DE3424089A1

DE3424089A1 - Druckknopfbetaetigter ueberstromschalter

Info

Publication number: DE3424089A1
Application number: DE19843424089
Authority: DE
Inventors: Kurt Ineichen; Remy Emmenbrücke Ledergerber; Wilhelm Wessling
Original assignee: Weber AG
Current assignee: Weber AG
Priority date: 1983-08-19
Filing date: 1984-06-29
Publication date: 1985-03-07
Also published as: FR2550881B1; US4570142A; FR2550881A1

Description

Druckknopfbetätigter Ueberstromschalter

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckknopfbetätigten Ueberstromschalter gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 11 und 19.

Ein derartiger Ueberstromschalter ist beispielsweise aus der CH-PS 397 835 bekannt. Bei diesem bekannten Ueberstromschalter sowie bei weiteren ähnlichen, bekannten Ueberstromschaltern (vgl. DE-PS 1 072 717, DE-PS 1 134 149) ist am Bimetallstreifen ein Teil befestigt, das eine vorspringende Haltenase für das Ende des einen Hebelarms der Schalt- oder Kontaktbrücke bildet. Diese Haltenase weist eine Kante auf, welcher eine stirnseitige Kante des genannten Heioelarms der Schaltbrücke zugeordnet ist. Diese beiden Kanten wirken als Verklinkungs- bzw, Auslösekanten, wenn sich beim Auftreten eines Ueberstroms der Bimetallstreifen in der Richtung eines Wegrückens der Haltenase von dem an der Haltenase anliegenden Endbereich des Hebelarms der Schaltbrücke ausbiegt. Somit ist die gegenseitige Lage der beiden einander zugeordneten Verklinkungskanten massgebend für die Auslösung des Ueberstromschalters in Abhängigkeit von der Ausbiegung des Bimetallstreifens, d.h. von der Grosse und Dauer des Ueberstroms.

Bei den bekannten Ueberstromschaltern ist von Nachteil, dass beim Wiedereinschalten mindestens eine der genannten Verklinkungskanten mechanisch beansprucht wird, wenn durch Betätigen des Druckknopfs und die dadurch bewirkte Verschiebung der

Schaltbrücke deren einzurastender stirnseitiger Endbereich über die Haltenase des Bimetallstreifens gleitet. Die dadurch hervorgerufene erhöhte Abnützung der Verklinkungskanten verschlechtert die zeitliche Konstanz der Auslösecharakteristik des Ueberstromschalters. Nachteilig ist ferner, dass zur Bildung der Haltenase ein getrenntes Bauteil auf dem Bimetalle-Streifen befestigt werden muss, was den Herstellungsaufwand erhöht und weitere Ungenauigkeiten hervorrufen kann.

Bei den eingangs genannten, bekannten Ueberstromschaltern übt die Knoffeder nicht nur die Funktion aus, den Druckknopf'.in eine der Ausschaltstellung des Schalters entsprechende Lage zu bringen, sondern sie erzeugt über die Schaltstange auch den Kontaktdruck der Schaltbrücke auf das feste Kontaktstück sowie die auf die Schaltbrücke wirkende Ausschaltkraft, Dies hat den Nachteil, dass zum Einschalten des Schalters auf den Druckknopf eine erhebliche Betätigungskraft ausgeübt werden muss und dass in der Einschaltstellung des Schalters der Kontaktdruck abhängig von der Lage des Druckknopfs ist, die beispielsweise durch Verklemmen des Druckknopfs oder durch wiederholtes Betätigen des Druckknopfs gegeben sein kann.

Zudem liegt bei den bekannten Ueberstromschaltern der Nachteil vor, dass beim Einschalten des Schalters nach dem Einrasten des einen Hebelarms hinter der Haltenase des Bimetallstreifens die Schaltbrücke über den ganzen Ausschaltabstand zwischen ihrem Kontaktstück und dem festen Kontaktstück schwenkt, so dass ein schädliches Prellen der Kontaktstücke auftreten kann.

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen druckknopfbetätigten Ueberstromschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem ohne zusätzlich anzubringende Bauteile die Verklinkungskanten am Bimetallstreifen und an der Schaltbrücke beim Wiedereinschalten des Ueberstromschalters berührungsfrei bleiben.

Erfindungsgemäss weist der Ueberstromschalter zur Lösung dieser Aufgabe die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angeführten Merkmale auf.

Dadurch wird erreicht, dass beim Wiedereinschalten des zuvor ausgelösten Ueberstromschalters durch Betätigen des Druckknopfs der oder die Lappen des Hebelarms der Schaltbrücke mit ihrem vorstehenden Bereich über den zurückgesetzten Bereich der Biegestelle des Bimetallstreifens gleiten und den Bimetallstreifen ausbiegen, so dass die stirnseitige Verklinkungskante des Hebelarms der Schaltbrücke nicht in Berührung mit der stirnseitigen Verklinkungskante des vorspringenden Absatzes des Bimetallstreifens gelangt. Da der oder die genannten Lappen jedoch auf der einzurastenden Oberseite des Hebelarms nicht über dessen Verklinkungskante hinausragen und somit bei eingerastetem Hebelarm nicht am Bimetallstreifen anliegen, ist eine ungehinderte Klinkenüberdeckung bis zum Zeitpunkt des Ausrastens der beiden Verklinkungskanten beim Ausbigen des Bimetallstreifens gewährleistet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Ueberstromschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei

welchem die Knopffeder praktisch ohne Einfluss auf den nur von

der Schaltfeder ausgeübten Kontaktdruck und die Ausschaltkraft ist.

Erfindungsgemäss weist der Ueberstromschalter hierzu die im kennzeichnenden Teil' des Patentanspruchs 11 angeführten Merkmale auf.

Dadurch wirkt die stärkere Schaltfeder immer auf die Schaltbrücke und erzeugt unabhängig von der Lage des Druckknopfs einen konstant grossen Kontaktdruck sowie eine konstant grosse Aufreisskraft. Die wesentlich schwächere Knopffeder wirkt direkt auf den Druckknopf und beeinflusst den Kontaktdruck und die Aufreisskraft in vernachlässigbar geringem Ausmass.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Prellen der Kontaktstücke beim Einschalten des Ueberstromschalters zu vermeiden oder zumindest wesentlich zu verringern.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der Ueberstromschalter der eingangs genannten Art die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 19 angeführten Merkmale auf.

Dadurch wird beim Einschalten des Schalters die Schaltbrücke vorerst in einem verhältnismässig langsamen Bewegungsablauf derart geschwenkt, dass sich das bewegliche Kontaktstück der Schaltbrücke dem festen Kontaktstück annähert. Somit macht die Schaltbrücke nach dem Einrasten ihres einen Hebelarms am Vorsprung des Bimetallstreifens eine verminderte, rasche

Schwenkbewegung, welche die beiden Kontaktstücke in Berührung bringt, so dass die Gefahr eines Prellens der Kontaktstücke praktisch vermieden ist.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Ueberstromschlaters wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Ueberstromschalter in dessen "EIN"-Stellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Ueberstromschalter längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Ueberstromschalter entsprechend Fig. 1 in der "AUS"-Stellung des Schalters und in einer weiteren Stellung beim Wiedereinschalten des ausgelösten Schalters kurz vor der Einnahme der "EIN"-Stellung,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Ueberstromschalter entsprechend Fig. 1 in der "AUS"-Stellung zur Illustration der Freiauslösung des Schalters,

Fig. 5 eine Draufsicht in grösserem Massstab auf die Biegestelle des Bimetallstreifens in einem Schnitt durch den Endbereich des einen Hebelarms der Schaltbrücke des Ueberstromschalters der Fig. 1 längs der Linie V-V in Fig. 7,

Fig. 6 einen Schnitt in grösserem Massstab durch den Bimetallstreifen und den einen Hebelarm der Schaltbrücke in deren "EIN"-Stellung, in der "AUS"-Stellung und in der Stellung mit maximal gedrücktem Druckknopf,

Fig. 7 einen Schnitt entsprechend Fig. 6 in der Stellung unmittelbar vor dem Ausrasten der Schaltbrücke, längs der

Linie VII-VII in Fig. 5,

Fig. 8 einen Schnitt entsprechend Fig. 6 in einer Zwischenstellung beim Wiedereinschalten des Ueberstroraschalters, und

Fig. 9 einen Schnitt in grösserem Massstab durch eine Oeffnung im einen Hebelarm der Schaltbrücke zu ihrer Führung auf der Schaltstange und zur Abstützung der Knopffeder und ' der Schaltfeder.

Gemäss den Fig. 1 bis k weist der dargestellte Ueberstromschalter ein aus einem Isolierstoff bestehendes Gehäuse 1 auf, das die eine breite Seitenwand 2 und die Bodenwand 3 (Fig. 2) des Schalters bildet und sämtliche nachstehend noch beschriebenen Bauteile des Schalters aufnimmt. Die übrigen Seiten des Schalters sind durch einen Deckel A verschlossen, welcher von oben her auf das Gehäuse 1 aufschiebbar und in dieses mittels eines Klinkenvorsprungs, 5 einrastbar ist.

Ein über den Deckel 4 an dessen Oberseite vorstehender Druckknopf 6 ist durch eine Deckelöffnung 8 in Längsrichtung des Schalters verschiebbar geführt und durch einen angeformten Kragen 7 in seiner Längsbewegung beidseitig begrenzt. Der Druckknopf 6 bildet mit einer Schaltstange 9 eine einstückige Einheit, wobei die Schaltstange 9 durch einen inneren Ansatz 10 des Gehäuses 1 verschiebbar gelagert ist.

Auf die Schaltstange 9 ist eine aus Metall bestehende Schaltbrücke 11 aufgesetzt, wobei eine entsprechende Oeffnung der Schaltbrücke 11 derart ausgebildet ist, dass die Schaltbrücke in einem beschränkten Winkelbereich gegenüber der

Längsachse der Schaltstange 9 schwenkbar und zudem in Längsrichtung der Schaltstange 9 auf dieser verschiebbar ist. Die Schaltbrücke 11 ist ferner in der Längsrichtung in Nuten 13 und IA (Fig. 2) des Gehäuses 1 bzw. des Deckels 4 geführt, wozu die Schaltbrücke 11 mit zwei entsprechenden Nocken 15 versehen ist. Hierbei erstreckt sich die Nut 14 des Deckels bis zu dessen unterem Rand, so dass der Deckel 4 auf das Gehäuse 1 aufgesetzt von diesem entfernt werden kann, wenn die Schaltbrücke 11 bereits bzw. immer noch auf die Schaltstange aufgesetzt ist.

Die Schaltbrücke 11 ist auf der Schaltstange 9 zwischen zwei Druckfedern 16 und 17 gelagert, welche sich mit ihren einen Enden auf die Schaltbrücke 11 abstützen. Die erste Feder 16 stützt sich andererseits auf den Kragen 7 des Druckknopfs 6 ab und dient als Knopffeder. Die zweite Feder 17 stützt sich andererseits auf den Ansatz 10 des Gehäuses 1 ab und dient als Schaltfeder. Die Federn 16 und 17 sind bei etwa gleicher Ruhelänge derart bemessen, dass die Federrate der Knopffeder 16 etwa zehnmal kleiner als diejenige der Schaltfeder 17 ist, d.h. dass in den entsprechenden Arbeitsbereichen die Schaltfeder 17 eine etwa zehnmal grössere Kraft auf die Schaltbrücke ausübt als in Gegenrichtung die Knopffeder 16.

Die Schaltbrücke 11 ist als Winkelhebel ausgebildet und · weist einen ersten Hebelarm 18 auf, welcher mit einem Kontaktstück 19 versehen ist. Dem Kontaktstück 19 ist ein weiteres Kontaktstück 20 einer festen Kontaktschiene 21 zugeordnet, welche im Gehäuse 1 durch einen inneren Ansatz 22 festgehalten

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ist und als Anschlusslasche 23 durch die Bodenwand 3 des Gehäuses 1 hindurch nach aussen geführt ist. Der Hebelarm 18 weist zudem eine abgebogene Verlängerung 24 auf, deren stirnseitigem Ende ein innerer Ansatz 25 des Gehäuses 1 zugeordnet ist, welcher eine Ablauffläche für den Hebelarm 18 bildet, wie

dies später noch erläutert wird. Ferner ist der Hebelarmverlängerung 24 eine Einbuchtung 26 der Schaltstange 9 zugeordnet,

was ebenfalls nachstehend noch erläutert wird.

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Die Schaltbrücke 11 hat einen zweiten Hebelarm 27, dessen

Endbereich an einem Bimetallstreifen 28 einrastbar, ist. Wie insbesondere aus den Fig. 5 bis 8 ersichtlich ist, weist der Hebelarm 27 in seinem Endbereich einen U-förmigen Querschnitt auf und hat demnach zw^i seitliche, sich nach unten erstreckende Schenkel oder Lappen 29 sowie einen eine obere Verklinkungskante 30 bildenden Steg 31, wobei die Lappen 29 durch einen Stanz- und Biegevorgang gebildet sind. Die Lappen 29 ragen in der Längsrichtung des Hebelarms 27 über die Verklinkungskante geringfügig hinaus, jedoch nicht auf der Oberseite des Hebelarms 27.

Aus den Fig. 5 bis 8 ist ferner ersichtlich, dass am Bimetallstreifen 28 eine Biegestelle 32 ausgebildet ist. Die Biegestelle 32 weist zwei abgerundete Randbereiche 33 und einen mittleren zungenförmigen Vorsprung 34·auf, der eine untere Verklinkungskante 35 hat. Der zungenförmige Vorsprung 34 ist aus dem Material des Bimetallstreifens 28 durch Ausstanzen einer Oeffnung 36 und Verformen des Materials im unteren Bereich der Oeffnung 36 gebildet. Die abgerundeten Randbereiche 33 an der

Biegestelle 32 des Bimetallstreifens 28 bilden Ablaufflächen für die Stirnflächen der vorstehenden Lappen 29 des Hebelarms der Schaltbrücke 11. Die Unterseite des zungenförmigen Vorsprungs 34 bildet eine Verklinkungsflache für den Steg 31 des Hebelarms 27, wobei die jeweiligen Verklinkungskanten 35 und beim Auslösevorgang zusammenwirken.

Gemäss .Fig. 1 ist der Bimetallstreifen 28 an einem Bimetallträger 37 befestigt, welcher zwischen inneren Ansätzen des Gehäuses 1 festgehalten ist und mit einem weiteren, als zweite Anschlusslasche 39 vorgesehenen, nach aussen geführten Teil elektrisch verbunden ist. Der Bimetallträger 37 ist zudem in an sich bekannter Weise mit einer Eichschraube 40 versehen, mit welcher die Vorspannung des Bimetallstreifens 28 eingestellt werden kann. Im kalten, vorgespannten Ruhezustand liegt der Bimetallstreifen 28 mit seinem oberhalb der Biegestelle befindlichen Ende an einem inneren Ansatz 41 des Gehäuses 1 an.

Im oberen Bereich des Gehäuses 1 ist ein Handauslösehebel 42, der mit seinem einen Hebelarm 43 durch die Oberseite des Deckels 4 hindurch neben dem Druckknopf 6 nach aussen ragt. Der andere Hebelarm 44 des Handauslösehebels 42 steht mit dem Bimetallstreifen 28 auf dessen am Ansatz 41 anliegenden Seite in Berührung.

Die Schaltbrücke 11 ist mit einem dritten Hebelarm 45 versehen, welcher in der "EIN"-Stellung des Schalters an der Oberseite eines an den Druckknopf 6 angeformten Ansatzes 46

(Fig. 1, 2) eingerastet ist, um den Druckknopf 6 gegen die Kraft der Knopffeder 16 in einer zugeordneten, teilweise gedrückten Stellung zu halten, wodurch die "EIN"-Stellung des Schalters von aussen ersichtlich ist.

Ein weiterer innerer Ansatz 47 des Gehäuses 1 bildet einen Anschlag für die Schaltbrücke 11 bzw. deren Hebelarm 27 in der "AUS"-Stellung des Schalters, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist.

Ein nur in Fig. 1 angedeutetes Litzenstück 48 bildet eine elktrische Verbindung zwischen dem Bimetallstreifen 28 und dem Hebelarm 18 der Schaltbrücke 11, mit welchen es verbunden ist. Demnach erfolgt beim dargestellten Ueberstromschalter der Stromlauf von der speiseseitigen Anschlusslasche 39 über den Bimetallträger 37, den Bimetallstreifen 28, das Litzenstück und die Verlängerung 24 des Hebelarms 18 der Schaltbrücke 11 zum Kontaktstück 19 des Hebelarms 18 und, in der in Fig. 1 dargestellten "EIN"-Stellung des Schalters, über das feste Kontaktstück 20 zur verbraucherseitigen Anschlusslasche 23. Die Verklinkungsstelle zwischen dem Bimetallstreifen 28 und dem Hebelarm 27 der Schaltbrücke 11 ist demnach stromfrei. Statt dem dargestellten direkt geheizten Bimetallstreifen 28 kann ein Bimetallstreifen selbstverständlich auch mit einem separaten Heizelement versehen sein, wobei dann die Stromzuführung von der Anschlusslasche 39 zu diesem Heizelement statt zum Bimetallträger 37, der dann isoliert angeordnet wird, erfolgt.

Aus den Fig. 1, 3 und 4 ist ferner ersichtlich, dass

das stirnseitige Ende der Schaltstange 9 eine Auslösekante 49 aufweist, deren Funktion nachstehend noch erläutert wird. Ferner ist in den Fig. 1 und 3 die Schwenkrichtung des Handauslösehebels 42 mit einem Pfeil 50 bezeichnet.

Gemäss Fig. 9 weist die Oeffnung 12 des Hebelarms 27 der Schaltbrücke 11 einen inneren Ring 51 auf, der die Schaltstange 9 umgibt (Fig. 1) und somit das Lager der Schaltbrücke 11 auf der Schaltstange 9 bildet. Beidseitig des Rings 51 hat der Hebelarm 27 je eine Ausnehmung 52 bzw. 53, in welchen die Knopffeder 16 bzw. die Schaltfeder 17 liegen und auf den Ring 51 abgestützt sind. Dadurch wird eine von der Schaltstange 9 unabhängige Lagerung der Federn 16, 17 erzielt. Ferner wird damit erreicht, dass insbesondere die aus dünnem Draht bestehende Knopffeder nicht zwischen den Hebelarm 27 und die Schaltstange 9 rutschen und dadurch die Bewegung der Schaltbrücke 11 beeinträchtigen kann.

Die Funktionsweise des dargestellten Ueberstromschalters wird nun anhand der Fig. 1 und 3 bis 8 beschrieben.

In der in Fig. 1 dargestellten "EIN"-Stellung des üeberstromschschalters drückt die Schaltfeder 17 die Schaltbrücke gegen die wesentlich geringere Kraft der Knopffeder 16 nach oben, so dass erstens der Hebelarm 27 der Schaltbrücke 11 am zungenförmigen Vorsprung des Bimetallstreifens 28 anliegt und zweitens ein entsprechend von der Schaltfeder 17 auf die Schaltbrücke 11 ausgeübtes Drehmoment das Kontaktstück 19 ihres Hebelarms 18 auf das feste Kontaktstück 20 drückt. Da die Knopffeder 16 eine wesentlich kleinere Federrate als die

Schaltfeder 17 hat, ist die Beeinflussung der Kontaktkraft

durch die Knopffeder 16 sehr gering, und zwar auch dann, wenn

in der in Fig. 1 dargestellten "EIN"-Stellung des Schalters der Druckknopf 6 betätigt wird.

In der in Fig. 1 dargestellten "EIN"-Stellung des Ueberstromschalters liegt demnach, wie bereits erwähnt, ein Stromaluf von der einen Anschlusslasche 39 zur anderen Anschlusslasche 23 vor. Die Verklinkung des Hebelarms 27 der Schaltbrücke 11 mit dem Bimetallstreifen 28 ist in Fig. 6 anhand der Stellungen A des Hebelarms 27 und des Bimetallstreifens 28 in grösserem Massstab dargestellt.

Durch einen durch den Bimetallstreifen 28 fliessenden Ueberstrom wird der Bimetallstreifen erwärmt, so dass er sich in Fig. 1 nach links ausbiegt, wodurch die Klinkenüberdeckung des Hebelarms 27 der Schaltbrücke 11 und des zungenförmigen Vorsprungs 34 des Bimetallstreifens 28 geringer wird, d.h. sich die beiden Verklinkungskanten 30 und 35 einander nähern, wie dies in Fig. 7 in grösserem Massstab dargestellt ist.

Bei einer durch die mittels der Eichschraube 4o eingestelleten Vorspannung bestimmten Ausbiegung des Bimetallstreifens 28 springt die Verklinkungskante 30 des Hebelarms 27 über die Verklinkungskante 35 des Bimetallstreifens 28. Dadurch drückt die Schaltfeder 17 die Schaltbrücke 11 gegen den wesentlich geringeren Druck der Knopffeder 16 schlagartig nach oben, wobei ihr Hebelarm 27 am Gehäuseansatz 47 anschlägt,

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so dass die Schaltbrücke 11 ein Drehmoment in der Gegenrichtung erfährt, d.h. die Schaltbrücke 11 im Uhrzeigersinn schwenkt, Somit wird bei diesem Vorgang das Kontaktstück 19 des Hebel-, arms 18 schlagartig vom festen Kontaktstück 20 abgerissen und der Stromfluss unterbrochen. Die Endlage des Hebelarms 27 am Gehäuseansatz 47 ist in der Fig. 3 sowie in der Stellung B in der Fig. 6 dargestellt, wobei in Fig. 3 der Bimetallstreifen in seiner bereits wieder abgekühlten Lage dargestellt ist, während in Fig. 6 die Stellung B des erwärmten Bimetallstreifens dargestellt ist. Wie bereits erwähnt, erfolgt die geschilderte Auslösung oder Ausklinkung der Schaltbrücke 11 ohne Behinderung durch die seitlichen Lappen 29 des Hebelarms 27, da diese über die Hebelarmfläche, welche die Verklinkungskante 30 enthält, nicht vorstehen.

Bei der beschriebenen Auslösung bzw. Schwenkbewegung der Schaltbrücke 11 rastet ihr dritter Hebelarm 45 am Druckknopfansatz 46 aus, so dass die Knopffeder 16 den Druckknopf 6 nach aussen schiebt, bis sein Kragen 7 an der oberen Wand des Deckels 4 anschlägt, was die "AUS"-Stellung des Schalters signalisiert und in Fig. 3 dargestellt ist.

Zum Wiedereinschalten des dargestellten Schalters wird der Druckknopf 6 betätigt, indem er vollständig eingedrückt wird. Unter der Voraussetzung, dass der Bimetallstreifen 28 hierbei wieder abgekühlt ist und die in Fig. 3 dargestellte Ruhelage eingenommen hat, geht der Einschaltvorgang wie folgt vor sich:

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Bei der Betätigung des Druckknopfs 6 wird die Schaltbrücke 11 auf der Schaltstange 9 gegen die Kraft der Schaltfeder 17 vom stirnseitigen Ende der Schaltstange 9, welches auf die Verlängerung 24 des Hebelarms 18 der Schaltstange 11 drückt, nach unten verschoben. Die vorstehenden Lappen 29 des Hebelarms 27 gleiten hierbei auf den Randbereichen des Bimetallstreifens 28 und biegen diesen nach aussen. Insbesondere im Bereich der Biegestelle 32 des Bimetallstreifens 28 wird dadurch verhindert, wie dies in Fig. 8 in grösserem Massstab dargestellt ist, dass die Verklinkungskante 30 des Hebelarms 27 mit einem Teil des Bimetallstreifens 28 bzw. die Verklinkungskante 35 des Bimetallstreifens 28 mit einem Teil des Hebelarms 27 in Berührung kommt, weil die vorstehenden Stirnflächen der Lappen die beiden Verklinkungskanten 30 und 35 in gegenseitigem Abstand halten und die Randbereiche 33 des Vorsprungs 34 des Bimetallstreifens abgerundet sind.

Bei der beschriebenen Einschaltbewegung der Schaltbrücke gleitet zudem die Verlängerung ihres Hebelarms 18 längs des schräg verlaufenden Gehäuseansatzes 25, der eine Ablauffläche für den Hebelarm 18 bildet. Dadurch wird das Kontaktstück 19 des Hebelarms 18 einerseits dem festen Kontaktstück 20 angenähert und andererseits in eine Lage unterhalb des festen Kontaktstücks 20 gebracht, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Wenn der Druckknopf 6 nahezu vollständig eingedrückt ist, liegt der Endbereich des Hebelarms 27 unterhalb der Biegestelle 32 des Bimetallstreifens 28, vgl. die zweite in Fig. 3 dargestellte Lage der Schaltbrücke 11 und die in Fig. 6 dargestellte Stellung C des Hebelarms 27. Ferner befindet sich dann das Ende der

Verlängerung 24 des Hebelarms 18 der Schaltbrücke 11 in unmittelbarer Nähe der stirnseitigen Kante 49 der Schaltstange Bei der nachfolgenden Freigabe des Druckknopfs 6 rastet der Hebelarm 27 unter dem Druck der Schaltfeder 17 am Vorsprung des Bimetallstreifens 28 ein. Die Schaltbrücke 11 erfährt dadurch ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn, so dass die Verlängerung 24 des Hebelarms 18 über die als Auslösekante wirkende Kante 49 der Schaltstange 9 springt. Dadurch verstärkt sich das auf die Schaltbrücke im Gegenuhrzeigersinn ausgeübte Drehmoment schlagartig, wodurch das Kontaktstück 19 des Hebelarms 18 der Schaltbrücke 11 auf das feste Kontaktstück 20 gedrückt wird. Da sich der Abstand des Kontaktstücks 19 des Hebelarms 18 vom festen Kontaktstück 20 vorgängig zufolge des Ablaufs der Stirnfläche der Verlängerung 24 des Hebelarms 18 auf dem Gehäuseansatz 25 verringert hatte und zudem die Berührung der beiden Kontaktstücke 19 und 20 schleifend ist, ist ein Kontaktprellen weitgehend vermieden.

Die durch das beschriebene Ablaufen der Verlängerung 24 auf dem Gehäuseansatz 25 bewirkte Schwenkbewegung der Schaltbrücke 11 hat zudem zwei weitere vorteilhafte Folgen. Erstens wird dadurch, wie aus der in Eig. 3 gestrichelt dargestellten Lagve der Schaltbrücke 11 ersichtlich, das Ende des Hebelarms der Schaltbrücke 11 vollständig unterhalb die Biegestelle 32 des Bimetallstreifens 28 gebracht, so dass beim nachfolgenden Auslösen der Schaltbrücke 11 an der Kante 49 der Schaltstange eine vollständige Klinkenüberdeckung an der Biegestelle 32 erzielt wird. Zweitens bewirkt die genannte Schwenkbewegung der Schaltbrücke 11, dass ihr dritter Hebelarm 45 den am Druck-

knopf 6 angeformten Ansatz 46 teilweise überdeckt, wie dies aus den in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Lagen der Schaltbrücke 11 und des Druckknopfs 6 ersichtlich ist. Dadurch wird eine grosse Sicherheit gegen das Vorbeilaufen des Druckknopfs an der Schaltbrücke 11 beim Einschalten erzielt.

Wie im oberen linken Teil der Fig. 4 dargestellt ist, kann die Auslösung des Schalters auch durch Betätigen des Handauslösehebels 42 bewirkt werden. Wird der Handauslöse— hebel 42 in Richtung des Pfeils 50 (Fig. 1 und 3) geschwenkt, so wird dadurch der Bimetallstreifen 28 wie bei seiner durch einen Ueberstrom hervorgerufenen Erwärmung ausgebogen (Fig. 4).

In Fig. 4 ist zudem dargestellt, dass dann·, wenn sich der Bimetallstreifen zufolge noch nicht eingetretener Abkühlung bzw. zufolge Betätigung des Handauslösehebels 42 in seiner ausgebogenen Lage befindet, ein Wiedereinschalten auch bei gedrücktem Druckknopf 6 oder bei einem Verklemmen des Druckknopfs 6 in seiner gedrückten Lage nicht möglich ist (Freiauslösung), weil der Hebelarm 27 der Schaltbrücke 11 am Vorsprung 34 des Bimetallstreifens 28 nicht einrasten kann und somit die Schaltbrücke 11 nicht im Gegenuhrzeigersinn schwenken kann. Hierbei gleitet die Verlängerung 24 des Hebelarms 18 der Schaltbrüeke 11, wenn sie über die stirnseitige Kante 49 der Schaltstange 9 gesprungen ist, unter dem Druck der Schaltfeder 17 entlang der gedrückten Schaltstange 9. Um bei dieser Gleitbewegung eine Annäherung des Kontaktstücks 19 des Hebelarms 18 an das feste Kontaktstück 20 zu vermeiden und auch in der in Fig. 4 dargestellten Freiauslösungsstellung des Schalters

eine grosse Oeffnungsdistanz der beiden Kontaktstücke 19 und zu erzielen, ist die Schaltstange 9 mit der Einbuchtung 26 versehen, welche beim Darübergleiten des Endes der Verlängerung 24 des Hebelarms 18 eine Schwenkbewegung der Schaltbrücke im Uhrzeigersinn bewirkt.

Der vorliegende Uebertsromschalter kann zusätzlich auch mit einer an sich bekannten elektromagnetischen Auslösevorrichtung versehen sein, welche vorzugsweise derart ausgebildet und am Gehäuse 1 angeordnet ist, dass sie im Kurzschlussfall den Bimetallstreifen 28 in gleicher Weise ausbiegt, wie bei einer Betätigung des Handauslösehebels 42.

Der vorliegende Ueberstromschalter weist nicht nur die Vorteile einer Verringerung der Abnützung der Verklinkungskanten der Schaltbrücke und des Bimetallstreifens, ferner einer prellarmen Wiedereinschaltung sowie einer grossen Kontaktdistanz in der freiauslösungsstellung auf, sondern setzt sich auch in vorteilhafter Weise aus einer sehr geringen Anzahl einzelner Bauteile zusammen, welche zudem ohne grossen Aufwand herstellbar und· mühelos im Schaltergehäuse montierbar sind.

Claims

DIPL-ING. KLAUS BEHN DJPL-PHYS. ROBERT MONZHUBER

PATENTANWÄLTE WIDENMAYERSTR. β

8000MÜNCHEN22 __/χ_ 3424089

Firma Weber AG, Fabrik elektrotechnischer Artikel und Apparate, Sedelstr. 2,

6020 Emmenbrücke (Schweiz)

Patentansprüche

Druckknopfbetätigter Ueberstromschalter, mit einer thermischen Auslösung, für welche eine als Winkelhebel ausgebildete, schwenkbar gelagerte Schaltbrücke über eine Schaltstange, welche mit dem unter dem Druck einer Knopffeder stehenden Druckknopf verbunden ist, gegen die Kraft einer auf die Schaltbrücke wirkenden Schaltfeder in Richtung der Schaltstange verschiebbar ist und mit ihrem einen Hebelarm hinter einen Vorsprung eines Bimetallstreifens einrastbar ist, derart, dass bei einer durch einen Ueberstrom hervorgerufenen Ausbiegung des Bimetallstreifens dessen Vorsprung das eingerastete Ende des ersten Hebelarms der Schaltbrücke über je eine Verklinkungskante des Vorsprungs und des Hebelarmendes freigibt, wobei ein anderer Hebelarm der Schaltbrücke mit einem Kontaktstück versehen ist, welchem ein festes Kontaktstück des Schalters zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bimetallstreifen eine Biegestelle hat, an welcher ein aus dem Bimetallstreifen vorspringender

Absatz mit einer stirnseitigen Verklinkungskante sowie ein in Querrichtung des Bimetallstreifens daneben liegender, gegenüber der Verklinkungskante zurückgesetzter Bereich angeformt sind, und dass der einrastbare Hebelarm der Schaltbrücke in seinem Endbereich eine stirnseitige Verklinkungskante sowie mindestens einen in Querrichtung daneben angeformten Lappen aufweist, der in der Längsrichtung des Hebelarms über dessen Verklinkungskante und auf der von der Verklinkungskante abgewandten Seite senkrecht zur Verklinkungskante über den Hebelarm hinausragt.
2. Ueberstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Verklinkungskante aufweisende Absatz des Bimetallstreifens aus dem Material einer an der Biegestelle, welche knieartig zum ersten Hebelarm hin vorsteht, vorgesehenen Oeffnung im Bimetallstreifen geformt ist und beidseitig abgerundete Randbereiche hat.
3. Ueberstromschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich des ersten Hebelarms der Schaltbrücke zur Bildung von zwei seitlichen Lappen einen U-förmigen Querschnitt hat.
4. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbrücke auf der Schaltstange zwischen der Knöpffeder, die sich auf den Druckknopf abstützt, und der Schaltfeder, die sich auf einen ortsfesten Gehäuseansatz abstützt, schwenkbar und längs der Schaltstange verschiebbar gelagert ist, wobei die Federrate der Schaltfeder mehrere Male grosser als diejenige der Knopffeder ist.
5. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, mit dem Kontaktstück versehene Hebelarm der Schaltbrücke einen sich über sein Kontaktstück hinaus erstreckenden abgebogenen Bereich aufweist, auf welchen das stirnseitige Ende der Schaltstange bei einer Betätigung des Druckknopfs einwirkt, um die Schaltbrücke zu verschieben.
6. Ueberstromschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer Stirnfläche des abgebogenen Bereichs des zweiten Hebelarms eine ortsfeste Ablauffläche zugeordnet ist, längs welcher die genannte Stirnfläche bei der Einwirkung der Schaltstange auf den abgebogenen Bereich gleitet, um durch Schwenken der Schaltbrücke eine Annäherung des Kontaktstücks des zweiten Hebelarms an das feste Kontaktstück zu bewirken.

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7. Ueberstromschalter nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, dass das stirnseitige Ende der Schaltstange eine Auslösekante für den abgebogenen Bereich des zweiten Hebelarms aufweist.
8. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange eine seitliche Einbuchtung für die Stirnfläche des abgebogenen Bereichs des zweiten Hebelarms aufweist, um in der

Freiauslösestellung des Druckknopfs das Kontakts

Schalters bei einer Betätigung des tück des zweiten Hebelarms in Abstand

vom festen Kontaktstück zu halten.
9. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbrücke einen dritten Hebelarm aufweist, der in der Einschaltstellung des Schalters in einen Ansatz des Druckknopfs einrastbar ist, um den Druckknopf in einer der Einschaltstellung entsprechenden Lage gegen die Kraft der Knopffeder festzuhalten.
10. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Handauslösung vorhanden ist, welche einen auf den Bimetallstreifen zu dessen Ausbiegung einwirkenden Betätigungshebel enthält.
11. Druckknopfbetätigter Ueberstromschalter, mit einer thermischen Auslösung, für welche eine als Winkelhebel ausgebildete, schwenkbar gelagerte Schaltbrücke über eine Schaltstange, welche mit dem unter dem Druck einer Knopffeder stehenden Druckknopf verbunden ist, gegen die Kraft einer auf die Schaltbrücke wirkenden Schaltfeder in Richtung der Schaltstange verschiebbar ist und mit ihrem einen Hebelarm hinter einen Vorsprung eines Bimetallstreifens einrastbar ist, derart, dass bei einer durch einen Ueberstrom hervorgerufenen Ausbiegung des Bimetallstreifens dessen Vorsprung das eingerastete Ende des ersten Hebelarms der Schaltbrücke über je eine Verklinkungskante des Vorsprungs und des Hebelarmendes freigibt, wobei ein anderer Hebelarm der Schaltbrücke mit einem Kontaktstück versehen ist, welchem ein festes Kontaktstück des Schalters zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbrücke auf der Schaltstange zwischen der Knopffeder, die sich auf den Druckknopf abstützt, und der Schaltfeder, die sich auf einen ortsfesten Gehäuseansatz abstützt, schwenkbar und längs der Schaltstange verschiebbar gelagert ist, wobei die Federrate der Schaltfeder mehrere Male grosser als diejenige der Knopffeder ist,
12. Ueberstromschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der hinter dem Vorsprung des Bimetallstreifens einrastbare Hebelarm der Schaltbrücke zur

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Aufnahme der Schaltstange eine Oeffnung hat, in welcher ein ringförmiges Lager für die Schaltstange geformt ist, das auf beiden Seiten des Hebelarms je eine Auflage für die Knopffeder und die Schaltfeder bildet, welche beide auf der Schaltstange angeordnet sind.
13. Ueberstromschalter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, mit dem Kontakt-

stück versehene Hebelajrm der Schaltbrücke einen sich über sein Kontaktstück hinaps erstreckenden abgebogenen Bereich

aufweist, auf welchen das stirnseitige Ende der Schaltstange

bei einer Betätigung djss Druckknopfs einwirkt, um die Schalt-

brücke zu verschieben.
14. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der die Schaltfeder abstützende ortsfeste Gehäuseansatz als Längsführung der Schaltstange ausgebildet ist und bezüglich der Schaltstange derart angeordnet ist, dass bei einer Betätigung des Druckknopfs das auf den abgebogenen Bereich des zweiten Hebelarms einwirkende Ende der Schaltstange über den Gehäuseansatz hinausragt.
15. Ueberstromschalter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass einer Stirnfläche des abgebogenen Bereichs des zweiten Hebelarms eine ortsfeste Ablauffläche zugeordnet ist, längs welcher die genannte Stirnfläche bei der Einwirkung der Schaltstange auf den abgebogenen Bereich gleitet, um durch Schwenken der Schaltbrücke eine Annäherung des Kontaktstücks des zweiten Hebelarms an das feste Kontaktstück zu bewirken.
16. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das stirnseitige Ende der Schaltstange eine Auslösekante für den abgebogenen Bereich des zweiten Hebelarms aufweist.
17. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange eine seitliche Einbuchtung für die Stirnfläche des abgebogenen Bereichs des zweiten Hebelarms aufweist, um in einer Freiauslösestellung des Schalters bei einer Betätigung des Druckknopfs das Kontaktstück des zweiten Hebelarms durch Schwenken der Schaltbrücke in Abstand vom festen Kontaktstück zu halten.
18. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbrücke einen dritten Hebelarm aufweist, der in der Einschaltstellung des Schalters in einen Ansatz des Druckknopfs einrastbar ist, um den Druckknopf in einer der Einschaltstellung entsprechenden Lage gegen die Kraft der Knopffeder festzuhalten.
19. Druckknopfbetätigter Ueberstromschalter, mit einer thermischen Auslösung, für welche eine als Winkelhebel ausgebildete, schwenkbar gelagerte Schaltbrücke über eine Schaltstange, welche mit dem unter dem Druck einer Knopffeder stehenden Druckknopf verbunden ist, gegen die Kraft einer auf die Schaltbrücke wirkenden Schaltfeder in Richtung der Schaltstange verschiebbar ist und mit ihrem einen Hebelarm hinter einen Vorsprung eines Bimetallstreifens einrastbar ist, derart, dass bei einer durch einen Ueberstrom hervorgerufenen Ausbiegung des Bimetallstreifens dessen Vorsprung das eingerastete Ende des ersten Hebelarms der Schaltbrücke über je eine Verklinkungskante des Vorsprungs und des Hebelarmendes freigibt, wobei ein anderer Hebelarm der Schaltbrücke mit einem Kontaktstück versehen ist, welchem ein festes Kontaktstück des Schalters zugeord-

net ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite, mit dem Kontaktstück versehene Hebelarm der Schaltbrücke einen sich über sein Kontaktstück hinaus erstreckenden abgebogenen Bereich aufweist, auf welchen das stirnseitige Ende der Schaltstange bei einer Betätigung des Druckknopfs einwirkt, um die Schaltbrücke zu verschieben, und dass einer Stirnfläche des abgebogenen Bereichs des zweiten Hebelarms eine ortsfeste Ablauffläche zugeordnet ist, längs welcher die genannte Stirnfläche bei der Einwirkung der Schaltstange auf den abgebogenen Bereich gleitet, um durch Schwenken der Schaltbrücke eine Annäherung des Kontaktstücks des zweiten Hebelarms an ein festes Kontaktstück zu bewirken.

20. . Ueberstromschalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbrücke einen dritten Hebelarm aufweist, der in der Einschaltstellung des Schalters in einen Ansatz des Druckknopfs einrastbar ist, um den Druckknopf in einer der Einschaltstellung entsprechenden Lage gegen die Kraft der Knopffeder festzuhalten.

21. Ueberstromschalter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Hebelarm der Schaltbrücke bezüglich der Schwenkwirkung der ortsfesten Ablauffläche auf die Schaltbrücke derart ausgebildet ist, dass er

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bei völlig betätigtem Druckknopf den Ansatz des Druckknopfs
in Abstand vom Ansatz teilweise überdeckt.

22. Ueberstromschalter nach einem der Ansprüche

19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange eine seitliche Einbuchtung für die Stirnfläche des abgebogenen Bereichs des zweiten Hebelarms aufweist, um in einer Freiauslösestellung des Schalters bei einer Betätigung des Druckknopfs das Kontaktstück des zweiten Hebelarms durch Schwenken der Schaltbrücke in Abstand vom festen Kontaktstück zu halten.