DE2626752C2 - Bistabiles, elektromagnetisches Kraftschaltglied kleiner Bauart - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein bistabiles, elektromagnetisches Kraftschaltgiied der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art

Bekannte Kraftschaltglieder sind relativ groß und mit vielen Einzelteilen versehen oder nur für Schwachstrom geeignet Ein scheinbar aus nur wenigen Einzelteilen bestehendes Wippschaltwerk beschreibt die DD-PS 01 779. Auf einem als Grundkörper bezeichneten L-förmigen Trägerteil sind die Magnetspule, der Anker und eine Schaltwippe befestigt Wie und wo die Schaltkontakte angeordnet sind, kann der Beschreibung nicht entnommen werden. Es ist auch keine Anschlagbegrenzung für den Anker erkennbar, so daß dieser nach dem Freigeben durch die Magnetspule in unerwünschter Weise auf und abschwingen würde. Die Betätigung der Schaltwippe durch einen Stellfinger des Ankers verursacht starke Reibungs- und damit Energieverluste, da der Stellfinger nicht oder nur durch Anheben des gesamten Ankers einer Kippbewegung der Schaltwippe folgen kann.

Auch der in der DE-AS 12 85 602 beschriebene Impulsschalter ist nicht in seinem gesamten Aufbau beschrieben. Es ist aber zu vermuten, daß es sich um einen Schwachstromschaiter handelt, da die an der Schaltwip-

pe anliegende Spannung ohne zwischengeschaltetes Isolierteil auf den Anker und von diesem auf das Joch übergeleitet wird. Es handelt sich dennoch um einen relativ voluminösen und insbesondere so weit es den mehrteiligen Anker betrifft um einen recht komplizierten Aufbau.

Verhältnismäßig ähnlich ist der Grandaufbau, der in der DE-GM 18 81 617 und der AT-PS 2 35 159 beschriebenen Relais. Ift beiden Fällen wird eine relativ breitflächige Montageplatte verwendet, auf der eine Magnetspule, ein Joch, ein Anker und Schaltelemente befestigt sind. Die Reibungsverluste bei der Betätigung des Kippschaltgliedes werden dadurch herabgesetzt, daß ein mit dem Anker verbundener Drahtbügel in das Kippschaltglied eingreift und seitlich schwenkbar ist Die Schwenkung wird allerdings durch eine Rückholfeder, die gleichzeitig den Anker in die Ausgangslage zurückbringt gebremst, wodurch sich die Reibung wiederum erhöht Für die Lagerung des Schaltgliedes sind ein besonderer Lagerbolzen und ein zusätzliches Trägerteil erforderlich. AuSerdem handeil es sich in beiden Fällen um Schwachstromschalter, die mit relais kurzen Schaltstrecken auskommen.

Aus der DE-AS 20 38 236 und der DE-OS 21 12 085 ist es bekannt, den Gesamtaufbau elektromechanischer Relais dadurch zu vereinfachen, daß der Spulenkörper der Magnetspule als Träger für alle TeOe des Relais dient Zum Schalten werden jedoch Federkontakte mit relativ geringer Schaltleistung verwendet Nicht zuletzt hierdurch ist der gesamte Aufbau der Relais grundsätzlich unterschiedlich gegenüber den vorbeschriebenen Relais mit Kontaktwippe.

Aufgabe der Erfindung ist es, für die Anwendung in einem elektronischen Berührungsschalter ein elektromagnetisches Kraftschaltglied zu schaffen, das in wenigen Einzelteilen ausgeführt und in einer kleinen raumsparenden Bauform in Verbindung mit einem elektronischen Tastglied innerhalb eines kleinen Gehäuses, z. B. einer 55-Unterputzeinbaudose angeordnet werden kann. Es soil hiermit weiterhin erzielt werden, daß durch das elektromagnetische Kraftschaltglied eine relativ hohe Schaltleistung von mindestens 1OA bzw. 2500W durch den elektronischen Berührungsschalter geschaltet werden kann. Dabei soll die Verlustleistung innerhalb des elektromagnetischen Schaltgliedes S 1 W sein. Im Gegensatz hierzu sind bei den bekannten Berührungsschaltern mit einem Triac als elektrisches Kraftschaltglied nur geringe Leistungen von etwa 400 W bei einer Baugröße für den Einbau in eine 55-Unterputzwanddose zu erreichen, da der Spannungsabfall eines Triacs im Leitzustand in der Regel 1 bis 1,5 V beträgt Es würde somit bei einer Schaltleistung von 10 A eine Verlustleistung von 10 bis 15 W sich ergeben, die als Verlustwärme abgeführt werden muß. Hierzu sind relativ große Kühlmittel erforderlich, so daß ein solches Schaltgerät nicht mehr innerhalb einer 55-Unterputzwanddose eingebaut werden kann.

Die genannte Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Mittel gelöst

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Schaltstößel aus dünnem Federstahldraht mit seinem einen Ende mit einem rechtwinklig angeformten, das freie Ende des Ankers umfassenden U-Bogen mit dem Anker gekuppelt und in einer Nut des Ansatzes J»s Spulenkörpers längsverschiebbar geführt ist, mit seinem anderen Ende mit einer angeformten Öse oder dergleichen auf die Kontaktwippe einwirkt.

In weiterer Ausgestaltung ist die Führung im Ansatz des Spulenkörpers in Ruhelage des Ankers als enger Schlitz den U-Bogen des Schaltstößels umfassend, bei angezogenem Anker als kurze Führung für den Schaltstößel an seinem Längsstab und als Erweiterung zur Gewährung eines seitlichen Ausschwenkens des U-Bogens ausgebildet

Weiterhin ist vorgesehen, daß das ortsfeste Kontaktstück als Winkelstück aus dünnem Blech gebildet ist, das

ίο in seinem einen Schenkel eine Schwenklagerung für die Kontaktwippe aufweist und mit einer Seite dieses Schenkels in einem Schlitz des Ansatzes des Spulenkörpers einhegend mit einem angeformten Lappen einen Durchbruch des Ansatzes durchdringend mittels Umbiegen befestigt ist und dessen anderer der Stabilisierung dienende Schenkel eine Ausnehmung für die Aufnahme einer die Kontaktwippe geg;n das Schwenklager drückende Zugfeder aufweist

Die Kontaktwippe ist aus dünnem Blech gebildet, mit

U-förmig angebogenen Schenkeln r; der Schwenklagerung dss ortsfesten Kontaktstückes gslsgert und trägt auf ihrer Oberseite eine mit dem Schaltstößel zusammenwirkende Steuerkulisse aus Isolierstoff.
Dabei ist die Steuerkulisse durch Rastnasen oder dergleichen an der Kontaktwippe gehalten, und weist an ihrer Unterseite eine Aufnahme für die Halterung der die Kontaktwippe gegen das Schwenklager drückenden

Zugfeder auf. Nach weiterer Ausgestaltung ist die Steuerkulisse

seitlich ihrer mit dem Schaltstößel zusammenwirkenden Steuerkurve mit Führungswänden zur Führung der öse des Schaltstößels versehen.

Ein anderes Merkmal besteht darin, daß die weiteren ortsfesten Kontaktstücke U-förmig aus dünnem Blech gebogen auf dem Ansatz des Spulenkörpers angeformte Pfosten gesteckt, mit den freien Enden ihrer U-Schenkel angeformten Lappen Durchbrüche des Ansatzes durchdringend mittels Umbiegen dieser Lappen befestigt sind.

Schließlich ist der Anker auf einem Zapfen des Spulenkörper gegen Verschiebungen in der Ebene der Ankerplatte gelagert und durch eine Feder in Kontakt mit der Stirnkante des langen Jochscher.kels gehalten und daß der Anker bei seiner Anzugbewegung gegen ein am Spulenkörper angeordnetes Dämpfungsglied anschlägt und bei seiner Abfallbewegung über den an seinem freien Ende angebrachten U-Bogen des Schaltstößels elastisch gegen einen Anschlag am Ansatz des Spulenkörpers anschlägt.

Das elektromagnetische Kraftschaltglied nach der Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt in vergrößertem Maßstab
F^; g. 1 einen Längsschnitt durch das Kraftschaltglied, Fig.2 eine Seitenansicht mit der Darstellung der Schaltkontakte vpA deren Ansteuerung durch einen Schaltstößel,

F i g. 3 eine Ansicht von der vorderen Stirnseite mit dem Anker und

F i g. 4 eine Anseht von der hinteren Stirnseite.

Auf einem Spulenkörper 1 sind die Wicklungen einer Spule 2 um ein inneres Kernstück 3 angebracht. Das hintere Ende des Kernstücks 3 ist mit einem Jochblech 4 verbunden, das L-förmig ausgebildet mit seinem kürzeren Schenkel 5 an der hinteren Stirnseite des Spulenkörpers 1 liegt und mit seinem längeren Schenkel β den Spulenkörper 1 an einer Längsseite übergreift. An seiner freien Stirnkante ist dieser Schenkel 6 in Kontakt mit einer Ankerplatte 7. Diese wird unter Einwirkung

einer Zugfeder 41 von dem Spulenkern abgezogen. Der Anker 7 ist mit einer Ausnehmung 8 auf einem T-förvnig ausgeführten Ansatz 9 des Spulenkörpers 1 gegen Verschiebungen in der Ebene der Ankerplatte 7 gelauert. Zu ihrem freien Ende hin ist die Ankerplatte 7 verjüngt und bildet am Ende 12 einen schmalen Steg. An diesem freien Ende 12 ist der Anker 7 mit einem Schaltstößd 13 gekuppelt, durch den eine Schalteinrichtung bet Ircigt wird. Für diese Kupplung ist das Ende des aus einem dünnen Federstahldraht gebildeten SchaltstöBels 13 mit ι ο einem rechtwinklig angeformten U-Bogen 14 verseiften, in den das freie Ende 12 des Ankers 7 eingreift. Das gegenüberliegende Ende des SchaltstöBels 13 ist als Öse 15 oder dergleichen gebogen, mit der dieser auf eine Kontaktwippe 19 einwirkt. Diese Kontaktwippe 1!) ist ts schwenkbar in einer Schwenklagerung 18 eines ortsfesten Kontaktstücks 17 gehalten. Das ortsfeste Kontaktstück 17 ist als Winkelstück aus einem dünnen Eiiech gebildet, wobei dem einen Schenkel die Schwenkin gerung 18 eingeformt ist und der andere Schenkel 2*\ zur Stabilisierung dient und gleichzeitig eine Ausnehmung 25 für die Aufnahme einer die Kontaktwippe 19 g^jjen die Schwenklagerung 18 drückenden Zugfeder 26 aufweist. Der mit der Schwenklagerung 18 versehene Schenkel des ortsfesten Kontaktstücks 17 ist mit einer 2s Seite in einem Schlitz 21 eines dem Spulenkörper 2 angeformten Ansatzes 16 eingelegt und durchdringt mit einem angeformten Lappen 22 einen Durchbruch 23 dieses Ansatzes 16 und ist durch Umbiegen des Lappens 22 befestigt Die Kontaktwippe 19 ist ebenfalls aus dilnnem Blech gebildet und mit U-förmig angebogenen Schenkeln 20 versehen, die in der Schwenklageruri|i; 18 des ortsfesten Kontaktstücks 17 so lagern, daß diese unter Druckspannung gegen die Seitenkanten der Schwenklagerung 18 anliegen, wodurch bei auftretenden Prellungen keine Kontaktunterbrechungen in dem Schneidenlager auftreten können. Auf der Oberseät ε der Kontaktwippe 19 ist eine mit dem Schaltstößel 1.1 zusammenwirkende Steuerkuiisse 27 aus Isolierstoff vorgesehen. Diese ist mittels Rastnasen oder dergleichen 28 an der Kontaktwippe 19 gehalten und besitzt an ihrer Unterseite eine Aufnahme 29 für die Halterung der die Kontaktwippe 19 gegen die Schwenklagerung 18 diükkenden Zugfeder 26. Auf der Oberseite ist die Steuci kulisse 27 mit einer etwa W-förmigen Steuerkurve 30· versehen, in deren oberen beiden Einschnitte abwechselnd bei einer Anzugbewegung des Ankers 7 der SchaMstö-DeI 13 für eine Umschaltung der Kontaktwippe ISi eingreift Hierdurch wird die Kontaktwippe 19 mit Iren Schaltkontakten abwechselnd mit Schaltkontakten von weiteren ortsfesten Kontaktstücken 32 in Verbindung gebracht Diese weiteren ortsfesten Kontaktstück^ 32 sind auch aus einem dünnen Blech U-förmig gebogen und auf Pfosten 33 gesteckt, die dem Ansatz Ki des Spulenkörpers 2 angeformt sind Mit den freien Enden ihrer U-Schenkel 34 angeformte Lappen 35, die Duichbrijche des Ansatzes 16 durchdringen und umgebogen werden, sind diese weiteren ortsfesten Kontaktslücke 32 an den Pfosten 33 befestigt Die Steuerkulisse 27 ist seitlich ihrer mit dem SchaltstöBel 13 zusammenwirft enden Steuerkurve 30 mit Führungswänden 31 versähen, wodurch die Öse 15 des Schaltstößels 13 gegen seitliches Ausschwenken geführt ist Das Zusammenwirken des als öse 15 ausgebildeten Endes des SchaltstößcL; 13 mit der aus isolierstoff gebildeten Steuerkuiisse 2? bewirkt eine Verminderung der Reibung und der Geräuschbildung beim Aufprall des Schaltstößels 13; auf die Steuerkulisse 27.

Der Schaltstößel 13 ist an seinem mit dem Anker 7 gekuppelten Ende in eine Führung 11 eines dem Spulenkörper 1 angeformten Ansatzes 10 eingelegt. Diese Führung 11 ist dabei so ausgeführt, daß in Ruhelage des Ankers 7 der U-Bogen 14 des Schaltstößeis 13 von einem engen Schlitz 36 umfaßt wird, wahrend bei angezogenem Anker eine kurze Führung 37 den Längsstab des SchaltstöBels 13 umfaBt und sein U-Bogen 14 in einer Erweiterung 38 seitlich ausschwenken kann. Hierdurch wird bei den Schaltbewegungen des Schaltstößels 13 dieser nur in äußerst geringem Maß einer Durchbiegung unterzogen, so daß hierbei keine Kräfteverluste auftreten können.

Bei seiner Anzugbewegung wird der Anker 7 gegen ein am Spulenkörper 1 angeordnetes Dämpfungsglied 39 angeschlagen. Als Dämpfungsglied 39 kann eine elastische Scheibe, z. B. aus Schaumstoff, oder ein Federdraht Anwendung finden. Bei seiner Abfallbewegung schlägt der Anker 7 über den an seinem freien Ende 12 angebrachten U-Bogen 14 des SchaltstöBels 13 elastisch gegen einen Anschlag 40 am Ansatz 10 des Spulenkörpers 1 an.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist mit wenigen Bauteilen, da der Spulenkörper 1 Träger aller Einzeiteile itt, eine kleine Bauform für das Kraftschaltglied geschaffen, bei dem durch die spezielle Ausbildung der Einzelteile eine Geräuschentwicklung beim Schalten äuBetst gering ist Insbesondere wird dies durch die aus dünnem Kontaktmaterial gebildeten Schaltkontakte, den aus dünnem Federstahldraht gebildeten Schaltstößel 13 und das Zusammenwirken dieses Schaltstößels mit der an der Kontaktwippe 19 angebrachten Steuerkulisse 27 aus Isolierstoff erzielt

Schließlich wird durch den Anschlag des Ankers 7 an dem Dämpfungsglied 39 einerseits, und über den elastischen U-Bogen 14 des Schaltstößels 13 andererseits, eine weitere Gcräuschbüdung vermieden. Vor allem wird die Geräuschbildung dadurch äußerst günstig beeinflußt, daß die an einer Bewegung beteiligten Bauelemente so leicht wie technisch möglich ausgeführt sind, wodurch die Aufprallenergien äußerst klein gehalten sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche: -

1. Bistabiles elektromagnetisches Kraftschaltglied kleiner Bauart mit einer auf einem Spulenkörper aus Isolierstoff zwischen Endflanschen gewickelten Spule, die von einem Joch übergriffen ist mit einem zur Spulenlängsachse parallel liegenden Jochschenkel, an dessen freiem Ende ein unter Federspannung stehender Anker schwenkbar gelagert ist, wobei der Anker mit einem aus Draht geformten Schaltstößel an der dem Jochschenkel gegenüberliegenden Seite der Spule eine schwenkbare, unter Federspannung gelagerte Steuerkulisse betätigt, durch die mindestens ein beweglicher Kontakt mit mindestens einem weiteren ortsfesten Kontaktstück zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Spulenlängsachse auf der dem Jochschenkel (8) gegenüberliegenden Seite dem Spulenkörper (1) an seinem eiaeu Endflansch ein erster Ansatz (10) ange-

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\\3\ mi tat, tu ucisi uaa ui»it* l*iiuu \*^) uco nuftcis \'} sowie das mit diesem gekuppelte Ende (14) des Schaltstößels (13) geführt ist und an seinem anderen Endflansch ein zweiter Ansatz (16) angeformt ist, der ein ortsfestes, zur Lagerang einer Kontaktwippe (19) dienendes Kontaktstück (J7) und mindestens ein weiteres ortsfestes Kontaktstück (32) trägt und auf der Kontaktwippe (19) eine Steuerkulisse (27) aus Isolierstoff befestigt ist, in die der Schaltstößel (13) bei angezogenem Anker (7) eingreift und deren Schwenkbewegung er insbesondere durch eine Erweiterung (38) seiner im ersten Ansatz (10) liegenden Führung (11) folgen kann.

2. Kraftschaltgiied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der SchaitstoJei (13) aus dünnem Federstahldraht mit seinem einen Ende mit einem rechtwinklig angeformten, das freie Ende (12) des Ankers (7) umfassenden U-Bogen (14) mit dem Anker gekuppelt und in einer Nut (11) des Ansatzes (10) des Spulenkörpers (2) längs verschiebbar geführt ist, mit seinem anderen Ende mit einer angeformten öse oder dergleichen (15) auf die Kontaktwippe (19) einwirkt

3. Kraftschaltglied nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (11) im Ansatz (10) des Spulenkörpers (2) in Ruhelage des Ankers (7) als enger Schlitz (36) den U-Bogen (14) des Schaltstößels (13) umfassend, bei angezogenem Anker als kurze Führung (37) für den Schaltstößel an seinem Längsstab und als Erweiterung (38) zur Gewährung eines seitlichen Ausschwenkens des U-Bogens ausgebildet ist.

4. Kraftschaltglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Kontaktstück (17) als Winkelstück aus dünnem Ölech gebildet ist, das in seinem einen Schenkel eine Schwenklagerung (18) für die Kontaktwippe (19) aufweist und mit einer Seite dieses Schenkels in einem Schlitz (21) des Ansatzes (16) des Spulenkörpers (2) einliegend mit einem angeformten Lappen (22) einen Durchbruch (23) des Ansatzes durchdringend mittels Umbiegen befestigt ist und dessen anderer der Stabilisierung dienende Schenkel (24) eine Ausnehmung (25) für die Aufnahme einer die Kontaktwippe gegen das Schwenklager drückenden Zugfeder (26) aufweist.

5. Kraftschaltgiied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwippe (19) aus dünnem Blech gebildet mit U-förmig angebogenen Schenkeln (20) in der Schwenklagerung (18) des ortsfesten Kontaktstücks (17) gelagert ist und auf ihrer Oberseite eine mit dem Schaltstößel (13) zusammenwirkende Steuerkulisse (27) aus Isolierstoff trägt

6. Kraftschaltgiied nach dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkulisse (27) durch Rastnasen oder dergleichen (28) an der Kontaktwippe (19) gehalten ist und an ihrer Unterseite eine Aufnahme (29) für die Halterung der die Kontaktwippe gegen das Schwenklager (18) drückenden Zugfeder (26) aufweist.

7. Kraftschaltgiied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkulisse (27) seitlich ihrer mit dem Schaltstößel (13) zusammenwirkenden Steuerkurve (30) mit Führungswänden (31) zur Führung der öse (15) des Schüftstößels versehen ist

8. Kraftschaltgiied nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren ortsfesten Kontaktstücke (32) U-förmig aus dünnem Blech gebogen auf dem Ansatz (16) des Spulenkörpers (2) angeformte Pfosten (33) gesteckt, mit den freien Enden ihrer U-Schenkel (34) angeformten Lappen (35) Durchbrüche des Ansatzes durchdringend mittels Umbiegen dieser Lappen befestigt sind.

9. Kraftschaltgiied nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (7) auf einem Zapfen (9) des Spulenkörpers (2) gegen Verschiebungen in der Ebene der Ankerplatte gelagert und durch eine Feder (41) in Kontakt mit der Stirnkante des langen Jochschenkels (6) gehalten ist und daß der Anker bei seiner Anzugbewegung gegen ein am Spulenkörper angeordnetes Dämpfungsglied (39) anschlägt und bei seiner Abfallbewegung über den an seinem freien Ende (12) angebrachten U-Bogen (14) des Schaltstößels (13) elastisch gegen einen Anschlag (40) am Ansatz (10) dec Spulenkörpers anschlägt