DE102013214209A1 - Elektrischer Schaltkontakt und Schaltvorrichtung mit selbigem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) für eine elektrische Schaltvorrichtung (1, 1’), mit einem blattfederförmigen Betätigungsabschnitt (13, 13’, 13’’, 13’’’). Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Schaltvorrichtung (1, 1’) mit einem erfindungsgemäßen Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’). Um einen Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) bereitzustellen, der selbst unter Kurzschlussbedingungen zuverlässig geöffnet werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Betätigungsabschnitt (13, 13’, 13’’, 13’’’) in einer Schaltrichtung (S) eine geringere Steifigkeit aufweist als in einer entgegen der Schaltrichtung (S) weisenden Gegenschaltrichtung (S’).

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltkontakt für eine elektrische Schaltvorrichtung, mit einem blattfederförmigen Betätigungsabschnitt.
• Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Schaltvorrichtung.
• Elektrische Schaltkontakte und Schaltvorrichtungen der oben genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Schaltkontakte erfüllen Schaltfunktionen in den elektrischen Schaltvorrichtungen wie z.B. Relais oder anderen elektrischen Schaltelementen. Die Schaltvorrichtungen besitzen Antriebseinrichtungen, die über Betätigungsorgane wenigstens einen Schaltkontakt bewegen, um diesen mit einem Gegenkontaktelement elektrisch leitend in Kontakt zu bringen bzw. von diesem zu lösen. Die Betätigungsorgane bewegen also ein oder mehrere Schaltkontakte in einer Schaltrichtung auf die Gegenkontakte zu bzw. in einer Gegenschaltvorrichtung von diesen weg und halten einen von an den Schaltkontakten angeordneten Kontaktelementen und den Gegenkontaktelementen gebildeten Stromkreis im geschlossenen oder offenen Zustand.
• Bei Schaltvorrichtungen wie Schützen oder Relais werden in Schaltrichtung wirkende Kontaktkräfte durch Antriebseinrichtungen aufgebracht, die das Betätigungsorgan antreiben, welches die Kontaktelemente in Kontakt mit den Gegenkontaktelementen bringt. Um einen sicheren, ununterbrochenen Kontakt zwischen den Schaltkontakten und den Gegenkontaktelementen zu gewährleisten, insbesondere bei Vibrationen oder Impulsen, die auf die Schaltvorrichtung und somit auf den Schaltkontakt wirken können, sind Antriebseinrichtung und Betätigungsorgan beispielsweise so auslegbar, dass sie den Schaltkontakt mit einem sogenannten Überhub in Richtung des Gegenkontaktes bewegen. Ein am Schaltkontakt befindliches Kontaktelement tritt somit mit dem Gegenkontakt in Kontakt, bevor das Betätigungsorgan seine Endposition in einer geschlossenen Stellung bzw. Schließstellung der Schaltvorrichtung erreicht hat. In anderen Worten ist ein Schaltweg, den das Schaltelement am Schaltkontakt zum Überführen von einer offenen Stellung bzw. Offenstellung der Schaltvorrichtung in die geschlossene Stellung zurücklegt, kürzer als ein Betätigungsweg, den das am Schaltkontakt eingreifende Betätigungsorgan beim Überführen von der Offenstellung in die Schließstellung zurücklegt. Im geschlossenen Zustand befindet sich der Betätigungsabschnitt somit unter einer Spannkraft, mit der das Kontaktelement des Schaltkontakts am Gegenkontaktelement anliegend gehalten ist.
• Zum Lösen des Schaltkontakts vom Gegenkontakt beim Überführen der Schaltvorrichtung von der geschlossenen in die Offenstellung ist eine Rückstellkraft aufzubringen, die entgegen der Schaltrichtung, also in der Gegenschaltrichtung wirkt. Diese Rückstellkraft kann ebenfalls vom Betätigungsorgan und darüber hinaus von einem Federabschnitt des Schaltkontakts aufgebracht werden.
• Insbesondere bei Schaltvorrichtungen, die für hohe Ströme eingesetzt werden, kann es jedoch beim Überführen vom geschlossenen in den offenen Zustand, sprich beim Öffnen zu Problemen kommen, wenn der Schaltkontakt bzw. dessen Kontaktelement mit dem Gegenkontakt verschweißt ist. Dies kann insbesondere dann auftreten, wenn bei Fehlfunktionen einer die Schaltvorrichtung beinhaltenden Apparatur Kurzschlussströme von beispielsweise mehr als 3000 Ampere auftreten. Schlimmstenfalls kann es dann passieren, dass die zum Öffnen erforderlichen in Gegenschaltrichtung aufzubringenden Gegenschaltkräfte nicht mehr in einer zum Lösen des Schaltkontakts vom Gegenkontakt erforderlichen Höhe über den Betätigungsabschnitt auf das Kontaktelement des Schaltkontakts übertragen werden können.
• In Anbetracht der oben genannten Probleme bei aus dem Stand der Technik bekannten Schaltkontakten bzw. Schaltvorrichtungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Schaltkontakte und Schaltvorrichtungen bereitzustellen, die selbst unter Kurzschlussbedingungen zuverlässig geöffnet werden können.
• Für den eingangs genannten Schaltkontakt wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Betätigungsabschnitt in einer Schaltrichtung eine geringere Steifigkeit aufweist als in einer entgegen der Schaltrichtung weisenden Gegenschaltrichtung.
• Bei der eingangs genannten Schaltvorrichtung wird die Aufgabe durch den Einsatz wenigstens eines erfindungsgemäßen Schaltkontaktes gelöst.
• Diese zunächst einfach erscheinende Lösung hat den Vorteil, dass die zum Lösen einer eventuell vorhandenen Verschweißung des Schaltkontakts bzw. dessen Kontaktelement mit dem Gegenkontakt erforderlichen Kräfte möglichst schnell und direkt in den Kontaktbereich zwischen Kontaktelement und Gegenkontaktelement eingeleitet werden können. Eine Verschweißung kann somit besser aufgebrochen werden. Durch die erhöhte Steifigkeit wird zudem der benötigte Hub des Betätigungsorgans gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Schaltvorrichtungen verringert, um den notwendigen Kontaktabstand im geöffneten Zustand der Schaltvorrichtung herzustellen. Dadurch können Antriebseinrichtung und Betätigungsorgan so ausgelegt sein, dass das Betätigungsorgan gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Schaltvorrichtungen eine höhere Geschwindigkeit aufnimmt, bevor es auf das Kontaktelement einwirkt und dieses somit wie einen höheren Impuls beschleunigen kann, um eventuell vorhandene Verschweißungen zwischen Kontaktelement und Gegenkontaktelement aufzubrechen.
• Beispielsweise kann der Schaltkontakt einen Kontaktabschnitt zur Aufnahme wenigstens eines elektrischen Kontaktelements und den sich vom Kontaktabschnitt weg erstreckenden Betätigungsabschnitt aufweisen, an dem der Schaltkontakt in Schaltrichtung und Gegenschaltrichtung bewegbar bzw. elastisch biegbar ist. Der Betätigungsabschnitt ist in Gegenschaltrichtung steifer als in Schaltrichtung. Mit anderen Worten kann der Betätigungsabschnitt in Schaltrichtung elastischer sein bzw. eine höhere Elastizität aufweisen, als in Gegenschaltrichtung. Somit verfügt ein erfindungsgemäßer Schaltkontakt über einen Betätigungsabschnitt mit einer richtungsabhängigen Steifigkeit bzw. Elastizität. Zugkräfte, insbesondere in Gegenschaltrichtung, können somit besser vom Betätigungs- auf den Kontaktabschnitt übertragen werden als Druckkräfte in Schaltrichtung.
• Die erfindungsgemäßen Lösungen können mit den folgenden weiteren, jeweils für sich vorteilhaften Ausführungsformen beliebig kombiniert und weiter verbessert werden:
  Der Betätigungsabschnitt kann eine Versteifungsstruktur aufweisen. Durch die Versteifungsstruktur kann die Steifigkeit des Betätigungsabschnitts in Gegenschaltrichtung gegenüber der Steifigkeit des Betätigungsabschnitts in Schaltrichtung erhöht sein. Die Versteifungsstruktur kann vorteilhafter Weise so ausgestaltet sein, dass zumindest der Betätigungsabschnitt des Schaltkontakts trotz erhöhter Steifigkeit in Gegenschaltrichtung möglichst leicht und ohne nennenswert zu erhöhenden Materialeinsatz herstellbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Betätigungsabschnitt mit einer Schwächungsstruktur versehen sein, um die Steifigkeit des Kontaktelements wie gewünscht zu beeinflussen.
• Die Versteifungsstruktur kann als Umbiegung eines Kantenbereichs des Kontaktelements ausgestaltet sein. Durch die Höhe des umgebogenen Abschnitts des Kantenbereichs kann die Steifigkeit des Betätigungsabschnitts wie gewünscht eingestellt werden. Alternativ können beispielsweise Rippenstrukturen oder Sicken im Betätigungsabschnitt ausgeformt werden, die zur Erhöhung der Steifigkeit des Betätigungsabschnittes in Gegenschaltrichtung beitragen. Die Schwächungsstruktur hingegen kann beispielsweise als Ausnehmung, Schlitz oder Öffnung ausgeformt sein.
• Der Betätigungsabschnitt kann ein erstes Federelement und wenigstens ein weiteres Federelement umfassen, die zumindest abschnittsweise im Wesentlichen entlang einer Längserstreckung des Betätigungsabschnitts verlaufen, wobei im Wesentlichen quer zur Längserstreckung das erste Federelement eine geringere Steifigkeit als das wenigstens eine weitere Federelement aufweist. Das erste Federelement kann in Schaltrichtung und das wenigstens eine weitere Federelement in Gegenschaltrichtung weisen. Beide Federelemente können aus im Wesentlichen gleichen Material hergestellt sein bzw. eine im Wesentlichen gleiche Dicke bzw. Materialstärke aufweisen. Die Federelemente können aneinander liegen und eines der Federelemente, insbesondere das wenigstens eine weitere Federelement kann ein anderes der Federelemente, insbesondere das erste Federelement in Gegenschaltrichtung abstützen.
• Das wenigstens eine weitere Federelement kann im Betätigungsabschnitt zumindest teilweise quer zur Schaltrichtung gemessen breiter sein als das erste Federelement. Somit kann das wenigstens eine Federelement allein aufgrund seiner gegenüber dem ersten Federelement erhöhten Breite eine höhere Steifigkeit aufweisen als das erste Federelement.
• Das erste Federelement kann das wenigstens eine weitere Federelement im Bereich des Betätigungsabschnitts überragen. Somit kann das erste Federelement länger sein als das wenigstens eine weitere Federelement und daher über seine Gesamtlänge weniger steif sein als das wenigstens eine weitere Federelement
• Das erste Federelement kann ein Betätigungsende des Schaltkontakts ausbilden. Das Betätigungsorgan der Schaltvorrichtung kann am Betätigungsende mit dem Schaltkontakt zusammen wirken bzw. diesen in Schaltrichtung und Gegenschaltrichtung bewegen. Zumindest im Bereich des Betätigungsendes kann das erste Federelement vom wenigstens einen weiteren Federelement elastisch wegbiegbar ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das erste Federelement bis zum Kontaktabschnitt des Schaltkontakts vom wenigstens einen weiteren Federelement elastisch wegbiegbar ausgestaltet sein. Somit kann das erste Federelement als sogenannte Überhubfeder dienen, die sich beim Erreichen der Schließposition, also wenn das Kontaktelement am Gegenkontaktelement anliegt, beim darauffolgenden Überhub vom wenigstens einen weiteren Federelement im Wesentlichen in Schaltrichtung abhebt. Beim Öffnen kann das erste Federelement wieder zur Anlage am wenigstens einen weiteren Federelement gebracht und somit daran abgestützt werden, um in Gegenschaltrichtung die gewünschte erhöhte Steifigkeit des Betätigungsabschnitts bereit zu stellen.
• Das wenigstens eine weitere Federelement kann zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Federelement und einem zusätzlichen Federelement verlaufen. Das zusätzliche Federelement kann die Federeigenschaften des Schaltkontakts verbessern helfen.
• Das zusätzliche Federelement kann sich im Wesentlichen von einem Befestigungsende des Schaltkontakts bis zum Betätigungsabschnitt erstrecken. Ein Federabschnitt des Schaltkontakts kann sich zumindest vom Befestigungsende bis zum Kontaktabschnitt erstrecken. Das zusätzliche Federelement kann am Kontaktabschnitt bzw. zwischen Kontakt- und Betätigungsabschnitt enden. Somit kann das zusätzliche Federelement insbesondere dazu genutzt werden, im Federabschnitt die Federeigenschaften des Schaltkontakts, insbesondere hinsichtlich der gewünschten Rückstellkräfte zu verbessern, beispielsweise die Härte und somit Federkräfte des Federabschnitts zu erhöhen.
• Bei der eingangs genannten Schaltvorrichtung kann die erfindungsgemäße Lösung beispielsweise dadurch weiter verbessert werden, dass das erste Federelement in eine Schaltrichtung weist, in der ein elektrisches Kontaktelement des Schaltkontakts mit einem Gegenkontaktelement der Schaltvorrichtung zusammenführbar angeordnet ist. Das Betätigungsorgan kann am ersten Federelement eingreifen, woraus die schon oben bezüglich des Betätigungsendes erwähnten Vorteile erzielbar sind. Die Antriebseinrichtung und das Betätigungsorgan der Schaltvorrichtung können dementsprechend so ausgestaltet und ausgelegt sein, dass zum einen der gewünschte Überhub realisierbar und zum anderen das Kontaktelement möglichst schnell und kraftvoll von der Schließstellung in die Offenstellung bewegbar ist, um eine eventuelle Verschweißung des Kontaktelements mit dem Gegenkontaktelement aufzubrechen.
• Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand möglicher Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Die bei diesen Ausführungsformen dargestellten Merkmalskombinationen dienen lediglich Anschauungszwecken. Einzelne Merkmale können nach Maßgabe ihrer oben beschriebenen Vorteile auch weggelassen werden, wenn es bei bestimmten Anwendungen auf den Vorteil des jeweiligen Merkmals nicht ankommt.
• In der Beschreibung der Ausführungsformen sind der Einfachheit halber gleiche Merkmale und Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Merkmale und Elemente mit einer gleichen oder zumindest ähnlichen Funktionalität weisen in der Regel die gleiche Bezugsnummer bzw. den gleichen Bezugsbuchstaben auf, die bzw. der zur Kennzeichnung einer weiteren Ausführungsform mit einem oder mehreren Apostrophen versehen ist.
• Es zeigen:
• 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltkontakts in einer Offenstellung;
• 2 eine schematische Perspektivansicht des in 1 gezeigten Schaltkontakts;
• 3 die in 1 gezeigte Schaltvorrichtung mit Schaltkontakt in einer Schließstellung;
• 4 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung mit einer zweiten Ausführungsform erfindungsgemäßer Schaltkontakte in einer Offenstellung;
• 5 eine schematische Perspektivansicht der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltkontakts;
• 6 eine schematische perspektivische Detailansicht des in 5 gezeigten Schaltkontakts;
• 7 eine schematische Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltkontakts;
• 8 eine schematische perspektivische Detailansicht des in 7 gezeigten Schaltkontakts; und
• 9 eine schematische Perspektivansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltkontakts.
• 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1 in einer schematischen Perspektivansicht. Die Schaltvorrichtung 1 erstreckt sich in einer Längsrichtung X, einer senkrecht zur Längsrichtung X verlaufenden Querrichtung Y, und einer senkrecht zur Längsrichtung X sowie Querrichtung Y verlaufenden Höhenrichtung Z, die gemeinsam ein kartesisches Koordinatensystem aufspannen. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst eine Schaltkontaktbaugruppe 2, eine Antriebseinrichtung 3, eine Betätigungseinrichtung 4 und einen Gehäusekörper 5, der Schaltkontaktbaugruppe 2, Antriebseinrichtung 3 und Betätigungseinrichtung 4 trägt.
• Die Schaltkontaktbaugruppe 2 umfasst einen elektrischen Schaltkontakt 6 und einen Träger 7. Der Schaltkontakt 6 umfasst ein erstes Federelement 6a sowie ein weiteres Federelement 6b und erstreckt sich von einem Befestigungsende 8 bis zu einem Betätigungsende 9. Im Bereich des Befestigungsendes 8 besitzt der Schaltkontakt 6 einen Befestigungsabschnitt 10, in dem der Schaltkontakt 6 am Träger 7 befestigt ist, indem beispielsweise wie in der vorliegenden Ausführungsform das erste Federelement 6a und das weitere Federelement 6b eng aneinander liegend am Träger 7 angebracht sind. Beispielsweise können das erste Federelement 6a und das weitere Federelement 6b kraft- und form- und/oder stoffschlüssig mit dem Träger 7 verbunden sein. Im vorliegenden Fall ist der Befestigungsabschnitt 10 mit dem Träger 7 vernietet.
• An den Befestigungsabschnitt 10 schließt sich ein Federabschnitt 11 an, in welchem das erste Federelement 6a und das weitere Federelement 6b im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. An den Federabschnitt 11 schließt sich ein Kontaktabschnitt 12 an, der von einem Betätigungsabschnitt 13 gefolgt ist, an dem das Befestigungsende 9 ausgebildet ist. Im Federabschnitt 11 weist das erste Federelement 6a eine Biegung 14 auf, welche die Federeigenschaften des Federabschnitts 11 beeinflusst. Im Kontaktabschnitt 12 ist ein Kontaktelement 15 am Schaltkontakt 6 angeordnet, das eine Kontaktfläche 16 ausbildet, die in einer Schaltrichtung S mit einer von einem Gegenkontaktelement 17 ausgebildeten Gegenkontaktfläche 18 zusammenführbar ausgestaltet ist. In einer Gegenschaltrichtung S’ ist das Kontaktelement 15 vom Gegenkontaktelement 17 trennbar.
• In einer in 1 gezeigten Offenstellung O der Schaltvorrichtung 1 ist die Kontaktfläche 16 über einen Schaltweg W von der Gegenkontaktfläche 18 beabstandet gehalten. Ein elektrischer Anschluss 19 ist am Träger 7 ausgeformt, somit elektrisch leitend mit dem Schaltkontakt 6 und dem daran angeordneten Kontaktelement 15 verbunden und dient dazu, außerhalb der Schaltvorrichtung 1 elektrische Komponenten an diese anzuschließen. Ein ebenfalls nach außerhalb des Gehäusekörpers 5 geführter elektrischer Gegenanschluss 20 ist an einem Gegenträger 21 ausgeformt, der das Gegenkontaktelement 17 trägt.
• Die Antriebseinrichtung 3 ist beispielsweise als elektromotorischer Antrieb mit einer elektrischen Spule, einem Magnetkern sowie einem Joch ausgestaltet und besitzt drei Steueranschlüsse 22a, 22b und 22c, über welche die Antriebseinrichtung 3 mit einer elektrischen Steuer- bzw. Versorgungs- oder Schaltspannung versorgt werden kann. Die Versorgungsanschlüsse 12 können ähnlich wie der elektrische Anschluss 19 und der elektrische Gegenanschluss 20 als Stiftkontakte, Lötfahnen oder dergleichen ausgeführt sein. Die Antriebseinrichtung 3 kann beispielsweise auf einen Klappanker 23 der Betätigungseinrichtung wirken.
• Die Betätigungseinrichtung 4 umfasst ein Betätigungsorgan in Form eines Schiebers 24, der über den mit der Antriebseinrichtung 3 zusammenwirkenden Klappanker 23 angetrieben wird. Der Schieber 24 ist im Wesentlichen parallel zur Steckrichtung S bzw. Gegensteckrichtung S’ verschieblich am Gehäusekörper aufgenommen und besitzt als Betätigungselemente einen Schließer 25 und einen Öffner 26, die im Wesentlichen parallel zur Schaltrichtung S bzw. Gegenschaltrichtung S’ mit einem Betätigungsabstand d voneinander beabstandet sind. Der Schließer 25 bietet im Wesentlichen eine in Schaltrichtung S weisende Betätigungsfläche, die dazu ausgestaltet ist, im Bereich des Betätigungsendes 9 des Schaltkontakts 6 den Schaltkontakt 6 mit einer Schaltkraft F_s in Schaltrichtung S zu drücken. Der Öffner 26 bietet eine Betätigungsfläche, die im Wesentlichen entgegen der Schaltrichtung S, also in Gegenschaltrichtung S’ weist und dazu ausgestaltet ist, den Schaltkontakt 6 im Bereich des Betätigungsendes 9 mit einer Gegenschaltkraft F_S’ in Gegenschaltrichtung S’ zu bewegen und wie in 1 gezeigt, in der Offenstellung zu halten. Zusammen mit einer vom Federabschnitt 11 des Schaltkontakts 6 ausgewirkten Federkraft F_f addieren sich Schaltkraft F_S und Gegenschaltkraft F_S’ zu einer in Schaltrichtung S weisenden Gegenrückstellkraft F_R’ bzw. in Gegenschaltrichtung S’ wirkenden Rückstellkraft F_R.
• 2 zeigt den Schaltkontakt 6 in einer schematischen Perspektivansicht. Im Bereich des Betätigungsabschnitts 13 ragt ein freies Ende 27 des ersten Federelements 6a über ein weiteres freies Ende 28 des weiteren Federelements 6b hinaus. Somit steht das vom ersten Federelement 6a ausgebildete Betätigungsende 9 frei. Vom weiteren freien Ende 28 aus bis zu einem Punkt, in dem das erste Federelement 6a und das weitere Federelement 6b im Kontaktabschnitt 12 miteinander verbunden sind, erstreckt sich eine Versteifungsstruktur 29 entlang des weiteren Kontaktelements 6b. Die Versteifungsstruktur 29 ist als im Wesentlichen entgegen der Schaltrichtung S’ weisende Aufbiegung eines Kantenbereichs 30 des weiteren Federelements 6b ausgeformt.
• Des Weiteren verbreitert sich das weitere Federelement 6b vom weiteren freien Ende 28 bis zum Betätigungsabschnitt 12, wohingegen das Federelement 6a in diesem Bereich im Wesentlichen linear verläuft und schmaler als das weitere Federelement 6b ist. Dadurch, dass das weitere Federelement 6b die Versteifungsstruktur 29 aufweist und/oder breiter ist als das erste Federelement 6a, ist das weitere Federelement 6b zumindest im Betätigungsabschnitt 13 steifer als das erste Federelement 6a.
• Im Kontaktabschnitt 12 sind beispielsweise zwei der Kontaktelemente 17 mit Hilfe von Verbindungsmitteln 31 am Kontaktelement 6 befestigt. Die Verbindungsmittel 31 können beispielsweise, Schrauben, Nieten oder ähnliches sein. Somit können das erste Federelement 6a und das zweite Federelement 6b im Kontaktabschnitt zumindest in einem Punkt form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Vom Kontaktabschnitt 12 aus verlaufen die beiden Federelement 6a und 6b aneinander liegend und im Wesentlichen mit gleicher Außenkontur, abgesehen vom Bereich, in dem die Biegung 14 angeordnet ist, bis in den Befestigungsabschnitt 10. Im Befestigungsabschnitt 10 sind eine Reihe von Befestigungsöffnungen 32 ausgeformt, an denen der Schaltkontakt 6 beispielsweise durch Formschlusselemente, wie beispielsweise Nieten befestigt und zugleich das erste Federelement 6a mit dem weiteren Federelement 6b verbunden werden kann.
• Ferner ist in 2 ersichtlich, dass der Schaltkontakt 6 eine erste Schalteinheit 33a und eine zweite bzw. wenigstens eine weitere Schalteinheit 33b ausbildet, die in einem brückenartigen Verbindungsbereich 34 im Befestigungsabschnitt 10 miteinander verbunden und durch einen entlang einer Mittelachse M, die sich parallel zur Längserstreckung L des Schaltkontakts 6 erstreckt, verlaufenden Schlitz 35 voneinander getrennt und somit vom Verbindungsbereich bis zum Betätigungsende 9 unabhängig voneinander bewegbar sind. Die erste Schalteinheit 33a und die weitere Schalteinheit 33b umfassen also jeweils einen Befestigungsabschnitt 10, einen Federabschnitt 11, einen Kontaktabschnitt 12 und einen Betätigungsabschnitt 13.
• 3 zeigt die Schaltvorrichtung 1 in einer schematischen Seitenansicht in der Schließstellung C. Die Antriebseinrichtung 3 hat den Klappanker 23 soweit um seine Drehachse R gedreht, dass er den Schieber 24 in Schaltrichtung S bis in die Schließstellung C bewegt hat. Das Kontaktelement 16 hat am Schließer 25 anliegend und von diesem geführt den Schaltweg W zurückgelegt und liegt am Gegenkontaktelement 17 an. Über den Schaltweg W hinaus hat der Schieber 24 aus der Offenstellung O heraus einen Überhub U in Schaltrichtung S zurückgelegt, mit dem das Betätigungsende 27 nunmehr vom weiteren freien Ende 28 abgehoben ist. Somit ist die Kontaktfläche 16 des Kontaktelements 15 unter einer vom Betätigungsabschnitt 13 des ersten Federelements 6a ausgehenden Federspannung an der Gegenkontaktfläche 18 des Gegenkontaktelements 17 gehalten. Der Betätigungsabschnitt 13 des ersten Federelements 6a bildet eine Überhubfeder.
• Im Gegensatz dazu liegt in der in 1 gezeigten Offenstellung der Betätigungsabschnitt 13 des ersten Federelements 6a am Betätigungsabschnitt 13 des weiteren Federelements 6b an. Das weitere Federelement 6b bildet somit im Betätigungsabschnitt 13 einen Stützabschnitt aus, in dem es beim Öffnen bzw. Trennen der Kontaktelemente 16 und 17, also beim Überführen des Schaltkontakts 6 von der Schließstellung C in die Offenstellung O den Betätigungsabschnitt 13 des ersten Federelements 6a in Gegenschaltrichtung S’ abstützt. Folglich kann in Schaltrichtung S ein Überhub erzeugt und in Gegenschaltrichtung S’ die erhöhte Steifigkeit genutzt werden, um zuverlässig die Kontaktelemente 15 und 16 zusammen zu führen bzw. zu trennen und dabei eventuell vorhandene Verschweißungen zwischen den Kontaktflächen 17 und 18 aufzureißen.
• 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 1’ in einer schematischen Seitenansicht. Im Unterschied zur Schaltvorrichtung 1 besitzt die Schaltvorrichtung 1’ eine erste Schaltkontaktbaugruppe 2a und eine weitere Schaltkontaktbaugruppe 2b, die jeweils einen erfindungsgemäßen Schaltkontakt 6’, einen Träger 7’ sowie einen Gegenträger 21 mit entsprechenden Kontaktelementen 15’ bzw. 17’ sowie entsprechende elektrische Anschlüsse 19’ bzw. Gegenanschlüsse 20’ umfassen.
• Eine zentrale Antriebseinheit 3’ der Schaltvorrichtung 1’ treibt einen Klappanker 23’ an, der einen Schieber 24’ bewegt. Der Schieber 24’ verfügt jeweils über einen Schließer 25’ und einen Öffner 26’ für eine der beiden Schaltkontaktbaugruppen 2a und 2b. In der in 4 gezeigten Schließstellung hat der Schieber 24’ mit dem Schließer 25’ an dem Betätigungsenden 9’ der Schaltkontakte 6’ jeder der Schaltkontaktbaugruppen 2’ anliegend die Schaltkontakte 6’ in Schaltrichtung S bewegt, bis die Kontaktelemente 15’ beider Schaltkontaktbaugruppen 2a und 2b an den entsprechenden Gegenkontaktelementen 17’ anliegen.
• 5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltkontakts 6’ in einer schematischen Perspektivansicht. Ähnlich wie der Schaltkontakt 6 umfasst der Schaltkontakt 6’ ein erstes Federelement 6a’ und ein weiteres Federelement 6b’, die jeweils einen Befestigungsabschnitt 10’, einen Federabschnitt 11’, einen Kontaktabschnitt 12’ und einen Betätigungsabschnitt 13’ umfassen und gemeinsam eine erste Schalteinheit 33a’ und eine weitere Schalteinheit 33b’ ausbilden, die über einen Verbindungsbereich 34’ im Befestigungsabschnitt 10’ miteinander verbunden sind.
• Im Unterschied zum Schaltkontakt 6 verlaufen das erste Federelement 6a’ und das zweite Federelement 6b’ des Schaltkontakts 6’ bei einer in Querrichtung Y gemessen im Wesentlichen gleichen Breite übereinander liegend. Am ersten Federelement 6’a ist eine Versteifungsstruktur 29’ in Form einer im Wesentlichen parallel zur Längserstreckung L bzw. Mittelachse M verlaufenden Umbiegung seines Kantenbereiches 30’ ausgeformt. Das erste Federelement 6’a ist im Betätigungsabschnitt 13’ mit einer Schwächungsstruktur 36 in Form eines sich entlang des Betätigungsabschnitts 13’ im Wesentlichen bis zum Betätigungsende 9 verlaufenden Schlitzes versehen. Die Schwächungsstruktur 36 hilft, die Steifigkeit des ersten Federelements 6a’ im Betätigungsabschnitt 13 gegenüber der Steifigkeit des weiteren Federelements 6b’ im Betätigungsabschnitt 13’ zu verringern bzw. dessen Elastizität zu erhöhen.
• 6 zeigt insbesondere den Kontaktabschnitt 12’ und den Betätigungsabschnitt 13’ und teilweise den Federabschnitt 11’ des in 5 gezeigten Schaltkontaktes 6a in einer schematischen Perspektivansicht. Hier wird deutlich, dass beide Federelemente 6a’ und 6b’ aus Blechmaterial mit im Wesentlichen gleicher Dicke gestanzt sein können. In zusammengesetzter Form können die Federelement 6a’ und 6b’ bis zum Betätigungsabschnitt 13’ mit gleichen Außenkonturen ausgeformt sich im Wesentlichen abdeckend ausgestaltet sein. Im Betätigungsabschnitt 13’ hingegen können die Versteifungsstruktur 29 bzw. 29’ und die Schwächungsstruktur 36 dazu beitragen, dass das erste Federelement 6’a zumindest in Schaltrichtung S eine geringere Steifigkeit aufweist als das weitere Federelement 6b’.
• 7 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltkontakts 6’’. Ähnlich wie der Schaltkontakt 6’ umfasst der Schaltkontakt 6’’ einen Befestigungsabschnitt 10’, einen Federabschnitt 11’’, einen Kontaktabschnitt 12’’, einen Betätigungsabschnitt 13’’ und bildet eine erste Schalteinheit 33a’’ sowie eine zweite Schalteinheit 33b’’ aus. Im Unterschied zu den Schaltkontakten 6 und 6’ umfasst der Schaltkontakt 6’’ neben einem ersten Federelement 6a’’ und zweiten Federelement 6b’’ ein zusätzliches Federelement 6c’’, das sich vom Befestigungsabschnitt 10’’ bis über den Kontaktabschnitt 12’’ hinaus in den Betätigungsabschnitt 13’’ erstreckt. Das erste Federelement 6a’’ ist in diesem Überlappungsbereich zwischen dem weiteren Federelement 6b’’ und dem zusätzlichen Federelement 6c’’ sandwichartig gehalten. Somit weist der Federabschnitt 11’’ des Schaltkontakts 6’’ eine gegenüber den Federabschnitten 11’ und 11’’ der Schaltkontakte 6’ bzw. 6’’ eine erhöhte Federsteifigkeit sowie zwei Biegungen 14’’ auf, die jeweils am ersten Federelement 6a’’ bzw. zusätzlichen Federelement 6c’’ ausgeformt sind.
• 8 zeigt insbesondere den Betätigungsabschnitt 13’’ und den Kontaktabschnitt 12’’ sowie teilweise den Federabschnitt 11’’ des Schaltkontaktes 6’’ in einer schematischen Perspektivansicht. Hier wird deutlich, dass die Federelemente 6a’’, 6b’’ und 6c vom Befestigungsabschnitt 34’’ aus bis über den Kontaktabschnitt 12’’ hinaus und in den Betätigungsabschnitt 13’’ hinein eine im Wesentlichen die gleiche Außenkontur aufweisen und sich abdeckend übereinander liegen können. Das zusätzliche Federelement 6c’’ endet im Wesentlichen knapp oberhalb bzw. in Höhenrichtung Z unterhalb des Kontaktabschnitts 12’’, so dass im Betätigungsabschnitt 13’’ das erste Federelement 6a’’ und das weitere Federelement 6b’’ somit daran ausgeformter Versteifungsstruktur 29’’, Schwächungsstruktur 36’’ und dem Betätigungsende 9’’ im Wesentlichen frei liegen.
• 9 zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltkontakts 6’’’. Ähnlich wie der Schaltkontakt 6 umfasst der Schaltkontakt 6’’’ einen Befestigungsabschnitt 10’’’, einen Federabschnitt 11’’’, einen Kontaktabschnitt 12’’’ und einen Betätigungsabschnitt 13’’’, die von einem ersten Federelement 6a’’’ und von einem zweiten Federelement 6b’’’ gebildet sind. Im Gegensatz zu den Schaltkontakten 6, 6’ und 6’’ besitzt der Schaltkontakt 6’’’ lediglich eine Schalteinheit 33’’’, die ein Kontaktelement 17’’’ hält.
• Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind Abweichungen von den oben beschriebenen Ausführungsformen möglich. So kann eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1, 1’ eine beliebige Anzahl den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestalteter Schaltkontaktbaugruppen 2, 2’, 2a, 2b, Antriebseinrichtungen 3, 3’ und Betätigungseinrichtungen 4, 4’ aufweisen. Der Gehäusekörper 5, 5’ kann den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sein, um Schaltkontaktbaugruppen 2, 2’, 2a, 2b; Antriebseinrichtungen 3, 3’ und Betätigungseinrichtungen 4, 4’ zu tragen.
• Die Schaltkontaktbaugruppen 2, 2’, 2a, 2b können Schaltkontakte 6, 6’, 6’’, 6’’’ mit einer beliebigen Anzahl den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestalteter, beispielsweise blattfederartiger Federelemente 6a, 6a’, 6b, 6b’, 6c, 6a’’’, 6b’’’ sowie entsprechende Trägern 7 aufweisen und Befestigungsenden 8, 8’, 8’’, 8’’’, Betätigungsenden 9, 9’, 9’’, 9’’’, Befestigungsabschnitte 10, 10’, 10’’, 10’’’, Federabschnitte 11, 11’, 11’’, 11’’’, Kontaktabschnitte 12, 12’, 12’’, 12’’’, Betätigungsabschnitte 13, 13’, 13’’, 13’’’, Biegungen 14, 14’, 14’’, 14’’’, Kontaktelemente 15, 15’, 15’’, 15’’’ und Kontaktflächen 16, 16’, 16’’, 16’’’ ausbilden. Die Gegenkontaktelemente 17, 17’, 17’’, 17’’’ können entsprechend den jeweiligen Anforderungen gemäß Gegenkontaktflächen 18, 18’, 18’’, 18’’’ ausbilden. Elektrische Anschlüsse 19, 19’, 19’’, 19’’’ und Gegenanschlüsse 20, 20’, 20’’, 20’’’ können den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet und angeordnet sein. Gegenträger 21 können den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sein, um Gegenkontaktelemente 17, 17’, 17’’, 17’’’ zu tragen. Freie Enden 27, 27’, 27’’, 27’’’, 28, 28’, 28’’, 28’’’, Versteifungsstrukturen 29, 29’, 29’’, 29’’’, Kantenbereiche 30, 30’, 30’’, 30’’’, Verbindungsmittel 31 und Befestigungsöffnungen 32 können in beliebiger Anzahl und den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet sowie angeordnet sein.
• Des Weiteren kann ein erfindungsgemäßer Schaltkontakt 6, 6’, 6’’, 6’’’ eine beliebige Anzahl von Schalteinheiten 33a, 33a’, 33a’’, 33b, 33b’, 33b’’, 33’’’ ausbilden, die in einen Verbindungsbereich 34, 34’, 34’’ miteinander verbunden sowie durch einen Schlitz 35, 35’, 35’’ voneinander getrennt sein können. Schwächungsstrukturen 36, 36’, 36’’ und Verbindungsöffnungen 37, 37’, 37’’, 37’’’ können in beliebiger Anzahl sowie den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet und angeordnet sein.
• Ferner können Klappanker 23, 23’, Schieber 24, 24’, Schließer 25, 25’ und Öffner 26, 26’ in beliebiger Anzahl den jeweiligen Anforderungen gemäß ausgestaltet und angeordnet sein, um die Schaltvorrichtung 1, 1’ von der Offenstellung O in die Schließstellung C und zurück zu überführen, indem den jeweiligen Anforderungen gemäß dimensionierte Federkräfte F_F, Schaltkräfte F_S, Gegenschaltkräfte F_S’, Rückstellkräfte F_R und Gegenrückstellkräfte F_R’ in Schaltrichtung S bzw. Gegenschaltrichtung S’ aufgebracht und auf den Schaltkontakt 6, 6’, 6’’, 6’’’ übertragen werden.
• Bezugszeichenliste

1, 1’

Schaltvorrichtung (Relais)

2, 2’

Schaltkontaktbaugruppe

2a

erste Schaltkontaktbaugruppe

2b

weitere Schaltkontaktbaugruppe

3, 3’

Antriebseinrichtung

4, 4’

Betätigungseinrichtung

5, 5’

Gehäusekörper

6, 6’, 6’’

Schaltkontakt

6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’

erstes Federelement

6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’

weiteres Federelement

6c

zusätzliches Federelement

7

Träger

8, 8’, 8’’, 8’’’

Befestigungsende

9, 9’, 9’’, 9’’’

Betätigungsende

10, 10’, 10’’, 10’’’

Befestigungsabschnitt

11, 11’, 11’’, 11’’’

Federabschnitt

12, 12’, 12’’, 12’’’

Kontaktabschnitt

13, 13’, 13’’, 13’’’

Betätigungsabschnitt

14, 14’, 14’’, 14’’’

Biegung

15, 15’, 15’’, 15’’’

Kontaktelement

16, 16’, 16’’, 16’’’

Kontaktfläche

17, 17’, 17’’, 17’’’

Gegenkontaktelement

18, 18’, 18’’, 18’’’

Gegenkontaktfläche

19, 19’, 19’’, 19’’’

elektrische Anschluss

20, 20’, 20’’, 20’’’

elektrischer Gegenanschluss

21

Gegenträger

22a, 22b, 22c

Steueranschlüsse

23, 23’

Klappanker

24, 24’

Schieber/Betätigungsorgan

25, 25’

Schließer

26, 26’

Öffner

27, 27’, 27’’, 27’’’

freies Ende

28, 28’, 28’’, 28’’’

weiteres freies Ende

29, 29’, 29’’, 29’’’

Versteifungsstruktur

30, 30’, 30’’, 30’’’

Kantenbereich

31

Verbindungsmittel

32

Befestigungsöffnung

33’’’

Schalteinheit

33a, 33a’, 33a’’

erste Schalteinheit

33b, 33b’, 33b’’

weitere Schalteinheit

34, 34’, 34’’

Verbindungsbereich

35, 35’, 35’’

Schlitz

36, 36’, 36’’, 36’’’

Schwächungsstruktur

37, 37’, 37’’, 37’’’

Verbindungsöffnung

O

Offenstellung

C

Schließstellung

F_F

Federkraft

F_S

Schaltkraft

F_S’

Gegenschaltkraft

F_R

Rückstellkraft

F_R’

Gegenrückstellkraft

L

Längserstreckung

R

Drehachse

S

Schaltrichtung

S’

Gegenschaltrichtung

U

Überhub

W

Schaltweg

X

Längsrichtung

Y

Querrichtung

Z

Höhenrichtung

Claims (10)

1. Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) für eine elektrische Schaltvorrichtung (1, 1’), mit einem blattfederförmigen Betätigungsabschnitt (13, 13’, 13’’, 13’’’), dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (13, 13’, 13’’, 13’’’) in einer Schaltrichtung (S) eine geringere Steifigkeit aufweist als in einer entgegen der Schaltrichtung (S) weisenden Gegenschaltrichtung (S’).
2. Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (13, 13’, 13’’, 13’’’) eine Versteifungsstruktur (29, 29’, 29’’, 29’’’) aufweist.
3. Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (29, 29’, 29’’, 29’’’) als Umbiegung eines Kantenbereichs (30, 30’, 30’’, 30’’’) des Schaltkontakts (6, 6’, 6’’, 6’’’) ausgestaltet ist.
4. Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (13, 13’, 13’’, 13’’’) ein erstes Federelement (6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’) und wenigstens ein weiteres Federelement (6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’) umfasst, die zumindest abschnittsweise im Wesentlichen entlang einer Längserstreckung (L) des Betätigungsabschnitts (13, 13’, 13’’, 13’’’) verlaufen, wobei im Wesentlichen quer zur Längserstreckung (L) das erste Federelement (6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’) eine geringere Steifigkeit als das wenigstens eine weitere Federelement (6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’) aufweist.
5. Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Federelement (6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’) im Betätigungsabschnitt (13, 13’, 13’’, 13’’’) zumindest teilweise quer zur Schaltrichtung (S) gemessen breiter ist als das erste Federelement (6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’).
6. Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’) das wenigstens eine weitere Federelement (6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’) im Bereich des Betätigungsabschnitts (13, 13’, 13’’, 13’’’) überragt.
7. Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’) ein Betätigungsende (9, 9’, 9’’, 9’’’) des Schaltkontakts (6, 6’, 6’’, 6’’’) ausbildet.
8. Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine weitere Federelement (6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’) zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Federelement (6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’) und einem zusätzlichen Federelement (6c) verläuft.
9. Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zusätzliche Federelement (6c) im Wesentlichen von einem Befestigungsende (8, 8’, 8’’, 8’’’) des Schaltkontakts (6, 6’, 6’’, 6’’’) bis zum Betätigungsabschnitt (13, 13’, 13’’, 13’’’) erstreckt.
10. Elektrische Schaltvorrichtung (1, 1’), gekennzeichnet durch wenigstens einen Schaltkontakt (6, 6’, 6’’, 6’’’) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9.

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