DE2001756C - Elektrischer Trägheitsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrißt einen Trägheitsschalter mit einem beweglichen Trägheitselement und einem von diesen betätigten Schaltelement, welcher sich insbesondere für Fahrzeuge und bewegte Körper eignet und ein richtungsabhängiges Ansprechen ermöglicht. S

Es sind bereits verschiedene Trägheitsschalter bekannt, bei welchen ein frei bewegliches Trägheitselement, meist eine Kugel, bei einem äußeren Impuls so verlagert wird, daß dadurch ein Stromkreis geöffnet oder geschlossen wird. Derartige Trägheits- Einschaltvorrichtungen werden beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1 247 445, der deutschen Offenlegungsschrift 1465179, der französischen Patentschrift 921446 und der USA.-Patentschrift 2 890 303 beschrieben. Dabei wird durchweg ein Trägheitskörper aus elektrisch leitendem Material benutzt, der durch Impulseinwirkung in eine Stellung gelangt, in welcher er gleichzeitig an den voneinander getrennten, entgegengesetzt geladenen Kontaktflächen zur Anlage kommt und so den Stromkreis schließt, ao Diese vorbekannten Trägheitsschalter sind jedoch nicht zur Unterbrechung eines Stromkreises geeignet, und ihr Trägheitselement kehrt normalerweise nach Beendigung des Impulses automatisch in seine Ruhelage zurück, so daß die bewirkte Umschaltung nur as kurzzeitig erhalten bleibt.

Aus der USA.-Patentschrift 2 806 916 ist ferner ein ähnlicher Trägheits-Ausschalter bekannt, bei welchem ein kugelförmiges Trägheitselement durch eine Federvorrichtung in seiner Ruhelage festgehalten und bei einem hinreichend starken Impuls aus seiner Klemmstellung herausgeschleudert wi. i, wobei die vorschnellende Federvorrichtung einerseits den Kontakt öffnet und andererseits eine Rückkehr des Trägheitselementes in seine Ruhelage verhindert. Diese Schalt- vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Verlagerung des kugelförmigen Trägheitselementes sehr stark von Reibungskräften beeinflußt wird, die sich durco kleine Maßungenauigkeiten und Verunreinigungen erheblich verändern und das zuverlässige Ansprechen bei einem vorbestimmten Impulswert beeinträchtigen. Darüber hinaus muß die Schaltvorrichtung nach dem Ansprechen erst mühsam geöffnet werden, um das Trägheitselement in seine Ruhelage zurückzubringen.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1248 777 ist ferner ein TrägheitsausschaUer bekannt, bei welchem das die Kontakte schließende Element durch zwei übereinander angeordnete, spitzengelagerte Gewichte betätigt wird, die bei Impulscinwirkung seitlich ausknicken und so eine Stromunterbrechung bewirken. 5" Aus der deutschen Auslegeschrift 1188168 ist ein weiterer Trägheitsausschalter bekannt, bei welchem der eine Kontakt durch eine Federvorrichtung gegen den an einem schwenkbar gelagerten, durch eine Federvorrichtung in einer Ruhelage gehaltenen Schaft angeordneten Gegenkontakt angedrückt wird, wobei der Schaft eh) pendelarii, befesthjtg» Gewicht tilgt, das unter impulselnwIikuBg ein Ausienken des Schaftes und damit eine Kontaktunterbrechung be· wirkt Diese bekannten Konstruktionen lassen sich so zwar nach dem Ansprechen auf einfache Weise wieder hi Ihre Ausgangsstellung zurückführen, gestatten Jedoch weder erne Regulierung hinsichtlich der zum Ansprechen erforderlichen tmpuisstSrke noch ein riehtungsabhingiges Ansprechen.

Aus "der deutschen dffenleiungsschrift 1903261 ist ebi Trflgheits*Ausschstter bekamt, bei welchem die Kontakte durch einen einarmigen Hebel zusam roengedrückt werden, welcher einen federnden Kopf besitzt, der in der Ruhelage labil an einem festen Anschlag anliegt und unter der Einwirkung eines Impulses so weit ausgelenkt wird, daß der einarmige Hebel durch eine Feder unter öffnung der Kontakte verschwenkt wird. Auch diese Konstruktion gestattet weder ein richtungsabhängiges Ansprechen noch eine Regulierung hinsichtlich des zum Ansprechen erforderlichen Mindestimpulses.

In der USA.-Fatentschrift 2 881276 wird schließlich ein. Beschleunigungsschalter beschrieben, der au«, einem elektrisch leitenden Gehäuse mit einem kugelförmigen Innenraum und einem darin du/ch eine Vielzahl von isolierten Spiralfedern gehaltenen, kugelförmigen Trägheitselement aus elektrisch leitendem Material besteht, das eine Vielzahl von äußeren Kontaktvorsprüngen trägt und durch eine schwenkbar gelagerte, in einer Bohrung des Trägheitselementes verschiebbar geführten Verbindungsstange elektrisch leitend mit einem gegen das Gehäuse isolierten Pol verbunden ist. Diese Vorrichtung kann jedoch nur zum kurzzeitigen Schließen eines in der Ruhestellung unterbrochenen Stromkreises und nicht zu einci anhaltenden Unterbrechung eines Stromkreises dienen. Darüber hinaus wird bei der bekannten Vor richtung das Ansprechen durch die je nach de, Impulsrichtung unterschiedlichen Reibungskräfte zwischen dem Trägheitselement und der in de. Durchgangsbohrung geführten Verbindungsstangc bzw. zwischen dieser und dem Schwenklager beein t.ichtigt. Dies kann auch nicht durch Verminderung der Reibung ausgeschaltet werden, da sonst eine einwandfreie leitende Verbindung des Trägheitselementes mit dem zugehörigen Pol der Stromquelle gefährdet ist. Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Trägheitsschalter zu schaffen, welcher die Nachteile der bisherigen Konstruktionen vermeidet, sowohl zum Unterbrechen als auch zum Schließen von Stromkreisen geeignet ist und auf einfache Weise ein richtungsabhängiges Ansprechen ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein elektrischer Trägheitsschalter, insbesondere für Fahrzeuge und bewegte Körper, mit einem durch nach verschiedenen Richtungen verspannte Federvorrichtungen gehalterten Trägheitselement und bei dessen Verlagerung betätigten Kontakten, gekennzeichnet durch eine am Trägheitselement angeordnete Schaltausnehmung, mindestens ein in diese hineinragendes Schaltelement, wobei das Trägheitselement durch die Federvorrichtungen in einer Ruhelage mit vorbestimmten Abstünden der Wandungen der Schaltausnehmung vom Schaltelement gehalten wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann das Träghdtselement im wesentlichen platten- oder scheibenförmig sein und zweckmäßig eine durchhende Schaltausnehmung aufweisen. Je nach den rde«nf>«liaimdasTiighdteelementvorteflhafi DUiEO zwei οβ secns uaran angreueiiee, meet tu einer Ebene unter etwa gleichen Winkeln zuein&odei verspannte Federn gehaltert sein, so daß seine Schalt ausnehmung in der Ruhelage das Schaltelement etwa konzentrisch umschließt. Dabei kflmen die Sehenwandunssn der Svhaltausnehmung nach verschiedenen Richtungen unterschiedliche radiale Absttndc von der Oberflldt« des in die Sehaltsusnehfnuni hineinragenden Teiles des Schattelements besitzen, Die Schahausnehmtmg kann vorteilhaft einen toi wesentlichen kreisförmigen, ovalen oder rechteckig«

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Querschnitt und das Schaltelement einen im wesent- Federvorriehtungen aufweis! und diese somit sowohl

liehen kreisförmigen oder gleichseitig polygonalen axialen als auch radialen Verformungen ausgesetzt

Querschnitt aufweisen. sind, finden vorzugsweise Schraubenfedern Verwen-

Das Schallelement ist vorzugsweise um einen dung, deren Federkraft einfach durch Verstellung außerhalb der Schaltausiiehmung liegenden Punkt 5 der Gegenlager reguliert werden kann, zwischen einer dem Normalschaltzustand entspre- Für bestimmte Anforderungen kai.n es zweckchenden Normalstellung und mindestens einem ande- müßig sein, an den Seitenwandungen der Schaltausren Schaltzustand entsprechenden Auslenkstellungen nehmung des Trägheitselementes elektrisch leitende schwenkbar gelagert und wird durch Rückstehvor- Bereiche vorzusehen, die mit entsprechenden Zurichtungen in seine Nonnaisteilung gedrängt. Statt io leitungen verbunden sind und bei einer Berührung dessen kann jedoch auch ein aus seiner Normal- mit dem elektrisch leitenden Kontaktstück des Schaltstellung in eine Auslenkstellung biegbares Schalt- elementes einen Stromkreis schließen. Eine derartige element aus elastischem Material oder, in bestimmten Konstruktion kann besonders einfach und platz-Fällen, ein durch den Anschlag des Trägheitsele- sparend ausgebildet werden.

mentes.unter Zerstörung aus seiner Normalstellung 15 Wenn das Schaltelement nach seiner Auslenkung

gebrachtes Schaltelement vorgesehen sein. Eine vor- durch ein federbelastetes Rückstellsperrleil an einer

zeitige Rückkehr des ausgelenkten Schaltelementes Rückkehr in seine NormaistelUing gehindert ist, kann

in seine Normalstellung kann durch entsprechende vorteilhaft in an sich bekannter Weise eine manuell

Sperrvorrichiungen blockiert werden. betätigte Rückstelh v.richtung vorgesehen sein.

Das Schaltelement kann nach einer Ausführungs- ao weiche das Rückstellspe neil gegen die zugehörigt

form selbst mindestens ein elektrisch leitendes Kon- Federvorrichtung in seine Ausgangsstellung zurück

laktstück enthalten, das entweder in der Normal- zieht, so daß das Schaltelement ebenfalls in seine

stellung oder in der Auslenkstellung unter Schließung Normalsteüung zurückkehren kann.

eines Stromkreises an entsprechenden Kontakten an- Im folgenden werden beispielsweise Ausführungs-

liegt. Nach einer anderen Ausführungsform wird ein as formen der Erfindung an Hand der Zeichnungen

gesondert angeordnetes Kontaktpaar durch das weiter erläutert. Es zeigt

Schaltelement in seiner Normalstellung geschlossen F1 g. i einen schcmatischen Querschnitt durch

bzw. geöffnet und in seiner Auslenkstellung geöffnet einen Trägheitsschalter,

bzw. geschlossen gehalten. Dabei können geeignete F i g. 2 eine Aufsicht auf einen Horizontalschnitt

Federvorrictuungen vorgesehen sein, welche die Kon- 30 durch einen Trägheitsschalter gemäß Fig. 1,

takte bei der Bewegung des Schaltelementes aus der F i g. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine

Normalstellung in die Auslenkstellung öffnen bzw. andere Ausführungsform des Trägheitsschalters,

schließen. Je nach den Anforderungen kann durch F i g. 4 einen schematischen Querschnitt durch eire

das öffnen bzw. Schließen des Stromkreises auch ein weitere Ausführungsform des Trägheitsschalters,

Relais betätigt werden. 35 F t g. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen weitere abgewandelte Ausführangsform des Träg-

Trägheitsschalters liegt darin, daß er auf einfache heitsschalters,

Weise so ausgebildet werden kann, daß ein rieh- Fig. 6 einen schematischen Horizontalschnitt

tungsabhängiges Ansprechen erfolgt. Dies ist insbe- durch einen Trägheitsschalter mit abgewandeltem

sondere bei der Verwendung als Sicherheitsschalter 40 Trägheitskörper,

in Kraftfahrzeugen wichtig, da die Wirkung eines F i g. 6 a einen schematischen Horizontalschnitt auf das Fahrzeug einwirkenden Impulses je nach durch einen Trägheitsschalter mit dreieckigem Körper, ihrer Richtung sehr unterschiedlich ist So ist bei- F i g. 7 einen schematischen Längsschnitt durch spiels'veise ein Auffahren mit einer Geschwindigkeit einen Trägheitsschalter mit elektrisch leitenden 8evon 15 km/h meist ungefährlich, während ein seit- 45 reichen am Trägheitselement und Hches Anfahren mit der gleichen Geschwindigkeit Fig. 8 einen schematischen Längsschnitt durch durchaus zu Totalschäden und tödlichen Unfällen eine weitere Ausführungsform eines Trägheitsrühren kann. Weiterhin treten beim normalen Betrieb schalters.

eines Kraftfahrzeuges durch Bremsen und Beschleu- Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Trägheitsnigen nur solche Impulse auf, die int weseiitlicnen 50 schalter besitzt ein in einem Gehäuse 1 durch vier in parallel zur Längsachse des Fahrzeuges gerichtet einer Ebene unter rechten Winkeln zueinander versind. Für derartige und zahlreiche andere Anwen- spannte Schraubenfedern 3j bzw. 3 & in einer Ruhedungszwecke ist es daher wesentlich, den Trägheits- lage gehaltenes, scheibenförmiges Trägheitselement 4 schalter so auszubilden, daß er auf Impulse aus mit einer durchgehenden, zentrischen Schaltausnehunterschiedlichen Richtungen verschieden anspricht 55 nm.g2 mit kreisförmigem Querschnitt, ein durch Dies kann beim erfindungsgemäßen Trägheitsschalter diese hindurchragendes, in einer federnden Haltewbr einfach dadurch erreicht werden, daß man rang 6 auslenkbar gelagertes, stabartige» Schaitele-Federvorrichttrogen mit unterschiedlicher Federkraft ment 5 sowie ein durch eine Federvorrichtung 12 in benutzt, diese zweckmäßig zusätzlich auf an sich der Normalstellung axial gegen das Schaltelement 5 bekannte Weise to ihrer Federkraft verstellbar macht 60 angedruckte», in dessen Auslenkstellung daran vorsowie gegebenenfalls zusätzlich die geometrische beibewegte» Rticksteilsperrteil 10 mit einem daran Form des Oierschnittes der Schaltausnehmung und angeordneten, elektrisch leitenden Kontaittelemeni 11, de» Querschnittes des Schaltelementes so aufeinander das nur in der Normalsteilung des Schattetementes 5 abstimmt, daß die Abstände zwischen des Wan- an fest angeordneten Kontakten 8 und 9 des zu Scheidungen der Ocbaltausnehmungen und dem Schalt- s$ tenden Stromkreises anliegt. Die Federkraft der dement verschieden groß bemessen sind. Schraubenfedern 3 a und 36 kann durch SteOschrau·

Da der etflndungsgemaße Trägheitsschalter men- ben 16 reguliert werden, die in entsprechenden, die

ret« nach verwhiedenen Richtungen verspannte Enden der Federn umfassenden, mit Innengewinden

Claims (1)

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   des'durch die Federn 3 gehaltenen TrigBcitsek' buddene Kontakte, an wekne der Kontakt des mentcs 4 und de» durch die Schaftausaehmueg 2 bis- Schaltelemente* 5 in der AuskfiksteOuag atf Anlage durenragenden SrhahelementesS den Fig. t aad 2. t* kommt

   and jedoch h.nMchthch der rebg und Be- Im Gegensatt tu den bekannten Vorricstufigcn

   srhaftenheit de? Schaltelement« 5. des RucksteH kaan der erftndungsgetni8e Tfeitsahef riehspernrlememes 1· und der Anordnung der Kon- tungsabhaagig mit terschiedeeer rmrtiinfrnMril aetakie · und 9 jfptwandefc. Su wird bei der Aus/ab sprecfoea und hierin einfach ventcJh werdea. Infoige ecmjo Fig.3 em Scäaheteeent5 aus 15 des einfachen Aufbaues ist der Trifneüsscnalter Material. geadS F i g. 4 en Schalt- robust und wartungsfrei und kann okae w

   elrawm 5 nit etnem an dessen Spitze aageordneten. ketten a kleinen Abmessungen ke «erde« art an Zwieii«r£ 9 verbundenen Kontakt nod gemaB Für die meisten Zwecke ist es iwar fortealttll. die F11 5 cm Sch j rfkweni 5 «erweadet. das bean Auf- das Trägaeitselement 4 nalteradea Federe 3 jeweils trefien d« TrutmtsekuKstes 4 «ntött wird. Bei ·· in eaer Ebene einordnen Je nadt des Aafordeder AusruBruBc^ofn fetait F1 g. 3 wed das Ruck- rungee Rt es yedoch auch möftnt·, das <t«ref«rmnl 1· -*ch dem Auskaken des Senate«- ekmem durch «ier b«s sechs Federn BkCKWs S durc^v Jk Feder 12 so we* abwärts ge- zn . Bei Verwendung «on vier Federn druck:. Ja« dt- tm RwcksteOspemeil M angcord- diese ' \raederihnlich verspannt sein. Bei Verwen an f. au: der Z«**uaf 9 eunin Kontakt 7 um as dung na sechs )eweifc rwemaader senkiccat «erde«· :i»ti \,-r i\:9 si BeiB konu«. so dt& B Federn kann das TragneitsefcaBem m der Strcuftirt» tivMnsea wird. wesenthcaen kuj^h^mmrtriNch ausgebildet see und

   Bo de? \«s- --wiefpnB eaaäß Fig. 4 wvd das en oder mehrere räumlich diagonal η de« Feder »· ■** eaen» an dessen Spiac an- acteen hegende SctolMusnctaun««· bmrtjea la ^ώ.^{Τ Smw}^S*^kyy * J* ^{1 Um}"^y '? " ³^ ■^UB"^ua'^t Schwingungen des ftinjKtfskorpers Btatfederll gefoa das aasntadaaen. können parallel rar ecbuK «r 5 angedruckt taufende FuAruajtsetemeate *or|

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   der Schaltausnehmung ti) nach verschiedenen Richtungen unterschiedliche radiale Abstände von der Oberfläche des In die Schattausnehmung IX) hineinragenden Teiles des Sehaltefementes [S) neben. i

   5. Trägheitsschalter naeh Ansprach i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattausnehmung(2) einen im wesentlichen kreisförmigen, cvaten oder rechteckigen Querschnitt und das Schaltelement (5) einen im wesentlichen kreis- to form igen oder gleichseitig polygonalen Querschnitt besitzt.

   6. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein um einen außerhalb der Schaltausnehmung (2) liegenden Punkt zwischen ij einer dem Normal-Schaltzustand entsprechenden Normalstellung und mindestens einem anderen Schaltzustand entsprechenden Auslenkstellungen tchwenkbar gelagertes Schaltelement (5) sowie Rückstellvorrichtungen (6) zur Rückführung des Schaltelementes (S) in seine Normalstellung.

   7. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein fest eingebautes, durch das Trägheitselement (4) aus seiner Normalttellung in eine Auslenkstellung gebogenes Schalt- as element (5) aus biegeelastischem Material.

   8. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine die Rückkehr des ausgelenkten Schaltelementes (5) in seine Normal-Stellung blockierende Sperrvorrichtung.

   9. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis 5. gekennzeichnet durch ein fest eingebautes, durch einen hinreichenden Anschlag des Trägheitselementes (4) unter Zerstörung aus seiner Normalttellung gebrachtes Schaltelement (5).

   10. Trägheitsschalter nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (5) selbst mindestens ein elektrisch leitendes Kontaktstück (7) enthält, das entweder in der Normal-Stellung oder in der Auslenkstellung unter Schlie- ßung eines Stromkreises an entsprechenden Kontakten (8. 9) anliegt.

   11. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch mindestens ein vom Schaltelement (5) in seiner Normalstellung geschlossen bzw. geöffnet und in seiner Auslenkstellung geöffnet bzw. geschlossen gehaltenes Kontaktpaar (8, 9).

   12. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine die Kontakte (8, 9) bei der Bewegung des Schaltelementes (5) aus der Kormalstellung in die Auslenkstellung öffnende bzw. schließende Federvorrichtung (12).

   13. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis 12,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Sehattetenwnt (*) ein Relais betätigt.

   14. Trägheitsschalter nach Ansprach 1 bis 13, dadurch gekenneelchne», daß dta Federvorrichtungen CJ) unterschiedliche Federkraft besitzen.

   15. Trägheitsschalter each Ansprach 1 bis 14, pekenrnseiehmt durch an sieh bekannte Vorrichtungen zur Verstellung der Federkraft ein oder mehrerer Federvorrichtiiingen {$).

   16. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis IS, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheiiselement(4) an den Sei ten wandungen (2 a) der Schaltaus-nehmung (2) angeordnete, mit entsprechenden Zuleitungen versehene, elektrisch leitende Bereiche aufweist, die während einer Berührung mit dem elektrisch leitenden Kontaktstück (7) des Schaltelementes (5) einen Stromkreis schließen.

   17. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis 16. gekennzeichnet durch ein in einem Gehäuse (1) durch vier in einer Ebene unter rechten Winkeln zueinander verspannte Schraubenfeder^ (3a, 3 ft) in einet Ruhelage gehaltenes, scheibenförmiges Trägheitselement (4) mit einer durchgehenden, zentrischen Schaitausnehmung (2) mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, ein durch diese hindurchragendes, in einer federnden Halterung (6) auslenkbar geiageites, stabartiges Schaltelement (5) sowie ein durch eine Federvorrichtung (12) in der Normalstellung axial gegen das Schaltelement (5) angedrücktes, in der Auslenkstellung daran vorbeibewegtes Rückstellsperrteil (10) mit einem daran angeordneten, elektrisch leitenden Kontaktelement (11). das nur in der Normalstellung des Schaltelcmentes (5) an fest angeordneten Kontakten (8. 9) mindestens eines zu schaltenden Stromkreises anliegt.

   18. Trägheitsschalter nach Anspruch 17. da durch gekennzeichnet, daß das Kontaktelcment (11) mit einem Kontakt (8) permanent leitend verbunden ist.

   19. Trägheitsschalter n.ich Anspruch 17 und 18. dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitselement (4) durch zwei parallel zur Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufende Schraubenfedern (3a) mit stärkerer Federkraft und zwei jeweils que*· zur Längsachse des Fahrzeuges verlaufende Schraubenfedern (36) mit schwächerer Federkraft gehalten wird.

   20. Trägheitsschalter nach Anspruch 1 bis 19. gekennzeichnet durch eine manuell betätigte, das Rückstellsperrteil (10) gegen die Federvorrichtung (12) in seine Normalstellung zurückführende Rückstellvorrichtung.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen