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Elektrischer Schnappschalter
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schnappschalter mit den
im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Ein solcher Schalter ist
aus der DE-PS 29 13 913 bekannt.
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Bei dem bekannten Schalter sind die Druckstücke als gekrümmte Blattfedern
ausgebildet und bilden auf diese Weise zugleich die Schnappfederanordnung. Dies
hat den Nachteil, daß die Federkraft mit erheblichen Toleranzen behaftet ist.
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Da diese aber eine vorgegebene Relativgröße zu einem zweiten Federsystem
haben soll, welches den Kontaktdruck ausübt, ist daher zum Abgleichen der Federkräfte
eine Stellschraube vorgesehen, welche die innenliegenden Einsenkungen des Sprungglieds
auseinanderzudrücken erlaubt. - Es ist aber kaum vermeidbar,
daß
die beiden gekrümmten Blattfedern, unabhängig von der jeweiligen Position der Stellschraube,
ungleiche Kräfte auf das Sprungglied übertragen, so daß sich dieses in seiner Führung
schiefstellt, und zwar in unterschiedlichem Maße von Schalter zu Schalter, Damit
sind auch die Reibungsverhältnisse von Schaltern einer nominell gleichen Serie unterschiedlich
mit einer entsprechenden Streuung wichtiger Parameter, etwa des $töBelweges bis
zum Schaltpunkt.
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Ein Vorteil dieses Schalters besteht darin, daß nicht -- wie bei
anderen bekannten Schnappschaltern -- das Sprungglied zugleich die Kontaktbrücke
bildet, sondern daß diese vom Sprungglied getrennt und unter eigener Federvorspannung
steht; auf diese Weise wird der Kontaktdruck praktisch bis zum Umspringen zumindest
einen Minimalwert nicht unterschreiten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgleichen Schnappschalter
zu schaffen, der unter Beibehaltung des funktionsmäßigen Vorteils mit geringer Streuung
der Funktionsparameter gefertigt werden kann.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung dieser Aufgabe wird durch
die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale erzielt, Zunächst
ist anzumerken, daß bereits ein Schnappschalter bekannt ist, bei dem Sprungglied
und Kontaktbrücke identisch sind und bei dem sich ebenfalls starre Druckstücke auf
je einem mit einer Einsenkung versehenen Gleitstück abstützen, das im Sprungglied
verschieblich gelagert ist; zwischen beiden Gleitstücken ist eine Schraubendruckfeder
eingespannt. Die Übertragung dieser Maßnahme allein auf den gattungsgleichen Schnappschalter
löst allerdings die Aufgabe noch nicht, da die Gleitstücke in ihren Führungen von
Schalter zu Schalter
und, gegebenenfalls, auch bei beiden Gleitstücken
einunddesselben Schalters unterschiedliche Reibungsverhältnisse vorfinden, so daß
der angestrebte Ausgleich nicht erfolgt.
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Vor allem aber ist die Trennung zwischen Sprungglied und Kontaktbrücke(n)
nicht gegeben.
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Durch das weitere kennzeichnende Merkmal wird erreicht, daß die Ankopplung
der Druckstücke an die jeweilige Abstützung -- je nach Bauart am Stößel oder am
Sprungglied -- sowohl reibungsarm als auch weitgehend querkraftfrei erfolgen kann,
wobei eine etwaige Asymmetrie, z.B. infolge unterschiedlich langer Druckstücke,
nur zu einer Schrägstellung der Wirkrichtung gegenüber der Bewegungsrichtung von
Stößel und Sprungglied in der Größenordnung weniger Winkelgrade zu führen braucht,
was die Reibungsserhältnisse nur ganz geringfügig verändert. Die Reibung im Anlenkpunkt
selbst kann extrem niedrig gemacht werden. Das gesamte System läßt sich darüber
hinaus sehr klein bauen, leicht montieren und erlaubt sehr kurze Kontaktbrücken
bei gleichwohl großen Offnungsweiten und Nachlaufwegen.
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Die Unteransprüche definieren vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes
der Erfindung.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt.
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Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch den Aufbau des Schalters und den
Bewegungsablauf beim Umschalten, Fig. 5 entspricht einem Schnitt in der Symmetrieebene
der Fig. 4, sie stellt jedoch zusätzlich eine mögliche Konstruktion einer Zwangstrenneinrichtung
bei einem Schalter gemäß Ausführungsbeispiel dar, und
Fig. 6 zeigt
perspektivisch die Funktionsteile des Schalters, während das Gehäuse weggelassen
ist.
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Zunächst soll unter Bezugnahme vor allem auf Fig. 6 der Aufbau des
Schnappschalters beschrieben werden.
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In einem Gehäuse 10 (nur in Fig. 1-5 angedeutet) ist längsbeweglich
in Richtung der Pfeile 12 bzw. 14 ein Betätigungsstößel 16 geführt. Die Betätigung
in Richtung des Pfeiles 12 erfolgt durch Ausüben von Druck auf die Endfläche 18,
während bei Druckabbau die Rückstellfeder 20 den Stößel 16 in entgegengesetzter
Richtung (Pfeil 14) zurückdrückt. An den Stößel ist eine Traverse 22 angeformt,
von deren Enden Lagerböcke 24 sich in symmetrischer Anordnung nach oben erstrecken.
Jeder Lagerbock weist eine schneidenlagerförmige Einsenkung 26 auf.
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Auf der Oberseite des Stößels 16 ist längs eines Steges 28, der an
den Stößel angeformt ist, eine Baugruppe gleitbeweglich geführt, die aus einem Sprungglied
30, einem Kontaktbrückenträger 32 und einem zweiten Kontaktbrückenträger 34 sowie
einer Deckplatte 36 besteht. Anstelle der im Ausführungsbeispiel vorgesehenen beiden
Träger 32 und 34 könnten auch mehr oder auch nur einer vorgesehen sein.
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Wegen der möglichen unterschiedlichen Anzahl von zu betätigenden
Kontaktstellen werden Sprungglied und Kontaktbrückenträger getrennt gefertigt und
erst bei der Montage durch eine entsprechend ausgebildete Deckplatte 36 miteinander
verbunden; Sprungglied und Kontaktbrückenträger könnten aber auch einstückig miteinander
verbunden sein.
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Das Sprungglied 30 trägt einen Lagerzapfen 38, der mit seinem freien
Ende bei der Montage in der Bohrung 40 der Deckplatte 36 abgestützt wird. Auf ihm
sind sehr reibungsarm
zwei untereinander gleich ausgebildete Hebel
42 gelagert, die auf ihren auswärts gekehrten Seiten nahe dem freien Hebelende schneidenlagerförmige
Einsenkungen 44 niveaugleich mit den Einsenkungen 26 der Lagerböcke 24 aufweisen.
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In die jeweils einander zugewandten Einsenkungspaare 26/44 ist je
ein Druckstück 46 in Form eines rechteckigen Blechstreifens eingesetzt, und eine
zwischen die freien Hebelenden eingefügte Schraubendruckfeder 48 spreizt die Hebel
mit kräftiger Vorspannung auseinander, wobei an die Hebel 42 angeformte Anschlagnasen
50 den Aufspreizwinkel begrenzen.
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Die Kontaktbrückenträger nehmen je eine Kontaktbrücke 52 mit zugeordneter
Schraubendruckfeder 54 auf. In jeder Endstellung des Sprungglieds 30 -- definiert
durch gehäuseseitige Anschläge 56 bzw. 58 -- liegt eine der Kontaktbrücken 52 mit
ihren flächen artig ausgebildeten und gegebenenfalls mit Oberflächenriffelung versehenen
Kontaktflächen 60 an je einem gehäusefesten Kontaktstück 62 an, die dadurch elektrisch
durchverbunden werden. Dies gilt für die hier vorgesehene Bestückung mit einem Öffner"
und einem "SchlieBer'; die Bestückung könnte aber auch zwei öffner oder zwei Schließer
oder auch nur eine oder mehr als zwei Kontaktstellen umfassen, wie oben erwähnt.
Die Vorgänge bei einem Schaltspiel sollen nachstehend unter Bezugnahme auf Fig.
1 bis 5 erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt die Ausgangsposition, in der kein Druck auf den Stößel
16 am freien Ende 18 ausgeübt wird, so daß er unter der Wirkung der Rückstellfeder
20 an einem (nicht gezeigten) Gehäuseanschlag anliegt. In dieser Position ist der
in Fig. 1 bis 5 links gezeichnete "Offner" geschlossen, das heißt, die linke Kontaktbrücke
52 verbindet die beiden zugeordneten Festkontakte 62, wobei die Kontaktdruckfeder
54 komprimiert wird. Die hierfür erforderliche Kraft wird von der Feder 48 aufgebracht,
die die Hebel 42 auseinanderspreizt,
und da sich deren freie Enden
über die Druckstücke 46 an dem an seinem Anschlag anliegenden Stößel 16 abstützen,
wird eine resultierende Kraft in Axialrichtung des Stößels und des Sprungglieds
30 auf den Lagerzapfen 38 übertragen.
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Irgendwelche Kraftungleichgewichte infolge z.B. toleranzbedingt unterschiedlichen
Längen der Druckstücke können nicht zu einem Verkanten des Sprungglieds führen,
da die resultierende Kraft in der Achse des Zapfens 38 wirkt; allenfalls deren Wirkrichtung
kann ganz geringfügig schräg gegenüber der Gleitführungsrichtung verlaufen, was
aber nur minimale Reibungsänderungen zur Folge hat. Diese resultierende Kraft hält
das Sprungglied 30 in Anlage an dem gehäuseseitigen Anschlag 56. - Der in der Zeichnunge
rechte Kontakt ist ein "Schließer" und in dieser Stößelposition geöffnet, das heißt,
die Kontaktbrücke ist von den zugeordneten Festkontakten abgehoben und die Kontaktdruckfeder
ist soweit entspannt, wie es die lichte Weite des betreffenden Kontaktbrückenträgers
32 erlaubt.
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Wird nun der Stößel eingedrückt (Fig. 2), so verringert sich die
resultierende im Zapfen 38 wirkende Kraft, bis nahe der Neutralposition gemäß Fig.
2 diese Kraft nicht mehr genügt, das Sprungglied in Anlage am Anschlag 56 zu halten,
da ja auf das Sprungglied 30 die entgegengerichtete Vorspannung der Kontaktdruckfeder
54 wirkt. Sobald diese Kraft über wiegt, wird das Sprungglied zunächst von dieser
Feder 54 beschleunigt, und da dies sehr nahe der Neutralposition geschieht, kehrt
sich praktisch im gleichen Zeitpunkt auch die Wirkrichtung der von der Feder 48
erzeugten resultierenden Kraft um, und der linke Stromkreis wird sehr schnell geöffnet.
Der rechts gezeichnete "Schließer" dagegen wird betätigt, und das Sprungglied kommt
am Anschlag 58 zur Anlage (Fig.3).
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Der Stößel 16 kann nun noch um einen ziemlich großen Nachlaufhub
weiter eingedrückt werden, bis er auf einen
(nicht gezeigten) gehäuseseitigen
Anschlag trifft, wobei die Feder 48 die Hebel 42 weiter aufspreizt und so die Druckstücke
46 in Eingriff mit ihren zugeordneten Einsenkungen 26/44 hält.
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Auf mögliche Abwandlungen hinsichtlich der Kontaktbestückung wurde
bereits oben hingewiesen. Es sind aber auch Abwandlungen hinsichtlich des Sprungsystems
möglich, die im Rahmen der Erfindung liegen.
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So kann die aus der Baugruppe Hebel 42 / Druckfeder 48 bestehende
Baugruppe durch eine V-förmig ausgebildete Doppelblattfeder ersetzt werden, die
nahe ihrem Scheitel ein Lagerauge zum Aufstecken auf den Zapfen 38 aufweist. Alternativ
kann man eine Schenkelhalsfeder verwenden, die mit ihrem Wikkel auf dem Zapfen sitzt;
in beiden Fällen muß natürlich die Einsenkung 44 durch eine äquivalente reibungsarme
Ankopplung ersetzt werden. Anzustreben ist ein möglichst großer Abstand zwischen
den Einsenkungen (oder äquivalenten Lagerstellen) und der Abstützstelle (hier: Zapfen
38) am Sprungglied, um die resultierende Kraft auf dieses möglichst in mindestens
annähernd gleicher Richtung wirken zu lassen wie die Bewegungsrichtung des Sprungglieds.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 5 soll noch erläutert werden, wie bei einem
erfindungsgemäßen Schnappschalter eine Zwangstrennung vorgesehen werden kann.
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Eine Zwangsöffnung der Kontaktstelle 60 kann aus Sicherheitsgründen
gefordert sein. Sie muß bei Weiterbetätigung über den Sprungpunkt hinaus über Formschluß
in Kraft treten. Fehler, die zur Wirksamkeit der Zwangsöffnung führen, sind z.B.
Bruch der Feder 48 oder Zerstörung des Blechstreifens 46 sowie das Verschweißen
der Kontaktstelle 60. Tritt einer dieser Fehler
auf, so wird eine
Betätigungskraft über die Anschlagkante 66 des Schiebers 16 und das Trennsegment
64 unter Abstützung auf der Gehäusekante 68 formschlüssig auf den Kontaktbrückenträger
32 übertragen. Die Kontaktstelle 60 öffnet sich zwangsläufig.
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