EP0647954B1 - Drehantrieb - Google Patents

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EP0647954B1
EP0647954B1 EP94115387A EP94115387A EP0647954B1 EP 0647954 B1 EP0647954 B1 EP 0647954B1 EP 94115387 A EP94115387 A EP 94115387A EP 94115387 A EP94115387 A EP 94115387A EP 0647954 B1 EP0647954 B1 EP 0647954B1
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EP
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rotary drive
spring
torsion spring
drive according
spring end
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EP94115387A
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Rudolf Dipl.-Ing. Zimmerman
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H21/00—Switches operated by an operating part in the form of a pivotable member acted upon directly by a solid body, e.g. by a hand
    • H01H21/02—Details
    • H01H21/18—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H21/36—Driving mechanisms
    • H01H21/50—Driving mechanisms with indexing or latching means, e.g. indexing by ball and spring; with means to ensure stopping at intermediate operative positions
    • 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
    • H01H19/60—Angularly-movable actuating part carrying no contacts
    • H01H19/635—Contacts actuated by rectilinearly-movable member linked to operating part, e.g. by pin and slot
    • H01H19/6355—Contacts actuated by rectilinearly-movable member linked to operating part, e.g. by pin and slot using axial cam devices for transforming the angular movement into linear movement along the axis of rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H21/00—Switches operated by an operating part in the form of a pivotable member acted upon directly by a solid body, e.g. by a hand
    • H01H21/02—Details
    • H01H21/18—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H21/22—Operating parts, e.g. handle
    • H01H21/24—Operating parts, e.g. handle biased to return to normal position upon removal of operating force

Definitions

  • the invention relates to a rotary drive for an electrical switch, which comprises a rosette, a rotatable link and a slide (US-A-3 142 187).
  • Such rotary actuators are available on the electrical market for low-voltage switching devices and are part of the prior art.
  • a slider is extended by rotating a toggle in front of the front panel in the axial direction, which actuates a switching element on the rear of the switch.
  • the rotary actuator is designed with a knob or lock as a handle with a grid or button function. The reset of the rotary drive when the handle is released is effected by spring force in the axial direction on the slide.
  • the invention has for its object to provide an electrical switch of the above type, in which the locking takes place via the torsion spring.
  • the object is achieved by a switch with the features according to claim 1.
  • An embodiment in which the torsion spring has at least one circular turn and the two spring ends have the circular shape tangentially or on a radius to the outside up to a certain distance proves to be particularly advantageous leave, then turned in opposite directions and end up as two pieces of wire running parallel to the torsion spring axis.
  • FIG. 1 shows an exploded view of the rotary drive 1 according to the invention, which comprises a rosette 2, two slides 4, a link 3, a torsion spring 5, a cover 9, a seal 15, a front ring 16 and a toggle 17.
  • the illustration shows the installation position of the components mentioned.
  • the torsion spring 5 consists of several adjacent turns 12 of the same diameter. Both ends 6, 7 of the torsion spring 5 leave the diameter tangentially or on a radius to the outside up to a certain distance, are then bent in opposite directions at right angles and end as two straight wire pieces running parallel to the winding axis at the same height.
  • the windings 12 of the torsion spring 5 enclose, with little play, an inner guide formed by the cover 9, which, however, can also be provided by the link 3, in which the torsion spring 5 is mounted concentrically.
  • the rosette 2 shows a cross-sectional view of the position of the torsion spring 5 in the unactuated zero position and in the position locked over the spring end 7.
  • the rosette 2 has a largely ring-shaped surface with a step-shaped shoulder 10 and an area 19 with a diameter reduction, which is delimited by two radially extending transitions 18 to the shoulder 10, on each side of which a latching catch 11 in the step-shaped shoulder 10 at the same angular distance lies.
  • the backdrop 3 is largely arranged within the rosette 2 and carries the torsion spring 5 within the end region which is designed in the form of an annulus and faces the knob 17.
  • the annular end region is provided with two cutouts 14 at the same angular distance as the above-mentioned transitions 18 of this type. that also radially extending transitions 20 of the cutouts 14 are in overlap with the above-mentioned transitions 18 of the rosette 2 in the zero position of the rotary drive.
  • a concentric outer guide with a corresponding diameter clamps the spring ends 6,7 projecting like wings inwards.
  • the outer guide is axially divided in two at half the height of the spring, into the fixed part formed as a shoulder 10 of the rose 2 and the part which can be rotated as a circular end region of the link 3 and which is connected to the knob 17 as a handle.
  • the aforementioned latch 11 is provided to achieve the "latching" function. Due to the pretension of the spring ends 6, 7, which is reinforced by the "opening" actuation, the deflected spring end 7 snaps into the cases which are congruent in the end position, i.e. in the latch 11 of the rosette 2 and in the cutout 14 of the backdrop 3. This reliably blocks the return because the locking stability increases with the spring tension.
  • the torsion spring 5 can be deflected in one as well as in two directions in order to achieve a two-position drive.
  • the torsion spring 5 is deflected in the opposite direction to the direction described above, only the functions of the spring ends 6, 7 are interchanged due to the completely symmetrical structure, ie the spring end 7 lies firmly against the transition 18 of the rosette 2, and the spring end 6 is through the backdrop 3 taken away.
  • the latching can be canceled by inserting appropriately shaped filler pieces into the latching latches 11. Filling pieces of this type can also be used to limit the rotation, so that all rotary drive variants are possible.
  • the described embodiment according to the invention with appropriate dimensioning and arrangement of the torsion spring 5, has a large free cross section 13, which is determined only by the predetermined outer diameter and the required wall thicknesses of the rosette 2 and the backdrop 3.
  • the realization of illuminable rotary drives has been significantly improved since there is now enough space available for the lamp and its replacement.
  • FIG. 3 an elevation of the rotary drive 1 is shown in perspective, which shows the arrangement of the aforementioned components to each other.
  • the torsion spring 5 is here in the latching position, because its spring end 6 or 7, which is in the cutout 14, projects on the underside beyond the outer edge of the link 3, where the part of the rosette 2 (not shown here) with the latching latch 11 (see FIG. 2) lies.

Landscapes

  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Springs (AREA)
  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb für einen elektrischen Schalter, der eine Rosette, eine drehbare Kulisse und einen Schieber umfaßt (US-A-3 142 187).
  • Derartige Drehantriebe sind auf dem Elektromarkt für Niederspannungsschaltgerate erhältlich und gehören zum Stand der Technik. Bei diesen wird durch Drehbewegung eines Knebels vor der Fronttafel in axialer Richtung über eine Kulisse ein Schieber ausgefahren, der ein Schaltelement an der Rückseite des Schalters betätigt. Der Drehantrieb ist dabei mit einem Knebel oder Schloß als Handhabe mit Raster- oder Tasterfunktion ausgeführt. Die Rückstellung des Drehantriebs bei Freigabe der Handhabe wird durch Federkraft in axialer Richtung auf den Schieber bewirkt.
  • Eine derartige Ausführungsform ist jedoch mit folgenden Nachteilen verbunden. Zur sicheren Rückfuhrung in die Nullstellung ist eine relativ hohe Federkraft und Steilheit von Gewindesegmenten an der Kulisse erforderlich. Dies führt bei Betätigung, insbesondere bei Bestückung mit mehreren Schaltelementen, zu Schwergängigkeit bis hin zur Selbsthemmung, was durch Fetten zu verhindern versucht wird. Zur Funktion "Tasten" muß die Aufgleitbewegung der Schieber noch auf der Schräge der Gewindesegmente gestoppt werden. Dadurch wirken sich Drehwinkeltoleranzen des Anschlages stark auf den Hub an den Schaltelementen aus. Außerdem erweist es sich bei dieser Ausführung als nachteilig, daß bei einem beleuchtbaren Drehantrieb der für die Lampe und deren Auswechselung von der Betätigerseite aus notwendige freie Querschnitt durch die Feder eingeschränkt wird.
  • Zwar gehört es zum Stand der Technik die Rückstellung der Schieber durch eine Drehrückführung mittels einer Drehfeder zu bewerkstelligen. Zur Verwirklichung eines rastenden Antriebs ist jedoch eine Zusatzrastung erforderlich.
  • Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter der oben genannten Art zu schaffen, bei dem die Verrastung über die Drehfeder erfolgt. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schalter mit dem Merkmalen gemäß Anspruch 1. Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausführungsform, bei der die Drehfeder mindestens eine kreisförmige Windung aufweist und die beiden Federenden die Kreisform tangential bzw. auf einem Radius nach außen bis auf einen bestimmten Abstand verlassen, dann gegenläufig abgebogen sind und als zwei parallel zur Drehfederachse verlaufende Drahtstücke enden.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 3 bis 11 zu entnehmen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • FIG 1
    Eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Drehantriebs,
    FIG 2
    einen Querschnitt durch den Drehantrieb,
    FIG 3
    eine perspektivische Ansicht des Drehantriebs im Aufriß.
  • In FIG 1 ist eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Drehantriebs 1 dargestellt, der eine Rosette 2, zwei Schieber 4, eine Kulisse 3, eine Drehfeder 5, eine Abdeckung 9, eine Dichtung 15, einen Frontring 16 und einen Knebel 17 umfaßt. Die Darstellung verdeutlicht die Einbaulage der genannten Komponenten.
  • Die Drehfeder 5 besteht aus mehreren aneinanderliegenden Windungen 12 gleichen Durchmessers. Beide Enden 6,7 der Drehfeder 5 verlassen den Durchmesser tangential bzw. auf einem Radius nach außen bis auf einen bestimmten Abstand, sind dann gegenläufig rechtwinklig abgebogen und enden als zwei parallel zur Wicklungsachse in gleicher Höhe verlaufende gerade Drahtstücke. Die Windungen 12 der Drehfeder 5 umschließen mit geringem Spiel eine durch die Abdeckung 9 gebildete Innenführung, die allerdings auch durch die Kulisse 3, in der die Drehfeder 5 konzentrisch gelagert ist, gegeben sein kann.
  • FIG 2 zeigt in einer Querschnittsdarstellung die Position der Drehfeder 5 in der unbetätigten Nullstellung und in der über das Federende 7 verrasteten Stellung. Die Rosette 2 weist eine weitgehend ringförmige Fläche mit einem stufenförmigen Absatz 10 und einem Bereich 19 mit Durchmesserverringerung auf, der durch zwei radial verlaufende Übergänge 18 zum Absatz 10 hin begrenzt ist, zu deren beiden Seiten in gleichem Winkelabstand im stufenförmigen Absatz 10 jeweils eine Rastfalle 11 liegt.
  • Die Kulisse 3 ist weitgehend innerhalb der Rosette 2 angeordnet und trägt innerhalb des dem Knebel 17 zugewandten in Form eines Kreisrings ausgebildeten Endbereiches die Drehfeder 5. Der kreisringförmige Endbereich ist mit zwei Ausschnitten 14 im gleichen Winkelabstand, wie die oben erwähnten Übergänge 18 solcher Art versehen, daß ebenfalls radial verlaufende Übergänge 20 der Ausschnitte 14 sich in der Nullstellung des Drehantriebs mit den oben erwähnten Übergängen 18 der Rosette 2 in Überdeckung befinden.
  • Eine konzentrische Außenführung mit entsprechendem Durchmesser spannt die flügelartig abstehenden Federenden 6,7 nach innen. Die Außenfuhrung ist axial in halber Federhöhe zweigeteilt, in den als Absatz 10 der Rosette 2 ausgebildeten feststehenden Teil und den als kreisförmigen Endbereich der Kulisse 3 drehbaren Teil, der mit dem Knebel 17 als Handhabe verbunden ist.
  • Die vor dem Einsetzen in Öffnungsrichtung, d.h. durch Durchmesservergrößerung vorgespannte Drehfeder 5 stützt sich mit ihren Federenden 6,7 an den radial verlaufenden Übergängen 18,20 ab. Bei Auslenkung des Drehantriebs entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß FIG 2 liegt das rechte Federende 6 am Übergang 18 fest an, während das linke Federende 7 durch den Übergang 20 am linken Ausschnitt 14 der Kulisse 3 mitgeführt wird und sich am Absatz 10 der Rosette 2 abstützt. Damit ist die selbsttätige Rückkehr, d.h. die Funktion "Tasten" gewährleistet.
  • Die erwähnte Rastfalle 11 ist zur Erzielung der "rastenden" Funktion vorgesehen. Durch die Vorspannung der Federenden 6,7, die durch die "öffnende" Betätigung verstärkt wird, rastet das ausgelenkte Federende 7 in die in der Endstellung deckungsgleichen Fallen, d.h. in die Rastfalle 11 der Rosette 2 und in den Ausschnitt 14 der Kulisse 3 ein. Damit ist die Rückführung zuverlässig blockiert, da die Raststabilität mit der Federspannung steigt.
  • Beim manuellen Ausrasten, d.h. dem Rückstellen des Drehantriebs nach Überwinden eines Kraftberges, wird das eingerastete Federende 7 von der tangentialen Rückführungsfläche 8 in dem Ausschnitt 14 nach innen geschoben, worauf nach Verlassen der feststehenden Rastfalle 11 die selbsttätige Rückführung in die Nullstellung erfolgt.
  • Wie aus der FIG 2 ersichtlich, kann die Drehfeder 5 in eine als auch in zwei Richtungen zur Erzielung eines Zweistellungsantriebes ausgelenkt werden. Bei Auslenkung der Drehfeder 5 in Gegenrichtung zu oben beschriebener Richtung sind aufgrund des völlig symmetrischen Aufbaus lediglich die Funktionen der Federenden 6,7 vertauscht, d.h. das Federende 7 liegt fest an dem Übergang 18 der Rosette 2 an, und das Federende 6 wird durch die Kulisse 3 mitgenommen.
  • Die Verrastung kann bedarfsweise durch Einsetzen von entsprechend geformten Füllstücken in die Rastfallen 11 aufgehoben werden. Derartige Füllstücke können auch zur Drehbegrenzung verwendet werden, so daß alle Drehantriebsvarianten möglich sind.
  • Die beschriebene erfindungsgemäße Ausführungsform weist bei entsprechender Dimensionierung und Anordnung der Drehfeder 5 einen großen freien Querschnitt 13 auf, der nur vom vorgegebenen Außendurchmesser und den erforderlichen Wandstärken von Rosette 2 und Kulisse 3 bestimmt wird. Damit ist die Realisierung von beleuchtbaren Drehantrieben wesentlich verbessert, da nun genug Raum für die Lampe und deren Auswechselung zur Verfügung steht.
  • In FIG 3 ist ein Aufriß des Drehantriebs 1 perspektivisch dargestellt, der die Anordnung der zuvor genannten Komponenten zueinander wiedergibt. Die Drehfeder 5 befindet sich hier in der Rastposition, denn ihr im Ausschnitt 14 steckendes Federende 6 oder 7 ragt an der Unterseite über den Außenrand der Kulisse 3 hinaus, wo der hier nicht dargestellte Teil der Rosette 2 mit der Rastfalle 11 (siehe FIG 2) liegt.

Claims (10)

  1. Drehantrieb für einen elektrischen Schalter, der eine Rosette (2), eine drehbare Kulisse (3) und einen Schieber (4) umfaßt sowie folgende Merkmale aufweist:
    a) Der Drehantrieb (1) umfaßt eine Drehfeder (5) mit zwei flügelartig abstehenden Federenden (6,7),
    b) die Drehfeder (5) ist bezüglich der Kulisse (3) konzentrisch gelagert,
    c) in der unbetätigten Nullage des Drehantriebs ist unter einer den Drehfederdurchmesser erweiternden Vorspannung das erste Federende (6) an einem feststehenden Teil (2) und das zweite Federende (7) an einem drehbaren Führungsteil (3) abgestützt,
    d) bei Betätigung des Drehantriebs (1) wird die Drehfeder (5) über ihr zweites Federende (7) durch das drehbare Führungsteil (3) ausgelenkt, wobei eine konzentrische Außenfuhrung (10) das zweite Federende (7) nach innen spannt,
    e) die Außenführung (10) ist mit einer durch Durchmesservergrößerung ausgeführten Rastfalle (11) versehen, in die das zweite Federende (7) bei Betätigung aufgrund der an ihm infolge der Federspannung wirkenden, nach außen gerichteten Kraft hineinspringt und verrastet,
    f) die Verrastung ist durch Ausübung einer Drehkraft in Richtung Nullage über eine am verrasteten zweiten Federende (7) angreifende drehbare, tangentiale Rückführungsfläche (8), z.B. an der Kulisse (3), losbar, indem diese auf das zweite Federende (7) eine zum Mittelpunkt der Drehfeder (5) gerichtete Kraft ausübt.
  2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfeder (5) mindestens eine kreisförmige Windung (12) aufweist und daß die beiden Federenden (6,7) die Kreisform tangential bzw. auf einen Radius nach außen bis auf einen bestimmten Abstand verlassen, dann gegenläufig rechtwinklig abgebogen sind und als zwei parallel zur Drehfederachse verlaufende Drahtstücke enden.
  3. Drehantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (12) der Drehfeder (5) mit geringem Spiel eine Innenführung (9) umschließen.
  4. Drehantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenführung durch die Kulisse (3) gebildet ist.
  5. Drehantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rosette (2) einen freien Querschnitt (13) aufweist.
  6. Drehantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Teil (2) einen Bereich (19) mit Durchmesserverringerung aufweist, mit einem radial verlaufenden Übergang (18) ausgeführt ist und zur Rosette (2) gehört.
  7. Drehantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrische Außenführung durch einen kreisförmigen, stufenförmigen Absatz (10) in der Rosette (2) gebildet ist, über dem das drehbare Führungsteil (3) angeordnet ist, das zur Abstützung des zweiten Federendes (7) einen zu den Windungen (12) der Drehfeder (5) hin offenen Ausschnitt (14) als Falle aufweist, der sich teilweise über den stufenförmigen Absatz (10) hinaus erstreckt, so daß das zweite Federende (7) bei Auslenkung der Drehfeder durch einen radialen Übergang (21) am Ausschnitt (14) am Absatz (10) geführt ist und bei Erreichen der Rastfalle (11) in den Ausschnitt (14) hineinspringt.
  8. Drehantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt (14) mit der tangentialen Rückführungsfläche (8) versehen ist.
  9. Drehantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Merkmale auch für beide Drehrichtungen vorgesehen sind.
  10. Drehantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rastfalle (11) ein Füllstück eingesetzt ist.
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EP0647954A1 EP0647954A1 (de) 1995-04-12
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