DE102008030822A1

DE102008030822A1 - Schaltvorrichtung mit Auslöseeinrichtung

Info

Publication number: DE102008030822A1
Application number: DE200810030822
Authority: DE
Inventors: Walter Rendgen
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-07
Also published as: EP2141717A2; TW201009873A; JP2010015987A; EP2141717A3; CN101620960A

Abstract

(SE) mit einem Schaltkörper (1), der zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar ist, mit daran angeordneten mehreren Kontaktelementen (5), die bei einer Bewegung von der ersten zur zweiten Position in Kontakt mit den mehreren Kontaktelementen (5) gegenüberliegenden feststehenden Kontaktelementen (6) gebracht werden, um einen Stromkreis zu schließen, und einem relativ zu dem Schaltkörper (1) zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbaren Steuerteil (8) zum Festhalten des Schaltkörpers (1) in dessen zweiter Position, wenn das Steuerteil (8) seine zweite Position erreicht hat. Die Schaltvorrichtung umfasst ferner eine Auslöseeinheit (AE) zum Auslösen der Schaltvorrichtung, wenn sich der Schaltkörper (1) und das Steuerteil (8) in ihrer jeweiligen zweiten Position befinden, und wenn eine vorbestimmte Auslösebedingung vorliegt, durch Versetzen des Steuerteils (8) mittels einer Betätigungseinrichtung (14) der Auslöseeinheit (AE) in die erste Position, wodurch der Schaltkörper (1) in seine erste Position versetzt und der Stromkreis geöffnet wird. Die Betätigungseinrichtung (14) ohne Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung und das Steuerteil (8) in dessen zweiter Position sind um einen vorbestimmten Abstand (D) zueinander beabstandet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, und insbesondere eine Schaltvorrichtung mit einer Auslöseeinrichtung zur selbsttätigen Auslösung der Schaltvorrichtung.
Schaltvorrichtungen mit einer Auslöseeinrichtung umfassen im allgemeinen die Bereitstellung von elektromagnetisch gesteuerten Auslöseeinrichtungen zum Auslösen bzw. Abschalten der Schaltvorrichtung, ausgehend von einem eingeschalteten Zustand und gemäß der Erfassung des Vorliegens einer vorbestimmten Auslöse- oder Abschaltbedingung.
In einigen Fällen ist jedoch eine sichere Auslösung (Abschaltung) der Schaltvorrichtung nicht gewährleistet, wenn beispielsweise im Falle einer elektromagnetischen Auslöseeinrichtung, die von der Auslöseeinrichtung aufgebrachte Magnetkraft nicht ausreichend ist, den Abschaltvorgang durchzuführen oder abzuschließen. Dies führt zu einer verminderten Zuverlässigkeit der Schaltvorrichtung.
Es besteht in diesem Fall die Möglichkeit, eine Auslöseeinrichtung mittels vergrößerter und leistungsfähigerer Spulen zur Erzeugung einer erhöhten Magnetkraft auszubilden, wobei dies jedoch zu höheren Kosten und hinsichtlich der Abmessungen vergrößerten Bauelementen und einem größeren Gewicht führt.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung mit einer Auslöseeinrichtung derart auszugestalten, dass auch bei einer Auslöseeinrichtung mit verminderter Baugröße und verringerter Leistung ein sicheres Auslösen der Schaltvorrichtung gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schaltvorrichtung gemäß den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Im Einzelnen umfasst erfindungsgemäß die Schaltvorrichtung eine Schalteinheit, die einen Schaltkörper, der zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbar ist, mit daran angeordneten mehreren Kontaktelementen, die bei einer Bewegung von der ersten zur zweiten Position in Kontakt mit den mehreren Kontaktelementen gegenüberliegenden feststehenden Kontaktelementen gebracht werden, um einen Stromkreis zu schließen, und ein relativ zu dem Schaltkörper zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbares Steuerteil aufweist zum Festhalten des Schaltkörpers in dessen zweiter Position, wenn das Steuerteil seine zweite Position erreicht hat, und eine Auslöseeinheit zum Auslösen der Schaltvorrichtung, wenn sich der Schaltkörper und das Steuerteil in ihrer jeweiligen zweiten Position befinden, und wenn eine vorbestimmte Auslösebedingung vorliegt, durch Versetzen des Steuerteils mittels einer Betätigungseinrichtung der Auslöseeinheit in die erste Position, wodurch der Schaltkörper in seine erste Position versetzt und der Stromkreis geöffnet wird, wobei die Betätigungseinrichtung ohne Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung und das Steuerteil in dessen zweiter Position um einen vorbestimmten Abstand zueinander beabstandet sind.
Es ist auf diese Weise möglich, ein sicheres Auslösen oder Abschalten der gesamten Schaltvorrichtung zu erreichen und auch unter ungünstigen Bedingungen zu gewährleisten, da die Betätigungseinrichtung der Auslöseeinheit mit dem vorbestimmten Abstand zu dem Steuerteil der Schalteinheit angeordnet ist. Durch das Aktivieren der Auslöseeinheit bei Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung (wobei das Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung erfasst wird) versetzt die Auslöseeinheit in Verbindung mit ihrer Betätigungseinrichtung die Schalteinheit in den ausgelösten bzw. ausgeschalteten Zustand. Im Einzelnen versetzt die Auslöseeinheit das Steuerteil, das den Schaltkörper der Schalteinheit in seiner zweiten Position und damit im eingeschalteten Zustand (geschlossener Stromkreis) hält, in die erste Position des Steuerteils der Schalteinheit, wodurch ebenfalls der Schaltkörper in seine erste Position versetzt und die mehreren geschlossenen Kontakte geöffnet werden, so dass ebenfalls der Stromkreis geöffnet wird.
Durch den vorbestimmten Abstand zwischen der Betätigungseinrichtung der Auslöseeinheit und dem Steuerteil der Schalteinheit kann zum Versetzen des Steuerteils von der zweiten Position (Festhalten des Schaltkörpers in dessen zweiter und damit eingeschalteten Position) in die erste Position hierfür eine ausreichte Energiemenge bereitgestellt werden, so dass auch bei einer kleiner dimensionierten Auslöseeinheit diese in der Lage ist, das Steuerteil sicher von dessen zweiter Position in dessen erste Position zu bringen und damit die Schalteinheit und die gesamte Schaltvorrichtung sicher auszulösen bzw. abzuschalten.
Entsprechend weiterer Ausgestaltungen kann die Schaltvorrichtung eine Auslöseeinheit in Form einer elektromagnetisch betätigten Auslöseeinheit aufweisen.
Die elektromagnetisch betätigte Auslöseeinheit kann zumindest eine Magnetspule und zumindest einen Magnetkern umfassen. Insbesondere kann die elektromagnetisch betätigte Auslöseeinheit zumindest eine Spule, der in Abhängigkeit von dem Vorliegen des vorbestimmten Auslösesignals ein Strom zur Erregung der Spule zugeführt wird, und zumindest einen Magnetkern aufweisen, an dem die Betätigungseinrichtung angeordnet ist, wobei der Magnetkern mit der Betätigungseinrichtung bei der Erregung der Spule in seiner Wirkrichtung verschoben wird zum Versetzen des Steuerteils der Schalteinheit von dessen zweiter Position in dessen erste Position.
Insbesondere kann bei Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung der Magnetkern mit der Betätigungseinrichtung um zumindest den vorbestimmten Abstand in Richtung auf das Steuerteil bewegt werden, so dass auf das Steuerteil der Schalteinheit ein Stoß ausgeübt wird, wobei der Stoß mit einer vorbestimmten kinetischen Energie erfolgt.
Ferner können der Magnetkern und die Betätigungseinrichtung der Auslöseeinheit bei Nichtvorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung durch Federkraft in einer Ruheposition gehalten werden, und können bei Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung in Richtung des Steuerteils zur Überwindung des vorbestimmten Abstands beschleunigt werden.
Hierbei kann insbesondere die Richtung der Bewegung des Steuerteils zwischen dessen erster und zweiter Position, und die Richtung der Bewegung des Schaltkörpers zwischen dessen erster und zweiter Position zueinander einen vorbestimmten Winkel bilden. Dieser Winkel kann bevorzugt 90°C betragen.
Ferner kann der Schaltkörper der Schalteinheit einen Stift aufweisen, und kann das Steuerteil der Schalteinheit eine vorbestimmte Vertiefung aufweisen, wobei das Steuerteil bei Erreichen dessen zweiter Position den Schaltkörper in dessen zweiter Position mechanisch festhält, indem der Stift des Schaltkörpers in Eingriff mit der Vertiefung des Steuerteils gelangt. Im Einzelnen können der Schaltkörper und das Steuerteil der Schalteinheit jeweils durch Federkraft in ihre jeweilige erste Position gedrückt werden.
Des Weiteren kann die Auslöseeinheit einen als Schwungmasse ausgebildeten Magnetkern aufweisen, und es kann der Magnetkern bei Nichtvorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung mittels einer Federkraft in einer vorbestimmten Ruheposition gehalten werden.
Der Schaltkörper der Schalteinheit kann des Weiteren einen Stift aufweisen, und es kann in dem Steuerteil der Schalteinheit eine Kulisse ausgebildet sein, wobei bei einer Bewegung des Steuerteils zwischen dessen erster und zweiter Position und bei einer Bewegung des Schaltkörpers zwischen dessen erster und zweiter Position der Stift des Schaltkörpers durch die Kulisse des Steuerteils geführt wird.
Es kann die in dem Steuerteil ausgebildete Kulisse die erste und zweite Position des Steuerteils und die erste und zweite Position des Schaltkörpers bestimmen, wobei die jeweils ersten und zweiten Positionen des Steuerteils und des Schaltkörpers der Schalteinheit miteinander verkoppelt sind.
Die Kulisse in dem Steuerteil der Schalteinheit kann zwei Ruhepositionen für den Stift des Schaltkörpers bestimmen, die den jeweiligen ersten und zweiten Positionen des Steuerteils und des Schaltkörpers der Schalteinheit entsprechen.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Gesamtansicht der Schaltvorrichtung mit der Schalteinheit und der Auslöseeinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 eine Darstellung der in 1 gezeigten Schalteinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit geöffneten Schaltkontakten,
3 eine Gesamtansicht der Schaltvorrichtung mit der Schalteinheit und der Auslöseeinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
4 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Schalteinheit gemäß 3 zur Veranschaulichung der in dem Steuerteil der Schalteinheit ausgebildeten Kulisse.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der Darstellung in den 1 und 2 beschrieben.
1 zeigt eine Gesamtdarstellung der Schaltvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Schaltvorrichtung eine Schalteinheit SE und eine Ausleseeinheit AE umfasst.
Die Schalteinheit SE umfasst einen Schaltkörper 1, an dem ein Tastenelement 2 und ein Kontaktbrückenträger 3 starr befestigt sind. Der Kontaktbrückenträger 3 trägt eine Kontaktbrücke 4, an der Kontaktelemente 5 angeordnet sind. Die Kontaktelemente 5 sind in Form einer Vielzahl von Kontaktelementen (mehrere Kontaktelemente) vorgesehen, die voneinander um einen angemessenen isolierenden Abstand entfernt sind. Die Kontaktbrücke verbindet in elektrischer Weise (galvanisch) die Vielzahl der bzw. die mehreren Kontaktelemente.
Wird die Schalteinheit SE und damit die Schaltvorrichtung geschlossen, so dass in gewünschter Weise ein Stromkreis geschlossen wird, dann werden die mehreren Kontaktelemente 5, die an der Kontaktbrücke 4 der Schalteinheit SE angeordnet sind, in entsprechender Weise bewegt (in den 1 und 2 nach unten), so dass sie in Kontakt mit weiteren mehreren feststehenden Kontaktelementen 6 gelangen, die auf jeweiligen feststehenden Kontaktelementeträgern 7 angeordnet sind. Im kontaktierten (anliegenden oder geschlossenen) Zustand der mehreren Kontaktelemente 5 und der feststehenden Kontaktelemente 6 liegen die jeweiligen Kontaktelemente 5 und 6 federnd an. Das Tastenelement 2, der Schaltkörper 1, der Kontaktbrückenträger 3 und die Kontaktbrücke 4 mit den daran angeordneten mehreren Kontaktelementen 5 sind miteinander im Wesentlichen starr verbunden.
Die Schalteinheit SE umfasst ferner ein Steuerteil 8, das derart bei dem Schaltkörper 1 der Schalteinheit SE angeordnet ist, dass eine mechanische Wirkverbindung gebildet werden kann.
Die jeweiligen Längsachsen (im Wesentlichen Symmetrieachsen) des Schaltkörpers 1 und des Steuerteils 8 der Schalteinheit SE können zueinander einen vorbestimmten Winkel bilden, der beispielsweise bevorzugt 90°C beträgt. In der in den 1 und 2 dargestellten jeweiligen Position des Schaltkörpers 1 und des Steuerteils 8 der Schalteinheit SE ist der bevorzugte Winkel von 90°C angegeben, wobei die Anordnung der Schalteinheit SE hierauf nicht festgelegt ist.
Der Schaltkörper 1 der Schalteinheit SE wird in seiner Längsrichtung, die der senkrechten Richtung in den 1 und 2 entspricht, mittels einer ersten Feder 9 in der Darstellung in den 1 und 2 nach oben vorgespannt (gedrückt). Ferner wird das Steuerteil 8 durch eine zweite Feder 10 in seiner Längsrichtung vorgespannt, wobei dies entsprechend der Darstellung in den 1 und 2 in Richtung nach links ist.
Die Auslöseeinheit AE liegt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung beispielsweise als eine elektromagnetische Auslöseeinheit vor und umfasst zumindest einen Magnetkern 11, der in zumindest eine Spule 12 (Magnetspule) in seiner Längsrichtung relativ zur Spule 12 beweglich eingesetzt ist und durch nicht dargestellte Führungselemente geführt wird. Die Spule 12 wird über entsprechende elektrische Zuleitungen 13 mit elektrischer Leistung und insbesondere mit einem elektrischen Strom versorgt, der in der Spule 12 ein Magnetfeld erzeugt. Die 1 und 2 zeigen beispielhaft eine Ausführung mit einer Spule (Magnetspule) und einem Magnetkern, wobei jedoch ebenfalls mehrere Spulen oder mehrteilige Spulen der Spule 12, und ferner mehrere oder mehrteilige und miteinander verbundene Magnetkerne als der Magnetkern 11 vorgesehen sein können.
Mit dem in die Spule 12 eingesetzten Magnetkern 11 ist eine Betätigungseinrichtung 14 fest verbunden, die bei Zuführen des Stroms zu der Spule 12 über die Zuleitungen 13 zusammen mit dem Magnetkern 11 eine Bewegung in Längsrichtung des Magnetkerns 11 und der Betätigungseinrichtung 14 durchführt.
Zum Erreichen einer vorbestimmten Ruhelage des Magnetkerns 11 und damit auch der mit dem Magnetkern 11 fest verbundenen Betätigungseinrichtung 14 ist eine dritte Feder 15 vorgesehen, die auf den Magnetkern eine Vorspannung in Richtung dessen Ruheposition ausübt. Die Vorspannung durch die dritte Feder 15 erfolgt gemäß der Darstellung in 1 in der Längsrichtung des Magnetkerns 11 und der Betätigungseinrichtung 14 nach links.
Es können somit gemäß der Darstellung in den 1 und 2 der Schaltkörper 1 in Verbindung mit dem Tastenelement 2, dem Kontaktbrückenträger 3, der Kontaktbrücke 4 und den mehreren Kontaktelementen 5 sowie das Steuerteil 8 der Schalteinheit SE als auch der Magnetkern 11 in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung 14 der Auslöseeinheit AE Bewegungen entlang ihrer Längsachse durchführen, wobei jeweils durch eine Feder (in den 1 und 2 eine erste Feder 9 und eine zweite Feder 10 der Schalteinheit SE, und eine dritte Feder 15 der Auslöseeinheit AE) eine entsprechende Vorspannung auf das jeweilige Bauteil in einer bevorzugten Richtung ausübt.
Die Funktion und die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung mit der Schalteinheit SE und der Auslöseeinheit AE werden nachstehend beschrieben.
In der Darstellung in 2 ist die Schalteinheit SE in einer derartigen Anordnung gezeigt, bei der die mehreren Kontaktelemente 5, die durch ihre Anordnung an der Kontaktbrücke 4 und dem Kontaktbrückenträger 3, dem Schaltkörper 1 und dem Tastenelement 2 die beweglichen Kontakte bilden, von den feststehenden Kontaktelementen 6 auf den feststehenden Kontaktträgern 7 getrennt sind. Der Stromkreis ist in diesem Fall geöffnet, und es befinden sich hinsichtlich der möglichen Bewegung in ihrer jeweiligen Längsrichtung sowohl der Schaltkörper 1 (in Verbindung mit dem Tastenelement 2, dem Kontaktbrückenträger 3 und der Kontaktbrücke 4) als auch das Steuerteil 8 in einer jeweiligen ersten Position. Die erste Position des Schaltkörpers 1 (in Verbindung mit den weiteren daran befestigten Bauteilen 2, 3, 4 und 5) befindet sich in der Darstellung in 2 in der oberen Position, und die erste Position des Steuerteils 8 befindet sich gemäß der Darstellung in 2 in der rechten Position.
Wird nun die Schaltvorrichtung und insbesondere die Schalteinheit SE durch einen Benutzer betätigt zum Einschalten (Schließen) des Stromkreises, indem der Benutzer auf das Tastenelement 2 in 2 nach unten entgegen der Vorspannungskraft der ersten Feder 9 drückt, dann bewegt sich die Anordnung aus dem Schaltkörper 1, dem Tastenelement 2, dem Kontaktbrückenträger 3 und der Kontaktbrücke 4 mit den zugehörigen Kontaktelementen 5 entgegen der Federkraft oder Vorspannungskraft der ersten Feder 9 in der Darstellung in 2 nach unten, so dass die (beweglichen) Kontaktelemente 5 in Kontakt mit den feststehenden Kontaktelementen 6 gelangen und elastisch bzw. federnd anliegen. Auf diese Weise wird der Stromkreis in gewünschter Weise geschlossen, und es hat der Schaltkörper 1 mit den weiteren daran angeordneten Bauelementen seine zweite Position erreicht.
Wird bei der Bewegung bei der Betätigung des Tastenelements 2 durch den Benutzer der Schaltkörper 1 gemäß 2 von dessen erster Position (oben) zu dessen zweiter Position (unten) bewegt, dann wird durch die Vorspannungskraft der zweiten Feder 10, in den 1 und 2 in Richtung nach links auf das Steuerteil 8 wirkt, eine Bewegung des Steuerteils 8 von dessen erster Position (rechts in den 1 und 2) nach links zu dessen zweiter Position bewegt, wobei ein an dem Steuerteil 8 der Schalteinheit SE angeordneter und aus diesem hervorstehender Stift 16 in eine an der dem Stift 16 zugewandten Seite des Schaltkörpers 1 ausgebildete Vertiefung 17 gelangt und daher mit dieser Vertiefung, die den Stift aufnehmen kann, in Eingriff steht. Ist der Stift 16 des Steuerteils 8 durch die jeweiligen Längsbewegungen des Schaltkörpers 1 und des Steuerteils 8 in die Vertiefung 17 des Schaltkörpers 1 gelangt, dann nimmt der Stift 16 in der Vertiefung 17 eine stabile Position ein, so dass der Schaltkörper 1 hinsichtlich seiner in den 1 und 2 in senkrechter Richtung möglichen Bewegung durch den Eingriff des Stifts 16 des Steuerteils 8 und in Verbindung mit der in den 1 und 2 nach links wirkenden Vorspannungskraft der zweiten Feder 10 festgelegt und gehalten wird.
Der Schaltkörper 1 und das Steuerteil 8 sind in dieser Position, die für beide Bauteile die jeweilige zweite Position ist, mechanisch gegeneinander verriegelt.
Der Schaltkörper 1 und das Steuerteil 8 halten sich somit durch den mechanischen Eingriff des Stifts 16 mit der Vertiefung 17 und den jeweiligen Vorspannungskräften der ersten und zweiten Federn 9 und 10 in ihrer jeweiligen zweiten Position fest.
Durch diese Verriegelung behält der Schaltkörper 1 mit den daran angeordneten weiteren Bauteilen und insbesondere den Kontaktelementen 5 seine Position entgegen der Vorspannungskraft der ersten Feder 9 bei, so dass in stabiler Weise der Stromkreis über die mehreren (beweglichen) Kontaktelemente 5 und die feststehenden mehreren Kontaktelemente 6 sicher geschlossen ist.
Liegt nun bezüglich der Schaltvorrichtung und insbesondere der Auslöseeinheit AE eine vorbestimmte Auslösebedingung (Abschaltbedingung zum Abschalten der Schaltvorrichtung) vor und wird dies durch nicht dargestellte Auswertungseinrichtungen oder Steuerungseinrichtungen erkannt, dann wird der Spule 12 der Auslöseeinheit AE über die elektrischen Zuleitungen 13 ein entsprechender elektrischer Strom zugeführt, so dass die Spule 12 in der Lage ist, ein entsprechendes Magnetfeld aufzubauen, das direkt auf den Magnetkern 11 und damit auch auf die Betätigungseinrichtung 14 einwirkt.
Wird durch die Spule 12 in Verbindung mit dem zugeführten Strom ein Magnetfeld aufgebaut, dann beginnt der Magnetkern 11 (im Zusammenhang mit der an dem Magnetkern 11 befestigten Betätigungseinrichtung 14) eine Bewegung entgegen der Vorspannungskraft der dritten Feder 15 in der Darstellung in den 1 und 2 nach rechts in Richtung auf das Steuerteil 8.
Befinden sich zu dieser Zeit das Steuerteil 8 und der Schaltkörper 1 in ihrer jeweiligen zweiten Position, wie es in 1 gezeigt ist und wobei der Stift 16 des Steuerteils 8 in Anlage mit der entsprechend in dem Schaltkörper 1 vorgesehenen Vertiefung 17 gelangt ist, und befinden sich der Magnetkern 11 und die an dem Magnetkern 11 angebrachte Betätigungseinrichtung 14 aufgrund der Vorspannung durch die dritte Feder 15 in ihrer Ruheposition (ganz links in der Darstellung in 1), dann befindet sich zwischen dem rechten Ende der Betäti gungseinrichtung 14 und dem linken Ende des Steuerteils 8, die in ihre Längsrichtung auf einer gemeinsamen Geraden liegen und entlang dieser Geraden bewegt werden können, ein vorbestimmter Abstand D.
Wird gemäß der vorstehenden Beschreibung mittels des durch die Spule 12 erzeugten Magnetfelds der Magnetkern 11 gemäß der Darstellung in 1 nach rechts bewegt, und bewegt sich somit in gleicher Weise die Betätigungseinrichtung 14 nach rechts, dann erfolgt eine Beschleunigung der miteinander verbundenen Bauelemente (Magnetkern 11 und Betätigungseinrichtung 14) in Richtung des Steuerteils 8 entlang des vorbestimmten Abstands D. Dies bedeutet, dass während der Bewegung über den vorbestimmten Abstand D der Magnetkern 11 und die Betätigungseinrichtung 14 durch die von dem Magnetfeld ausgeübte Kraft beschleunigt werden und somit kinetische Energie aufnehmen, so dass die Betätigungseinrichtung 14 zusammen mit dem Magnetkern 11 der Auslöseeinheit AE nach Überwinden des vorbestimmten Abstands D auf das linke Ende des Steuerteils 8 auftreffen und einen Stoß auf das Steuerteil 8 ausüben. Dies ist in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien ein im Wesentlichen elastischer Stoß mit einer durch die Dimensionierung der beteiligten Elemente vorbestimmten kinetischen Energie, so dass die während der Beschleunigung des Magnetkerns 11 zusammen mit der Betätigungseinrichtung 14 über den vorbestimmten Abstand D angesammelte kinetische Energie nahezu vollständig auf das Steuerteil 8 übertragen wird, das sich zu diesem Zeitpunkt in seiner zweiten Position (links in den 1 und 2) und damit in dem Verriegelungszustand mit dem Schaltkörper 1 über den Stift 16 und die Vertiefung 17 befindet. Der Schaltkörper 1 befindet sich ebenfalls in seiner zweiten Position (unten in 1 und 2, Stromkreis geschlossen).
Übt der Magnetkern 11 in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung 14 einen (überwiegend elastischen) Stoß mit der vorbestimmten kinetischen Energie auf das Steuerteil 8 aus, dann wird das Steuerteil 8 entgegen der Vorspannungskraft durch die zweite Feder 10 (Vorspannungsrichtung nach links in den 1 und 2) nach rechts bewegt bzw. verschoben, so dass aufgrund der durch den Magnetkern 11 und die Betätigungseinrichtung 14 der Auslöseeinheit AE auf das Steuer teil 8 übertragenen kinetischen Energie der Stift 16 des Steuerteils 8 zusammen mit dem Steuerteil 8 in der Lage ist, den zuvor stabilen Sitz in der Vertiefung 17 des Schaltkörpers 1 zu verlassen, worauf sich das Steuerteil 8 gemäß der Darstellung in den 1 und 2 nach rechts in Richtung zu seiner ersten Position bewegt. Da durch die Bewegung des Steuerteils 8 in Folge des Stoßes durch den Magnetkern 11 und die Betätigungseinrichtung 14 der Auslöseeinheit AE nach rechts die mechanische Verriegelung des Steuerteils 8 mit dem Schaltkörper 1 aufgehoben ist, bewegt sich durch die Vorspannungskraft der ersten Feder 9 der Schaltkörper 1 in Verbindung mit der Kontaktbrücke 4, den mehreren Kontaktelementen 5, dem Kontaktbrückenträger 3 und dem Tastenelement 2 gemäß der Darstellung in den 1 und 2 nach oben, so dass die mehreren (beweglichen) Kontaktelemente 5 nicht länger die mehreren feststehenden Kontaktelemente 6 berühren und somit der Stromkreis geöffnet wird. Der Schaltkörper 1 mit den daran angeordneten weiteren Bauteilen nimmt somit erneut seine erste Position (Schalteinheit SE ausgeschaltet) ein, wobei ebenfalls das Steuerteil 8 seine erste Position (rechts in den 1 und 2) erreicht und in dieser Position der Stift 16 des Steuerteils 8 an einer Seite des Schaltkörpers 1 durch die Vorspannung der zweiten Feder 10 anliegt (2).
Nach dem Ausüben des Stoßes durch die Betätigungseinrichtung 14 der Auslöseeinheit AE auf das Steuerteil 8 der Schalteinheit SE kehrt nach Abschalten der Stromzufuhr zu der Spule 12 der Auslöseeinheit AE und der damit verbundenen Aufhebung des Magnetfelds der Magnetkern 11 und damit ebenfalls die Betätigungseinrichtung 14 in Verbindung mit der Vorspannung durch die dritte Feder 15 in die Ruheposition (Ausgangslage) zurück, die gemäß der Darstellung in den 1 und 2 auf der linken Seite liegt.
Auf diese Weise wird die sich in einem stabilen Verriegelungszustand und in dem eingeschalteten Zustand befindende Schalteinheit SE entriegelt und damit ausgelöst. Der Stromkreis wird geöffnet. Das Steuerteil 8 und der Schaltkörper 1 kehren in ihre jeweilige erste Position zurück. Im Einzelnen weisen somit das Steuerteil 8 und der Schaltkörper 1 der Schalteinheit SE jeweilige erste und zweite Positionen auf, die miteinander verkoppelt und über Relativbewegungen zueinander erreichbar sind.
Durch den vorbestimmten Abstand D zwischen der Betätigungseinrichtung 14 der Auslöseeinheit AE und dem Steuerteil 8 der Schalteinheit SE ist es möglich, auch bei einer für eine geringere Leistung und mit einer geringeren Baugröße und einem geringeren Gewicht vorgesehenen (dimensionierten) Auslöseeinheit AE ein sicheres Schalten bzw. Auslösen zu gewährleisten, da durch den vorbestimmten Abstand D auch bei einem schwächeren Magnetfeld der Spule 12 die Auslöseeinheit AE in der Lage ist, zum Auslösen der Schalteinheit SE einen ausreichend großen Stoß auf das Steuerteil 8 der Schalteinheit SE auszuüben.
Bei der Bewegung des Magnetkerns 11 während des in der Spule 12 ausgebildeten Magnetfelds über den vorbestimmten Abstand D wird eine Beschleunigung erreicht, die während dieser Zeit des Zurücklegens des vorbestimmten Abstands D erreicht, dass durch den Magnetkern 11 in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung 14 eine vorbestimmte kinetische Energie aufgesammelt wird, so dass die wirksame und verlässliche Auslösung oder Abschaltung sichergestellt ist. Durch den überwiegend elastischen Stoß der in Bewegung befindlichen Kombination des Magnetkerns 11 und der Betätigungseinrichtung 14 auf das Steuerteil 8 der Schalteinheit SE nahezu wird die gesamte aus der Beschleunigung der Bauteile 11 und 14 angesammelte kinetische Energie auf das Steuerteil 8 übertragen, so dass entgegen der Vorspannungskraft der zweiten Feder 10 und trotz des stabilen Sitzes des Stifts 16 des Steuerteils 8 in der Vertiefung 17 des Schaltkörpers 1 der Schalteinheit SE (zweite Position) ein Entriegeln und damit ein Versetzen des Steuerteils 8 von seiner zweiten Position zu seiner ersten Position (Stromkreis ist geöffnet, Darstellung in 2) möglich ist.
Zur Aufnahme der ausreichenden kinetischen Energie während der Bewegung um zumindest den vorbestimmten Abstand D ist vorzugsweise der Magnetkern 11 als Schwungmasse ausgebildet. Da die Auslöseeinheit AE mit dem Magnetkern 11, die die Funktion eines Hubmagneten aufweist, derart angeordnet ist, dass der vorbestimmte Abstand D zwischen der Betätigungseinrichtung 14 und dem Steuerteil 8 besteht, muss zu Beginn der Bewegung des Magnetkerns 11 lediglich die Schwungmasse des Magnetkerns 11 einschließlich der Betätigungseinrichtung 14 durch das in der Spule 12 ausgebildete Magnetfeld beschleunigt werden, so dass die auf dem Bewegungsweg über den vorbestimmten Abstand D aufgesammelte (vorbestimmte) kinetische Energie der gesamten Masse (Schwungmasse) des Magnetkerns 11 und der Betätigungseinrichtung 14 in der Lage ist, das Steuerteil 8 aus seiner stabilen zweiten Position, die einer Ruheposition entspricht, auszulösen, so dass in der Folge der Schaltkörper 1 ebenfalls von seiner zweiten Position zu seiner ersten Position (in den 1 und 2 oben) zurückkehren kann, wodurch der Stromkreis geöffnet wird.
Die Bewegungen der einzelnen Bauteile (Schaltkörper 1, Steuerteil 8 und Magnetkern 11 mit Betätigungseinrichtung 14) ist in den 1 und 2 mit Pfeilen angedeutet.
Zum Auslösen der Schaltvorrichtung und insbesondere der Schalteinheit SE gemäß den 1 und 2 ist es erforderlich, dass eine vorbestimmte Auslösebedingung (Abschaltbedingung) erfasst wird. Es muss somit im Einzelnen bestimmt werden, ob die vorbestimmte Auslösebedingung vorliegt, wenn sich die Schaltvorrichtung im eingeschalteten Zustand befindet. Liegt die vorbestimmte Auslösebedingung vor, dann wird die Spule 12 zur Einleitung des Auslöservorgangs mit Strom über die Zuleitungen 13 versorgt.
Die Auslösebedingung kann beispielsweise ein vorbestimmter Fehlerfall, ein Überstrom, eine Überspannung oder dergleichen sein, wobei nach Erfassen dieser fehlerhaften Zustände der Spule 12 der Auslöseeinheit AE ein entsprechender Strom zum Auslösen der Schalteinheit SE zugeführt wird. Dieser entsprechende Strom kann somit die Funktion eines Ausschaltsignals (AUS-Signal) aufweisen, und es dient die Schaltvorrichtung als ein Schutzschalter.
Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit der Schalteinheit SE und der Auslöseeinheit AE kann jedoch auch in Haushaltsgeräten vorgesehen sein, wie beispielsweise Waschmaschinen oder Wäschetrocknern, wobei nach dem Einschal ten durch den Benutzer mittels Betätigen des Tastenelements 2 der Schaltvorrichtung der Stromkreis und damit das gesamte Gerät eingeschaltet werden kann. Wurde entsprechend eines vorbestimmten Betriebsablaufs des Geräts der Betrieb beendet oder eine bestimmte Maßnahme abgeschlossen, dann kann in automatischer Weise die Schaltvorrichtung mit der Schalteinheit SE ausgelöst und somit die Stromzufuhr zu dem Gerät abgeschaltet werden.
Bei der Anordnung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung in einem Haushaltsgerät, wie beispielsweise bei einer Waschmaschine oder einem Wäschetrockner, ist es möglich, durch die vorstehend im Einzelnen beschriebenen Anordnung in Verbindung mit dem vorbestimmten Abstand D eine kleiner dimensionierte und somit kostengünstigere Auslöseeinheit AE vorzusehen, die dennoch in der Lage ist, eine wirksame Auslösung und damit eine verlässliche Abschaltung des Geräts zu bewirken. Es ergeben sich vorteilhaft kleinere Abmessungen der gesamten Schaltvorrichtung.
Soll von Seiten des Benutzers ungeachtet eines Vorliegens einer Auslösebedingung (Abschaltbedingung) das Gerät vollständig abgeschaltet werden, kann ebenfalls eine weitere Schalteinrichtung (Taster, nicht gezeigt) vorgesehen sein, mittels der nach einer manuellen Betätigung durch den Benutzer in vorbestimmter Weise der Spule 12 der Auslöseeinheit AE ein Strom zugeführt wird, so dass der vorstehend beschriebene Auslösevorgang bei eingeschaltetem Gerät (Schaltkörper 1 und Steuerteil 8 befinden sich in ihrer jeweiligen zweiten Position) neben der vorstehend beschriebenen Möglichkeit der selbsttätigen Abschaltung auch mit einer manuellen Betätigung durch einen Benutzer durchgeführt werden kann.
Grundsätzlich wird somit eine Impulsgröße oder Impulsleistung, die mittels des Stoßes durch die Betätigungseinrichtung 14 auf das Steuerteil 8 ausgeübt wird, auf dem Weg des Magnetkerns 11 und der Betätigungseinrichtung 14 über den vorbestimmten Abstand D in Richtung des Steuerteils 8 bei der Beschleunigung (Stromzufuhr durch die Spule 12) aufgenommen, wobei in Verbindung mit dem Weg über zumindest den vorbestimmten Abstand D für die Beschleunigung des Magnetkerns 11 und der Betätigungseinrichtung 14 eine kleinere elektrische Leistung (Strom) für die Spule 12 der Auslöseeinheit AE vorgesehen ist. Insbesondere kann diese Leistung- oder Stromzufuhr zur Spule 12 der Auslöseeinheit AE eine vorbestimmte Zeit andauern. Die aufgesammelte kinetische Energie während der Beschleunigung des Magnetkerns 11 und der Betätigungseinrichtung 14 über zumindest den vorbestimmten Abstand D reicht aus, um eine wirksame und sichere Auslösung (Abschaltung) der Schalteinheit SE zu bewirken. Im stromlosen Zustand, d. h. bei abgeschalteter Spule 12 der Auslöseeinheit AE kehrt in Folge der Vorspannung der dritten Feder 15 der Magnetkern 11 zusammen mit der Betätigungseinrichtung 14 in seine (in 1 auf der linken Seite angeordnete) Ruheposition zurück.
In der Darstellung in den 1 und 2 ist die Schalteinheit SE einpolig ausgeführt zum Erzeugen einer Verbindung oder Trennung innerhalb eines Stromkreises. Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung mit der Schalteinheit SE kann jedoch auch mehrpolig und somit für eine Vielzahl von Stromkreisen ausgeführt sein.
Die Bewegungswege der entsprechend beweglichen Bauteile wie des Steuerteils 8, des Schaltkörpers 1 und des Magnetkerns 11 (in Verbindung mit jeweils weiteren daran angeordneten Bauteilen) werden linear geführt und durch entsprechende Anschläge begrenzt, wobei dies jedoch zur Vereinfachung der Darstellung in den 1 und 2 nicht gezeigt ist.
Im Vergleich zu bekannten Lösungen aus dem Stand der Technik ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, bei dem Bewegungsbeginn des Magnetkerns 11 (zusammen mit der Betätigungseinrichtung 14) eine große Kraft aufzubringen, die erforderlich wäre, wenn zwischen dem Steuerteil 8 der Schalteinheit SE und der Betätigungseinrichtung 14 der Auslöseeinheit AE kein vorbestimmter Abstand vorgesehen wäre, sondern die Betätigungseinrichtung 14 auch im Ruhezustand an dem Steuerteil 8 anliegen würde und gleich zu Beginn der Bewegung des Auslösevorgangs auch das Steuerteil 8 beschleunigt werden müsste. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit durch die Auslöseeinheit AE in Verbindung mit der Spule 12 und einem dieser Spule 12 zugeführten Strom lediglich eine geringere Kraft aufzubringen, die in der Lage ist, während einer Beschleunigung über den vorbestimmten Abstand D dem Magnetkern 11 und der Betätigungseinrichtung 14 der Auslöseeinheit AE eine zur Durchführung des Auslöservorgangs ausreichende kinetische Energie zu vermitteln. Die unmittelbare Beschleunigung wirkt somit lediglich auf den Magnetkern 11 und die Betätigungseinrichtung 14 der Auslöseeinheit AE.
Die vorstehend beschriebene Schaltvorrichtung mit der Schalteinheit SE und der Auslöseeinheit AE können ebenfalls in Verbindung mit einer Bereitschaftszustand-Steuerungseinrichtung (Standby-Steuerungseinrichtung) verwendet werden. In diesem Fall kann über die Bereitschaftszustand-Steuerungseinrichtung ein Auslöserkriterium definiert werden, aufgrund dessen dann in der vorstehend beschriebenen Weise eine Auslösung der Schaltvorrichtung erfolgt. Insbesondere kann aus einem Bereitschaftszustand mit einem geringen Leistungsverbrauch, beispielsweise nach einer Wartezeit, ein automatischer Übergang zu einem stromlosen Zustand erfolgen, in dem nach Ablauf der Wartezeit die vorbestimmte Auslösebedingung (Abschaltkriterium) vorliegt oder erfüllt ist, so dass ein automatisches Auslösen der Schaltvorrichtung durchgeführt wird und das Gerät dann in den stromlosen Zustand geschaltet wird.
Eine Auslösebedingung kann ferner auch in Verbindung mit einer Computeranlage (EDV, Personal Computer, Host Computer, Server und dergleichen) erzeugt werden, wenn nach Ablaufen eines Programm oder bei einer Erfassung eines bestimmten Betriebszustands des Computers oder der zu überwachenden oder zu steuernden Anlage ein selbsttätiges Auslösen (Abschalten) erforderlich ist. Das Auslösen kann mit der vorstehend beschriebenen Schaltvorrichtung mit der Auslöseeinheit AE mit geringerer Leistung verlässlich durchgeführt werden.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 wird nachstehend ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die in den 3 und 4 angegebenen Bauelemente der Schaltvorrichtung mit der Schalteinheit SE und der Auslöseeinheit AE werden mit denselben Bezugszei chen wie in den 1 und 2 bezeichnet, sofern die entsprechenden Bauteile im Wesentlichen die gleiche Funktion erfüllen.
3 zeigt eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer Schalteinheit SE und einer Auslöseeinheit AE. In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Schalteinheit SE einen Schaltkörper 1, an dem in seinem oberen Bereich ein Tastenelement 2 angeordnet ist, das von einem Benutzer betätigt werden kann (Betätigung durch Niederdrücken des Tastenelements 2). Mit dem Schaltkörper 1 ist (abweichend gegenüber dem Aufbau der 1 und 2) direkt eine Kontaktbrücke 4 verbunden, die in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Kontaktelementen 5 trägt. Die mehreren Kontaktelemente 5, die als die beweglichen Kontaktelemente gelten, gelangen bei einem Schließen der Schaltvorrichtung und insbesondere der Schalteinheit SE in Kontakt mit festen Kontaktelementen 6, die an einem feststehenden Kontaktelementeträger 7 befestigt sind.
3 zeigt den Zustand der Schalteinheit bei geschlossenem Stromkreis und damit den geschlossenen mehreren Kontaktelementen 5 und 6.
Bei dem Schaltkörper 1 ist in ähnlicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel bei dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel ein Steuerteil 8 vorgesehen, das entsprechend einer nachstehend noch beschriebenen Anordnung in Wirkverbindung mit dem Schaltkörper 1 steht.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel können sowohl der Schaltkörper 1 als auch das Steuerteil 8 zueinander relative Bewegungen ausführen. Im Einzelnen kann der Schaltkörper 1 eine in seiner Längsrichtung verlaufende Bewegung durchführen kann, wobei dies gemäß den 3 und 4 in senkrechter Richtung erfolgt. Relativ hierzu ist in vorbestimmter Weise das Steuerteil 8 beweglich, wobei vorzugsweise die Bewegungen des Schaltkörpers 1 und des Steuerteils 8 im Wesentlichen rechtwinklig zueinander erfolgen.
Das Steuerteil 8 und der Schaltkörper 1 werden in entsprechender Weise durch nicht dargestellte mechanische Elemente derart geführt, dass beide Bauteile eine hin- und hergehende (gleitende) Bewegung durchführen können. Eine Vorspannungskraft in Richtung nach oben (in 3) wird durch eine erste Feder 9 auf den Schaltkörper 1 ausgeübt.
Die Auslöseeinheit AE gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst ebenfalls einen in einer Spule 12 angeordneten und als Schwungmasse ausgebildeten Magnetkern 11, sowie eine daran fest angeordnete oder mit dem Magnetkern 11 einstückig ausgebildete Betätigungseinrichtung 14. Über Zuleitungen 13 kann der Spule 12 ein Strom oder eine elektrische Leistung zugeführt werden, so dass die Spule 12 ein entsprechendes Magnetfeld zur Betätigung des Magnetkerns 11 erzeugen kann.
An einer der Seite der Betätigungseinrichtung 14 gegenüberliegenden Seite des Magnetkerns 11 ist der Magnetkern 11 in seinen Abmessungen quer zur Bewegungsrichtung (Wirkrichtung) verjüngt und trägt eine dritte Feder 15, mittels der der Magnetkern 11 bei stromlos geschalteter Spule 12 (kein Magnetfeld) eine vorbestimmte Ruheposition (die Position, wie sie in 3 gezeigt ist) einnimmt.
Die Arbeitsweise der Auslöseeinheit AE ist die gleiche wie diejenige des ersten Ausführungsbeispiels, so dass eine weitere Beschreibung der Funktion der Auslöseeinheit AE weggelassen ist.
Es folgt nachstehend die Beschreibung der Wirkungsweise der Schalteinheit SE gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel nehmen sowohl der Schaltkörper 1 als auch das Steuerteil 8 miteinander mechanisch verkoppelte Positionen ein, wobei jedes der Bauelemente eine erste und eine zweite Position einnehmen kann.
Es wird bei der nachfolgenden Beschreibung davon ausgegangen, dass sich zuerst die Schalteinheit SE in einem ausgeschalteten Zustand befindet, bei dem sich sowohl der Schaltkörper 1 als auch das Steuerteil 8 in ihrer jeweiligen ersten Position befinden und die beweglichen mehreren Kontaktelemente 5, die auf der elektrisch leitenden Kontaktbrücke 4 angeordnet sind, nicht in Kontakt mit den feststehenden mehreren Kontaktelementen 6 stehen und somit der Stromkreis geöffnet ist.
Abweichend gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel weist das Steuerteil 8 in einem Bereich in Nachbarschaft zu dem Schaltkörper 1 eine in vorbestimmter Weise angeordnete Kulisse auf, die Positionen und die Bewegung (in den 3 und 4 eine senkrechte Bewegung) des Schaltkörpers 1 beeinflussen kann. Zu diesem Zweck weist der Schaltkörper 1 im Bereich der Anordnung der Kulisse K einen Stift S auf, wobei bei der relativ zueinander stattfindenden jeweiligen hin- und hergehenden Bewegung des Steuerteils 8 und des Schaltkörpers 1 der Stift S sich innerhalb der vorbestimmten Kulisse K bewegt. Insbesondere definiert die Kulisse K Endpunkte der Relativbewegung zwischen dem Steuerteil 8 und dem Schaltkörper 1 und definiert ferner zwei stabile Ruhepunkte, wobei ein erster Punkt P1 am oberen Ende der Kulisse K angeordnet ist. Befinden sich bezüglich ihrer relativen Position zueinander der Schaltkörper 1 und das Steuerteil 8 bei einer derartigen Position, dass der Stift S des Schaltkörpers 1 den Punkt P1 einnimmt, dann befinden sich sowohl der Schaltkörper 1 als auch das Steuerteil 8 in ihrer jeweiligen ersten Position. Die in dem Steuerteil 8 angeordnete Kulisse K wird auch als Herzkurve bezeichnet.
In dieser Position sind die elektrischen Kontakte bzw. die beweglichen und die festen mehreren Kontaktelemente 5 und 6 und somit der Stromkreis geöffnet.
Beabsichtigt nun ein Benutzer die Schaltvorrichtung und insbesondere die Schalteinheit SE zu betätigen, dann wird der Benutzer eine Druckkraft auf das Tastenelement 2 ausüben und das Tastenelement und den daran angeordneten (fest verbundenen) Schaltkörper 1 nach unten drücken. In diesem Fall folgt der durch nicht gezeigte Lager gelagerte und in seiner Bewegung geführte Schalt körper 1 einer Bewegung nach unten gemäß den 3 und 4, so dass sich der Stift S des Schaltkörpers 1 innerhalb der Kulisse K nach unten zu einem untersten Punkt P2 bewegt, wobei im Zusammenhang mit dieser Bewegung das Steuerteil 8 durch die Führung des Stifts S mittels der Kulisse K eine leichte hin- und hergehende Bewegung quer zur Bewegung des Schaltkörpers 1 durchführt.
Lässt der Benutzer das Tastenelement 2 los, nachdem der Stift S des Schaltkörpers 1 den Punkt P2 der Kulisse K erreicht hat, dann wird in Folge einer Vorspannung durch eine erste Feder 9 der Schaltkörper 1 nach oben bewegt, so dass innerhalb der Kulisse K der Stift S des Schaltkörpers 1 einen Punkt P4 erreicht, wobei dieser Punkt P4 ein stabiler Ruhepunkt im Verlauf der Kulisse K ist. Das Erreichen des Punkts P4 durch den Stift S stellt sowohl für den Schaltkörper 1 als auch das Steuerteil 8 das Erreichen der jeweiligen zweiten Position dar.
Beabsichtigt der Benutzer, den Stromkreis wieder zu unterbrechen, so bedarf dies einer erneuten Betätigung bzw. des Niederdrückens des Tastenelements 2 und damit des Schaltkörpers 1, so dass sich innerhalb der Kulisse K des Steuerteils 8 der Stift S des Schaltkörpers 1 nach unten zu einem Punkt P3 bewegt, und worauf sich der Stift S innerhalb der Kulisse K nach Loslassen des Tastenelements 2 durch den Benutzer in Folge der Vorspannungskraft durch die erste Feder 9 nach oben zu einem Punkt P5 bewegt, die mit dem Punkt P1, bei dem der Bewegungszyklus begonnen hat, identisch ist.
Bei den Bewegungen des Stifts S des Schaltkörpers 1 in der in dem Steuerteil 8 angeordneten Kulisse K führt synchron mit dem Stift S der Schaltkörper 1 Bewegungen in seiner Längsrichtung (in den 3 und 4 in senkrechter Richtung) durch. Das Steuerteil 8 wird um das durch die Kulisse K bestimmte Maß einer hin- und hergehende Bewegung unterworfen. Dies ist in den 3 und 4 durch Pfeile für die jeweiligen Relativbewegungen zueinander angedeutet.
Der Punkt P4 innerhalb des durch die Kulisse K definierten Wegs ist eine stabile Position, die für den Schaltkörper 1 und das Steuerteil 8 die jeweilige zweite Position darstellt, und der Punkt P1, der mit dem Punkt P5 identisch ist, stellt für den Schaltkörper 1 und das Steuerteil 8 die jeweilige erste Position dar. Bei der jeweiligen ersten Position sind die Kontakte und damit der Stromkreis geöffnet, während bei der jeweiligen zweiten Position die Mehrzahl der Kontaktelemente 5 und 6 und damit auch der Stromkreis geschlossen ist.
Es ist somit gemäß der Anordnung der 3 und 4 der Schaltvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels möglich, dass der Benutzer nach dem Ein- oder Ausschalten der Schaltvorrichtung durch erneutes Betätigen (Niederdrücken) des Tastenelements 2 den jeweils zugehörigen umgekehrten Betriebszustand der Schaltvorrichtung manuell einstellen kann.
Nachfolgend wird das Auslösen der Schaltvorrichtung und insbesondere der Schalteinheit SE in Verbindung mit der Auslöseeinheit AE beschrieben.
Die Betätigungseinrichtung 14, die an dem Magnetkern 11 angeordnet oder mit diesem einstückig ausgebildet ist, weist in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel im Ruhezustand der Auslöseeinheit AE zwischen dem äußeren Ende der Betätigungseinrichtung 14 und dem Steuerteil 8, wenn sich dieses in der zweiten Position befindet, einen vorbestimmten Abstand D auf.
Befindet somit die Schalteinheit SE im eingeschalteten Zustand, d. h. befinden sich sowohl der Schaltkörper 1 als auch das Steuerteil 8 in ihrer jeweiligen zweiten Position, bei der der Stift S des Schaltkörpers 1 sich bei dem stabilen Punkt P4 der Kulisse K befindet, und wird nach Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung (Auslöse- oder Abschaltkriterium) der Spule 12 der Auslöseeinheit AE über die Zuleitungen 13 eine elektrische Leistung oder ein elektrischer Strom zugeführt, dann beginnt entgegen der Vorspannungskraft durch die dritte Feder 15 der Magnetkern 11 in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung 14, sich gemäß der Darstellung in den 3 und 4 nach rechts zu bewegen, um zumindest den vorbestimmten Abstand D zu überwinden und dem Steuerteil 8 einen (überwiegend elastischen) Stoß zu versetzen.
In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel nimmt somit während der Bewegung entlang des Wegs über den vorbestimmten Abstand D in Richtung des Steuerteils 8 der Magnetkern 11 in Verbindung mit der Betätigungseinrichtung 14 durch das in der Spule 12 aufgebaute Magnetfeld eine kinetische Energie auf, indem der Magnetkern 11 und die Betätigungseinrichtung 14 beschleunigt werden, so dass bei der Bewegung nach Überwinden des vorbestimmten Abstands D in Richtung des Steuerteils 8 der Magnetkern 11 und die Betätigungseinrichtung 14 eine derartige (vorbestimmte) kinetische Energie aufgenommen haben, dass der auf das Steuerteil 8 ausgeübte Stoß ausreicht, um das Steuerteil 8 um einen kleinen Betrag gemäß der Darstellung in den 3 und 4 nach rechts zu versetzen, so dass der Stift S des Schaltkörpers 1 nicht mehr stabil an dem Punkt P4 der Kulisse K anliegt, sondern innerhalb der Kulisse K ausgehend von dem Punkt P4 nach links versetzt oder verschoben wird. Der Schaltkörper 1 wird danach nicht mehr durch das Steuerteil 8 in Verbindung mit dem Stift S und der Kulisse K in seiner zweiten Position festgehalten.
Durch die Wirkung der Vorspannungskraft der ersten Feder 9 wird der Schaltkörper 1 nach oben bewegt, so dass sich in der Kulisse K des Steuerteils 8 der Stift S des Schaltkörpers 1 nach oben zu dem Punkt P5 oder P1 bewegt. Bei dieser Bewegung, die durch den (überwiegend elastischen) Stoß der Auslöseeinheit AE auf das Steuerteil 8 ausgelöst wurde, werden die zuvor in Anlage befindlichen mehreren Kontaktelemente 5 und 6 voneinander getrennt und somit der Stromkreis unterbrochen.
Es kann mit dem in den 3 und 4 angegebenen und vorstehend beschriebenen Aufbau der Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden, dass ein sicheres Auslösen (Abschalten) der Schaltvorrichtung gewährleistet ist, so dass auch bei einer kleiner dimensionierten Auslöseeinheit AE durch die Ausbildung des Magnetkerns 11 als Schwungmasse und die Anordnung des vorbestimmten Abstands D zwischen der Betätigungseinrichtung 14 und dem Steuerteil 8 eine ausreichende kinetische Energie aufgebracht werden kann, um eine sichere Auslösung zu gewährleisten.
Zusätzlich zu den Möglichkeiten des Einschaltens der Schaltvorrichtung und Auslösens der Schaltvorrichtung mittels der Auslöseeinheit AE kann mit der Anordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auch der Benutzer direkt eine Abschaltung manuell vornehmen, wie es vorstehend im Einzelnen beschrieben wurde.
Die vorbestimmten Auslösebedingungen sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels, wobei auch im vorliegenden Fall eine Anwendung im industriellen Bereich oder bei Haushaltsgeräten, wie beispielsweise bei Waschmaschinen oder Wäschetrocknern, möglich ist. Ebenfalls kann mittels der Auslösung durch die Auslöseeinheit AE von einem Bereitschaftszustand mit einer in manchen Fällen sehr geringen Leistungsaufnahme ein Übergang zu einem völlig stromlosen Zustand (vollständige Abschaltung) des Geräts erreicht werden.
Die Auslöseeinheit AE der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung kann auch mittels eines Controllers einer Steuerungseinrichtung oder eines Personal Computers aktiviert werden, indem das Vorliegen der Auslösebedingung erfasst und der Spule 12 der Auslöseeinheit AE ein entsprechender Strom zugeführt wird.
Die Vorteile, die mittels der Anordnung der Schaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erreicht werden, sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels.

Claims

Schaltvorrichtung, mit: einer Schalteinheit (SE), die einen Schaltkörper (1), der zwischen einer ersten und zweiten Position bewegbar ist, mit daran angeordneten mehreren Kontaktelementen (5), die bei einer Bewegung von der ersten zur zweiten Position in Kontakt mit den mehreren Kontaktelementen (5) gegenüberliegenden feststehenden Kontaktelementen (6) gebracht werden, um einen Stromkreis zu schließen, und ein relativ zu dem Schaltkörper zwischen einer ersten und einer zweiten Position bewegbares Steuerteil (8) aufweist zum Festhalten des Schaltkörpers (1) in dessen zweiter Position, wenn das Steuerteil (8) seine zweite Position erreicht hat, und einer Auslöseeinheit (AE) zum Auslösen der Schalteinheit (SE), wenn sich der Schaltkörper (1) und das Steuerteil (8) in ihrer jeweiligen zweiten Position befinden, und wenn eine vorbestimmte Auslösebedingung vorliegt, durch Versetzen des Steuerteils (8) mittels einer Betätigungseinrichtung (14) der Auslöseeinheit (AE) in die erste Position, wodurch der Schaltkörper (1) in seine erste Position versetzt und der Stromkreis geöffnet wird, wobei die Betätigungseinrichtung (14) ohne Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung und das Steuerteil (8) in dessen zweiter Position um einen vorbestimmten Abstand (D) zueinander beabstandet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auslöseeinheit (AE) eine elektromagnetisch betätigte Auslöseeinheit ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die elektromagnetisch betätigte Auslöseeinheit (AE) zumindest eine Spule (12), der in Abhängigkeit von dem Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung einen Strom zur Erzeugung eines Magnetfelds durch die Spule (12) zugeführt wird, und zumindest einen Magnetkern (11) aufweist, an dem die Betätigungseinrichtung (14) angeordnet ist, der durch das Magnetfeld der Spule (12) in seine Wirkungsrichtung verschoben wird zum Versetzen des Steuerteils (8) der Schalteinheit (SE) von der zweiten Position in die erste Position.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, wobei zusammen mit dem Magnetkern (11) bei Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung die Betätigungseinrichtung (14) um zumindest den vorbestimmten Abstand (D) in Richtung auf das Steuerteil (8) der Schalteinheit (SE) bewegt und auf das Steuerteil (8) ein Stoß mit einer vorbestimmten kinetischen Energie ausgeübt wird.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnetkern (11) und die Betätigungseinrichtung (14) der Auslöseeinheit (AE) bei Nichtvorliegen der Auslösebedingung durch Federkraft in einer Ruheposition gehalten werden, und bei Vorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung der Magnetkern (11) und die Betätigungseinrichtung (14) in Richtung des Steuerteils (8) der Schalteinheit (SE) zur Überwindung des vorbestimmten Abstands (D) beschleunigt werden.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Richtung der Bewegung des Steuerteils (8) zwischen dessen erster und zweiter Position, und die Richtung der Bewegung des Schaltkörpers (1) zwischen dessen erster und zweiter Position zueinander einen vorbestimmten Winkel bilden.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Winkel 90° beträgt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Steuerteil (8) einen Stift (16) und der Schaltkörper (1) eine vorbestimmte Vertiefung aufweist, wobei das Steuerteil bei Erreichen dessen zweiter Position den Schaltkörper in dessen zweiter Position mechanisch festhält, indem der Stift (16) des Steuerteils (8) in Eingriff mit der Vertiefung (17) des Schaltkörpers (1) gelangt.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schaltkörper (1) und das Steuerteil (8) jeweils durch Federkraft in ihre jeweilige erste Position gedrückt werden.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auslöseeinheit einen als Schwungmasse ausgebildeten Magnetkern (11) aufweist, und der Magnetkern bei Nichtvorliegen der vorbestimmten Auslösebedingung mittels Federkraft in einer vorbestimmten Ruheposition gehalten wird.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schaltkörper (1) einen Stift (S) aufweist, und in dem Steuerteil (8) eine Kulisse (K) ausgebildet ist, und wobei bei einer Bewegung des Steuerteils (8) zwischen dessen erster und zweiter Position, und bei einer Bewegung des Schaltkörpers (1) zwischen dessen erster und zweiter Position der Stift (S) durch die Kulisse (K) geführt wird.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die in dem Steuerteil (8) ausgebildete Kulisse (K) die erste und zweite Position des Steuerteils und die erste und zweite Position des Schaltkörpers (1) bestimmt, und wobei die jeweiligen ersten und zweiten Positionen des Steuerteils und des Schaltkörpers miteinander verkoppelt sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Kulisse (K) in dem Steuerteil (8) zwei Ruhepositionen (P1, P4) für den Stift (S) des Schaltkörpers (1) bestimmt, die den jeweiligen ersten und zweiten Positionen des Steuerteils und des Schaltkörpers entsprechen.