assembly of the rotary switch 1 is as follows.
- the switching wheel 4 is held so that the underside 41, as shown in FIG. 5, comes to lie upwards.
- the contact bridge 48 is now inserted into the pocket 46, as shown in FIG. 1.
- the circuit board 7 is placed on the ratchet 4, the pin 17 penetrating the through hole 13.
- the plate element 5 with its bore 27 is placed on the section 21. It should be noted that the sheet metal tab 30 engages in the slot 31 and the tongue 32 in the bore 33.
- the plate element 5 is pushed onto the pin 17 until the bore 27 has reached the height of the annular groove 20.
- the switching wheel 4 is rotated and the section 21 now projects beyond the side surfaces 25, 26.
- the assembly of the rotary switch 1 has ended.
- the plate element 5 is prestressed via the annular groove 20 such that the shorter leg 40 and the contact tabs 50, 51 are pretensioned on the switching wheel 5 or on the surface 8 of the printed circuit board 7 concerns. If the circuit board 7 is then installed with the rotary switch 1 in the housing 2, it must be ensured that the stop 16 engages between the two stops 14, 15. This limits the angle of rotation of the rotary switch 1, so that on the one hand the plate element 5 can never be detached from the pin 17 and on the other hand only the switch positions provided for the rotary switch 1 can be set. Because of the relatively large lever arm, when the rotary switch 1 is turned, the tongue 32 slides relatively easily from one to the other recess 42.
- the contact tabs 50, 51 are also designed as resilient tongues, they always slide with a constant contact force on the surface 8 of the Printed circuit board 7, whereby a spark formation is largely avoided.
- the contact force of the contact lugs 50, 51 is additionally influenced by the spring force of the plate element 5.
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- Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Drehschalter.The invention relates to an electrical rotary switch.
Die Erfindung geht von einem elektrischen Drehschalter aus, wie er aus der DE-AS 20 36 775 bekannt ist. Er besteht aus einem Drehknopf, zwei Kontaktbrücken, einer Leiterplatte, einer Druckfeder und einer Scheibe. Im montierten Zustand des Drehschalters zieht die Feder über die Scheibe den Zapfen nach unten von der Leiterplatte weg, so daß hierdurch von dem Drehknopf die Kontaktbrücken federnd gegen die Leiterplatte gedrückt werden.The invention is based on an electrical rotary switch, as is known from DE-AS 20 36 775. It consists of a rotary knob, two contact bridges, a printed circuit board, a compression spring and a washer. In the assembled state of the rotary switch, the spring pulls the pin downward away from the circuit board via the disk, so that the contact bridges are pressed resiliently against the circuit board by the rotary knob.
Bei diesem Drehschalter ist es als weniger vorteilhaft anzusehen, daß aufgrund der Tatsache, daß der Lochdurchmesser der Scheibe geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Zapfens, beim Montagevorgang verhältnismäßig hohe Aufzugskräfte entstehen, um die Scheibe zum Zwecke der formschlüssigen Befestigung über den Zapfen in die hierfür vorgesehene Nut einzudrücken. Auch die als gesondertes Einzelteil ausgebildete Feder wirkt sich, abgesehen von dem erhöhten Montageaufwand, nachteilig.In this rotary switch, it is considered less advantageous that due to the fact that the hole diameter of the disc is slightly smaller than the outer diameter of the pin, relatively high lift forces arise during the assembly process, for the purpose of positive attachment via the pin in the disc for this purpose press the intended groove. The spring, which is designed as a separate individual part, also has a disadvantageous effect, apart from the increased assembly effort.
Des weiteren ergibt sich durch an den beiden Enden der Kontaktbrücken ausgebildete Kugeln sowie durch die zweiteilige Ausführung eine teuere Herstellung der Kontaktbrücken, die entweder als Dreh- oder Formteile hergestellt werden müssen.Furthermore, balls formed at both ends of the contact bridges and the two-part design result in expensive manufacture of the contact bridges, which have to be produced either as turned parts or as molded parts.
Als weiterer Nachteil ist die Gefahr der Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit des Drehschalters anzusehen, da bei jeder Schalterbetätigung die Kugeln der Kontaktbrücken aus den in der Leiterplatte vorgesehenen Bohrungen herausgleiten müssen, wodurch eine frühzeitige Beschädigung der oft sehr dünnen Leiterplatte hervorgerufen werden kann. Auch die bei der Verdrehung des Drehknopfes zwangsweise an ihm hervorgerufene Verschiebung in Richtung seiner Achse wird im allgemeinen vom einer Bedienungsperson als störend empfunden.Another disadvantage is the risk of the functionality of the rotary switch being impaired, since each time the switch is actuated, the balls of the contact bridges have to slide out of the holes provided in the circuit board, which can cause premature damage to the often very thin circuit board. Also, the displacement in the direction of its axis which is forcibly caused on it when the rotary knob is rotated is generally perceived as disturbing by an operator.
Aus der DE-B 28 31 204 ist ein weiterer Drehschalter bekant, der ein elastisch verformbares Plattenelement aufweist, an dem zum einen Kontaktfahnen und zum anderen Rastelemente ausgebildet sind, die einerseits ein Schalten des Drehschalters ermöglichen und andererseits den Drehschalter in verschiedenen Raststellungen halten. Das Plattenelement selbst wird auf der Leiterplatte über ein an der Leiterplatte zu befestigendes Gehäuse gehalten. Das Schaltrad durchdringt in der montierten Stellung sowohl das Plattenelement als auch das Gehäuse und wird mit einer am Gehäuse anliegenden Scheibe gesondert befestigt. Durch die gesonderte Befestigung von Plattenelement einerseits und Schaltrad andererseits wird der Aufbau und die Montage des Drehschalters aufwendig.From DE-B 28 31 204 another rotary switch is known, which has an elastically deformable plate element, on the one hand contact lugs and on the other locking elements are formed, which on the one hand enable switching of the rotary switch and on the other hand hold the rotary switch in different locking positions. The plate element itself is held on the circuit board via a housing to be fastened to the circuit board. In the assembled position, the ratchet wheel penetrates both the plate element and the housing and is fastened separately with a washer attached to the housing. The separate fastening of the plate element on the one hand and the switching wheel on the other hand makes the construction and assembly of the rotary switch complex.
Schließlich ist aus der US-A-3,255,319 ein elektrischer Drehschalter mit einem in dessen Gehäuse ausgebildetem Plattenelement bekannt. Das Plattenelement erfüllt zwar gleichzeitig drei Bedingungen, nämlich es rastet ein, stellt die Stromverbindung her und erzeugt den Anpreßdruck gegen die auf der Leiterplatte ausgebildeten Leiterbahnen. Eine Befestigung des Schaltrades auf der Leiterplatte mittels des Plattenelementes ist aber hier nicht vorgesehen, da das Gehäuse des elektrischen Drehschalters aus zwei zusammengesetzten Gehäusenschalen besteht, durch die das Plattenelement und das Schaltrad eingekapselt werden.Finally, from US-A-3,255,319 an electrical rotary switch with a plate element formed in its housing is known. The plate element fulfills three conditions at the same time, namely it snaps into place, establishes the power connection and generates the contact pressure against the conductor tracks formed on the printed circuit board. An attachment of the ratchet wheel on the circuit board by means of the plate element is not provided here, since the housing of the electrical rotary switch consists of two composite housing shells, through which the plate element and the ratchet wheel are encapsulated.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Drehschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der möglichst wenige Bauteile mit jeweils geringem Platzbedarf aufweist, der schnell und einfach montierbar ist und der dennoch bei hoher Funktionssicherheit möglichst bedienungsfreundlich ist und stets zuverlässig arbeitet.The object of the invention is to provide an electric rotary switch according to the preamble of claim 1, which has as few components as possible, each with a small footprint, which is quick and easy to assemble and which is still easy to use with high functional reliability and always works reliably.
Diese Aufgabe wird für einen elektrischen Drehschalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil dieses Patentanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved for an electrical rotary switch according to the preamble of claim 1 by the features listed in the characterizing part of this claim.
Das erfindungsgemäße Plattenelement sichert und führt das Schaltrad spielfrei auf der Leiterplatte, fixiert die Kontaktbrücken zwischen dem Schaltrad und der Leiterplatte und verleiht dem Schaltrad die gewünschte Rasterwirkung. Der Drehschalter ist von Hand leicht montierbar bzw. demontierbar, ohne daß dabei zusätzlich Werkzeuge benötigt werden. Die Kontaktbrücken werden von dem Schaltrad ausreichend fest gegen die Leiterplatte gedrückt und es bleibt gleichzeitig die zum Überfahren der Rastelemente erforderliche Drehkraft am Schaltrad in annehmbaren Grenzen. Die Federkraft des Plattenelements wird durch die Dicke, den Werkstoff und die geometrischen Abmessungen des Plattenelements bestimmt, wobei mit dem letzten Merkmal bei Verwendung größtmöglicher Federarme besonders weiche Federkennlinien am Plattenelement erreicht werden können. Ein defekter Drehschalter ist darüberhinaus ohne Erneuerung der Leiterplatte auswechselbar. Die auf das Schaltrad einwirkende federnde Zunge sichert zum einen das Plattenelement gegen Verdrehung und bringt zum anderen das Schaltrad beim Drehen des Drehschalters stets in eine exakt vorgegebene Rasterposition. Darüber hinaus ermöglicht sie ein völlig spielfreies Verdrehen des Schaltrades, wobei dieses nach Überbrückung einer Ausnehmung in die nächste Schaltstellung selbsttätig einschnappt, ohne daß dabei noch von Hand nachjustiert werden muß. Beim Betätigen des Drehschalters bleibt schließlich die Leiterplatte von Schaltkräften unbeeinflußt.The plate element according to the invention secures and guides the switching wheel without play on the circuit board, fixes the contact bridges between the switching wheel and the circuit board and gives the switching wheel the desired raster effect. The rotary switch can be easily assembled or disassembled by hand without the need for additional tools. The contact bridges are pressed sufficiently firmly against the circuit board by the ratchet wheel and at the same time the torque on the ratchet wheel required to drive over the latching elements remains within acceptable limits. The spring force of the plate element is determined by the thickness, the material and the geometrical dimensions of the plate element, with the last feature, when using the largest possible spring arms, particularly soft spring characteristics can be achieved on the plate element. A defective rotary switch can also be replaced without renewing the circuit board. The resilient tongue acting on the switching wheel on the one hand secures the plate element against rotation and on the other hand always brings the switching wheel into a precisely predetermined grid position when the rotary switch is turned. In addition, it enables a completely play-free turning of the ratchet wheel, which automatically snaps into the next switching position after bridging a recess without having to be readjusted by hand. When the rotary switch is actuated, the circuit board is ultimately unaffected by switching forces.
Es ist vorteilhaft, daß die Ausnehmungen an der der Oberfläche der Leiterplatte gegenüberliegenden Unterseite des Schaltrades ausgebildet sind (Anspruch 2), da hierdurch die Ausbildung der Zunge besonders einfach wird.It is advantageous that the recesses are formed on the underside of the ratchet wheel opposite the surface of the circuit board (claim 2), since this makes the formation of the tongue particularly simple.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die sich von dem Plattenelement wegerstreckende Zunge im Querschnitt im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und daß der vom längeren Schenkel der Zunge rechtwinklig und parallel zum Schaltrad verlaufende Schenkel derart zum Schaltrad gewölbt ist, daß er in jede Ausnehmung des Schaltrades spielfrei einrastet (Anspruch 3). Hierdurch werden die Drehkräfte am Schaltrad bei Überbrückung eines oder mehrerer Rastausnehmungen besonders gering gehalten und dennoch wird ein selbsttätiges Verdrehen des Schaltrades verhindert.It has proven to be particularly advantageous that the tongue extending away from the plate element is essentially L-shaped in cross section and that of the longer one Leg of the tongue is curved at right angles and parallel to the ratchet wheel to the ratchet wheel in such a way that it snaps into each recess of the ratchet wheel without play (claim 3). As a result, the turning forces on the ratchet wheel are kept particularly low when one or more locking recesses are bridged, and yet an automatic rotation of the ratchet wheel is prevented.
Damit das Platteneelement ohne Zuhilfenahme der Zapfenlagerung drehfest auf der Leiterplatte gehalten wird, ist vorteilhafterweise an dem der Zunge gegenüberliegenden Rand am Plattenelement ein Blechlappen angeformt, der in eine an der Leiterplatte ausgebildete Vertiefung eingreift (Anspruch 4).So that the plate element is held on the circuit board in a rotationally fixed manner without the aid of the journal bearing, a sheet metal tab is advantageously formed on the edge opposite the tongue on the plate element and engages in a depression formed on the circuit board (claim 4).
Die Vorspannung des Plattenelements gegenüber der Leiterplatte und dem Zapfen kann noch dadurch erhöht werden, daß das Plattenelement auf die Unterseite der Leiterplatte gerichtete und dort anliegende Vorsprünge aufweist (Anspruch 5). Das Plattenelement wird also sowohl von der Zunge als auch von der Vorsprüngen vorgespannt. Hierdurch wird unter anderem das Plattenelement verhältnismäßig gleichmäßig gegen den Zapfen gedrückt, wodurch auch eine gute Biegespannungsverteilung besonders dünnwandigem Material erreicht wird.The preload of the plate element with respect to the printed circuit board and the pin can be increased further in that the plate element has projections which are directed towards the underside of the printed circuit board and lie there (claim 5). The plate element is therefore biased by both the tongue and the projections. In this way, among other things, the plate element is pressed relatively evenly against the pin, whereby a good bending stress distribution of particularly thin-walled material is also achieved.
Eine hohe Lebensdauer des Drehschalters wird bei Verwendung eines Federstahlblechs erzielt, dessen Dicke so bemessen ist, daß das Rastelement durch Drehen des Schaltrades von Hand leicht von einer Rastausnehmung in eine andere bringbar ist (Anspruch 6). Durch ein besonders dünnes Federstahlblech wird die axiale Baulänge des Drehschalters nur geringfügig erhöht. Das Plattenelement läßt sich besonders kostengünstig und einfach im Stanz- und Biegeverfahren herstellen.A long service life of the rotary switch is achieved when using a spring steel sheet, the thickness of which is such that the locking element can be easily moved from one locking recess into another by turning the switching wheel (claim 6). The axial length of the rotary switch is only slightly increased by a particularly thin spring steel sheet. The plate element can be produced particularly inexpensively and simply using the stamping and bending method.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kontaktbrücke in einer am Schaltrad ausgebildeten Ausnehmung angeordnet ist, deren Rand mit geringem Spiel die Kontaktbrücke begrenzt und daß im montierten Zustand des Drehschalters die Leiterplatte die Kontaktbrücke in der Ausnehmung des Schaltrades gegen Herausfallen sichert (Anspruch 7). Durch diese Anordnung kann auf zusätzliche Haltemittel für die Kontaktbrücke verzichtet werden.In a development of the invention it is provided that the contact bridge is arranged in a recess formed on the ratchet wheel is, the edge limits the contact bridge with little play and that in the assembled state of the rotary switch, the circuit board secures the contact bridge in the recess of the switching wheel against falling out (claim 7). This arrangement makes it possible to dispense with additional holding means for the contact bridge.
Damit das Schaltrad keine Kurzschlüsse auf der Leiterplatte hervorrufen kann und gleichzeitig einfach und billig herstellbar ist, ist es aus Kunststoff gefertigt (Anspruch 8).So that the ratchet wheel can not cause short circuits on the circuit board and at the same time is simple and inexpensive to manufacture, it is made of plastic (claim 8).
Damit sich nach dem Einbau des Drehschalters in ein Gehäuse die Sicherung des Zapfens nicht mehr lösen kann, kann es vorteilhafterweise vorgesehen werden, daß auf der der Leiterplatte abgewandten Oberseite am Schalterad zwei, die Drehung des Schaltrades begrenzende Anschläge ausgebildet sind, die mit einem, in dem Gehäuse angeordeneten, zwischen die beiden Anschläge eingreifenden, weiteren Anschlag in Wirkverbindung bringbar sind (Anspruch 9). Das Gehäuse kann hierbei beispielsweise Bestandteil einer Kaffeemaschine oder eines anderen elektrischen Gerätes sein.So that after the installation of the rotary switch in a housing the securing of the pin can no longer be released, it can advantageously be provided that two stops limiting the rotation of the switching wheel are formed on the upper side facing away from the printed circuit board, which with a, in the housing arranged, engaging between the two stops, further stop can be brought into operative connection (claim 9). The housing can be part of a coffee machine or other electrical device, for example.
Es ist vorteilhaft, daß an der Oberseite am Schaltrad eine Mitnehmeranordnung ausgebildet ist, die zur Aufnahme und zur Befestigung eines Drehknopfes dient und daß der Drehknopf das Gehäuse nach außen durchdringt (Anspruch 10). Durch die zweiteilige Ausführung von Drehknopf und Schaltrad wird erreicht, daß für diese Teile entsprechend ihrer auszuübenden Funktion verschiedene Werkstoffe gewählt werden können und daß das Gehäuse nach dem Entfernen des Drehknopfes vom Sockel der Maschine demontiert werden kann.It is advantageous that a driver arrangement is formed on the top of the ratchet wheel, which serves to receive and fasten a rotary knob and that the rotary knob penetrates the housing to the outside (claim 10). The two-part design of the rotary knob and ratchet wheel means that different materials can be selected for these parts according to their function and that the housing can be removed from the base of the machine after the rotary knob has been removed.
Zwischen dem Zapfen 17 und dem Plattenelement 5 besteht eine Bajonettverbindung, die einerseits von einer am Plattenelement 5 ausgebildeten Bohrung (26) und anderesab aus am Zapfen 17 ausgebildeten Rastnasen (56, 57) besteht.There is a bayonet connection between the
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below.
Es zeigen:
- Fig. 1
- Längsschnitt durch den elektrischen Drehschalter gemäß der Erfindung,
- Fig. 2
- Teilausschnitt der Seitenansicht in Pfeilrichtung X nach Fig. 1,
- Fig. 3
- Teilausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Befestigung des Schaltrades mit dem Plattenelement,
- Fig. 4
- Draufsicht auf das als Einzelteil dargestellte Plattenelement und
- Fig. 5
- Draufsicht auf das als Einzelteil dargestellte Schaltrad in Pfeilrichtung Y nach Fig. 1.
- Fig. 1
- Longitudinal section through the electric rotary switch according to the invention,
- Fig. 2
- Partial section of the side view in the direction of arrow X according to FIG. 1,
- Fig. 3
- Partial section of a further embodiment of a fastening of the ratchet wheel with the plate element,
- Fig. 4
- Top view of the plate element and shown as an individual part
- Fig. 5
- Top view of the ratchet shown as an individual part in the direction of arrow Y according to FIG. 1.
In Fig. 1 ist der elektrische Drehschalter 1 in einem Gehäuse 2, das beispielsweise Teil einer Kaffeemaschine ist, unterhalb einer Gehäusewand 3 ausgebildet. Der elektrische Drehschalter 1 besteht aus einem Schaltrad 4, einem Plattenelement 5 und einer Kontaktbrücke 6. Das Schaltrad 4 entspricht der Form einer kreisförmigen Scheibe, die in der Zeichnung oberhalb einer Leiterplatte 7 ausgebildet ist und die im wesentlichen parallel zu dieser verläuft. Auf der Oberfläche 8 der Leiterplatte 7 sind elektrisch leitende, in der Zeichnung nicht dargestellte Schaltwege aufgedruckt, die mit mindestens einer auf der Oberfläche 8 der Leiterplatte 7 befestigten Steuerschaltung verbunden sind. Die Steuerschaltung ist jedoch in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt.In Fig. 1, the electrical rotary switch 1 is formed in a
Auf der der Gehäusewand 3 gegenuberliegenden Oberseite 9 des Schaltrades 4 ist eine konzentrisch zum Schaltrad 4 verlaufende Sacklochbohrung 10 ausgebildet, die senkrecht zur Oberseite 9 in der Zeichnung nach unten verläuft. Der Querschnitt der Sacklochbohrung 10 ist im wesentlichen rechteckig ausgebildet und weist an einer ihrer längeren Seitenflächen 11 eine sich radial nach außen erstreckende Ausnehmung 12 auf. Die Sacklochbohrung 10 dient zur Aufnahme eines an einem Drehknopf ausgebildeten Zapfens, der ebenso, wie der Drehknopf, in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Der Zapfen ragt nach oben über eine in der Gehäusewand 3 ausgebildete Bohrung 13, die konzentrisch zur Sacklochbohrung 10 verläuft, aus dem Gehäuse 2 heraus und ist mit dem von Hand betätigbaren Drehknopf verbunden. In die Ausnehmung 12 greift ein am Zapfen des Drehknopfs ausgebildetes, aber nicht dargestelltes Rastelement ein, wodurch die Lage des Drehknopfs zum Gehäuse 2 und zum Drehschalter 1 eindeutig bestimmt wird. Auf der Oberseite 9 sind am Umfangsrand des Schaltrades 4 zwei Anschläge 14, 15 angeformt, die sich in der Zeichnung nach oben erstrecken und die auf gleichem Radius in einem vorgegebenen Winkel voneinander entfernt sind. In den zwischen den beiden Anschlägen 14, 15 ausgebildeten Ringraum greift ein am Gehäuse 2 angeformter Anschlag 16 ein, der sich in der Zeichnung von der Gehäusewand 3 nach unten erstreckt.On the upper side 9 of the
Gemäß den Fig. 1 und 5 schließt sich an die Sacklochbohrung 10 in der Zeichnung nach unten ein konzentrisch zur Sacklochbohrung 10 verlaufender Zapfen 17 an, der eine an der Leiterplatte 7 ausgebildete Durchgangsbohrung 18 durchdringt und der in der Durchgangsbohrung 18 zentriert ist. In Höhe der Unterseite 19 der Leiterplatte 7 verjüngt sich der Zapfen 17 über die Ringstufe 19 derart, daß auf dem Zapfen 17 eine Ringnut 20 entsteht. Die Breite der Ringnut 20 ist nicht viel größer als die Dicke des Plattenelements 5. An die Ringnut 20 schließt sich in der Zeichnung nach unten am Zapfen 17 ein im Querschnitt im wesentlicher rechteckiger Abschnitt an, deren größter Außendurchmesser 22 dem größten Außendurchmesser des Zapfens 17 entspricht. Der Abstand der beiden Seitenflächen 23, 24 zueinander ist gerade so groß wie der Abstand der beiden Seitenflächen 25, 26 der im Plattenelement 5 ausgebildeten Bohrung 27 nach Fig. 4. Der Querschnitt der Bohrung 27 nach Fig. 4 entspricht der äußeren Abmessung des Abschnitts 21 nach Fig. 5, er ist lediglich geringfügig größer als der Abschnitt 21, damit der Abschnitt 21 durch die Bohrung 27 hindurch geführt werden kann. Der Abschnitt 21 bildet somit mit der Bohrung 27 und dem Plattenelement 5 den Bajonettverschluß des Drehschalters 1. Der Durchmesser der Ringnut 20 nach Fig. 1 entspricht nahezu der Breite des Abschnitts 21, gemessen über die kürzeste Länge der beiden Seitenflächen 23, 24 nach Fig. 5.According to FIGS. 1 and 5, a
Entsprechend Fig. 1 zentriert sich das Plattenelement 5 in der Ringnut 20 über die beiden Seitenflächen 25, 26. Der Abschnitt 21 ist in der Zeichnung unterhalb des Plattenlements 5 angeordnet und liegt mit seiner Anlagefläche 28 an der Unterseite 29 des Plattenelements 5 an.According to FIG. 1, the
Nach Fig. 4 ist das Plattenelement 5 in Draufsicht im wesentlichen trapezförmig ausgebildet. An dem in der Zeichnung linken Ende ist gemäß den Fig. 1 und 4 an dem Plattenelement 5 ein Blechlappen 30 ausgebildet, der nach Fig. 1 senkrecht nach oben zur Plattenelement verläuft und der in einen dem Blechlappen 30 angepaßten Schlitz 31 in die Leiterplatte 7 eingreift.4, the
Auf der dem Blechlappen 30 gegenüberliegenden Seite ist nach den Fig. 1 und 4 eine im Querschnitt L-förmig ausgebildete Zunge 32 angeformt, die eine in der Leiterplatte 7 im Querschnitt viereckige Bohrung 33 in der Zeichnung nach oben durchdringt. An dem längeren Schenkel 34 sind nach den Fig. 1, 2 und 4 seitlich zu beiden Seiten im Querschnitt rechteckige Blechstreifen 36, 37 angeformt, die von den Seitenwänden 38, 39 der Bohrung 33 begrenzt werden. Die Seitenwände 38, 39 dienen dazu, daß das Plattenelement 5 nicht seitlich abkippen kann.On the side opposite the
Nach den Fig. 1 und 2 schließt sich im rechten Winkel an den längeren Schenkel 34 ein kürzerer Schenkel 40 an, der in der Zeichnung nach Fig. 1 nach rechts verläuft. Der kürzere Schenkel 40 bildet den Fuß der L-förmig ausgebildeten Zunge 32. Der Fuß 40 ist nach Fig. 2 nach oben gewölbt und greift in eine an der Unterseite 41 des Schaltrades 4 angeformte, im Querschnitt V-förmig ausgebildete Ausnehmung 42 ein. In den Fig. 2 und 5 sind an der Unterseite 41 des Schaltrades 4 am radial äußeren Rand hintereinander mehrere zackenförmige Erhebungen 43 gleicher Abmessungen angeformt, zwischen denen sich die Ausnehmungen 42 befinden. Die Ausnehmungen 42 ergeben mit dem Fuß 40 beim Betätigen des Drehschalters 1 die Rastwirkung. Der Radius der nach oben gerichteten Wölbung des Fußes 40 ist so bemessen, daß er in der Ausnehmungen 42 spielfrei eingreift.According to FIGS. 1 and 2, a
In Fig. 2 und 4 sind an dem oberen und unteren Rand in das Plattenelement 5 Vorsprünge 44, 45 eingedrückt, die nach Fig. 2 an der Unterseite der Leiterplatte 7 anliegen, wodurch das Plattenelement 5 vorgespannt und in diesem Bereich einen bestimmten Abstand zur Leiterplatte 7 aufweist.In FIGS. 2 and 4,
In den Fig. 1 und 5 ist auf der Unterseite 41 gegenüber den Erhebungen 43 am Schaltrad 4 eine im Querschnitt viereckige. Tasche 45 angeformt, die von einem Rand 47 umgeben ist. In der Tasche 46 befindet sich nach Fig. 1 eine Kontaktbrücke 48, deren Bodenblech 49 der Tasche 46 angepaßt ist und lose in die Tasche 46 eingesetzt ist. Von dem Bodenblech 49 erstrecken sich nach Fig. 1 zwei nebeneinander verlaufende, federnde Kontaktfahren 50, 51 nach unten, die auf der Oberfläche 8 der Leiterplatte 7 mit Vorspannung anliegen. Die Kontaktfahnen 50, 51 stellen die Stromverbindung verschiedener Strompfade auf der Leiterplatte 7 her, so daß in der Zeichnung nicht dargestellte Schaltkreise mit Strom versorgt bzw. hiervon getrennt werden.1 and 5 is on the
In Fig. 3 ist anstelle der in Fig. 1 dargestellten Bajonettverbindung eine Schnappverbindung 52 zwischen dem Plattenelement 5 und dem Schaltrad 4 gezeigt. Der Zapfen 17 ist an seinem freien Ende geschlitzt, damit die hierdurch gebildeten Stege 53, 54 beim Eindrücken des Zapfens 17 in die im Plattenelement 5 ausgebildete, kreisförmige Bohrung radial nach innen federnd gedrückt werden. Sobald die an den Stegen 53, 54 angeformten Rastnasen 56, 57 die Bohrung 55 in der Zeichnung nach unten durchdrungen haben, nehmen die Stege 53, 54 wieder ihre Ausgangslage ein, so daß die Rastnasen 56, 57 das Plattenelement 5 von unten hintergreifen. Hierdurch wird auf einfache Weise eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Schaltrad 4 und dem Plattenelement 5 erreicht.In FIG. 3, instead of the bayonet connection shown in FIG. 1, a
Die Montage des Drehschalters 1 ist folgende.The assembly of the rotary switch 1 is as follows.
Während der Montage des Drehschalters 1 wird das Schaltrad 4 so gehalten, daß die Unterseite 41, wie in Fig. 5 dargestellt, nach oben zu liegen kommt. Nun wird in die Tasche 46 die Kontaktbrücke 48 eingelegt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Anschließend wird die Leiterplatte 7 auf das Schaltrad 4 aufgesetzt, wobei der Zapfen 17 die Durchgangsbohrung 13 durchdringt. Nun wird das Plattenelement 5 mit seiner Bohrung 27 auf den Abschnitt 21 aufgesetzt. Dabei ist zu beachten, daß der Blechlappen 30 in den Schlitz 31 und die Zunge 32 in die Bohrung 33 eingreift. Das Plattenelement 5 wird soweit auf den Zapfen 17 aufgeschoben, bis die Bohrung 27 die Höhe der Ringnut 20 erreicht hat. Anschließend wird das Schaltrad 4 gedreht und der Abschnitt 21 überragt nun die Seitenflächen 25, 26. Die Montage des Drehschalters 1 ist beendet.During the assembly of the rotary switch 1, the
Das Plattenelement 5 wird über die Ringnut 20 so vorgespannt, daß der kürzere Schenkel 40 und die Kontaktfahnen 50, 51 mit Vorspannung an dem Schaltrad 5 bzw. an der Oberfläche 8 der Leiterplatte 7 anliegen. Wird anschließend die Leiterplatte 7 mit dem Drehschalter 1 in das Gehäuse 2 eingebaut, so ist darauf zu achten, daß der Anschlag 16 zwischen den beiden Anschlägen 14, 15 zum Eingriff gelangt. Hierdurch wird der Drehwinkel des Drehschalters 1 begrenzt, so daß zum einen das Plattenelement 5 niemals vom Zapfen 17 gelöst werden kann und zum anderen nur die für den Drehschalter 1 vorgesehenen Schaltstellungen eingestellt werden können. Aufgrund des verhältnismäßig großen Hebelarms gleitet beim Drehen des Drehschalters 1 die Zunge 32 verhältnismäßig leicht von der einen zur anderen Ausnehmung 42. Da auch die Kontaktfahnen 50, 51 als federnde Zungen ausgebildet sind, so gleiten diese stets mit einer konstanten Anpreßkraft auf der Oberfläche 8 der Leiterplatte 7, wodurch eine Funke bildung weitgehenst vermieden wird. Die Anpreßkraft der Kontaktfahnen 50, 51 wird zusätzlich durch die Federkraft des Plattenelements 5 beeinflußt.The
Claims (11)
- A rotary electrical switch (1) mounted on a printed circuit board (7) having a pattern of electric conductors on its surface (8), with a ratchet wheel (4) mounted for rotatable movement on said printed circuit board (7), with at least one contact bridge (6) establishing electrical contact between at least two conductors on rotary movement of said rotary switch (1), with a trunnion (17) extending from said ratchet wheel (4) through said printed circuit board (7), said trunnion (17) being secured against axial displacement, said contact bridge (6) being further urged into resilient engagement with said surface (8) of said printed circuit board (7), said rotary switch (1) being located in its various switch positions by mechanical means engaging in indentations (42) provided thereon,
characterized in that the securing of said trunnion (17), the engagement in said indentations (42) of said rotary switch (1), and the resilient engagement of said contact bridge (6) by means of a single, elastically deformable plate structure (5) arranged on the underside of said printed circuit board (7) in a manner preventing relative rotation, are accomplished in that said trunnion (17) is passed through said plate structure (5), said trunnion (17) engaging the underside of said plate structure (5) in all switch positions of said rotary switch (1), that a tongue (32) angled in the direction of said trunnion (17) is integrally formed on the periphery of said plate structure (5), said tongue (32) being passed through a bore (33) provided in said printed circuit board (7), the free end (40) of said tongue resiliently engaging in said indentations (42) of said ratchet wheel (4), and that the length of the portion of said tongue (32) passing through said printed circuit board (7) at right angles thereto is dimensioned such as to bias said plate structure (5) between said indentations (42) and its mounting on said trunnion (17). - The rotary electrical switch as claimed in claim 1,
characterized in that said indentations (42) are provided on the underside (41) of said ratchet wheel (4) opposite said surface (8) of said printed circuit board (7). - The rotary electrical switch as claimed in claim 2,
characterized in that said tongue (32) extending away from said plate structure (5) is substantially L-shaped in cross-section, the leg (40) extending from the longer leg (34) of said tongue (32) at right angles and parallel to said ratchet wheel (4) being domed in the direction of said ratchet wheel (4) in such fashion that it falls into any indentation (42) of said ratchet wheel (4) without any clearance. - The rotary electrical switch as claimed in claims 2 and 3,
characterized in that a sheet-metal tang (30) is formed integrally with said plate structure (5) at the end remote from said tongue (32), said sheet-metal tang (30) engaging in a slot (31) provided on said printed circuit board (7). - The rotary electrical switch as claimed in claim 1,
characterized in that said plate structure (5) is provided with projections (44, 45) extending in the direction of and abutting the underside of said printed circuit board (7). - The rotary electrical switch as claimed in claim 1,
characterized in that said plate structure (5) is made of a spring steel sheet material of a thickness dimensioned such as to enable said detent means (32) to be moved slightly resiliently from one indentation (42) to another by manual rotation of said ratchet wheel (4). - The rotary electrical switch as claimed in claim 1,
characterized in that said contact bridge (6) is disposed in a recess (46) provided on said ratchet wheel (4), said recess having a rim (47) for bounding said contact bridge (6), and that in the assembled condition of said rotary switch (1) said printed circuit board (7) holds said contact bridge (6) captive within said recess (46) of said ratchet wheel (4). - The rotary electrical switch as claimed in claim 1,
characterized in that said ratchet wheel (4) is made of plastics material. - The rotary electrical switch as claimed in claim 1,
characterized in that two stop means (14, 15) limiting rotation of said ratchet wheel (4) are provided on the upper side (9) of said ratchet wheel (4) remote from said printed circuit board (7), said stop means being movable into operative engagement with a further stop means (16) disposed on a housing (2). - The rotary electrical switch as claimed in claim 9,
characterized in that a driver arrangement (10) serving to accommodate and secure a rotary knob is provided on the upper side (9) of said ratchet wheel (4), said rotary knob extending through said housing (2) to the outside. - The rotary electrical switch as claimed in claim 1,
characterized in that a bayonet-type connection exists between said trunnion (17) and said plate structure (5), said connection being composed of a bore (27) provided on said plate structure (5) for one part and of detent noses (56, 57) formed on said trunnion (17) for the other part.
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