DE1907418C - Elektrischer Umschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Umschalter, bei dem ein mittlerer Kontakt wahlweise mit einem von zwei äußeren Kontakten in Berührung gebracht und der durch ein Schnappsystem betätigt wird, das einen Hauptarm und eine Schnappfeder aufweist.

Bei einem bekannten' Umschalter dieser Art sind die beiden äußeren Kontakte fest angeordnet, während der mittlere Kontakt mit einem ersten Arm des Schnappsystems verbunden ist oder von ihm geführt wird. Der erste und der zweite Arm sind mit einem Ende am Gehäuse gelagert und an ihrem anderen Ende über eine Schnappfeder, ζ. B. eine Omegafeder, miteinander verbunden. Die Betätigung erfolgt wegproportional, nämlich in Abhängigkeit von der durch ein Beiätigungsekment hervorgerufenen Verlagerung des zweiten Arms, bis das Schnappsystem eine Tot-i punktlage erreicht hat; dann erfolgt das Umschnappen. Diese Schalter leiden unter einer erheblichen Prellung beim Schließen der Kontakte, unter einem variablen Kontaktdruck, der sich mit der Justierung des Schnappsystems, z. Li. bei Einstellung der Differenz oder sogar zusammen mit der Belätigungskraft ändert, häufig unter einer langsamen Trennbewegung der Kontakte, insbesondere bei kleinen Schnappsy fernen, und unter einer geringen Anpaßbarkeit an besondere Betriebsverhältnisse, z. B. wenn verlangt wird, daß während des Umschaltens keine Stromuntcrbrechung stattfinden darf.

Ils sind auch sogenannte kraftproportionale Schnappsystemc bekannt, die ein lediglich zweiteiliges System aufweisen, das aus einem Hauptarm und einer Omegafeder besteht, die über ein Gelenk miteinander verbunden sind, während die beiden freien linden in gehäusefesten Gelenken ruhen. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Omegafeder nicht nur eine Kraft in Richtung des Hauptarmes, sondern auch eine Kraft senkrecht dazu auszuüben vermag, die eine negative Kennlinie hat. Wenn die letztgenannte Kraft durch die am Hauptarm angreifenden Kräfte, insbesondere die veränderliche Betätigungskraft, überwunden wird, schnappt das System aus einer durch einen Anschlag vorgegebenen Stellung in eine andere durch einen festen Kontakt vorgegebene Stellung um. Der bewegliche Kontakt svird vom Hauptarm mitgenommen. Dieser Schalter ist nur als einfacher Ein-Aus-Schalter ausgebildet. Rr leidet ebenfalls unter Prellungen beim Schließen der Kontakte.

Des weiteren ist ein Schnappschalter bekannt, bei dem zwei parallel zueinander verlaufende Hebel um je einen Drehpunkt schwenkbar sind und mittels einer Feder gegen einander zugewandte Verriegelungsriächen gezogen werden. Der eine Hebel wird durch ein Beläliguiigsglied verstellt, bis eine Grcnzlage erreicht ist; dann erfolgt ein Umschnappen des anderen Hebels. Jeder der Hebel betätigt einen Kontakt.

hs ist auch ein temperaturabhängiger Schalter ohne Schnappwirkung bekannt, bei dein ein Stößel zwei in der iJcwegung miteinander gekuppelte äußere Kontakte verstellen kann. Diese können abwechselnd mil einem mittleren Kontakt zusammenwirken, der durch eine Bremseinrichtung c|iiasi-ortsfest gehalten wird.

Der Hrliiidiing liegt die Aufgabe zugrunde, einen elelif'ischen Umschalter der eingangs beschriebenen Art anzugehen, der konstruktiv und funktionsmäßig wesentlich besser ist als die bekannten Umschalter und insbesondere die geschilderten Nachteile zu ver meiden gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der mittlere Kontakt fest angeordnet und du beiden äußeren Kontakte voneinander uirabhängit und in ihrer Ruhestellung federnd dagegcngedriiJ'i sind und daß zwischen die Träger der beiden äußeren Kontakte mit einem Totgang ein Abhebelemenl greift, das mit dem Hauptarm derart verbunden ist,

ίο daß in der ersten Stellung des Schnappsystems dei eine und in der zweiten Stellung des Schnappsystenii der andere äußere Kontakt vom mittleren Kontakt abgehoben ist.

Bei dieser Konstruktion sind das elektrische Um-

»5 schaltsystem und das Schnappsystem konstruktiv voneinander getrennt. Irgendwelche Änderungen heim Schnappsystem, z. B. durch Justierung der Differenz, haben keinen Einfluß auf das Umschaltsystem. Dei Kontaktdruck ist daher für jede der beiden Umschalt-Stellungen konstant. Infolge der Verwendung zweier beweglicher äußerer Kontakte kann sich die Masse der beim Umschah;n bewegten Teile des Schnappsystems sofort bei der Kontaktierung vom Kontaktträger lösen; die dann noch wirksame Masse von Kontakt und Kontaktträger kann sehr prellfrei ausgestaltet werden. Die Federkraft des jeweils abgehobenen Kontakts gibt dem Abhebelement beim Umschnappen eine zusätzliche Beschleunigung, so c'.uü es nach Duichlaufcn des Totganges mit erheblieber Kraft am Träger des anderen Kontakts auftiifft und diesen mit erheblicher Geschwindigkeit vom festen mittleren Kontakt abreißt. Durch eine Variation des Totganges hat man es in der Hand, den zweiten Kontakt wahlweise vor oder nach Schließen des anderen Kontaktpaares abzuheben.

Ein besonders einfach aufgebauter Umschalter ergibt sich, wenn bei Verwendung eines an sich bekannten zweiteiligen, aus Hauptarm und Omegafeder bestehenden Schnappsystems die Grcnzlagen durch zwei von den Kontakten unabhängige Begrenzungsanschläge bestimmt sind. Bei dieser Konstruktion ergeben sich definierte Verhältnisse beim Schnappsystem, die zu einer entsprechend definierten prellfreien Betätigung der Kontakte führt.

Des weiteren ist es günstig, wenn die Begrenzungsanschläge so liegen, daß die Omegafeder ihre Kraftrichtung beim Umschnappen umkehrt. Auf diese Weise lassen sich symmetrische Verhältnisse erzielen, so daß beide äußeren Kontakte des Umschalters in entgegengesetzter Richtung, aber sonst in gleicher Weise beeinfluß! werden. Bei einer solchen Konstruktion ist lediglich darauf zu achten, daß auch die Summe der am Hauptarm wirkenden Betätigungskräftc ihre Kraftrichtung umzukehren vermag. Dies ist aber ohne weiteres möglich, sei es, daß ein Bimetall als Kraftgeber verwendet wird, daß einer Druckdose cine Sollwcrtfcder entgegenwirkt u, dgl. Die Begrenzungsanschläge können auch verstellbar sein. Auf diese Weise läßt sich eine genaue Justierung vornehmen, beispielsweise um völlig symmetrische Verhältnisse zu erzielen.

Zweckmäßigerweise greift das Abhcbelement in unmittelbarer Nähe der äußeren Kontakte an deren Träger an, Damit ist sichergestellt, daß die Abhebkräfte ungeschwächt auf die Kontakte wirken können.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktträger für die äußeren Kontakte einseitig

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eingespannte Federarme, die über einen großen Teil ihrer Lange so versteift sind, daß sie im wesentlichen nur in der Nähe der Eiuspaunstelle ledern, llienlureh ergibt sieh eine außerordentlich große Prellarnuit.

Pes weiteren können die Kontaktträger zur einseitigen Einspannung zwischen drei Schneidenlager geschoben sein, von denen zwei auf der einen Seite und /wischen ihnen eines auf der anderen Seite angreift. Dies führt /U einer sehr einfachen Montage, da die Kontaktträger nach Einschieben in die Schneidenlager völlig sicher gehalten sind.

Wenn wenigstens ein Schneidenlager quer zum Kontaktträger verstellbar ist, läßt sich die Federspaniumg dieses Kontaktträger leicht auf einen beliebigen Wert einstellen. Hierbei genügt es häufig, wenn das einstellbare Schneidenlager durch die Stirnseite einer einstellbaren Schraube eiset/t ist. Insbesondere kann die Schraube das dem Kentakt zugewandte Lager bilden.

Bei einer bevorzugten Konstruktion sind die drei Kontaktträger für den Testen mittleren Kontakt und die beiden beweglichen äußeren Kontakte in einem einteiligen Kunststoffgehäuse mit vier etwa parallelen Wänden, an denen die Schneidenlager ausgebildet sind, gehalten. Dieses Kunststoffgehäuse kann mit den Kontaktträgern vorgefertigt und unabhängig vom Schnappsystem in die Schaltereinheit eingebaut wer den. Die Ausbildung der Schneidenlager an vier zueinander parallelen Wänden führt zu einer sehr plat/sparcnden Konstruktion.

Hierbei kann das dem Kontakt abgewandte Ende der Kontaktträger rechtwinklig umgebogen sein und an einem Anschlag anliegen. Auf diese Weise ist die richtige Axiallage der Kontakte sichergestellt. Das abgebogene Ende kann sogar am Anschlag angeschweißt sein, so daß dieser als Anschlußelement dienen kann.

Cieinäß einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Umschalters ist darür gesorgt, daß der mittlere Kontaktträger zwei gegeneinander versetzte'feste Kontakle nagt und die beiden äußeren Kontakte in ihrer Ruhestellung in gleicher Höhe federnd gegen die festen Kontakle anliegen und durch das Abhcbclcmcnt gleichlaufend abhebbar sind. Dieser Doppelschalter hat gcnac den gleichen einfachen Aufbau wie der beschriebene Umschalter.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Umschalter längs der Linie /1-/1 der Fig. 2,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Umschalter gemäß der Linie B-B der .Fig. 1, jedoch mit abgenommenen oberen Teilen, einschließlich der Omega-Feder,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch das Gehäuse des Umschaltsystems,

Fig. 4 eine vergrößerte räumliche Darstellung eines Kontaktträgers für einen äußeren Kontakt und

F i g. 5 eine AiSvandlung des Schaltsystems der Fig, 3,

In einem Kasten 1 sind nebeneinander ein Schnappsystem 2 und ein elektrisches Umschaltsystem 3 vorgesehen.

Der Kasten besieht aus einem Boden 4 und drei Seitenwänden 5, 6, 7. Er ist oben durch eine Deckplatte 8 und einen Deckel 9 abgeschlossen. Im Boden befindet sich eine Einführung 10 für ein Druckmittel, z. B. den Dampf eines thermosiatisclien Fühlers, und eine Einführung U für die elektrischen Zuleitungen.

Das Schnappsystem besitzt einen Hauptarm liuiid eine Omega-Feder 13, die am Gelenkpunkt 14 aneinander abgestützt sind. Der Hauptarm ist mittels einer Ausbuchtung 15 gelenkig an einem Schneidenlager 16 abgestützt, das an tier Deckplatte ¹J ausgebildet ist. Die Omega-Feder 13 stützt sich an einem festen Lager 17 ab, das an einem Schieber 18 angebracht ist, der mit Hilfe eines Stellknopfes I¹J in Richtung auf den Hauptarm 12 und von ihm weg verschoben werden kann. Die Deckplatte 8 trägt ferner zwei Stellschrauben 20 und 21, die als Bei'renzungsanschläge für den Hauptarm 12 dienen.

Auf den Hauptarm wir!.' über einen Stößel 22 die

Kraft einer Balgdose 23, deren Innenraum 24 unter dem Druck des Druckmittels steht. Der äußere Topf der Balgdose ist am Boden befestigt Mit Abstand uavon wirkt eine Sollwertfeder 25 unter Zwischenlage einer Platte 26 auf den Hauptarm 12. Die Sollwcrtfeder stützt sich auf einem Ring 27 ab, der auf einer Gewindestange 28 axial verstellbar ist.

wenn diese gedreht wird, wozu auf ihren oberen Kopf z. B. ein Stellkopf aufgesetzt werden kann.

Ferner ist am Hauptarm 12 mittels einer Schraube 29 ein Abhebelemcnt 30 befestigt, das die Verbindung zum elektrischen Umschaltsystem 3 herstellt.

Dieses Umschaltsystem besitzt ein Gehäuse 31 mit vier parallelen Wänden 32. 33, 34 und 35, zwischen denen drei Kontaktträger 36, 37 und 38 durch seitliches Einschieben eingespannt sind. Der miniere Kontaktträger 37 trägt einen ftsten Doppelkontakt 39, die beiden äußeren Kontaktträger 36 und 38 tragen je einen beweglichen äußeren Kontakt 40 und 41. Die Einspannung jedes Kontaktträgers geschieht durch drei an den Wänden ausgebildete Lagerstellcn. von denen im Falle des Kontaktträgers 36 an der Wand 33 ein Schneidenlager 42 und, zu beiden Seiten davon, an der Wand 32 ein Schneidenlager 43 und ein Lager 44 in Gestalt einer Stellschraube 45 vorgesehen ist. Die äußeren Kontaktträger 36 und 38 besitzen ferner unmittelbar neben den Kontakten 40 und 41 Ausprägungen 46 und 47, an denen das Abhebelement 30 mit Totgang angreifen kann. Am gegenüberliegenden Ende sind im Gehäuse Anschlußlaschen 48, 49 und 50 vorgesehen, die einerseits zum Anbringen von Anschlußschrauben 51 dienen und

andererseits eine Anlageflächc für einen rechtwinklig abgebogenen Teil 52 der Kontaktträger 36, 37 und 38 bilden, wobei an dieser Anlageflächc auch noch eine Schweißung vorgenommen sein kann.

F i g. 4 zeigt den Kontaktträger 36 in vcrgrößer-

tem Maßstab. Der Träger besteht aus einem Federblech, das im Bereich des Kontaktes 40 und über den größten Teil seiner am Lagerpunkt 44 beginnenden freien Lange durch hochgewinkelte Seitenränder 53 versteif, ist. Demnach verbleibt nur ein Ab-

fio schnitt rt, auf dem der Kontaktträger 36 federn kann. In der veranschaulichten Stellung ist der Hauptarm 12 durch die Omega-Feder 13 im Uhrzeigersinn belastet. Dieser Belastung wirkt die kleinere Kraft des abgehobenen äußeren Kontaktträgers 36 cnt-

gegen. Die resultierende Kraft hält das Sysum in der veranschaulichten Stellung. Das System bleibt so lange i'i dieser Stellung, bis die übrigen am Haupiarm angreifenden Kräfte eine entgegengesetzte Kiaft

gleicher Größe erreichen. Dies ist der Full, wenn der Druck in der Balgdose 23 so weit abgesunken ist, daß der Kraftüberscliuß der Sollsvertfeder 25 die resultierende Kraft überschreitet. Dann schnappt die Omega-Feder in die von der Stellschraube 21 festgelegte andere Endlage. Während dieser Umschnappbewcgung bewegt sich das Abhebelement 30 in Richtung auf den anderen äußeren Kontaktträger 38. Sobald der Kontakt 40 auf den Kontakt 39 trifft, löst sich das Abhcbclcment 30 vom Kontaktträger 36, so daß für den eigentlichen Prellvorgang nur dessen Masse und Steifigkeit verantwortlich ist. Kurz darauf triff! das Abhebelement 30 auf den anderen Kontaktträger 38 und hebt dessen Kontakt 41 mit großer Geschwindigkeit vom festen Kontakt 39 ab. Hin Rückschalten ist erst dann möglich, wenn der Druck in der Balgdose 23 einen solchen Wert erreicht hat. daß er die Kraft der Sollwertfcder um einen solchen Wert überschießt, daß die in dieser Endlage vorhandene resultierende Kraft der Omega-Feder 13 und des so Kontaktträgers 38 überwunden wird.

Durch eine Verstellung der Gewindestange 28 Vann die Kraft der Sollwertfeder verstellt und damit der Arbeitspunkt des Umschalters festgelegt werden. Durch eine Verstellung des Schiebers 18 kann die Feder-Charakteristik der Omega-Feder 13 verändert werden, wodurch sich die Differenz einstellen läßt, d. h. derjenige Druckunterschied in der Balgdose 23, der notwendig ist, um von der einen zur anderen Schnappfunktion zu kommen. Mit Hilfe der Schrauben 20 und 21 kann der Weg des Hauptarms 12 festgelegt werden. Mit Hilfe der Schrauben 45 an den beiden äußeren Kontaktträgern 36 und 38 schließlich läßt sich jeder einzelne bewegliche Kontakt so einjustieren, daß die geringste Prellneigung auftritt.

Bei der Abwandlung nach F i g. 5 wird das gleiche Gehäuse 31 verwendet; lediglich das durch die Schraube 45 gebildete Lager 44 ist durch ein festes Schneidenlager 54 ersetzt. Die Ausbildung des äußeren Kontaktträgers 36 ist unverändert. Der mittlere Kontaktträger 37 trägt am äußeren Ende eine U-förmige Abbiegung 55, an deren beiden parallelen Schenkeln je ein zur gleichen Seite gewandter fester Kontakt 56 und 57 angebracht ist. Der äußere Kontaktträger 38 besitzt am vorderen Ende einen Kontakt 58 und eine Ausprägung 59, die gegenüber der Ausführungsform nach F i g. 3 entgegengesetzt gerichtet sind. An den Ausprägungen 46 und 59 greift ein Abhebelement 60 mit zwei Armen an, so daß die beiden Kontakte 40 und 58 gleichzeitig von den festen Kontakten 56 und 57 getrennt werden, wenn das Schnappsystem in die andere Stellung umschnappt. Auch bei diesem System brauchen die Kontaktträger 36, 37 und 38 lediglich von der Seite her in das Gehäuse 31 eingeschoben zu werden. Sie haben dann durch die Schneidenlager eine sichere, feste Lage.

Statt der Balgdose 23 kann auch eine Bimetallfeder als Kraftgeber vorgesehen sein. Wenn das Kontaktpaar 40, 39 erst schließen darf, nachdem das Kontaktpaar 39, 41 bereits geöffnet hat, braucht lediglich dem Abhebelement 30 eine größere Dicke gegeben zu werden, d. h., der Totgang muß etwas kleiner gehalten werden. Die Begrenzungsschrauben 20 und 21 können auch so eingestellt werden, daß die Schnappbewegung nur auf der einen Seite der ToI-punklebenc von Hauptarm 12 und Omcga-Fedur 13 erfolgt.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. F.Icklrisehcr Umschalter, bei dem ein mitlle rcr Kontakt wahlweise mit einem von zwei äuße reu Kontakten in Berührung gebracht und de durch ein Schnappsystem betätigt wird, das einer Hauptarm und eine Schnappfeder aufweist, da durch gekennzeichnet, daß der mittleri Kontakt (39) fest angeordnet und die beider äußeren Kontakte (40, 41) voneinander unabhängig und in ihrer Ruhestellung federnd dagegengedruckt sind und daß mit einem Totgang zwischen die Träger (36, 38) der beiden äußeren Kontakte ein Abhebelement (30) greift, das mit dem Hauptarm (12) derart verbunden ist. daß in der ersten Stellung des Schnappsystems (2) der eine und in der zweiten Stellung des Schnappsystems der andere äußere Kontakt vom mittleren Kontakt abgehoben ist.

2. Umschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines an sich bekannten zweiteiligen, aus Hauptarm (12) und Omega-Feder (13) bestehenden Schnappsystems tire Grenzlagen durch zwei von den Kontakten unabhängige Begrenzungsanschläge (20, 21) bestimmt sind.

3. Umschalter nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsanschläge (20. 21) so liegen, daß die Omega-Feder (13) ihre Kraftrichtung beim Umschnappen umkehrt.

4. Umschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsanschläge (20, 21) verstellbar sind.

5. Umschalter nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abhebelement (30) in unmittelbarer Nähe der äußerer. Kontakte (40, 41) an deren Träger (36, 38) angreift.

6. Umschalter nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktträger (36, 38) für die äußeren Kontakte (40. 41) einseitig eingespannte Federarme sind, die über einen großen Teil ihrer Länge so versteift sind, daß sie im wesentlichen nur in der Nähe der Einspannstelle federn.

7. Umschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktträger (36, 37, 38) zur einseitigen Einspannung zwischen drei Schneidenlager (42, 43, 54) geschoben sind, von denen zwei auf der einen Seite und zwischen ihnen eines auf der anderen Seite angreift.

8. Umschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schneidenlager quer zum Kontaktträger verstellbar ist.

9. Umschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Schneidenlager durch die Stirnseite (44) einer einstellbaren Schraube (45) ersetzt ist.

10. Umschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (45) das dem Kontakt (40) zugewandte Schneidenlager bildet.

Π. Umschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß ci^:e drei Kontaktträger (36, 37, 38) in einem einzeiligen Kunststoffgehäuse (31) mit vier etvvu parallelen Wänden (32 bis 35), an denen die Schneidenlager (42, 43, 44 54) angeformt sind, cehnlu-n sinrl.

12. Umschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Kontakt (40) abgewandte Ende der Kontaktträger (&») rechtwinklig (52) umgebogen ist und an einem Anschlag (48) anliegt.

13. Umschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das abgebogene Ende (52) am Anschlag (48) angeschweißt ist und dieser als Anschlußelement dient.

14. Abwandlung des Umschalters nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Kontaktträger (37) zwei gegeneinander versetzte feste Kontakte (56, 57) trägt und die beiden äußeren Kontakte (40, 58) in ihrer Ruhestellung in gleicher Richtung federnd gegen die festen Kontakte anliegen und durch das Abhebelement (60) gleichlaufend ab hebbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen