EP0268937B1 - Elektrische Kontaktvorrichtung - Google Patents

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EP0268937B1
EP0268937B1 EP87116670A EP87116670A EP0268937B1 EP 0268937 B1 EP0268937 B1 EP 0268937B1 EP 87116670 A EP87116670 A EP 87116670A EP 87116670 A EP87116670 A EP 87116670A EP 0268937 B1 EP0268937 B1 EP 0268937B1
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EP
European Patent Office
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contact
impact
leaf spring
massive
movable contact
Prior art date
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EP87116670A
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English (en)
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Heinz Dipl.-Phys. Ritter
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Panasonic Electric Works Europe AG
Original Assignee
Euro Matsushita Electric Works AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/50—Means for increasing contact pressure, preventing vibration of contacts, holding contacts together after engagement, or biasing contacts to the open position

Definitions

  • the invention relates to an electrical contact device according to the preamble of patent claim 1.
  • a spring-mounted movable contact works together with a likewise spring-mounted counter contact.
  • a mass body On the side facing away from the movable contact, a mass body which is likewise resiliently rests on the mating contact in the rest position. If the movable contact is now actuated by excitation of an electromagnetic coil and it hits the counter contact, the kinetic energy of the movable contact is transferred through the counter contact to the mass body, provided that the masses of the movable contact and the mass body are approximately the same size are, the movable contact and the counter-contact retain no kinetic energy and the counter-contact remains in its rest position, so that the contact closure is maintained without bruising as long as the excitation continues.
  • the mass body is deflected in the direction of impact by the kinetic energy it absorbs and moves away from the back of the counter contact.
  • a permanent magnet which holds the mass body in its deflected position.
  • the mass body is returned to its rest position in that the mass body is detached from the permanent magnet via a bracket which is fastened to the movable contact and moves back with it when the excitation is switched off.
  • this measure continues a correspondingly high restoring force of the spring carrying the movable contact, so that the contact device is only suitable for those applications in which a high actuating force is also available.
  • the mass body is connected to the piston of a damping cylinder, the piston being provided with valves which are opened when moving in the deflection direction, but are closed when moving back, so that this return movement is damped accordingly.
  • the damping measure provided in this case is too complex and bulky for many applications.
  • a disadvantage of both embodiments of the known locking or damping elements is that they significantly reduce the maximum switching frequency, since the mass body only returns to its starting position with a time delay.
  • German patent specification 972 2366 which uses the physical principle of the elastic impact, but not there to avoid contact bouncing, but to achieve a quick switching behavior.
  • the object of the invention is to create a contact device in which contact bouncing is avoided by means that are inexpensive and take up little space while influencing the switching characteristic as little as possible.
  • the achievement of this object is specified in the characterizing part of claim 1.
  • the stop provided thereafter serves to absorb the kinetic energy of the mass body when it swings back into the rest position.
  • the distance between the mass body and the component which transmits the kinetic energy of the movable contact to it in the rest position of the contact device prevents the mass body from striking the mentioned component again when it swings back into its rest position and the kinetic energy from the contact system reacts. Because the mass body and it can be made relatively stiff against the spring biasing the mass body returns accordingly quickly to its rest position, so that it does not affect the switching frequency of the contact device.
  • the stop can be produced practically without any additional outlay in terms of production technology, and the distance mentioned does not need to be greater in practice than, for example, 0.1 mm, so that the entire arrangement is compact and inexpensive.
  • the contact device according to the invention is therefore particularly suitable for acceleration switches, such as those used in motor vehicles for controlling restraint devices.
  • leaf springs 10 ... 13 are attached to a housing element (not shown), the other, free end of the leaf spring 10 having a movable contact 14 and the leaf spring 11 having a mating contact 15, the Leaf spring 12 a shock body 16, and the leaf spring 13 carries a mass body 17.
  • the leaf spring 13 is preloaded in such a way that it bears in the area of its free end in the rest position against a stop 18, the mass body 17 being at a distance s from the impact body 16 in this rest position.
  • the leaf spring 11 is relatively short and stiff, so that the mating contact 15 can only be moved slightly and forms the "fixed contact" of the contact pair 14, 15.
  • the movable contact 14 is moved back by the force of the leaf spring 10 and thereby hits the mating contact 15, so that the contact pair closes again.
  • the kinetic energy of the movable contact 14 is transmitted via the counter-contact 15 and the shock body 16 to the mass body 17, which had previously been held in its rest position by the bias of the leaf spring 13.
  • the impact body 16 and the mass body 17 can be achieved that practically all the kinetic energy of the movable contact 14 is transferred to the mass body 17, which is thereby deflected counterclockwise according to Figure 1 and then in a rest position swinging back at stop 18.
  • the shock body 16 has been moved back by its leaf spring 12 in the direction of its rest position, so that it is no longer pushed by the mass body 17 and this ultimately releases its kinetic energy to the stop 18. Since the impact body 16 has released its kinetic energy, its return movement does not cause any significant impact on the contact pair, so that bruises are effectively avoided.
  • Figure 2 differs from that of Figure 1 essentially in that the movable contact 14 is attached to an intermediate point of a leaf spring 19 which carries the shock body 16 at its free end.
  • the impact and mass bodies 16, 17 have the same masses, while the contacts 14, 15 have substantially small masses.
  • the leaf spring 19 is deflected clockwise according to FIG. 2, while the mass body 17 is held in its rest position by the stop 18 fixed to the housing. After no time the acceleration moves the contact spring 19 in the opposite direction, the contact pair 14, 15 closes and the impact body 16 hits the mass body 17 by bending the upper part of the leaf spring 19 around the contact point and transmits its kinetic energy thereon.
  • the distance s present in the idle state between the mass body 17 and the shock body 16 must be smaller than the dimension d entered in FIG. 2, by which the shock body 16 can be displaced by bending the leaf spring 19 without the contact pair 14, 15 opens so that contact bouncing is avoided or at least limited to a very short period of time.
  • the various leaf springs in particular the leaf spring 10 or 19 carrying the movable contact 14, are dimensioned such that the contact pair is closed with a given pretension in the rest position and only opens when an acceleration occurs, which causes this pretension exceeds the corresponding threshold.
  • this threshold is approximately 4 to 5 times the acceleration due to gravity.
  • the position of the counter contact 15 can be adjusted, as a result of which the distance s can be changed.
  • the setting can be made, for example, by adjusting the spring 11. It is expedient to choose the distance s as small as possible as long as it is ensured that the mass body 17 no longer reaches the impact body 16 when it swings back.
  • the mass body 17, the impact body 16 and the leaf springs 13 and 12 carrying them can each be produced in one piece, for example also consist of plastic and be integrally formed on the housing element receiving the contact device. This enables a particularly uncomplicated production of the device which avoids contact bruises. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, this does not apply to the leaf spring 19, since this also carries the contact 14 and must therefore be conductive.

Landscapes

  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Bei einer derartigen, aus der Deutschen Patentschrift 1 055 712 bekannten Kontaktvorrichtung arbeitet ein federnd gelagerter bewegbarer Kontakt mit einem ebenfalls federnd gelagerten Gegenkontakt zusammen. An der vom bewegbaren Kontakt abgewandten Seite liegt an dem Gegenkontakt in der Ruhestellung ein ebenfalls federnd gelagerter Massekörper an. Wird nun der bewegbare Kontakt durch Erregung einer Elektromagnetspule betätigt und trifft er auf den Gegenkontakt, so wird die kinetische Energie des bewegbaren Kontaktes durch den Gegenkontakt auf den Massekörper übertragen, wobei unter der Voraussetzung, daß die Massen des bewegbaren Kontaktes und des Massekörpers etwa gleich groß sind, der bewegbare Kontakt und der Gegenkontakt keine kinetische Energie zurückbehalten und der Gegenkontakt in seiner Ruhelage verbleibt, so daß der Kontaktschluß ohne Prellung aufrechterhalten wird, solange die Erregung andauert. Der Massekörper wird durch die von ihm aufgenommene kinetische Energie in Stoßrichtung ausgelenkt und entfernt sich dabei von der Rückseite des Gegenkontakts.
  • Um zu verhindern, daß der Massekörper anschließend wieder zurückschwingt und dabei seine Energie wieder auf das Kontaktpaar abgibt, ist bei einer Ausführungsform der bekannten Vorrichtung ein Dauermagnet vorgesehen, der den Massekörper in seiner ausgelenkten Stellung festhält. Eine Rückführung des Massekörpers in seine Ruhestellung erfolgt in diesem Fall dadurch, daß der Massekörper von dem Dauermagnet über einen Bügel abgelöst wird, der an dem bewegbaren Kontakt befestigt ist und sich mit diesem bei Abschalten der Erregung zurückbewegt. Diese Maßnahme setzt jedoch eine entsprechend hohe Rückstellkraft der den bewegbaren Kontakt tragenden Feder voraus, so daß die Kontaktvorrichtung nur für solche Anwendungsfälle geeignet ist, bei denen auch eine hohe Betätigungskraft zur Verfügung steht.
  • In einer anderen Ausführung ist bei der bekannten Kontaktvorrichtung der Massekörper mit dem Kolben eines Dämpfungszylinders verbunden, wobei der Kolben mit Ventilen versehen ist, die bei Bewegung in Auslenkrichtung geöffnet, bei Rückbewegung dagegen geschlossen sind, so daß diese Rückbewegung entsprechend gedämpft erfolgt. Die in diesem Fall vorgesehene Dämpfungsmaßnahme ist jedoch für viele Anwendungsfälle zu aufwendig und sperrig.
  • Ein beiden Ausführungsformen der bekannten Verriegelungs- oder Dämpfungsglieder gemeinsamer Nachteil besteht ferner darin, daß sie die maximale Schaltfrequenz erheblich herabsetzen, da der Massekörper nur mit zeitlicher Verzögerung in seine Ausgangslage zurückkehrt.
  • Aus der Deutschen Patentschrift 972 236 ist eine weitere elektrische Kontaktvorrichtung bekannt, die das physikalische Prinzip des elastischen Stoßes ausnutzt, dort allerdings nicht zur Vermeidung eines Kontaktprellens, sondern zur Erzielung eines Schnellschaltverhaltens.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktvorrichtung zu schaffen, bei der ein Kontaktprellen durch unaufwendige und wenig Platz beanspruchende Mittel unter möglichst geringer Beeinflussung der Schaltcharakteristik vermieden wird.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Der danach vorgesehene Anschlag dient zur Aufnahme der kinetischen Energie des Massekörpers bei dessen Rückschwingen in die Ruhelage. Dabei verhindert der Abstand, der zwischen dem Massekörper und dem die kinetische Energie des bewegbaren Kontaktes auf ihn übertragenden Bauteil in der Ruhestellung der Kontaktvorrichtung vorhanden ist, daß der Massekörper beim Zurückschwingen in seine Ruhestellung erneut auf das genannte Bauteil auftrifft und die kinetische Energie auf das Kontaktsystem zurückwirkt. Da die den Massekörper tragenden und ihn gegen den Anschlag vorspannende Feder verhältnismäßig steif ausgebildet sein kann, kehrt der Massekörper entsprechend rasch in seine Ruhestellung zurück, so daß er die Schaltfrequenz der Kontaktvorrichtung nicht beeinträchtigt. Der Anschlag läßt sich fertigungstechnisch praktisch ohne jeglichen Zusatzaufwand herstellen, und der genannte Abstand braucht in der Praxis nicht größer zu sein als beispielsweise 0,1 mm, so daß die gesamte Anordnung kompakt und unaufwendig ist.
  • Die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung eignet sich daher insbesondere für Beschleunigungsschalter, wie sie etwa in Kraftfahrzeugen zur Steuerung von Rückhaltevorrichtungen verwendet werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, wobei die Maßnahmen des Anspruchs 7 fertigungstechnisch besonders günstig sind.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beiden in der Zeichnung enthaltenen schematischen Darstellungen näher erläutert.
  • Bei der in Figur 1 schematisch dargestellten elektrischen Kontaktvorrichtung sind an einem (nicht gezeigten) Gehäuseelement vier Blattfedern 10...13 befestigt, wobei das andere, freie Ende der Blattfeder 10 einen bewegbaren Kontakt 14, das der Blattfeder 11 einen Gegenkontakt 15, das der Blattfeder 12 einen Stoßkörper 16, und das der Blattfeder 13 einen Massekörper 17 trägt. Die Blattfeder 13 ist derart vorgespannt, daß sie im Bereich ihres freien Endes in der Ruhestellung an einem Anschlag 18 anliegt, wobei der Massekörper 17 von dem Stoßkörper 16 in dieser Ruhestellung einen Abstand s aufweist. Die Blattfeder 11 ist verhältnismäßig kurz und steif, so daß der Gegenkontakt 15 nur geringfügig bewegbar ist und den "Festkontakt" des Kontaktpaares 14, 15 bildet.
  • Wirkt auf die in Figur 1 dargestellte Kontaktvorrichtung eine Beschleunigung in Richtung des Pfeiles b, so wird die Blattfeder 10 gemäß Figur 1 im Uhrzeigersinn ausgelenkt, während eine entsprechende Verlagerung des Massekörpers 17 durch den Anschlag 18 verhindert wird und eine Verlagerung des Stoßkörpers 16 und des Gegenkontaktes 15 durch die verhältnismäßig kurze und steife Blattfeder 11 nur begrenzt erfolgt. Daher öffnet das Kontaktpaar 14, 15.
  • Hört die Beschleunigung auf, so wird der bewegbare Kontakt 14 durch die Kraft der Blattfeder 10 zurückbewegt und trifft dabei auf den Gegenkontakt 15, so daß das Kontaktpaar wieder schließt. Die kinetische Energie des bewegbaren Kontakts 14 wird dabei über den Gegenkontakt 15 und den Stoßkörper 16 auf den Massekörper 17 übertragen, der bis dahin durch die Vorspannung der Blattfeder 13 in seiner Ruhestellung festgehalten worden war. Bei gleichen Massen des Kontakts 14, des Stoßkörpers 16 und des Massekörpers 17 läßt sich erreichen, daß praktisch die gesamte kinetische Energie des bewegbaren Kontaktes 14 auf den Massekörper 17 übertragen wird, der dadurch gemäß Figur 1 gegen den Uhrzeigersinn ausgelenkt wird und anschließend in eine Ruhestellung am Anschlag 18 zurückschwingt. Während dieser Auslenk- und Rückschwingbewegung des Massekörpers 17 ist der Stoßkörper 16 durch seine Blattfeder 12 in Richtung seiner Ruhelage zurückbewegt worden, so daß er von dem Massekörper 17 nicht mehr angestoßen wird und dieser seine kinetische Energie letztenendes an den Anschlag 18 abgibt. Da der Stoßkörper 16 seine kinetische Energie abgegeben hat, verursacht seine Rückbewegung keinen nennenswerten Stoß auf das Kontaktpaar, so daß Prellungen effektiv vermieden werden.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich von dem nach Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß der bewegbare Kontakt 14 an einer Zwischenstelle einer Blattfeder 19 angebracht ist, die an ihrem freien Ende den Stoßkörper 16 trägt. Außerdem haben in diesem Fall Stoß- und Massekörper 16, 17 gleiche Massen, während die Kontakte 14, 15 wesentlich kleine Massen aufweisen.
  • Wirkt auf die in Figur 2 gezeigte Kontaktvorrichtung eine Beschleunigung in Richtung des Pfeiles b, so wird die Blattfeder 19 gemäß Figur 2 im Uhrzeigersinn ausgelenkt, während der Massekörper 17 durch den gehäusefesten Anschlag 18 in seiner Ruhestellung festgehalten wird. Nach Ausbleiben der Beschleunigung bewegt sich die Kontaktfeder 19 in entgegengesetzter Richtung, wobei das Kontaktpaar 14, 15 schließt und der Stoßkörper 16 unter Verbiegung des oberen Teils der Blattfeder 19 um die Kontaktstelle auf den Massekörper 17 trifft und seine kinetische Energie auf diesen überträgt. In diesem Fall muß der im Ruhezustand zwischen dem Massekörper 17 und dem Stoßkörper 16 vorhandene Abstand s kleiner sein als das in Figur 2 eingetragene Maß d, um das sich der Stoßkörper 16 unter Verbiegung der Blattfeder 19 verlagern kann, ohne daß das Kontaktpaar 14, 15 öffnet, damit ein Kontaktprellen vermieden oder jedenfalls auf eine sehr kurze Zeitspanne begrenzt wird.
  • Bei den beiden vorgenannten Ausführungsbeispielen sind die verschiedenen Blattfedern, insbesondere die den bewegbaren Kontakt 14 tragende Blattfeder 10 bzw. 19, so dimensioniert, daß das Kontaktpaar in der Ruhestellung mit einer gegebenen Vorspannung geschlossen ist und erst bei Auftreten einer Beschleunigung öffnet, die einen dieser Vorspannung entsprechenden Schwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert liegt in den oben erwähnten Anwendungsfällen bei etwa der 4- bis 5-fachen Erdbeschleunigung.
  • Der Gegenkontakt 15 ist in seiner Lage einstellbar, wodurch der Abstand s verändert werden kann. Die Einstellung kann beispielsweise durch Justierung der Feder 11 erfolgen. Es ist zweckmäßig, den Abstand s so klein wie möglich zu wählen, solange gewährleistet ist, daß der Massekörper 17 beim Zurückschwingen den Stoßkörper 16 nicht mehr erreicht.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 können der Massekörper 17, der Stoßkörper 16 und die sie tragenden Blattfedern 13 und 12 jeweils einstückig hergestellt sein, beispielsweise auch aus Kunststoff bestehen und an das die Kontaktvorrichtung aufnehmende Gehäuseelement einstückig angeformt sein. Dadurch wird eine besonders unaufwendige Fertigung der Kontaktprellungen vermeidenden Vorrichtung ermöglicht. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 gilt dies nicht für die Blattfeder 19, da diese auch den Kontakt 14 trägt und daher leitend sein muß.

Claims (7)

  1. Elektrische Kontaktvorrichtung mit
       einem federnd gelagerten bewegbaren Kontakt (14),
       einem mit diesem zusammenarbeitenden Gegenkontakt (15),
       einem federnd gelagerten Massekörper (17), der zur Vermeidung eines Kontaktprellens unter Übernahme der kinetischen Energie des bewegbaren Kontakts (14) in einer mit dessen Schließrichtung fluchtenden Auslenkrichtung bewegbar ist,
       dadurch gekennzeichnet, daß in Ruhestellung der Kontaktvorrichtung der Massekörper (17) an einem seine Bewegung entgegen der Auslenkrichtung begrenzenden Anschlag (18) anliegt und sich dabei in Abstand (s) von dem die kinetische Energie auf ihn übertragenden Bauteil (16) befindet.
  2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die kinetische Energie des bewegbaren Kontakts (14) auf den Massekörper (17) übertragende Bauteil von einem federnd gelagerten Stoßkörper (16) gebildet ist.
  3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßkörper (16) in Stoßrichtung zwischen dem Gegenkontakt (15) und dem Massekörper (17) angeordnet ist.
  4. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Kontakt (14) an einer Zwischenstelle einer Blattfeder (19) angeordnet ist, die an ihrem freien Ende den Stoßkörper (16) trägt.
  5. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in Ruhestellung zwischen Massekörper (17) und Stoßkörper (16) vorhandene Abstand (s) kleiner ist als das Maß (d), um das sich die den Stoßkörper (16) tragende Blattfeder (19) durchbiegen kann, ohne daß der bewegbare Kontakt (14) den Gegenkontakt (15) verläßt.
  6. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stoßkörper (16) tragende Blattfeder (12; 19) weicher ist als die den Massekörper (17) tragende Blattfeder (13).
  7. Kontaktvorrichung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Masse- und Stoßkörper (17, 16) einschließlich der sie tragenden Federn (13, 12) aus demselben Material wie ein die Kontaktvorrichtung aufnehmendes Gehäuseelement, vorzugsweise einstückig mit diesem hergestellt sind.
EP87116670A 1986-11-11 1987-11-11 Elektrische Kontaktvorrichtung Expired - Lifetime EP0268937B1 (de)

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EP0268937A1 EP0268937A1 (de) 1988-06-01
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