EP0238899A1

EP0238899A1 - Tastschalter

Info

Publication number: EP0238899A1
Application number: EP87103002A
Authority: EP
Inventors: Manfred Böing
Original assignee: Schulte Elektrotechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Schulte Elektrotechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1987-03-03
Publication date: 1987-09-30
Also published as: DE3609127C2; DE3609127A1

Abstract

Ein Tastschalter mit einem hülsenförmigen Gehäuse, dessen Bodenwandung paarweise einander gegenüberstehende Kontaktstücke aufnimmt, und mit einer innerhalb des Gehäuses entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verschiebbaren Taste, die Kontaktbrücken betätigt. Es bestehen folgende technischen Teilprobleme: Die Kontaktbewegung soll sprunghaft erfolgen, damit die Kontakte möglichst schnell geschlossen und geöffnet werden. Ein Kontaktprellen soll vermieden werden. Das Schaltgeräusch soll möglichst gering sein. Innerhalb der Taste (15) ist ein die Kontaktbrücken (23) tragender Schaltschieber (20) in Axialrichtung des Gehäuses (1) verschiebbar angeordnet. Der Schaltschieber (20) ist innerhalb der Taste (15) durch eine Schraubenfeder (27) gehalten, die in jeder Endstellung des Schaltschiebers entspannt ist. Der Schaltschieber (20) stößt in jeder Schaltrichtung mit Spannfüßen (21, 22) an Spannasen (13, 14) des Gehäuses (1) an und spannt dadurch bei der Schaltbewegung die Schraubenfeder (27) auf Druck bzw. Zug vor. Zur Sprungauslösung des Schaltschiebers (20) rasten Schaltprofile der Taste (15) die Spannfüße (21, 22) des Schaltschiebers (20) aus. Fig. 3.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tastschalter mit einem Gehäuse, desen Bodenwandung paarweise einander gegenüberstehende Kontaktstücke aufnimmt, und mit einer innerhalb des Gehäuses entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verschiebbaren Taste, die den Kontaktstücken zugeordnete Kontaktbrücken betätigt, wobei innerhalb der Taste ein die Kontaktbrücken tragender Schaltschieber sowohl gegenüber dem Gehäuse als auch gegenüber der Taste verschiebbar angeordnet ist.
Aus der DE-OS 26 51 376 ist ein Tastschalter bekannt, bei dem innerhalb des Gehäuses eine Taste entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verschiebbar ist. Die Taste umfaßt einen in Axialrichtung verschiebbaren Schaltschieber, der gegenüber der Taste in Einschaltrichtung nachgiebig abgestützt ist. Außerdem sind zwischen Taste und Schaltschieber formschlüssig zusammenwirkende Anschläge vorhanden. Hier wird die Schaltbewegung durch die Rückstellfeder bestimmt. Die gegenseitige Beweglichkeit der Taste und des Schaltschiebers ermöglicht für die Taste einen großen Leerhub. Eine Sprungschaltung ist mit dieser Anordnung nicht möglich.
Die DE-PS 416 460 beschreibt einen Druckknopfschalter mit einer durch ein Schaltglied wechselweise umschaltbaren Kontaktbrücke. Durch bewegliche Profilführungen erfolgt eine Verrastung der Kontaktbrücke in den Endstellungen. Die beweglichen Profilführungen werden durch die Tastbewegung entsperrt. Dieser Druckknopfschalter beschreibt zwar eine Verrastung der Kontaktbrücke in der Einschaltstellung und der Ausschaltstellung. Jedoch ist eine Sprungfunktion für die Umschaltbewegung nicht vorgesehen.
Die DE-PS 196 115 beschreibt einen Druckschalter, dessen Kontaktbrücken durch zwei gegeneinander wirksame Schraubenfedern abgestützt ist. In der Einschaltstellung ist die Kontaktbrücke verrastet. Bei der Ausschaltbewegung wird eine Feder vorgespannt und führt zu einer sprunghaften Ausschaltbewegung. Die Einschaltbewegung erfolgt langsam und gleitend. Eine definierte Sprungschaltung ist hier nicht vorgesehen.
Ein Tastschalter der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 33 36 878 bekannt. Dort erfolgt durch einen zusätzlichen Schieber mit Keilprofilen eine Sprungauslösung beim Umschaltvorgang. Der zusätzliche Schieber mit den Keilprofilen ist durch eine Feder vorgespannt. Hierdurch ergibt sich eine Rückwirkung auf den Kontaktdruck bei der Umschaltbewegung.
Aufgabe der Erfindung ist eine Sprungbetätigung beim Einschaltvorgang und beim Ausschaltvorgang, ohne daß jedoch der Kontaktdruck hierdurch beeinflußt wird. Außerdem soll das Schaltgeräusch möglichst gering sein.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schaltschieber innerhalb der Taste an einer Schraubenfeder sitzt, die in jeder Endstellung (Ausschaltstellung und Einschaltstellung) des Schaltschiebers entspannt ist, daß in jeder Enstellung Spannfüße des Schaltschiebers Spannasen des Gehäuses gegenüberstehen und bei der Schaltbewegung aus dieser Endstellung an die jeweiligen Spannasen anstoßen, wobei bei der Einschaltbewegung der Taste die Schraubenfeder auf Druck und bei der Ausschaltbewegung der Taste die Schraubenfeder auf Zug vorspannt wird, und daß zur Sprungauslösung des Schaltschiebers Schaltprofile der Taste die Spannfüße des Schaltschiebers ausrasten, so daß der Schaltschieber durch die vorgespannte Schraubenfeder beschleunigt wird.
Die Erfindung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als der Schaltschieber innerhalb der Taste in seiner Bewegung von der Bewegung der Taste entkoppelt ist. Dadurch kann der Schaltschieber unabhängig von der Bewegung der Taste sprunghaft bewegt werden, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit nur von der Spannkraft der Spannfeder abhängt. Die Schaltbewegung wird über ein Schaltprofil gesteuert. Die Schraubenfeder ist in jeder Endstellung entspannt und wird bei der Schaltbewegung entweder auf Zug oder auf Druck beansprucht. Dadurch wird der Schaltschieber entlastet. Die in den Endstellungen wirksamen Spannfüße legen die Endstellungen des Schaltschiebers fest. Das Schaltgeräusch ist außerordentlich gering, da keine Schnappfedern vorhanden sind, die ein starkes Geräusch erzeugen. Die Schraubenfedern stützen sich gleichmäßig ab und bewirken eine gleichmäßige Bewegung. Der Tastschalter läßt sich in ein vorgegebenes Steckersystem einpassen.
Zur Verbesserung der Selbstreinigung und Prellfreiheit der Kontaktstücke ist vorgesehen, daß die kontaktgebenden Abschnitte der Konaktstücke in axialer Richtung des Gehäuses ausgerichtet sind und daß die Schenkel der Kontaktbrücken sich gleitend an den Kontaktstücken entlangbewegen. Infolge der Gleitbewegungen erfolgt eine Selbstreinigung. Die gleitende Kontaktgabe sichert auch die Prellfreiheit. Eine derartige gleitende Kontaktgabe ist aus der DE-OS 2 028 223 an sich bereits bekannt.
Zur Sicherung, Befestigung und Führung der Spannfüße ist vorgesehen, daß die Spannfüße des Schaltschiebers durch Schlitze der Ringwadung der Taste hindurchreichen und daß die Schlitzränder als Schaltprofile ausgebildet sind. Eine solche Ausbildung ist an sich aus der DE-OS 34 25 097 bekannt.
Damit der Schaltschieber möglichst gleichmäßig geführt ist, ist vorgesehen, daß die Spannfüße, die in den beiden Schaltrichtungen des Schaltschiebers wirksam sind, jeweils um 90° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.
Damit die Schraubenfeder sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung sicher wirksam ist, ist vorgesehen, daß die Enden der Schraubenfeder in ringnutenförmige Aufnahmen des Schaltschiebers und der Taste eingreifen. Man erreicht dadurch eine gewindeartige Aufnahme der Federenden und eine feste Halterung.
Der Abschluß des Gehäuses wird dadurch erreicht, daß das Gehäuse durch einen rastend aufdrückbaren Deckel abgeschlossen ist.
Eine sogenannte Einlochmontage des Schaltschiebers wird dadurch sichergestellt, daß das Gehäuse widerhakenartige Rastfüße aufweist, die einem Flansch des Deckels gegenüberstehen.
Der Tastschalter kann einerseits als Schließer in der Weise ausgebildet sein, daß für eine Schließerfunktion in der herausstehenden Stellung der Taste die Kontaktbrücken des Schaltschiebers im Abstand von den Kontaktstücken stehen und daß in eingedrückter Stellung der Taste die Kontaktbrücken die Kontaktstücke elektrisch miteinander verinden. Dieses sowie das folgende Merkmal sind an sich bereits aus der DE-OS 34 25 097 bekannt.
In anderer Weise kann auch der Tastschalter als Öffner derart ausgebildet sein, daß für eine Öffnerfunktion in der herausstehenden Stellung der Taste die Schenkel der Kontaktbrücken an den zugeordneten Kontaktstücken anliegen, daß die Kontaktstücke aus Kunststoffführungsbahnen herausragen und daß in eingedrückter Stellung der Taste die Schenkel der Kontaktbrücken durch die Wirkung der Kunststoffführungsbahnen von den Kontaktstücken abgehoben sind.
Ausführungsformen des Tastschalters werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht des Tastschalters,
Fig. 2 eine Umklappung zu Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1 mit eingedrückter Stellung der Taste und
Fig. 5 eine Ausbildung des Tastschalters als Öffner.

Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Tastschalter ist als Schließer ausgebildet. Er umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 1, dessen Bodenwandung 2 als Sockel für Kontaktstücke 3, 4, 5, 6 ausgebildet ist. Die Kontaktstücke sind in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise fest nach einem quadratischen Muster angeordnet und in Axialrichtung des Gehäuses 1 ausgerichtet. Die Kontaktstücke bilden unmittelbar eine Einheit mit Steckerstiften, die auf der Außenseite der Bodenwandung 2 des Gehäuses 1 ausgebildet sind. Diese Teile sind an sich bekannt und daher im Einzelnen nicht erläutert.
Das Gehäuses 1 hat im Bereich der offenen Stirnseite vier Rastnasen 7. Außerdem sind jeweils zwischen den Rastnasen 7 widerhakenartige Rastfüße 8 vorgesehen, die von der Umfangswandung des Gehäuses 1 nach außen abstehen.
Das Gehäuse 1 ist durch einen Deckel 9 abgeschlossen, der mit Zungen 10 über die Rastnasen 7 greift, wobei die Rastnasen 7 in Ausschnitte 11 der Zungen 10 eintreten. Dadurch erfolgt eine Verrastung des Deckels auf dem Gehäuse 1. Die Rastfüße 8 bewirken eine Halterung des Gehäuses 1 nach dem Einsetzen des Tastschalters in ein Ein- bauloch einer Montageplatte 12.
Auf der Innenwand des Gehäuses 1 sind jeweils paarweise einander gegenüberstehend Spannasen 13 und 14 ausgebildet, die einerseits in Umfangsrichtung um 90° gegeneinander versetzt sind und auch in ihrer Wirkungsrichtung entgegengesetzt ausgebildet sind. Die Funktion die ser Spannasen 13, 14 wird noch im einzelnen erläutert.
Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine Taste 15 geführt, die durch einen Durchgang des Deckels 9 hindurchreicht. Im Inneren des Gehäuses 1 weist die Taste 15 eine Ringwand 16 auf. Am Fuß der Ringwand 16 stützt sich eine Schraubendruckfeder 17 ab, die auch an der Bodenwandung 2 des Gehäuses 1 abgestützt ist und die Rückstellkraft für die Taste 15 liefert. Jeweils in Ausrichtung auf die Spannasen 13 bzw. 14 sind innerhalb der Ringwandung 16 Paare von Schlitzen 18 und 19 vorgesehen. Diese Schlitze erlauben ein Gleiten der Ringwandung 16 über die Spannasen 13 und 14, ohne daß dadurch die Bewegung der Taste 15 beeinträchtigt wird.
Innerhalb der Ringwandung 16 der Taste 15 ist ein Schaltschieber 20 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet. Dieser Schaltschieber 20 trägt zwei Paare von in radialer Richtung nachgiebigen Spannfüßen 21, 22, die mit den Spannasen 13 bzw. 14 zusammenwirken und die jeweils durch Schlitze 18 bzw. 19 hindurchreichen. Der Schaltschieber nimmt zwei Kontaktbrücken 23 auf, deren Schenkel 24 mit den Kontaktstücken 3, 4, 5, 6 zusammenwirken. Die Anordnung der Schaltbrücken 23 ist insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich; die Schenkel 24 sind in Axialrichtung des Gehäuses 1 ausgerichtet.
Der Schaltschieber 20 besitzt eine Aufnahme 25 mit Ringnuten 26, in die ein Ende einer Schraubenfeder 27 eingedreht werden kann, so daß dadurch die Schraubenfeder 27 in den Ringnuten 26 festgehalten ist. Das andere Ende der Schraubenfeder ist in entsprechender Weise in Ringnuten 28 einer Aufnahme 29 der Taste 15 gehalten. So sind die Enden der Schraubenfeder 27 in der Aufnahme 25 des Schaltschiebers 20 und in der Aufnahme 29 der Taste 15 festgehalten, so daß die Schraubenfeder 27 sowohl als Druckfeder als auch als Zugfeder wirksam sein kann.
Die Funktion des Tastschalters wird im Folgenden anhand der Umschaltung zwischen der herausstehenden Stellung der Taste 15 gemäß Fig. 3 und der eingedrückten Stellung der Taste 15 gemäß Fig. 4 erläutert. Da der Tastschalter nach den Fig. 1 bis 4 als Schließer ausgebildet ist, ist der Stromkreis in der herausstehenden Stellung der Taste 15 unterbrochen. Die Schraubenfeder 17 spannt die Taste 15 in der herausstehenden Stellung oder Ausschaltstellung gemäß Fig. 3 vor. Die Schraubenfeder 27 ist in dieser Stellung entspannt und hält so den Schaltschieber 20 fest. Die Spannfüße 21 des Schaltschiebers 20 stehen den Spannasen 13 gegenüber. Beim Eindrücken der Taste 15 be wegt sich die Ringwandung 16 in axialer Richtung und drückt dabei die Schraubenfeder 17 zusammen. Die Spannfüße 21 kommen an den Spannasen 13 zur Anlage und halten dadurch den Schaltschieber 20 fest. Infolgedessen wird die Schraubenfeder 27 zusammengedrückt, so daß Federkraft gespeichert wird. Schließlich kommen die Wände 30 der Schlitze 18 mit den Spannfüßen 21 in Eingriff und werden als Schaltprofil für die Spannfüße 21 wirksam, indem die Spannfüße 21 radial nach innen gedrückt werden. Dadurch kommen die Spannfüße 21 von den Spannasen 13 frei, so daß der Schaltschieber 20 durch die Druckkraft der Schraubenfeder 27 sprungartig bewegt werden kann. Der Schaltschieber 20 bewegt sich damit in die Einschaltstellung, in der die Schenkel 24 der Kontaktbrücken 23 an den Kontaktstücken 3, 4, 5, 6 anliegen und dadurch den Stromkreis schließen. Diese eingedrückte Stellung oder Einschaltstellung der Taste 15 ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei entspannt sich die Schraubenfeder 27 und hält in entspanntem Zustand den Schaltschieber 20 fest. Ein Kontaktprellen wird so vermieden.
Die Erfindung sichert einen sprunghaften und schlagartigen Kontaktschluß, so daß eine Lichtbogenbildung weitgehend ausgeschlossen ist. Da die Schraubendruckfeder in der Einschaltstellung ebenfalls entspannt ist, ist die Einschaltstellung des Schaltschiebers 20 allein durch die entspannte Länge der Schraubenfeder 27 festgelegt. Infolgedessen arbeitet der Tastschalter prellfrei. Dieses ist für die Funktion und für die Lebensdauer des Schalters von sehr großer Bedeutung. Da die Schenkel 24 der Kontaktbrücken 23 sich in axialer Richtung bewegen und an den Kontaktflächen der Kontaktstücke 3, 4, 5, 6 vorbeigleiten, wird hierdurch eine Selbstreinigung der Kontaktflächen sichergestellt.
Beim Loslassen der Taste 15 drückt die Schraubendruckfeder 17 die Taste 15 in Ausschaltstellung zurück. Bei dieser Bewegung stehen die Spannfüße 22 des Schaltschiebers 20 an den Spannasen 14 an, vgl. Fig. 4. Dadurch wird die Schraubenfeder 27 gelängt. In der Schraubenfeder 27 wird eine Zugkraft gespeichert. Bei weiterer Bewegung der Ringwandung 16 werden die Ränder 31 als Schaltprofile für die Spannfüße 22 wirksam und drücken die Spannfüße 22 radial nach innen, so daß sie von den Spannasen 14 freikommen. Es erfolgt dann eine sprungartige Verschiebung des Schaltschiebers 20, so daß die Kontakte aufgerissen werden. Auch hier ist eine Sprungfunktion der Kontakttrennung gewährleistet. Dadurch wird ein Lichtbogen weitgehend unterdrückt.
Da nur lineare Gleitbewegungen innerhalb des Tastschalters vor kommen und da nur Schraubenfedern vorhanden sind, ist das Schaltgeräusch außerordentlich gering. Die Schraubenfeder 27 hält in entspannter Stellung des Schaltschieber in der jeweiligen Endstellung fest. Auch hierdurch wird das Schaltgeräusch klein gehalten, da der Schaltschieber praktisch kein Anschlaggeräusch erzeugt.
Eine Ausbildung des Tastschalters als Öffner ist in Fig. 5 gezeigt. Hier sind die Schenkel 54 der Kontaktbrücken 53 verlängert, so daß sie in der herausstehenden Stellung der Taste 15 an den Kontaktstücken anliegen. Fig. 5 zeigt in der linken Hälfte die herausstehende Stellung der Taste 15. In dieser Wartestellung oder Grundstellung ist also der Stromkreis geschlossen.
Die Kontaktstücke 3, 4, 5, 6 sind in Führungsbahnen 32 aus Kunststoff oder Isolierstoff eingebettet.
Wenn man die Taste 15 gemäß der Darstellung in der rechten Hälfte der Fig. 5 in die entgegengesetze Schaltstellung bewegt, so laufen die Schenkel 45 der Kontaktbrücken 53 auf diese Rührungsbahnen aus Kunststoff auf. Dadurch wird der Stromkreis unterbrochen. Der Tastschalter wirkt also als Öffner.

Claims

1. Tastschalter mit einem Gehäuse, dessen Bodenwandung paarweise einander gegenüberstehende Kontaktstücke aufnimmt, und mit einer innerhalb des Gehäuses entgegen der Kraft einer Rückstellfeder verschiebbaren Taste, die den Kontaktstücken zugeordnete Kontaktbrücken betätigt, wobei innerhalb der Taste ein die Kontaktbrücken tragender Schaltschieber sowohl gegenüber dem Gehäuse als auch gegenüber der Taste verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltschieber (20) innerhalb der Taste (15) an einer Schraubenfeder (27) sitzt, die in jeder Endstellung (Ausschaltstellung und Einschaltstellung) des Schaltschiebers entspannt ist, daß in jeder Endstellung Spannfüße (21, 22) des Schaltschiebers (20) Spannasen (13, 14) des Gehäuses (1) gegenüberstehen und bei der Schaltbewegung aus dieser Endstellung an die jeweiligen Spannasen anstoßen, wobei bei der Einschaltbewegung der Taste die Schraubenfeder (27) auf Druck und bei der Ausschaltbewegung der Taste die Schraubenfeder auf Zug vorgespannt wird, und daß zur Sprungauslösung des Schaltschiebers (20) Schaltprofile der Taste (15) die Spannfüße (21, 22) des Schaltschiebers (20) ausrasten, so daß der Schaltschieber durch die vorgespannte Schraubenfeder beschleunigt wird.

2. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontaktgebenden Abschnitte der Kontaktstücke (3, 4, 5, 6,) in axialer Richtung des Gehäuses (1) ausgerichtet sind und daß Schenkel (24) der Kontaktbrücken (23) sich gleitend an den Kontaktstücken (3, 4, 5, 6) entlangbewegen.

3. Tastschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfüße (21, 22) des Schaltschiebers (20) durch Schlitze (18, 19) der Ringwandung (16) der Taste (15) hindurchreichen und daß die Schlitzränder (30, 31) als Schaltprofile ausgebildet sind.

4. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfüße (21, 22), die in den beiden Schaltrichtungen des Schaltschiebers wirksam sind, jeweils um 90° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

5. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schraubenfeder (27) in ringnutenförmige Aufnahmen (25, 29) des Schaltschiebers (20) und der Taste (15) eingreifen.

6. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) durch einen rastend aufdrückbaren Deckel (9) abgeschlossen ist.

7. Tastschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) widerhakenartige Rastfüße (8) aufweist, die einem Flansch des Deckels (9) gegenüberstehen.

8. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Schließerfunktion in der herausstehenden Stellung der Taste (15) die Kontaktbrücken des Schaltschiebers im Abstand von den Kontaktstücken stehen und daß in eingedrückter Stellung der Taste die Kontaktbrücken die Kontaktstücke elektrisch miteinander verbinden. (Fig. 1 bis 4).

9. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Öffnerfunktion in der herausstehenden Stellung der Taste die Schenkel der Kontaktbrücken an den zugeordneten Kontaktstücken anliegen, daß die Kontaktstücke (3, 4, 5, 6) aus Kunststofführungsbahnen (32) herausragen und daß in eingedrückter Stellung der Taste (15) die Schenkel (54) der Kontaktbrücken (53) durch die Wirkung der Kunststofführungsbahnen von den Kontaktstücken abgehoben sind. (Fig. 5).