ПОВОРОТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ В ОСОБЕННОСТИ ДЛЯ БЫТОВОГО ПРИБОРА
ROTARY SWITCH, ESPECIALLY FOR HOUSEHOLD APPLIANCE

Область техники
Настоящее изобретение касается ступенчатого поворотного переключателя в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения, а также бытового прибора с таким ступенчатым поворотным переключателем и способа монтажа такого ступенчатого поворотного переключателя.
Уровень техники
Из патентного документа DE-OS 2260019 известен многопозиционный ступенчатый поворотный переключатель со статором, который состоит из изоляционной кольцевой детали с выступающими внутрь контактными язычками и ротора, который имеет не менее одного переключающего контакта, воздействующего с одной стороны контактных язычков. На повернутой от переключающего контакта стороне контактных язычков на статоре закреплено изоляционное кольцо. Изоляционное кольцо между контактными язычками имеет ребра, выступающие в направлении последних и расположенные рядом с контактными язычками, но не соединенные с ними. За счет ребер изоляционного кольца при последовательном включении контактных язычков обеспечивается опирание подвижных переключающих элементов в зоне между контактными язычками таким образом, что эффективно предотвращается вероятность короткого замыкания между контактными язычками. Однако недостаток имеющегося уровня техники состоит в том, что конструктивное исполнение ступенчатого поворотного переключателя сопряжено с очень высокими затратами и подгонка ступенчатых поворотных переключателей под различные коммутационные модели для различных электрических приборов невозможна или возможна лишь при условии значительных затрат.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в том, чтобы создать ступенчатый поворотный переключатель, в особенности для бытовых приборов, который бы имел простое конструктивное исполнение. В частности, при помощи простых средств должна быть обеспечена возможность адаптации ступенчатого поворотного переключателя под различные коммутационные модели для различных электрических приборов. Кроме того, должен быть упрощен монтаж ступенчатого поворотного переключателя.
В соответствии с изобретением данная задача решена посредством того, что изоляционное кольцо имеет выполненные в соответствии с секторами штекерные приемные гнезда, в которые в осевом направлении вставляются контактные пластины. В то время как контактные пластины вставляются в штекерные приемные гнезда в осевом направлении, группа контактных пластин может одновременно устанавливаться в изоляционное кольцо за один проход. При этом - в зависимости от случая применения - в идентично выполненные изоляционные кольца могут вставляться различные группы контактных пластин с тем, чтобы получить ступенчатый поворотный переключатель, который бы имел различные ступени переключения. Различными могут быть, например, общее число ступеней переключения и/или величина угла или углов коммутации для определенной ступени переключения. Кроме того, в рамках одного ступенчатого поворотного переключателя может быть также предусмотрено определенное количество ступеней переключения, имеющих различные углы коммутации. За счет оформления изоляционного кольца в соответствии с изобретением при помощи простых средств, в частности, при помощи небольшого числа аналогично оформленных деталей, может достигаться большое количество различных ступенчатых поворотных переключателей. При этом различные ступенчатые поворотные переключатели - за исключением выполненной из листового металла рамной части под контактные пластины - имеют идентичные детали. Для такого рода различных коммутационных моделей могут быть, например, пропущены отдельные штекерные приемные гнезда, т.е. отдельные приемные гнезда могут быть не заняты контактными пластинами, либо несколько соседствующих друг с другом штекерных приемных гнезд могут быть заняты одной контактной пластиной с соответственно увеличенным секторным углом.
Штекерные приемные гнезда могут иметь радиально идущие прорези, в которые вставлены стопорные лапки контактных пластин. Стопорные лапки выполнены, например, из способного к гибке металлического листа и предпочтительно приформованы к контактным пластинам. Каждая контактная пластина может иметь поверхность, выполненную в форме тороидального сектора. За счет этого поверхность получает форму, приближенную к форме трапеции. Контактная пластина может иметь, например, две противолежащие друг другу стопорные лапки. Если контактные пластины изготовлены из металлического листа, предпочтительно способом холодной штамповки, то стопорные лапки после операции штамповки, будут отстоять в сторону от контактных полей, находясь с ними в одной плоскости. Перед монтажом контактных пластин стопорные лапки изгибают под прямым углом к поверхности контактной пластины. Чтобы можно было одновременно вставить в изоляционное кольцо большое количество контактных пластин, определенное количество контактных пластин вырубается из одного металлического листа как единое целое. При этом отдельные контактные пластины расположены на металлическом листе в соответствии с их последующим положением в изоляционном кольце и крепятся за счет рамной части металлического листа посредством стопорных выступов. По одному стопорному выступу проходит от внешней периферийной кромки каждой контактной пластины в радиальном центробежном направлении к рамной части. Рамная часть с приформованными стопорными выступами вместе с системой контактных пластин и стопорными лапками образует цельную штекерную часть, которая насаживается на изоляционное кольцо, причем стопорные лапки проходят сквозь прорези. По две радиально идущие прорези двух соседствующих друг с другом штекерных приемных гнезд ограничивают участок перемычки, за который заходят стопорные лапки двух соседствующих друг с другом контактных пластин с целью их фиксации. После установки стопорных лапок в прорези свободные концы стопорных лапок отгибаются наружу в направлении участков перемычек таким образом, чтобы свободные концы стопорных лапок заходили за участки перемычек, и контактные пластины фиксируются на изоляционном кольце. В качестве альтернативы свободные концы стопорных лапок могут отгибаться также в противоположном направлении. При этом свободные концы стопорных лапок заходят не за участки перемычек, а за опорные поверхности штекерных приемных гнезд для контактных пластин.
Поверхности участков перемычек образуют изоляционные площадки. Каждая контактная пластина, смонтированная на изоляционном кольце, ограничивается двумя участками перемычек. У контактных пластин, которые, по меньшей мере, приблизительно выполнены в форме трапеции, участки перемычек проходят в радиальном направлении сбоку от контактных пластин. Участки перемычек служат для того, чтобы обеспечивать электрическую развязку каждых двух соседствующих друг с другом контактных пластин. Дополнительно участки перемычек могут служить в качестве опорной поверхности с тем, чтобы поддерживать пружинный язычок подвижного коммутационного мостика при движении контактной поверхности пружинного язычка от одной контактной пластины к другой контактной пластине. Такая поддержка предотвращает возможность оседания контактной поверхности пружинного язычка между двумя контактными пластинами. Когда предотвращается оседание контактной поверхности пружинного язычка, предотвращается двойное контактирование обоих контактных пластин и уменьшается износ контактной поверхности пружинного язычка.
Штекерные приемные гнезда могут быть смещены ниже уровня изоляционных площадок. Особенно это предпочтительно, когда опорные поверхности штекерных приемных гнезд смещены ниже уровня изоляционных площадок. Предпочтительно опорные поверхности штекерных приемных гнезд смещены ниже уровня изоляционных площадок таким образом, что поверхности контактных пластин находятся заподлицо с поверхностями изоляционных площадок. За счет этого в случае полностью смонтированных контактных пластин на изоляционном кольце создается равномерно ровная поверхность, по которой может беспрепятственно проскальзывать контактная поверхность пружинного язычка. Это уменьшает износ контактной поверхности пружинного язычка и облегчает скольжение контактной поверхности пружинного язычка по контактным пластинам, благодаря чему становится возможным приложение меньшего усилия при регулировании ступенчатого поворотного переключателя.
Каждому штекерному приемному гнезду придано по одному штекерному отверстию под присоединительный флажок соответствующей контактной пластины. Присоединительные флажки предпочтительно цельно приформованы к контактным пластинам, т.е. присоединительные флажки вырубаются из металлического листа вместе с контактными пластинами и стопорными лапками как единое целое. Присоединительные флажки отгибаются из плоскости металлического листа в соответствии со стопорными лапками на 90 градусов и вставляются в отверстия на изоляционном кольце.
Посредством присоединительных флажков изоляционное кольцо крепится за счет электрического контактного спая присоединительных флажков контактных пластин печатных проводников печатной платы. Таким образом, может быть исключена необходимость в специальном монтажном этапе механической фиксации изоляционного кольца на печатной плате.
Предпочтительно изоляционное кольцо для поворотной опоры ротора имеет идущую по всей окружности кольцевую канавку, в которую входят защелки ротора. Чтобы в соответствующем коммутационном положении можно было электрически соединять две контактные пластины, поворотно-включаемый ротор следует установить таким образом, чтобы он мог вращаться относительно изоляционного кольца. В качестве альтернативы ротор может быть закреплен на корпусе электрического прибора, предпочтительно на корпусе бытового прибора, например, аналогичного кухонному комбайну, или на электрической печатной плате или на изоляционном кольце, которое действует как статор. Чтобы установить ротор на изоляционном кольце в поворотных опорах, на изоляционном кольце предпочтительно предусматривают идущую по всей окружности канавку. На роторе предусмотрено определенное количество защелок, фиксирующие выступы которых входят в канавку таким образом, что ротор установлен в осевом направлении на изоляционном кольце, но при этом может вращаться вокруг оси. Благодаря защелкам, которые предпочтительно приформованы к ротору, достаточно насадить ротор на изоляционное кольцо, чтобы установить его в поворотных опорах.
Ротор предпочтительно имеет приемное гнездо для базирования оси, во взаимодействие с которым входит осевой палец органа управления. Ротор может быть выполнен непосредственно как орган управления, благодаря чему приемное гнездо для оси отдельного органа управления становится излишним. Однако если орган управления образуется не самим ротором, а предусмотренным для этого отдельным от ротора органом управления, то отдельный орган управления, например, может быть поворотно установлен на корпусе и иметь осевой палец, свободный конец которого входит во взаимодействие с приемным гнездом для базирования оси ротора. За счет этого создается соединительная муфта вала таким образом, что поворот органа управления инициирует вращение ротора. В качестве альтернативного варианта осевой палец может быть предусмотрен также на роторе, а свободный конец осевого пальца может входить во взаимодействие с приемным гнездом для базирования оси на органе управления.
Ротор имеет фиксирующий участок для фиксации коммутационного мостика. Под коммутационным мостиком (или коммутационной перемычкой) понимается электропроводящий соединительный элемент, который не менее чем в одном выбранном заданном коммутационном положении ступенчатого поворотного переключателя электрически соединяет друг с другом не менее двух контактных пластин, предварительно определенных для этого коммутационного положения. Как правило, в каждом коммутационном положении именно две контактные пластины электрически соединены друг с другом. При этом размеры контактной пластины могут быть соответственно выбраны таким образом, что она будет охватывать несколько секторов. Таким образом, это контактная пластина образует общее соединение с «землей», которое в любом коммутационном положении ступенчатого поворотного переключателя контактирует с первой контактной поверхностью пружинного язычка. Вторая контактная поверхность пружинного язычка при вращении ротора переходит к соответствующей, приданной ей второй контактной пластине. Таким образом, может достигаться большое количество коммутационных положений. Поэтому коммутационный мостик соединен с ротором прочным на скручивание соединением. Для этого в простом варианте осуществления на роторе предусмотрен фиксирующий участок, в который может вставляться коммутационный мостик. Предпочтительно, фиксирующий участок выполнен в виде седла с отличным от формы круга поперечным сечением, которое (седло) вставляется в паз коммутационного мостика. Контур этого паза приведен в соответствие с поперечным сечением седла. Поперечное сечение седла может иметь, например, форму квадрата, прямоугольника или звезды. Чтобы обеспечить то, что коммутационный мостик будет смонтирован в правильном угловом положении относительно ротора, на роторе может быть предусмотрен, например, выступ, расположенный на определенном радиальном расстоянии от оси и идущий в осевом направлении. Соответствующее выступу отверстие на коммутационном мостике позволяет осуществлять монтаж коммутационного мостика только в правильном угловом положении, в котором выступ ротора может входить в отверстие на коммутационном мостике.
Коммутационный мостик предпочтительно имеет не менее одного состоящего из двух частей пружинного язычка с двумя контактными точками, расположенными относительно друг друга с соответствующим смещением по периметру и угловому положению. За счет выбора двух контактных точек на определенном пружинном язычке обеспечивается то, что электрическое соединение обеспечивается за счет не менее одной из обеих контактных точек. Для улучшения контактирования каждой из обеих контактных точек придан собственный участок пружинного язычка таким образом, что каждая контактная точка упруго отжимается к соответствующей контактной пластине независимо от другой контактной точки. Обе контактные точки могут быть также позиционированы таким образом, что при переключении с одной контактной пластины на следующую контактную пластину в электрический контакт всегда вступает, по меньшей мере, та или другая пластина, т.е. расстояние между двумя контактными точками больше ширины изолирующих участков перемычек изоляционного кольца. Благодаря этому предотвращается вероятность возникновения неопределенных коммутационных положений, при которых в электрический контакт не вступила ни та, ни другая контактная пластина.
Ступенчатый поворотный переключатель в соответствии с изобретением особенно предпочтителен для возможного использования в бытовых приборах, в частности в кухонных комбайнах. Ступенчатый поворотный переключатель быстро и просто монтируется из небольшого числа деталей, которые могут изготавливаться с малыми издержками производства. При использовании в значительной степени унифицированных деталей для ступенчатого поворотного переключателя только за счет различного оформления металлической листовой детали для контактного устройства могут создаваться самые различные коммутационные модели, которые в зависимости от электрической функции могут использоваться в самых различных бытовых приборах.
Изобретение относится также к способу монтажа ступенчатого поворотного переключателя в соответствии с настоящим изобретением.
Способ включает в себя следующие этапы:
- Холодную штамповку металлического листа для изготовления контактного устройства контактных пластин с приформованными присоединительными флажками и стопорными лапками, причем контактное устройство, будучи размещено по секторам как единое целое, удерживается рамной частью металлического листа;
- Гибку металлического листа для ориентирования присоединительных флажков и стопорных лапок в направлении, перпендикулярном плоскости металлического листа;
- Установку металлического листа в изоляционное кольцо таким образом, что присоединительные флажки вводятся в штекерные отверстия, а стопорные лапки - в прорези изоляционного кольца, пока контактные пластины контактного устройства не лягут в штекерные приемные гнезда;
- Отгибание стопорных лапок контактных пластин за участки перемычек, каждый из которых ограничивается двумя радиально идущими прорезями двух соседствующих друг с другом штекерных приемных гнезд;
- Отрезку рамной части металлического листа для электрической развязки контактных пластин контактного устройства.
Способ в соответствии с настоящим изобретением может быть дополнен еще другими технологическими этапами:
- Насаживание изоляционного кольца, оснащенного контактными пластинами, на печатную плату с печатными проводниками;
- Припайка присоединительных флажков к печатным проводникам печатной платы;
- Установка коммутационного мостика в ротор;
- Насаживание ротора на изоляционное кольцо таким образом, чтобы защелки ротора заходили за кольцевую канавку изоляционного кольца.
Краткий перечень чертежей
Вариант осуществления ступенчатого поворотного переключателя более подробно поясняется ниже со ссылкой на прилагаемые фигуры 1 -5.
На чертежах показано следующее:
На Фиг.1 - ступенчатый поворотный переключатель в соответствии с изобретением в разнесенном виде;
На Фиг.2 - ступенчатый поворотный переключатель согласно фиг.1 в собранном виде снизу;
На Фиг.3 - вид сверху на контактное устройство в соответствии с изобретением после холодной листовой штамповки;
На Фиг.4 - вид сверху на контактное устройство согласно фиг.3 после гибки;
На Фиг.5 - перспективный вид коммутационного мостика в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показан ступенчатый поворотный переключатель в соответствии с изобретением, который имеет изоляционное кольцо 1. Изоляционное кольцо 1 выполнено в форме круглого диска. Верхняя поверхность разделена на определенное число сегментов, причем каждому сегменту придана опорная поверхность 2. Первые опорные поверхности 2а имеют форму кольцевого сегмента, т.е. их контур выполнен приблизительно в форме трапеции. Вторая опорная поверхность 2b образует соединение с корпусом и проходит через значительно больший сегментный угол, чем первые меньшие опорные поверхности 2а. Как опорные поверхности 2а, так и опорная поверхность 2b находятся ниже уровня верхней стороны изоляционного кольца 1. Каждая из более глубоко посаженных опорных поверхностей 2а и 2b ограничена соответствующими ей двумя соседствующими друг с другом участками 3 перемычек. Изоляционные площадки 4 являются частью верхней стороны изоляционного кольца 1. На кромке окружности изоляционного кольца 1 выполнена кольцевая канавка 5. Кольцевая канавка 5 выполнена таким образом, что одна ее сторона, обращенная вниз, является открытой, а другая сторона, обращенная вверх, ограничена за счет выступающей кромки изоляционного кольца 1. Каждой опорной поверхности 2 приданы две радиально идущие прорези 6 и не менее одного штекерного отверстия 7. Каждая опорная поверхность 2а или, соответственно, 2b совместно с соответствующими ей двумя прорезями 6 и не менее чем одним штекерным отверстием 7 образует штекерное приемное гнездо для соответствующей контактной пластины 9.
Каждая контактная пластина 9 по своей форме соответствует форме опорной поверхности 2, т.е. каждая контактная пластина 9 имеет форму дискового сегмента, т.е. его контур выполнен приблизительно в форме трапеции. На кромке 10 самой короткой стороны контактной пластины 9 выполнен присоединительный флажок 11. Все присоединительные флажки 11 проходят под прямым углом к поверхностям контактных пластин 9 и распределены по всему внутреннему периметру. По бокам обеих радиально ориентированных кромок 12 контактной пластины 9 выполнены стопорные лапки 13. Стопорные лапки 13 проходят аналогично присоединительным шинкам 11 под прямым углом к поверхностям контактных пластин 9 и, будучи радиально ориентированными, распределены по всему периметру. На другой кромке 14 самой длинной стороны контактной пластины 9 выполнен участок 15 перемычки, радиально выступающий наружу в зоне внешнего периметра.
В собранном состоянии не менее одной контактной точки 16 скользит по контактным пластинам 9, расположенным на окружности. По меньшей мере одна контактная точка 16 выполнена электропроводящей и предусмотрена на пружинном язычке 17 коммутационного мостика 18. Коммутационный мостик изготовлен из упругого электропроводящего материала, например, из металлического листа, предпочтительно из медного сплава. Коммутационный мостик 18, пружинные язычки 17 и контактные точки предпочтительно выполнены как цельная, отштампованная из листа деталь. Коммутационный мостик 18 представлен на фиг.5 и более подробно поясняется в описании соответствующей фигуры. В центре коммутационного мостика 18 имеется паз 19 некруглой формы, а именно, по меньшей мере, приблизительно квадратной формы. Посредством паза 19 коммутационный мостик 18 насаживается на фиксирующий участок 20 ротора 21. Ротор 21 выполнен с возможностью вращения вокруг оси 22 и на своей верхней стороне имеет приемное гнездо 23 для базирования осевого пальца 24 органа 25 управления. Приемное гнездо 23 в поперечнике имеет форму, соответствующую поперечному сечению фиксирующего участка 20, причем размер его соответственно уменьшен с тем, чтобы образованное пазом приемное гнездо 23 в пространственном отношении могло лечь на фиксирующий участок 20, выполненный в виде выступа. Осевой палец 24 в поперечнике имеет квадратную форму, и, таким образом, свободный конец 26 осевого пальца 24 входит в приемное гнездо 23 с геометрическим замыканием. При осевом пальце 24, вставленном в приемное гнездо 23, ротор 21 может приводиться во вращение вокруг оси 22 за счет поворота участка 27 управления органа 25 управления, благодаря чему контактные точки 16 коммутационного мостика 18 могут скользить по контактным пластинам 9 по круговой траектории. Ротор 21 имеет определенное число распределенных по периметру защелок 28, которые в смонтированном состоянии ступенчатого поворотного переключателя входят в кольцевую канавку 5 изоляционного кольца 1.
На фиг.2 показан ступенчатый поворотный переключатель в сборе. Защелки 28 приформованы к цилиндрической боковой стенке 29 ротора 21. Защелки 28 проходят в направлении, параллельном оси 22. К свободному концу защелки 28 приформована выступающая внутрь стопорная лапка 20. Стопорная лапка 30 защелки 28 заходит за изоляционное кольцо 1 вдоль кольцевой канавки 5. Из штекерных отверстий 7 в изоляционном кольце 1 выступают присоединительные флажки 11 и выходят за печатную плату 31. На задней стороне 32 печатной платы 31 расположены печатные проводники 33. Присоединительные флажки 11 приведены в электрический контакт с печатными проводниками 33 посредством точек 34 пайки.
На фиг.3 показан металлический лист 35 в соответствии с изобретением. Металлический лист 35 имеет рамную часть 36 приблизительно прямоугольного сечения. Рамная часть 36 имеет внутреннюю кромку 37, по существу, круглой формы. Будучи распределенными по периметру весьма равномерно, участки 15 перемычек предпочтительно идут внутрь в радиальном направлении. На радиально направленных внутренних концах участков 15 перемычек находятся контактные пластины 9. К правой и левой стороне контактной пластины в радиальной плоскости приформовано по одной стопорной лапке 13. К радиально направленному внутреннему концу каждой контактной пластины 9 приформован присоединительный флажок 11. Каждая контактная пластина 9 соединена с рамной частью 36 за счет не менее одного участка 15 перемычки. Контактные пластины большего размера, как, например, заземляющий контакт 38, соединены с рамной частью 36 за счет нескольких участков 15 перемычки, в частности, двух участков 15 перемычки. Металлический лист 35 с показанным на фиг.3 контактным устройством изготовлен из листовой заготовки путем холодной штамповки за один проход.
На фиг.4 показан штампованный металлический лист 35 согласно фиг.3 после операции гибки. Как присоединительные флажки 11, так и стопорные лапки 13 отогнуты за плоскость чертежа или, соответственно, плоскость листа под прямым углом внутрь плоскости
На фиг.5 показан коммутационный мостик 18 в соответствии с изобретением. Коммутационный мостик 18 по своему внешнему контуру выполнен, по меньшей мере, приблизительно в форме круга. В центре находится паз 19. Паз 19 предпочтительно имеет квадратное или, по меньшей мере, прямоугольное сечение. Пружинные язычки 17 ориентированы на дискообразный коммутационный мостик 18 примерно в касательном направлении. На каждом из свободных концов пружинных язычков 17 расположено по одной контактной точке 16. Как показано на фигуре, один или несколько контактных язычков 12 могут быть выполнены из двух частей. При этом контактный язычок 17 имеет два пружинящих свободных конца, причем каждый свободный конец содержит собственную контактную точку 16. Две из этих контактных точек 16 расположены с угловым смещением относительно друг друга. В качестве альтернативного или дополнительного варианта контактные точки 16 могут быть расположены также на различных радиусах. На определенном радиальном расстоянии от паза 19 предусмотрено не менее одного отверстия 39, которое обеспечивает правильное угловое положение коммутационного мостика 18 и ротора 21. Для этого к ротору 21 приформован выступ 40, который в смонтированном положении коммутационного мостика 18 на роторе 21 вставлен в отверстие 39.