DE2707794A1

DE2707794A1 - Elektrischer schnappschalter

Info

Publication number: DE2707794A1
Application number: DE19772707794
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dr Ing Haars; Kurt Haenni
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1976-05-24
Filing date: 1977-02-23
Publication date: 1977-12-08
Also published as: ATA95777A; CH594276A5; AU2540677A; ES455630A1; AU511492B2; GB1553129A

Description

LEINWEBER & ZIMMERMANN

270779A

PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing. H. Leinweber Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky

RoMfital 7, 8000 Manchen 2

2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Telex 528191 lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München

^ 23. Februar 1977

Unter Zeichen

mar Zeichen

Z/Kg - P460
Sprecher ϊ~ Schuh AG., Aarau (Schweiz)
Elektrischer Schnappschalter

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schnappschalter mit einem Ruhekontakt, dessen beweglicher Kontaktteil an einer Springfeder befestigt ist, die bei Auslösung durch Bewegen des an ihr befestigten Kontaktteiles in eine Offenstellung den Ruhekontakt öffnet, und mit einem Arbeitskontakt, dessen beweglicher Kontaktteil am freien Ende eines einseitig eingespannten Biegefederelementes angebracht ist, welches Biegefederelement mit der Springfeder so gekoppelt ist, dass beim Öffnen des Ruhekontaktes der Arbeitskontakt geschlossen wird, sowie eine Verwendung dieses Schnappschalters in einem thermischen Auslöser.

Derartige Schnappschalter sind bekannt. Sie weisen insbesondere den Nachteil auf, dass ihre Funktionsweise stark

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von den Eigenschaften des Blattfederele^entes les ArbeitsV:ont :ktea abhängig iat.

Die vorliegende ^:rfindung bezweckt nun, diesen » hteil zu beseitigen, s stellt Mh somit die Aui'gibe, einen l.chnappGchalter der einean,<:3 erw ihnten Art zu schaffen, bei den die Zigenochaften des Plattfederelenentes des Arbeitskontaktes praktisch keinen Einfluss auf die Funktionsweise rohr ausüben.

Diese Aufgabe wird erf lndungrgem ins dadurch i-el^st, daso bei geschlossenem liuh^Vontnkt und offenem ArbeltPkonta t die Springfeder das Blattfederelement in einer gespannten Trve hit, so dass die von Blattfederelenent auf die Sprinc;feder ausgeübte Kraft in Richtung der ''ffnungsbewe -ung dee an der Snringfeder befestigten Kontaktteile wirkt.

Dient dieser Schnappschalter zur /erwendung in einen thermischen Auslöser, dann ist dieser erfindungspiemase gekennzeichnet durch ein durch mindestens ein kirnet.11 element betätinb.-.ree Auslöneelement, dae bei seiner Betätigung uf :le Springfeder einwirkt und letztere auslöst, u-n den Ruhekontact zu öffnen und den Arbeitsl:ontakt zu schliessen.

Im folgenden werden anhand der l'elchnung AuefUhrunrpbeispiele dee ürfindunx gegenstandes näher erläutert.

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ORIGINAL INSPECTED

Es zeigt schematisch:

Fig. 1 einen Schnappschalter bekannter Bauart,

Fig. 2 ein Kraft-Weg-Diagramm für einen Schnappschalter gemäss Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnappschalter gemäss der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 ein zum Schnappschalter gemäss Fig. 3 gehöriges Kraft-Weg-Diagramm,

Fig. 5 eine eingespannte Springfeder in Draufsicht, Fig. 6 die Springfeder gemäss Fig. 5 in Seitenansi c:

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 5,

Fig. 8-12 in zur Fig. 7 entsprechender Darstellung verschiedene Einspannarten der Springfeder,

Fig. 1.3 und 14 Aus f ührungs formen einer justierbaren Einspannstelle für die Springfeder,

Fig. 15 in Vorderansicht, und

Fig. 16 in Draufsicht einen in ein Gehäuse eingebauten Schnappschalter.

In Fig. 1 ist ein Schnappschalter bekannter Bauart dargestellt. Eine am einen Ende in einer Einspannstelle 1 eingespannte Springfeder 2 trägt an ihrem freien Ende den beweglichen Kontaktteil 3a eines Ruhekontaktes 3, dessen anderer Kontaktteil 3b ortsfest ist. Zur Auslösung der

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Springfeder 2 dient ein nur schematisch dargestellter Auslöseschieber 4, der auf die mittlere Zunge 2a der Springfeder 2 drückt, wenn er durch nicht gezeigte stromdurchflossene Bimetallelemente bei zu hohen Strömen betätigt wird. Eine an einer Einspannstelle 5 einseitig eingespannte Blattfeder 6 trägt an ihrem freien Ende den beweglichen Kontaktteil 7a eines Arbeitskontaktes 7, dessen anderer Kontaktteil 7b ortsfest ist. Die Springfeder 2 und die Blattfeder 6 sind über einen verschiebbar geführten Stössel 8 zur gemeinsamen Bewegung miteinander gekoppelt. Bei geöffnetem Arbeitskontakt 7 befindet sich die Blattfeder 6 ganz oder nahezu im entspannten Zustand, in dem sie keine oder nur eine kleine Druckkraft auf den Stössel 8 ausübt.

Wird nun die Springfeder 2 ausgelöst, so wird der Ruhekontakt 3 geöffnet. Durch diese Oeffnungsbewegung der Springfeder 2 wird über den Stössel 8 die Blattfeder 6 ausgelenkt und der Arbeitskontakt 7 geschlossen.

In Fig. 2 ist die auf die Springfeder 2 wirkende Auslösekraft F in Funktion des Weges X. des Auslöseschiebers 4, die Federkraft F .. der Springfeder 2 in Funktion des Veges X_ft

bis zur Auslösung und danach in Funktion des / •/Öeffnungsweges des Kontaktteiles 3a und die auf den Stössel 8

wirkende Federkraft F der Blattfeder 6 in Funktion desVegesX bis zur Auslösung und danach in Funktion des ^ Yschliessweges Xs des Kontaktteils 7a dargestellt. Die Kon-

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taktkraft am Ruhekontakt 3 ergibt sich ixus der vektoriellen Summe der Federkräfte F,,.. und F₁, . Die Federkraft F₁, ist

Ko Ks Ks

in Schliesstellung des Ruhekontaktes 3 gleich Null, falls sich die Blattfeder 6 in Offenstellung des Arbeitskontaktes 4 im ganz entspannten Zustand befindet. Ist die Federkraft F .. negativ und gleich der Federkraft ρ , so kippt die Springfeder 2 (Punkt K, Fig. 2). Von diesem Punkt an muss die Federkraft F grosser sein I als die Federkraft F . Diese Bedingung ist in Fig. 2 nur bis zum Punkt A x\S

erfüllt. Dieser Punkt A ist ein stabiler Punkt des Schnappschalters. Je nach Federcharakteristik der Blattfeder 6 liegt dieser Punkt A bei kleinerem oder grösserem Schliessweg X

des Kontaktteiles 7a. Die Funktionsweise dieses bekannten Schnappschalters ist daher stark von den Eigenschaften der Blattfeder 6 abhängig und wird unter anderem durch Toleranzprobleme I der Blattfeder 6 beeinflusst.

In der Fig. 3 ist in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein Schnappschalter gemäss der vorliegenden Erfindung gezeigt. Sich entsprechende Teile in den Fig. 1 und 3 werden in Fig. 3 mit Bezugszahlen bezeichnet, die gegenüber den in Fig. 1 verwendeten Bezugszahlen um die Zahl 10 grosser sind. Anstelle des Stössels 8 in Fig. 1 sind die Springfeder 12 und die Blattfeder 16 mit einem

Koppelungycrgan 19 miteinander gekoppelt, das an dor Springfeder 12 befestigt ist und bei geschlossenem Ruhekontakt die Blattfeder 16 in einer gespannten Lage hält, in deader Kontaktteil 17a vom Kontaktteil 17b eibgehoben ist. Irn Gegensatz zur Ausführungsform gemäss Fig. 1 befindet sich die Blattfeder 16 bei geschlossenem Ruhekontakt 13 in gespanntem Zustand, in dem sie auf die Springfeder 12 eine Zugkraft F„ ausübt, die immer grosser als Null ist. Beim Aus-

Ks

lösen der Springfeder 12 wird der Ruhekontakt 13 geöffnet, wobei das Koppelungsorgan 19 das freie Ende der Blattfeder

zuerst mitnimmt und dann
16Ytreigibt, so dass sich diese entspannen kann und der Arbeitskontakt*17 dadurch geschlossen'wird. Zum Schliessen des Arbeitskontaktes 17 wird somit die Federkraft der gespannten Blattfeder'16 selbst verwendet, während beim bekannten Schnappschalter gemäss Fig. 1 die Federkraft der Springfeder 2 zum Schliessen des Arbeitskontaktes 7 verwendet wird.

Das zum Schnappschalter gemäss Fig. 3 gehörende Kraft-Weg-Diagramm gemäss Fig. 4 entspricht demjenigen der Fig. 1. F ist die auf die Springfeder 12 wirkende Auslösekraft. Die Kontaktkraft am Ruhekontakt 13 ergibt sich auch hier aus der vektoriellen Summe der Federkraft F_v.. der

KO

Springfeder 12 und der Federkraft F der Blattfeder 16.

Ks

Die Springfeder 16 kippt, wenn die Federkraft F₁... noch po-

KO

sitiv und gleich der Federkraft F ist (Punkt K, Fig. 4).

709849/0651 ^Ks

Die Springfeder 12 bewegt sich beim Auslösen in eine nicht dargestellte Endposition, in der der Ruhekontakt 13 offen und der Arbeitskontakt 17 geschlossen ist. Diese Endposition kann durch einen nicht gezeigten Anschlag oder durch die freie Ausbiegung der Springfeder 12 gegeben sein. Die Funktionsweise einer solchen Springfeder ist z.B. in der Schweizer Patentschrift 537 088 beschrieben. Beim Rückstellen der Springfeder 12 in die in Fig. 3 gezeigte Endposition , das automatisch oder durch ein Rückstellorgan erfolgen kann, wird die Blattfeder 16 gespannt, wodurch der Arbeitskontakt 17 geöffnet wird.

Beim Schnappschalter gemäss Fig. 3 hat die Federsteifigkeit der Blattfeder 16. praktisch keinen Einfluss mehr auf das Kippverhalten der Springfeder 12.

In den Fig. 5-7 ist in Draufsicht, in Seitenansicht bzw. im Schnitt die Springfeder 12 gezeigt. Eine derartige Springfeder ist z.B. in der bereits erwähnten Schweizer Patentschrift 537 088 und in der französischen Patentschrift 1 274 608 beschrieben. Die Springfeder 12 ist am' einen Ende in der Einspannstelle 11 eingespannt und trägt an ihrem freien Ende den Kontaktteil 13a. Am eingespannten Ende hat die Springfeder 12 zwei im wesentlichen parallele Schenkel 12b,12c, zwischen denen die Mittelzunge 12a ange-

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_ΛΑ -

ordnet ist, die kürzer ist als die Schenkel 12b,12c. Die beiden Schenkel 12b,12c sind an ihren Enden zwischen zwei miteinander mittels Schrauben 22 verbundenen, die Einspannstelle 11 bildenden Lagerplatten 20,21 eingespannt. Dabei sind die Enden der Schenkel 12,12c durch Nietbolzen 23 in einer einander angenäherten Lage vorgespannt gehalten. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Springfeder 12 von der in Fig. 6 gezeigten Endlage ruckartig nach rechts in ihre andere, nicht gezeigte Endlage kippt, wenn auf die Zunge 2a eine Kraft F (Fig. 6) ausgeübt wird. Durch Be-

grenzen der Kippbewegung der Springfeder 12 kann ein automatisches Rückstellen der Feder 12 erreicht werden, sobald die Kraft F verschwindet. Kippt die Feder 12 jedoch

in ihre Totpunktlage, so muss die Rückstellung durch eine geeignete Rückstelleinrichtung erfolgen.

Um die automatische Rückstellung der Springfeder 12 zu verbessern, sind die Schenkel 12b,12c asymmetrisch eingespannt, indem die Klemmplatte 20 um den Betrag a nach vorn gegen die Zunge 12a hin über die Klemmplatte 2\ vorsteht (Fig. 6).

In den Fig. 8-12 sind verschiedene Ausführungsformen der Einspannstelle 11 gezeigt. Bei den Ausführungsformen gemäss den Fig. 8-10 sind die seitlichen äusseren Randabschnitte der Schenkel 12b,12c um einen Winkel ^K

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vom restlichen Schenkelabschnitt im gekippten Zustand weggebogen. In Fig. δ ist zu diesem Zeck die Lagerplatte 20 unter diesem Winkel o( abgeschrägt. In Fig. 9 sind die über die Lager platte 20 vorstehenden seitlichen äusseren Randabschnitte der Schenkel 12b,12c hochgebogen. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 10 haben beide Lagerplatten 20,21 unter dem Winkel O^ angeschrägte Flächen, zwischen denen die hochgebogenen seitlichen äusseren Randabschnitte der Schenkel 12b,12c gehalten sind. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 11 sind die äusseren Randabschnitte der Schenkel 12b,12c zwischen den Lagerplatten 21 und 20a, bzw. 20b festgehalten, während die inneren Randabschnitte der Schenkel 12b,12c um den Winkel CX von den festgeklemmten äusseren Randabschnitten weggebo^en sind.

In Fig. 12 ist jeder Schenkel 12412c in einer Lagerung lila, bzw. 111b gehalten. Jede Lagerung lila,111b besteht aus zwei Lagerplatten 120a,120b, bzw. 121a, 121b, die zwischen sich den entsprechenden Schenkel 12£12C festhalten und miteinander verschraubt sind. Die beiden Lagerungen lila, bzw. 112a sind mittels einer Schraube 122 in ihrem gegenseitigen Abstand verstellbar.

In den Fig. 13 und 14 sind zwei Springfedern 12 mit justierbarer, schwenkbarer Einspannstelle 11 gezeigt. Die beiden Lagerplatten 20,21 sind am einen Ende über eine Druckfeder 24 auf einem ortsfesten Teil 25 abgestützt. In

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die Lagcrp]alten 20,21 ist eine Schraube 26 eingeschraubt, die sich durch die Feder 24 hindurch erstreckt. Durch Drehen der Schraube 26 werden die Lagerplatten 20,21 vom ortsfesten Teil 25 weg oder zu diesem hin bewegt, wodurch eine Aenderung der Lage der Lagerplatten 20,21 erreicht wird. Am anderen Ende sind die Lagerplatten 20,21 über ein halb-

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kugeliges Abstützorgan 27 auf einen ortsfesten Teil 28 abgestützt. Diese kugelige Abstützung bildet den ortsfesten Drehpunkt für die Lagerplatten 20,21, wenn diese mittels der Schraube 26 in ihrer Lage verändert werden.

In den Fig. 15 und 16 ist in Vorderansicht, bzw. in Draufsicht ein Schnappschalter gemäss Fig. 3 in einem Gehäuse 29 eines Thermorelais eingebaut dargestellt. Die Springfeder 12 des Schnappschalters ist dabei wie in den Fig. 5-7 gezeigt ausgebildet. Lagerplatten 20,21 sind mittels der Schrauben 22 an der Gehäusewand 29a des Gehäuses 29 befestigt. An der Lagerplatte 21 ist eine Anschlussklemme 30 angebracht. Der ortsfeste Kontaktteil 13b des Ruhekontaktes 13 ist an einem Anschlussklemmenteil 31 befestigt, der an der Gehäusewand 29a festgeschraubt ist. Der ortsfeste Kontaktteil 17 b des Arbeitskontaktes 17 ist ebenfalls an einem Anschlussklemmenteil 32 angebracht, der am Gehäuse 29 festgeschraubt ist. Die Einspannstelle 15 der Blattfeder 16 ist mit einer Anschlussklemme 33 verbunden.

Die Längsachse L._ der Springfeder 12 schliesst mit der benachbarten Gehäusewand 2Sa, an der die Springfeder 12 befestigt ist, einen spitzen Winkel Lj ein (Fig. 16). Auf diese Weise wird eine platzsparende Anordnung erreicht. Wie die Fig. 15 zeigt, sind die Spring-

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feder 12 und die Blattfeder 16 so angeordnet, dass in Vorderansicht die Längsachsen L._o, bzw. 1, der Federn 12, bzw. 16 einen stumpfen Winkel einschliessen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 15 und 16 sind die Springfeder 12 und die Biegefeder 16 so angeordnet, dass die Springfeder 12 bei geschlossenem Ruhekontakt 13 über das Koppe lungse leinen t 19 auf das freie Ende der Blattfeder 16 eine Druckkraft ausübt, um die Biegefeder 16 zu spannen, während beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 die Springfeder 12 durch Zugkraft die Blattfeder 16 spannt.

Der gezeigte Schnappschalter weist zwei elektrisch getrennte Schaltstellen auf, die durch den Ruhekontakt 13 und den Arbeitskontakt 17 gebildet werden.

Der gezeigte und beschriebene Schnappschalter eignet sich besonders für ein Thermorelais, das z.B. für den Schutz von Motoren verwendet werden kann.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche :

Elektrischer Schnappschalter mit einem Ruhekontakt, dessenTeweglicher Kontaktteil an einer Springfeder befestigt ist, die bei Auslösung durch Bewegen des an ihr befestigten Kontaktteils in eine Offenstellung den Ruhekontakt öffnet, und mit einem Arbeitskontakt, dessen beweglicher Kontaktteil am freien Ende eines einseitig eingespannten Biegefederelementes angebracht ist, welches Biegefederelement mit der Springfeder so gekoppelt ist, dass beim Öffnen des Ruhekontaktes der Arbeitskontakt geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossenem Ruhekontakt (13) und offenem Arbeitskontakt (17) die Springfeder (12) das Blattfederelement (16) in einer gespannten Lage hält, so dass die vom Blattfederelement (16) auf die Springfeder (12) ausgeübte Kraft OV_g) in Richtung der Offnungsbewegung des an der Springfeder (12) befestigten Kontaktteils (13a) wirkt.
2. Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Springfeder (12) am einen Ende eingespannt ist und am freien Ende den Kontaktteil (13a) trägt.
3. Schnappschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am den Kontaktteil (13a) tragenden Ende der Springfeder (12) ein Koppelungselement (19) angebracht ist, das auf das den Kontaktteil (17a) tragende Ende des Biegefederelementes (16) einwirkt, um dieses Ende bei geschlossenem Ruhekontakt (13) durch Druck- oder Zugkraft auszulenken.
4. Schnappschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannstellen (11, 15) der Springfeder (12) und des Blattfederelementes (16) bezüglich der Bewegungsrichtung der beweglichen Kontaktteile (13a, 17a) des Ruhe- bzw. Arbeitskontaktes (13, 17) gegenüberliegend angeordnet sind.

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ORIGINAL INSPECTED
5. Schnappschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Springfeder (12) zwei im wesentlichen parallele Schenkel (12b, 12c) aufweist, die an ihrem Ende eingespannt sind und zwischen denen eine Auslösezunge (12a) angeordnet ist, die als Angriffspunkt für eine die Springfeder (12) auslösende Kraft (F_A) dient.
6. Schnappschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Schenkel (12b, 12c) zwischen zwei Lagerelementen (20, 21) gehalten sind.
7. Schnappschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Lagerelement (20) in Richtung gegen das freie Ende der Springfeder (12) um einen Betrag (a) über das andere Lagerelement (21) vorsteht.
8. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere bzw. innere Randabschnitt des eingespannten Endes jedes Schenkels (12b, 12c) gegenüber dem restlichen Schenkelabschnitt im gekippten Zustand um einen Winkel (Ό abgewinkelt sind.
9. Schnappschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannstelle (11) der Springfeder (12) durch Schwenken in ihrer Lage veränderbar ist.
10. Schnappschalter nach den Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (20, 21) am einen Ende auf einem Verstellmechanismus (24, 26) abgestützt sind und am in Längsrichtung der Springfeder (12) gesehen anderen Ende drehbar gelagert sind.
11. Schnappfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende jedes Schenkels (12b, 12c) in einer Lagerung (111a, 111b) gehaltenist, wobei die beiden Lagerungen (111a, 111b) in ihrem gegenseitigen Abstand durch eine Verstellschraube (122) verstellbar sind.

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12. Schnappschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Lagerung (111a, 111b) durch zwei miteinander verbundene Lagerelemente (12Oa, 120b; 121a, 121b) gebildet ist, zwischen denen das Ende eines Schenkels (12b, 12c) festgehalten ist.
13. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Verwendung in einem thermischen Auslöser, gekennzeichnet durch ein durch mindestens ein Bimetallelement betätigbares Auslöseelement (14), das bei seiner Betätigung auf die Springfeder (12) einwirkt und letztere auslöst, um den Ruhekontakt (13) zu öffnen und den Arbeitskontakt (17) zu schliessen.
14. Schnappschalter nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Anordnung in einem Gehäuse (29) des thermischen Auslösers, wobei die Längsachse (L^) der Springfeder (12) mit der benachbarten Wand (29a) des Gehäuses (29) einen spitzen Winkel (ß) einschliesst.
15. Schnappschalter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (L^* L^) der Springfeder (12) bzw. des Biegefederelementes (16) in einer zu diesen beiden Längsachsen (L^* Lia) rechtwinklig stehenden Richtung gesehen einen stumpfen Winkel einschliessen.

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