DE3545670A1 - Schalter mit schlagartiger umschaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalter mit schlagartiger Umschaltung gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

Ein Sprungschalter ist z. B. aus der älteren Patentanmeldung P 35 32 055.9 der Anmelderin bekannt. Bei diesem Schalter erfolgt der sprungartige Umschaltvorgang durch relative Bewegung eines Betätigungsorgans gegenüber einem Schaltarm, mit dem das Betätigungsorgan mittels eines Schnappschaltmechanismus verbunden ist. Während das Betätigungsorgan durch eine Betätigungsstange sowie ein darauf aufgeschraubtes Schiebeelement gebildet ist, besteht der Schnappschaltmechanismus aus einer Zugfeder, deren ein Ende am Schaltarm und deren anderes Ende am Schiebeelement befestigt sind.

Weniger vorteilhaft anzusehen ist bei diesem bekannten Schalter dessen ziemlich komplizierter Aufbau und die daraus resultierende verhältnismäßig hohe Anzahl der Einzelteile.

Ein weiterer Nachteil derartiger Schalter besteht darin, daß deren Schaltverhalten nicht nur von dem vom Betätigungsorgan zurückgelegten Weg, sondern auch gewissermaßen von der zwischen einer an der Kontaktfläche des Schaltarmes angebrachten Leiterplatte und den zu verbindenden Kontakten vorhandenen Reibung abhängig ist. Dadurch wird die Einstellung der richtigen Schaltpunkte und somit auch die des Differenzweges des Schalters erschwert.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schalter der eingangs genannten Gattung anzugeben, bei dem die oben angeführten Nachteile vermieden werden. Dabei soll der Schalter baulich einfach und in Serienherstellung leicht herstellbar sein, einfach justiert oder verstellt werden können und aus kostengünstig herstellbaren Bauteilen bestehen. Außerdem soll die Anzahl der erforderlichen Einzelteile reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Der erfindungsgemäße Schalter erreicht bei einer einfachen und zuverlässigen Konstruktion ein mit Hysterese behaftetes Schaltverhalten. Das bedeutet, daß in einer ersten relativen Lage des Betätigungsgliedes gegenüber dem Schwenkarm, die dem vom Betätigungsglied zurückgelegten Weg entspricht, der Schalter umschaltet, während er bei einer nachfolgenden Bewegung des Betätigungsgliedes in der Gegenrichtung nicht etwa beim Durchlaufen dieser ersten Lage bereits wieder zurückschaltet, sondern vielmehr erst beim Durchlaufen einer zweiten Lage zurückgeschaltet wird.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstandes ist die Anordnung des Betätigungsgliedes und der Zugfeder derart getroffen, daß die Rückstellbewegung des Schwenkarmes beim Aussetzen der Betätigungskraft durch eine aus der elastischen Deformation der Zugfeder bei der Betätigung durch das Betätigungsglied resultierende Kraftkomponente bewirkt wird. Diese Maßnahme ermöglicht eine erhebliche Reduzierung der Anzahl der Einzelteile, da sowohl die bei dem bekannten Schalter erforderliche Rückstellfeder entfällt, als auch das Betätigungsglied wesentlich einfacher gestaltet werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Kontaktplatte von einer Blattfeder getragen wird, deren elastische Vorspannung eine gleichbleibende Kontaktkraft aufbringt. Der Schwenkarm ist dabei an seinem der Kontaktanordnung zugewandten Ende mit einer ebenen Fläche sowie einer daran anschließenden gewölbten Fläche versehen, die in der Betriebsstellung des Schalters in linienförmiger Berührung mit der Blattfeder steht. Durch diese besondere Gestaltung wird erreicht, daß ein Umschaltvorgang weitgehend reibungslos erfolgt.

Ein besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß das der Kontaktanordnung abgewandte Ende des Schwenkarmes mit einer an einem gehäusefesten Träger vorgesehenen Ausnehmung ein Schneidenlager bildet. Durch diese Maßnahme wird insbesondere die Montage des erfindungsgemäßen Schalters vereinfacht.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht schließlich darin, daß ein von außen verstellbarer Anschlag für den Schwenkarm vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Möglichkeit der Einstellung und Justierung des gewünschten Differenzweges.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutern.

Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt des Schalters nach der Erfindung, in der der Schalter sich in seiner Schaltstellung "EIN" befindet;

Fig. 2 den Schalter in seiner Schaltstellung "AUS",

Fig. 3 die Draufsicht der Anordnung des Kontaktpaares mit der Kontaktplatte;

Fig. 4 eine graphische Darstellung des mit Hysterese behafteten Schaltverhaltens des Schalters.

Der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Schalter besteht aus einem Gehäuse 1, in dem eine Kontaktanordnung 2, 10, ein Schwenkarm 3 sowie ein Schnappschaltmechanismus angeordnet sind, der im dargestellten Beispiel durch eine Zugfeder 4 gebildet ist. Die Zugfeder 4 ist mit ihrem einen Ende auf einer geeigneten Verbindung 18 zum Schwenkarm 3 angehängt, die sich in der Nähe seines der Kontaktanordnung 2, 10 zugewandten Endes befindet.

Mit der Zugfeder 4 wirkt ein in einer Führung 30 der in der Darstellung rechten Gehäusewand gleitend geführtes Betätigungsglied 5 zusammen, das mit einer von außen wirkenden Kraft, beaufschlagbar ist.

Der Schwenkarm 3, dessen ein Ende mit einer an einem gehäusefesten Träger 7 vorgesehenen Ausnehmung 8 ein Schneidenlager 17 bildet, trägt an seinem anderen Ende eine ebene Fläche 14, an die eine gewölbte Fläche 12 anschließt. Zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Schwenkarmes 3 dient einerseits ein fester Anschlag 15, der z. B. einstückig mit einer Gehäusewand ausgebildet sein kann und andererseits ein verstellbarer Anschlag 16, der durch eine in eine Gewindebohrung in der gegenüberliegenden Gehäusewand eingeschraubte Einstellschraube gebildet ist. Bei Betätigung des Schalters bewegt sich das Betätigungsglied 5 entlang der Führung 30 im Gehäuse 1, wobei auf seiner Achse zwei für die Funktion des Schalters wichtige Schaltpunkt X ₁, X ₂, liegen, deren Bedeutung weiter unten näher erläutert wird. Die Kontaktanordnung 2, 10 besteht dabei aus einem durch zwei Anschlußfahnen 20, 21 gebildeten Kontaktpaar 2 sowie aus einer Koantaktplatte 10, die ihrerseits von einer vorgespannten Bügelfeder 11 getragen wird.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Schalters wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Fig. 4 erläutert, die sein mit Hysterese behaftetes Schaltverhalten anhand der diagrammatischen Darstellung der Abhängigkeit der Kontaktkraft F _K von dem vom Betätigungsglied 5 zurückgelegten Weg S _B zeigt.

Es wird dabei von der Ruhelage des Systems ausgegangen, die in Fig. 1 dargestellt ist. Der Schwenkarm 3 befindet sich in seiner ersten Endlage, die der Stellung "EIN" des Schalter entspricht.

Die Kontaktplatte 10 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlußfahnen 20, 21 her und der Schwenkarm 3 wird am festen Anschlag 15 durch Wirkung einer Haltekraft gehalten, deren Größe der der in dieser Richtung wirkenden Komponente der Federkraft der vorgespannten Zugfeder 4 entspricht. Wird am Betätigungsglied 5 dessen Vorschubbewegung nach links entlang der Führung 30 eingeleitet, so verringert sich der zwischen der Mittelachse der Zugfeder 4 und der Mittelachse des Schwenkarmes 3 eingeschlossene Winkel, bis in dem Augenblick, in dem die Mittelachse der Zugfeder 4 mit der des Schwenkarmes 3 zusammenfällt (erster Schaltpunkt X ₁), während der Schwenkarm 3 schlagartig seine Stellung ändert und zur Anlage am verstellbaren Anschlag 16 kommt.

Durch Zusammenwirken der ebenen Fläche 14 und der gewölbten Fläche 12 des Schwenkarmes 3 mit der die Kontaktplatte 10 tragenden Bügelfeder 11 erfolgt deren Abheben nach oben, wodurch die elektrisch leitende Verbindung der Anschlußfahnen 20, 21 unterbrochen wird. Da bei diesem Umschaltvorgang keine Reibung zwischen dem Schwenkarm 3 und der mit ihm zusammenwirkenden Bügelfeder 11 auftritt, liegt der erste Schaltpunkt X ₁ im Schnittpunkt der Mittelachse des Schwenkarmes 3 mit der Längsachse des Betätigungsgliedes 5.

Durch die plötzlich aufgetretende Trennung der Kontaktplatte 10 vom Kontaktpaar 2 ändert sich auch die Kontaktkraft F _K auf ihren minimalen Wert F _Kmin = 0 (Abschnitt 1 -2 -3 - X ₁ in Fig. 4). Der Schwenkarm 3 stützt sich nun am verstellbaren Anschlag 16 ab, dessen Lage die zweite Endlage (Stellung "AUS") des Schalters bestimmt, die in Fig. 2 dargestellt ist.

Beim Aussetzen der auf das Betätigungsglied 5 von außen wirkenden Betätigungskraft erfolgt das Umschalten analog durch die Wirkung einer Kraftkomponente, die sich aus der elastischen Deformation der Zugfeder 4 bei der Betätigung durch das Betätigungsglied 5 ergibt. Der Schwenkarm 3 erreicht seine ursprüngliche erste Endlage wieder in dem Zeitpunkt, in dem die Mittelachse der Zugfeder 4 die Längsachse des Betätigungsglieds 5 im zweiten Schaltpunkt X ₂ schneidet. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, fällt in diesem Falle der zweite Schaltpunkt X ₂ mit dem Schnittpunkt B der Mittelachse des Schwenkarmes 3 mit der Längsachse des Betätigungsgliedes 5 nicht zusammen, sondern ist um einen kleinen Betrag nach rechts versetzt. Diese versetzte Lage des zweiten Schaltpunkte X ₂ ist durch die zwischen der gewölbten Fläche 12 und der Bügelfeder 11 vorhandene Reibung bedingt.

Die Verwendung des verstellbaren Anschlags 16 ermöglicht Änderungen der Schalthysterese des Schalters, die dem Differenzweg, d. h. dem Abstand der Schaltpunkte X ₁, X ₂ entspricht. Mit forschreitendem Hineindrehen der Einstellschraube ins Innere des Gehäuses 1 ändert sich die Lage des zweiten Schaltpunktes X ₂, der sich dem ersten Schaltpunkt X ₁ nähert und dadurch den Differenzweg verringert.

Claims (6)

1. Schalter mit schlagartiger Umschaltung, mit einem Kontaktpaar und einer zwischen den Kontakten des Kontaktpaares eine stromführende Verbindung herstellenden Kontaktplatte, die mittels eines Schwenkarmes außer Eingriff mit den Kontakten bringbar ist, wobei der Schwenkarm über einen Schnappschaltmechanismus mit einem im Gehäuse geführten Betätigungsglied in Verbindung steht, das aufgrund der Änderung seiner geometrischen Lage gegenüber dem Schwenkarm die schlagartige Umschaltung des Schalters bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappschaltmechanismus durch eine Zugfeder (4) gebildet ist, die zwischen dem Schwenkarm (3) und einem gehäusefesten Teil (19) befestigt ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung des Betätigungsgliedes (5) und der Zugfeder (4) derart getroffen ist, daß die Rückstellbewegung des Schwenkarmes (3) beim Aussetzen der Betätigungskraft durch eine aus der elatischen Deformation der Zugfeder (4) bei der Betätigung durch das Betätigungsglied (5) resultierende Kraftkomponente bewirkt wird.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatte (10) von einer Bügelfeder (11) getragen wird, deren elastische Vorspannung eine gleichbleibende Kontaktkraft (F _K ) aufbringt.

4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkarm (3) an seinem der Kontaktanordnung (2, 10) zugewandten Ende mit einer ebenen Fläche (14) sowie einer daran anschließenden gewölbten Fläche (12) versehen ist, die in der Betriebsstellung des Schalters in linienförmiger Berührung mit der Bügelfeder (11) steht.

5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das der Kontaktanordnung (2, 10) abgewandte Ende des Schwenkarmes (3) mit einer an einem gehäusefesten Träger (7) vorgesehenen Ausnehmung (8) ein Schneidenlager (17) bildet.

6. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein von außen verstellbarer Anschlag (16) vorgesehen ist, der zur Einstellung des Differenzweges dient.