DE2245206A1 - Elektrischer schalter mit doppelkipper - Google Patents

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Elektrischer Schalter mit Doppelkipper

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit Doppelkipper mit mindestens einem ortsfesten Drehgelenk, zwei Festkontakten und einem beweglichen Kontakt; sov/io einem beweglichen Betätigungselement.

Bei derartigen Schaltern mit Doppelkipper geht es im Prinzip darum, zw.ei Einfachkipper in einem Element zusammenzufassen, um zwei stabile Schaltstellungen zu erhalten.

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Schalter, dLe diesem Erfordernis entsprechen, sind bekannt. Es sollen hier nur einige wenige dieser Ausführungen beschrieben werden. So ist bespielsweise ein Schnappschalter bekannt, der aus einer fest eingespannten und mit einer daran angeschlossenen Arbeitsfeder versehenen Schaltwippe besteht, die mit Hilfe eines Stössels und einer Rückholfeder angetrieben ist. Dabei setzt sich das aus dem Uebersetzungsarm und der Arbeitsfeder bestehende System vor Erreichen des Nullpunktes der Kontaktkraft Ln Bewegung (CH-PS 50362). ELn anderer bekannter Kleinschalter besteht aus einem durch zu kurze Einspannung bogenförmig gewölbten Bandfederstreifen, der nahe dem einen Einspannende von einem Stellglied beaufschlagt wird und am anderen Einspannende wenigstens eine längsgerichtete Zunge besitzt, deren freies Ende jeweilen auf eine der beiden gegenüberliegenden Arbeitsstellen drückt (DT-GbM Nr. 1 781 459). Eine weitere Ausführungsform eines Schnappschaltwerkes, bei dem zwei ortsfeste Kontakte durch die Schwappbewegung einer Kontaktbrücke miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden und die Schnappbewegung der Brücke durch eine zwischen ihr und der zwangsläufig gesteuerten Zunge einer rahmenförmigen Blattfeder herbeigeführt wird, wobei letztere mit ihrem freien Ende an der die Kontakte tragenden Brücke zwischen den beiden Kontakten angreift und mit ihrem anderen Ende sich am freien Ende der Zunge der rahmenförmigen Feder abstützt, ist so aufgebaut, dass die Einhängepunkte der C- oder omegaförmigen Feder so nahe beieinanderliegen, dass die Verbindungslinie zwischen

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denselben mit der rahmenförmigen Blattfeder einen Winkel von wenigstens 20° bildet (DT-GbM Nr. 1 774 178). Wiederum eine andere Ausführungsvariante eines Kleinschalters mit Schnappmechanismus ist so aufgebaut, dass ausser einer die beweglichen Kontakte tragenden Kontaktbrücke ein Schalthebel vorgesehen ist, der erst nach Erreichen seiner Totlage eine Ausschaltkraft auf die Kontaktbrücke ausübt (CH-PS Nr. 388417).

Alle diese bekannten Schnappschalter weisen aber den Nachteil auf, dass sie aufwendig und teilweise so konstruiert sind,· dass einzelne Elemente überbeansprucht werden, oder _taber die Differenzwege zwischen den Schaltpunkten verhältnismässig gross ausfallen. Als Hauptnachteil muss jedoch angesehen werden, dass in Verbindung mit obigen Nachteilen noch eine Schaltphase auftreten kann, bei welcher der Kontaktdruck gleich Null ist und es unter Umständen bleiben kann, was aber den Bestrebungen nach langer Lebensdauer und sauberen Schaltvorgängen diametral entgegenläuft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Schalter mit Doppelkipper zu realisieren, der keinen der oben erwähnten Nachteile aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mehrere Einfachkipper so ineinandergeschachtelt sind, dass jedes Element gleichzeitig Bestandteil mindestens zweier Einzelkipper ist, dass mindestens zwei als Druckfedern ausgebildete

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und in gleicher Richtung wirkende Spannelemente die« n>si~ tionnierung des beweglichen Kontaktes sichern, dass sämtliche mindestens annähernd starren Verbindungsteile gelenkig und krgftschlüssig miteinander verbunden sind und nur auf Zug beansprucht werden, sodass die Summe der Differenzwege aller Einfachkipper kleiner ist als der Differenzweg eines einzelnen, dass der.Nachlaufweg nicht funktionell beschränkt ist, und dass die Summe der auf den beweglichen Kontakt wirkenden Federkräfte während der Schaltvorgänge ihr Vorzeichen wechselt, bewor das Betätigungselement den Schnittpunkt der Verlängerung des zwischen einem beweglichen Gelenk und einem ortsfesten Drehgelenk befindlichen Spannelementes und der Betätigungslinie erreicht, so dass an den FestKontakten der Zustand "Kontaktdruck gleich Null"-nicht als Dauerzustand möglich ist.

Um einen solchen Doppelkipper unter den bestmöglichen Bedingungen arbeiten zu lassen, werden, einer weiteren Ausbildung der Erfindung gemäss, die starren Verbindungsteile in einer Lamelle zusammengefasst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein funktionssicherer, relativ einfach herstellbarer Doppelschalter mit kleinem Differenzweg und funktionell unbeschränktem Nachlauf realisiert werden kann. Im weiteren bietet der erfindungsgemässe Doppelkipper gegenüber den bekannten den flir dto Schaltungsteclinik wesentlichen Vorteil, dass der Kontaktdruck des beweglichen Kontaktes auf den

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jeweils festen Anschlag vor dem Schaltvorgang eher zu- als abnimmt, so dass der Zustand Kontaktdruck gleich Null nicht als Dauerzustand möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung" dargestellt und wird im folgenden.näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Erfindungsgegenstandes

Fig. 2 ein Kontaktdruckdiagramm des erfindungsgemässen Doppelkippers

Fig. 3 eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsvariante und

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Doppelkipper der Fig. 3.

Aus Fig. 1 ist der schematische Aufbau des erfLndungsgemässen Doppekippers orsichtlich, wobei zugunsten der besseren Verständlichkeit das Schaltergehäuse, die elektrischen Anschlüsse, die Elemente für die Rückstellung und anderes weggelassen wurde. Man erkennt das ortsfeste Drehgelenk 1, die beiden Festkontakte 2 und 3, den beweglichen Kontakt 4, zwei HLlfsanschläge 5 und 6, dLe beiden Gelenke 7 und 8, welche

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die beiden starren und auf Zug beanspruchten VerbLndungsteile 9 und 10 kraftschlüssig aber gelenkig mit den Spannelementen 11 und 12, mit ihren Druckfedern 13 und 14, verbinden. Im weiteren erkennt man die Betätigungslinie 15, welcher das Betätigungselement 16 bei Betätigung entlanggeführt wird. Die Symmetrieachse 17 des Doppeklippers ist ebenfalls dargestellt,, wie auch die Zwischenwinkel oC m^J/D sowie der Kontaktdruck Pk, der durch den Pfeil 18 veranschaulicht wird.

DLe Arbeitsweise des erfLndungsgemässen Doppelkippers lässt sich anhand dieser schematLschen Darstellung (Fig. 1) leicht erklären. Befindet sich das Betätigungselement 16 in der gezeichneten Stellung, so drücken das Gelenk 7 und der bewegliehe Kontakt 4 der Wirkung der beiden Druckfedern 13 und 14 wegen gegen die Anschläge 5 und 2. Das Verbindungsteil 10 ist dabei auf Zug beansprucht, genau wie das Verbindungsteil 9. Wird nun das Betätigungselement 16 in Richtung ge^en die Symmetrieachse 17 hin bewegt, nimmt die Anpresskraft des Gelenkes 7 wegen des kleiner werdenden Zwischenwinkels «X laufend ab, wogegen die Zugspannung im Verbindungsteil 9 aus demselben Grunde zunimmt. Während dieser Bewegung des Betätigungselementes 16 ändert sich der Zwischenwinkel/i nur unwesentlich, da das Gelenk 7 sich nur ganz gering in Richtung der Betätigungsltnie 15 hin verschiebt. Das Lm Gegenuhrzeigersinn auf den beweglichen Kontakt 4 wirkende Drehmoment bleibt praktisch konstant, da die durch die Druckfeder i3 auf das

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Gelenk 8 wirft.ende Kraft eher zu- als abnimmt. Somit bleibt der Kontaktdruck P, in Richtung des Pfeiles 18 ebenfalls praktisch unverändert. Spätestens wenn das Betätigungselement 16 sich etwas unterhalb des Schnittpunktes 19 zwischen der Betätigungslinie· 15 mit der Verlängerung 20 des Spannelementes 11 befindet, springt der durch das Spannelement 11 und das Yerbindungsteil 9 gebildete Einfachkibpper in seine zweite stabile Lage über, so dass das Gelenk 7 auf den Hilfsanschlag 6 zu liegen kommt. Dieser Schaltvorgang verläuft in der Praxis allerdings anders, da die durch das Verbindungsteil 10 auf das Gelenk 7 ausgeübte Kräftkomponente mitberUcksichtigt werden muss. So ist es bei richtiger Dimensionierung sowohl der beiden Druckfedern 13 und 14 wie auch bei richtig gewähltem Abstand zwischen dem ortsfesten Drehgelenk 1 und der Betätigungslinie 15 durchaus möglich, dehs aus den Teilen 9 und 11 bestehenden Einfachkipper bereits zum Umspringen zu bringen, bevor das Betätigungselement 16 äen Punkt 19 " erreicht. Dies ist, wie bereits erwähnt wurde, ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemässen Doppeltkippers. Es ist selbstverständlich, dass der durch das Verbindungsteil 10 und das Spannelement 12 gebildete Ein&ehkipper in dem Äugenblick umschnappt, in dem daß Gelenk 7 die durch das Spannelement 12 gebildete Achse schneidet. Gleichzeitig wird auch der bewegliche Kontakt 4 schlagartig vom . Festkontakt 2 zum Festkontakt 3 überspringen. Der Zustand des "Kontaktdruck gleich Null" kann somit nie als Dauerzustand

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auftreten, da diese Bedingung nur erfüllt würde, wenn das Gelenk 7 längere Zeit in der Stellung bleiben würde, In der sich das Verbindungsteil 10 parallel zum Spannelement 13 befindet, was aber unmöglich ist, da diese Stellung des Gelenkes 7 unstabil ist und während des Umschnappens des Einfachkippers 9/ 11 durchlaufen wird. Wesentlich ist dabei, dass der Kontaktdruck Pk schlagartig sein Vorzeichen ändert und in der dem Pfeil 18 entgegengesetzten Richtung auf den beweglichen Kontakt 4 einwirkt.

Fig. 2 veranschaulicht den Verlauf des Kontaktdruckes Pk. Dabei ist auf der Ordinate 21 der Kontaktdruck Pk und auf der Abszisse 22 der Weg des Betätigungselementes 16 auf der Betätigungslinie 15 aufgetragen. Entsprechend diesem Diagramm bleibt der Kontaktdruck Pk während der Bewegung des Betätigungselementes 16 vorerst konstant, um dann allmählich etwas anzusteigen, bis der Punkt 23 erreicht wird, an welchem das Gelenk 7 (Fig. 1) die Achse des Spannelementes 12 (Fig. 1) schneidet, um schlagartig sein Vorzeichen zu wechseln, was dazu führt, dass die Abszisse 22 in 24 geschnitten wird. Nachdem der bewegliche Kontakt 4 auf den Festkontakt 3 (^ig. 1) aufgeschlagen hat, was dem Punkt 25 des Diagrammes entspricht, bleibt der Kontaktdruck Pk unabhängig vom Nachlauf des Betätigungselementes 16, wiederum konstant.

Der RUckschaltvorgang erfolgt auf analoge Weise, indem der Kontaktdruck Pk bis zum Punkt 26 des Diagrammes wiederum

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praktisch konstant verläuft, um über 27 nach 28 zurückzuspringen. Der Differenzweg, des Doppelkippers als,.Ganzes, der durch die Distanz zwischen den Punkten 24 und 27 definiert ist, wird dabei maximal gleich gross, bei richtiger Dimensionierung aller Elemente jedoch kleiner als beispielsweise der Differenzweg des durch 9 und 11 gebildeten Einfachkippers.

Ein praktisches AusfUhrungsbeispiel des erfindungsgemässen Doppelkippers ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt, wobei mit der Fig. 1 korrespondierende.Teile gleiche Referenznummern tragen. Die beiden starren Verbindungsteile 9 und 10 (Fig. 1) sind dabei in einer Lamelle 29 zusammengefasst worden, ohne aber die einzelnen Elemente verloren zu haben. So sind insbesondere das Gelenk 7, das Verbindungsteil 9 sowie das Verbindungsteil 10 unverändert vorhanden. Dabei ist zu bemerken, dass das Verbindungsteil 9 verlängert und sein freies Ende 9a im Schaltergehäuse 30 verankert wurde. Das Betätigungselement 16 ist als Stössel ausgebildet,'dessen-Längsachse der Betätigungslinie 15 entspricht.' Das ortsfeste Drehgelenk 1, an welchem die beiden Druckfedern 13 und 14 gelagert sind, befindet sich an der Schneide eines im Schaltergehäuse 30 verankerten Trägers 31. Die beiden Gelenke 7 und 8, werden durch speziell ausgebildete Teile der Lamelle 29 gebildet und dienen den Druckfedern 13 und 14 als Lagerpunkte. Unverändert vorhanden sind ebenfalls die beiden Festkontakte

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2 und 3 sowie der bewegliche Kontakt 4. Die Symmetrieachse 17 entspricht genauso derjenigen der Fig. 1 wie die Hilfsanschläge 5 und 6. Die Form der Lamelle 29 sowie die Anordnung der Druckfedern 13 und 14 ist leichter aus Fig. 4 ersichtlich. Dabei erkennt man die beiden Aussparungen 32 und 33, welche in der Lamelle 29 angebracht sind und die Positionnierung der Druckfedern 13 und 14 erlauben. ,

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   l/Elektrischer Schalter mit Doppelkipper, mit mindestens einem ortsfesten drehgelenk (1), zwei Festkontakten (2, 3) und einem beweglichen Kontakt (4) sowie einem beweglichen Betätigungselement (16), dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einfachkipper so ineinandergeschachtelt sind, dass jedes Element (9, 10, 11, 12) gleichzeitig Bestandteil mindestens zweier Einzelkipper ist, dass mindestens zwei als Druckfedern (13, 14) ausgebildete und in gleicher Richtung wirkende Spannelemente (11, 12) die Positionnierung des beweglichen Kontaktes (4) sichern, dass sämtliche, mindestens annähernd starren Verbindungsteile (9, 10) gelenkig und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, und nur auf Zug beansprucht werden, so dass die Summe der Differenzwege .aller Einfachkipper (9/11

   ' und 10/12) kleiner ist als der Differenzweg eines einzelnen, dass der Nachlaüfweg nicht funktionell beschränkt ist, und dass die Summe der auf den beweglichen Kontakt wirkenden Federkräfte während der Schältvorgänge ihr Vorzeichen wechselt, bevor das Betätigungselement (16) den Schnittpunkt (19) der 'Verlängerung des zwischen einem beweglichen Gelenk (7) und einem ortsfesten Drehgelenk (1) befindlichen Spannelementes (11) und der Betätigungslinie (15) erreicht,'so dass an den Festkontakten (2, 3) der Zustand "Kontaktdruck gleich Null" nicht als Dauerzustand möglich ist.

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2. 2) Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Verbindungstelle In einer Lamelle zusammengefasst sind.
3. 3) Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (7, 8) durch spezielle Formgebung der Lamelle(29) gebildet sind»
4. 4) Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Druckfedern (13, 13', 14) verwendet werden.
5. 5) Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lamellenende (9a) im Schaltergehäuse (30) verankert ist.

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