EP0634763A1 - Schalttaste für elektrische Schaltgeräte - Google Patents

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EP0634763A1
EP0634763A1 EP94110713A EP94110713A EP0634763A1 EP 0634763 A1 EP0634763 A1 EP 0634763A1 EP 94110713 A EP94110713 A EP 94110713A EP 94110713 A EP94110713 A EP 94110713A EP 0634763 A1 EP0634763 A1 EP 0634763A1
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EP
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button according
guide
sliding
rolling elements
switching button
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Frank Voss
Günter Schulte-Lippert
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ABB Patent GmbH
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ABB Patent GmbH
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/12—Push-buttons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/62—Lubricating means structurally associated with the switch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/024—Transmission element
    • H01H2221/026—Guiding or lubricating nylon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/058—Actuators to avoid tilting or skewing of contact area or actuator

Definitions

  • the invention relates to a switch button for electrical switching devices with an actuating element arranged movably in a fixed guide.
  • the actuating element has a cylindrical slide, the outer surface of which is provided with recesses in which slide or rolling elements are arranged, which in turn are in engagement with guide tracks provided in the fixed guide and each hold the slide at a distance from the fixed guide .
  • balls are provided as rolling elements, each of which has punctiform contact points in the recesses on the cylindrical sliding piece and in the guideways of the stationary guide.
  • roller-like rolling elements can also be provided, which with their Rolling axis are arranged tangentially to the lateral surface and perpendicular to the direction of actuation of the switch button and roll according to the switching stroke.
  • sliding bodies instead of rolling bodies, sliding bodies can also be provided, which are preferably formed from permanently lubricable spacer elements with a circular or rectangular cylindrical cross section and are arranged with their longitudinal axis parallel to the actuation direction of the switch button.
  • the use of graphite pencils should preferably be considered here, but other materials, e.g. B. composite materials may be provided, in which the lubricant to reduce friction, for. B. is stored in pores.
  • So-called lubrication pockets can also be provided in the guideways or in the recesses. In these cases, spacers are sufficient which are geometrically adapted to maintain the distance between the slider and the guide.
  • the sliding body in the form of integrally formed on the outer surface of the slider projections, for. B. cams are formed, which preferably have a curved surface and form a punctiform or linear contact.
  • an annular gap is thereby formed between the fixed guide and the sliding piece, which is only interrupted locally by the sliding or rolling elements and whose gap width is due to the cross-sectional difference of the sliding piece and guidance is determined, while the rolling and sliding elements ensure sufficient low-friction mobility. So can Even large tolerances can be compensated for without detriment to the mobility of the slider.
  • the recesses on the lateral surface of the slider at a certain azimuthal distance from each other and also at a certain axial distance, for. B. depending on the intended switching stroke may be provided.
  • this ensures that the contact surfaces of the slider on the fixed guide are limited to the contact locations provided by the rolling or sliding elements provided for this purpose. On the one hand, this results in a greatly reduced friction as well as an exact parallel guidance with a desired tolerance compensation.
  • injection-molded plastic is provided, for. B. ABS or polystyrene. But it can also instead on metallic material, for. B. zinc alloy or aluminum alloy can be avoided if necessary. Likewise, a plastic molding compound or metal can be provided as the material for the slider.
  • the rolling elements can be made from a plastic molding compound as well as from metal, e.g. B. steel balls, usually the material provided for this is different from that for the guideways and for the slider.
  • a switch button 10 according to the invention with a movable actuating element 12 and a stationary guide 14 is shown in longitudinal section.
  • the switch button 10 belongs to a switch 16, shown only schematically here, the technical function of which is not important here.
  • the stationary guide 14 is arranged, which is designed as a hollow cylinder, in the interior 18 of which a slide 20 belonging to the movable actuating element engages.
  • the outward-facing upper side of the slider 20 is formed by a button 22 spanning the cross section of the fixed guide 14.
  • the fixed guide 14 has guide tracks 24 which run axially parallel to its cylinder axis and which are formed on the inside into their cylinder wall 25 and correspond spatially with associated recesses 28 on the lateral surface 21 of the slide 20.
  • guide tracks 24 which run axially parallel to its cylinder axis and which are formed on the inside into their cylinder wall 25 and correspond spatially with associated recesses 28 on the lateral surface 21 of the slide 20.
  • one such guideway 24 is shown to illustrate the principle, but according to the invention it is provided that at least two, but better three guideways are evenly distributed on the inside of the cylinder wall 25 of the stationary guide 14.
  • Rolling elements 26 designed as balls engage in these guideways 24 and are guided into the circular-cylindrical recesses 28, which are embedded on the lateral surface of the slide 20. This creates an annular gap 30 between the slider 20 and the guide 14.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Slide Switches (AREA)
  • Switches With Compound Operations (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schalttaste (10) für elektrische Schalter (16) mit einem in einer ortsfesten Führung (14) beweglich angeordneten Betätigungselement (12), wobei das Betätigungselement (12) ein zylindrisches Gleitstück (20) aufweist, dessen Mantelfläche (21) mit Ausnehmungen (28) versehen ist, in denen Gleit- oder Wälzelemente (26) angeordnet sind, die ihrerseits mit in der ortsfesten Führung (14) vorgesehenen Führungsbahnen (24) im Eingriff sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schalttaste für elektrische Schaltgeräte mit einem in einer ortsfesten Führung beweglich angeordneten Betätigungselement.
  • Es ist allgemein bekannt, daß die Betätigung von Schalttasten mit relativ großem Durchmesser im Verhältnis zu ihrer Führungslänge insbesondere bei außermittiger Beaufschlagung zum Verkanten neigen und dadurch leicht zu Funktionsstörungen infolge der hierdurch verursachten Klemmwirkung der Taste führen. Aus diesem Grund sind Tastenführungen mit langer zylindrischer Führung verbreitet, bei denen die Tastenführungslänge wenigstens dem Tastendurchmesser entspricht, um so eine einwandfreie Funktion ohne Verkanten und Klemmen zu gewährleisten.
  • Daneben sind auch Tastenführungen mit aufwendigen Führungselementen zur Parallelführung der Tasten vorgeschlagen worden, wobei sämtliche bekannte Anordnungen gleichermaßen den Nachteil haben, daß sie überwiegend sehr aufwendig gestaltet und damit teuer sind oder auch, daß ihre Bauhöhen zu groß sind und damit nicht mehr den VDE-Vorschriften entsprechen. In diesem Zusammenhang darf nicht übersehen werden, daß sich mit größerer Führungslänge der Schalttasten aufgrund der hierdurch vergrößerten Gleitkontaktfläche zwischen dem beweglich angeordneten Betätigungselement und der ortsfesten Führung die Reibung bei Betätigung entsprechend erhöht. Um dies zu vermeiden, müßte das seitliche Spiel vergrößert werden, was wiederum die Klemmneigung durch Verkanten begünstigt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine Schalttaste der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine leichtgängige Tastenführung mit geringer Bauhöhe und einwandfreier Funktion gewährleistet ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, daß das Betätigungselement ein zylindrisches Gleitstück aufweist, dessen Mantelfläche mit Ausnehmungen versehen ist, in denen Gleit- oder Wälzelemente angeordnet sind, die ihrerseits im Eingriff mit in der ortsfesten Führung vorgesehenen Führungsbahnen sind und das Gleitstück jeweils im Abstand zur ortsfesten Führung halten.
  • Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, daß anstelle der ursprünglichen, der Mantelfläche des Gleitstücks entsprechenden großen Führungsfläche mit entsprechend hoher Reibung nunmehr nur noch ausgewählte Bereiche mit einwandfreier Führung bei deutlich verminderter Reibung unabhängig von Toleranzen eingehalten wird. Gemäß der Erfindung erfolgt nur noch an den punkt- oder linienförmigen Anlageorten an der ortsfesten Führung eine Berührung, die als Ausgangspunkt für Reibung anzusehen ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind als Wälzelemente Kugeln vorgesehen, welche in den Ausnehmungen am zylindrischen Gleitstück wie in den Führungsbahnen der ortsfesten Führung jeweils punktförmige Berührstellen haben. Gemäß einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform können auch rollenähnliche Wälzkörper vorgesehen sein, die mit ihrer Wälzachse tangential zur Mantelfläche und senkrecht zur Betätigungsrichtung der Schalttaste angeordnet sind und entsprechend dem Schalthub abrollen.
  • Entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung können anstelle von Wälzkörpern auch Gleitkörper vorgesehen sein, die vorzugsweise aus dauerschmierfähigen Abstandselementen mit kreis- oder rechteckzylindrischem Querschnitt ausgebildet sind und mit ihrer Längsachse achsparallel zur Betätigungsrichtung der Schalttaste angeordnet sind. Bevorzugterweise ist hier der Einsatz von Graphitstiften in Erwägung zu ziehen, es können aber auch andere Werkstoffe, z. B. Verbundwerkstoffe, vorgesehen sein, bei welchen das Schmiermittel zur Verminderung der Reibung, z. B. in Poren, eingelagert ist.
  • Ebenso können auch sogenannte Schmiertaschen in den Führungsbahnen oder in den Ausnehmungen vorgesehen sein. In diesen Fällen genügen Abstandhalter die entsprechend dem zur Wahrung des Abstandes zwischen dem Gleitstück und der Führung geometrisch angepaßt sind.
  • Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß die Gleitkörper in Form von einstückig an der Mantelfläche des Gleitstücks angeformten Vorsprüngen, z. B. Nocken, ausgebildet sind, welche vorzugsweise eine gewölbte Oberfläche aufweisen und aufgrund dessen eine jeweils punkt- bzw. linienförmige Anlage bilden.
  • Unabhängig davon, ob Wälz- oder Gleitelemente zwischen dem Gleitstück und der ortsfesten Führung angeordnet sind, wird hierdurch ein Ringspalt zwischen der ortsfesten Führung und dem Gleitstück gebildet, der örtlich nur von den Gleit- oder Wälzelementen unterbrochen ist und dessen Spaltbreite durch den Querschnittunterschied von Gleitstück und Führung bestimmt ist, während für die ausreichende reibungsarme Beweglichkeit die Wälz- bzw. Gleitelemente sorgen. So können auch große Toleranzen ohne Nachteil für die Beweglichkeit des Gleitstücks ausgeglichen werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Ausnehmungen an der Mantelfläche des Gleitstücks in bestimmten azimutalem Abstand zueinander sowie auch in bestimmtem axialen Abstand, z. B. abhängig vom vorgesehenen Schalthub, vorgesehen sein. In erfindungsgemäßer Weise ist so sichergestellt, daß die Anlageflächen des Gleitstücks an der ortsfesten Führung auf die jeweils durch die hierfür vorgesehenen Wälz- oder Gleitelemente vorgesehenen Anlageorte begrenzt ist. Hierdurch wird einerseits eine stark verminderte Reibung erreicht sowie eine exakte Parallelführung bei gleichzeitig erwünschtem Toleranzausgleich.
  • Als Material für die ortsfeste Führung wie auch für die Ausgestaltung der darin angeordneten Führungsbahnen ist vorzugsweise spritzgußfähiger Kunststoff vorgesehen, z. B. ABS oder Polystyrol. Es kann aber auch stattdessen auf metallischen Werkstoff, z. B. Zinklegierung oder Aluminiumlegierung im Bedarfsfall ausgewichen werden. Ebenso kann als Material für das Gleitstück eine Kunststofformmasse oder Metall vorgesehen sein.
  • Für die Materialwahl der Wälzelemente bestehen ebenfalls keine Einschränkungen. Die Wälzelemente können sowohl aus einer Kunststofformmasse als auch aus Metall gefertigt sein, z. B. Stahlkugeln, wobei üblicherweise der hierfür vorgesehene Werkstoff von dem für die Führungsbahnen und für das Gleitstück verschieden ist.
  • Selbstverständlich ist hinsichtlich der Gestaltung der Führungsbahnen an der ortsfesten Führung sowie bei den Ausnehmungen an der Mantelfläche des Gleitstücks dafür Sorge getragen, daß die darin eingesetzten Wälz- oder Gleitelemente einerseits über die erforderliche Beweglichkeit verfügen, andererseits aber unverlierbar gehalten sind. Dies ist durch entsprechende Abmessungen sowie durch die Gestaltung von Vorsprüngen und Lippen erreicht, die beispielsweise auch als Begrenzung des Schalthubs dienen können.
  • Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigt:
    • die einzige Figur
    eine erfindungsgemäße Schalttaste im Längsschnitt.
  • In der einzigen Figur ist im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Schalttaste 10 mit einem beweglichen Betätigungselement 12 und einer ortsfesten Führung 14 dargestellt. Die Schalttaste 10 gehört zu einem hier nur schematisch dargestellten Schalter 16, dessen technische Funktion hier nicht von Belang ist.
  • Auf dem Schaltergehäuse 16 ist die ortsfeste Führung 14 angeordnet, die als Hohlzylinder ausgebildet ist, in dessen Innenraum 18 ein zum beweglichen Betätigungselement gehöriges Gleitstück 20 eingreift. Die nach außen weisende Oberseite des Gleitstücks 20 wird von einer den Querschnitt der ortsfesten Führung 14 übergreifenden Schaltfläche 22 gebildet.
  • Wie in der einzigen Figur ferner zu erkennen ist, besitzt die ortsfeste Führung 14 achsparallel zu ihrer Zylinderachse verlaufende Führungsbahnen 24, die auf der Innenseite in ihre Zylinderwandung 25 eingeformt sind und mit zugeordenten Ausnehmungen 28 auf der Mantelfläche 21 des Gleitstücks 20 räumlich korrespondieren. Im gezeigten Beispiel ist zwar nur eine derartige Führungsbahn 24 zur Verdeutlichung des Prinzips dargestellt, jedoch ist entsprechend der Erfindung vorgesehen, daß wenigstens zwei, besser jedoch drei Führungsbahnen gleichmäßig am Umfang verteilt auf der Innenseite der Zylinderwandung 25 der ortsfesten Führung 14 angeordnet sind.
  • In diese Führungsbahnen 24 greifen als Kugeln ausgebildete Wälzelemente 26 ein, die in die kreiszylindrisch geformten Ausnehmungen 28 geführt sind, welche auf der Mantelfläche des Gleitstücks 20 eingelassen sind. Hierdurch wird zwischen dem Gleitstück 20 und der Führung 14 ein Ringspalt 30 erzeugt.
  • Anhand der zeichnerischen Darstellung in der einzigen Figur läßt sich ersehen, daß beim gezeigten Ausführungsbeispiel mehr als drei Führungsbahnen 24 in der ortsfesten Führung 14 vorgesehen sind. Hierbei ist, für den Fachmann durchaus verständlich, zu berücksichtigen, daß mit zunehmender Anzahl von Führungsbahnen eine bessere Zentrierung des Gleitstücks 20 in der ortsfesten Führung 14 erreicht wird bei gleichzeitig zunehmendem Reibwiderstand aufgrund der hierdurch bedingten Erhöhung der Anzahl der Reibpunkte. Diese Reibung ist allerdings im Vergleich zu herkömmlichen Schalttasten, die nicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung aufweisen, immer noch vergleichsweise niedrig.

Claims (12)

  1. Schalttaste (10) für elektrische Schalter (16) mit einem in einer ortsfesten Führung (14) beweglich angeordneten Betätigungselement (12), dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (12) ein zylindrisches Gleitstück (20) aufweist, dessen Mantelfläche (21) mit Ausnehmungen (28) versehen ist, in denen Gleit- oder Wälzelemente (26) angeordnet sind, die ihrerseits mit in der ortsfesten Führung (14) vorgesehenen Führungsbahnen (24) im Eingriff sind.
  2. Schalttaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wälzelemente (26) Kugeln vorgesehen sind.
  3. Schalttaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wälzelemente (26) Rollen vorgesehen sind.
  4. Schalttaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitelemente kreis- oder rechteckzylindrische Abstandelemente mit Dauerschmierwirkung, z. B. Graphitstifte, vorgesehen sind.
  5. Schalttaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingesetztem Gleit- oder Wälzelementen (26) zwischen dem Gleitstück (20) und der ortsfesten Führung (14) ein Ringspalt (30) gebildet ist, der örtlich von den Gleit- oder Wälzelementen (26) unterbrochen ist.
  6. Schalttaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (28) an der Mantelfläche (21) des Gleitstücks (20) am Umfang in bestimmtem azimutalen Abstand zueinander vorgesehen sind.
  7. Schalttaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (28) an der Mantelfläche (21) des Gleitstücks (20) in bestimmtem axialem Abstand vorgesehen sind.
  8. Schalttaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Führung (14) und die darin angeordneten Führungsbahnen (24) materialeinheitlich sind.
  9. Schalttaste nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen (24) und die ortsfeste Führung (14) aus unterschiedlichem Werkstoff gebildet sind.
  10. Schalttaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung des beweglichen Gleitstücks (20) der gleiche Werkstoff wie für die Führungsbahnen (24) vorgesehen ist.
  11. Schalttaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Gleitstück (20), die ortsfeste Führung (14) und die darin angeordneten Führungsbahnen (24) im Spritzgußverfahren hergestellt sind.
  12. Schalttaste nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung der Wälzelemente (26) ein Werkstoff gewählt ist, der von dem für das Gleitstück (20) und für die Führungsbahnen (24) vorgesehenen Werkstoff verschieden ist.
EP94110713A 1993-07-16 1994-07-09 Schalttaste für elektrische Schaltgeräte Expired - Lifetime EP0634763B1 (de)

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EP0634763A1 true EP0634763A1 (de) 1995-01-18
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