DE2445957C3 - Elektrischer Sprungschalter - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen prungschalter.

Aus der DT-OS 19 11 104 ist ein elektrischer prungschalter bekannt, bei dem der Kontaktträger mit inem in den Schaltendstellungen mittels eines Haftlagneten/Haftplattensystems mi', vorgegebener Kraft ehalteriem Sprungglicd verbunden ist, das von einem Stößel zwangsbetäligbar ist, und bei dem zwischen Stößel und Sprungglied ein Vorspannfedersystem angeordnet ist, das das Sprungglied nach dem Trenner des Haftsystems durch den Stößel in Richtung auf die jeweils andere Schaltendstellung beschleunigt, sowie mit einem unmittelbar auf den Stößel einwirkender Rückstelifedersystem. Bei einem solchen Schalter hai das Haftmagnet/Hsitplattensystem. das nachfolgend kurz als »Haftsystem« bezeichnet werden soll, die Aufgabe, den Kontaktdruck in den Schailendstellunger nahezu unverändert aufrecht zu erhalten, bis die Sprungbewegung erfolgt; irgendein anderes Haftsysterr mit einer ähnlichen Kraft-Weg-Charakteristik kanr gegebenenfalls ebenso brauchbar sein.

Das Haftsystem des bekannten Sprungschalter« umfaßt zwei Permanentmagnete, während das bewegli ehe Sprungglied einen Eisenstift trägt, der entweder ar dem einen oder an dem anderen Magneten zur Anlage kommt. Das Vorspannfedersystem umfaßt zwei Schraubenfedern, die beidseits des Stiftes angeordnet sind und zwischen Stößel und Sprungglied eingespannt sind Wird der Stößel betätigt, so wird eine der Federr vorgespannt; die in ihr gespeicherte Kraft genügt abei noch nicht, den Eisenstift von dem jeweiligen Magneter abzureißen. Erst wenn der Stößel unmittelbar auf da« Sprungglied drückt und dieses damit zwangsbetätigt erfolgt die Umschaltung, und zwar auch dann, wenr etwa eine Feder im Vorspannfedersystem brecher sollte. Während der Stößel in der einen Richtung vor Hand oder mittels eines Maschinenteils oder derglei chen betätigt wird, sorgt ein Rückstellfedersystem dafür daß die Rückschaltung zwangsläufig eintritt. Bei derr bekannten Schalter wirkt die Rückstellfeder unmittelbai auf den Stößel ein, also nicht über das Sprungglied.

Eine Konstruktion, bei der sowohl das Federsysten für die Vorspannung des Sprunggliedes wie auch die Rückführung des Stößels an dem Sprungglied angreifen ist aus der DT-AS 11 90 088 bekannt. Diese Konstruk tion ist nachteilig insofern, als in der einen Schaltrich tung die Kräfte zv/eier Federn summiert wirksarr werden, in der anderen Schaltstcllung dagegen subtra hiert. Dies bedingt, daß die Federn sorgfältig aufeinan der abzustimmen sind, was die Fertigung verteuert. Da: Haftsystem dieses bekannten Schalters kommt dageger mit einem einzigen Permanentmagneten aus, der an beweglichen Sprungglied angeordnet ist, während zwc Haftplatten stationär sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sprungschalte der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei den also die Federn für die Sprunggliedvorspannunj einerseits, die Rückführung des Stößels andererseit; funktionell voneinander getrennt sind, wobei jedocl eine kostengünstigere Herstellung bei kleinen äußere 1 Abmessungen gewährleistet sein sollen; darüber hinau soll trotzdem die Möglichkeit gegeben sein, einei großen Nachhubweg des Stößels nach der Umschaltunj vorsehen zu können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurcl gelöst, daß im Schaltergehäuse ein einziger I laftmagne fest eingebaut ist, an dem in jeder Schalterendstellutij eine mit dem Sprungglied verbundene Haftpkuti anliegt, daß das Vorspannfedersystem aus eine einzigen Vorspannfeder besteht, zwischen der den Haftmagneten abgewandten Flüche einer der Haftplat ten und einem im Sprunggliea ausgebildeten Anschla] eingespannt ist und daß der Stößel beidseits der Fedc je einen Flächenabsciinitt aufweist, der in der einen b/w anderen Schalllichtung,-jn dem Anschlag bzw.der einci

Haftpbtie vorbei mit der Feder in Betätigungsverbiniung trist, wobei der Absland der Flächenabschnitte von den Federenden geringer ist als der Bütätigungsweg des Stößels bis zum Trennen des Haf tsvstems.

Man erkennt, daß hier nur ein einziger Haftmagnet vorgesehen ist, was die Kosten verringert und die Abmessungen verkleinert. Das Vorspannfedirsysiem. das bei dem bekannten gattungsgleichen Schalter zwei Federn umfaßt, reduziert sich auf eine einzige Vorspannfeder, die in beiden Schaltrichuingen wirksam ist. Trotzdem ist auch hier die Zwangstrennung gewährleistet

Ein solcher Schalter läßt sich außerordentlich klein bauen. Trotzdem kann man einen Nachhub des Stößels erzielen, der größer ist als der Sprung weg des Sprunggliedes, wenn — wie in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen — die den Vorspanniederarischlag aufweisende Haftplatte relativ zum Sprungglied begrenzt beweglich geführt ist.

Eine gedrängte Bauweise ergibt sich auch dadurch, ϊο daß sich die Vorspannfeder über ein Druckstück an der Haftplatte absiützt und mit dem Haftelement in einer Achse liegt. Dabei ist es zweckmäßig, aber nicht unabdingbar, zum Zurückstellen oder Rückholen des Stößels nicht, wie bei dem bekannten gattungsgleichen Sprungschalter, eine einzige, hinter dem Stößel angreifende Feder vorzusehen, sondern diese in zwei parallele Federn aufzuteilen, die seitlich am Stößel angreifen. Dies ermöglicht, diese Federn neben bzw. über dem geschalteten Kontaktsystem anzuordnen.

Konstruktiv bevorzugte Ausgestaltungen eines solchen Schalters sind in den weiteren Patentansprüchen definiert.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachstehend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert.

Fi g. I zeigt einen Schalter gemäß der Erfindung im Längsschnitt nach Linie 1-1 der F i g. 2;

F i g. 2 ist ein Längsschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1; F i g. 3 ist ein Längsschnitt nach Linie 3-3 der F i g. 1 ·,

F i g. 4 bis 9 zeigen die Positionen der einzelnen Teile des Schalters in aufeinanderfolgenden Stellungen eines Betiiiigungsspiels, wobei jeweils die linke Hälfte der Figuren der Darstellung nach F i £,· 2 'ind die rechte der Darsicllur.g nach F i g. 3 entspricht, und

Fig. 10 zeigt schließlich einen Schalter gemäß der Erfindung perspektivisch und aufgesprengt dargestellt in etwa natürlicher Größe.

Die Bauteile des Schalters sind in einem Isolierstoffgehäuse 5 untergebracht, aus dessen Stirnseite der Stößel 17 herausragt. Die Darstellung ist in F i g. 1 bis 9 insofern schematisiert, als Befestigungslöcher für den Schalter weggelassen sind und die Anschlüsse 31,32 nur angedeutet sind, da sie keine Besonderheiten im Rahmen der vorliegenden Erfindung bieten; diese Details sind jedoch in F i g. ¹O veranschaulicht.

In Ausnehmungen 4, 4' ist das Haftelement 1 fest im Gehäuse 5 gehalten. Es besteht aus einem keramischen Permanentmagneten 2 mit Polblechcn 3. wie dies be^; Schaltern mit magnetischem Haftelement an sich bekannt ist. Längsbeweglich innerhalb des Gehäuses 5 ist das Sprungglied 6 geführt. Hs besteht aus einem im wesentlichen U-förniigen Bügel 8. dessen freie Schenkelcnden in den aus Isolicrwerksioff bestehenden Kontaktträger 9 eingebettet sind. Der Bügel 8 selbst besteht aus Weicheisen.

Der B.isisabschnitt des Bügels 8 weist eine Ausnehmung 12 in Form eines Längsschlitzes auf. dem im Kontaktträger eine gleichartige Ausnehmung 13 spiegelbildlich gegenüberliegt In die Ausnehmungen 12, 13 erstrecken sich Führungsnasen ti einer zweiten Haftplatte 10; die erste Haftplatte wird, wie noch zu erläutern, von dem Schenkel 7 des Bügels 8 gebildet. Die Hafipiatte 10 ist mithin in Längsrichtung relativ beweglich zu dem Sprungglied und diese Bewegung wird begrenzt durch die Länge der Ausnehmungen 12, 13

Auf der dem Hafielement 1 abgewandten Seile der Haftplatte 10 stützt sich über ein Druckstück 15 die Vorspannfeder 14 ab, deren anderes Ende am oberen freien Schenkel des Bügels 8 — also an der mit »30« bezeichneten Fläche — anliegt. Die Abmessungen sind jedoch so gewählt, daß der Durchmesser der Vorspannfeder 14 größer ist als die Breite des Bügels 8 bzw. der Haftplatte 10 (vgl. Fig.2). Die Feder ragt deshalb beidseits aus dem Bügel 8 heraus.

Auch der Stößel 17 ist, geführt im Gehäuse 5. längsbeweglich. Unmittelbar unterhalb seines Durchtritts durch die obere Gehäusewandung weist er seitliche Fortsätze 33 auf, an denen Rückstellfedern 18 angreifen. Ferner besitzt der Stößel vier l'unktionswichtige Arbeitsflächen, die sich senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung erstrecken; die Flächen 20 bzw. 24 gelangen in Wirkverbindung mit den Flächen 21 bzw. 25 auf den Außenseiten des Bügels 8, und die Flächen 19 bzw. 22 greifen an den Bereichen der Vorspannfeder 14 an. die seitlich aus dem Bügel herausragen, bzw. an dem Druckstück 15, das im gleichen Maße seitlich vorsteht. Zwischen den Flächen 19 und 22 hat der Stößel Ausnehmungen 16.

Die Arbeitsflächen 20 und 24 sowie die mit ihnen zusammenwirkenden Flächen 21 und 25 können auch an anderer als der in F i g. 2 und 3 dargestellten Stelle des Stößels bzw. des Sprunggliedes angeordnet sein, ohne daß ihre Wirkungsweise beeinträchtigt wird.

Der Kontaktträger 9 schließlich weisi zwei Ausnehmungen 34,35 auf, in denen die Kontaktbrücken 26 bzw. 27 geführt sind. Kontaktfedern 23 drücken die Brücken jeweils in die äußere Endlage. Im Ausführungsbeispiel ist der Brücke 26 ein öffnerkontakl, der Brücke 27 ein Sehließerkontakt zugeordnet; es versteht sich, daß man die Kontakte entsprechend anders wählen oder weitere Kontakle anordnen kann.

Die Arbeitsweise wird nachstehend anhand der Figuren 4 bis 9 einzeln erläutert.

F i g. 4 zeigt die Ruheposätion des Schalters, in der sich der Stößel 17 in seiner oberen Endlage befindet (dies gilt auch für die F i g. I bis 3). Der öffner — Brücke 26 — ist geschlossen; der Bügel 8 liegt mit seinem als erste Haftplatte dienenden Schenkel 7 am Haficlemem an. Die Vorspannfeder ist zwischen der zweiter Haftplatte 10 und dem freien anderen Schenkel dei Bügels 8 eingespannt. Unter der Wirkung de Magnetkraft ist die Öffner-Kontaktfeder 23 hinreichcnc stark komprimiert, daß ein ausreichender Kontaktdruck vorliegt.

Wird nun der Stößel 17 in das Gehäuse
hineingedrückt, so gelangt als erstes die Fläche 19 de Stößels in Kontakt mit der Vorspannfeder 14 uiv komprimiert diese. Die dabei gespeicherte Kraft genüg iedoch nicht, das Sprungglied zu bewegen, da da Haftelement 1 entsprechend kräftig bemessen ist. Ein Sprungbcwegung erfolgt erst, wenn die fläche 20 de Stößels an der Fläche 21 des Bügels 8 anstoßt (F 1 g. 5 F.s besteht dann eine Zwangsverbindung zwischen dei Stößel und dem Sprungglied. Sobald die auf den Stoß'

wirkende Kraft größer wird als die Haftkraft des Haftclcments 1, die auf den Bügclschcnkcl 7 wirkt, reißt der letztere von dem Hiiftclcmcnt I ab. Dank der nun gespannten Vorspannfeder 14 drückt diese über das Druckstock 15 auf die zweite Haftplatte 10. die wiederum über ihre Nasen 11 formschlüssig mit dem Sprungglied Verbindung hat. Mithin wird das Sprungglied von der in der Vorspannfeder gespeicherten Krafi beschleunigt und bewegt sich sprungartig vorwärts, bis die zweite bewegliche Haftplatte 10 am Haftelement 1 anliegt (F i g. 6). Der Abstand der StößclHächcn 19/22 ist so bemessen, daß die Fläche 22 diese Sprungbewegung nicht behindert. Dasselbe gilt für den Abstand der Flächen 20/24 des Stößels, der ohnehin größer ist als der ersterwähnte Absland.

Bei der Sprungbewegung hai die obere Endkantc der Ausnehmung 34 die Kontaktbrücke 26 mitgenommen und die Kontakte 31 geöffnet, während die untere Kontaktbrücke 27 die Kontaktbrücke 32 geschlossen hat.

Der Weg des Sprunggliedes 6 vom Augenblick des Schließens der Kontakte 32 bis zur Endlage ergibt die Abbrandsicherheit dieses Kontaktes. Zusammen mit der Kontaktöffnungsweite der Brücke 26 wird sie bestimmt von dem Umspringweg des Sprunggliedes, der wiederum dem Abstand der Haftplatte 10 bzw. 7 vom Haftelement entspricht. Dieser Umspringweg ist in gewissen Grenzen, die durch die zur Verfügung stehenden Kräfte und Wege gegeben sind, frei wählbar. Deshalb kann bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Schalters trotz kleiner Abmessungen eine verhältnismäßig große Kontaktöffnungsweite und Abbrandsicherheit erreicht werden.

Fig. 7 läßt erkennen, daß bei einer weiteren Einwärtsbewegung des Stößels 17 der Öffner — Kontaktbrücke 26 — noch weiter öffne«, daß der Kontaktdruck und die Abbrandsicherheit — Kontaktbrücke 27 — weiter erhöhl wird, und daß die Vorspannfeder 14 wiederum von der Stößelfläche 19 erfaßt und vorgespannt wird, während die Fläche 20 des Stößels wieder an der Fläche 21 des Bügels 8 anliegt. Da aber die zweite Haftplatte relativ beweglich zum Bügel 8 bzw. Kontaktträger 9 ist, behindert sie diese Weiterbewegung des Stößels, den sogenannten Nachlauf, nicht.

Wird die auf den Stößel 17 wirkende Kraft zurückgenommen, so drücken ihn die Rückstellfedern 18 wieder in Richtung seiner Ruheposition. Dabei entspannt sich die Vorspannfeder 14 wieder, bis sie wieder zwischen der zweiten Haftpllatte 10 und der Bügelfläche 30 cingcfangen ist. Kurz danach gelangt die

ίο Fläche 22 des Stößels in Kontakt mit dem unteren Ende der Vorspiannfedcr 14 (über deren Druckstück 15). und noch eine geringe Rücklaufstreckc später trifft die Stößelfläche 24 auf die Bügelfläche 25 (Fig.8). Die Auslösung der Sprungfunktion erfolgt in analoger Weise wie oben für den umgekehrten Schaltweg beschrieben.

Da der Schalter gemäß der Erfindung einen kleinen Differenzhub besitzt und die Kraft- und Wegverhältnisse beim Umspringen auf dem Rückweg denen beim Vorlauf des Stößels entsprechend sein sollen, ist es erforderlich, daß zu Beginn des Stößelwegs (F i g. 4) die Fläche 19 des Stößels 17 noch nicht an der Vorspannfeder 14 anliegt, sondern ein gewisser Abstand verbleibt (»Freiweg«).

Fig.9 schließlich zeigt die Stellung nach dem Rücksprunig des Sprunggliedes 6; man erkennt, daß der Stößel nunmehr ohne weitere Einflußnahme auf das Sprungglied in seine Ausgangsstellung entsprechend F i g. 4 zurückkehren kann.

Fig.6 soll aber noch einmal betrachtet werden Wenn nach dem Umspringen des Sprunggliedes der Stößel sogleich in entgegengesetzte Richtung bewegt wird — was bei bestimmten Schaltvorgängen durchaus üblich ist —, so ist die Vorspannfeder 14 bereits in einer Position, in der der Rücksprung sogleich in exakt derselben Weise erfolgen kann, wie ober, unter Bezugnahme auf Fig.8 erläutert. Gleichwohl ist es möglich, wie in Fig.7 angedeutet, den Stößel in erwünschter Weise »nachlaufen« zu lassen, um den von der Norm vorgeschriebenen Gesamtschaltwcg zu erreichen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Sprungschalter, bei dem der Kontaktträger mit einem in den Schaltendstellungen mittels eines Haftmagneten/Haftplattensystems mit vorgegebener Kraft gehaltenem Sprungglied verbunden ist, das von einem Stößel zwangsbetätigbar ist, und bei dem zwischen Stößel und Sprungglied ein Vorspannfedersystem angeordnet ist, das das Sprungglied nach dem Trennen des Haftsystems durch den Stößel in Richtung auf die jeweils andere Schaltendstellung beschleunigt, sowie mit einem unmittelbar auf den Stößel einwirkenden Rückstellfedersystem, dadurch gekennzeichnet. daß im Schaltergehäuse (5) ein einziger Haftmagnet (1) fest eingebaut ist, an dem in jeder Schalterendstellung eine mit dem Sprungglied (6) verbundene Haftplatte (7 bzw. 10) anliegt, daß das Vorspannfedersystem aus einer einzigen Vorspannfeder (14) besteht, zwischen der dem Haftmagneten abgewandten Fläche einer der Haftplatten (10) und einem im Sprungglied ausgebildeten Anschlag (30) eingespannt ist und daß der Stößel (17) beidseits der Feder je einen Flächenabschnitt (19 bzw. 22) aufweist, der in der einen bzw. anderen Schaltrichtung an dem Anschlag bzw. der einen Haftplatte vorbei mit der Feder in Betätigungsverbindung tritt, wobei der Abstand der Flächenabschnitte von den Federenden geringer ist als der Betätigungsweg des Stößels (17) bis zum Trennen des Hattsystems.

2. Elektrischer Sprungschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Vorspannfederanschlag aufweisende Haftplatte (10) relativ zum Sprungglied (6) begrenzt beweglich geführt ist.

3. Elektrischer Sprungschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorspannfeder über ein Druckstück (15) an der Haftplatte (10) abstützt und mit dem Haftelement (I) in einer Achse liegt.

4. Elektrischer Sprungschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprungglied (6) einen U-Bügel (8) umfaßt, dessen einer Schenkel (7) eine der Haftplatten bildet, daß sich an dem anderen Schenkel des Bügels die Vorspannfeder (14) direkt oder über ein weiteres Druckstück analog Druckstück (15) abstützt, daß die freien Schenkelenden in den aus Isoliermaterial bestehenden Kontaktträger (9) eingebettet sind, und daß der Bügel nd der Kontaktträger miteinander ausgefluchtete Ausnehmungen (12, 13) für die Führung der zweiten Haftplatte (10) aufweisen.

5. Elektrischer Sprungschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (15) zwischen der Bügelbasis und der ihr gegenüberliegenden Kontaktträgerfläche geführt ist.