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Elektrischer Schalter
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit wenigstens
einem, einen bewegbaren Kontakt tragenden Kontaktarm mit zugeordnetem Gegenkontakt
und einem gegen die Kraft einer Rückstellfeder bewegbaren Betätigungsorgan. Schalter
dieser Art sind an sich bereits bekannt. Am weitesten verbreitet sind
Ausführungen
mit normalerweise geöffneten Kontakten.
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Man kann sie aber auch als Umschalter oder als Schalter Init Ruhekontakten
ausbilden. Wenn auf das Betätigungsorgan die Betätigungskraft einwirkt, bewegt er
sich von seiner einen in seine andere Endstellung wobei die Rückstellfeder gespannt
ist. Nach Wegfall der Bettigunskraft kehrt das Betätigungsorgan und der von diesem
bewegte Schaltermechanismus aufgrund der Kraft der Rückstellfeder von selbst wieder
in die Ausgangslage zurück.
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Solche Schalter werden vielfach in elektrisch betriebene Geräte, insbesondere
elektrische Handwerkzeuge eingebaut, wobei sie dann mit Aroitskontakten ausgestattet
werden.
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Wenn van dort das Betätigungsorgan des Schalters zögernd betätigt
kommt es insbesondere bei hohen Schaltleistungen zu Kontaktabbrand und dadurch wird
die Lebensdauer entscheidend verringert. Ähnliches gilt, wenn man das Betätigungsorgan
bei geschlossenen Kontakten nur ungenügend festhält, so daß sich die Kraft der Rückstellfeder
auswirken kann und eine Reduzierung des Kontaktdruckes oder ein unbeabsichtigtes
wiederholtes öffnen und SchlieRen der Kontakte eintritt.
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Die Aufgabe der vorliegenden erfindung wird nun darin gesehen einen
elektrischen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei vergleichsweise
einfachem Aufbau eine schleichende Kontaktgabe vermeidet und den Kontaktdruck auch
bei geringen Schwankungen der Betätigungskraft in der Umschaltlage aufrechterhält.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein elektrischer Schalter gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen und er ist erfindungsgemäß entsprechend
dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ausgebildet. bei der Betätigung dieses
Schalters bewegen sich zunächst der oder die Kontaktarme zusammen mit ihrer Druckfeder
ohne daß letztere gespannt oder zumindest nennenswert gespannt werden. Sobald das
Auflaufglied den Nocken erreicht hat, welcher ihm einen gewissen Widerstand entgegensetzt,
muß zur Überwindung des letzteren die Betätigungskraft automatisch gesteigert werden.
Das führt zu einem schlagartigen Überfahren des Nockens und damit zu einer erheblich
beschleunigten Weiterbewegung des Kontaktarmes mit den daran befestigten oder angeformten
bewegbaren Kontakten. Weil die Kontakt gabe erst dann erfolgen kann, wenn der Nocken
überfahren ist verhindert man automatisch eine schleichende Kontaktgabe. Sobald
der
oder die ontaktarme ihre Endlage erreicht haben, wird bzw. werden die Druckfedern
aufgrund der beschleunigten Endbewegung des ßetätigungsorgans gespannt, weil sich
nunmehr das ßetätigungsorgan aufgrund der erhöhten Betätigunt,skraft relativ zu
dem in seiner Endstellung befindlichen Kontaktarm weiterbewegt. Jede der gespannten
Druckfedern hält den zugeordneten Kontaktarm in seiner Umschaltlage selbst dann
fest, wenn die betätigungskraft am Betätigungsorgan etwas nachläßt oder schwankt.
Außerdem ist jede Druckfeder so dimensioniert, daß bei einer Teilentlastung das
Auflaufglied gewissermaßen die Rückseite des Nockens erreicht und der weiteren Rückstellbewegung
einen gewissen Widerstand entgegensetzt der am Betätigungsorgan fühlbar ist und
automatisch das verstärkte Wiedereindrücken veranlaßt. Damit bringt also die erfindungsgemäße
Ausgestaltung nicht nur Vorteile beim Schalten sondern auch bei der Erhaltung der
Umschaltlage. Selbst bei einer Teilentlastung sorgt jede Druckfeder noch für einen
ausreichend starken Kontaktdruck.
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Eine besonders bevorzugte Aus führungs form der Erfindung kennzeichnet
sich dadurch, daß der Nocken oder dgl. am Schaltergehäuse angebracht, insbesondere
angeformt ist
und das Auflaufglied eine etwa leistenartige Gestalt
mit verdicktem, etwa in Betätigungsrichtung des Betätigungsorgans weisenden freien
Ende besitzt sowie elastisch biegbar ist. Durch das verdickte Ende wird praktisch
ein Gegennocken gebildet der am feststehenden Nocken aufläuft und zwar sowohl bei
der Hin- als auch der Rückbewegung. Dabei wird dann in jeder Bewegungsrichtung das
elastische Auflaufglied geringfügig elastisch weggedrückt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß sich das eine
Ende der als Spiraldruckfeder ausgebildeten Druckfeder an einer entgegen der Betätigungsrichtung
des Betätigungsorgans weisenden Fläche seines zugeordneten Kontaktarmes abstützt,
während das andere Druckfederende in einer Bohrung des Betätigungsorgans abgestützt
und gerührt ist. Diese Bohrung ist vorzugsweise als Sackbohrung ausgebildet. Es
kann sich jedoch auch um eine absatzweise verengte Bohrung handeln. Sofern der Kontaktarm
keine geradlinig verlaufende Form besitzt ist es vorteilhaft, wenn zumindest das
Teilstück an dem die Druckfeder anliegt senkrecht zur Feder-Längsachse verläuft.
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Bei einem Schalter mit vorgespannter Druckfeder bzw. Druckfedern ist
es von besonderem Vorteil, wenn jeder Kontaktarm
zwischen das zugeordnete
Druckfederende und ein mit dem Betätigungsorgan verbundenes, insbesondere daran
angeformtes Stützglied eingeklemmt ist. Letzteres einerseits und die erwähnte Sachbohrung
andererseits nehmen die Kraft der vorgespannten Druckfeder auf und das Stützglied
verhindert eine Verschwenkung des Kontaktarmes in der Ausgangslage des Betätigungsorgans.
s entfernt sich von seinem Kontaktarm erst dann, wenn er bzw. sein bewegbarer Kontakt
am Gegenkontakt angekommen ist. Die Größe dieses Nachlaufweges ist selbstverständlich
festgelegt und normalerweiae wird die Bewegung des Betätigungsorgans dadurch geändert,
daß entweder die Rückstellfeder ihre Blockstellung erreicht hat oder aber das Betätigungsorgan
bzw.
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ein damit verbundenes Element an einem Anschlag des Schaltergehäuses
aufläuft. Dies sollte zur Schonung des oder der Kontaktarme und ihrer Druckfedern
bereits dann der Fall sein, wenn letztere noch nicht in Blocklage sind.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß jeder
Kontaktarm aus elektrisch leitendem blattfederartigem Material hergestellt und sein
eines Ende im Schaltergehäuse gehalten ist, während sein anderes bzw. freies Ende
den bewegbaren Kontakt trägt
oder als solcher ausgebildet ist.
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Der Zusammenbau des Schalters läßt sich in zweckmäßiger Weise dadurch
vereinfachen, daß das eine Ende des Kontakt armes zwischen eine Schaltergehäusewand
und ein elektrisch leitendes Anschlußelement für einen elektrischen Leiter eingeklemmt
ist. Dadurch entfällt der früher übliche Arbeitsgang des Anlötens, Annietens oder
Anschraubens.
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Eine ion dieser Hinsicht andere Variante der Erfindung besteht darin,
daß das im Schaltergehäuse gehaltene Ende des Kontaktarmes Teil einer löt- bzw.
schraublosen Anschlußklemme für einen elektrischen Leiter bildet und in eine entsprechende
Gehäuseausnehmung hineinragt in der sich auch eine Klemmfeder od. dgl. der Anschlußklemme
befindet.
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Diese drückt auch schon vor dem Einsetzen des elektrischen Leiters
das ihr zugeordnete Ende des Kontaktarmes fest an die zugeordnete Wand der Gehäuseausnehmung
an. Die Klemmfeder kann in herkömmlicher Weise gestaltet sein, also beispielsweise
die Form eines Winkels besitzen, wobei der
anpressende Winkelschenkel
ggf. hakenartig nach innen umgebogen sein kann. Diese Ausführungsform kann man dadurch
weiterbilden, daß das im Schalterghäuse gehaltene Ende des Kontaktarmes U-förmig
gestaltet ist, wobei jeder U-Schenkel Teil einer löt- bzw. schraublosen Anschlußklemme
für je einen elektrischen Leiter bildet und sich in je einer Gehäuseausnehmung befindet
in die auch eine Klemmfeder od. dgl. der Anschlußklemme eingesetzt ist. Damit können
also mit ein und demselben Kontaktarm zwei verschiedene elektrische Leiter an örtlich
getrennten Stellen elektrisch leitend verbunden werden.
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Schließlich ist es auch noch sehr von Vorteil, daß das Betätigungsorgan
als Drucktaste ausgebildet und insbesondere in der gedrückten Stellung verriegelbar
ist.
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Hierbei wirkt sich die erfindungsgemäße Konstruktion insofern besonders
günstig aus als es bei verriegelbaren Drucktasten üblich, wenn nicht gar unvermeidlich
ist, daß sie sich nach der Verriegelung geringfügig zurückstellen.
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Auch in diesem Falle preßt jede Druckfeder ihren Kontaktarm noch mit
ausreichender Kontaktkraft am Gegenkontakt an.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand
einer Draufsicht bei abgenommenem Schalterdeckel
in drei verschiedenen
Stellungen des Betätigungsorgans bzw. des Schaltermechanismus dargestellt.
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Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen zweipoligen Schalter
mit Arbeitskontakten. Er besitzt infolgedessen zwei parallel angeordnete, im wesentlichen
langgestreckte und aus elektrisch leitendem Material hergestellte Kontaktarme 1
deren Querschnitt dem einer Blattfeder entspricht und die in der Zeichnung hochkantstehend
angeordnet sind. Ihr festgehaltenes Ende 2 ist U-förmig gestaltet und ihr freies
Ende 3 trägt je einen bewegbaren Kontakt 4. Das U-förmige Ende umfaßt klemmend eine
Gehäuseleiste 7 und stützt sich mit seinem Bogenstück an der Gehäusewand 8 ab. In
der Gegenrichtung wird der Kontaktarm durch die innere Gehäusewand 9 gegen Verschieben
gesichert. Der abgenommene Gehäusedeckel verhindert eine Bewegung nach oben. Die
Verschiebung nach unten, d. h.
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senkrecht zur Bildebene übernimmt der Gehäuseboden 10 bzw.
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daran angeformte Leisten oder andere Erhebungen.
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Wenn man von dem U-förmigen Befestigungsende 2 des Kontaktarmes absieht,
so verläuft er zunächst einmal geradlienig, wobei das Mittelstück 11 bogenförmig
ausgebuchtet
ist. Auf diese Weise entsteht eine Anlagefläche für
das eine Ende der Druckfeder 13 deren Längsmittelachse etwa senkrecht dazu verläuft.
Das andere Ende der Druckfeder 13 greift in eine als Führung ausgebildete Ausnehmung
14 des Betätigungsorgans 15 ein, dessen äußeres Ende als Drücker 16 gestaltet ist.
Sofern die Druckfedern 13 unter Vorspannung stehen, nehmen der Boden der Ausnehmung
14 einerseits und die Anlagewand 17 bzw. 18 andererseits die Vorspannkraft auf.
Auch diese Flächen gehören, wie gesagt, dem Betätigungsorgan 15 an, weswegen das
Schaltsystem trotz vorgespannter Druckfedern in Ruhe bleibt. Die Wände 17 und 18
können außerdem noch die Funktion des Aufreißens verschweißter Kontakte übernehmen.
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An den gerade verlaufenden, mit dem bogenförmigen Mit telstück 11
versehenen Teil des Kontaktarmes schließt sich ein winkelförmiger Endteil 19 an,
welcher an dem als Stützfläche für die Druckfeder 13 ausgebildeten Teil des Kontaktarmes
schräg angesetzt ist. Auf diese Weise erhält man einen vergleichsweise großen Kontaktweg
20.
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Der Drücker 16 bzw. das Betätigungsorgan 15 ist in Richtung des Pfeils
21 gegen die Kraft der Rückstellfeder 22 (Fig. 2) eindrückbar. Erfindungsgemäß ist
außer den Druckfeder 13 noch eine Art Schnappvorrichtung vorgesehen,
welche
aus dem Auflaufglied 23 und einem sich in dessen Bewegungsbahn befindlichen Nocken
24 besteht. Das Auslaufglied ist an das vetätigungaorgan 15 angeformt. Sein freies
Ende ist ebenfalls in der Art eines Nockens bzw.
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Gegennockens 25 gestaltet. In der Ausgangslage des Schalters (Fig.
1) hat dieser-Gegennocken vom Nocken 24 einen festgelegten Abstand. beim Eindrücken
des Betätigungsorgans trifft er an der vorderen Nockenflanke 26 (Fig. 1) auf.
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Dabei haben sich die bewegbaren Kontakte 4 ihren Gegenkontakten 5
zwar genähert, sie aber noch nicht erreicht.
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Desweiteren hat sich an der Spannung der Druckfedern 13 noch nichts
geändert während die Druckkraft der Rückstellfeder 22 bereits einen bestimmten Wert
erreicht hat oder um einen bestimmten Wert erhöht wurde. Eine Schließung der Kontakte
ist nur dann möglich, wenn der Gegennocken 25 den ihm durch den Nocken 24 entgegengesetzten
Widerstand überwindet, d. h. über den Nocken 24 hinweggleitet. Dabei wird das Auflaufglied
23 in Richtung des Pfeils 27 elastisch umgebogen. Zur Überwindung des Nockens 24
muß die Betätigungskraft erhöht werden und dies fÜhrt dazu, daß die Endphase der
Bewegung des Betätigungsorgans schlagartig erfolgt. In der angestrebten Weise erreicht
man so die besonders rasche Schließung der Kontakte.
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Aus Fig. 3 ersieht man, daß in der Endstellung der bewegbaren Teile
des Schaltmechanismus die Druckfedern 13 gespannt sind und dadurch für den notwendizen
Anpressdrucl der bewegbaren kontakte an die Festkontakte sorgen. Außerdem hat sich
nunmehr der Gegennocken 25 an der hinteren ockenflanke 28 angelegt. Er kann davon
sogar einen geringen Abstand haben. Wenn das Betätigungsorgan von der bedienungsperson
nicnt-mit konstanter Kraft niedergehalten wird, so wird die Kraft der Rückstellfedern
22 wirksam. Trotzdem kommt es nicht gleich zu einem Abheben der bewegbaren Kontakte,
weil einerseits die Druckfeder 13 in der Art eines Stoßdämpfers einen gewissen Rücklaufweg
zulassen - der beim Einschalten einen sogenannten Nachlaufweg darstellt - und zum
anderen auch die Rücklaufbewegung des Gegennockens 25 über den Nocken 25 am Drücker
16 spürbar wird bzw. werden kann. Im letzteren Falle wird die bedienungsperson den
Drücker unverzüglich wieder stärker belasten um ein öffnen der Kontakte zu verhindern.
Sofern der Drücker 16 eine nicht gezeigte Verriegelungseinrichtung besitzt, ist
nach deren Verrastung ohnhin ein geringer Rücklaufweg des Drückers 16 bzw. des Betätigungsorgans
15 üblich. Der Grund liegt darin, daß man den Drücker 16 zur automatischen Entriegelung
wieder etwas eindrücken können muß. Auch in diesem Falle halten die Druckfedern
13 in verriegeltem Zustand
der raste 16 den Kontaktdruck in genügendem
Maße aufrecht. Da eine ßlocklage der Druckfedern 13 nicht vorgesehen ist (Fig. 3)
weil die Endlage der Taste 16 beispielsweise durch den Gehäuseanschlag 29 erreicht
wird sind die verhSltnismßig schwachen Kontaktarme gegen Beschädigung gut geschützt.
Im übrigen gestatten der große Kontakt weg 20 und die schlagartige Kontaktgabe bzw.
Kontakttrennung die Verwendung vergleichsweise einfachen Kontaktmaterials d.
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Ii. umgekehrt ausgedrückt man erspart sich dadurch teuere Edelmetallkontakte.
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Jeder Kontaktarm kann beim Ausführungsbeispiel mit zwei verschiedenen
elektrischen Leitern löt- bzw. schraublos verbunden werden. Es reicht, wenn man
sein blankes Ende durch eine der beiden Gehäuseöffnungen 30 oder 31 hindurchsteckt.
Sobald er zwischen den Federschenkel 32 und den zugeordneten Teil des U-Schenkels
des festgehaltenen Kontaktarmendes 2 eingeklemmt ist, hat man eine gute elektrische
Verbindung zwischen diesem Leiter und dem jeweiligen Kontaktarm hergestellt. Im
Normalfalle reicht es aus, wenn man für jeden Kontaktarm nur eine schraub-oder lötlose
Anschlußklemme 33 vorsieht. Die beim Ausführungsbeispiel vorhandene zweite Anschlußklemme
jedes Kontaktarmes stellt demnach eine Sonderausführung dar und
ermöglicht,
daß Anschließen eines zweiten Drahtes bzw.
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bestimmter elektrischer Elemente an diesen Schalter.
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Die Bewegung des Auflaufgliedes 23 verläuft beim Ausführungsbeispiel
in der Bildebene. Es ist ohne weiteres denkbar den Nocken 24 beispielsweise am Schalterboden
anzubringen. In diesem Falle müsste die Schwenkbewegung des Auflaufgliedes 23 senkrecht
zur Bildebene verlaufen. Sofern man eine Verkürzung der Kontaktarme wünscht oder
sie zumindest in Kauf nimmt kann man dann die Verrasteinrichtung beispielsweise
unterhalb der Druckfeder 13 anbringen.
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Der Schalter wird dadurch schmäler.
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L e e r s e i t e