DE10243772C1 - Elektromagnetischer Stromstoßschalter - Google Patents

Abstract

Ein elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) weist einen Bauteilträger (1) auf, an welchem eine Magnetspule (20) sowie ein ein Schaltrad (26) und ein Federelement (7, 8) aufweisendes Schrittschaltwerk (17) befestigt sind. Mindestens ein Federelement (7, 8) ist einstückig mit dem Bauteilträger (1) ausgebildet. Hierdurch wird eine sehr rationelle Montage bei Einhaltung besonders geringer geometrischer Toleranzen ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Stromstoß­ schalter mit einem Bauteilträger, an welchem eine Magnetspule sowie ein Schrittschaltwerk, welches ein Schaltrad und ein Federelement aufweist, befestigt sind. Ein derartiger, auch als elektromagnetisches Schrittschaltrelais oder Impulsrelais bezeichneter elektromagnetischer Stromstoßschalter ist bei­ spielsweise aus der US 3,914,725 bekannt.

In einem elektromechanischen Schaltgerät, beispielsweise ei­ nem elektromagnetischen Stromstoßschalter, sind in der Regel verschiedene mechanische und elektrische Bauteile innerhalb eines einzigen Gehäuses integriert. Einzelne Bauteile können dabei direkt an einem Gehäusebauteil, beispielsweise einer Gehäusehalbschale starr oder beweglich gelagert sein. Ebenso können verschiedene elektrische und mechanische Bauteile an einem gemeinsamen Bauteilträger befestigt sein. In dem aus der US 3,914,725 bekannten Stromstoßschalter ist ein solcher eine Magnetspule sowie ein Schrittschaltwerk tragender Bau­ teilträger im Wesentlichen U-förmig ausgebildet. Die Montage der diversen Baueile am U-förmigen Bauteilträger ist ferti­ gungstechnisch aufwändig und nicht auf einfache Weise automa­ tisierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagne­ tischen Stromstoßschalter anzugeben, welcher auf besonders rationelle Weise herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elek­ tromagnetischen Stromstoßschalter mit den Merkmalen des An­ spruchs 1. Der Stromstoßschalter weist einen Bauteilträger auf, an welchem eine Magnetspule sowie ein ein Schaltrad und ein Federelement aufweisendes Schrittschaltwerk befestigt sind, wobei mindestens ein Federelement des Schrittschaltwer­ kes einstückig mit dem Bauteilträger ausgebildet ist. Durch das einstückig mit dem Bauteilträger gefertigte Federelement ist eine vereinfachte Montage des elektromagnetischen Strom­ stoßschalters ermöglicht. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass sich das Federelement in der korrekten Position relativ zum Bauteilträger befindet. Eine Justierung des Federelemen­ tes bei der Montage des Stromstoßschalters ist nicht erfor­ derlich.

Vorzugsweise ist der Bauteilträger einschließlich des in die­ sen integrierten oder an diesen angeformten Federelementes in fertigungstechnisch besonders rationeller Weise als Kunst­ stoffspritzgussteil hergestellt. Bevorzugt wird hierfür Po­ lyoxymethylen verwendet. Ebenso ist jedoch auch eine Herstel­ lung aus anderen Werkstoffen, beispielsweise Metall, möglich.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Bauteilträger einteilig mit diesem verbunden oder in diesen integriert ein erstes Federelement, welches das Schaltrad des Schrittschalt­ werkes mit einer Kraft beaufschlagt und/oder ein zweites Fe­ derelement, welches einen Schaltstößel mit einer Kraft beauf­ schlagt, auf. Der Schaltstößel ist hierbei ein Teil des Schrittschaltwerkes oder ein mit diesem zusammenwirkendes Teil. Sowohl das mit dem Schaltrad zusammenwirkende erste Fe­ derelement als auch das mit dem Schaltstößel zusammenwirkende zweite Federelement ist vorzugsweise jeweils derart ge­ staltet, dass bei kompakter Bauweise ein relativ großer Fe­ derweg bereitgestellt ist. Dabei weist das zweite Federele­ ment vorzugsweise eine U-Form auf, wobei die U-Schenkel be­ vorzugt zumindest annähernd parallel zum Schaltstößel ange­ ordnet sind. Das erste Federelement ist dagegen vorzugsweise der Form des Schaltrades angepasst, indem es dieses zumindest teilweise umgreift. Das erste Federelement kann hierbei in Form eines Bogens oder in Form einstückig miteinander verbun­ dener, jeweils gerader, insgesamt annähernd einen Bogen bil­ dender Federabschnitte ausgebildet sein. Um ein definiertes Einrasten des ersten Federelementes am Schaltrad zu ermög­ lichen, weist das erste Federelement vorzugsweise eine Rast­ nase, bevorzugt an dessen Ende auf.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist der Bauteilträger, insbesondere in dessen Bereich, an dem die zweite, mit dem Schaltstößel zusammenwirkende Feder angeformt ist, einen An­ schlag auf, welcher den Betätigungsweg des Schaltstößels be­ grenzt. Des Weiteren ist in den Bauteilträger, insbesondere in einen die Magnetspule tragenden Schenkel, vorzugsweise ei­ ne Arretierung für ein mit dem Schaltrad zusammenwirkendes Federband integriert.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass durch die Ausbildung eines Bauteilträgers eines Stromstoß­ schalters als Kunststoffteil, welches jeweils ein mit einem Schaltrad und mit einem Schaltstößel zusammenwirkendes Fe­ derelement umfasst, sowohl eine sehr rationelle Fertigung er­ möglicht ist, als auch auf einfache Weise eine Einhaltung ge­ ringer geometrischer Toleranzen sichergestellt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1, 2, 3, 4 in verschiedenen perspektivischen Darstellun­ gen einen Bauteilträger eines elektromagneti­ schen Stromstoßschalters,

Fig. 5 den Schaltmechanismus eines Stromstoßschalters mit einem Schließer,

Fig. 6, 7, 8 den Schaltmechanismus eines Stromstoßschalters mit einem Schließer und einem Öffner und

Fig. 9, 10 in einer teilweise geschnittenen Darstellung einen Stromstoßschalter mit einem Schließer und einem Öffner.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen in verschiedenen perspektivischen Dar­ stellungen einen als Kunststoffspritzgussteil aus Polyoxyme­ thylen (POM) hergestellten Bauteilträger 1 eines im Weiteren noch näher beschrieben Stromstoßschalters. Der Bauteilträger 1 weist im Wesentlichen eine L-Form mit einem ersten Schenkel 2 und einem im Vergleich zu diesem längeren zweiten Schenkel 3 auf, an welchen endseitig eine Halte- und Federvorrichtung 4 für ein hier nicht weiter dargestelltes Schrittschaltwerk angeformt ist. Die Halte- und Federvorrichtung 4 umfasst eine Haltefläche 5 mit einer Lageröffnung 6 zur Führung einer Ach­ se mindestens eines Schaltrades sowie ein erstes, insgesamt annähernd einen Bogen beschreibendes Federelement 7 und ein zweites, U-förmig ausgebildetes Federelement 8. Das erste mit einem hier nicht dargestellten Schaltrad zusammenwirkende Fe­ derelement 7 weist drei jeweils in sich gerade Federab­ schnitte 9 sowie endseitig eine Rastnase 10 auf. Das zweite, U-förmige Federelement 8 weist einen an die Haltefläche 5 an­ geformten Lagerschenkel 11 und einen im Vergleich zu diesem dünneren Federschenkel 12 auf. Angrenzend an den Lagerschen­ kel 11 ist an der Haltefläche 5 ein Anschlag 13 vorgesehen, welcher den Betätigungsweg eines hier nicht dargestellten Schaltstößels begrenzt.

Die beiden Schenkel 3, 2 des Bauteilträgers 1 sind jeweils durch integrierte Rippen verstärkt, wobei an einer Hauptrippe 14 des zweiten Schenkels 3 das erste Federelement 7 angeformt ist. Am zweiten Schenkel 3 ist weiterhin eine Arretiervor­ richtung 15 für ein hier nicht dargestelltes mit dem Schalt­ rad zusammenwirkendes Federband angeformt. Auf der Innenseite des L-förmigen Bauteilträgers 1 ist auf dem ersten Schenkel 2 und dem zweiten Schenkel 3 eine Verriegelung 16 für eine hier nicht dargestellte Magnetspule vorgesehen.

Fig. 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer als Schritt­ schaltwerk ausgebildeten Schaltmechanik 17 eines Stromstoß­ schalters. Schrittschaltwerke in elektrischen Schaltgeräten sind beispielsweise aus der DE 199 03 751 A1 sowie aus der DE 35 19 546 C2 bekannt. Die Schaltmechanik 17 dient im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel der Betätigung eines einzelnen Schließers 18. Auf dem Bauteilträger 1 ist ein Joch 19, wel­ ches eine Magnetspule 20 trägt, mittels der Verriegelung 16 befestigt. Durch die Verriegelung 16 auf dem Bauteilträger 1 ist sichergestellt, dass die Magnetspule 20 in definierter Lage relativ zu weiteren Anbau- und Funktionsteilen fixiert ist. Hierbei liegt ein erster Jochschenkel 21 mit einem Teil seiner Länge am ersten Schenkel 2 des Bauteilträgers 1 an. Ein zweiter Jochschenkel 22 ist auf dem zweiten Schenkel 3 des Bauteilträgers 1 befestigt und trägt die parallel zum ersten Jochschenkel 21 angeordnete Magnetspule 20. Diese dient der Betätigung eines beweglich endseitig am ersten Jochschenkel 21, im Wesentlichen rechtwinklig zu diesem gela­ gerten Anker 23, welcher einen Schaltstößel 24 betätigt. Der auch als Rastgabel bezeichnete Schaltstößel 24 ist in einem etwa parallel zum Anker 23 angeordneten Führungselement 25 geführt, welches zugleich die Magnetspule 20 fixiert.

Der Schaltstößel 24 greift in ein an der Lageröffnung 6 des Bauteilträgers 1 gelagertes Schaltrad 26 ein, wobei bei jedem Schaltvorgang, d. h. jeweils beim Beaufschlagen der Magnet­ spule 20 mit einem Stromimpuls, das Schaltrad 26 um einen be­ stimmten Winkel weitergedreht wird. Beim Weiterdrehen des Schaltrades 26 wird durch dieses jeweils die Schaltstellung des Schließers 18 geändert. Um ausschließlich definierte Schaltzustände zu ermöglichen, rastet die Rastnase 10 des er­ sten Federelementes 7 des Bauteilträgers 1 in jeder Schalt­ stellung in eine korrespondierende Vertiefung des Schaltrades 26 ein. Damit ist nach jeder Betätigung des Schaltrades 26 ein Rücklaufen des Schaltrades 26 verhindert. Das zweite, U- förmige Federelement 8 übt zugleich eine Kraft auf den Schaltstößel 24 in Richtung zum Schaltrad 26 aus.

Die Lage des Schaltrades 26 relativ zu sämtlichen weiteren Bauteilen des Schrittschaltwerkes 17, insbesondere zu den Fe­ derelementen 7, 8, ist durch die einteilige Ausbildung des Bauteilträgers 1 einschließlich der Lageröffnung 6 für das Schaltrad 26 mit sehr geringen Toleranzen behaftet.

Das in den Fig. 6, 7, 8 dargestellte Schrittschaltwerk 17 eines weiteren Stromstoßschalters unterscheidet sich von dem Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 5 im Wesentlichen dadurch, dass zu­ sätzlich zum Schließer 18 auch ein benachbart zu diesem ange­ ordneter Öffner 27 betätigt wird. Hierzu sind zwei Schalt­ räder 26 vorgesehen, welche beidseitig der Halte- und Feder­ vorrichtung 4 an der Lageröffnung 6 gelagert sind und von ei­ nem einzigen Schaltstößel 24 betätigt werden. Die Schalträder 26 sind weiterhin, wie auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, im hier nicht dargestellten Gehäuse oder in einem Gehäuse­ deckel geführt. Hierdurch ist eine maßgenaue Positionierung der einzelnen Funktionselemente im Gehäuse, insbesondere der Magnetspule 20, der Federelemente 7, 8 sowie der Schalträder 26 sichergestellt.

Die Fig. 9 und 10 zeigen einen elektromagnetischen Stromstoß­ schalter 28 jeweils in einer Schnittdarstellung mit einem teilweise dargestellten Gehäuse 29, welches zum Aufrasten auf eine Hutschiene vorgesehen ist. Fig. 10 zeigt dabei einen Blick auf die Rückseite des in Fig. 9 dargestellten Stromstoß­ schalters 28. Der elektromagnetische Stromstoßschalter 28 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Öffner 27 und einen Schließer 18 auf. Das den Schaltstößel 24, die Schalträder 26 sowie die Federelemente 7, 8 umfassende Schrittschaltwerk 17 ist mechanisch gekoppelt mit einer als schwenkbeweglich im Gehäuse 29 gelagerter Hebel ausgebildeter Schaltstellungsan­ zeige 30, welche die Schaltstellung an einer Gehäuseoberseite 31 anzeigt. An der Gehäuseoberseite 31 befindet sich weiter­ hin ein einstückig mit dem Schaltstößel 23 ausgebildeter Be­ tätigungsstift 32 zur manuellen Betätigung des Schrittschalt­ werks 29. In den elektromagnetischen Stromstoßschaltern 28 nach den Fig. 9 und 10 ist des Weiteren ein Federband 33, wel­ ches an der Arretiervorrichtung 15 befestigt ist, zur Beauf­ schlagung der Schalträder 26 mit einer Kraft beziehungsweise einem Drehmoment vorgesehen.

Claims (10)

1. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) mit einem Bau­ teilträger (1), an welchem eine Magnetspule (20) sowie ein ein Schaltrad (26) und ein Federelement (7, 8) aufweisendes Schrittschaltwerk (17) befestigt sind, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Federelement (7, 8) ein­ stückig mit dem Bauteilträger (1) ausgebildet ist.

2. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilträger (1) als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.

3. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilträger (1) aus Polyoxymethylen gebildet ist.

4. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, dass eine erste einstückig mit dem Bauteilträger (1) ausgebildete Feder (7) das Schaltrad (26) mit einer Kraft beaufschlagt.

5. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feder (7) bogenförmig, das Schaltrad (26) zumindest teilweise umgreifend ausgebildet ist.

6. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine am Schaltrad (26) einrastende Rastnase (10) der ersten Fe­ der (7).

7. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zweite einstückig mit dem Bauteilträger (1) ausgebil­ dete, einen Schaltstößel (24) mit einer Kraft beaufschlagende Feder (8).

8. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder (8) U-förmig ausgebildet ist.

9. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen den Be­ tätigungsweg des Schaltstößels (24) begrenzenden Anschlag (13) am Bauteilträger (1).

10. Elektromagnetischer Stromstoßschalter (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Arretiervorrichtung (15) für ein mit dem Schaltrad (25) zusammenwirkendes Federband (33).