DE19512334C1 - Elektromechanische Verbindungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Verbin­ dungsvorrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine Verbindungsvorrichtung dieser Art ist in der EP 0 573 471 B1 beschrieben. Durch die vorbekannte Verbin­ dungsvorrichtung, die aus einer Schalteinrichtung, die die Funktion einer Steckdose herkömmlicher Art über­ nimmt, und einer Auslöseeinrichtung, die die Funktion eines Steckers übernimmt, besteht, wird eine Verbin­ dungsvorrichtung geschaffen, die eine sehr geringe Bautiefe aufweist und die darüberhinaus hohen Sicher­ heitsanforderungen entspricht.

Bei der elektromechanischen Verbindungsvorrichtung nach der EP 0 573 471 B1 erfolgt sowohl der mechani­ sche als auch der elektrische Kontakt über Magnete. Hierzu sind sowohl der Arbeitsschlitten, der mit Stromzuführungskontakten verbindbar ist als auch die Schaltmagnete elektrischleitend. Die Stromverbindung wird direkt über Kontakthütchen zu Auslösemagneten in der Auslöseeinrichtung geleitet, die ebenfalls elek­ trisch leitend sind. Die Magnete, die codiert und somit gegenüber einem Zusammenwirken mit herkömmlichen Haushaltsmagneten verschlüsselt sind, sind außenseitig von einem Erdungsring umgeben, der bündig in das elek­ trisch isolierende Gehäuse der Schalteinrichtung ein­ gelassen ist. Nachteilig bei dieser Stromführung ist jedoch, daß eine elektrische Leitfähigkeit im Falle eines Kurzschlusses zu einem Verlust der hitzeempfind­ lichen magnetischen Bauteile führt. Außerdem ist die vorbekannte Vorrichtung aufgrund der Spannungs- und Stromleitung über die Kontakthütchen und die Magnete noch relativ breit gebaut.

Die DE 26 43 031 zeigt eine Sicherheitssteckvor­ richtung mit Stecker (Fig. 1) und Steckdose (Fig. 2), wobei der Stecker einen Schaltmagneten und die Steckdose einen Auslösemagneten aufweisen und die Rückstellung entweder durch ein weiteres Magnetpaar oder eine Feder erfolgt. Dabei findet die Stromführung nicht über die Magnete, sondern über Steckerstifte und Steckhülsen statt, wobei sich das Zusammenstecken bzw. durch die Anziehung der Magnete und eine auf einem Laufbolzen befestigte Kontaktbrücke betätigt wird und damit die leitende Verbindung zu einem spannungsfüh­ renden Anschluß herstellt. Diese Sicherheitsvorrich­ tung bezieht sich jedoch auf die bekannten Stecker­ systeme. Weiterhin werden normale Magnete verwendet, wodurch nur eine unzureichende Sicherheit gegeben ist, denn das Sicherheitssystem kann ohne weiteres ausge­ schaltet werden, wenn man sich der Steckdose mit einem normalen Magneten nähert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, die eingangs erwähnte elektromechanische Ver­ bindungsvorrichtung nach der EP 0 573 471 B1 bezüglich ihrer Sicherheit weiter zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge­ löst.

Erfindungsgemäß werden nunmehr die Magnete nicht mehr an der Strom- bzw. Spannungsführung beteiligt; d. h., sie stehen nicht mehr unter Spannung. Der Strom selbst wird gesondert über Paare von Kontaktelementen geleitet. Dies be­ deutet, es sind auch für den Arbeitsschlitten, der den Kontakt zu den Stromzuführungskontakten herstellt, nur noch elektrisch leitende Brücken erforderlich. Der Arbeitsschlitten selbst kann zusammen mit den darauf angeordneten Schaltmagneten elektrisch nicht leitend sein.

Bei einer Anordnung der Kontaktelemente im inneren Be­ reich ist eine weitere Sicherheitserhöhung gegeben. Darüberhinaus können die Kontaktelemente stabiler und sicherer, z. B. in Form von breiten Kontaktstiften ausgebildet sein.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Trennung der Magnete von der Stromführung besteht darin, daß sich auf diese Weise keine Wärmeprobleme bei den Ma­ gneten ergeben, da diese ja nicht mehr an der Strom­ führung beteiligt sind. Kommt es beispielsweise zu einem Kurzschluß, werden die Magnete nicht durch Hitzeeinwirkung beschädigt. Auch kann Wärme, die durch einen etwaigen Feuchtigkeitsfilm entsteht, über den Erdungsring auf einfache Weise abgeleitet werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Schaltmagnete und die Auslösemagnete in geschaltetem Zustand mit dem Erdungsring in Kontakt stehen.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Er­ findung kann darin bestehen, daß der Arbeitsschlitten wenigstens annähernd kreisförmig ausgebildet ist, und daß mehrere Schaltmagnete in Form von codierten Ma­ gnetteilen im äußeren Umfangsbereich des Arbeits­ schlittens auf Abstand voneinander angeordnet sind.

Wenn dabei die Magnetteile in entsprechenden Codie­ rungen angeordnet sind, z. B. in alternierenden Nord- Süd-Kombinationen mit 180°-Symmetrie, läßt sich ein sehr schnelles Zurückschalten des Arbeitsschlittens bei Verdrehungen der Auslöseeinrichtung erreichen. Bedingt durch die dabei auftretenden größeren Winkel­ längen entstehen schon bei kleinen Verdrehungen gegen­ sinnige Felder und damit entsprechend hohe abstoßende Kräfte, so daß der Arbeitsschlitten in den nicht geschalteten Ruhezustand zurückkehrt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße elektromechanische Verbindungsvorrichtung mit einer Schalteinrichtung und einer Auslöseein­ richtung im ungeschalteten Zustand,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 4,

Fig. 3 einen Längsschnitt, entsprechend dem Schnitt nach der Fig. 1, im geschalteten Zustand,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Schalteinrichtung nach den Fig. 1 bis 3,

Fig. 5 eine weitere Codierungsmöglichkeit für die Magnete,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Adapter (in ver­ kleinertem Maßstab),

Fig. 7 eine Seitenansicht des Adapters nach der Fig. 6.

Die elektromechanische Verbindungsvorrichtung besteht aus einer Schalteinrichtung 1, die die Funktion einer herkömmlichen Steckdose ersetzt und im allgemeinen an einer gewünschten Stelle fest eingebaut ist, und aus einer Auslöseeinrichtung 2, die die Funktion eines herkömmlichen Steckers ersetzt, welcher im allgemeinen mit einem Verbraucher verbunden ist oder welcher di­ rekt an den Verbraucher angeordnet ist. Sobald eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Schalt­ einrichtung 1 und der Auslöseeinrichtung 2 geschaffen ist, wird der jeweilige mit der Auslöseeinrichtung 2 verbundene Verbraucher entsprechend mit Strom ver­ sorgt.

Grundsätzlich ist die Schalteinrichtung 1 und die Aus­ löseeinrichtung 2 von einem gleichen Aufbauprinzip wie die in der EP 0 573 471 B1 beschriebene elektromecha­ nische Verbindungsvorrichtung. So weist die Schaltein­ richtung 1 eine geschlossene Baueinheit mit einem Ge­ häuse 3 und einem oberen Bauteil 11 auf. Im Ruhezustand, d. h. wenn die Auslöseeinrichtung 2 nicht auf die Schaltein­ richtung 1 aufgesetzt ist, ist ein Arbeitsschlitten 4, auf dem Schaltmagnete 5 in Form von codierten Magnet­ teilen 5a-5d angeordnet sind, durch eine ferroma­ gnetische Rückhalteplatte 7 auf dem Boden des Gehäuses 3 gehalten. Die ferromagnetische Rückhalteplatte kann auch ein Magnetring 7 sein.

Die Magnetteile 5a-5d sind im äußeren Umfangsbereich des kreisförmigen Arbeitsschlittens 4 angeordnet. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind dabei die als codier­ te Magnetteile 5a-5d ausgebildeten Schaltmagnete 5 in insgesamt vier Vierergruppen über den Umfang ver­ teilt angeordnet. Jede Gruppe besteht aus vier Einzel­ magnete, wobei je zwei Nord- und zwei Südpole so zu­ einander angeordnet sind, daß jeweils unterschiedliche Polaritäten aneinander angrenzen. Dies bedeutet, im äußeren Bereich liegen ein Süd- und ein Nordpol neben­ einander, und im inneren Bereich liegen sich ein Nord- und ein Südpol gegenüber.

Jede Gruppe eines auf diese Weise codierten Magnettei­ les 5a, 5b, 5c oder 5d ist so im Inneren der Schalt­ einrichtung 1 angeordnet und weist eine derartige Höhe auf, daß die Magnetteile 5a-5d auch im nichtgeschal­ teten Zustand wenigstens in ihrem oberen Bereich in einem Führungsring 6 geführt sind. Hierzu tauchen sie entsprechend im oberen Bereich in den Führungsring 6 ein. Der Führungsring 6 stellt gleichzeitig einen Erdungsring dar, wozu er entsprechend mit einer nicht dargestellten Kontakteinrichtung verbunden ist, die mit einer in die Schalteinrichtung mündenden Erdungs­ leitung verbunden ist.

Vier gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Rückstellfedern 8 sorgen dafür, daß der Arbeitsschlit­ ten 4 zusätzlich durch eine entsprechende Federkraft im nichtgeschalteten Zustand auf dem Magnetring 7 ge­ halten ist. Gleichzeitig sorgen sie dafür, daß nach einem Abnehmen der Auslöseeinrichtung 2 von der Schalteinrichtung 1 oder einem entsprechenden Verdre­ hen der beiden Teile zueinander der Arbeitsschlitten 4 wieder zur Anlage auf dem Magnetring 7 gebracht wird. Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, sind die Rückstellfedern 8 ebenfalls in dem Führungsring 6 ge­ führt. Dabei befinden sie sich jeweils in Freiräumen zwischen den Magnetteilen 5a-5d.

Aus der Fig. 4 ist die Stromzuführung am deutlichsten ersichtlich. Mit "9" ist eine stromführende Leitung und mit "10" ein Nulleiter dargestellt. Die beiden Leitungen werden auf der Innenseite des oberen Bauteils 11 der Schalteinrichtung 1 zu Stromzuführungskontakten 12 geleitet. Eine elektrisch leitende Brücke 13 stellt im geschalteten Zustand jeweils eine Stromverbindung von den Stromzuführungskontakten 12 zu dem entsprechenden Kontaktstift 14 her. Dies bedeutet, ein Kontaktstift 14 ist der Phasenleitung 9 und der zweite Kontaktstift 14 ist dem Nulleiter 10 zugeordnet. Beide Kontaktstif­ te 14 sind in dem oberen Bauteil 11 der Schalteinrichtung 1 angeordnet und auf der Oberseite mit dem oberen Bauteil 11 bündig.

Aus den Fig. 1 und 3 ist ersichtlich, daß jede der beiden Brücken 13 elastisch bzw. federnd auf dem Ar­ beitsschlitten 4 angeordnet ist, um Toleranzungenauig­ keiten auszugleichen, ebenso wie Verschleiß, damit stets ein guter Kontakt gewährleistet ist.

Die Auslöseeinrichtung 2, welche ebenfalls ein ge­ schlossenes Gehäuse 15 mit einem Deckel 16 aufweist, ist mit ebenfalls als codierte Magnetteile ausgebil­ dete Auslösemagnete 17 versehen. Die Auslösemagnete 17 sind in gleicher Weise und an gleicher Stelle in vier Vierergruppen angeordnet. Jede Gruppe ist dabei be­ züglich ihrer Poläritäten so ausgebildet, daß jeweils unterschiedliche Polaritäten im Vergleich zu den Schaltmagneten 5 der Schalteinrichtung 1 einander ge­ genüberliegen. Dies bedeutet, bei korrekter Positio­ nierung der Auslöseeinrichtung 2 auf der Schaltein­ richtung 1 liegen sich jeweils Nord- und Südpole ge­ genüber. Auf diese Weise wird der gewünschte Schalt­ zustand und damit die Stromführung zu dem Verbraucher erreicht. Zu diesem Zweck ist die Auslöseeinrichtung 2 mit entsprechenden zu einem Verbraucher führenden Lei­ tungen 26 und 27 versehen, sofern die Auslöseeinrich­ tung 2 nicht direkt im oder an dem Verbraucher ange­ ordnet ist.

Ebenso wie die Kontaktstifte 14 in einem Bereich zwi­ schen der Gehäusemitte und den Schaltmagneten 5 ange­ ordnet sind, sind zwei Kontaktstifte 18 in dem Gehäuse 15 im Bereich zwischen der Gehäusemitte und den Auslö­ semagneten 17 angeordnet. Die Kontaktstifte 18 sind durch Federn 19 in Bohrungen des Gehäuses 15 derart verschiebbar, daß sie mit ihren vorderen Enden aus dem Gehäuse 15 in Richtung auf die Schalteinrichtung 1 ge­ ringfügig vorragen. Dies bedeutet, daß bei einer Auf­ lage der Auslöseeinrichtung 2 auf der Schalteinrich­ tung 1 und damit bei einer elektrischen Kontaktschal­ tung ein entsprechend sicherer Kontakt gegeben ist (siehe Fig. 3). In diesem Falle werden die Kontakt­ stifte 18 gegen die Kraft der Feder 19 entsprechend zurückgeschoben.

Die Auslöseeinrichtung 2 ist ebenfalls mit einem Er­ dungsring 20 versehen, der dem Erdungsring 6 der Schalteinrichtung 1 gegenüberliegt. Zusätzlich ist der Erdungsring 20 der Auslöseeinrichtung 2 mit über den Umfang verteilt angeordneten Erdungsstiften 21 verse­ hen, die jeweils unter Vorspannung durch eine Feder 22 stehen und damit in Richtung auf die Schalteinrichtung 1 aus dem Gehäuse 15 federnd vorstehen.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, stehen dabei die Erdungsstifte 21 weiter aus der Oberfläche des Gehäu­ ses 15 vor als die Kontaktstifte 18. Dies bedeutet, daß damit auf einfache Weise eine voreilende und eine nacheilende Erdung beim Schalten erreicht wird.

Die Erdungsstifte 21 befinden sich in ähnlicher Weise wie die Rückstellfedern 8 der Auslöseeinrichtung 1 in den umfangsseitigen Zwischenräumen zwischen den vier Auslösemagneten 17.

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, befinden sich auch die Stromzuführungskontakte 12 ebenfalls in einem Be­ reich zwischen der Gehäusemitte und den Schaltmagneten 5 bzw. dem Führungsring 6. Auf diese Weise wird nicht nur eine elektromechanische Verbindungsvorrichtung ge­ schaffen, die eine geringe Bautiefe besitzt, sondern darüberhinaus auch eine Vorrichtung, die nur einen ge­ ringen Durchmesser bzw. Breite aufweist.

Der Erdungsring 6 dient - wie erwähnt - gleichzeitig als Führungsring für die Schaltmagnete 5, wozu dieser die Schaltmagnete 5 mit einem entsprechend geringen Spiel umgibt. Auf diese Weise ist ein sicheres und verklemmungsfreies Schalten gewährleistet.

In der Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Magnete 5 und die Auslösemagnete 17 darge­ stellt.

Danach sind jeweils ein Nord- und ein Südpol zu einem codierten Magnetteil zusammengefaßt. Insgesamt sind vier codierte Magnetteile gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet.

Mit der Ausgestaltung nach den Fig. 1-4 ergeben sich alternierende Nord-Süd-Kombinationen mit einer 180°-Symmetrie. Mit dieser Ausgestaltung wird ein sehr schnelles Zurückschalten des Arbeitsschlittens 4 bei einem Verdrehen der Auslöseeinrichtung 2 oder der Schalteinrichtung 1 erreicht. Aufgrund der großen Win­ kellängen entstehen schon bei kleinen Verdrehungen ge­ gensinnige Felder und damit abstoßende Kräfte, wodurch der Arbeitsschlitten 4 in seine Ruhelage und damit auf Anlage zu dem Magnetring 7 zurückkehrt. Zusätzlich er­ laubt die kreisförmige Ausbildung des Arbeitsschlit­ tens 4 und auch des kreisförmigen Gehäuses 3 der Schalteinrichtung 1 und der Auslöseeinrichtung 2 eine sehr gute Kontrolle der Schaltbewegung ohne zusätz­ liche Führungsstifte. Damit gestaltet sich auch der geometrische Aufbau einfacher. Bei jeder Verschiebe- oder Verdrehrichtung wirken gegensinnige Magnetfelder, die damit sicher den Arbeitsschlitten 4 zurückschal­ ten.

In den Fig. 6 und 7 ist prinzipmäßig ein Adapter 23 dargestellt, der einen Übergang zu dem herkömmlichen elektrischen System mit Schukosteckdosen oder auch mit anderen Steckdosen ermöglicht. Hierzu besitzt der Adapter 23 entsprechend dem jeweils herkömmlichen Sy­ stem Stifte 24 (und gegebenenfalls noch einen Erdungs­ stift), die in die entsprechende Steckdose bekannter Bauart eingesteckt werden.

Der Adapter 23 ist im Inneren in gleicher Weise aufge­ baut wie die Schalteinrichtung 1, wobei lediglich die Leitungen 9 und 10 durch die Stifte 24 ersetzt sind. Aus Fig. 8 ist auch der Erdungsring 6 zusammen mit den beiden Kontaktstiften 14 ersichtlich.

Claims (11)

1. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung mit ei­ ner über Stromzuführungskontakte (12) mit einer Stromquelle verbindbaren und auf einem Arbeits­ schlitten (4) angeordnete Schaltmagnete (5) mit codierten Magnetteilen (5a-5d) aufweisenden Schalteinrichtung (1), die in einem Gehäuse (3) als geschlossene Baueinheit angeordnet ist, und mit einer Auslösemagnete (17) mit codierten Mag­ netteilen aufweisenden und mit einem Verbraucher elektrisch verbindbaren Auslöseeinrichtung (2) verbunden ist, wobei durch Verbinden der beiden Einrichtungen (1, 2) die Schaltmagnete (5) von einer Ruhelage entgegen einer Rückhaltekraft in eine Arbeitslage gebracht sind und dadurch die elektrische Verbindung zwischen der Schaltein­ richtung (1) und der Auslöseeinrichtung (2) her­ gestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stromführung separat von den Schaltmagne­ ten (5) angeordnete Paare von Kontaktelementen (14, 18) in beiden Einrichtungen (1, 2) vorgesehen sind, daß die Kontaktelemente (14, 18) an ihren zueinander gerichteten Stirnseiten im geschalteten Zustand aneinander liegen, und daß für den Kontakt zwischen den Kontaktelementen (14) und den Strom­ zuführungskontakten (12) elektrisch leitende Brüc­ ken (13) auf dem Arbeitsschlitten (4) vorgesehen sind.

2. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erdungsring (6) als Führungsring für die Schaltmagnete (5) vorgesehen ist.

3. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungskontakte (12) wenigstens annä­ hernd in einen Bereich des Gehäuses (3) zwischen der Gehäusemitte und den Schaltmagneten (5) ange­ ordnet sind, wobei die Brücken (13) als elektrisch leitende Auflage auf dem Arbeitsschlitten (4) aus­ gebildet sind.

4. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsschlitten (4) wenigstens annähernd kreisförmig ausgebildet ist, und daß mehrere Schaltmagnete (5) im äußeren Umfangsbereich des Arbeitsschlittens (4) auf Abstand voneinander an­ geordnet sind.

5. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen von codierten Magnetteilen (5a-5d), die jeweils Nord- und Südpole aufweisen, über den Umfang verteilt in der Schalteinrichtung (1) und in der Auslöseeinrichtung (2) angeordnet sind.

6. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetteile (5a-5d) in alternierenden Nord- Süd-Kombinationen mit 180°-Symmetrie angeordnet sind.

7. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Magnetteil (5a-5d) als Vierergruppe mit Einzelmagneten (5, 17) unterschiedlicher Polarität ausgebildet ist, wobei jede Vierergruppe aus zwei Nordpol- und Südpolsegmenten besteht, und wobei sich radial und in Umfangsrichtung jeweils Süd- und Nordpole gegenüberstehen.

8. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß rückhaltekrafterzeugenden Rückstellfedern (8) für die Schaltmagnete (5) in dem Führungsring (6) geführt sind.

9. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktelemente (14, 18) als Kontaktstifte in der Schalteinrichtung (1) und in der Auslöseein­ richtung (2) ausgebildet sind.

10. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte in der Auslöseeinrichtung (2) im nichtgeschalteten Zustand aus der der Schalteinrichtung (1) zugewandten Seite vorstehen und daß die Kontaktstifte federnd in der Aus­ löseeinrichtung (2) gelagert sind.

11. Elektromechanische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Erdungsring (20) der Auslöseeinrichtung (2) in Richtung auf die Schalteinrichtung (1) aus der Oberfläche des Erdungsringes (20) federnd ge­ lagerte Erdungsstifte (21) vorragen, die im ge­ schalteten Zustand mit der Oberfläche des Erdungs­ ringes (20) bündig sind.