DE19741919C1 - Lasttrennschalter, insbesondere für den Laststromkreis eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lasttrennschalter, insbesondere für den Laststromkreis einer Fahrzeugbatterie, wobei der Laststromkreis über ein Elektromagnetsystem automatisch auf­ trennbar ist.

Bei Kraftfahrzeugen ist es in bestimmten Störungssituationen wünschenswert, das Bordnetz möglichst in unmittelbarer Nähe der Batterie schlagartig stromlos zu schalten. Solche Fälle sind beispielsweise ein Kurzschluß im Lastkreis, der zur Bat­ terieentladung oder zu einem Fahrzeugbrand führen kann, eine Verpolung bei Starthilfe, die zu einer Schädigung der Batte­ rie, aber auch zu einer Zerstörung der elektronischen Systeme im Bordnetz führen kann, oder auch ein Aufprall-Unfall, bei dem ebenfalls Kurzschlüsse mit einer daraus resultierenden Brandgefahr entstehen können.

Aus der DE 41 10 240 C1 ist bereits eine Einrichtung zur Ab­ sicherung eines Hauptstrompfades in einem Kraftfahrzeug be­ kannt. Hierbei wird eine Kurzschlußsituation durch verschie­ dene Fühler und Vergleichsmittel festgestellt und zur Tren­ nung des Stromkreises ausgewertet. Als Abschaltmittel werden dort beispielsweise eine Sprengkapsel oder ein elektromagne­ tischer Aktuator genannt, ohne daß auf die Konstruktion und die Funktion eines derartigen Aktuators näher eingegangen wird.

Aus der EP 0 725 412 A2 ist ferner eine Sicherungsvorrichtung für eine Stromleitung in Fahrzeugen bekannt, bei der ein Stromstärkesensor ein nachgeschaltetes Trennmittel steuert, mit dem bei Überstrom die Stromleitung unterbrochen wird. Im einzelnen sind dort Trennmittel mit einer Sprengkapsel ge­ nannt, wobei bei Auslösung des Trennmittels ein Kabel durch­ schnitten oder ein Stecker aus dem Gehäuse gedrückt wird. Nach dem Auslösen derartiger Trennmittel ist auch nach Besei­ tigung der Störung ein Wiedereinschalten nicht ohne weiteres möglich; vielmehr muß das Sicherungselement ausgetauscht wer­ den.

Aus der DE 32 32 466 A1 ist eine Schaltanordnung in Kraft­ fahrzeugen bekannt, bei der zur Abtrennung des Laststromkrei­ ses bei Überstrom ein elektromagnetisches Relais verwendet ist. Bei diesem Relais ist einer der Kontakte auf einem Hitz­ drahtelement angeordnet, welches eine Knickfeder zur Kon­ takttrennung bei Überstrom enthält. In diesem Fall wird der gesamte Laststrom über das Hitzdrahtelement geführt.

Aus der DE-AS 10 55 102 ist ein Überstromschalter bekannt, welcher zur Überstromauslösung ein Kniehebelsystem verwendet. Der Kniehebel befindet sich im Normalbetrieb in gestrecktem Zustand und drückt dabei eine Kontaktfeder in die Schließpo­ sition; bei Überstrom wird das Knielhebelsystem durch einen Elektromagneten mit einem Stößel aus der gestreckten Stellung eingeknickt, wodurch sich die Kontaktfeder aufgrund ihrer Vorspannung in die Öffnungsstellung bewegen kann.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lasttrenn­ schalter, insbesondere zum Abtrennen einer Fahrzeugbatterie in kritischen Situationen, zu schaffen, der einen kompakten Aufbau besitzt, damit er auf engem Raum direkt im Bereich der Batterieklemme untergebracht werden kann. Außerdem soll die­ ser Lasttrennschalter ein manuelles Wiedereinschalten des Bordnetzes ermöglichen, sobald die Störung behoben ist. Schließlich soll es auch möglich sein, den Lasttrennschalter so auszugestalten, daß der Lastkreis auch manuell abschaltbar ist, beispielsweise vor einem längeren Stillstand des Fahr­ zeuges.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit einem Lasttrennschalter mit folgenden Merkmalen erreicht:

• - einem Auslösesystem mit einem automatischen Antrieb und ei­ nem Stößel,
• - einem mit einem Pol einer Spannungsquelle verbindbaren Ein­ gangsleiter,
• - einem mit dem Laststromkreis verbindbaren Ausgangsleiter,
• - einer ein bewegliches Kontaktstück betätigenden Kontaktwip­ pe mit zur Herstellung einer Schaltverbindung zwischen dem Eingangsleiter und dem Ausgangsleiter, wobei die Kontakt­ wippe zwischen einer Schließposition und einer Öffnungspo­ sition schwenkbar und in die Öffnungsposition durch eine Aufreißfeder vorgespannt ist, und
• - einer zwischen der Kontaktwippe und einem Widerlager einge­ spannten Knickfeder, an deren Mittelbereich der Stößel an­ greift und die entgegen der Wirkrichtung des Stößels eine Vorzugs-Durchbiegung aufweist, wobei diese Durchbiegung durch einen Anschlag auf ein Maß begrenzt ist, das kleiner ist als der Stößelhub am Angriffspunkt, derart, daß im Ein­ schaltzustand des Trennschalters die nahezu gestreckte Knickfeder die Kontaktwippe in ihrer Einschaltposition vor­ spannt, während bei Ansprechen des Auslösesystems die Knickfeder durch den Stößel über ihren Totpunkt bewegt und durch die Aufreißfeder entgegen ihrer Vorzugs-Durchbiegung bei gleichzeitiger Bewegung der Kontaktwippe in die Aus­ schaltposition durchgebogen wird.

Ein wesentliches Element ist also die Knickfeder, die nach einer Seite eine Vorzugs-Durchbiegung besitzt, wobei diese Durchbiegung jedoch durch einen Anschlag begrenzt ist, so daß die Feder nach dieser Seite nur wenig über den Totpunkt aus­ lenkbar ist und in diesem nahezu gestreckten Zustand die Kraft auf die Kontaktwippe übertragen kann, mit der die Rück­ stellkraft der Aufreißfeder überwunden und der Laststromkreis geschlossen gehalten wird. Wird jedoch das Auslösesystem ak­ tiviert, so ist über den Stößel, der im Mittelbereich der Knickfeder angreift, nur eine relativ geringe Kraft aufzu­ bringen, um die Knickfeder über den Totpunkt hinweg auf die Gegenseite zu bewegen, wo sie sich frei durchbiegen kann und entsprechend durch die Kraft der Aufreißfeder auch durchgebo­ gen wird, um den Laststromkreis zu öffnen. Diese Auslösung der Knickfeder benötigt nur einen kleinen Kraft-Weg-Impuls, so daß das Auslösesystem, beispielsweise ein Elektromagnetsy­ stem mit Anker, relativ klein gehalten werden kann. Dadurch sind die bewegten Massen gering, und das System ist nicht an­ fällig gegen mechanische Schwingungen und Stöße.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Widerlager für die Knickfeder durch einen in deren Längsrich­ tung beweglichen Schieber gebildet, der durch ein Handbetäti­ gungsorgan zwischen einer Ausschaltposition, in der die Knickfeder bei der Öffnungsposition der Kontaktwippe ihre ge­ streckte Lage bzw. die Vorzugs-Durchbiegung einzunehmen ver­ mag, und einer Einschaltposition, in der die gestreckte Knickfeder die Kontaktwippe in ihre Schließposition vor­ spannt, umschaltbar ist. Vorzugsweise wird der Schieber durch eine Längsführung annähernd parallel zur gestreckten Knickfe­ der geführt und durch die Aufreißfeder über die Knickfeder in seine Ausschaltposition vorgespannt. Die Längsführung kann beispielsweise durch einen in ein Langloch eingreifenden Füh­ rungsstift gebildet sein. Als Handbetätigungsorgan dient in einer bevorzugten Ausführungsform ein Drehschalter, dessen Drehachse senkrecht auf einer Verlängerungslinie der ge­ streckten Knickfeder steht und der mit einem exzentrischen Mitnehmerzapfen an einer quer zu der Verlängerungslinie ver­ laufenden Mitnehmerkante des Schiebers mit einem zu der Ver­ längerungslinie unsymmetrischen Schwenkbereich angreift.

Wie bereits erwähnt, kann als Antriebssystem für die Auslö­ sung des Trennschalters ein Elektromagnetsystem Verwendung finden, dessen Anker über den mit ihm verbundenen Stößel an der Knickfeder anliegt und im Ruhezustand durch die Knickfe­ der gegen einen Ankeranschlag gedrückt wird. Dadurch kann der Anker auch im unbetätigten Zustand nicht klappern. Es können verschiedene Elektromagnetsysteme Verwendung finden, bei­ spielsweise ein Klappanker-Magnetsystem oder auch ein Huban­ ker-Magnetsystem, bei dem der Stößel als axialer Fortsatz des Hubankers ausgebildet ist.

Als Antriebssystem kommt aber auch ein polarisiertes Elektro­ magnetsystem in Betracht. Ein solches System besitzt bei­ spielsweise ein U-förmiges Joch, an dem ein als Stößel die­ nender, mit der Knickfeder verbundener Dauermagnet im Ruhezu­ stand aufgrund seiner eigenen Magnetisierung anliegt. In die­ sem Fall wird das Magnetsystem zur Auslösung gegensinnig er­ regt, so daß der dauermagnetische Stößel abgestoßen wird und so die Knickfeder auslöst. Bei einem derartigen gepolten Sy­ stem ist es auch denkbar, durch einen zur Auslösung entgegen­ gesetzten Stromimpuls den Stößel wieder anzuziehen und da­ durch die Knickfeder zu spannen. Eine solche elektromagneti­ sche Rücksetzung des Trennschalters, die natürlich eine ent­ sprechende Dimensionierung des Magnetsystems voraussetzt, würde das manuelle Wiedereinschalten der Last entbehrlich ma­ chen. Die dafür erforderlichen Teile, also im wesentlichen der bereits erwähnte Schieber und das Handbetätigungsorgan, könnten dann entfallen.

Weitere Ausgestaltungen des Trennschalters, insbesondere der Kontaktwippe und des Kontaktsystems, sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Hervorzuheben ist, daß der Trennschalter vorzugsweise für Fahrzeuge angewendet wird, wobei als Spannungsquelle eine Fahrzeugbatterie dient und das Auslösesystem durch einen Kurzschlußsensor und/oder einen Beschleunigungssensor ansteu­ erbar ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß der Trenn­ schalter aufgrund seiner Gestaltung und Abmessung unmittelbar an der Batterie im Bereich einer Polklemme in dem dort zur Verfügung stehenden Raum untergebracht wird. Vorzugsweise be­ sitzt der Trennschalter deshalb ein Gehäuse, das an die Pol­ klemme angepaßt ist und diese selbst ausspart. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zumindest ein Sensor zusätzlich mit dem Trennschalter im gleichen Gehäuse untergebracht ist. In die­ sem Fall handelt es sich vornehmlich um einen Stromsensor, der an den Eingangsleiter gekoppelt ist und bei Überschreiten einer Stromschwelle ein Abschaltsignal für das Auslösesystem erzeugt. Auch eine elektronische Auswerteschaltung für ein Signal, das von einem im gleichen Gehäuse untergebrachten Stromsensor oder von einem irgendwo im Fahrzeug angeordneten Beschleunigungssensor (Airbag-Auslöser) kommt, kann in einer Ausgestaltung der Erfindung in dem Gehäuse mit dem Trenn­ schalter angeordnet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäß gestalteten Batterietrennschal­ ter in einem Gehäuse, von dem allerdings nur der Sockel ge­ zeigt ist,

Fig. 2 den Batterietrennschalter von Fig. 1 in einer Explo­ sionsdarstellung der Hauptelemente,

Fig. 3 das Spannwerk des Batterietrennschalters von Fig. 2 in einer Explosionsdarstellung,

Fig. 4 den Batterietrennschalter von Fig. 1 in einer Drauf­ sicht,

Fig. 5 eine vereinfachte Skizze des Batterietrennschalters im geschlossenen Zustand,

Fig. 6 eine Ansicht des Batterietrennschalters gemäß Fig. 5 nach manueller Abschaltung,

Fig. 7 eine Ansicht des Batterietrennschalters von Fig. 5 nach automatischer Auslösung,

Fig. 8 eine Fig. 7 entsprechende Darstellung eines Batte­ rietrennschalters, jedoch mit einem abgewandelten Magnetsy­ stem,

Fig. 9 eine Fig. 8 entsprechende Ansicht mit einem weiter abgewandelten Auslösesystem,

Fig. 10 eine abgewandelte Ausführungsform einer Kontaktwip­ pen-Baugruppe in Draufsicht,

Fig. 11 eine gegenüber Fig. 10 abgewandelte Kontaktwippe in perspektivischer Darstellung,

Fig. 12 eine Fig. 10 entsprechende Darstellung einer weiter abgewandelten Kontaktwippen-Baugruppe,

Fig. 13 die Kontaktwippe mit Kontaktfeder von Fig. 12 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 14 eine gegenüber Fig. 13 abgewandelte Kontaktwippe mit Kontaktfeder,

Fig. 15 eine wiederum Fig. 10 entsprechende Darstellung ei­ ner Kontaktwippen-Baugruppe mit einer weiter abgewandelten Kontaktwippe und

Fig. 16 die Kontaktwippe von Fig. 15 in perspektivischer Einzeldarstellung.

Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Batterietrennschalter besitzt ein Gehäuse mit einem Gehäusesockel 11 und einer Ge­ häusekappe 12, welches an den Freiraum einer Autobatterie im Bereich einer Anschlußklemme angepaßt ist. Entsprechend be­ sitzt das Gehäuse eine Aussparung 13 für die Batterieklemme 14, die einen bekannten Aufbau besitzt und mittels einer Schraube 15 auf einem Batteriepol, normalerweise dem Pluspol einer Fahrzeugbatterie, festklemmbar ist. Über einen Fortsatz 16 wird die Batterieklemme 14 mit einem Eingangsleiter 17 verbunden, der in Form einer Schiene aus gut leitendem Mate­ rial hergestellt ist und einstückig mit einer Grundplatte 17a in einen von dem Gehäusesockel 11 gebildeten Schaltraum 19 einsetzbar ist. An diesem Eingangsleiter ist außerdem ein Notstromanschluß 17b angeformt, über den auch nach dem An­ sprechen des Batterietrennschalters eine Versorgung der si­ cherheitsrelevanten Funktionen, z. B. Warn-Blinklicht, Autote­ lefon usw., mit einem niedrigen Strombedarf sichergestellt werden kann. Unterhalb des Gehäusesockels 11 ist ein Aus­ gangsleiter 20 angeordnet, der durch den isolierenden Sockel 11 von dem Eingangsleiter 17 getrennt ist und im vorliegenden Beispiel zwei Anschlüsse 20a und 20b für Laststromkreise auf­ weist. Weiterhin ist ein Kontaktträger 20c einstückig an dem Ausgangsleiter angeformt, der durch eine Öffnung in dem Ge­ häusesockel 11 in den Schaltraum geführt ist und einen Fest­ kontakt 21 trägt.

Die Grundplatte 17a ist über verschiedene Schrauben 22 und Isolierscheiben 23 auf dem Gehäusesockel 11 befestigt (Fig. 3) und besitzt im übrigen eine aufgebogene Stützplatte 24, an der eine Litze 25 verschweißt ist, die mit ihrem anderen Ende mit einem beweglichen Kontakt 26 verbunden ist. Dieser beweg­ liche Kontakt 26 wird von einer Kontaktfeder 27a getragen, welche einstückig mit einer Aufreißfeder 27b durch eine Flachformfeder 27 gebildet und an einer Kontaktwippe 28 befe­ stigt ist. Die Kontaktwippe 28 ist auf einem Lagerzapfen 48 schwenkbar gelagert. Die Aufreißfeder 27b ist in Richtung ei­ ner Kontaktöffnung vorgespannt und mit ihrem freien Ende an der Stützplatte 24 abgestützt.

In dem Schaltraum 19 ist weiterhin das eigentliche Auslösesy­ stem angeordnet. Es besitzt ein Elektromagnetsystem mit einer Spule 29, einem Joch 30 und einem Anker 31. Dieser Anker 31 besitzt einen abgewinkelten Fortsatz als Stößel 32 und ist an einer Lagerkante 30a des Joches 30 schwenkbar gelagert sowie durch eine Lagerfeder 33 gehalten. Das Magnetsystem ist über eine flache Konsole 34 auf der Grundplatte 17a befestigt. Diese Konsole 34, die vorzugsweise aus Isolierstoff besteht, besitzt im übrigen eine senkrecht hochgezogene, schräg zur Spulenachse gestellte Anlagewand 35, die eine Ausnehmung 35a für den Durchgriff des am Anker 31 angeformten Stößels 32 aufweist.

Auf der Grundplatte 17a sind ferner ein Führungsstift 36 für einen Schieber 37 sowie eine Lagerachse 38 für einen Schalt­ knopf 39 befestigt. Der Schieber 37, der U-förmig aus Blech gebogen ist, bildet mit seinen Vorderkanten eine senkrechte Kerbe 37a, die parallel einer entsprechenden Kerbe 28a der Schaltwippe 28 gegenüberliegt. Zwischen den beiden Kerben 37a und 28a ist eine Knickfeder 41 längs eingespannt; sie wird durch die Kraft der Kontaktfeder 27a und der Aufreißfeder 27b gegen den Schieber 37 gedrückt. Die Knickfeder 41 ist leicht zu dem Anker-Stößel 32 hin vorgebogen und besitzt dadurch zu diesem Stößel hin eine Vorzugs-Durchbiegung, so daß sie sich nach einer Entspannung in diese Richtung zurückstellt. Die Durchbiegung in ihrer Vorzugsrichtung ist jedoch durch die Anlagewand 35 begrenzt, so daß sich ihr Mittelabschnitt in der in Fig. 4 gezeigten Einschaltposition nur um einen ge­ ringen Betrag, vorzugsweise nur wenige Zehntelmillimeter, aus dem gestreckten Zustand durchbiegen kann. In diesem nahezu gestreckten Zustand kann sie auch die vom Schieber 37 ausge­ übte Kraft auf die Kontaktwippe 28 übertragen und den Kontakt entgegen der Rückstellkraft der Aufreißfeder 27b geschlossen halten. Andererseits genügt eine geringe Ankerbewegung des Ankers 31, um die Knickfeder 41 durch den Stößel 32 von der Anlagewand 35 wegzustoßen und sie über den Totpunkt bzw. ihre gestreckte Länge hinweg zu bewegen, so daß sie sich zur ent­ gegengesetzten Seite durchbiegen kann. Auf dieser entgegenge­ setzten Seite ist die Durchbiegung nicht begrenzt.

Zur Betätigung des Schiebers dient der erwähnte Drehschalter 39, der auf der Lagerachse 38 gelagert ist. Er besitzt einen exzentrischen Mitnehmerzapfen 42, der an einer Mitnehmerkante 43 des Schiebers 37 entlanggleitet. Die Lagerachse 38 des Drehschalters befindet sich in der Verlängerung der gestreck­ ten Knickfeder 41, und der Schieber 37 wird über ein Langloch 44 auf dem Führungsstift 36 parallel zur gestreckten Knickfe­ der 41 geführt, während sich die Mitnehmerkante 43 annähernd senkrecht dazu erstreckt. Allerdings ist diese Mitnehmerkante 43 zu beiden Seiten der Verlängerungslinie zur Knickfeder 41 unterschiedlich begrenzt, so daß sich ein unsymmetrischer Schwenkbereich ergibt. Bei einer Drehung des Drehschalters 39 im Uhrzeigersinn erreicht der Mitnehmerzapfen 42 die Begren­ zung 43a gemäß Fig. 6 und ermöglicht dabei die Rückstellung des Schiebers 37 in eine zurückgezogene Ausschaltposition un­ ter der Einwirkung der Aufreißfeder 27b. Bei einer Schwenkbe­ wegung des Drehschalters 39 gegen den Uhrzeigersinn nimmt der Mitnehmerzapfen 42 eine Stellung an einer Begrenzung 43b ge­ mäß Fig. 5 ein, die nur leicht gegenüber dem Totpunkt, der durch die durch die Knickfeder 41 und die Drehachse 38 gebil­ dete Linie bestimmt wird, versetzt ist, so daß in dieser Stellung der Schieber in einer vorgeschobenen Einschaltposi­ tion verriegelt wird.

Zur Auslösung des Trennschalters wird dem Magnetsystem ein Auslösesignal zugeführt, das in dem gezeigten Beispiel durch eine elektronische Auswerteschaltung 50 erzeugt wird, die in einem Elektronikraum 51 des Gehäuses 11, 12 untergebracht ist. Sie ist über nicht dargestellte Leitungen mit der Spule 29 verbunden und erhält beispielsweise Sensorsignale von ei­ nem Beschleunigungssensor, der im Fahrzeug für die Auslösung eines Airbags vorhanden ist. Zusätzlich aber kann der Trenn­ schalter auch bei Überlast ausgelöst werden. Zu diesem Zweck ist in dem Gehäuse des Trennschalters ein Stromsensor in Form eines Hall-Elementes 52 untergebracht, der mit einem den Ein­ gangsleiter 17 umgreifenden Ferritring 53 den von der Batte­ rie abgegebenen Laststrom mißt. Bei Überschreiten einer vor­ gegebenen Schwelle wird in der Auswerteschaltung 50 ein ent­ sprechender Erregerimpuls an die Spule 29 gegeben, die den Trennschalter auslöst.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Batterietrennschalters wird anhand der vereinfachten Skizzen in den Fig. 5 bis 7 erläutert. Fig. 5 zeigt den eingeschalteten Zustand. Dabei ist der Drehschalter 39 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht, so daß der Mitnehmerzapfen 42 an der Begrenzung 43b anliegt und den Schieber 37 in seiner Einschaltposition verriegelt. Nach dem Prinzip eines Kippspannwerkes wird dabei die Knick­ feder 41, die an der Anlagewand 35 anliegt, in Längsrichtung gespannt, wobei sie durch ihren nahezu gestreckten Zustand die Spannkraft vom Schieber auf die Kontaktwippe 28 überträgt und dabei die Rückstellkräfte der Aufreißfeder 27b und der Kontaktfeder 27a überwindet. Die Kontaktwippe 28 befindet sich also in Schließposition, d. h., der bewegliche Kontakt 26 liegt an dem Festkontakt 21 an und schließt den Lastkreis.

Soll der Trennschalter manuell ausgeschaltet werden, so wird der Drehschalter 39 im Uhrzeigersinn in die Position gemäß Fig. 6 verdreht, so daß der Mitnehmerzapfen 42 im Schieber 37 an der Begrenzung 43a anliegt, wobei die Knickfeder 41 durch die Kraft der Aufreißfeder 27b und der Kontaktfeder 27a in Fig. 6 nach links verschoben wird und dabei den Schieber 37 in seine zurückgezogene Ausschaltposition drückt. Die Kon­ taktwippe 28 befindet sich dann in ihrer Öffnungsposition, wobei sie an einem Anschlagzapfen 46 anliegt. Der Anker 31 wird in diesen Fällen durch die leicht nach ihrer Vorzugs­ richtung durchgebogene Knickfeder 41 in seine Ruheposition vorgespannt, wobei er ebenfalls an einem Anschlagzapfen 45 der Konsole 34 anliegt. Durch diese Vorspannung wird auch ein Klappern des Ankers im Ruhezustand verhindert. Der Zustand gemäß Fig. 6 zeigt die Kontaktwippe 28 in einer Öffnungspo­ sition, d. h., der bewegliche Kontakt 26 ist vom Festkontakt 21 getrennt, der Lastkreis also geöffnet. Somit kann gemäß den Fig. 5 und 6 der Laststromkreis durch Hin- und Herdre­ hen des Drehschalters 39 manuell ein- und ausgeschaltet wer­ den.

Sobald das Magnetsystem von der elektronischen Auswerteschal­ tung 50 ein Auslösesignal erhält, wird das Magnetsystem kurz­ zeitig erregt, so daß der Anker 31 angezogen wird. Er bewegt durch seinen Stößel 32 die Knickfeder 41 über den Totpunkt, so daß sie sich zur entgegengesetzten Seite durchbiegen kann. Da sie auf dieser Seite in ihrer Durchbiegung nicht begrenzt wird, wird sie durch die Aufreißfeder 27b in Verbindung mit der Kontaktfeder 27a soweit durchgebogen, daß die Kontaktwip­ pe ihre Öffnungsposition am Anschlagzapfen 46 einnimmt. Die Knickfeder 41 ist dann gemäß Darstellung in Fig. 7 durchge­ bogen. Der Anker 31 kehrt wieder in seine Ruheposition zu­ rück, die Knickfeder 41 bleibt jedoch durchgebogen, und der Lastkreis bleibt geöffnet, obwohl der Drehschalter 39 mit dem Mitnehmerzapfen 42 eingeschaltet bleibt und den Schieber 37 in seiner vorgeschobenen Einschaltposition hält.

Zum Wiedereinschalten des Laststromes muß die Kontaktwippe wieder gespannt werden. Dies geschieht durch Zurücksetzen des Schiebers 37 in die Ausschaltposition, indem der Drehschalter 39 zunächst im Uhrzeigersinn gemäß Fig. 6 verdreht wird. Da­ bei entspannt sich die Knickfeder und legt sich wieder in ih­ re Vorzugslage an die Anlagewand 35 gemäß Fig. 6 an. Durch diese Abstützung der Knickfeder an der Anlagewand wird bei der weiteren Bewegung des Schiebers in seine Einschaltpositi­ on gemäß Fig. 5 der Schieberhub auf die Kontaktwippe 28 übertragen, und diese wird dadurch gespannt.

In Fig. 8 ist eine Abwandlung des Batterietrennschalters mit einem geänderten Magnetsystem dargestellt. Gezeigt ist die Anordnung gemäß Fig. 7, wobei jedoch anstelle des Klappan­ ker-Magnetsystems ein Hubmagnetsystem gezeigt ist. Dieses be­ sitzt eine Spule 59 und ein U-förmiges Joch 60, außerdem ei­ nen Hubanker 61 als beweglichen Kern, der einen Stößel 62 als axialen Fortsatz trägt. Dieser Stößel 62 wirkt auf die Knick­ feder 41 wie der vorher beschriebene Stößel 32. Ansonsten ist das System unverändert, so daß sich eine weitere Be­ schreibung erübrigt.

Eine weitere Abwandlung des Magnetsystems ist in Fig. 9 ge­ zeigt. In einer Fig. 7 oder 8 entsprechenden Anordnung ist ein Magnetsystem mit einer Spule 69 und einem U-förmigen Joch 70 dargestellt, wobei letzteres mit zwei freien Enden der Knickfeder 41 zugewandt ist. Als Stößel dient in diesem Fall ein stabförmiger Dauermagnet 72, der an der Knickfeder fi­ xiert ist und im Ruhezustand (gestrichelt gezeichnet), an den freien Enden des Joches 70 anliegt, wobei der Dauermagnet­ kreis über das Joch geschlossen wird. Bei Erregung des Ma­ gnetsystems mit einer entgegengesetzten Polarität wird der dauermagnetische Stößel 72 abgestoßen, so daß er die Knickfe­ der auslöst. Wird an diesem Magnetsystem durch Stromumkehr die Polarität des Magnetfeldes geändert, so wäre bei ent­ sprechender Dimensionierung des Magnetsystems ein Anziehen des Dauermagneten, also des Stößels 72, und damit ein Spannen der Knickfeder möglich. Dadurch würde das manuelle Wiederein­ schalten der Last entfallen, wobei in der Konstruktion auch der Schieber 37 und der Drehschalter 39 nicht mehr erforder­ lich wären.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Lastkon­ takt als Einfachkontakt mit einem Festkontakt 21 und einem beweglichen Kontakt 26 gezeigt. Natürlich könnte an dessen Stelle auch ein Brückenkontakt verwendet werden, wobei dann beispielsweise ein beweglicher Brückenkontakt an der Kontakt­ wippe 28 befestigt wäre, der mit zwei entsprechenden Festkon­ takten zusammenwirkte.

Auch die Kontaktwippenbaugruppe mit der Kontakt und der Auf­ reißfeder kann abgewandelt und vereinfacht werden. Entspre­ chende Beispiele sind in den Fig. 10 bis 16 dargestellt. So kann anstelle der im ersten Beispiel gezeigten Drehlage­ rung der Kontaktwippe 28 auch eine Schneidenlagerung vorgese­ hen werden, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. In diesem Fall ist eine Kontaktwippe 128 nicht mit einer Lagerbohrung, sondern mit einer Lagerkerbe 129 versehen, mit welcher sie an einer Kante eines senkrecht von der Grundplatte 17a (Fig. 2) hochgebogenen Lagerlappens 130 gelagert ist. Ansonsten ist die Kontaktwippe 128 genauso aus einem U-förmigen Blech her­ gestellt wie die Kontaktwippe 28 gemäß Fig. 3. Die Kontakt­ feder 7 bleibt im wesentlichen unverändert. Sie ist bei­ spielsweise mit einem Niet 131 oder mit einer Schraube wie in Fig. 3 an der Kontaktwippe 128 befestigt. In einer weiteren Abwandlung gemäß Fig. 11 kann eine Kontaktwippe 138 einstückig mit einer Feder 137 geformt werden. In diesem Fall wird also die Kontaktwippe 138 ebenso wie die Kontaktfeder und die Aufreißfeder in einem Stück aus Federstahl gewonnen. Sie ist in diesem Fall über eine Lagerkerbe 139 wie bei der Anordnung gemäß Fig. 10 an einem Lagerlappen 130 gelagert. Es wäre aber auch denkbar, die Kontaktwippe 138 gemäß Fig. 11 wie im ersten Ausführungsbeispiel über einen Zapfen zu lagern.

In einer in Fig. 12 und 13 gezeigten Variante ist vorgese­ hen, eine Flachformfeder 147, welche eine Kontaktfeder 147a bildet, mit einer Kontaktwippe 148 zu verbinden und die ein­ stückig angeformte Aufreißfeder 147b ihrerseits an der Stütz­ wand 24 zu befestigen. Zu diesem Zweck besitzt die Aufreißfe­ der 147b ein Befestigungsloch 149, durch die ein Niet 150 hindurchgreift. Bei dieser Ausführungsform ist der Wippen-Dreh­ punkt durch die Federlocke der Flachformfeder 147 be­ stimmt, so daß eine eigene Lagerung der Kontaktwippe über La­ gerzapfen oder Lagerschneide entfallen kann. Die Kontaktwippe 148 ist, wie in Fig. 13 zu sehen ist, in diesem Fall wie die Kontaktwippe 28 gemäß Fig. 3 gebildet. Sie kann aber auch analog zu Fig. 11 mit der Flachformfeder vereinigt werden. Es entsteht dann ein Federelement 157 gemäß Fig. 14, welche einstückig eine aus zwei Schenkeln gebildete Kontaktwippe 158 und eine Aufreißfeder 157b bildet, die ihrerseits über ein Befestigungsloch 159 an der Stützwand 24 vernietet wird.

Eine weitere Abwandlung der Kontaktwippe ist in den Fig. 15 und 16 gezeigt. In diesem Fall wird eine Kontaktwippe 168, die wiederum aus einem U-förmig gebogenen Blech hergestellt ist, nicht mit einer Flachformfeder 167 verbunden. Vielmehr ist diese Flachformfeder 167 über einen Schenkel, der eine Aufreißfeder 167b bildet, an einer Stützwand 170 befestigt, während die einstückig angeformte Kontaktfeder 167a freibe­ weglich an einem Betätigungsnocken 171 der Kontaktwippe 168 anliegt und durch diesen beim Schalten betätigt wird. Die Öffnungsposition der Kontaktwippe 168 und der Flachformfeder 167 ist gestrichelt dargestellt und mit dem Bezugszeichen 168' bzw. 167' bezeichnet. Die Kontaktwippe 168 ist über eine Lagerkerbe 169 an der Stützwand 170 gelagert.

Durch die einteilige Ausführung des Eingangsleiters 17 mit der Grundplatte 17a und durch die Fixierung des Ausgangslei­ ters 20 gegen die Grundplatte 17a, wobei durch den dazwischen liegenden Gehäusesockel 11 und die Isolierscheiben 23 die elektrische Isolation gewährleistet wird, ist ein äußerst stabiler mechanischer Aufbau des Trennschalters gewährlei­ stet. Mechanische Einflüsse auf den Festkontakt 21 und den beweglichen Kontakt 26, etwa über eine Zugbeanspruchung am Starter- bzw. am Bordnetzkabel, werden dadurch vermieden. Die Lage des Ausgangsleiters 20 an der Unterseite des Gehäusesockels 11, wobei nur der Festkontaktträger 20c in den Innenraum eintaucht, vereinfacht das Abdichten des Trennschalters nach außen.

Claims (24)

1. Lasttrennschalter, insbesondere für den Laststromkreis ei­ nes Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen:

• - einem Auslösesystem mit einem automatischen Antrieb (29, 30; 59, 60; 69, 70) und einem Stößel (32; 62; 72),
• - einem mit einem Pol einer Spannungsquelle verbindbaren Ein­ gangsleiter (17),
• - einem mit dem Laststromkreis verbindbaren Ausgangsleiter (20),
• - einer ein bewegliches Kontaktstück (26) betätigenden Kon­ taktwippe (28) zur Herstellung einer Schaltverbindung zwi­ schen dem Eingangsleiter (17) und dem Ausgangsleiter (20), wobei die Kontaktwippe (28; 128; 138; 148; 158; 168) zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition schwenkbar und in die Öffnungsposition durch eine Aufreißfeder (27b; 147b; 157b; 167b) vorgespannt ist und
• - einer zwischen der Kontaktwippe und einem Widerlager (37) eingespannten Knickfeder (41), an deren Mittelbereich der Stößel (32; 62; 72) angreift und die entgegen der Wirkrich­ tung des Stößels eine Vorzugs-Durchbiegung aufweist, wobei diese Durchbiegung durch einen Anschlag (35) auf ein Maß begrenzt ist, das kleiner ist als der Stößelhub am An­ griffspunkt, derart, daß im Einschaltzustand des Trenn­ schalters die nahezu gestreckte Knickfeder (41) die Kon­ taktwippe (28; 128; 138; 148; 158; 168) in ihre Einschaltpositi­ on vorspannt, während bei Ansprechen des Auslösesystems (29, 30; 59, 60; 69, 70) die Knickfeder (41) durch den Stößel (32; 62; 72) über ihren Totpunkt bewegt und durch die Auf­ reißfeder (27b; 147b; 157; 167b) entgegen ihrer Vorzugs-Durch­ biegung bei gleichzeitiger Bewegung der Kontaktwippe (28; 128; 138; 148; 158; 168) in die Ausschaltposition durchge­ bogen wird.

2. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wider­ lager für die Knickfeder durch einen in deren Längsrichtung beweglichen Schieber (37) gebildet ist, der durch ein Handbe­ tätigungsorgan (39) zwischen einer Ausschaltposition, in der die Knickfeder (41) bei der Öffnungsposition der Kontaktwip­ pe (28) ihre gestreckte Lage bzw. die Vorzugs-Durchbiegung einzunehmen vermag und einer Einschaltposition, in der die gestreckte Knickfeder (41) die Kontaktwippe (28) in ihre Schließposition vorspannt, umschaltbar ist.

3. Trennschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schie­ ber (37) durch eine Längsführung (36, 44) annähernd parallel zur gestreckten Knickfeder (41) geführt und durch die Auf­ reißfeder (27b) über die Knickfeder (41) in die Ausschaltpo­ sition vorgespannt ist.

4. Trennschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hand­ betätigungsorgan ein Drehschalter (39) dient, dessen Drehach­ se (38) senkrecht auf einer Verlängerungslinie der gestreck­ ten Knickfeder (41) steht und der mit einem exzentrischen Mitnehmerzapfen (42) an einer quer zu der Verlängerungslinie verlaufenden Mitnehmerkante (43) des Schiebers (37) mit einem zu der Verlängerungslinie unsymmetrischen Schwenkbereich an­ greift.

5. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als An­ triebssystem ein Elektromagnetsystem (29, 30; 59, 60) dient, dessen Anker (31; 61) über den mit ihm verbundenen Stößel (32; 62) an der Knickfeder (41) anliegt und im Ruhezustand durch die Knickfeder (41) gegen einen Anker-Anschlag (45) ge­ drückt wird.

6. Trennschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Elek­ tromagnetsystem (29, 30) einen an einer Jochkante gelagerten Klappanker (31) aufweist, der einen jenseits der Lagerung (31a) liegenden, als Stößel (32) dienenden Fortsatz aufweist.

7. Trennschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Elek­ tromagnetsystem (59, 60) einen Hubanker (61) aufweist, der mit einem axialen Fortsatz als Stößel (62) senkrecht an der Knickfeder (41) angreift.

8. Trennschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als An­ triebssystem ein Elektromagnetsystem (69, 70) mit einem U-förmigen Joch (70) und als Stößel (72) ein mit der Knickfeder (41) verbundener Dauermagnet dienen, wobei der Stößel (72) im Ruhezustand die freien Enden des Joches (70) überbrückt und bei Erregung des Magnetsystems abgestoßen wird, wodurch er die Knickfeder (41) auslöst.

9. Trennschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Elek­ tromagnetsystem (69, 70) nach dem Auslösen an einen umgepolten Erregerstrom anschaltbar ist, welcher derart bemessen ist, daß der Dauermagnet (72) an das Joch (70) angezogen und die Knickfeder (41) in ihren gestreckten Zustand bzw. ihre Vor­ zugs-Durchbiegung gebracht wird, um die Kontaktwippe (28) in die Schließposition zu spannen.

10. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein­ gangsleiter (17) und der Ausgangsleiter (20) jeweils mitein­ ander fluchtende Festkontakte aufweisen und daß das bewegli­ che Kontaktstück ein die beiden Festkontakte verbindendes Brückenkontaktstück ist.

11. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aus­ gangsleiter (20) oder der Eingangsleiter (17) ein Festkon­ taktstück (21) trägt und daß das bewegliche Kontaktstück (26) über eine flexible Leitung (25) mit dem Eingangsleiter (17) bzw. dem Ausgangsleiter (20) verbunden ist.

12. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das beweg­ liche Kontaktstück (26) über eine als Flachformfeder (27) ausgebildete Kontaktfeder (27a) mit der Kontaktwippe (28) verbunden ist.

13. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Auf­ reißfeder (27b) eine mit der Kontaktwippe (28) verbundene und gegen einen ortsfesten Anschlag (24) vorgespannte Flachform­ feder (27) dient.

14. Trennschalter nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ taktfeder (27a) und die Aufreißfeder (27b) als Abschnitte ei­ ner einstückigen Flachformfeder (27) ausgebildet sind.

15. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ taktwippe (28) auf einem ortsfesten Lagerzapfen (48) drehbar gelagert ist.

16. Trennschalter nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ taktwippe (128; 138; 168) mit einem Lagerlappen (130) einer Grundplatte (17a) ein Schneidenlager (129, 130; 139; 169) bil­ det.

17. Trennschalter nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ taktwippe (28) einteilig mit der Kontaktfeder (27a) und der Aufreißfeder (27b) aus Federmetall gebildet ist.

18. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ taktwippe über die Aufreißfeder an einem ortsfesten Träger befestigt ist.

19. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das beweg­ liche Kontaktstück (26) über eine als Flachformfeder (167) ausgebildete Kontaktfeder (167a) und eine einstückig ange­ formte Aufreißfeder (167b) an einem ortsfesten Träger (170) befestigt und durch ein mit der Kontaktwippe (168) verbunde­ nes Betätigungselement (171) betätigbar ist.

20. Trennschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Span­ nungsquelle eine Fahrzeugbatterie ist und daß das Auslösesy­ stem durch einen Kurzschlußsensor (52) und/oder einen Be­ schleunigungssensor ansteuerbar ist.

21. Trennschalter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß er in ei­ nem an eine Polklemme der Fahrzeugbatterie angepaßten, die Polklemme (14) selbst aussparenden Gehäuse (11, 12) angeordnet ist.

22. Trennschalter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sensor (22) in dem Gehäuse (11, 12) angeordnet ist.

23. Trennschalter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ge­ häuse (12) ein Stromsensor (52) angeordnet ist, der an den Eingangsleiter (17) gekoppelt ist und bei überschreiten einer Stromschwelle ein Abschaltsignal für das Auslösesystem (29, 30) erzeugt.

24. Trennschalter nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ge­ häuse (11, 12) eine elektrische Auswerteschaltung (50) zur An­ steuerung des Auslösesystems (20, 30) angeordnet ist.