ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОМОБИЛЬНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

Переключатель относится к электротехнике, преимущественно к электрическим цепям транспортных средств.
Известны кнопочные выключатели см. 37.3710, 371.3710 и переключатели 88.3709, 882.3709, ранее выпускаемые ОАО «АВАР», г.Псков. Они имеют значительную массу, значительное усилие переключения, пониженную надежность работы элементов подсветки, реализованную на автолампах.
Известен выключатель 245.3710, выпускаемый ОАО «АВАР», г.Псков, см. свидетельство на ПМ №5673, опубл. 16.12.97 г. Бюл. №12.
Этот выключатель состоит из корпуса, в котором размещены: шток, пружина, основание со штырями для подключения в бортсеть транспортного средства, лампа подсветки и клавиша, подвижные контакты.
Недостатки выключателя:
- отсутствует осевая направляющая для штока и пружины, что вызывает перекос, ухудшение условий переключения, повышения шума при работе. Так как контакты не являются съемными и переставляемыми, выключатель
обладает весьма ограниченными возможностями для реализации разнообразных электрических схем коммутации. Предназначен для специализированной электросхемы.
Известен выключатель 75.3710, выпускаемый ОАО «АВАР», г.Псков, см. патент РФ №2097865, заявка №95112940, опубл. 27.11.97 г. Бюл. №33.
Выключатель содержит корпус с упорами, клавишу, шток с лампами подсветки символа и контрольного сигнализатора клавиши и толкатель, воздействующий при переключении на контактную систему. На основании расположен кулачковый механизм фиксации предельных положений штока и контактная система с механизмом мгновенного переключения. Основание жестко соединено с кожухом при помощи фиксирующих защелок. Продольно перемещающийся шток в направляющих, закрепленных на основании, подпружинен пружинами, электрически соединенными с выводами в основании и выводами ламп, установленными на штоке.
Его недостатками являются сложность конструкции и пониженная надежность вследствие наличия на каждой пружине трех переходных контактов: штекер-пружина, пружина-контакт-деталь лампочки; контакт-деталь лампочки-лампочка. Таким образом, на четырех пружинах возникает 12 переходных соединений, что может вызывать потерю контакта. Корпус, упоры и основание выполнены как отдельные детали, что не технологично.
Известен электрический автомобильный выключатель, см. свидетельство на полезную модель РФ №24314, опубл. 27.07.02 г. Бюл. №21.
Выключатель содержит корпус с упорами, основанием, направляющими штырями для возвратных пружин. Корпус с упорами, основание, направляющиеся штыри представляют собой единую целиковую деталь, выполненную литьем из диэлектрической пластмассы. Внутри корпуса установлен шток со светодиодным индикатором подсветки символа и светодиодным индикатором контрольного сигнализатора. На штоке закреплена клавиша. На штоке размещен кулачковый механизм предельных положений. Основание содержит штыри для подключения в бортсеть транспортного средства.
На штоке закреплены гибкие контакт-детали, образующие со штырями скользящие контакты.
Недостатком рассмотренного технического решения является пониженная надежность элементов подсветки.
Известен патент на полезную модель №32923 МКИ 7 Н01Н 13\00 «Электрический автомобильный выключатель», опубликован 27.09.2003 Бюл. №27. Этот выключатель принят за ближайший аналог (прототип).
Электрический автомобильный выключатель состоит из корпуса I с упорами 2, основанием 10, с направляющими штырями II для возвратных пружин 8.
Корпус I с упорами 2, основание 10, направляющие штыри II представляют собой единую целиковую деталь, выполненную, например, литьем из диэлектрической пластмассы. Внутри корпуса I установлен шток 4
с лампой 6 или светодиодным индикатором подсветки символа 24, лампой 14 или светодиодным индикатором контрольного сигнализатора 23.
Выключатели могут изготавливаться с иными модификациями клавиш, символов функционального назначения. А также без каких-либо символов и контрольных сигнализаторов, если в них нет необходимости. Привод для коммутации электрических цепей включает шток 4, на котором закреплена клавиша 3.
На штоке 4 размещен кулачковый механизм 7 предельных положений. Основание 10 содержит штыри 9 для подключения в бортсеть транспортного средства.
Шток 4 содержит стойку 12, в пазу 13 которой размещена планка 17 с пружиной сжатия 15. Планка 17 содержит контакт-детали 18, расположенные по ее краям. Штыри 19, 20 имеют отогнутые площадки 21, 22.
Выключатель работает следующим образом.
В исходном положении клавиша 3 привода не нажата. При включении габаритных огней подсветка символа 24 включается от внешней цепи. Включается светодиодный индикатор 6 подсветки символа. Уровень этой подсветки может регулироваться от внешнего регулирующего элемента. При этом силовой контакт разомкнут, контрольный сигнализатор не включен. Светодиодные индикаторы подсветки символа и контрольного сигнализатора имеют рабочее напряжение 12 В.
При нажатии клавиши 3 шток 4 перемешается к основанию 10.
В нажатом положении шток фиксируется кулачковым механизмом предельных положений 7. Через контакт-детали 18, отогнутые площадки 21, 22 штырей 19, 20 протекает ток. Включаются потребители, соединенные со штырями 19, 20. Включается контрольный сигнализатор 23 от внешней цепи соединенной со штырями 19, 20.
При повторном нажатии клавиши 3 выключатель переключается в исходное положение.
Недостатки прототипа:
- низкая надежность светодиодных индикаторов на 12 В, выходящих из строя из-за больших электрических перенапряжений, возникающих в бортсети автомобиля;
- более высокая стоимость выводных светодиодных индикаторов на 12 В и неравномерность подсветки, дающих пучок света с разворотом угла всего на 40°, по сравнению с диодами SMD на 2,5 В, дающими пучок света с разворотом угла более 120°;
- отсутствие электроцепей защиты, в силу достаточно больших размеров выводных светодиодных индикаторов на 12 В и малых габаритов выключателя в зоне расположения светодиодных индикаторов;
- не технологичность сборки и установки выводных светодиодных индикаторов на 12 В, так как они имеют цилиндрические корпуса, требуется производить операцию формовки выводов, их установка производится по трафарету, после чего осуществляется запрессовка гибких контактов, обрубка выводов;
- повышенный расход серебросодержащего металла, так как закрепленные на подпружиненной планке две контакт-детали выполнены из серебросодержащего металла.
Эти недостатки не позволяют достигнуть технического результата, достигаемого предлагаемым изделием.
Задача и технический результат заключаются в повышении надежности за счет схемной защиты светодиодных индикаторов от перенапряжений, повышении технологичности и снижении материальных и трудовых затрат при изготовлении переключателя. Повышении светотехнических характеристик и упрощение конструкции.
Это достигается новыми техническими решениями, находящимися в причинно-следственной связи с техническим результатом.
Сущность заявленного устройства выражается в совокупности нижеследующих существенных признаков.
Указанная задача в электрическом автомобильном переключателе, содержащем корпус, в котором установлен привод для обеспечения механического алгоритма коммутации электрических цепей и штыри для подключения в бортсеть транспортного средства, решается тем, что указанный привод состоит из двух самостоятельных выключателей и одного переключателя, содержащих две клавиши, соединенные со штоками, с узлами индикации, установленными в каждом штоке, электрически соединенными со штырями посредством гибких скользящих контактов. Узлы индикации выполнены в виде печатных плат, содержащих
радиокомпоненты, такие как светодиодные индикаторы, резисторы, защитные диоды в исполнении для поверхностного монтажа. Этим достигается такой технический результат как повышение надежности, повышение равномерности подсветки зон символов и контрольного сигнализатора, электрическая защита светодиодных индикаторов от перенапряжений.
В каждом штоке закреплен направляющий стержень, на котором установлена с пружиной планка, содержащая две пукли. Сама планка имеет полосы из серебросодержащего металла, на которых выполнены пукли. Этим достигается повышение технологичности, снижение расхода серебросодержащих материалов и снижение как материальных, так и трудовых затрат, что также является техническим результатом.
Катоды светодиодных индикаторов для подсветки символа и контрольного сигнализатора одного из двух штоков подключены на один штырь посредством гибкого скользящего контакта за счет их электрического соединения по печатной плате, чем достигается технический результат, заключающийся в повышении надежности выключателя и упрощении его конструкции, так как вместо четырех штырей 9 в прототипе остается три штыря 9 (см. фиг.2).
Переключатель содержит электрический узел для переключения напряжения светодиодных индикаторов подсветки символов обоих штоков (электрическая связь между светодиодными индикаторами внешняя), соединенный с печатной платой узла индикации одного из штоков гибким
проводником, состоит из двух соединенных между собой гибких контактов, которые, в свою очередь, образуют со штырями скользящие контакты, чем достигается технический результат, заключающийся в снижении количества контактирующих соединений методом соприкосновения, что обеспечивает повышение надежности переключателя.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
На фиг.1 - общий вид предлагаемого переключателя схематично, в исходном состоянии, клавиши 3 и 4 не нажаты.
На фиг.2 - схема электрическая принципиальная.
На фиг.3 - вид по стрелке А на контрольные сигнализаторы и символы.
На фиг.4 - выноска Б, вид на пукли, схематично.
На фиг.5 - вид по стрелке В на планку с пуклями.
На фиг.6 - разрез по Г-Г.
На фиг.7 - разрез по Д-Д.
На фиг.8 - общий вид предлагаемого переключателя схематично, в положении «включено», клавиши 3 и 4 не показаны, корпус 1 условно не показан.
На фиг.9 - разрез по Е-Е.
Электрический автомобильный переключатель (далее переключатель) состоит из корпуса 1, основания 2, клавиш 3 и 4, закрепленных на штоках 5 и
6, образующих привод для обеспечения механического алгоритма коммутации электрических цепей.
На каждом штоке расположена скоба кулачкового механизма 7 предельных положений штока. Четыре пружины сжатия 8 предназначены для возврата штоков 5 и 6 с клавишами в исходное положение. В основании 2 установлены пять штырей 9 для подключения светодиодных индикаторов, по два штыря 10 и 11 для подключения двух отдельных выключателей в силовую бортсеть транспортного средства и штыри 12 и 13 переключателя для переключения светодиодных индикаторов подсветки символов. Узлы индикации 14 и 15, установленные в штоках 5 и 6, выполнены в виде печатных плат 16 и 17, содержащих радиокомпоненты, в том числе светодиодные индикаторы 18, 19 и 20 в исполнении для поверхностного монтажа, дающие пучок света с разворотом угла на 120°, по сравнению с обычными выводными светодиодными индикаторами, дающими пучок света с разворотом только на 40°, чем достигнут технический результат - улучшение светотехнических характеристик. Резисторы 21, защитные диоды 22, являются элементами электрической защиты, что является техническим результатом, обеспечивающим надежность, также в исполнении для поверхностного монтажа.
Узлы индикации 14 и 15 установленные в штоках 5 и 6, электрически соединены методом пайки с гибкими контактами 23, которые, в свою очередь, образуют со штырями 9 скользящие контакты, показаны на фиг.8 в виде вырыва, чем достигается технический результат, заключающийся в
снижении количества контактирующих соединений методом соприкосновения, что упрощает конструкцию и обеспечивает повышение надежности переключателя.
Катоды светодиодных индикаторов 18, 19 подключены на один штырь 9 за счет их электрического соединения по печатной плате 16 узла индикации 14, чем достигается технический результат, заключающийся в повышении надежности выключателя и упрощении его конструкции, так как вместо четырех штырей 9, как в прототипе, остается три штыря 9.
В каждом из штоков закреплен направляющий стержень 24, на котором установлена с пружиной сжатия 25 контакт-деталь 26, выполненная в виде планки по меньшей мере с двумя пуклями 27. Планка выполнена токопроводящей с нанесенными на нее полосами 28 из серебросодержащего металла, на которых выполнены указанные пукли, чем достигается технический результат, заключающийся в экономии серебросодержащего металла и повышении технологичности. Планка может быть сборной с прикрепленными, вместо пуклей, контакт-деталями.
Штыри 10 и 11 имеют отогнутые площадки 29 и 30, которые выполняют функции контакт-деталей, образующие с планкой 26 и ее пуклями 27 при их замыкании электрическую цепь.
Переключающий узел 31 для переключения напряжения светодиодных индикаторов 19 и 20 подсветки символов 33 и 34 на клавишах, соединенный со светодиодным индикатором 19, на печатной плате узла индикации 17 гибким проводником 36, а со светодиодным индикатором 20 через внешнюю
электрическую связь, состоит из двух соединенных между собой гибких контактов 32, которые, в свою очередь, образуют со штырями 12 и 13 скользящие контакты, чем достигается технический результат, заключающийся в переключении напряжений подведенных к штырям 12 и 13.
Переключатель работает следующим образом.
В исходном состоянии клавиши 3 и 4 не нажаты. В переключающем узле контакты 32 замкнуты со штырем 12, через который подается напряжение питания при включении замка зажигания автомобиля, при этом включаются оба светодиодных индикатора 19 и 20 подсветки символов 33 и 34 на их полню яркость. При нажатии на клавишу 3 происходит переключение напряжение от штыря 13 подсветки символов 33 и 34 светодиодными индикаторами 19 и 20. Уровень этой подсветки может регулироваться от внешнего регулирующего устройства (на чертеже не показан). Кроме этого, при нажатии клавиши 3 шток 5 вместе с направляющим стержнем 24 и планкой 26, которая поджата пружиной 25, перемещаются вниз. В переключающем узле 31 контакты 32 размыкаются со штырем 12 и замыкаются на штырь 13. В нажатом положении шток 5 фиксируется скобой кулачкового механизма предельных положений 7. При этом планка 26 с пуклями 27 замыкает отогнутые площадки 29 и 30 штырей 10 и 11, в результате чего между штырями 10 и 11 образуется замкнутая электрическая цепь, позволяющая по ней протекать электрическому току к потребителю электроэнергии, подключенному к штырям 10 и 11, подается напряжение
питания и подключаются габаритные огни и регулируемая подсветка панели приборов.
При повторном нажатии клавиши 3 шток 5 возвращается в исходное положение. Силовые контакты между штырями 10 и 11 размыкаются, напряжение с потребителей и светодиодных индикаторов 19 и 20 подсветки символов 33 и 34 переключается на штырь 12. При этом, если зажигание включено, эти светодиодные индикаторы подсвечиваются с полной яркостью, а если зажигание выключено, то они также выключаются.
При нажатии клавиши 4 шток 6 вместе с направляющим стержнем 24 и планкой 26, которая поджата пружиной 25, перемещаются вниз. Одновременно с этим шток 6 захватами 37 перемещает вниз и шток 5. В переключающем узле 31 контакты 32 размыкаются со штырем 12 и замыкаются на штырь 13. В нажатом положении штоки 5 и 6 фиксируются скобами кулачковых механизмов предельных положений 7. При этом планки 26 с пуклями 27 замыкают отогнутые площадки 29 и 30 штырей 10 и 11, в результате чего между штырями 10 и 11 образуются замкнутые электрические цепи, позволяющие по ним протекать электрическому току к потребителям электроэнергии, подключенным к штырям 10 и 11, подается напряжение питания. Светодиодный индикатор 18, присоединенный к двум из трех штырей 9 и соединенный внешней электрической цепью с внешним источником напряжения гибким проводником 36, включается и подсвечивает контрольный сигнализатор 35. Одновременно, при нажатии, шток 6 стопором 38 сдвигает бегунок 39, являющийся частью одного из
кулачкового механизма предельных положений. При таком положении штока 6 шток 5 вернуть в исходное положение нельзя.
При повторном нажатии клавиши 4 шток 6 возвращается в исходное положение. Силовые контакты между штырями 10 и 11 размыкаются, напряжение с потребителя снимается, и он выключается. Бегунок 39 возвращается в исходное положение пружиной 40. При этом шток 5 остается в нажатом положении и для его переключения требуется произвести нажатие клавиши 3, после чего шток 5 возвращается в исходное положение. Силовые контакты между штырями 10 и 11 этого выключателя размыкаются, напряжение с потребителя и светодиодного индикатора 18 от внешней цепи снимается, и он выключается. Цикл закончен.
Использование заявленных технических решений обеспечивает высокую надежность и технологичность переключателя для применения его в перспективных легковых автомобилях.
Улучшены светотехнические характеристики, снижена себестоимость.
Переключатели могут изготавливаться с иными модификациями клавиш, символов функционального назначения, а также без каких-либо символов и контрольных сигнализаторов, если в них нет необходимости, а также с иным механическим алгоритмом переключения клавиш, исключающим их механическую зависимость.