DE2033089C3 - Elektrisches Schalterbauteil mit Schnappschaltwirkung - Google Patents
Elektrisches Schalterbauteil mit SchnappschaltwirkungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Schalterbauteil mit Schnappschaltwirkung, mit einem
zwischen ersten und zweiten Stellungen beweglichen
Kontaktbrückenelement in Form einer Rolle oder
Kugel, mit mindestens einer stationären Kontaktoberfläche und mit einem Betätigungsglied zur Bewegung
des Kontaktbrückenelementes von der ersten in die zweite Stellung und umgekehrt, wobei an der Mantelflä
ehe der Rolle bzw. der Oberfläche der Kugel ein
stationäres Federelement angreift, dessen Wirkungsrichtung im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Betätigungsgliedes verläuft.
Bei einem bekannten Schalterbauteil dieser Art
(deutsche Auslegeschrift 12 40 576) ist das Kontaktbrükkenelement in Form einer Kugel ausgebildet, die in eine
Endwindung einer Schraubenfeder eingesetzt ist, während das andere Ende der Schraubenfeder in einem
Betätigungsglied festgelegt ist, wobei die Kugel durch
die Feder gegen zwei zylindrische stationäre Kontaktoberflächen gedrückt wird und diese miteinander
verbindet. Das Betätigungsglied ist senkrecht zur Wirkungslinie der Feder parallel zu einer die beiden
zylindrischen Kontaktoberflächen verbindenden Ebene
verschiebbar, um die Kugel in eine Stellung zu bringen,
in der sie nur mit einer der zylindrischen Kontaktoberflächen in Berührung steht. Durch die Anordnung der
Kugel in der Endwindung der Schraubenfeder ist eine Drehung oder ein Abrollen dieser Kugel sehr stark
behindert, insbesondere dann, wenn auf Grund einer Lichtbogenbildung Oberflächenungleichförmigkeiten
auf der Oberfläche der Kugel entstehen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Betätigungsglied in einer
Zwischenstellung zu halten, in der die Andruckkraft der
Kugel gegen eine der Kontaktoberflächen verringert ist,
so daß eine Lichtbogenbildung auftreten kann. Bei diesem bekannten Schalterbauteil ist die Kontaktauflagefläche mit der Abrißfläche beim Schalten identisch, so
daß bei einer Lichtbogenbildung beim Offnen des
Schalters die Kontaktauflagefläche beschädigt wird,
wodurch der Durchgangswiderstand des Schalterbauteils erhöht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schalterbauteil der eingangs genannten Art zu schaffen,
^>ei dem sowohl das öffnen als auch das Schließen ohne
jede Verzögerung und durch eine abrupte Bewegung des Kontaktbrückenelementes erfolgt. Dabei soll sich
keine stabile Stellung des Kontaktbrückenelementes
ergeben, in der der Kontaktdruck verringert ist. Die
Abrißfläche und die stationäre Auflagefläche soll schließlich an zwei verschiedenen Stellen liegea
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Betätigungsglied einen Nocken mit zwei im s
Winkel zueinander stehenden Flächen aufweist, deren Schnittkante auf das Federelement gerichtet ist und
senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft, daß die Kontaktoberflächen auf einer zur Bewegungsrichtung
des Nockens senkrechten Ebene liegen und daß bei einer Bewegung der Schnittkante über oder unter die
Mittelachse der Wirkungsrichtung des Federelementes hinaus das Kontaktbrückenelement auf die untere bzw.
obere Nockenfläche und damit zwischen der ersten und zweiten Stellung umspringt
Das erfindungsgemäße Schalterbauteil ergibt ein sehr schnelles öffnen bzw. Schließen der Verbindung
zwischen den stationären Kontaktoberflächen, wobei keine Zwischenstellung oder Mittelstellung möglich ist,
in der der Kontaktdruck verringert ist. Weiterhin rollt das Kontaktbrückenelement beim öffnen des Schalters
unter der Wirkung des Nockens auf der stationären Kontaktoberfläche in eine Stellung, von der aus das
Hochschnellen in die Öffnungsstellung erfolgt, so daß das Kontaktbrückenelement zum Zeitpunkt des Hochschnellere
mit einem anderen Bereich der Kontaktoberfläche in Berührung steht, als in der Schließstellung, so
daß selbst bei Bildung eines Lichtbogens andere Bereiche des Kontaktbrückenelementes bzw. der
Kontaktoberflächen angegriffen werden, als die Berf iehe,
die in der Schließstellung miteinander in Berührung stehen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Federelement durch eine
Schraubenfeder gebildet ist, deren Längsachse sich im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des
Nockens erstreckt und deren eine, dem Kontaktbrückenelement zugewandte Endwindung zur Verringerung
der Reibung im wesentlichen an zwei Punkten dieses Kontaktbrückenelementes anliegt, daß die
Schraubenfeder in der ersten und zweiten Stellung des Kontaktbrückenelementes durchgekrümmt ist, wobei in
der ersten Stellung, in der das Kontaktbrückenelement an den Kontaktoberflächen anliegt, die den Kontaktoberflächen
zugewandten Windungsbereiche der Schraubenfeder zusammengedrückt sind, so daß bei der
Bewegung der Schnittkante unter die Wirkungslinie der Schraubenfeder diese hochschnellt und das Kontaktbrückenelement
in die zweite Stellung schnellen läßt. Während der Bewegung des Betätigungsgliedes wird
das Kontaktbrückenelement gegen die Kraft der Schraubenfeder bewegt, so daß schließlich der Zustand
maximaler Zusammendrückung der Schraubenfeder erreicht wird, wobei das Kontaktbrückenelement eine
Lage weitester seitlicher Verschiebung auf den Kontaktoberflächen einnimmt. Hierbei wird die Schraubenfeder
durchgekrümmt und wenn das Kontaktbrückenelement dann entlang der anderen Fläche des Nockens
des Betätigungsgliedes entlangschnellt, krümmt sich die Schraubenfeder mit einem anderen Krümmungssinn
durch und verschiebt hierbe. das Kontaktbrückenelement in die zweite stabile Lage, wobei das Hochschnellen
des Kontaktbrückenelementes durch die Durchkrümmung noch weiter beschleunigt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung b5
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Endwindung der Schraubenfeder beim Umspringen des Kontaktbrückenelementes
tangential zu dessen Oberfläche verschiebbar ist Durch die tangentiale Verschiebung
ändert sich die Lage der Berührungsstellen zwischen dem Kontaktbrückenelement und der Schraubenfeder,
so daß eine Drehung des Kontakibrückenelementes
hervorgerufen wird, die sicherstellt, daß nacheinander alle Oberflächenbereiche des Kontaktbrückenelementes
gleichmäßig abgenutzt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert
In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Einstellwiderstandes
mit einer Ausführungsform des elektrischen Schalterbauteils;
Fig.2 eine auseinandergezogene Darstellung des Einstell Widerstandes nach Fig. 1, wobei Einzelheiten
der Ausführungsform des elektrischen Schalterbauteils erkennbar sind und die Angriffspunkte und -richtungen
von Kräften, die auf eine der dargestellten Kontaktrollen einwirken, dargestellt sind, wenn diese eine stabile
Lage einnimmt;
Fig.3 eine Schnittansicht entlang der Linie HI-111
nach F i g. 1;
F i g. 4 bis M Teilschnittansichten der Ausführungsform des elektrischen Schalterbauteils nach Fig. 1,
wobei in schematischer Form die wechselseitigen Lageanordnungen einer Kontaktrolle, einer Feder und
des Betätigungsgliedes beim Verschieben der Kontaktrolle zwischen einer ersten und einer zweiten stabilen
Lage gezeigt sind;
Fig. 12 eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Teils des Schalterbauteils;
Fig. 13 eine auseinandergezogene Darstellung von Teilen der F i g. 12;
Fig. 14 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform von zwei Kontaktrollen mit einem abgeänderten
Betätigungsglied.
In F i g. 1 ist ein allgemein mit 21 bezeichneter Einstellwiderstand mit einer Ausführungsform des
elektrischen Schalterbauteils gezeigt, wobei der eigentliche Enstellwiderstand mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet
ist, während das Schalterbauteil allgemein mit der Bezugsziffer 23 bezeichnet ist. Diese beiden Bauteile
sind aneinander mit Hilfe von Verriegelungslaschen 24 und 26 befestigt, die an einem Gehäuse 27 des
Einstellwiderstandes vorgesehen sind. Diese Verriegelungslaschen greifen in Einkerbungen 28 bzw. 29 ein, die
in einem Gehäuse 30 des Schalterbauteils ausgeformt sind. Der Einstellwiderstand 22 weist eine mit
Außengewinde versehene Befestigungsbuchse 31 auf, die durch eine öffnung in einer Montageplatte
hindurchgeführt werden kann. Eine an dem Einstellwiderstand vorgesehene Paßlasche 32 wirkt mit einer
kleinen Vertiefung oder öffnung einer solchen Montageplatte zusammen und verhindert ein Verdrehen des
Einstellwiderstandes wenn eine (nicht dargestellte) Befestigungsmutter auf die Buchse 31 aufgeschraubt ist.
Der Einstellwiderstand weist weiterhin ein isolierendes Basisteil 33 mit einem daran befestigten Widerstandselement
34, einen Kollektor 36 und mehrere Anschlüsse 37 bis 39 auf, die mit dem Kollektor und mit den Enden
des Widerstandselementes verbunden sind, wie dies am besten aus F i g. 2 zu erkennen ist. Ein Schleifer 41 wird
bei Drehbewegungen eines Mitnehmers 42 zwangsschlüssig mitgedreht und steht hierbei in Schleifberührung
mit dem Kollektor 36 sowie mit dem Widerstands-
element 34. Zur zwangsschlüssigen Drehung des Mitnehmers 42 ist eine Welle 43 mit einem abgeflachten
Teil 44 versehen, die in eine entsprechende öffnung 46 des Mitnehmers eingreift. Bei der Montage des
Einstellwiderstandes 22 werden Verbindungslaschen 47, 49,51 in Einkerbungen 52,53 und 54 in dem isolierenden
Basisteil 33 eingesetzt und umgebogen, wobei sich das Ende 56 der Welle 43 durch eine im Bodenteil des
Gehäuses 27 vorgesehene öffnung 57 hindurch erstreckt.
Das Schalterbauteil 23 weist das Gehäuse 30, zwei im wesentlichen gleiche Schraubenfedern 61 und 62, zwei
int wesentlichen gleiche, die Kontaktbrückenelemente bildende zylindrische Kontaktrollen 63 und 64 und ein
Betätigungsglied 66 mit zwei doppelflächigen Nocken 67 und 68 sowie zwei Greifbacken 69 und 71 auf, die auf
das Ende 56 der Welle 43 aufgeschoben werden können. Zwei an dem Betätigungsglied 66 vorgesehene miteinander
ausgerichtete Arme 72 und 73 sind in zwei Schlitzen 74 und 76 gleitend verschiebbar, die in dem
Gehäuse 30 ausgeformt sind, wodurch der Zusammenbau des Betätigungsgliedes und des Gehäuses erleichtert
wird. In dem Gehäuse 30 sind vier Anschlußteile 77, 78, 79 und 81 verankert. Die oberen Enden 77a, 78a, 79a
81a dieser Anschlüsse bilden mit Abstand voneinander angeordnete stationäre Kontaktoberflächen innerhalb
des Gehäuses, die paarweise durch die Kontaktrollen 63 und 64 miteinander verbunden werden können, wenn
das Schaiterbauteil zum Schließen des Stromkreises betätigt wird. In den Endwandungen des Gehäuses
ausgeformte Sitze 82 und 83 nehmen Endwindungen 61a bzw. 62a der Schraubenfedern auf, so daß diese in ihrer
vorgesehenen Stellung in dem Gehäuse festgehalten werden. Obwohl zum Haltern der Kontaktrollen und
der Schraubenfedern in dem Gehäuse nach erfolgter Montage auch die hintere Wandung 84 des Gehäuses 27
dienen kann, weist die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsform eine gesonderte Deckplatte 86 auf.
Eine in der Mitte angeordnete öffnung 97 in dieser Deckplatte ermöglicht das Hindurchführen des Endes
56 der Welle und der Greifbacken 69 und 71 des Betätigungsgliedes 66. Eine entsprechende Ausbildung
des Schaltergehäuses 30 mit Schultern 88 und 89 sowie einer Umfangswandung 91 ermöglicht das Festlegen
der Deckplatte 86 auf dem Gehäuse.
Die Kontaktrollen und die die stationären Kontaktoberflächen bildenden Anschlüsse sind aus einem
elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus Kupfer mit einem dünnen Silberüberzug gefertigt, um eine
Oxydbildung zu verhindern. Das Gehäuse 30 kann aus Phenolharzen oder anderen Isolierstoffen bestehen.
wenn das Schaiterfaauteii mit dem Einsteiiwiderstand
in der teilweise in F i g. 3 gezeigten Weise zusammengebaut ist, so ist das Betätigungsglied 66 entlang einer
Linie axialverschiebbar, die sich aus der Lage der Drehachse der Welle 43 ergibt, d. h. in den durch den
Doppelpfeil A angedeuteten Richtungen. Befinden sich die Kontaktrollen in der dargestellten Schließstellung
des Schalterbauteils oder in der ersten stabilen Lage, so nimmt auch das Betätigungsglied eine entsprechende
erste stabile Lage ein, in der die Flächen 67a, 68a des Nockens 67 gegen die Kontaktrollen anliegen. In dieser
Stellung sind die Schraubenfedern 61 und 62 zumindest etwas zusammengedrückt und leicht durchgekrümmt,
d. h. ihre Form ist eine andere als die, die sich bei einem
bloßen Zusammendrücken ergibt, da nämlich die einander jeweils benachbarten Windungsbereiche einer
ieden Schraubenfeder an den den Kontaktoberflächen 79a bzw. 78a nächstgelegenen Stellen enger beieinander
liegen als an den von diesem Kontaktoberflächen entfernten Stellen. Wenn sich die Kontaktrollen in der
ersten stabilen Lage befinden, sind die Greifbacken 69, 71 des Betätigungsgliedes 66 in der Wandung 92 des
Mitnehmers 42 aufgenommen, der sich gegenüber dem Betätigungsglied frei drehen kann. Der Abstand der
Greifbacken 69 und 71 von der Wandung 92 ist jedoch gering genug, um zu verhindern, daß sich die
Greifbacken 69 und 71 so weit auseinanderspreizen, daß eine Einschnürung 56a des Endes 56 der Welle 43
freigegeben wird, wenn auf die Welle eine in der Achsrichtung im Sinne eines Abziehens oder Herausziehens
angreifende Kraft einwirkt, wie dies bei der Erläuterung der in den Fig. 12 und 13 dargestellten
Ausführungsform noch ausführlicher erläutert wird.
Das Schaltverhalten des Schalterbauteils 23 ist am besten aus den F i g. 4 bis 11 erkennbar, in denen eine
Übersicht über einen Betätigungsablauf des Schalterbauteils gezeigt ist. Hierbei wird davon ausgegangen,
daß sich die Kontakrollen aus einer ir« F i g. 4 gezeigten ersten stabilen Lage in eine in F i g. 8 gezeigte zweite
stabile Lage bewegen und dann bei erneuter Verschiebung des Betätigungsgliedes 66 wieder in die erste
stabile Lage zurückgeführt werden. Die F i g. 4 bis 11
stellen lediglich schematische Darstellungen dar, wobei sich der gleiche Bewegungsablauf in gleicher Weise bei
einpoligen oder doppelpoligen Schalterbauteilen und bei Schalterbauteilen mit Ein- und Ausschaltkontakten
oder mit Umschaltkontakten ergibt. Der Punkt P bezeichnet in den F i g. 4 bis 11 allgemein einen
vorgegebenen Lageveränderlichen Berührungspunkt an der Berührungsfläche zwischen der Schraubenfeder 62
und der Kontaktrolle 64 und es sei darauf hingewiesen, daß sich bei den Bewegungen der Kontaktrolle 64
zwischen den beiden stabilen Stellungen, die sie einnehmen kann, der Andruckwinkel zwischen der
Schraubenfeder und der Kontaktrolle ändert, nämlich jener Winkel, der sich durch den Schnitt einer durch den
Punkt P und den Mittelpunkt der Kontaktrolle 64 gelegten Geraden mit einer durch den Mittelpunkt der
Kontaktrolle gelegten Waagerechten bildet. Der Punkt P verschiebt sich, wenn sich die Kontaktrolle zwischen
ihren beiden stabilen Stellungen bewegt. Weiterhin ist zu erkennen, daß die Endwindungen 616 und 62b der
Schraubenfedern an jeweils zwei Berührungspunkten an der betreffenden Kontaktrolle anliegen. In Fig. 2
sind diese Berührungspunkte auf der Kontaktrolle 64 durch die Bezugszeichen Pund P'bezeichnet.
In der in F i g. 4 gezeigten stabilen Stellung wird die Kontaktrolle 64 durch die Kraft der Schraubenfeder 62
in einen keilförmigen Bereich liiiieingediOcki, der durch
die Fläche 67a des Nockens, die stationäre Kontaktoberfläche 77a und die (hier nicht gezeigte) stationäre
Kontaktoberfläche 78a bestimmt wird. In dieser Lage wird die Kontaktrolle 64 durch die Schraubenfeder 62
einerseits nach unten gegen die stationären Kontaktoberflächen und andererseits in seitlicher Richtung
gegen die Fläche 67a gedrückt Die Mittelachse der Schraubenfeder 62 wie auch die in der Betrachtungsrichtung der F i g. 4 oberen und unteren Ränder dieser
Schraubenfeder zeigen hierbei eine Krümmung, und zur Unterscheidung dieses Krümmungszustandes von der
durch ein gleichmäßiges Zusammendrücken hervorgerufenen Form der Feder soll in diesem Zusammenhang
im folgenden von einer »Durchkrümmung« der Schraubenfeder zusätzlich zur Federzusammendrükkung
gesprochen werden. Beim Niederdrücken des
Betätigungsgliedes 56 in die in F i g. 5 gezeigte Stellung wird die Kontaktrolle 64 entlang der festen Kontaktfläche
77a nach außen in eine Stellung maximaler seitlicher Versetzung verschoben, wobei die Mittelachse der
Kontaktrolle mit der Schnittkante der Flächen 67a, 676 horizontal ausgerichtet ist. In der in Fig. 5 gezeigten
Phase hat die Schraubenfeder eine zweite durchgekrümmte Zustandsform angenommen und befindet sich
in einem Zustand maximaler Zusammendrückung. Außerdem hat sich der Andruckwinkel vergrößert, daß
sich die Endwindung 626 der Schraubenfeder in Richtung der Deckplatte 86 nach oben verschoben hat,
was zur Folge hat, daß sich auch der Berührungspunkt P nach oben verschiebt. Bei den Bewegungen der
Koniaktroiie zwischen den in den Fig.4 und 5
gezeigten Stellungen wird die Kontaktrolle normalerweise auf den stationären Kontaktoberflächen entweder
abrollen oder entlanggleiten. In beiden Fällen bleibt zwischen den stationären Kontaktoberflächen und der
Kontaktrolle wegen der nach unten gerichteten Federkraft der Schraubenfeder 62 ein guter Stromschluß
gewahrt, so daß der Kontaktwiderstand ausreichend niedrig ist.
Beim weiteren Verschieben des Betätigungsgliedes 66 in die in F i g. 6 gezeigte Stellung kann sich die Feder 62
entspannen, wodurch die seitliche Versetzung der Kontaktrolle in bezug auf die Schnittkante der Flächen
67a, 676 des Nockens 67 etwas verringert wird. Bei diesem Entspannen geht die Schraubenfeder 62 in die
dritte durchgekrümmte Zustandsform über und der Andruckwinkel vergrößert sich auf einen Maximalwert.
Infolge dieser Änderung des Andruckwinkels, nämlich infolge der tangentialen Verschiebung der Endwindung
626 der Schraubenfeder in bezug auf die Kontaktrolle 64 wird die Kontaktrolle immer noch in Anlage gegen
die stationären Kontaktoberflächen festgehalten, obwohl sich die Schnittkante der Flächen des Nockens 67
jetzt in eine Stellung unterhalb einer durch die Mitte der Kontaktrolle gelegten Waagerechten bewegt hat. Ist die
Kontaktrolle 64 in die in F i g. 6 dargestellte Lage einer geringeren seitlichen Versetzung geführt, so befindet sie
sich in einer labilen neutralen Stellung, wobei jedoch bei der dargestellten Ausführungsform davon auszugehen
ist, daß hierunter nicht die Stellung maximaler seitlicher Versetzung der Kontaktrolle 64 oder der geringsten
Längenerstreckung der zusammengedrückten Schraubenfeder 62 zu verstehen ist. Wird das Betätigungsglied
66 aus der in Fig.6 gezeigten Stellung über eine
verschwindend kleine Strecke weiter verschoben, um die in F i g. 7 gezeigte Stellung einzunehmen, so schnellt
die Kontaktrolle 64 entlang der Fläche 676 nach oben. Die Bewegung der Kontaktrolle 64 und der Schraubenfeder
62 erfolgt sehr schnell und abrupt und die Schraubenfeder schnappt aus dem in F i g. 6 gezeigten
Durchkriimmungszustand in den in den Fig.7 und 8
gezeigten Durchkriimmungszustand um. wobei die Kontaktrolle 64 in F i g. 8 in ihre zweite stabile Stellung
gelangt ist Beim Umschnappen der Schraubenfeder 62 aus dem dritten Durchkrümmungszustand (Fig.6) in
den vierten Durchkrümmungszustand (Fig.7) verschiebt sich die Endwindung 626 der Schraubenfeder
tangential auf der Kontaktrolle und der Punkt P wandert an eine Stelle unterhalb der Mittelachse der
Kontaktrolle, d.h. der Andruckwinkel wird negativ. Im
gleichen Augenblick wird die Kontaktrolle durch die Schraubenfeder nach oben geschnellt und entfernt sich
von den stationären Kontaktoberflächen, wobei sie gleichzeitig durch die Schraubenfeder auch eine
Verschiebung in Querrichtung erfährt und daher entlang der Fläche 676 nach oben leitet bis die
Schraubenfeder die Kontaktrolle schließlich in einen durch die Steuerfläche 676 und durch einen Anschlag in
Form der Deckenplatte 86 bestimmten keilförmigen Bereich hineindrückt.
Die vorstehend für die Fig.4 bis 7 beschriebenen
Einzelheiten gelten auch entsprechend für den Betätigungsablauf beim Zurückführen der Kontaktrolle 64 aus
der in F i g. 8 gezeigten zweiten stabilen Stellung in die erste stabile Stellung unter Durchlaufen der in den
F i g. 9 bis 11 gezeigten Phasen. Es ist jedoch festzustellen, daß sich der Berührungspunkt P in den
Fig. 9 und 10 aufeinanderfolgend nach unten verlagert
hat und daß der Andruckwinkei erneut wieder positiv wird wenn die Schraubenfeder 62 aus dem in Fig. 10
dargestellten labilen neutralen Durchkrümmungszustand in die in Fig. 11 gezeigte Zustandsform
umspringt. Da die Schraubenfeder die Kontaktrolle jetzt in die erste stabile Stellung belastet, wird ein
Prellen der Kontaktrolle beim Angreifen an den stationären Kontaktoberflächen durch die nach unten
gerichtete Druckkraft der Feder weitgehend unterbunden und praktisch beseitigt.
Es ist zu erkennen, daß mit den stationären Kontaktoberflächen eine äußerst große bewegliche
Kontaktoberfläche der Kontaktrollen in Berührung kommen kann, weil die während der Betriebslebensdauer
des Schalterbauteils tatsächlich verfügbare Kontaktfläche (je Breiteneinheit der stationären Kontaktoberflächen)
angenähert gleich dem 3,14-fachen des Durchmessers der Kontaktrolle 64 ist. Obwohl in der
vorstehenden Beschreibung die Tatsache, daß die Kontaktrolle 64 im Verlauf ihrer Bewegung aus der
ersten in die zweite stabile Stellung normalerweise auf den stationären Kontaktoberflächen abrollt, nicht
besonders hervorgehoben wurde, haben umfangreiche praktische Versuche gezeigt, daß dies tatsächlich der
Fall ist. Diese Tatsache trägt dazu bei. die Lebensdauer der Kontakte zu erhöhen, da bei diesem Abrollen etwa
vorhandene Schweiß- oder Brennstcllcn an den
Berührungsflächen der Kontaktrollen und der stationären Kontaktoberflächen auseinandergestemmt oder
geglättet werden und außerdem bei aufeinanderfolgenden Betätigungsvorgängen immer andere Oberflächenteile
der Kontaktrolle 64 mit den stationären Kontaktoberflächen in Berührung gebracht werden. Unterliegen
die Kontaktrolle und die stationären Kontaktoberflächen nach einer großen Vielzahl von Betätigungsvorgängen
einem gewissen Verschleiß, so wird durch diese kleinen Unregelmäßigkeiten in den Kontaktflächen eine
erhöhte Griffigkeit bewirkt, was das Abrollen der Kontaktrolle auf den stationären Kontaktoberflächen
noch fördert. Vergleicht man in den F i g. 4 bis 11 die
verschiedenen Stellungen, welche die Kontaktrolle auf den stationären Kontaktoberflächen einnimmt, so ist zu
erkennen, daß das Schließen und Offnen des Kontakts durch die Kontaktrolle jeweils an zwei unterschiedlichen Stellen der stationären Kontaktoberflächen
erfolgt Auch dies trägt zu der erhöhten Lebensdauer des Schalterbauteils selbst bei hohen Belastungen oder
sonstigen ungünstigen Betriebsbedingungen bei. Zur Erläuterung dieses Sachverhalts sei darauf hingewiesen,
daß die Kontaktrolle 64 beim öffnen des Kontakts mit den stationären Kontaktoberflächen eine nach außen
versetzte Stellung einnimmt und falls zwischen den stationären Kontaktoberflächen und der Kontaktrolle
ein Funkenüberschlag auftritt, so äußert sich dies als
Lochfraß oder in sonstigen Abnutzungserscheinungen in dem Bereich der stationären Kontaktoberflächen, in
dem die Kontaktrolle unmittelbar vor dem Hochschnellen in die zweite stabile Stellung angreift. Wird die
Kontaktrolle danach in die erste stabile Stellung zurückgeführt, so berührt sie die stationären Kontaktoberflächen
zuerst in einem Bereich unterhalb der Fläche 67a und bewegt sich dann seitwärts in Richtung
des Betätigungsgliedes in die in Fig.4 gezeigte erste
stabile Stellung.
Auch das Problem eines unzureichenden Anlagedrukkes zwischen den stationären Kontaktoberflächen und
der Kontaktrolle auf Grund des Vorhandenseins von Fremdkörpern zwischen der einen stationären Kontaktoberfläche
und der Kontaktrolle oder durch einen auf sonstige Umstände zurückzuführenden ungleichmäßigen
Kontaktdruck wird durch die beschriebene Ausführungsform beseitigt. In Fig. 2 bezeichnen die
Pfeile B und C annähernd die Richtung der durch die Schraubenfeder 62 in der ersten stabilen Stellung an die
Kontaktrolle 64 angelegten Kräfte. In ähnlicher Weise bezeichnen die Pfeile D. Eund Fdie von den stationären
Kontaktoberflächen und von dem Betätigungsglied ausgehenden auf die Kontaktrolle einwirkenden Reaktionskräfte.
Da die Reaktionskräfte D und E an den Endteilen der Kontaktrolle angreifen während die
Reaktionskraft Fan dem mittleren Teil der Kontaktrolle angreift, und eine dynamische Belastung oder
Federbelastungskraft ßoder Czwischen dem mittleren
Teil der Kontaktrolle und jedem ihrer beiden Endteile angelegt wird, ist die Kontaktrolle im Betrieb selbst
symmetrierend. Falls also eine Aufrauhung der Kontaktfläche oder das Vorhandensein von Fremdkörpern
eine anomale Art der Auflage der Kontaktrolle auf einer
der stationären Kontaktoberflächen nach sich ziehen sollte, so daß die Kontaktrolle in Bezug auf die beiden
damit zusammenwirkenden stationären Kontaktoberflächen eine schiefe Lage einnimmt, so wird trotzdem an
beiden Enden der Kontaktrolle ein im wesentlichen gleichmäßiger Kontaktdruck hervorgerufen, da die
Kontaktrolle unter der Wirkung der Federbelastungskräfte auf dem Betätigungsglied frei verschwenkbar ist.
Hierdurch wird ein ausgeglichener und hinreichender Kontaktdruck und ein entsprechend geringer Kontaktwiderstand
unter allen Umständen aufrechterhalten.
Selbstverständlich ist es möglich, die bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 11 verwendeten
Schraubenfedern durch andere Federelemente zu ersetzen, beispielsweise durch Blattfedern, Kastenfedern
oder kugelförmige oder kreisrunde Federelemenie. Weiterhin kann das Kontaktbrückenelement auch
eine andere Form als die beschriebene Kontaktrolle 64 aufweisen, wobei es lediglich wesentlich ist, daß dieses
Kontaktbrückenelement leicht auf der mindestens einen stationären Kontaktoberfläche abrollen kann.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 12 und 13 wirken ein abgeändertes Betätigungsglied 95, eine
Welle % und ein Mitnehmer 97 in der Weise zusammen, daß der Zusammenbau des Schalterbauteils sowie des
Einstellwiderstandes durch ein Einschieben in der Achsrichtung zum Herstellen einer Steckverbindung
zwischen der Welle und dem Betätigungsglied vorgenommen werden kann. Beim Zusammenbauen der
Welle 96 mit dem Betätigungsglied 95 wird ein konischer Einrasteinsatz 110 in Achsrichtung zwischen
ίο die Greifbacken 98 und 99 eingeführt, die zunächst
federnd nachgeben und hierauf zusammenschnappen, wobei Lippen 103 und 104 des Betätigungsgliedes 95 an
einer Schulter 106 des Einrastansatzes 101 angreifen. Der Montagevorgang wird vorgenommen, nachdem ein
abgeflachter Teil 109 der Welle durch eine abgeflachte öffnung 101 in dem Mitnehmer 97 hindurchgeführt
worden ist. Wird das Betätigungsglied 95 durch ein Auswärtsziehen der Welle 96 in bezug auf das
Schalterbauteil in die zweite stabile Stellung geführt, so bewegen sich die Greifbacken 98, 99 in eine in dem
Mitnehmer 97 vorgesehene, durch eine Wandung 113 umgrenzte Vertiefung hinein. Wirkt auf die Welle %
jetzt eine weitere zusätzliche nach außen gerichtete Zugkraft ein, so verhindert die Wandung 113 ein
Freigeben des an der Welle vorgesehenen Einrastansatzes 101 durch die Backen 98 und 99. Diese
Ausgestaltung, die ein Herausziehen der Welle außer Eingriff mit den Greifbacken verhindert, ist in der
beschriebenen Weise auch bei der in F i g. 1 dargestell-
JO ten Ausführungsform gegebc
Eine weitere Abänderung des Betätigungsgliedes des Schalterbauteils ist in Fig. 14 gezeigt, in der die
Kontaktrollen 63 und 64 zusammen mit einem fest mit einer Welle 117 verbundenen Betätigungsglied 116
-S5 dargestellt sind. Wenn das Betätigungsglied 116 einstückig mit der Welle 117 ausgebildet ist, so kommt
als Material für die Herstellung der Welle und des Belätigungsgliedes nur ein elektrisch nicht leitender
Werkstoff in Betracht, wie beispielsweise ein Polyamidkunststoff, um ein Kurzschließen der die Kontaktbrükkenelemente
bildenden Kontaktrollen 63 und 64 zu verhindern. Da das Betätigungsglicd 116 nur zwei
durchgehende unter einem Winkel zueinanderstehende Flächen 116a und 1166 aufweist, ist das Betätigungsglied
4b und damit die Welle unbegrenzt drehbar und außerdem
in Axialrichtung verschiebbar, so daß die Kontaktrollen zwischen der ersten und der zweiten stabilen Stellung
hin- und herbewegt werden können. Das abgeflachte Teil 119 der Welle 117 ist an einen eine abgeflachte
Öffnung aufweisenden Mitnehmer angepaßt, der im wesentlichen in der gleichen Weise ausgebildet sein
kann wie der Mitnehmer 42 oder der Mitnehmer 97. Die Ausführungsform nach Fig. 14 eignet sich insbesondere
für Schalterbauteile, bei denen eine möglichst geringe Anzahl von Bauteilen erwünscht ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Elektrisches Schalterbauteil mit Schnappschaltwirkung, mit einem zwischen ersten und zweiten
Stellungen beweglichen Kontaktbrüchenelement in Form einer Rolle oder Kugel, mit mindestens einer
stationären Kontaktoberfläche und mit einem Betätigungsglied zur Bewegung des Kontaktbrückenelementes von der ersten in die zweite
Stellung und umgekehrt, wobei an der Mantelfläche der Rolle bzw. der Oberfläche der Kugel ein
stationäres Federelement angreift, dessen Wirkungsrichtung im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Betätigungsgliedes verläuft, d a -durch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (66; 95; 116) einen Nocken (67, 68) mit
zwei im Winkel zueinander stehenden Flächen (67a, 67ö, 68a, 686; 116a 1166^ aufweist, deren Schnittkante auf das Federelement (61, 62) gerichtet ist und
senkrecht zur Bewegungsrichtung (A) verläuft, daß die Kontaktoberflächen (77a, 78a, 79a, 8IaJ auf einer
zur Bewegungsrichtung des Nockens (67, 68) senkrechten Ebene liegen und daß bei einer
Bewegung der Schnittkante über oder unter die Mittelachse der Wirkungsrichtung des Federelementes (61, 62) hinaus das Kontaktbrückenelement
(63, 64) auf die untere (67a, 68a, 116a) bzw. obere Nockenfläche (676, 686, \\%b) und damit zwischen
der ersten und zweiten Stellung umspringt.
2. Schalterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement durch eine
Schraubenfeder (61,62) gebildet ist, deren Längsachse sich im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Nockens (67, 68) erstreckt und deren
eine, dem Kontaktbrückenelement (63, 64) zugewandte Endwindung (61 b, 62b) zur Verringerung der
Reibung im wesentlichen an zwei Punkten dieses Kontaktbrückenelementes anliegt, daß die Schraubenfeder (61,62) in der ersten und zweiten Stellung
des Kontaktbrückenelementes durchgekrümmt ist, wobei in der ersten Stellung, in der das Kontaktbrükkenelement an den Kontaktoberflächen (77a, 78a,
79a, 8ia) anliegt, die den Kontaktoberflächen
zugewandten Windungsbereiche der Schraubenfeder zusammengedrückt sind, so daß bei der
Bewegung der Schnittkante unter die Wirkungslinie der Schraubenfeder diese hochschnellt und das
Kontaktbrückenelement in die zweite Stellung schnellen läßt.
3. Schalterbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endwindung (616, 62b) der
Schraubenfeder beim Umspringen des Kontaktbrükkenelementes (63,64) tangential zu dessen Oberfläche verschiebbar ist.
4. Schalterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (66; 95) zwei Greifbacken (69, 71; 98,99)
aufweist, die in eine Ringnut eingreifen, die durch eine Einschnürung (56a) in der Nähe des Endes (56)
einer Welle (53; 96) eines durch Drehung einstellbaren Bauteils gebildet ist.
5. Schalterbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (96) einen konischen
Einrasteinsatz (101) mit einer Schulter (106) aufweist und daß die Greifbacken (98, 99) durch den
Einrastansatz (101) federnd auseinanderspreizbar und in die Ringnut einrastbar sind, die an die Schulter
angrenzt.
5. Schaltungsbauteil nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (43; 96) benachbart zum Betätigungsglied (66; 95) ein
Mitnehmer (42; 97) angeordnet ist, der eine dem Betätigungsglied zugewandte Vertiefung aufweist, in
die sich die Greifbacken des Betätigungsgliedes beim Ausüben einer Zugkraft auf die Welle (43,96)
hineinbewegen und deren Wandungen (92; 113) ein Auseinanderspreizen der Greifbacken beim Ausüben einer weiteren Zugkraft verhindern.
7. Schalterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied
(116) einstückig mit der Welle (117) eines durch Drehung einstellbaren Bauteils ausgebildet ist und
zwei durchgehende unter einem Winkel zueinander stehende Flächen (J 16a, H6b) aufweist, die den
Nocken bilden.
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