DE1091193B - Kontaktfederanordnung fuer elektrische Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktfederanordnung für elektrische Schalter mit einem schwingbaren, elastisch vorgespannten Kontaktarm, dessen fußseitiger Teil gewunden verläuft. Sie ist vornehmlich für Einbauschalter wie Druckknopf- bzw. Zugschalter bestimmt. Bei elektrischen Schaltern müssen zur Vermeidung von zerstörend wirkenden Schaltlichtbögen verhältnismäßig weite Schaltwege vorgesehen werden, die sich instesondere bei kleine äußere Abmessungen aufweisenden Schaltern mit drehbarem, schwingbare Kontaktfedern tragendem Schaltglied in beachtlich großen erforderlichen Schwenkwinkeln der Kontaktfedern äußern. Da sich die für derart große Federungsbereiche erforderlichen Längen der Kontaktfedern unter Zugrundelegung der bisher üblichen Bügelformen vielfach nicht in dem zur Verfügung stehenden Raum unterbringen lassen, werden in der Regel gelenkig gehalterte Kontaktglieder verwandt, die durch besondere Federn belastet sind. Dies bedingt eine verwickelte Fertigung und vermindert die Belastbarkeit des Schalters, da in den Gelenken der schwingbaren Schaltglieder beachtlich große Übergangswiderstände anfallen können, die bei größeren Stromstärken zu ungünstig hohen Erwärmungen führen. Derartige Schwierigkeiten ergeben sich insbesondere bei bekannten Einbau-Druckknopf- bzw. -Zugschaltern, die nur kleine Abmessungen der drehbaren Schaltglieder zulassen. Auch für Schalter mit größeren Abmessungen werden oftmals Kontaktfedern gefordert, die eine verhältnismäßig hohe Federkraft bei flacher Kennlinie der Federung aufweisen. Dieser Forderung läßt sich durch die bekannte Ausbildung des Kontaktfederfußes als Bügel oft nicht zufriedenstellend genügen. Bei einem bereits bekannten Nockenschalter ist schon ein aus drahtförmigem Werkstoff gebogener Kontakthebel verwandt, der einen gehäusefesten Zapfen mit einem schraubenlinienförmig verlaufenden Bereich seiner Länge umfaßt. ■ Ein Arm dieses gewendelten Teiles trägt einen Schaltkontakt, während der andere Arm sich an einem feststehenden Widerlager abstützt und dabei zugleich einen elektrischen Anschluß leiter festklemmt. Bei dieser Ausführung bedarf der schraubenlinienförmig gewundene Fußteil des Schaltarmes auf dem ihn halternden, in seinen Innenraum fassenden Zapfen eines erheblichen Spieles, weil andernfalls reibungsbedingt nicht der gesamte gewundene Längenbereich des Kontaktfeder fuß es zur elastischen Verformung herangezogen wird. Ein Spiel in der Abstützung des federnden Kontaktarmteiles schließt jedoch beachtliche große Reibungskräfte nicht aus und bedingt überdies, daß der Bewegungsbereich des an dem federnden Arm sitzenden Schaltkontaktes nicht genau bestimmt werden kann. Bei elektrischen Maschinen, wie Motoren bzw. Generatoren, sind überdies Bürsten-

Kontaktfederanordnung für elektrische
Schalter

Anmelder:

Bär Elektrowerke G. m. b. H.,
Schalksmühle (Westf.)

Carl Bär, Schalksmühle (Westf.),
ist als Erfinder genannt worden

anordnungen bekannt, bei denen der die Schleifkohle belastende Druck durch eine als Flachspirale gewundene Feder geäußert wird, deren äußeres Ende mit einem isolierenden Druckstück auf die Kohle einwirkt. Hierbei stellt der federnde Arm der Flachspirale ledig-Hch einen ein verschiebbares jedoch praktisch ruhendes Bauteil belastenden Hebel dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktfederanordnung zu schaffen, die bei kleinen äußeren Abmessungen große Federwege bei flacher Kennlinie der Federung und freizügig wählbarer Vorspannung zur Verfügung stellt, wobei der Schaltarm sich weitgehend genau in einer vorgegebenen Bahn bewegt. Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Fußteil des Kontaktarmes als an sich bekannte Flachspirale gewunden ist, deren inneres Ende ein einem Bauteil formschlüssig drehfest angeschlossenes Halterungsglied bildet. Hierbei wird die an sich bekannte Möglichkeit, ein großes Federvolumen bzw. eine große Federlänge auf einem besonders engen Raum unterzubringen und praktisch reibungsfrei wirksam werden zu lassen, für Kontaktfedern von elektrischen Schaltern ausgenutzt. Daher läßt sich stets ein großer und genau bestimmter Federweg bei einer flachen Federungskennlinie erzielen. Daneben besteht der Vorteil, daß sich in Form von Flachspiralen gewundene Fußteile von Federn in besonders einfacher Art an anderen Bauteilen, beispielsweise an dem Sockel bzw. an einem beweglichen Teil des Schalters, haltern lassen, so daß der Zusammenbau des Schalters gegenüber vorbekannten Ausführungen vereinfacht wird. Da die Möglichkeit, eine praktisch beliebig große Federlänge auf kleinem Raum unterzubringen und reibungsfrei wirken zu lassen, es auch ermöglicht, die Beanspruchungen des Federwerkstoffes

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niedrig zu halten, ergibt sich überdies eine besonders große Dauerhaftigkeit der Kontaktfederanordnung.

Die Erfindung kann bei nur einen Federarm aufweisenden Kontaktfederanordnungen verwirklicht werden. Es ist ferner möglich, die mehreren Kontaktfederarmen fußseitig zugeordneten Flachspiralen ineinanderliegend anzuordnen. Damit ergibt sich ein besonders geringer Raumbedarf. Sofern für eine Schaltungsaufgabe zwei Kontaktfederarme erforderlich sind, können überdies die inneren Enden der ineinanderliegenden Flachspiralen einstückig zusammenhängen, d. h., die beiden Kontaktfederarme können gemeinsam aus einem Werkstoffstreifen geformt werden, dessen mittlerem Bereich eine doppelgängige Flachspirale angeformt ist.

Zur drehfesten Halterung der den Fuß eines oder zweier Kontaktarme bildenden Flachspirale können an sich bekannte Mittel dienen. In den Innenraum der Spirale kann z. B. ein Bereich des die Kontaktfeder bildenden Werkstoffes abgewinkelt sein, der in einem Längsschlitz eines Zapfens aufnehmbar ist, wobei vorzugsweise Teile der inneren Spiralwindung einen eindeutigen Sitz der Verbindung gewährleisten, indem sie sich der Außenfläche des Zapfens anlegen. Es wäre ferner möglich, den inneren Teil der Spirale mehrkantig zu formen, um ihn auf einem sinngemäß unrund gestalteten Zapfen drehfest aufzunehmen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dem inneren Ende des den Kontaktarm bildenden Werkstoffstreifens nach außen weisende Zungen anzuformen, die in Schlitzen eines etwa U-förmigen Lagerbockes aufnehmbar sind, dessen lichte Weite etwa der Breite der Feder entspricht. Solche Halterungen erfordern allerdings fallweise noch recht umfangreiche Bearbeitungen der Aufnahmeteile. In dieser Hinsicht ist es meist zweckmäßiger, gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung den eine Flachspirale bildenden Fuß der Kontaktfeder unter Belassung eines im Innenraum der Spirale liegenden Verbindungssteges parallel zur Längserstreckung der Kontaktfeder mit der Dicke einer Traplatte od. dgl. angepaßter Weite zu schlitzen. Bei solchen Ausführungen kann der im Innenraum der Spirale die beiden durch die Schlitzung gebildeten Bereiche verbindende Steg unmittelbar in einen Schlitz einer Tragplatte fassen, die ihrerseits in den Schlitz der Kontaktfeder greift. Hiermit ergibt sich eine einfache Halterung, die der Kontaktfeder eine sichere Führung vermittelt und die praktisch anfallenden Kontaktdrücke zuverlässig aufnimmt.

Unter Zugrundelegung solcher Gestaltungen lassen sich überdies gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung Kontaktfederanordnungen in besonders einfacher Weise herstellen und haltern, die zwei etwa parallel liegende, unabhängig voneinander federnde Arme haben. Zu diesem Zweck wird der für die Kontaktfederanordnung vorgesehene Werkstoff streif en bis auf einen dem Kern der Spirale zugeordneten Bereich längsgeschlitzt, so daß zwei Federarme entstehen, die lediglich im Bereich der inneren Enden der fußseitigen Spiralen zusammenhängen und hier in einem Schlitz einer Platte od. dgl. halterbar sind. Die Kontaktfederarme können dabei so angeordnet sein, daß sie je auf einer Seite der Trägerplatte liegen. Solche Anordnungen eignen sich beispielsweise für zweipolige Schalter.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den für die Erfindung wesentlichen Teil eines Einbaudruckknopfschalters in Draufsicht,

Fig. 2 eine einem Nockenschalter zugeordnete Ausbildung der Kontaktfeder,

Fig. 3 eine abgewandelte Halterung der Kontaktfeder in Draufsicht,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Fig. 3,
Fig. 5 das Ende des der Anordnung nach den Fig. 3 und 4 zugeordneten, für die Herstellung der Kontaktfeder vorbereiteten Werkstoffstreifens,

Fig. 6 eine weitere Halterungsmöglichkeit für eine Kontaktfeder in Ansicht,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Anordnung nach

ίο Fig. 6,

Fig. 8 den zur Bildung der Kontaktfeder nach den Fig. 6 und 7 vorbereiteten Werkstoffstreifen in Draufsicht,

Fig. 9 eine gegenüber der Fig. 8 abgewandelte Ausbildung eines zur Bildung einer Kontaktfederanordnung bestimmten Werkstoffstreifens in gleicher Darstellung,

Fig. 10 in Draufsicht die für die Erfindung wesentlichen Teile eines zweipoligen Schalters,

Fig. 11 einen Schnitt XI-XI nach Fig. 10,

Fig. 12 eine zweiarmige Kontaktfederanordnung als Draufsicht.

Gemäß der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anordnung ist in einem Gehäuseteil 20 eine etwa sternförmige Aussparung 21 angeordnet, in der ein Schalträdchen 22 drehbar ist, zu dessen schrittweisem Antrieb nicht dargestellte Mittel, wie eine Druckknopfanordnung, der Schwinghebel eines Zugschalters od. dgl., dienen. An gegenüberliegenden Seiten des drehbaren Schalträdchens 22 sind Kontaktfedern 23 befestigt, die mit sockelfesten Kontakten 24 zusammenwirken. Beim Schalten legen sich die Kontakte wechselweise an die Gegenkontakte 24 oder in die freien Bereiche 25 der Aussparung 21. Die sternförmige Gestaltung der Aussparung 21 bewirkt bei dieser Anordnung, daß das Schaltglied 22 sich jeweils nur in einem vorgegebenen Drehsinn bewegen kann, weil für den entgegengesetzten Drehsinn die Schaltglieder 23 als Sperrmittel wirken. Solche Schaltglieder 23 wurden bisher als scharnierartig angelenkte, durch Drehfedern belastete Hebel ausgebildet. Hierbei fallen insbesondere bei stärkeren Strombelastungen Schwierigkeiten an, da die scharnierartigen Gelenke beachtlich große elektrische Übergangswiderstände haben.

Diese Mängel sind unter Zugrundelegung der erfindungsgemäßen Kontaktfedergestaltung dadurch vermieden, daß die Fußteile der Kontaktfedern 23 in Form von Flachspiralen 26 verlaufen, wobei eine große Federlänge auf engem Raum unterbringbar ist, so daß die beispielsweise bei der Schalterausführung nach Fig. 1 erforderlichen großen Schwenkwinkel der als Federn ausgebildeten Kontaktglieder 23 ohne unzulässig hohe mechanische Beanspruchungen erzielbar sind. Die Befestigung der Kontaktfedern an dem Trägerglied 22 kann verschiedenartig ausgebildet werden.

Fig. 2 zeigt an dem Beispiel eines Nockenschalters einen der Steuerung durch eine drehbare Nockenscheibe 30 unterstellten federnden Schaltarm 31, der mit feststehenden Kontakten 32 zusammenwirkt und dessen Fuß nach Art einer Flachspirale 33 gewunden ist. Das innere Ende 34 der Flachspirale ist in einem Längsschlitz eines Zapfens 35 gehaltert, wobei die innere Spiralwindung einen unverrückbaren Sitz der Kontaktfeder sichert, da sie sich zumindest bereichsweise der Mantelfläche des Zapfens 35 anlegt.

Eine andere Befestigung der Kontaktfeder ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Das spiralig gewundene Ende 40 der Kontaktfeder 41 trägt hier am Ende nach den Seiten vorragende Lappen 42, die in Schlitze der

Schenkel eines im wesentlichen U-förmigenTragbügels 43 eingeschoben sind. Die für solche Kontaktfedern erforderliche Form des Anschlußendes ergibt sich aus Fig. 5, die die Feder 41 und die ihrem Anschlußende angeformten vorragenden Zungen 42 zeigt.

Die in den Fig. 6 bis 8 dargestellte Befestigung einer Kontaktfeder sieht vor, in dem spiralig gewundenen Ende. 50 einer Kontaktfeder 51 einen parallel zu deren Längserstreckung liegenden Schlitz 52 anzuordnen, dessen lichte Weite der Dicke eines plattenförmigen Traggliedes 53 angepaßt ist. Der insbesondere aus Fig. 8 ersichtliche Schlitz 52 beläßt am Anschlußende der Kontaktfeder 51 einen Steg 54, der beim Wickeln der Spirale 50 in deren freien Innenraum abgewinkelt wird, wie Fig. 7 erkennen läßt. Zur Aufnahme der Feder dient eine Einschlitzung der Tragplatte 53, in die der mittlere Bereich des Steges 54 passend faßt. Beim Zusammenfügen der Teile legt sich sinngemäß die Tragplatte 53 in den Schlitz 52 des Kontaktfederfußes. Auch hierbei fällt eine sichere Ab-Stützung und Führung der Kontaktfeder an.

Für einen doppelpoligen Schalter, der beispielsweise in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, kann die in Fig. 6 bis 8 dargestellte Kontaktfederausführung gemäß Fig. 9 abgewandelt werden, indem in der Feder 60 ein längsdurchlaufender Schlitz 61 angeordnet wird, der zwei Federarme 62 und 63 bildet, die lediglich im Bereich des Anschlußendes über einen von der Längsschlitzung ausgenommenen Steg 64 zusammenhängen. Nach dem gemeinsamen Winden fußseitiger Spiralen der Federarme 62 und 63 ergeben sich bei dieser Kontaktfederausführung zwei selbständig federnde Arme, die insbesondere aus Fig. 11 ersichtlich sind. Diese Kontaktarme mögen je auf einer Breitseite eines scheibenförmigen Traggliedes 65 aus Isolierwerkstoff liegen und je mit zwei sinngemäß angeordneten festen Kontakten 66, 67 zusammenwirken. Die festen Kontakte 66, 67 können ebenfalls durch eine isolierende Platte 68 elektrisch getrennt sein. Beim Drehen des scheibenförmigen Traggliedes 65 verbinden bzw. trennen wechselweise die Schaltarme 62, 63 die Kontakte 66, 67.

Die in Fig. 12 dargestellte doppelarmige Kontaktfeder ist aus einem durchlaufenden Werkstoffstreifen gebildet, indem dessen mittlerer Teil zu einer zweigängigen Flachspirale 70 geformt ist, wobei der Halterungsbereich durch einen Schlitz gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 bis 8 gebildet sein mag, indem der im Kern der Spirale verbleibende Steg an einem flachen Träger 71 festgelegt ist. Kontaktfederanordnungen nach Fig. 12 können insbesondere für Schalteranordnungen gemäß Fig. 1 verwandt werden, wobei der Vorteil besteht, daß durch die einstückige Herstellung beider Kontaktfedern 72, 73 im Bereich des beweglichen Schaltgliedes keinerlei Übergangswiderstände anfallen.

Die dargestellten Ausführungen sind, wie schon erwähnt wurde, nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr mancherlei andere Ausführungen möglich. Einzelheiten der Ausführungsbeispiele lassen sich beliebig austauschen. Beispielsweise könnten zweiarmige Kontaktfedern nach Fig. 12 der Zeichnung auch nach Fig. 2 gehaltert werden. Die freien Enden der Federarme werden in der Regel mit besonderen Kontakten zu versehen sein. Im übrigen können die Kontaktfedern bereichsweise durch sinngemäße Formgebung versteift werden bzw. über ihre Länge, fallweise auch im Bereich der fußseitigen Spirale, wechselnde Breiten aufweisen.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kontaktfederanordnung für elektrische Schalter mit einem schwingbaren, elastisch vorgespannten Kontaktarm, dessen fußseitiger Teil gewunden verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil des Kontaktarmes (23, 31, 41, 51, 62, 63, 72, 73) als an sich bekannte Flachspirale (26,33,40,50,70) gewunden ist, deren inneres Ende ein einem Bauteil formschlüssig drehfest angeschlossenes Halterungsglied bildet.

2. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fußseitig angeordneten Flachspiralen (70) mehrerer Kontaktfederarme (72, 73) ineinanderliegend verlaufen (Fig. 12).

3. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden der fußseitigen Flachspiralen zweier Kontaktfederarme (72, 73) einstückig zusammenhängen.

4. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch einen sich abgewinkelt in den freien Innenraum der Flachspirale (33) erstreckenden Bereich (34) der Kontaktfeder (Fig. 2).

5. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der als Flachspirale ausgebildete Fuß (50) der Kontaktfeder (51) unter Belassung eines in seinem im Innenraum liegenden Verbindungssteges (54) parallel zur Längserstreckung der Feder (51) mit der Dicke einer Tragplatte (53) od. dgl. angepaßter Weite geschlitzt ist.

6. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfeder durch einen sich bis zum Halterungsbereich der Flachspirale erstreckenden Längsschlitz (61) in voneinander unabhängig federnde Arme (62, 63) gegliedert ist.

7. Kontaktfederanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kernteil der Flachspirale (40) seitlich vorragende, zur Halterung dienende Zungen (42) angeformt sind, die in den Schenkeln eines etwa U-förmigen Tragbügels (43) eingeformte Schlitze fassen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 943 657, 730 920.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 628/296 10.60