DE19922852C1 - Schalter - Google Patents

Abstract

Schalter mit einer relativ zu mindestens einem festen Kontakt (18, 20) zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung bewegbaren Kontaktbrücke (24), die über einen Kniegelenkhebel (28) mit einem Betätigungsorgan (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniegelenkhebel (28) sich in der ersten Schaltstellung in im wesentlichen gestreckter Lage mit seinen beiden Enden zwischen der Kontaktbrücke (24) und dem Betätigungsorgan (12) abstützt und daß das Kniegelenk (38) durch eine Spannfeder (42) beaufschlagt und auf einer abgewinkelten Bahn (Führungskulisse 36) derart geführt ist, daß der Kniegelenkhebel bei der Bewegung des Betätigungsorgans (12) aus der ersten in die zweite Schaltstellung zunächst einknickt und, nachdem das Kniegelenk (38) einen Scheitel (52) seiner Bahn überschritten hat, durch die Spannfeder (42) schlagartig wieder in eine gestrecktere Lage gebracht wird und dabei die Kontaktbrücke (24) in die zweite Schaltstellung drückt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter mit einer relativ zu mindestens einem fe­ sten Kontakt zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung bewegba­ ren Kontaktbrücke, einem Kniegelenkhebel, der an einem Ende gelenkig mit ei­ nem Betätigungsorgan verbunden ist, ein mittleres, auf einer abgewinkelten Bahn geführtes Kniegelenk aufweist und am anderen Ende über ein Gelenk mit der Kontaktbrücke verbunden ist und der in der ersten Schaltstellung eine im we­ sentlichen gestreckte Lage einnimmt, und mit einer den Kniegelenkhebel beauf­ schlagenden Spannfeder.

Aus DE 196 36 109 C1 ist ein Schalter dieser Art bekannt, bei dem die Spannfe­ der an dem Ende des Kniegelenkhebels angreift, das mit der Kontaktbrücke ver­ bunden ist. Zwischen dem Kniegelenkhebel und der Kontaktbrücke ist ein Win­ kelhebel angeordnet, der die Kontaktbrücke erst beaufschlagt, nachdem er zu­ sammen mit dem Kniegelenkhebel einen gewissen Weg zurückgelegt hat.

In DE 41 16 454 C2 wird ein Schalter beschrieben, bei dem der Kniegelenkhebel direkt auf die Schaltbrücke wirkt. Zur schnellen Schalterbetätigung ist hier ein Auslöseglied erforderlich, das den Kniegelenkhebel aus der gestreckten Lage ver­ schwenkt, bis das mittlere Kniegelenk einen Totpunkt überwindet und in eine labile Lage übergeht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Kniegelenkhebel direkt auf die Kontaktbrücke wirkt und unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Betätigungsorgan bewegt wird, eine schnelle Umschaltung aus einer Schaltstellung in die andere ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kniegelenkhebel sich in der ersten Schaltstellung mit seinen beiden Enden zwischen der Kon­ taktbrücke und dem Betätigungsorgan abstützt und daß das mittlere Kniege­ lenk direkt durch die Spannfeder beaufschlagt ist, so daß der Kniegelenkhebel bei der Bewegung des Betätigungsorgans aus der ersten in die zweite Schaltstel­ lung zunächst einknickt und, nachdem das Kniegelenk einen Scheitel seiner Bahn überschritten hat, durch die Spannfeder schlagartig wieder in eine ge­ strecktere Lage gebracht wird und dabei die Kontaktbrücke in die zweite Schalt­ stellung drückt.

Bei einem Umschaltvorgang aus der ersten in die zweite Schaltstellung wird so­ mit in der ersten Bewegungsphase des Betätigungsorgans im wesentlichen nur die Spannfeder gespannt. Die Führung für das Kniegelenk verhindert dabei, daß die Kraft des Betätigungsorgans in einem nennenswerten Ausmaß auf die Kon­ taktbrücke übertragen wird und eine vorzeitige Bewegung der Kontaktbrücke verursacht. Gegen Ende dieser ersten Bewegungsphase bildet die Spannfeder ei­ nen Energiespeicher, der die Antriebsenergie für den eigentlichen Umschaltvor­ gang liefert.

Erst wenn das Kniegelenk den Scheitel seiner abgewinkelten Bahn überschritten hat, kann sich der Schenkel des Kniegelenkhebels, der der Kontaktbrücke zuge­ ordnet ist, derart verlagern, daß die Schaltbrücke in die zweite Schaltstellung gedrückt wird. Diese Bewegung wird durch die Spannfeder angetrieben, die den Kniegelenkhebel wieder streckt, und ist deshalb weitgehend unabhängig von der Bewegung des Betätigungsorgans.

Die erfindungsgemäße Konstruktion hat den Vorteil, daß nur eine geringe An­ zahl beweglicher Bauteile benötigt wird und daß die Spannfeder nur kurzfristig während des Umschaltvorgangs gespannt ist, während sie in beiden Schaltstel­ lungen weitgehend entspannt ist. Auf diese Weise wird eine Ermüdung der Spannfeder vermieden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Bevorzugt entspricht die erste Schaltstellung der geschlossenen Stellung des Schalters, so daß sich durch die schlagartige Bewegung des Kniegelenks ein ra­ sches Öffnen des Schalters erreichen und somit die Funkenbildung an den Kon­ takten reduzieren läßt.

In der zweiten Schaltstellung stützt sich das dem Betätigungsorgan zugeordnete Ende des Kniegelenkhebels vorzugsweise in einer gehäusefesten Rast ab. Wenn, wie es allgemein üblich ist, die Kontaktbrücke elastisch in die geschlossene Stel­ lung vorgespannt ist, ist daher das Betätigungsorgan von der auf die Kontakt­ brücke wirkenden Kraft entlastet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Kniegelenk auf einer geschlossenen, annähernd dreieckigen Bahn geführt, so daß es auf direktem Wege aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung zurückkehren kann. Diese Rückkehrbewegung läßt sich einfach dadurch auslösen, daß das Ende des Kniegelenkhebels durch das Betätigungsorgan aus der gehäusefesten Rast herausgehoben wird. Die auf die Kontaktbrücke wirkende Kraft wird dann durch den nahezu gestreckten Kniegelenkhebel auf das Betätigungsorgan über­ tragen und stellt dieses in die erste Schaltstellung zurück. Die Spannfeder kann dabei so angeordnet sein, daß sie diesen Rückstellvorgang noch unterstützt. Auf diese Weise wird - weitgehend unabhängig von der Bewegung des Betätigungsor­ gans - eine schnelle Umschaltbewegung in beiden Richtungen ermöglicht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeich­ nung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen zum Teil schematisierten Schnitt durch den Schal­ ter; und

Fig. 2 bis 6 verkleinerte Darstellungen des Schalters analog zu Fig. 1, für unterschiedliche Phasen des Umschaltvorgangs.

Der in Fig. 1 gezeigte Schalter weist ein Gehäuse 10 aus elektrisch isolieren­ dem Material auf, das in bekannter Weise für die Anbringung an einer nicht ge­ zeigten Klemmschiene ausgebildet ist und in dem ein Betätigungsorgan 12 dreh­ bar gelagert ist. Das Betätigungsorgan wird durch eine Trommel 14 gebildet, die mit einem Umfangssegment außerhalb des Gehäuses 10 liegt und dort einen ra­ dial vorspringenden Arm 16 aufweist, der es gestattet, das Betätigungsorgan von Hand zu bedienen.

Zwei feste Kontakte 18, 20 sind symmetrisch in dem Gehäuse 10 angeordnet und jeweils mit einer Anschlußklemme 22 verbunden. Die einander gegenüber­ liegenden inneren Enden der Kontakte 18, 20 sind in der in Fig. 1 gezeigten Stellung, die der geschlossenen Stellung des Schalters entspricht, durch eine Kontaktbrücke 24 elektrisch miteinander verbunden. Durch eine am Gehäuse abgestützte Druckfeder 26 wird die Kontaktbrücke 24 elastisch gegen die festen Kontakte 18, 20 vorgespannt.

Die Trommel 14 und die Kontaktbrücke 24 sind durch einen Kniegelenkhebel 28 miteinander verbunden. In dem in Fig. 1 gezeigten Zustand nimmt der Kniege­ lenkhebel 28 eine nahezu gestreckte Lage ein, und er stützt sich mit einem kür­ zeren Schenkel 30 an der Kontaktbrücke ab, während sein etwas längerer ande­ rer Schenkel 32 mit dem freien Ende an einer radial vorspringenden Schulter 34 der Trommel 14 anliegt. Das Gehäuse 10 bildet eine Führungskulisse 36, die eine geschlossene, annähernd dreieckige Bahn für das Kniegelenk 38 des Knie­ gelenkhebels definiert. Außerdem bildet die Führungskulisse 36 eine geradlinige Führung 40 für das freie Ende des Schenkels 30 des Kniegelenkhebels.

An dem Kniegelenk 38 greift eine als Zugfeder ausgebildete Spannfeder 42 an, die mit ihrem anderen Ende am Gehäuse 10 verankert ist. Das Kniegelenk 38 liegt in einer Ecke der Führungskulisse 36. In dieser Position ist der Kniegelenk­ hebel 28 geringfügig angewinkelt. Die von der Spannfeder 42 auf das Kniegelenk 38 ausgeübte Kraft hat auch eine kleine aufwärtsgerichtete Komponente, so daß der Schenkel 32 des Kniegelenkhebels leicht gegen die Schulter 34 gespannt wird. Gegenüber der Kontaktbrücke 24 kann der Kniegelenkhebel daher ein ge­ wisses Spiel aufweisen, so daß der durch die Druckfeder 26 ausgeübte Kontakt­ druck nicht beeinträchtigt wird.

In der Nähe der Drehachse der Trommel 14 wird durch das Gehäuse 10 in einer gegenüber der Trommel axial versetzten Ebene eine Führungskontur mit einer Rast 44 für das freie Ende des Schenkels 32 des Kniegelenkhebels gebildet. Wei­ terhin ist an dem Gehäuse 10 eine Führung 46 ausgebildet, die das freie Ende des Schenkels 32 stets in der Nähe der Trommel 14 hält. Ein äußerer Umfangs­ abschnitt der Trommel 14 bildet eine federnde Zunge mit einem Rastnocken 48, der mit einem gehäusefesten Nocken 50 zusammenwirkt und das Betätigungsor­ gan 12 in der in Figur gezeigten Stellung rastiert.

Wenn der Schalter geöffnet werden soll, so wird der Arm 16 im Gegenuhrzeiger­ sinn in Fig. 1 verschwenkt, so daß der Rastnocken 48 über den Nocken 50 hinweggleitet. Dabei drückt die Schulter 34 auf den Schenkel 32 des Kniege­ lenkhebels, so daß das Kniegelenk 38 schräg abwärts gegen den unteren Rand des oberen, nahezu waagerechten Abschnitts der Führungskulisse 36 gedrückt wird. Durch die Führungskulisse wird so verhindert, daß der untere Schenkel 30 des Kniegelenkhebels die Kontaktbrücke 24 von den Kontakten 18 und 20 abhebt. Stattdessen knickt der Kniegelenkhebel 28 entgegen der Kraft der Spannfeder 42 ein, und das Kniegelenk 38 bewegt sich in dem oberen Abschnitt der Führungskulisse nach rechts, wie in Fig. 2 zu erkennen ist. Das Kniege­ lenk 38 nähert sich somit einem Scheitel 52, der die rechte Ecke der Führungs­ kulisse 36 bildet.

Fig. 3 zeigt den Zustand, in dem das Kniegelenk 38 über diesen Scheitel 52 hinweggleitet. In diesem Augenblick setzt die Führungskulisse der vom Betäti­ gungsorgan 12 auf den Schenkel 32 des Kniegelenkhebels ausgeübten Kraft kei­ nen Widerstand mehr entgegen. Die Spannfeder 42 ist maximal gedehnt, und am Kniegelenk 38 ergibt sich eine resultierende Kraft, die das Kniegelenk in den Abschnitt der Führungskulisse 36 zieht, der vom Scheitel 52 aus schräg ab­ wärts verläuft. Erst von diesem Augenblick an übt der Kniegelenkhebel auch eine abwärts gerichtete Kraft auf die Kontaktbrücke 24 aus.

Aufgrund der hohen Kraft der Spannfeder 42 bewegt sich das Kniegelenk 38 sehr schnell durch den unteren Abschnitt der Führungskulisse 36, so daß der Kniegelenkhebel schlagartig wieder gestreckt wird. Das untere Ende des Kniege­ lenkhebels bewegt sich dabei in der geradlinigen Führung 40 nach unten und bewegt die Kontaktbrücke 24 sehr schnell von den festen Kontakten weg, so daß der elektrische Kontakt in kürzester Zeit unterbrochen wird. Diese rasche Unter­ brechung des Kontaktes tritt selbst dann ein, wenn der Arm 16 des Betätigungs­ organs nur sehr langsam bewegt oder in der in Fig. 3 gezeigten Position festge­ halten wird.

Während sich das Kniegelenk 38 aus der in Fig. 3 gezeigten Position in die Po­ sition gemäß Fig. 4 bewegt, stützt sich der Schenkel 32 zunehmend an einer Exzenterfläche 54 der Trommel 14 ab, die sich an die Schulter 34 anschließt. Zugleich stützt sich dieses Ende des Kniegelenkhebels auch an der am Gehäuse ausgebildeten Führungskontur ab, die die Rast 44 bildet und die teilweise mit der Exzenterfläche 54 deckungsgleich ist.

Die Kraft der Spannfeder 42 wird in zwei Komponenten aufgeteilt, die in Längs­ richtung der beiden Schenkel des Kniegelenkhebels wirken. Je mehr sich der Kniegelenkhebel streckt, desto größer wird die Kraftkomponente, die der Kraft der Druckfeder 26 entgegenwirkt. Die Spannfeder 42 zieht daher den Kniege­ lenkhebel in eine vollständig gestreckte Lage, in der, wie in Fig. 4 gezeigt ist, das Kniegelenk 38 in einer Rast 56 an der unteren Ecke der Führungskulisse 36 liegt.

Unterdessen ist das Schaltorgan 12 in die Endlage weiterbewegt worden, die der geöffneten Stellung des Schalters entspricht. Dabei ist das freie Ende des Schen­ kels 32 des Kniegelenkhebels durch die Schulter 34 der Trommel in die feste Rast 44 geschoben worden. Die Rückstellkraft der Druckfeder 26 wird daher jetzt über den gestreckten Kniegelenkhebel und die Rast 44 am Gehäuse 10 auf­ gefangen, ohne das Betätigungsorgan 12 wesentlich zu belasten. Auch die Spannfeder 42 ist in diesem Zustand wieder weitgehend entspannt, so daß Er­ müdungserscheinungen minimiert werden, wenn der Schalter für längere Zeit in der Ausschaltstellung bleibt.

Wenn der Schalter wieder eingeschaltet werden soll, so wird der Arm 16 aus der in Fig. 4 gezeigten Stellung wieder in die entgegengesetzte Endlage zurückge­ schwenkt. In der Anfangsphase dieser Schwenkbewegung läuft das freie Ende des Schenkels 32 des Kniegelenkhebels auf die Exzenterfläche 54 auf und wird dadurch aus der Rast 44 herausgehoben, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Kontakt­ brücke 24 wird während dieser Bewegungsphase entgegen der Kraft der Druck­ feder 26 noch weiter von den festen Kontakten weggedrückt.

Wenn jedoch der in Fig. 4 gezeigte Zustand erreicht ist, kann das freie Ende des Schenkels 32 an der Exzenterfläche 54 entlanggleiten, die zu der Schalter 34 hin einen stumpfen Winkel mit dem Schenkel 32 bildet. Der gesamte Kniege­ lenkhebel bewegt sich daher aufgrund der Kraft der Druckfeder 26, die durch eine Kraftkomponente der Spannfeder 42 noch unterstützt wird, in seiner Ge­ samtheit nach oben, so daß sich die Kontaktbrücke 24 wieder den festen Kon­ takten annähert. Das Kniegelenk 38 durchläuft dabei den linken, aufsteigenden Ast der Führungskulisse 36. Der Schenkel 32 schwenkt etwas nach links, bis sein freies Ende wieder in der Ecke zwischen der Exzenterfläche 54 und der Schulter 34 liegt. Von diesem Augenblick an, der in Fig. 6 illustriert ist, wird das Betätigungsorgan 12 durch die Kraft der Druckfeder 26 und der Spannfeder 42 wieder in die Endlage gemäß Fig. 1 zurückgestellt, und die Schaltbrücke 24 bewegt sich rasch gegen die festen Kontakte, so daß der elektrische Kontakt schlagartig wieder hergestellt wird. Während dieses Vorgangs kehrt auch der Kniegelenkhebel in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zurück.

Wenn das Betätigungsorgan seine Endlage erreicht, gleitet der Rastnocken 48 über den gehäusefesten Nocken 50 hinweg, so daß die Trommel 14 selbsttätig in ihrer Endlage einrastet. Hierdurch wird der Kniegelenkhebel 28 von der Schulter 34 entlastet, so daß das Kniegelenk 38 zuverlässig seine Position in dem oberen Ast der Führungskulisse 36 einnimmt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß sich das Kniegelenk bei erneuter Schalterbetätigung wieder in dem oberen Ast der Führungskulisse zur Seite bewegt und nicht etwa in den nahezu vertikalen Ast der Führungskulisse zurückgedrückt wird.

Claims (9)

1. Schalter mit einer relativ zu mindestens einem festen Kontakt (18, 20) zwi­ schen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung bewegbaren Kontaktbrücke (24), einem Kniegelenkhebel (28), der an einem Ende gelenkig mit einem Betäti­ gungsorgan (12) verbunden ist, ein mittleres, auf einer abgewinkelten Bahn (36) geführtes Kniegelenk (38) aufweist und am anderen Ende über ein Gelenk mit der Kontaktbrücke (24) verbunden ist und der in der ersten Schaltstellung eine wesentlichen gestreckte Lage einnimmt, und mit einer den Kniegelenkhebel (28) beaufschlagenden Spannfeder (42), dadurch gekennzeichnet, daß der Kniege­ lenkhebel (28) sich in der ersten Schaltstellung mit seinen beiden Enden zwi­ schen der Kontaktbrücke (24) und dem Betätigungsorgan (12) abstützt und daß das mittlere Kniegelenk (38) direkt durch die Spannfeder (42) beaufschlagt ist, so daß der Kniegelenkhebel bei der Bewegung des Betätigungsorgans (12) aus der ersten in die zweite Schaltstellung zunächst einknickt und, nachdem das Kniegelenk (38) einen Scheitel (52) seiner Bahn (36) überschritten hat, durch die Spannfeder (42) schlagartig wieder in eine gestrecktere Lage gebracht wird und dabei die Kontaktbrücke (24) in die zweite Schaltstellung drückt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalt­ stellung die Einschaltstellung des Schalters ist und daß die Kontaktbrücke (24) in dieser Stellung elastisch gegen den oder die festen Kontakte (18, 20) vorge­ spannt ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abge­ winkelte Bahn (36) Teil einer geschlossenen Bahn ist, auf der das Kniegelenk (38) direkt aus der der zweiten Schaltstellung entsprechenden Position in die der ersten Schaltstellung entsprechende Position zurückkehren kann.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder (42) so angeordnet ist, daß die von ihr auf das Kniegelenk (38) ausgeübte Kraft eine Komponente aufweist, die das Kniegelenk in Richtung auf die der ersten Schaltstellung entsprechende Position vorspannt.

5. Schalter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kniegelenkhebel (28) in der zweiten Schaltstellung eine gestreckte Lage einnimmt.

6. Schalter nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kniegelenkhebel (28) in der zweiten Schaltstellung mit seinem der Kontakt­ brücke (24) entgegengesetzten Ende am Gehäuse (10) des Schalters abstützt.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Kniegelenkhebels (28) in der zweiten Schaltstellung in einer gehäusefesten Rast (44) liegt und daß das Betätigungsorgan (12) dazu ausgebildet ist, den Kniege­ lenkhebel bei der Bewegung aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schalt­ stellung aus der Rast (44) herauszuheben und ihn dann in Richtung auf die er­ ste Schaltstellung zurückkehren zu lassen.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungs­ organ (12) eine drehbare Trommel (14) aufweist, die eine radial vorspringende Schulter (34) zur Abstützung des Kniegelenkhebels (28) in der ersten Schaltstel­ lung und eine sich an diese Schulter anschließende Exzenterfläche (54) zum Herausheben des Kniegelenkhebels aus der Rast (44) bildet.

9. Schalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Betä­ tigungsorgan (12) in der der ersten Schaltstellung entsprechenden Endlage ra­ stierbar ist.