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Kennwort: Schaltteilrückstellung
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Elektrischer Schalter Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter
mit einem bewegbare Kontakte steuernden Schaltteil und mit einem das Schaltteil
in seine Einschaltstellung überführenden Betätigungsteil. Derartige Schalter sind
preisgünstig herzustellen, werden vielfach verwendet und haben sich im Gebrauch
bewährt.
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Als Nachteil wird es für einige Verwendungszwecke - beispielsweise
bei der Verwendung des Schalters für einen elektrischen Rasenmäher - angesehen,
daß bei Unterbrechung der Stromzufuhr, sei es durch Störungen oder Uberlastungen,
die Einschaltstellung des Schalters trotz stehengebliebenen Motors erhalten bleibt
und so bei Aufhebung der Unterbrechung automatisch der Motor des elektrischen Gerätes
wieder anfängt, zu laufen, so daß, falls das Wiederanlaufen des Motors unerwartet
geschieht oder der Benutzer des Gerätes unachtsam ist, Personen verletzt oder Sachen
beschädigt werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Schalter der eingangs genannten
Art zu schaffen, der bei Stromunterbrechungen selbsttätig in seine Ausschaltstellung
überführt wird und der nach Behebung der Störung bewußt erneut eingeschaltet werden
muß, um das mit dem Schalter zu steuernde Gerät mit
Strom zu versorgen.
Darüber hinaus soll der Schalter einen einfachen Aufbau aufweisen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Schaltteil im
Ausschaltsinne durch eine Feder belastet ist und mit dem Betätigungsteil zur Überführung
in seine Einschaltstellung kuppelbar ist, wobei die Kupplung elektromagnetisch oder
durch einen Bimetallmechanismus beeinflußbar ist. Durch die elektromagnetische oder
durch einen Bimetallmechanismus betätigbare Kupplung ist sichergestellt, daß bei
Störungen Betätigungsteil und Schaltteil entkuppelt werden und somit das federbelastete,
Kontakte steuernde Schaltteil in seine Ausschaltstellung zurückkehrt. Ein Benutzer
eines mit dem erfindungsgemäßen Schalter ausgerüsteten Gerätes ist also davor gesichert,
daß das Gerät nach Behebung der Störung plötzlich sich einschaltet. Er muß, wenn
er das Gerät wieder in Betrieb nehmen will, den Schalter erneut in seine Einschaltstellung
über-.
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führen.
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Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Betätigungsteil
unmittelbar mit dem Schaltteil kuppelbar.
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Diese Anordnung erlaubt einen raumsparenden Aufbau.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Schalters ist
das Betätigungsteil nur in der Ausschaltstellung mit dem Schaltteil kuppelbar. Hierdurch
ist sichergestellt, daß nach einer Störung auch das Betätigungsteil in seine Ausschaltstellung
überführt werden muß, um eine Kupplung zwischen Betätigungsteil und Schaltteil durchzuführen,
bzw.
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um den Schalter erneut einschalten zu können. Um auch das Betätigungsteil
selbsttätig in seine Ausschaltstellung zu bringen, ist es günstig, wenn das feststellbare
Betätigungsteil im Ausschaltsinne durch eine Feder belastet ist. Bei Loslösung der
Feststellung kehrt also das Betätigungsteil selbsttätig in seine Ausschaltstellung
zurück.
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Bei einem empfehlenswerten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das
Betätigungsteil mit dem Schaltteil durch ein gesondertes Kupplungsstück kuppelbar.
Das besondere Kupplungsstück erlaubt eine einfache Ausbildung der Kupplung und somit
eine preisgünstige Herstellung des Schalters. Hierbei ist es günstig, wenn das Kupplungsstück
über einen stabförm,gen Elektromagneten steuerbar ist. Vorteilhaft ist es, wenn
das Kupplungsstück stößelartig ausgebildet ist und mit seiner Längsachse in Verlängerung
der Achse des stabförmigen Elektromagneten angeordnet ist, wobei das Kupplungsstück
mit dem verschiebbaren Stabkern des Elektromagneten verbunden ist.
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Ein solcher Schalter ist überaus betriebssicher und einfach herzustellen,
da das Kupplungsstück in Verlängerung des Stabkernes des Elektromagneten liegt.
Darüber hinaus können Kupplungsstück und Stabkern einteilig ausgebildet werden.
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Empfehlenswert ist es, wenn der Stabkern bzw. das Kupplungsstück längsverschiebbar
und drehbar in der Spule des Elektromagneten angeordnet ist, da auf diese Weise
Betätigungsteil und Schaltteil leicht miteinander gekuppelt oder voneinander entkuppelt
werden können, wobei günstigerweise das Schaltteil und/oder das Betätigungsteil
drehbar in einem Schaltgehäuse gelagert sind, da bei einer solchen Anordnung ein
einfacher Aufbau des Schalters vorliegt und dieser leicht mehrpolig aufgebaut sein
kann.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Kupplungsstück
und/oder der Stabkern des Elektromagneten im Sinne der Kupplung von Betätigungsteil
und Schaltteil durch eine Feder belastet. Bei einer solchen Ausbildung fließt zur
Entkupplung von Betätigungsteil und Schaltteil durch die Spule ein besonderer Strom,
der beispielsweise bei einer Überlastung des Gerätes über ein Schutzteil eingeschaltet
wird. So-bald der Spulenstrom nicht mehr fließt, kann das Kupplungsstück über die
Feder in seine Kupplungsstellung
überführt werden.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Kupplungsstück
und/oder der Stabkern des Elektromagneten im Sinne der Entkupplung von Betätigungsteil
und Schaltteil durch eine Feder belastet. Bei dieser Anordnung liegt nur dann eine
Kupplung zwischen Betätigungsteil und Schaltteil vor,wenn der Elektromagnet erregt
ist. Sobald ein Stromausfall vorliegt, sei es durch Überlastung oder Zerstörung
der Zuleitung, tritt automatisch eine Entkupplung statt,und das Schaltteil bewegt
sich in seine Ausschaltstellung, so daß der Motor des elektrischen Gerätes auch
über den Schalter ausgeschaltet ist.
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Um einen übersichtlichen Aufbau und eine preisgünstige Montage des
Schaltteiles zu erreichen, empfiehlt es sich, das Schaltteil mit den Kontakten in
einer Kammer des Unterteiles eines mehrteiligen Gehäuses anzuordnen und das Betätigungsteil
mit den Elektromagneten in einer Kammer des Gehäuseoberteiles zu legen, wobei das
Kupplungsstück in die beiden Kammern hineinragt.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schalter, Fig.
2 eine Draufsicht auf ein Unterteil des Schalters, Fig. 3 einen Schnitt nach der
Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1,
Fig.
5 einen Schnitt nach der Linie V - V der Fig. 1, Fig. 6 einen Längsschnitt durch
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schalters, Fig. 7 einen Schaltplan für den
Schalter nach Fig. 1, Fig. 8 einen Schaltplan für den Schalter nach Fig. 6.
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Der in Fig. 1 dargestellte Schalter weist ein mehrteiliges Gehäuse
10 auf, das aus einem Unterteil 11 und einem das Unterteil haubenartig übergreifenden
Oberteil 12 besteht.
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Auf der dem Unterteil abgewandten Seite des Oberteiles 12 ist diesem
ein hohlzylinderartiger Ansat3angeformt, der an seinem freien Ende durch eine Verschlußplatte
14 abgedeckt ist.
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Das Unterteil 11 weist, wie die Fig. 2 zeigt, zwei rechteckige Kammern
15 auf, wobei in den Kammern jeweils ein auf einer Schneide 16 gelagerter beweglicher
Kontakt 17 angeordnet ist, der an seinem einen Ende durch eine Feder 18 belastet
ist und an seinem anderen Ende mit einem ortsfesten Kontakt 19 zusammenarbeitet.
Die beiden beweglichen Kontakte 17, die Schneiden 16 sowie die Druckfedern 18 sind
jeweils - in Draufischt gesehen - drehsymmetrisch in dem Gehäuseunterteil 11 angeordnet.
Gesteuert werden die wippenartigen Kontakte 17 über ein Schaltteil 20, das mit seinen
Schaltnocken die Kontakte 17 vo den ortsfesten Kontakten 19 abheben kann, wobei
über die Druckfedern 18 die Kontakte 17 entweder gegen die SchaLtnocken des Schaltteiles
20 oder aber gegen die ortsfesten Kontakte 19 gedrückt werden.
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Wie aus Fig.Zersichtlich, sind in den vier Ecken des Unterteiles
Anschlußklemmen
21, 22 für nicht dargestellte Stromleitungen vorgesehen, wobei die Anschlußklemmen
21 in Verbindung mit den Schneiden 16 stehen, während die Anschlüsse 22 den ortsfesten
Kontakten 19 angeformt sind. Es sei noch erwähnt, daß in Fig. 2 der Schalter in
der Einschaltstellung gezeigt ist.
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Um die beiden Schaltstellungen für das drehbare Schaltteil 20 deutlich
zu markieren, sind wie Fig. 1 zeigt, federbelastete Gleitstücke am Schaltteil vorgesehen,
die in Rillen am Boden des Unterteiles 11 einrasten.
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Zur drehbaren Lagerung des Schaltteiles 20 ist zum einen am Gehäuseunterteil
ein Zapfen 23 vorgesehen, der in eine entsprechende Bohrung des Schaltteiles eingreift
und zum anderen ist das obere Ende 24 des Schaltteiles 20 zylinderförmig gestaltet,
wobei der Zylinderteil 24 in eine kreisförmige Bohrung 25 des Gehäuseoberteiles
12 eingreift. Wie nun aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Drehbewegung des Schaltteiles
20 begrenzt auf einen Betrag von ca. 900 . Zu diesem Zweck ist am Umfang des Zylinderteiles
24 ein Vorsprung 26 vorgesehen, der in eine sektorförmige Ausnehmun7der kreisförmigen
Bohrung 25 des Gehäuseoberteiles 12 eingreift, wobei der Umfang der Ausnehnung den
Betrag der Drehbewegung bestimmt.
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Das Zylinderteil 24 ist an seiner Stirnseite mit einer kreisförmigen
Ausnehmung versehen, in der eine Spannfeder 28 liegt, wobei das eine Ende der Spannfeder
28 am Schalter 20 befestigt ist, und das andere Ende der Feder am Gehäuseoberteil
12. Bei Überführung des Schaltteiles 20 in die in Fig. 2 gezeigte Einschaltstelung
wird die Feder gespannt, so daß die Spannfeder 28 versucht, das Schaltteil in seine
Ausschaltstellung wieder zurUckzudrehen.
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Mittig ist in der kreisförmigen Ausnehmung 27 des Schaltteiles 20
eine schlitzartige Vertiefung 29 angeordnet, in die ein schneidenartiger Vorsprung
30 eines stößelartigen Kupplungsstückes eingreift. Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich
ist, ist das den Vorsprung 30 tragende Ende 3. des Kupplungsstückes 31 im Querschnitt
viereckig gestaltet.
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Im Inneren des hohlzylinderartigen Ansatzes 13 des Gehäuseoberteiles
12 ist ein drehbares Betätigungsteil 33 angeordnet, das einen im Querschnitt gesehen
viereckigen Durchbruch 34 aufweist, der von dem Ende 32 des Kupplungsstückes 31
durchgriffen wird, so daß das Betätigungsteil 33 drehfest mit dem Kupplungsstück
31 verbunden ist. An das Betätigungsteil 33 ist ebenfalls das eine Ende einer Spannfeder
35 befestigt. Das andere Ende der Spannfeder 35 ist an einem topfförmigen Einsatz
36 befestigt, der im hohlzylinderartigen Ansatz 13 des Oberteiles 12 angeordnet
ist. Bei der Einschaltbewegung des Betätigungsteiles 33 wird die Feder 35 gespannt.
Die Feder 35 versucht also, das Betätigungsteil 33 in seine Ausschaltstellung zurückzuführen.
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Zur Drehbegrenzung des Betätigungsteiles 33 ist am topfförmigen Einsatz
36 ein Vorsprung 37 vorgesehen - vgl.
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Fig. 1 und Fig. 5 - der in eine Ringnut 38 des Betätigungsteiles eingreift,
wobei sich die Ringnut über einen Winkel von 900 erstreckt.
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Zur ÜBerführung des Betätigungsteiles 33 von seiner Ausschaltstellung
in seine Einschaltstellung dient Betätigungsteil 33 befestigtes Zugseil 39, das
das Betätigungsteil 33 auch in seiner Einschaltstellung festhält.
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In dem im Gehäuseansatz 13 angeordneten topfförmigen Ansatz 36 ist
ein Elektromagnet 40 mit seiner Spule 41 und seinem Stabkern 42 untergebracht. HIerbei
ist der Stabkern
42 als Verlängerung des stößelartigen Kupplungsstückes
31 ausgebildet.
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Es sei hier noch erwähnt, daß die beiden Enden des Spulendrahtes des
Elektromagnetes zu Anschlußklemmen 43 geführt sind, die auf der Verschlußplatte
14 des Schaltergehäuses 10 angeordnet sind.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, greift an das dem SChneidenvorsprung 30
des Kupplungsstückes 31 abgewandten Ende des Stabkernes 42 eine Druckfeder 44 an,
durch die der Vorsprung 30 in die schlitzartige Vertiefung 29 des Schaltteiles 20
gedrückt ist.
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Zur Funktionsweise des Schalters gemäß der Fig. 1 sei folgendes bemerkt.
Es sei angenommen, daß sowohl das Schaltteil 20 als auch das Betätigungsteil 33
in seiner Ausschaltstellung ist und der Schneidenvorsprung 30 in der schlitzartigen
Vertiefung 29 ruht. Durch Ziehen am Zugseil 39 wird das Betatigungsteil 33 verdreht.
Bei dieser Drehbewegung wird über das Ende 32 des Kupllungsstückes 31 das Schaltteil
20 mitgedreht, bis schließlich die in Fig. 1 bis 5 gezeigte Stellung erreicht wird
und die beweglichen Kontakte 17 mit den ortsfesten Kontakten 19 in Verbindung treten.
Darüber hinaus sind Schaltteil 20 bzw. Betätigungsteil 33 in der durch den in die
Ausnehmung 27 eingreifenden Vorsprung bzw. durch den in die Ringnut 38 eingreifenden
Vorsprung 37 vorgegebenen einen Endstellung angeordnet.
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Diese Endstellung des Betätigungsgliedes wird durch Festlegen des
Zugseiles aufrechterhalten. Bei dieser Drehbewegung von Betätigungsteil und Schaltteil
werden die beiden Federn 28 und 35 gespannt. Fließt nun durch die Spule 41 Strom,
beispielsweise in-dem bei Überlastung des mit dem Schalter versehenen Gerätes durch
ein Bimetallglied der
Strom umgeleitet wird, so wird der Stabkern
42 entgegen der Wirkung der Druckfeder 44 tiefer in die Spule 41 gezogen, so daß
der Schneidenvorsprung 30 außer Eingriff mit der schlitzartigen Vertiefung 29 kommt.
Schulter 20 und Betätigungsteil 33 sind über das Kupplungsstück 31 nicht mehr drehfest
miteinander verbunden. Durchdie Wirkung der Feder 28 wird das Schaltteil in seine
Ausschaltstellung zurückgedreht, so daß die Kontakte 17 nicht mehr mit den Kontakten
19 in Verbindung stehen. Sollte nun der Strom, der durch die Spule fließt, unterbrochen
werden, so kann die Druckfeder den Schneidenvorsprung 30 des Kupplungsstückes 31
nicht in die schlitzartige Vertiefung 29 bewegen, da diese gegenüber dem Schneidenvorsprung
um 900 verdreht ist. Um den Schalter erneut in seine Einschaltstellung zu überführen,
muß zunächst das Betätigungsteil 33 durch Freigabe des Zugseiles in seine Ausschaltstellung
überführt werden, wobei dann der Schneidenvorsprung 30 wieder in die schlitzartige
Vertiefung eingreifen kann, so daß dann über das Kupplungsstück 31 Betätigungsteil
und Schaltteil drehfest miteinander verbunden sind.
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Das Ausführungsbeispiel eines Schalters nach Fig. 6 weist einen ähnlichen
Aufbau auf, wie die zuerst beschriebene Ausführungsform. Als Unterschied zu dem
ersten Ausführungsbeispiel ist anstelle der am freien Ende des Stabkernes liegenden
Druckfeder 44 eine Druckfeder 45 an dem dem Schneidenvorsprung 30 zugewandten Ende
des Stabkernes vorgesehen.
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Durch diese Druckfeder 45 wird das Betätigungsteil und das Schaltteil
immer entkuppelt gehalten. Nur wenn durch die Spule ein Strom fließt, kann der Stabkern
entgegen der Wirkung der Druckfeder 45 tiefer in die Spule sich ziehen, so daß der
Schneidenvorsprung in die schlitzartige Vertiefung 29 eingreifen kann, und somit
über das Kupplungsstück Betätigungsteil und Schaltteil drehfest miteinander verbunden
sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also bei
jeder Stromunterbrechung
das Schaltteil selbsttätig in seine Ausschaltstellung gedreht, wobei ein Einschalten
erst dann möglich ist, wenn das Betätigungsglied sich auch in der Ausschaltstellung
befindet und Strom durch die Spule fließt.
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In den beiden Schaltplänen nach Fig. 7 und 8 ist nun gezeigt, wie
über einen zweipoligen Schalter S der Motor M eines Gerätes, wie elektrischen Rasenmäher,
an das Netz geschaltet werden kann. Durch Ubeführung des Schaltteiles 20 in seine
Einschaltstellung werden die beweglichen Kontakte 17 verschwenkt, so daß die beweglichen
Kontakte gegenüber der in Fig. 7 gezeigten Ausschaltlage die Einschaltlage einnehmen.
Dem Motor M ist ein thermisches Auslöseglied Bi, beispielsweise ein Bimetallschalter,
vorgeschaltet. Dieses Auslöseglied unterbricht den Strom zum Motor bei Überlastung
und schaltet dabei die Spule 41 des Elektromagneten ans Stromnetz an. Hierdurch
wird der Elektromagnet erregt und das Kupplungsstück 31 bewegt sich in Richtung
des Pfeiles.. Schaltteil 20 und Betätigungsteil 33 werden entkuppelt und das Schaltteil
dreht sich in seine Ausschaltstellung. Eine erneute Einschaltung des Schalters ist
erst dann möglich, wenn der Bimetallschalter die ursprüngliche Stellung einnimmt
und durch die Spule 41 des Elektromagneten kein Strom mehr fließt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 liegt die Spule 41 des Elektromagneten
parallel zum Motor M. Dem Motor M ist wiederum ein thermisches Auslöseglied vorgeschaltet.
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Sobald der Schalter mit Strom versorgt ist, fließt durch die Spule
ebenfalls Strom. DAs Kupplungsstück bewegt sich in Richtung des Pfeiles b. Betätigungsteil
und Schaltteil sind miteinander gekuppelt, so daß das Schaltteil in seine Einschaltstellung
überführt werden kann. Bei einer Stromunterbrechung wird das durch die Druck feder
45 belastete
ICupplungsstück entgegen der Pfeilrichtung b bewegt.
imine Entkupplung zwischen Schaltteil und Bdatigungsteil findet statt und das im
Ausschaltsinne federbelastete Schaltteil kehrt in seine Ausschaltstellung zurück.
Sollte jetzt die Stromunterbrechung aufgehoben werden, so liegt der rotor des Gerätes
noch nicht am Netz, da der elektrische Schalter in seiner Ausschaltstellung liegt.
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Wird nun statt einer elektromagnetischen Spule 41 zum Kuppeln bzw.
entkuppeln des Schneidenvorsprunges 30 am Kupplungsstück 31 mit der schlitzartigen
Vertiefung 29 des Schaltteiles 20 ein nicht dargestellter Bimetallmechanismus verwendet,
so ist dieser derart angeordnet, daß ein damit verbundener, einen den Schneidenvorsprung
30 aufweisender Stößel eine klubbewegung ausführen kann. Der vorgenannte Stößel
tritt dann an die Stelle des Kupllungsstückes 31.
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Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungen nur beispielsweise
Verwirklichungen der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt, vielmehr sind
noch mancherlei Anwendungen und Abänderungen möglich. So könnte der elektrische
Schalter auch bei einem Haushaltsgerät, wie Mixer, verwendet werden. Da auch dort
ein unbeabsichtigtes Anlaufen des Motors nach einer Störung unerwünscht ist. Statt
des gesonderten Kupplungsstückes können Schaltteil und Betätigungsteil unmittelbar
aneinander gekuppelt werden, wobei dann zwischen Schaltteil und Betätigungsteil
eine Druckfeder vorgesehen sein würde. Über den Elektromagneten würde das Betätigungsteil
entgegen der Wirkung der Feder zusammengepreßt, so daß ein Zapfen am Betätigungsteil
in eine Ausnehmung des Schaltteiles zur Drehmitnahme gekuppelt werden könnte. Bei
Stromunterbrechung würde wiederum automatisch eine Entkupplung stattfinden und das
Schaltteil in seine Ausschaltstellung zurückkehren. Anstelle eines drehbaren Betätigungsgliedes
und/ oder Schaltteiles könnte auch ein wippenartiges Teil verwendet werden. Das
Zugseil zur Steuerung des BeStigungsteiles könnte auch durch einen Bowdenzug ersetzt
werden. Das Betätigungsteil
könnte auch unmittelbar von Hand bedient
werden. Statt eines stabförmigen Elektromagneten könnte der Elektromagnet auch eine
andere Form aufweisen.