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Elektrischer Schaltkontakt
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schaltkontakt, der unter
Einwirkung einer eine im voraus festgelegten Schwelle überschreitenden Beschleunigung
oder Verzögerung betätigt wird, bestehend aus einem isolierenden Gehäuse mit einem
halbkugelförmigen Hohlraum, an den sich eine stufenweise verengende zylinderförmige
Bohrung anschließt und einer darin enthaltenen metallischen Masse.
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Bei derartigen elektrischen Schaltkontakten ist es erforderlich, daß
bei einer plötzlich auftretenden Beschleunigung oder Verzögerung, die eine im voraus
festgelegte Schwelle überschreitet, zuverlässig ein elektrischer Kontakt hergestellt
wird, der nur einen sehr kleinen Übergangswiderstand aufweist. Die elektrischen
Kontaktelemente müssen daher vor Umwelteinflüssen und Korrossion geschützt werden.
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Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse elektrische Trägheitsschalter
zu verwenden, die nach der DT-OS 2 346 782 aus einem hohlen zylindrischen Behälter
aus Isolierstoff bestehen, in dem leitend ein metallischer Pendelkörper aufgehängt
ist, wobei die Aufhängug an einem Ende des Behälters befestigt ist und einen der
Schaltpole bildet. Der Pendelkörper ist mit einer ringförmigen Schneidkante versehen
und befindet sich bei Ruhelage in der Längsachse
des Zylinders.
In Höhe des Pendelkörpers ist innerhalb des Behälters ein Kontaktring mit einer
gezackten, nach innen vorspringenden Oberfläche angeordnet, die bei Auslösen des
Schalters in Kontakt mit der Schneidkante des Pendelkörpers gebracht wird. Der Kontaktring
ist leitend mit einem metallischen Rohr verbunden, das den anderen Pol des Schalters
bildet. Ferner ist der Behälter noch mit einem viskosen Strömungsmittel angefüllt.
Ein derartiger als Pendelschwinger ausgestalteter Trägheitsschalter spricht jedoch
nur auf relativ langsam ablaufende Bewegungen an und ist nur lageorientiert verwendbar.
Ferner sind Pendelschwinger in achsialer Richtung nicht beschleunigungsfest. Treten
Kräfte in dieser Richtung auf, kann der Aufhängedraht gedehnt oder zerstört werden.
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Aus der DT-AS 2 350 966 ist ein Kollisionsschalter mit einem durch
einen Anprall mechanisch bestätigtem Schaltglied bekannt. In einem zylindrischen
Schaltergehäuse sind axial in einem bestimmten Abstand hintereinanderliegende, zwei
Pole bildende Kontakte angeordnet, die bei einem Anprall von einem axial verschiebbar
geführten Schaltglied in Form eines Stößels mit Kontaktteil überbrückt werden.
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Dabei ist das Schaltglied über einen Abscherstift gegen ein Verschieben
bei Anprallkräften unterhalb eines bestimmten Wertes gesichert. Bei diesem Kollisionsschalter
erfolgt das Schließen des Kontaktes nicht allein durch eine Beschleunigungskraft,
sondern durch eine mechanisch von außen am Schaltglied angreifende Kraft.
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Ferner sind elektrische Schalter bekannt, bei denen ein verschiebbar
gelagertes Schaltglied von einer Federkraft, die einer Beschleunigungs- bzw. Verzögerungskraft
entgegenwirkt, in der Ruhelage gehalten wird. So ist beispielsweise in der
DT-OS
2 414 275 ein elektrischer Schalter beschrieben, der aus einem Gehäuse besteht,
das eine bewegliche, vorzugsweise zylinderförmige Masse enthält, deren Durchmesser
geringer als die entsprechenden Abmessungen des Bodens des Gehäuses ist, auf dem
sie angeordnet ist. Parallel zum Boden des Gehäuses ist in einem Abstand von diesem,
der genau gleich der Höhe der beweglichen Masse ist, eine Trennwand angeordnet,
die in der Mitte eine zylinderförmige Bohrung aufweist.
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In Fortsetzung dieser Bohrung enthält die darunter befindliche bewegliche
Masse eine sich konisch öffnende Aussparung, deren oberer Durchmesser größer ist
als der Durchmesser der zylinderförmigen Bohrung. In diese Aussparung wird mit Hilfe
einer Federkraft ein Stößel hineingedrückt. Bei Auftreten einer Beschleunigung in
der Ebene der Bewegungsfreiheit der beweglichen Masse verschiebt sich diese, wodurch
infolge der schrägen Wandungen ihrer konischen Aussparung der hereinragende Stößel
nach oben gedrückt wird und dabei einen Kontakt schließt. Bei Beschleunigungswerten
unter einer festgelegten Schwelle kehrt die Masse infolge der Federkraft wieder
in ihre Ruhelage zurück ohne einen Schaltvorgang auszulösen.
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Bei einem weiteren elektrischen Schalter, der in der DT-OS 26 06 790
angegeben ist, befindet sich in einem Schaltergehäuse ein symmetrisch geformtes
Federpaar, dessen Fußpunkte so im Gehäuse gehaltert sind, daß sich die Federn zwischen
ihren eingespannten Fußpunkten und ihren freien Kopfenden kreuzen und eine frei
bewegliche träge Masse im Bereich des frei gegen die Federspannung verschiebbaren
Kreuzungspunktes in ihrer Ruhelage gehaltert wird. Bei Auftreten einer Beschleunigungskraft
in entsprechender Richtung werden dieFederndurch die Masse auseinandergedrückt und
ein im Gehäuse befindlicher Schaltkontakt betätigt.
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Bei elektrischen Schaltern der zuletzt genannten Art erfordert die
Ausnutzung von Federkräften einen komplizierten und damit teueren Aufbau. Außerdem
sind sie für die Erfassung sehr schneller Vorgänge, wie z.B. einen Geschoßaufschlag
wenig geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schaltkontakt
mit geringen Abmessungen und einfachem, störsicheren Aufbau zu schaffen, der allein
durch Einwirkung einer Trägheitskraft betätigt wird, dessen Funktion unabhängig
von der Lage gewährleistet ist und der außerdem schnelle Vorgänge erfaßt.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem elektrischen Schaltkontakt
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die metallische Masse
aus einem halbkugelförmigen Kopf, der mit mehreren Spitzen versehen ist und einem
Zylinderfortsatz besteht, wobei der Zylinderfortsatz an seinem freien Ende schwer
beweglich im engeren Teil der sich stufenweise verengenden, zylinderförmigen Bohrung
des isolierenden Gehäuses gelagert ist, daß der halbkugelförmige Hohlraum des isolierenden
Gehäuses eine von außen über einen Kontaktstift kontaktierbare Metallschicht aufweist,
die von einer Schicht aus Dielektrikum abgedeckt ist, und daß die zylinderförmige
Bohrung des isolierenden Gehäuses einen nach außen geführten, am Zylinderfortsatz
anliegenden elektrischen Kontakt enthalt.
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Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist aus den Unteransprüchen
ersichtlich.
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Die mit der Erfindung erzeilten Vorteile bestehen darin, daß der elektrische
Schaltkontakt unabhängig von einer Lage bei einer hauptsächlich in der Längsachse
wirkenden,
eine im voraus festgelegte Schwelle überschreitenden
Beschleunigung oder Verzögerung betätigt wird. Der erfindungsgemäße elektrische
Schaltkontakt erfaßt auch sehr schnelle Vorgänge, wie z.B. einen Geschoßaufschlag.
In-*ige seines einfachen Aufbaus ist er kaum störanfällig und kann preisgünstig
hergestellt werden. Deshalb ist er insbesondere für die einmalige Verwendung als
Aufschlagzünder in militärischen Geschossen geeignet.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. la einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
elektrischen Schaltkontakt mit einem Bremsgesperre in Form einer Preßpassung, Fig.
Ib einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkontakt nach
Fig. la, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkontakt
mit einem Bremsgesperre in Form von Druckschrauben.
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In den Fig. la und 1b enthält ein isolierendes Gehäuse 2 einen halbkugelförmigen
Hohlraum 21, an den sich eine stufenweise verengende zylinderförmige Bohrung 24,
25 anschließt.
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Der halbkugelförmige Hohlraum 21 weist eine Metallschicht 22 auf,
die von einer Schicht aus Dielektrikum 23 abgedeckt ist.
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In dem isolierenden Gehäuse 2 ist eine metallische Masse 1, bestehend
aus einem halbkugelförmigen Kopf 12, der mit meh-
reren Spitzen
13 versehen ist, und einem Zylinderfortsatz 11, angeordnet. Der Zylinderfortsatz
11 ist an seinem freien Ende über ein Bremsgesperre in Form einer Preßpassung schwer
beweglich in der zylinderförmigen Bohrung 25 des isolierenden Gehäuses 2 gelagert.
Die Metallschicht 22 im halbkugelförmigen Hohlraum 21 ist von außen über einen Kontaktstift
4 kontaktierbar. Am Zylinderfortsatz 11 liegt ein zweiter elektrischer Kontakt in
Form eines Kontaktringes 3 an, der ebenfalls über einen Kontaktstift 5 nach außen
geführt ist.
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Der in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellte elektrische Schaltkontakt
weist den gleichen Aufbau auf wie der in den Fig. la und 1b gezeichnete elektrische
Kontakt auf. Lediglich das Bremsgesperre ist nicht in Form einer Preßpassung sondern
mit Druckschrauben 6 ausgeführt. Der Kontaktring 3 und der Kontaktstift 5 aus Fig.
la können entfallen, da deren Funktion von einer der Druckschrauben 6 übernommen
wird, d.h. eine der Druckschrauben 6 bildet den zweiten Pol zum Kontaktstift4.
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In weiteren Ausführungsbeispielen, die nicht in einer Zeichnung dargestellt
sind, ist das Bremsgesperre als Exzenter, mit Druckfedern oder als Flachkeil ausgebildet.
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Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen kann der Hohlraum im isolierenden
Gehäuse 2 mit einem trägen Strömungsmittel, wie z.B. Silikonöl angefüllt werden.
Bei Auftreten einer Beschleunigung oder Verzögerung, die hauptsächlich in der Längsachse
des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters wirkt und die eine im voraus festgelegte
Schwelle überschreitet, wird das Bremsgesperre gelöst und die metallische Masse
1 freigegeben. Dabei durchbohren die Spitzen 13 auf dem halbkugelförmigen Kopf 12
die Schicht
aus Dielektrikum 23 und drücken auf die Metallschicht
22.
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Der Kontakt zwischen den Kontaktstiften 4 und 5 ist damit geschlossen.
Infolge des hohen Druckes der Spitzen 13 auf die Metallschicht 22 ergibt sich auch
ein niedriger Übergangswiderstand. Die Schicht aus Dielektrikum 23 dient zur Vermeidung
von statischen Funkenüberschlägen.
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Mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Schaltkontakt können die verschiedensten
Schaltvorgänge ausgelöst werden. Besonders geeignet ist er als Aufschlagzünder in
militärischen Geschossen. Dabei wird der Schaltkontakt so in das Geschoß eingebaut,
daß der halbkugelförmige Kopf in Flugrichtung zeigt. An den Kontaktstiften 4 und
5 ist die Zündelektronik angeschlossen. Beim Aufprall des Geschosses wird der Kontakt
geschlossen und die Zündung ausgelöst.
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Der erfindungsgemäße Schaltkontakt kann auch in Kraftfahrzeugen zur
Auslösung von Sicherheitsmaßnahmen bei Kollisionen Anwendung finden.