DE2404906A1

DE2404906A1 - Elektrischer schalter

Info

Publication number: DE2404906A1
Application number: DE2404906A
Authority: DE
Inventors: Edgar Fredrick Hauenstine; Jay Utken
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1974-02-01
Publication date: 1974-08-22
Also published as: US3927288A; CA1003881A; JPS49111170A

Description

Patentanwälte Dipl. ■-Inc. i\ W:;ickma nn,

Dipl.-Ing. H.Weickmanh, Dipl.-Phys. Du. K.Fincke Djpl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

s München 86, den 1. Februar 1974

POSTFACH 860S20

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

P.R. Mallory & Co., Inc., 3029 East Washington Street, ■ Indianapolis, Indiana, USA

Elektrischer Schalter

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, speziell einen Springschalter und insbesondere einen Schalter mit einem "selbstzentrierenden" beweglichen Kontakts der mit zwei feststehenden Kontakten zusammenwirkt.

Abgesehen von mechanischen Fehlern oder Brüchen derartiger Schaltermechanismen hängt die Lebensdauer des Schalters in erster Linie von der Lebensdauer der elektrischen Kontakte und insbesondere der Lebensdauer der aufeinander

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einwirkenden Kontaktoberflächen rb. Zum Beispiel verursachen wiederholte Schaltspiele, sowie hohe Einschaltströme in Verbindung mit "Kontaktprellungen" unerwünschte Lichtbogen. Die Kontaktoberflächen nutzen sich hierdurch ab und sind schließlich, nicht mehr funktionstüchtig. Weiterhin kann übermäßige Lichtbogenbildung zu einer vorzeitigen Beschädigung des. Schalters führen, da der Lichtbogen auf andere Elemente des Schalters überspringen kann.

Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe einen Schalter mit längerer Kontaktlebensdauer anzugeben. Der Schalter soll einen beweglichen Kontakt und zwei feststehende Kontakte aufweisen und er soll ein Einrasten des beweglichen Kontakts an den feststehenden Kontakten ermöglichen, wodurch Kontaktprellungen im wesentlichen vermieden werden. Die beiden feststehenden Kontakte sollen im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet cein, in der auch die Bewegung eines runden beweglichen Kontakts abläuft.

Schließlich soll durch die Erfindung ein elektrischer Schalter mit wenigstens zwei in der Bewegungsbahn eines bewegliehen Kontakts angeordneten feststehenden Kontakten geschaffen werden, bei dem der bewegliche Kontakt rollbar ist und bereits an einem der feststehenden Kontakte anliegt bevor er den zweiten feststehenden Kontakt berührt.

Durch die Erfindung soll weiterhin ein Schalter mit eineffi ". beweglichen Kontakt und zwei mit dem beweglichen Kontakt zusammenwirkenden feststehenden Kontakten angegeben werden, bei dem der bewegliche Kontakt zum Einrasten zwischen die feststehenden Kontakte eingreift. V

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Schließlich soll durch die Erfindung die Bahn eines in diesem Pail runden, beweglichen Kontakts auf eine durch wenigstens zwei feststehende Kontakte begrenzte Betätigungsfläche be s ehränkt. we rden.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert werden und zwar zeigt:

Pig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines mit einem Lautstärkeregler gekuppelten elektrischen Schalter;

Pig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 aus Pig. 1 in einer ersten Betriebsstellung des Schalters;

Pig. 3 eine der Pig. 2 entsprechende Ansicht, wobei jedoch der Schalter in einer zweiten Betriebsstellung gezeigt ist; und

Pig. 4 eine vergrößerte Ansicht der feststehenden Kontakte und des beweglichen Kontakts des Schalters nach einer Vielzahl Schaltspiele.

Allgemein ausgedrückt ist der erfindungsgemäße elektrische Schalter durch einen selbstzentrierenden, runden, beweglichen Kontakt und wenigstens zwei feststehende Kontakte und 'durch eine den beweglichen Kontakt entlang einem der feststehenden Kontakte rollende ' Betätigungseinrichtung gekennzeichnet, wobei die feststehenden Kontakte unter einem derartigen Winkel zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, daß der bewegliche Kontakt bei Portsetzung der Rollbewegung zwischen den beiden feststehenden Kontakten einrastet.

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In don Pig. 1 bis 3 i.^c't ein an einera Laut stärkeregier 12 befestigter elektrischer Schalter 10 dargestellt. Der elektrische Schalter 10 ist vom Springechaltertyp, bei dem sich ein beweglicher Kontakt aufgrund seiner Bewegung selbst zentriert, wobei diese Bewegung durch einen Einpunktkontakt ausgelöst; wird. Einzelheiten eines derartigen selbstzentrierenden Schalters sind bekannt (US-PS 2 820 864) und die Erfindung soll sich nicht auf einen Schalter diesen Typs beschränken. Der Lautstärkeregler 12 weist eine Welle 14 auf, die mit einem den variablen Widerstand (nicht dargestellt) des Lautstärkereglers 12 ändernden Schleifer 16 gekuppelt ist. Der Schleifer 16 weist zur Betätigung des elektrischen Schalters 10 einen Vorsprung 18 auf. In der dargestellten Ausführungsforia ist der elektrische Schalter 10 als einpoliger Schalter mit zwei Stellungen ausgebildet und mit einer Springinechanik 11 versehen. Die Springmechanik 11 weist ein drehbares, mit zwei' in den Lautstärkeregler 12 vorstehenden Beinen 20 versehenes Antriebsorgan 22, eine leder 30 und ein Schalterbetätigungsblatt 28 auf. Der Vorsprung 18 kann so geschwenkt werden, daß er in den Weg eines der Beine 20 eingreift und dadurch die Stellung des drehbaren Betätigungsorgans 22 ändert. Das drehbare Betätigungsorgan 22 ist innerhalb eines Schaltergehäuses 24 angeordnet und im Schaltergehäuse 24 an einem Stab 26 drehbar gelagert. Das Schalterbetätigungsblatt 28 ist ebenfalls im Schaltergehäuse 24 um den Stab 26 schwenkbar gelagert. Die Feder 30 ist zwischen dem drehbaren Antriebsorgan 22 und dem Schalterbetätigungsblatt 28 angebracht. Eine Drehung der Beine 20 durch den Schleifer 16 .und den Vorsprung 18 führt zu einer Drehung des drehbaren Antriebsorgans 22 in Richtung des Pfeils 22^f. Der auf die Feder ausgeübte Druck bewegt schließlich eines ihrer Enden über die ELpplagenstellung hinaus. Die Feder 30 wird dadurch

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entspannt mid. bewegt das Schalterbetätigungsblatt 28 in Richtung des Pfeils 28^! in die in Fig. 3 dargestellte Stellung.

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Etwa in der Mitte des Schalterbetätigungsblatts 28 erstreckt sich von dessen Oberfläche 32 ein Vorsprung 34 nach oben, der mit einer quer über seinen Durchmesser verlaufenden Rippe 36 versehen ist. Ein als Kontaktring 40 ausgebildeter beweglicher Kontakt 38 ist zwischen dem Schalterbetätigungsblatt 28 und einer Anschlußplatte 42 so angeordnet, deß er urn den Vorsprung 34 schwenken kann. Die Selbstzentrierungseigenechsften des Kontaktrings 40 ergeben sich aus seinem Zusammenwirken mit der Rippe 36.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, schließt die isolierende Anschlußplatte 42 das Schaltergehäuse 24 auf einer Seite ab. Die isolierende Anschlußplatte 42 wird durch eine Vielzahl Lappen 44 festgehalten, die über die äußere Oberfläche der Anschlußplatte 42 gebogen sind. Den elektrischen Anschluß des Schalters 10 an eine äußere Schaltung ermöglichen eine Vielzahl in die Anschlußplatte 42 eingesetzter Anschlüsse. Eine Anschlußeinrichtung 46 v/eist einen gemeinsamen Anschluß 48 mit einem zugehörigen, innerhalb des Schaltergehäuses 24 angeordneten, feststehenden Kontakt 50 und Anschlüsse 52 und 56 mit ebenfalls innerhalb des Schaltergehäuses 24 vorspringenden, feststehenden Kontakten 54 und 58 auf.

Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, sind die Anschlüsse 48, 52 und 56 mit ihren feststehenden Kontakten 50, 54 und 58 so angeordnet, daß der Kontaktring 40 aus einer in Fig. dargestellten ersten Stellung in eine in Fig. 3 dargestellte zweite Stellung bewegt werden kann. Die feststehenden

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Kontakte 54 und 58 sind rechteckförnig und in einer Tandemanordnung unter Belassen eines Zwischenraums 57 angeordnet. Sie sind zueinander leicht schräggestellt. Der ebenfalls rechteckförraige, feststehende Kontakt 50 ist von den beiden, die Tandemanordnung bildenden feststehenden Kontakten 54 und 58 beabstandet und im v/esentliehen parallel zum Zwischenraum 57 ausgerichtet. Die Bewegung des Kontaktrings ist auf einen durch die feststehenden Kontakte 50, 54 und 58 begrenzten Bereich eingeschränkt. Wenn der Kontaktring 40 mit Hilfe der Rippe 36 durch das Schalterbetätigungsblatt 28 bewegt wird, rollt er entlang dem gemeinsamen, feststehenden Kontakt 50. Die vorliegende Anordnung der feststehenden Kontakte weist ausreichendes Spiel auf, so daß sich das Schalterbetätigungsblatt 28 relativ wenig bewegen muß um den Kontaktring 40 von einer Stellung in die andere zu bewegen.

Da der Kontaktring 40 zur Selbstzentrierung durch einen Einpunktkontakt mit der Rippe 36 bewegt wird, findet er, wie in den Pig. 2 und 3 dargestellt, seinen Sits zv/isehen den feststehenden Kontakten 50 und 54 von selbst. Insbesondere sind hierbei die feststehenden Kontakte 50 und 54 derart voneinander beabstandet, daß sie einen Sitz bilden in den der Kontaktring 40 einrastet, v/enn er zwischen einen der beiden geschoben wird. Wenn sich das Schalterbetätigungsblatt 28 aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung in die in Fig. 3 dargestellte Stellung bewegt, bleibt der Kontaktring 40 zunächst zwischen den feststehenden Kontakten 50 und 54 eingerastet und stellt somit sicher, daß der elektrische Kontakt aufrechterhalten wird, bis sich die Rippe 36 des Schalterbetätigungsblatts 28 quer über eine zentrale Öffnung 41 des Kontaktrings 40 bewegt hat. Die Rippe 36 wird ihre Bewegung auf der entgegengesetzten Seite des Kontaktrings 40 auf diesen übertragen,

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bis der Kontaktsring 40, wie in Fig. 3 dargestellt, zwischen den feststehenden Kontakten 50 und 58 eintastet.

Im folgenden soll die Betätigung des Schalters 10 erläutert v/erden. Die Welle 14 des Lautstärkereglers 12 wird von Hand gedreht. Damit bewegt der Vorsprung 18 am Schleifer 16 über die Beine 20 das drehbore Betätigungsorgan 22 des Schalters 10. Wenn das drehbare Betätigungsorgan 22 aus seiner in !Fig. 2 dargestellten Stellung heraus und in Richtung der Stellung nach Pig. 3 geschwenkt wird, wird die Druckfeder 30 soweit zusammengedrückt, bis sie vom drehbaren Antriebsorgan 22 über ihre Kipplage (over-center condition) bewegt wird und sich unter Versetzen des Schalterbetätigungsblatts 28 wieder entspannt. Wenn das Schalterbetätigungsblatt 28 aus der in Pig. 2 dargestellten Stellung in diejenige nach Pig. 3 geschwenkt wird, bewegt die Rippe 36 am Vorsprung 34 den Eontaktring 40 ebenfalls in die in Fig. 3 dargestellte Stellung. Aufgrund des Einpunktkontakts der Rippe 36, kann der Kontaktring 40 seinen Sitz zwischen den feststehenden Kontakten 50 und 58 selbst finden, sobald er diese berührt. Eine Drehung der Welle 14 in entgegengesetzter Richtung bewegt den Kontaktring 40 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zurück.

Der Kontaktring 40 wird sich, je nach der Lage in der der Schalter angebracht ist, unterschiedlich bewegen. Sollte der Schalter 10 in einer den Fig. 2 und 3 entsprechenden Stellung angebracht sein, so wird er auf seinem Weg aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung in diejenige nach Fig. 3 zwischen den feststehenden Kontakten 54 und 58 zum Herunterfallen neigen. Auf diesem speziellen Weg wird der Kontaktring 40 zuerst den feststehenden Kontakt 58

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"berühren, bevor er heim Einrasten zwischen den feststehenden Kontakton 50 und 58 nach einer Drehung den fentstehenden Kontakt 50 berührt. Sollte der Schalter 10 in einer zur Stellung der Fig. 2 und 3 umgekehrten Lage montiert sein, so wird der Kontaktring aufgrund der Schwerkraft entlang des gemeinsamen feststehenden Kontakts 50 rollen und damit den feststehenden Kontakt 50 früher als den feststehenden Kontakt 58 berühren. Der Kontaktring 40 wird im Verlauf seiner Rollbewegung den feststehenden Kontakt 58 berühren und zwischen den feststehenden Kontakten 50 und 58 einrasten. Der bewegliche Kontakt wird jedoch in jedem Fall zwischen zusammenwirkenden feststehenden Kontakten aufsitzen.

Die Koriiaktierungseigenschaften des Kontaktrings 40 und der feststehenden Kontakte 50 und 58 treffen im v/es ent liehen auch für die feststehenden Kontakte 50 und 54 zu« Bei vielfach sich wiederholenden Schaltspielen des Schalters 10 wird das kontinuierliche Auftreffen des Kontaktrings 40 auf die feststehenden Kontakte 50, 58 und 50, 54 zu Materialversetzungen führen. Die feststehenden Kontakte 50 und 58 sind so angeordnet, daß sie Kontaktoberflächenversetzungen ermöglichen, wobei eine Änderung der relativen Zuordnung zwischen dem beweglichen Kontakt und dem feststehenden Kontakt minimal bleibt.

Die Verringerung der Kontaktprellungen ergibt sich aus dem Abstand der feststehenden Kontakte 50 und 58 voneinander, ihrer Anordnung unter einem Winkel zueinander und ihrer Lage bezüglich der Bewegungsbahn des beweglichen Kontaktrings 40. Da der bewegliche Kontaktring 40 in seinen Sitz zwischen den feststehenden Kontakten 50-58 oder 50-54 hineinrollt, dreht er sich zuerst um einen Kontaktpunkt mit dem ersten feststehenden Kontakt, bevor er sich, bei

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fortgesetzter Bewegung der Rippe 36 in eine Stellung hineindreht, in der er don zweiten feststehenden Kontakt berührt.' Beim Weiterdrehen ergibt sich eine Streifbewegung zwischen dem zweiten berührten, feststehenden Kontakt und dem Ring-kontakt 40. Der Ringkontakt 40 wird an einem seiner Umfang spunkte am zweiten feststehenden Kontakt angreifen, was gleichzeitig mit der Streifbewegung zum Einrasten führt. Auf diese Weise wird die Anzahl der Kontaktprellungen verringert und der elektrische Kontakt verbessert.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der lediglich zwei feststehende Kontakte mit einem runden, beweglichen Kontakt zusammenwirken. Die Betätigung des runden, beweglichen Kontakts 60 erfolgt im wesentlichen auf die gleiche Weise, wie die Betätigung des Kontaktrings 40 der Fig. 2 und 3. Bei Betätigung in einer vorbestimmten Richtung wird der bewegliche Kontakt 60 entlang dem feststehenden Kontakt 62 gerollt, bis er zwischen den feststehenden Kontakten 62 und 64 einrastet. Bei Betätigung in entgegengesetzter Richtung wird der bewegliche Kontakt 60, wie dargestellt, freigegeben.

Pig. 4 zeigt außerdem den Zustand erfindungsgemäßer Kontakte nach mehr als 100.000 Schaltspielen, durch die 6.100-Watt-Lampen ein- und abgeschaltet wurden. Der bewegliche Kontakt 60 hat im feststehenden Kontakt 62 eine leichte Tasche 61 mit geringfügigen Unebenheiten 61' (mushrooming) ausgebildet. Entsprechend dem feststehenden Kontakt 62 wurde der feststehende Kontakt 64 bei 66 verformt und an die Konturen des beweglichen Kontakts 60 angepaßt. An der Endoberfläche des feststehenden Kontakts 64 bildeten sich ebenfalls geringfügige Unebenheiten 64'.

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Auf den Flächen 62" und 64" der feststehenden Kontakte 62 bzw. 64 bildeten sich jedoch keine Materialaufhäufungen, die als Barrieren vor dem beweglichen Eontakt 60 zum Prellen des beweglichen Kontakts 60 führen würden. Durch die kontinuierü iche Bewegung des Ringkontakts entlang der feststehenden Kontakte 62 und 64 wird das Material entlang des Y/egs des beweglichen Kontakts kontinuierlich versetzt.

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Claims

Patentansprüche

1.J Elektrischer Schalter, gekennzeichnet durch einen selbstzentrierenden, runden, beweglichen Kontakt (40; 60) und wenigstens zwei feststehende Kontakte. (50, 54, 58: 62, 64), durch eine den beweglichen Kontakt (40; 60) entlang einem der feststehenden Kontakte (50; 62) rollenden Betätigungseinrichtung (28, 34, 36), wobei die feststehenden Kontakte (50, 54, 58; 62, 64) unter einem derartigen Winkel zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, daß der bewegliehe Kontakt (40; 60) bei Fortsetzung der Rollbewegung zwischen den beiden feststehenden Kontakten (50, 54, 58; 62, 64) einrastet.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei feststehende Kontakte (50, 54, 58) vorgesehen sind, von denen zv/ei (54, 58) in einer voneinander beabstandeten TandfembeZiehung zueinander angeordnet sind und der dritte feststehende Kontakt (50) von den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) beabstandet und diese überlappend angeordnet ist.

3. Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Kontakte (50, 54, 58; 62, 64) rechteckförmig ausgebildet und der Länge nach im wesentlichen parallel zur Bewegungsbahn des beweglichen Kontakts angeordnet sind.

4. . Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Kontakte zueinander geneigt sind.

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5. Elektrischer Schalter, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei rechteckige, feststehende Kontakte (50, 54, 58; 62, 64) die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, durch einen runden, auf einem der feststehenden Zontakte (50; 62) in einer vorbestimmten Richtung rollenden und hierauf zwischen den beiden feststehenden Kontakten einrastenden beweglichen elektrischen Kontakt (40; 60), wobei der bewegliche Kontakt (40; 60) durch fortgesetztes Schalten entlang einer Bahn gerollt wird und in dem einen elektrischen Kontakt der Länge nach eine Rille gebildet wird und durch elektrische, mit den feststehenden Kontakten (50, 54, 58; 62, 64) verbundene Anschlüsse (46).

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei feststehende Kontakte (50, 54, 58) vorgesehen sind, von denen zwei (54, 58) voneinander beabstandet im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind und der dritte feststehende Kontakt (50) von den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) beabstandet ist und den Zwischenraum (57) zwischen den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) überlappt.

7. Elektrischer Schalter, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei rechteckige, voneinander beabstandete, in Tandembeziehung zueinanderstehende und gegeneinander geneigte feststehende Kontakte (54, 58), durch einen rechteckigen, von den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) beabstandeten und dem Zwischenraum (57) zwischen den zwei feststehenden Kontakten (54, 58) gegenüberliegend angeordneten, dritten feststehenden Kontakt (50), durch, einen runden, am dritten

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feststehenden Kontakt (50) und wechselweise einem der zwei feststehenden Kontakte (54» 58) anliegenden, beweglichen Kontakt (40) und durch elektrische, mit den feststehenden Kontakten (50, 54, 58) verbundene Anschlüsse (46)

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