DE2404906A1 - Elektrischer schalter - Google Patents
Elektrischer schalterInfo
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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- H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
- H01H1/16—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting by rolling; by wrapping; Roller or ball contacts
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- Slide Switches (AREA)
Description
Patentanwälte Dipl. ■-Inc. i\ W:;ickma nn,
Dipl.-Ing. H.Weickmanh, Dipl.-Phys. Du. K.Fincke
Djpl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
s München 86, den 1. Februar 1974
POSTFACH 860S20
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
P.R. Mallory & Co., Inc., 3029 East Washington Street,
■ Indianapolis, Indiana, USA
Elektrischer Schalter
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, speziell einen Springschalter und insbesondere einen Schalter
mit einem "selbstzentrierenden" beweglichen Kontakts der mit zwei feststehenden Kontakten zusammenwirkt.
Abgesehen von mechanischen Fehlern oder Brüchen derartiger Schaltermechanismen hängt die Lebensdauer des Schalters
in erster Linie von der Lebensdauer der elektrischen Kontakte und insbesondere der Lebensdauer der aufeinander
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einwirkenden Kontaktoberflächen rb. Zum Beispiel verursachen
wiederholte Schaltspiele, sowie hohe Einschaltströme in Verbindung mit "Kontaktprellungen" unerwünschte Lichtbogen.
Die Kontaktoberflächen nutzen sich hierdurch ab und sind schließlich, nicht mehr funktionstüchtig. Weiterhin
kann übermäßige Lichtbogenbildung zu einer vorzeitigen Beschädigung des. Schalters führen, da der Lichtbogen auf
andere Elemente des Schalters überspringen kann.
Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe einen Schalter mit längerer Kontaktlebensdauer anzugeben. Der Schalter
soll einen beweglichen Kontakt und zwei feststehende Kontakte aufweisen und er soll ein Einrasten des beweglichen
Kontakts an den feststehenden Kontakten ermöglichen, wodurch Kontaktprellungen im wesentlichen vermieden werden.
Die beiden feststehenden Kontakte sollen im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet cein, in der auch die Bewegung
eines runden beweglichen Kontakts abläuft.
Schließlich soll durch die Erfindung ein elektrischer Schalter mit wenigstens zwei in der Bewegungsbahn eines bewegliehen
Kontakts angeordneten feststehenden Kontakten geschaffen
werden, bei dem der bewegliche Kontakt rollbar ist und bereits an einem der feststehenden Kontakte anliegt
bevor er den zweiten feststehenden Kontakt berührt.
Durch die Erfindung soll weiterhin ein Schalter mit eineffi ".
beweglichen Kontakt und zwei mit dem beweglichen Kontakt zusammenwirkenden feststehenden Kontakten angegeben werden,
bei dem der bewegliche Kontakt zum Einrasten zwischen die feststehenden Kontakte eingreift. V
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Schließlich soll durch die Erfindung die Bahn eines in diesem
Pail runden, beweglichen Kontakts auf eine durch wenigstens zwei feststehende Kontakte begrenzte Betätigungsfläche
be s ehränkt. we rden.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert werden und zwar zeigt:
Pig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines mit einem Lautstärkeregler gekuppelten
elektrischen Schalter;
Pig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 aus
Pig. 1 in einer ersten Betriebsstellung des Schalters;
Pig. 3 eine der Pig. 2 entsprechende Ansicht, wobei jedoch der Schalter in einer zweiten Betriebsstellung
gezeigt ist; und
Pig. 4 eine vergrößerte Ansicht der feststehenden Kontakte und des beweglichen Kontakts des Schalters
nach einer Vielzahl Schaltspiele.
Allgemein ausgedrückt ist der erfindungsgemäße elektrische Schalter durch einen selbstzentrierenden, runden, beweglichen
Kontakt und wenigstens zwei feststehende Kontakte und 'durch eine den beweglichen Kontakt entlang einem der
feststehenden Kontakte rollende ' Betätigungseinrichtung gekennzeichnet, wobei die feststehenden Kontakte unter
einem derartigen Winkel zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, daß der bewegliche Kontakt bei
Portsetzung der Rollbewegung zwischen den beiden feststehenden
Kontakten einrastet.
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In don Pig. 1 bis 3 i.c't ein an einera Laut stärkeregier 12
befestigter elektrischer Schalter 10 dargestellt. Der elektrische
Schalter 10 ist vom Springechaltertyp, bei dem
sich ein beweglicher Kontakt aufgrund seiner Bewegung selbst zentriert, wobei diese Bewegung durch einen Einpunktkontakt
ausgelöst; wird. Einzelheiten eines derartigen selbstzentrierenden
Schalters sind bekannt (US-PS 2 820 864) und die Erfindung soll sich nicht auf einen Schalter diesen
Typs beschränken. Der Lautstärkeregler 12 weist eine Welle 14 auf, die mit einem den variablen Widerstand (nicht dargestellt)
des Lautstärkereglers 12 ändernden Schleifer 16
gekuppelt ist. Der Schleifer 16 weist zur Betätigung des
elektrischen Schalters 10 einen Vorsprung 18 auf. In der dargestellten Ausführungsforia ist der elektrische Schalter
10 als einpoliger Schalter mit zwei Stellungen ausgebildet und mit einer Springinechanik 11 versehen. Die Springmechanik
11 weist ein drehbares, mit zwei' in den Lautstärkeregler
12 vorstehenden Beinen 20 versehenes Antriebsorgan 22, eine leder 30 und ein Schalterbetätigungsblatt 28 auf. Der
Vorsprung 18 kann so geschwenkt werden, daß er in den Weg eines der Beine 20 eingreift und dadurch die Stellung
des drehbaren Betätigungsorgans 22 ändert. Das drehbare Betätigungsorgan 22 ist innerhalb eines Schaltergehäuses
24 angeordnet und im Schaltergehäuse 24 an einem Stab 26 drehbar gelagert. Das Schalterbetätigungsblatt 28 ist ebenfalls
im Schaltergehäuse 24 um den Stab 26 schwenkbar gelagert. Die Feder 30 ist zwischen dem drehbaren Antriebsorgan 22 und dem Schalterbetätigungsblatt 28 angebracht.
Eine Drehung der Beine 20 durch den Schleifer 16 .und den Vorsprung 18 führt zu einer Drehung des drehbaren Antriebsorgans 22 in Richtung des Pfeils 22f. Der auf die Feder
ausgeübte Druck bewegt schließlich eines ihrer Enden über die ELpplagenstellung hinaus. Die Feder 30 wird dadurch
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entspannt mid. bewegt das Schalterbetätigungsblatt 28 in
Richtung des Pfeils 28! in die in Fig. 3 dargestellte
Stellung.
•••o'
Etwa in der Mitte des Schalterbetätigungsblatts 28 erstreckt
sich von dessen Oberfläche 32 ein Vorsprung 34 nach oben,
der mit einer quer über seinen Durchmesser verlaufenden
Rippe 36 versehen ist. Ein als Kontaktring 40 ausgebildeter
beweglicher Kontakt 38 ist zwischen dem Schalterbetätigungsblatt 28 und einer Anschlußplatte 42 so angeordnet,
deß er urn den Vorsprung 34 schwenken kann. Die Selbstzentrierungseigenechsften
des Kontaktrings 40 ergeben sich aus
seinem Zusammenwirken mit der Rippe 36.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, schließt die isolierende Anschlußplatte
42 das Schaltergehäuse 24 auf einer Seite ab. Die isolierende Anschlußplatte 42 wird durch eine Vielzahl
Lappen 44 festgehalten, die über die äußere Oberfläche der Anschlußplatte 42 gebogen sind. Den elektrischen Anschluß
des Schalters 10 an eine äußere Schaltung ermöglichen eine Vielzahl in die Anschlußplatte 42 eingesetzter Anschlüsse.
Eine Anschlußeinrichtung 46 v/eist einen gemeinsamen Anschluß 48 mit einem zugehörigen, innerhalb des Schaltergehäuses
24 angeordneten, feststehenden Kontakt 50 und Anschlüsse 52 und 56 mit ebenfalls innerhalb des Schaltergehäuses
24 vorspringenden, feststehenden Kontakten 54 und 58 auf.
Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, sind die Anschlüsse 48, 52 und 56 mit ihren feststehenden Kontakten 50, 54 und
58 so angeordnet, daß der Kontaktring 40 aus einer in Fig. dargestellten ersten Stellung in eine in Fig. 3 dargestellte
zweite Stellung bewegt werden kann. Die feststehenden
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Kontakte 54 und 58 sind rechteckförnig und in einer Tandemanordnung
unter Belassen eines Zwischenraums 57 angeordnet. Sie sind zueinander leicht schräggestellt. Der ebenfalls
rechteckförraige, feststehende Kontakt 50 ist von den beiden,
die Tandemanordnung bildenden feststehenden Kontakten 54 und 58 beabstandet und im v/esentliehen parallel zum Zwischenraum
57 ausgerichtet. Die Bewegung des Kontaktrings ist auf einen durch die feststehenden Kontakte 50, 54 und
58 begrenzten Bereich eingeschränkt. Wenn der Kontaktring 40 mit Hilfe der Rippe 36 durch das Schalterbetätigungsblatt
28 bewegt wird, rollt er entlang dem gemeinsamen, feststehenden Kontakt 50. Die vorliegende Anordnung der feststehenden
Kontakte weist ausreichendes Spiel auf, so daß sich das Schalterbetätigungsblatt 28 relativ wenig bewegen
muß um den Kontaktring 40 von einer Stellung in die andere zu bewegen.
Da der Kontaktring 40 zur Selbstzentrierung durch einen Einpunktkontakt mit der Rippe 36 bewegt wird, findet er,
wie in den Pig. 2 und 3 dargestellt, seinen Sits zv/isehen
den feststehenden Kontakten 50 und 54 von selbst. Insbesondere sind hierbei die feststehenden Kontakte 50 und 54
derart voneinander beabstandet, daß sie einen Sitz bilden in den der Kontaktring 40 einrastet, v/enn er zwischen
einen der beiden geschoben wird. Wenn sich das Schalterbetätigungsblatt 28 aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung
in die in Fig. 3 dargestellte Stellung bewegt, bleibt der Kontaktring 40 zunächst zwischen den feststehenden
Kontakten 50 und 54 eingerastet und stellt somit sicher, daß der elektrische Kontakt aufrechterhalten wird, bis
sich die Rippe 36 des Schalterbetätigungsblatts 28 quer über eine zentrale Öffnung 41 des Kontaktrings 40 bewegt
hat. Die Rippe 36 wird ihre Bewegung auf der entgegengesetzten Seite des Kontaktrings 40 auf diesen übertragen,
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— 7 —
bis der Kontaktsring 40, wie in Fig. 3 dargestellt, zwischen den feststehenden Kontakten 50 und 58 eintastet.
Im folgenden soll die Betätigung des Schalters 10 erläutert v/erden. Die Welle 14 des Lautstärkereglers 12 wird
von Hand gedreht. Damit bewegt der Vorsprung 18 am Schleifer 16 über die Beine 20 das drehbore Betätigungsorgan 22
des Schalters 10. Wenn das drehbare Betätigungsorgan 22 aus seiner in !Fig. 2 dargestellten Stellung heraus und in
Richtung der Stellung nach Pig. 3 geschwenkt wird, wird die Druckfeder 30 soweit zusammengedrückt, bis sie vom drehbaren
Antriebsorgan 22 über ihre Kipplage (over-center condition) bewegt wird und sich unter Versetzen des Schalterbetätigungsblatts
28 wieder entspannt. Wenn das Schalterbetätigungsblatt 28 aus der in Pig. 2 dargestellten Stellung
in diejenige nach Pig. 3 geschwenkt wird, bewegt die Rippe 36 am Vorsprung 34 den Eontaktring 40 ebenfalls in
die in Fig. 3 dargestellte Stellung. Aufgrund des Einpunktkontakts der Rippe 36, kann der Kontaktring 40 seinen
Sitz zwischen den feststehenden Kontakten 50 und 58 selbst finden, sobald er diese berührt. Eine Drehung der Welle 14
in entgegengesetzter Richtung bewegt den Kontaktring 40 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zurück.
Der Kontaktring 40 wird sich, je nach der Lage in der der
Schalter angebracht ist, unterschiedlich bewegen. Sollte der Schalter 10 in einer den Fig. 2 und 3 entsprechenden
Stellung angebracht sein, so wird er auf seinem Weg aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung in diejenige nach
Fig. 3 zwischen den feststehenden Kontakten 54 und 58
zum Herunterfallen neigen. Auf diesem speziellen Weg wird der Kontaktring 40 zuerst den feststehenden Kontakt 58
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"berühren, bevor er heim Einrasten zwischen den feststehenden
Kontakton 50 und 58 nach einer Drehung den fentstehenden
Kontakt 50 berührt. Sollte der Schalter 10 in einer zur
Stellung der Fig. 2 und 3 umgekehrten Lage montiert sein,
so wird der Kontaktring aufgrund der Schwerkraft entlang
des gemeinsamen feststehenden Kontakts 50 rollen und damit
den feststehenden Kontakt 50 früher als den feststehenden
Kontakt 58 berühren. Der Kontaktring 40 wird im Verlauf
seiner Rollbewegung den feststehenden Kontakt 58 berühren
und zwischen den feststehenden Kontakten 50 und 58 einrasten.
Der bewegliche Kontakt wird jedoch in jedem Fall zwischen zusammenwirkenden feststehenden Kontakten aufsitzen.
Die Koriiaktierungseigenschaften des Kontaktrings 40 und der
feststehenden Kontakte 50 und 58 treffen im v/es ent liehen
auch für die feststehenden Kontakte 50 und 54 zu« Bei vielfach
sich wiederholenden Schaltspielen des Schalters 10 wird das kontinuierliche Auftreffen des Kontaktrings 40
auf die feststehenden Kontakte 50, 58 und 50, 54 zu Materialversetzungen führen. Die feststehenden Kontakte 50 und 58
sind so angeordnet, daß sie Kontaktoberflächenversetzungen ermöglichen, wobei eine Änderung der relativen Zuordnung
zwischen dem beweglichen Kontakt und dem feststehenden Kontakt minimal bleibt.
Die Verringerung der Kontaktprellungen ergibt sich aus dem
Abstand der feststehenden Kontakte 50 und 58 voneinander, ihrer Anordnung unter einem Winkel zueinander und ihrer
Lage bezüglich der Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktrings 40. Da der bewegliche Kontaktring 40 in seinen Sitz
zwischen den feststehenden Kontakten 50-58 oder 50-54 hineinrollt, dreht er sich zuerst um einen Kontaktpunkt
mit dem ersten feststehenden Kontakt, bevor er sich, bei
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fortgesetzter Bewegung der Rippe 36 in eine Stellung hineindreht, in der er don zweiten feststehenden Kontakt berührt.'
Beim Weiterdrehen ergibt sich eine Streifbewegung zwischen dem zweiten berührten, feststehenden Kontakt und dem Ring-kontakt
40. Der Ringkontakt 40 wird an einem seiner Umfang spunkte am zweiten feststehenden Kontakt angreifen, was
gleichzeitig mit der Streifbewegung zum Einrasten führt.
Auf diese Weise wird die Anzahl der Kontaktprellungen verringert
und der elektrische Kontakt verbessert.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der
lediglich zwei feststehende Kontakte mit einem runden, beweglichen Kontakt zusammenwirken. Die Betätigung des
runden, beweglichen Kontakts 60 erfolgt im wesentlichen auf die gleiche Weise, wie die Betätigung des Kontaktrings
40 der Fig. 2 und 3. Bei Betätigung in einer vorbestimmten Richtung wird der bewegliche Kontakt 60 entlang dem
feststehenden Kontakt 62 gerollt, bis er zwischen den feststehenden Kontakten 62 und 64 einrastet. Bei Betätigung
in entgegengesetzter Richtung wird der bewegliche Kontakt 60, wie dargestellt, freigegeben.
Pig. 4 zeigt außerdem den Zustand erfindungsgemäßer Kontakte nach mehr als 100.000 Schaltspielen, durch die
6.100-Watt-Lampen ein- und abgeschaltet wurden. Der bewegliche
Kontakt 60 hat im feststehenden Kontakt 62 eine leichte Tasche 61 mit geringfügigen Unebenheiten 61'
(mushrooming) ausgebildet. Entsprechend dem feststehenden Kontakt 62 wurde der feststehende Kontakt 64 bei 66
verformt und an die Konturen des beweglichen Kontakts 60 angepaßt. An der Endoberfläche des feststehenden Kontakts
64 bildeten sich ebenfalls geringfügige Unebenheiten 64'.
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Auf den Flächen 62" und 64" der feststehenden Kontakte 62 bzw. 64 bildeten sich jedoch keine Materialaufhäufungen,
die als Barrieren vor dem beweglichen Eontakt 60 zum Prellen des beweglichen Kontakts 60 führen würden. Durch
die kontinuierü iche Bewegung des Ringkontakts entlang der feststehenden Kontakte 62 und 64 wird das Material
entlang des Y/egs des beweglichen Kontakts kontinuierlich versetzt.
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- 11 -
Claims (7)
1.J Elektrischer Schalter, gekennzeichnet durch
einen selbstzentrierenden, runden, beweglichen Kontakt (40; 60) und wenigstens zwei feststehende Kontakte.
(50, 54, 58: 62, 64), durch eine den beweglichen Kontakt (40; 60) entlang einem der feststehenden Kontakte (50; 62)
rollenden Betätigungseinrichtung (28, 34, 36), wobei die feststehenden Kontakte (50, 54, 58; 62, 64) unter einem
derartigen Winkel zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, daß der bewegliehe Kontakt (40; 60) bei
Fortsetzung der Rollbewegung zwischen den beiden feststehenden Kontakten (50, 54, 58; 62, 64) einrastet.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei feststehende Kontakte (50, 54, 58) vorgesehen
sind, von denen zv/ei (54, 58) in einer voneinander beabstandeten TandfembeZiehung zueinander angeordnet sind und
der dritte feststehende Kontakt (50) von den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) beabstandet und diese überlappend
angeordnet ist.
3. Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Kontakte
(50, 54, 58; 62, 64) rechteckförmig ausgebildet und der Länge nach im wesentlichen parallel zur Bewegungsbahn des
beweglichen Kontakts angeordnet sind.
4. . Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Kontakte
zueinander geneigt sind.
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- 12 -
5. Elektrischer Schalter, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens
zwei rechteckige, feststehende Kontakte (50, 54, 58;
62, 64) die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, durch einen runden, auf einem der feststehenden Zontakte
(50; 62) in einer vorbestimmten Richtung rollenden und hierauf zwischen den beiden feststehenden Kontakten einrastenden
beweglichen elektrischen Kontakt (40; 60), wobei der bewegliche Kontakt (40; 60) durch fortgesetztes Schalten
entlang einer Bahn gerollt wird und in dem einen elektrischen Kontakt der Länge nach eine Rille gebildet wird und durch
elektrische, mit den feststehenden Kontakten (50, 54, 58; 62, 64) verbundene Anschlüsse (46).
6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei feststehende Kontakte (50, 54, 58) vorgesehen
sind, von denen zwei (54, 58) voneinander beabstandet im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet
sind und der dritte feststehende Kontakt (50) von den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) beabstandet ist und
den Zwischenraum (57) zwischen den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) überlappt.
7. Elektrischer Schalter, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei
rechteckige, voneinander beabstandete, in Tandembeziehung zueinanderstehende und gegeneinander geneigte feststehende
Kontakte (54, 58), durch einen rechteckigen, von den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) beabstandeten und
dem Zwischenraum (57) zwischen den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) gegenüberliegend angeordneten, dritten feststehenden
Kontakt (50), durch, einen runden, am dritten
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feststehenden Kontakt (50) und wechselweise einem der zwei feststehenden Kontakte (54» 58) anliegenden, beweglichen
Kontakt (40) und durch elektrische, mit den feststehenden Kontakten (50, 54, 58) verbundene Anschlüsse (46)
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Applications Claiming Priority (1)
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