DE2344856C3 - Mechanisch betätigter Zündunterbrecherschalter für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mechanisch betätigten Zündunterbrecherschalter für Kraftfahrzeuge mit einer Kontaktanordnung, welche innerhalb eines durch eine Membran abgeschlossenen Gehäuses sitzt und deren

ίο beweglicher Kontakt unter Verformung der Membran mittels eines Bolzens oder Hebels; von der Außenseite des Gehäuses aus betätigbar ist.

Ein Zündunterbrecherschalter dieser Art ist aus der DT-PS 5 58 192 bekanntgeworden. Bei dieser Anordnung wird der bewegliche Kontakt durch einen Hebel gesteuert, der eine nachgiebige Wand aus ölleinwand oder einem ähnlichen gasdichten Stoff durchdringt. Die Anordnung selbst ist jedoch nicht gasdicht verschlossen, sondern zur Belüftung des von dem Gehäuse gebildeten Kontaktraumes ist ein Kanal vorgesehen, durch welchen ein Druckausgleich stattfinden kann.

In der DT-PS 5 26 940 ist ein elektrischer Schalter beschrieben, bei welchem Kontakte in einem gefäßartigen Schaltorgan unter Vakuum oder indifferentem Gas

arbeiten. Das Gefäß besteht aus einem hohlzylindngen Teil aus Kupfer, welches auf der einen Seite durch einen Glasfuß mit eingeschmolzenem Festkontakt und auf der anderen Seite durch eine gewellte Membran gasdicht verschlossen ist. Zur Betätigung eines innen,

auf der Membran befestigten Koniaktes ist von diesem eine öse nach außen geführt, an der ein Betätigungshaken mit Spiel angreift. Als Zündunterbrecherschalter mit sehr hoher Schaltfrequenz und! Schalthäufigkeit ist eine derartige Anordnung ungeeignet.

Schließlich sind noch aus der DT-PS 5 55 295 und aus der US-PS 32 84 586 gasdicht verschlossene Zündunterbrecherschalter für Kraftfahrzeuge bekannt, deren Kontaktanordnung innerhalb eines zylinderförmigen. elastisch auslenkbaren Gehäuses angeordnet ist. Bei der Ausführung nach der DT-PS 5 55 295 ist das Gehäuse selbst elastisch, bei der Ausführung nach der US-PS 32 84 586 ist zwischen das die Kontakte umschließende Gehäuse und dessen Sockel eine schlauchartige, gewellte Membran eingeschaltet, welche bei einer seitlichen Auslenkung des Gehäuses verformt wird. Die Kontaktbetätigung erfolgt in beiden Fällen durch einen Nocken, welcher direkt oder indirekt außen am Gehäuse angreift und dabei einen mit dem Gehäuse beweglichen Kontakt von einem ortsfesten Kontakt abhebt.

Weiterhin sind unter der Bezeichnung »Mikroschalter« mechanisch betätigte Schutzgaskontaktschalter bekannt, bei denen der bewegliche Kontakt oder ein den beweglichen Kontakt betätigender Nocken an einer Membran befestigt ist, welche ein gasdichtes Gehäuse an einer Wand abschließt. Derartige Schalter haben den Nachteil, dafl die Spannung der Membran sich mit dem Innendruck im Schalter ändert und somit zu Schwierigkeiten hinsichtlich Justierung und Schaltgenauigkeit führt. Diese Schwierigkeit besteht insbesondere dann, wenn die Schalter erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, wie dies beispielsweise bei Zündunterbrecherkontakten in Kraftfahrzeugen der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mechanisch betätigten Zündunterbrecherschälter für Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er eine hohe Strombelastbarkeit, eine

23 44

hohe Betriebsspannung und Schaltfrequenzen bis zu mehreren 100 Hertz zuläßt und gleichzeitig äußerst betriebssicher und wartungsarm aufgebaut ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gehäuse topfförmig ausgebildet und durch eine metallische Membran gasdicht verschlossen ist. welche bei der Kontaktbetätigung etwa in Richtung ihrer Mitteisenkrechten auslenkbar ist, und daß dem beweglichen Kontakt eine Feder zugeordnet ist, welche im Zusammenwirken mit de. aus dem Druck im Schaltennnenraum resultierenden Kraft und der von außen auf den beweglichen Kontakt ausgeübten Betätigungskraft die Kontaktanordnung öffnet oder schließt. Durch diese Ausbildung erreicht man, daß die Kontaktbetätigung weitestgehend unabhängig vom Innendruck (5 im Schalter wird und daß eine hohe Schaltgenauigkeit und eine exakte sowie einfache Justierbarkeit ermöglicht wird.

Je nach der geforderten Auslenkung des beweglichen Schaltkontaktes hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Membran entweder als gewellte Membranscheibe oder U-förmig bis V-förmig ausgebildet ist. Eine gewellte Membranscheibe besitzt ein relativ großes Dehnungsvermögen und ist dennoch leicht und preiswert herzustellen und im Schalter einzubauen. Eine U-förmig bis V-förmig ausgebildete Membran besitzt eine noch größere Elastizität als eine ebene Membran und dämpft daher die Schaltbewegung nur minimal.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Membran vorgespannt ist zur Unterstützung oder zur vollständigen Übernahme der Kontakt-Schließ- oder Öffnungskraft. Diese Konstruktion kann besonder dann mit Vorteil angewendet werden, wenn der Schalter als Schutzgasschalter mit einem unter Überdruck stehenden Schutzgas im Innenraum des Schalters ausgeführt ist, wobei der Überdruck des Schutzgases auf die Membran wirkt und zum Schließen eines Ruhekontaktes in sehr einfacher und zweckmäßiger Weise ausgenutzt wird. Der innere Überdruck kann dabei entweder allein oder im Zusammenwirken mit einer Federkraft das Schließen der Kontakte bewirken.

Eine konstruktiv besonders günstige Lösung ergibt sich dadurch, daß das Gehäuse aus einer von dem Betätigungsstößel durchdrungenen, durch die Membran abgedichteten Grundplatte und einem topfförmigen Dekkel besteht, wobei vorteilhafterweise zwischen dem Gehäusedeckel und dem inneren Ende des Betätigungsbolzens ein? Feder angeordnet ist, welche im Wechselspiel mit einer von außen auf den Betätigungsbolzen ausgeübten Kraft die Kontakte öffnet oder schließt. Der Schalter kann also sowohl mit einem Ruhekontakt wie mit einem Arbeitskontakt ausgeführt werden; die genannte Feder kann die Kontaktkraf,. allein oder zusammen mit dem zuvor geschilderten S:hutzgas-Überdruck bewirken. Ferner ist es möglich, den Unterdruck im Schalterinnenraum bei der Ausbildung des Schalters als Vakuumschalter zur Unterstützung einer Federkraft zum Schließen oder Öffnen der Kortakte zu benutzen. Insbesondere bei der Ausbildung des Schalters als Schutzgasschalter ist es zweckmäßig, wenn wenigstens einer der beiden Kontakte mit Quecksilber getränkt ist. Hierbei werden vorteilhafterweise Sintermetallkontakte verwendet. Man erhält auf diese Art praktisch verschleiß- und wartungsfreie Kontakte. ⁶S

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Figuren in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeiet

F i g. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Schalter und

F i g. 2 bis 5 Schnitte durch die Grundplatte des Schalters mit jeweils anders ausgebildeter Membran und mit einer anderen Ausbildung der Bolzenführung und der Schalterbefestigung.

In F i g. 1 ist ein mechanisch betätigter Schalter im Schnitt dargestellt, der als Vakuumschalter ausgeführt ist und als Zündunterbrecher-Schalter benutzt werden soll. Mit 10 ist ein beweglicher Kontakt bezeichnet, welcher exzentrisch und fest mit einem Betätigungsbolzen 11 unter Zwischenschaltung eines Tragteils 12 verbunden ist. Das Tragteil 12 besteht aus Metall, wenn der bewegliche Kontakt mit Masse verbunden ist, und aus Isolierstoff, wenn der bewegliche Kontakt gegenüber dem Bolzen 11 elektrisch isoliert werden soll. Dem beweglichen Kontakt 10 gegenüber ist ein Festkontakt 13 in einem Isolierstoffteil 14 einer Grundplatte 15 des Schaltergehäuses befestigt. Das Schaltergehäuse wird vervollständigt durch eisen topfförmigen Deckel 16, der zur Zentrierung einer Schraubenfeder 17 einen Ansatz 18 trägt. Die Feder 17 ist vorgespannt und liegt mit ihrem einen Ende am Ansatz 18 des Dekkels 16 und mit ihrem anderen Ende an einem abgesetzten Teil 19 am inneren Ende 20 des Bolzens U an.

Das Schaltergehäuse ist starr ausgebildet und wird durch eine Membran 21 gasdicht verschlossen. Die Membran 21 besteht ebenso wie der Bolzen 11 aus Metall und ist einerseits mit dem Betätigungsbclzen und andererseits mit dem Gehäuse gasdicht verbunden. Der Bolzen 11 ist in einem Sockel 22 des Schaltergehäuses längsverschiebbar geführt und durchdringt die Grundplatte 15 des Gehäuses im Bereich einer Aussparung 23. Die Bewegung des Bolzens 11 wird durch eine Nokkenwelle 24 gesteuert Die auf den Bolzen 11 ausgeübte Kraft ist durch einen Pfeil 25 angedeutet, die Bewegung des Bolzens 11 durch einen Doppelpfeil 26.

Die F i g. 2 bis 5 zeigen konstruktive Abwandlungen bezüglich der Ausführung der Membran und der Gehäusegrundplatte. Während in F i g. 1 die Membran 21 als gewellte, ebene Membran ausgeführt ist, besitzt die in F i g. 2 gezeigte Ausführung eine U-förmige Membran 27 mit einem kürzeren Schenkel 28 und einem längeren Schenkel 29. Der kürzere Schenkel 28 der Membran 27 ist gasdicht und fest mit dem Bolzen 11, der längere Schenkel 29 gasdicht und fest mit einer Grundplatte 30 des Schaltergehäuses verbunden. An die Grundplatte 30 ist ein Ansatz 31 angeformt, in dem der Betätigungsbolzen 11 geführt ist. Der Ansatz 31 besitzt ein Außengewinde 32, mit dem der Schalter in eine Gewindebohrung einschraubbar ist. Am äußeren, unteren Ende des Bolzens 11 ist ferner eine abgerundete Kuppe 33 für den Angriff der Nockenwelle 24 oder eines anderen Betätigungsteils angeformt oder aufgesetzt.

Die in den F i g. 3 bis 5 gezeigten Ausgestaltungen unterscheiden sich von derjenigen in F i g. 2 nur durch die Ausbildung der Membran und durch deren Befestigung. In F i g. 3 ist eine U-förmige Membran 34 waagerecht angeordnet und mit ihrem einen Schenkel am Bolzen 11, mit ihrem anderen Schenkel an der Grundplatte 30 befestigt Im Bereich der Anlage der Membran 34 ist im Bolzen 11 eine Ringnut 35 ausgespart, in welcher die Membran 34, gegebenenfalls unter Zwischenlage von Dichtungsmitteln, sitzt.

Die in F i g. 4 verwendete Membran 36 ist ebenfalls U-förmig ausgebildet, jedoch nur sehr schwach gekrümmt. Sie liest mit ihrem inneren Rand riirhf am Rp-

tätigungsbolzen 11 an, mit ihrem äußeren Rand ragt sie in eine Nut 37 in der Grundplatte 15 hinein.

In F i g. 5 ist eine Membran 38 gezeigt, welche V-förmige Gestalt hat und wiederum mit ihrem einen Schenkel am Bolzen 11 und mit ihrem anderen Schenkel an der Grundplatte 15 anliegt. Im Bereich der Anlage der Membran 38 am Betätigungsbolzen 11 ist aus letzterem eine Ringnut 39 ausgespart, in welche die Membran 38 eingreift.

Die Befestigung der verschiedenen Membranen am Betätigungsbolzen 11 bzw. an der Grundplatte 15 muß den jeweiligen Dichtigkeitsforderüngen angepaßt werden. In vielen Fällen genügt Bördeln mit einer Dichtungseinlage (z. B. ein Cu-Ring), in anderen Fällen, wo höhere Anforderungen an die Dichtigkeit gestellt werden, muß die Membran durch Löten oder Schweißen fest mit dem Bolzen 11 bzw. der Grundplatte 15 verbunden werden.

Die Lebensdauerforderungen, die an Zündunterbrecherkontakte gestellt werden, steigen laufend. Gleichzeitig steigen aber auch die geforderte Schaltfrequenz und die elektrische Belastung weiter an. Durch die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene, neuartige Anordnung konnte ein sehr verschleißarmer und damit wartungsfreundlicher Kontakt geschaffen werden.

Der in F i g. 1 dargestellte Schalter ist als Vakuumschalter ausgebildet, wobei im Schalterinnenraum ein Vakuum von 0,1 bis 1 Torr herrscht Das Vakuum soll einerseits möglichst gut sein, da mit abnehmendem Druck die Ionenbildung geringer wird, wodurch Lichtbogen praktisch vollständig unterdrückt werden können. Andererseits hat sich gezeigt, daß bei niedrigen Drücken unterhalb etwa 0,1 Torr hinsichtlich der Kontaktlebehsdauer wieder eine Verschlechterung auftritt, deren Ursache nicht vollständig geklärt werden konnte. Die Umstände lassen darauf schließen, daß die Verkürzung der Kontaktlebensdauer bei sehr niedrigen Drükken auf einer erhöhten Feinwanderung des Kontaktmaterials beruht

Ein Vakuumkontakt arbeitet verschleißarm und es kann sich keine isolierende Deckschicht auf den Kon

takten bilden. Durch die vorgeschlagene Konstruktion wird es möglich, die Kontakte bei einer Betriebsspannung von einigen hundert Volt und bei einer Strombelastung von einigen Ampere mit Schaltfrequenzen von mehreren hundert Hertz bei sehr hoher Schaltgenauig-' keit zu betreiben. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, daß die Membran im wesentlichen nur eine Dichtfunktion hat und den Scfialtvorgang nicht dämpft, und daß der bewegliche Kontakt fest mit dem betätigenden Bolzen verbunden ist. Auf Grund der geschlossenen Bauweise eignet sich der Schalter auch für die Verwendung in einer korrosiven Atmosphäre, und zwar ganz besonders dort, wo eine einwandfreie Funktion nach einer langen Pausenzeit selbst für kleine elektrische Signale verlangt wird.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführung sind der bewegliche Kontakt 10 und der Festkontakt 13 in der Ruhelage miteinander elektrisch verbunden. Der Kontaktdruck wird von der Feder 17 aufgebracht, welche beim Ausführungsbeispiel als Schraubenfeder dargestellt ist. Bei der Ausführung des Schalters als Schutzgasschalter, in dem das Schutzgas unter Überdruck steht, kann der auf die Membran ausgeübte Druck zur Unterstützung der Kontaktgabe mitverwendet werden. Bei entspre-

chend hohem inneren Überdruck kann die Feder 17 unter Umständen sogar ganz entfallen, und zwar insbesondere dann, wenn eine zweckmäßig gestaltete Membran zusätzlich vorgespannt wird; die Kontaktbetätigung erfolgt weiterhin unmittelbar über den Bolzen 11 und den vorzugsweise fest mit ihm verbundenen, beweglichen Kontakt Eine Änderung des inneren Drukkes im Schalter wirkt sich auf die Schaltgenauigkeit zumindest so lange nicht wesentlich aus, wie die Kontaktkraft nicht ausschließlich durch den Druck im Schalter über die Membran erzeugt wird. Diese letztgenannte Ausführung ermöglicht zwar eine bauliche Vereinfachung, sie kann jedoch nur dort eingesetzt werden, wo keine allzu hohen Anforderungen an die Schaltgenauigkeit gestellt werden. Bei Kontaktgabe durch eine im Schalterinnern wirksame, zweckmäßige bemessene Federkraft wirkt sich der Innendurck des Schalters auf die Schaltgenauigkeit praktisch nicht aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Mechanisch betätigter Zündunterbrecherschalter für Kraftfahrzeuge mit einer Kontaktanordnung, weiche innerhalb eines durch eine Membran abgeschlossenen Gehäuses sitzt und deren beweglicher Kontakt unter Verformung der Membran mittels eines Bolzens oder Hebels von der Außenseite des Gehäuses aus betätigbar ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15. 16, 21, 22) topfförmig ausgebildet und durch eine metallische Membran gasdicht verschlossen ist, welche bei der Kontaktbetätigung etwa in Richtung ihrer Mittelsenkrechten auslenkbar ist. und daß dem beweglichen Kontakt (10) eine Feder (17) zugeordnet ist, welche im Zusammenwirken mit der aus dem Druck im Schalterinnenraum resultierenden Kraft und der von außen auf den beweglichen Kontakt ausgeübter. Betätigungskraft die Kontaktanordnung (10. 13) öffnet oder schließt.

2. Schalter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsbolzen (11) in einem Grundkörper (15, 22. 30) längsverschiebbar gehalten ist

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (14) des Gehäuses (15.16) aus Isolierstoff besteht und die Kontakte (10. 13) elektrisch voneinander trennt.

4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21) als gewellte Membranscheibe ausgebildet ist.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran U-förmig (27,34.36) bis V-förmig (38) ausgebildet ist.

6. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine von dem Betätigungsbolzen (11) durchdrungene, durch die Membran (2i. 27, 34. 36. 38) abgedichtete Grundplatte (15. 30) und einen topfförmigen Deckel (16) besitzt.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (17) zwischen dem Gehäusedeckel (16) und dem inneren Ende (20) des Betätigungsbolzens (11) angeordnet ist.

8. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (21, 27,34. 36,38) vorgespannt ist zur Unterstützung oder zur vollständigen Übernahme der Kontakt-Schließ- oder Öffnungskraft.

9. Schalter nach einem der vorhergekenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden Kontakte (10. 13) mit Quecksilber getränkt ist.

10. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gehäuse-Grundplatte (30) ein mit einem Außengewinde (32) versehener Ansatz (31) angeformt ist.

11. Schalter nach einem der vorhergehendem Aniprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als Vakuumschalter ausgebildet ist.

12. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Schalterinnenraum ein Vaikuum von 0,1 bis 1 Torr herrscht.

13. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 1-0, dadurch gekennzeichnet, daß er als Schutzgasschalter ausgebildet ist.

14. Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas unter Überdruck steht.