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Die
Erfindung betrifft einen Schalter zum Ein- und Ausschalten elektrischer
Geräte.
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Es
ist eine unüberschaubare
Vielzahl unterschiedlicher konstruktiver Ausführungsformen von Schaltern
bekannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter mit einem Hebelgetriebe
zur Betätigung seiner
elektrischen Kontakte vorzuschlagen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Schalter
weist ein Hebelgetriebe mit einem Betätigungshebel, einem Kontakthebel
und mindestens einem diese beiden Hebel verbindenden Zwischenhebel
auf. Vorzugsweise ist das Hebelgetriebe ein Dreihebelgetriebe mit
genau einem Zwischenhebel. Zum Betätigen des Schalters wird der Betätigungshebel
von Hand verschwenkt, wozu beispielsweise eine Wippe vorgesehen
sein kann. Über den
oder die Zwischenhebel verschwenkt der Betätigungshebel den Kontakthebel.
Der Kontakthebel schließt
in einer EIN-Stellung
einen elektrischen Kontakt. In einer AUS-Stellung ist der elektrische
Kontakt geöffnet.
Prinzipiell kann der Schalter mehrere Kontakte aufweisen, die gemeinsam
geöffnet
und geschlossen werden. Es können
auch Wechselkontakte vorgesehen sein, von denen einer geöffnet und
ein anderer gleichzeitig geschlossen wird. Die Erfindung ermöglicht einen
Schalter mit einer einfachen und insbesondere zuverlässigen Betätigungsmechanik.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwei der Hebel des Hebelgetriebes
in einer Stellung des Hebelgetriebes eine gestreckte oder überstreckte
Stellung zueinander einnehmen. Diese Stellung des Hebelgetriebes
ist beispielsweise die EIN-Stellung. Dabei bedeutet gestreckt, dass
die insgesamt drei Schwenkachsen zweier gelenkig miteinander verbundener
Hebel sich auf einer Linie befinden. Dies hat zur Folge, dass sich
die beiden Hebel nicht durch eine in ihrer Längsrichtung wirkende Kraft,
sondern nur durch ein Moment verschwenken lassen. Mit überstreckt
ist gemeint, dass ein die beiden Hebel verbindendes Gelenk eine
gedachte Linie durch die beiden anderen Schwenkachsen der beiden
Hebel von einer zu einer anderen Seite überquert hat. Sofern ein Schwenkwinkel
eines der beiden Hebel begrenzt ist, nehmen die beiden Hebel in der überstreckten
Stellung ebenfalls eine stabile Lage ein. Durch die gestreckte oder überstreckte Stellung
der beiden Hebel wird ein mit ihnen verbundener weiterer Hebel gegen
Verschwenken gesperrt. Auf diese Weise wird eine stabile Stellung
des Schalters erreicht.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Schnappfedereinrichtung vor,
die den Schalter in der EIN- und der AUS-Stellung hält. Eine
Schnappfedereinrichtung hält
eine Mechanik, im vorliegenden Fall das Hebelgetriebe bistabil wahlweise
in einer von zwei Stellungen. Die bistabilen Stellungen werden dadurch
erreicht, dass die Mechanik bzw. das Hebelgetriebe gegen die Kraft
eines Federelements über einen
Totpunkt hinweg bewegt wird. Die Schnappfedereinrichtung beaufschlagt
die Mechanik bzw. das Hebelgetriebe immer in Richtung derjenigen
Endstellung, in die der Totpunkt überwunden worden ist.
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Für den elektrischen
Kontakt sieht eine Ausgestaltung der Erfindung eine Bügelfeder
vor, die an ihrem einen Schenkel nach Art einer Wippe schwenkbar
gelagert ist. Der andere Schenkel wird vom Kontakthebel des Hebelgetriebes
so beaufschlagt, dass der Kontakthebel die Bügelfeder wippenartig hin- und her schwenkt,
wenn der Kontakthebel von der EIN- in die AUS-Stellung und umgekehrt
geschwenkt wird. In der EIN-Stellung liegt ein elektrischer Kontakt
der Bügelfeder
an einem Gegenkontakt an, in der AUS-Stellung sind die beiden Kontakte
voneinander abgehoben.
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Eine
Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Elektromagneten vor, mit
dem der Schalter zumindest in einer Richtung umschaltbar ist. Dies
ermöglicht
ein Umschalten mittels eines elektrischen Impulses. Eine Weiterbildung
der Erfindung sieht ein Ausschaltfederelement vor, das den Schalter
bei stromlosem Elektromagneten in die AUS-Stellung schaltet. Ist
der Elektromagnet bestromt, hält
er das Ausschaltfederelement so vorgespannt, dass es den Schalter
nicht ausschaltet. Dies hat folgenden Zweck: Der Elektromagnet wird
an ein Stromnetz angeschlossen, d.h. er ist bestromt. Der Schalter
kann dadurch von Hand ein- und
ausgeschaltet werden. Bei Stromausfall wird der Elektromagnet stromlos und
das Ausschaltfederelement schaltet den Schalter aus. Dadurch wird
erreicht, dass der Schalter nach einem Stromausfall ausgeschaltet
ist (sog. Nullschalter). Der Elektromagnet kann so geschaltet sein,
dass er nur bei eingeschaltetem Schalter bestromt wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Schemadarstellung einer Mechanik eines erfindungsgemäßen Schalters,
wie er in 2 und 3 dargestellt
ist;
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2 einen
erfindungsgemäßen Schalter
in Seitenansicht in einer AUS-Stellung
mit aufgeschnittenem Gehäuse;
und
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3 den
Schalter aus 2 in einer EIN-Stellung.
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1 zeigt
in schematisierter Darstellung ein Dreihebelgetriebe 10,
wie es erfindungsgemäß in einem
in 2 und 3 dargestellten Schalter Verwendung findet.
Das Dreihebelgetriebe 10 umfasst einen Betätigungshebel 12,
einen gelenkig mit dem Betätigungshebel 12 verbundenen
Zwischenhebel 14 und einen gelenkig mit dem Zwischenhebel 14 verbundenen
Kontakthebel 16. Der Zwischenhebel 14 verbindet
den Kontakthebel 16 gelenkig mit dem Betätigungshebel 12,
so dass durch Verschwenken des Betätigungshebels 12 der
Kontakthebel 16 verschwenkt wird. Der Betätigungshebel 12 und
der Kontakthebel 16 sind jeweils an einem ortsfestem Lager 18, 20 schwenkbar
gelagert. Die Betätigung
des insgesamt mit 22 bezeichneten Schalters erfolgt durch
Verschwenken des Betätigungshebels 12 von Hand
aus einer in 1 mit durchgezogenen Linien dargestellte
Stellung in eine in 1 mit Strichlinien angedeutete
Stellung. Die mit durchgezogenen Linien dargestellte Stellung wird
nachfolgend als EIN-Stellung, die mit Strichlinien angedeutete Stellung
als AUS-Stellung
bezeichnet. Zur Betätigung
ist in 1 eine mit dem Betätigungshebel 12 starre Taste 24 dargestellt,
tatsächlich
ist eine Wippe wie in 2 und 3 dargestellt
zur Betätigung
vorgesehen. Durch Verschwenken des Betätigungshebels 12 aus
der in 1 mit durchgezogener Linie dargestellten Stellung
in die mit Strichlinie dargestellte Stellung gelangen der Betätigungshebel 12 und
der Zwischenhebel 14 in eine gestreckte Stellung zueinander,
d.h. ihre insgesamt drei Gelenke befinden sich auf einer gedachten
Geraden. Beim Verschwenken verschwenkt der Betätigungshebel 12 über den
Zwischenhebel 14 den Kontakthebel 16 aus der in 1 mit
durchgezogener Linie dargestellten Stellung in die mit Strichlinie
dargestellte Stellung. Der Kontakthebel 16 weist eine mit
ihm starre, seitlich abstehende Nocke 26 auf, die beim
Verschwenken einen Kontakt 28 schließt.
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Durch
ihre gestreckte Stellung sperren der Betätigungshebel 12 und
der Zwischenhebel 14 den Kontakthebel 16 gegen
Verschwenken, d.h. der Kontakthebel 16 lässt sich
nicht durch eine unmittelbar auf ihn einwirkende Kraft oder Moment
verschwenken, sondern nur durch Verschwenken des Betätigungshebels 12 oder
des Zwischenhebels 14. Dadurch wird das Dreihebelgetriebe 10 und
damit der Schalter 22 insgesamt in der EIN-Stellung gehalten. Er
lässt sich
manuell durch Rückschwenken
des Betätigungshebels 12 wieder öffnen.
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Des
weiteren weist der Schalter 22 einen Elektromagneten 30 und
ein Ausschaltfederelement 32 auf, das mit dem Elektromagneten 30 vorspannbar
ist. Das Ausschaltfederelement 32 wirkt auf den Betätigungshebel 12 und/oder
den Zwischenhebel 14 und beaufschlagt diese in Richtung
der AUS-Stellung. Der Elektromagnet 30 ist an eine nicht
dargestellte Stromversorgung angeschlossen, und zwar so, dass er
ständig
oder bei eingeschaltetem Schalter 22 bestromt wird. Der
bestromte Elektromagnet 30 spannt das Ausschaltfederelement 32 vor,
so dass das Ausschaltfederelement 32 den Schalter 22 nicht ausschaltet.
Bei Ausfall der Stromversorgung verschwenkt das Ausschaltfederelement 32 die
Hebel 12, 14, 16 des Hebelgetriebes 10 in
die AUS-Stellung und schaltet den Schalter 22 dadurch aus.
Der Schalter 22 bildet somit einen sog. Nullschalter, der
sich nach einem Stromausfall in jedem Fall in der AUS-Stellung befindet.
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Die
Teile des Schalters 22 sind bei dem in 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel in
einem flachen, schachtelförmigen
Gehäuse 34 aus Kunststoff
untergebracht. Der Betätigungshebel 12 ist
um eine gehäusefeste
Schwenkwelle 36 schwenkbar. Zum Verschwenken weist der
Schalter 22 eine Wippe 38 auf, die ebenfalls um
die Schwenkwelle 36 schwenkbar ist. Die Schwenkwelle 36 entspricht
dem ortsfesten Lager 18 in 1. Zur Verdeutlichung
sind gehäusefeste
Schwenkwellen mit einem Achskreuz versehen.
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Der
Betätigungshebel 12 ist über ein
Gelenk 40 mit dem Zwischenhebel 14 verbunden.
Der Zwischenhebel 14 ist über ein Gelenk 42 mit
dem Kontakthebel 16 verbunden, der mit einer Schwenkwelle 44 ortsfest
im Gehäuse 34 gelagert
ist. Die Schwenkwelle 44 entspricht dem ortsfesten Lager 20 in 1.
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Der
Nocken 28 liegt auf einem Schenkel 46 einer in
Seitenansicht U-förmigen
Bügelfeder 48 auf. Ein
anderer Schenkel 50 der Bügelfeder 48 sitzt
mit einer sickenförmigen
Wölbung 52 schwenkbar
auf einer Schneide 54 eines Messerkontakts 56 auf.
Der Nocken 28 des Kontakthebels 16 drückt seitlich
in Richtung der Schneide 54 gegen die Bügelfeder 48 und hält diese
dadurch unter Vorspannung auf der Schneide 54. Beim Verschwenken
des Nockens 28 aus der in 2 dargestellten
in die 3 dargestellte Stellung mittels des Hebelgetriebes 10 überwindet der
Nocken 28 eine gedachte Wirkungslinie in Verlängerung
der Schneide 54 und verschwenkt dadurch die Bügelfeder 48 nach
Art einer Wippe. Wie in 3 zu sehen drückt der
Nocken 28 einen an der Bügelfeder 48 angebrachten
Kontakt 58 gegen einen Gegenkontakt 60, der gehäusefest
an einem zweiten Messerkontakt 62 angebracht ist. Der Schalter 22 ist dadurch
geschlossen.
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Ein
im dargestellten Ausführungsbeispiel des
Schalters 22 als Schraubenzugfeder ausgebildetes Federelement 64 bildet
zusammen mit dem Betätigungshebel 12 und
dem Zwischenhebel 14 eine Schnappfedereinrichtung, die
den Schalter 22 sowohl in der in 2 dargestellten
AUS- als auch in der 3 dargestellten EIN-Stellung
hält: Das
Federelement 64 ist an einem bogenförmig zur Seite vom Betätigungshebel 12 abstehenden
Arm 66 und an einem kurzen Haken 68 des Kontakthebels 16 eingehängt. Wie
ein Vergleich von 2 und 3 ergibt,
befindet sich das Federelement 64 in der AUS-Stellung des
Schalters 22 auf einer (in der Zeichnung auf der rechten)
Seite und in der EIN-Stellung auf der anderen (in der Zeichnung
linken) Seite des den Betätigungshebel 12 mit
dem Zwischenhebel 14 verbindenden Gelenks 40.
Dadurch wird erreicht, dass beim Betätigen des Schalters 22 das
Federelement 64 die Hebel 12, 14, 16 in
die EIN- oder die
AUS-Stellung, sobald der Betätigungshebel 12 und
der Zwischenhebel 14 eine Neutralstellung (Totpunkt) überwunden
haben. In der Neutralstellung weist die Schnappfedereinrichtung 12, 14, 64 ein
labiles Gleichgewicht auf.
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Das
Ausschaltfederelement 32 ist auf eine Ankerstange 70 des
Elektromagneten 30 aufgesetzt. Das Ausschaltfederelement 32 befindet
sich bei bestromten Elektromagneten 30 in dessen Gehäuse und
ist deswegen in 3 nicht sichtbar. Das Ausschaltfederelement 32 wirkt über die
Ankerstange 70 und einen Ausschalthebel 72 auf
das Dreihebelgetriebe 10. Der Ausschalthebel 72 ist
an einem Ende mit einer Schwenkwelle 74 ortsfest im Gehäuse 34 gelagert.
Er wird bei unbestromten Elektromagneten 30 gegen einen
seitlich vom Betätigungshebel 12 abstehenden
Zapfen 76 gedrückt
und schwenkt dadurch das Hebelgetriebe 10 in die AUS-Stellung, wenn
der Elektromagnet 30 unbestromt ist. Der Schalter 22 schaltet
dadurch bei einem Stromausfall immer in die AUS-Stellung. Ist der
Elektromagnet 30 bestromt, hält er das Ausschaltfederelement 32 vorgespannt,
so dass es den Schalter 22 nicht in die AUS-Stellung umschaltet.
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Der
Schalter 22 weist zwei Bügelfedern 48, zwei
Kontaktpaare 58, 60 und zwei Nocken 28 auf, die
alle deckungsgleich nebeneinander, in der Zeichnung also hintereinander
angeordnet sind. In der Zeichnung ist deswegen jeweils nur eines
der genannten Elemente 28, 48, 58, 60 sichtbar
und das andere verdeckt. Das Hebelgetriebe 10 ist nur einmal vorhanden,
der Kontakthebel 16 weist zwei Nocken 28 auf.