DE2815493B2 - Schaltelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltelement mit einem Druckknopf zum axialen Verschieben eines mit Kontakten für mehrere Schaltstellungen versehenen Kontaktträgers, der in einem Gehäuse geführt und von einer Rückstellfeder in Nullstellung beaufschlagt ist.

Ein solches Schaltelement nach der DE-OS 20 56 943 ist ein End- oder Grenzschalter und hat nur eine Ein- und Ausschaltstellung und keine weiteren Schaltstellungen, wie sie zum Schalten verschiedener Geschwindigkeiten von Motoren erforderlich sind. Der Kontaktträger ragt bei diesem Schaltelement mil einem Betätigungsende aus dem Gehäuse heraus und kann dort wohl von einem Maschinenteil direkt betätigt werden, nicht aber von einem Finger oder einem Daumen, denn er springt beim Überschreiten der Totlage schlagartig in eine andere Stellung, d. h. er gibt beim Eindrücken plötzlich nach, was man vielleicht noch ertragen kann. Beim Lösen erfährt er aber eine plötzliche Beschleunigung, die sich als Schlag auf den Finger oder den Daumen schmerzhaft auswirken würde.

Ein weiterer, einstufiger Endschalter mit einem gefederten Druckknopf in vorgeschaltetem Sprungschaltwerk ist durch die DE-AS 11 90 088 bekannt. Die Stellungen des Sprungschaltwerkes werden von Dauermagneten gehalten. Das Sprungschaltwerk betätigt den elektrischen Endschalter, dessen Kontakte zum schnellen Überspringen federbelastet sind. Dies ist eine sehr aufwendige Anordnung, die auch nur für zwei Schaltstellungen und nicht für Geschwindigkeitsänderungen geeignet ist.

Ein Element nach der DE-OS 15 15 570 hat keine Raststellen zum schlagartigen Lösen und Schließen der Kontakte sondern lediglich Einklinkvorrichtungen für verschiedene Bedienungsstellen. Wenn die vorhandene Kontaktdruckfeder 23 stark gespannt ist, bewirkt sie das Anliegen der beweglichen Kontakte 19 entgegen dem Druck der Feder 24 an den festen Kontakten 21. Die Feder 24 öffnet die Kontakte, wenn der Druckknopf freigelassen wird. Wenn das langsam geschieht, werden die Kontakte mangels Raststellen auch nur langsam geöffnet. Das führt zu Störungen, u. U. sogar zum Verschweißen der Kontakte. Dabei kann es zu Fehlschaltungen mit unübersehbaren Folgeschäden führen. Das vorbekannte F|pm?nt ist /war thpnretisnh

ein Schaltelement, das auch mehrstufig sein kann. Es ist aber mangels der Raststellen nicht einsetzbar, denn ohne diese Rastsiellen ist die Lage des Kontaktträgers und damit der Kontakte Undefiniert. Raststellen allein machen das Schaltelement wohl funktionsfähig, aber nur sehr schwer bedienbar, da der Daumen oder ein Finger die durch die Raststellen bedingten, schlagartigen Bewegungen mitmachen muß. Diese Bewegungen werden durch die Vorspannfeder zwischen dem Kontaktträger und dem Druckknopf gedämpft.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Element der vorgenannten Art so zu gestalten, daß es als Schaltelement mit sicherer Sprungschaltung für mehrere Schaltstellungen leicht bedienbar ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Druckknopf über eine Vorspannfeder auf dem Kontaktträger abgestützt ist, an dem Raststellen zwischen Rastnocken für mehrere Schaltstellungen in Bewegungsrichtung de« Kontaktträgers aneinander anschließend angeordnet sind, und daß in den Raststellen von Rastfedern beaufschlagte Rastkörper gehalten sind. Die Bedienungsperson drückt mit dem Daumen auf den Druckknopf und spannt dabei die Vorspannfeder. Beim Überschreiten eines vorbestimmten Druckes springt der Kontaktträger in die folgende Schaltstellung, wobei die Vorspannfeder entspannt und die Rückstellfeder gespannt vird. Es ändert sich dann wohl der Gegendruck des Dn kknopfes auf den Daumen, der Druckknopf verschwindet jedoch nicht plötzlich, was sich sehr unangenehm bemerkbar machen würde. Beim weiteren Steigern des Druckes wird die Vorspannfeder erneut gespannt und die Rastfedern werden zusammengedrückt, die beim Überschreiten der Raststelle den Kontaktträger in die weitere Schaltstellung treiben und dabei die Rückstellfeder weiter spannen, während die Vorspannfeder wiederum entspannt wird.

Zum Zurückschalten des Motors reduziert man den Druck auf dem Druckknopf und die Vorspannfeder entspannt sich, während der Kontaktträger zunächst noch in seiner Lage bleibt und die Rückstellfeder voll gespannt ist. Erst wenn die Vorspannfeder fast entspannt ist, überwiegt die Kraft der Rückstellfeder, die den Kontaktträger sprungartig in die nächste Raststelle treibt, wobei die Vorspannfeder erneut gespannt wird, was sich jedoch nicht störend in dem auf dem Druckknopf liegenden Daumen bemerkbar macht.

Die Raststellen sind unterschiedlich tief. Es ist die Raststelle für die Ruhestellung am tiefsten und somit am schwersten zu überwinden. Ein leichtes, unbeabsichtigtes Antippen des Druckknopfes führt noch nicht zum Einschalten des Motors. Die Raststelle für die 2. Stufe, d. h. für den Schnellgang, ist am flachsten und kann beim Nachlassen des Druckes auf den Druckknopf schnell zur 1. Stufe hin verlassen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind im Kontaktträger Kontakte einer Schaltstellung relativ zu den Kontakten der anderen Schaltstellung verschiebbar. Beim Betätigen des Druckknopfes werden zum Erreichen der ersten Schaltstellung außer einem alle Kontakt-Paare bewegt, wobei jedoch nur zwei Kontakt-Paare zu den entsprechenden Kontaktanschlüssen gelangen, während das andere Kontakt-Paar erst beim weiteren Bewegen des Druckknopfes und des Kontaktträgers in die zweite Schaltstellung gebracht wird, in der alle Kontakte für die Stromzufuhr geschlossen sind.

Jedes Kontakt-Paar ist erfindungsgemäß durch Kontaktfedern aneinander abgestützt und in Bewedes Kontakttra^ers in diesem in Kon

taktschlitzen geführt Die Kontakte liegen in ihrer Endsteliung an fest im Schaltelement angeordneten Kontaktanschlüssen an. Zwischen den Kontakten und Kontaktanschlägen des Kontaktträger, die die Bewe gung der Kontakte in diesem begrenzen, ist ein Vorspannabstand vorhanden. Dieser Vorspannabstand ermöglicht ein teilweises Entspannen der Kontaktfeder beim Verschieben des Kontaktträgers in Lösungsrichtung des jeweils geschlossenen Kontaktes. Dies Entspannen ist erforderlich, daß beim Umspringen des Kontaktträgers von einer Stellung in die andere ein plötzliches Lösen der Kontakte von den Kontaktanschlüssen erfolgen muß. Eine gespannte Kontaktfeder würde dies verhindern oder mindestens erschweren. De; Vorspannabstand ist größer als die Hälfte des Abstandes der die Raststellen bildenden Rastnocken voneinander. Der Zeitpunkt des Umschaltens wird somit stets von den Rastkörpern bestimmt, wenn sie von einer Raststelle in die andere überspringen und nicht von den Federn, deren Stärke nie genau bestimmbar ist und deren Stärkeverhältnisse sich auch nicht schlagartig ändern.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kraft der Rückstellfeder, von denen mehrere nebeneinander angeordnet sein können und gemeinsam auf den Kontaktträger wirken, sowie die Kraft aller Kontaktfedern und die auf die Schaltnocken wirksame, seine Bewegung hemmende Kraft der Rastfedern im entspannten Zustand schwächer als die Kraft der Vorspannfeder, wenn diese gespannt ist. Beim Überschreiten des Schaltpunktes werden die Kontaktfedern entspannt und die Rückstellfedern gespannt. Die Kontaklfedern spannen sich wieder, während die Rückstellfedern beim Einschalten stets gespannt bleiben. Deren Entspannung wird von den Rastfedern und dem um den Schaltweg des Kontaktträgers reduzierten Knddruck der Vorspannfeder verhindert. Die Vorspannfeder ist bei einem schwachen Druck so wenig vorgespannt, daß sie trotz Unterstützung durch die Rastfedern schwächer ist als die Kraft der Rückstellfedern, die vorübergehend auch die zwei sich gegenüberliegenden Rastfedern spannen.

Vorzugsweise sind zwischen dem Druckknopf und dem Kontaktträger die Annäherung dieser Teile begrenzende Druckfüße vorhanden. Sie halten die Kontakte der I. Schaltstufe des Schaltelementes auch beim Bruch oder Ermüdung der Vorspannfeder funktionsfähig und bewirken zwangsläufig die Bewegung des Kontaktträgers. Die Druckfüße sind am Druckknopf angeordnet und in Nuten einer Druckknopf-Bohrung einer Deckplatte geführt. Diese hat Anschlagbegrenzungen für die Druckfüße, damit der Druckknopf nicht von der Vorspannfeder aus dem Schaltelement herausgedrückt wird. Die Anschlagbegrenzungen halten die am Druckknopf anliegende Vorspannfeder stets unter einer kleinen Vorspannung.

Der Kontaktträger ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in einem Grundkörper des Schaltelementes geführt, in dessen aufgeschraubter Deckplatte der Druckknopf in einer Bohrung geführt ist. Diese Trennung ermöglicht eine leichte Montage des Schaltelementes mit seinen Einbauteüen. Die KontaktanscMiisse und der Kontaktträger werden in den stehfähigen Grundkörper eingesetzt und die Vorspannfeder mit dem Druckknopf werden auf den Kontaktträger gestellt. Die Deckplatte wird mit der Bohrung über den Druckknopf gestülpt und mit dem Grundkörper versrhraubt. Hierbei hüll dip Derknlatte in Führungen

des Grundkörpers auch U-Profilslücke für von den Rastfedern in die Raststellen gedrückte Rastkörper. Jedes U-Profil-Stück hat an den Innenseiten der Flansche Führungs-Nulen für Zapfen des Rastkörpers sowie für ein zwischen diesem und der Rastfeder > vorhandenes Drucklager. Das Profilstück hat ferner an dem, dem Rastkörper entgegengesetzten Ende einen Federboden mit Zapfen für die Rastfeder. Die Kontantanschlüsse sind in Nuten des Grundkörpers eingesetzt. hi

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigt

ρ j «τ ι gjrt Schaltelement in der Ansicht von unt^n

F i g. 2 das Schaltelement in der Stirnansicht, zum Teil ι J im Schnitt,

Fig. 3 —5 Querschnitte durch das Schaltelement in der Schnittebene X-X in Fi g. 1,(Fi g. 3 in Ruhestellung, F i g. 4 in der 1. Stufe, F i g. 5 in der 2. Stufe),

Fig. 6 den Druckknopf entsprechend Fig. 3 sowie seine Anordnung im Querschnitt,

Fig. 7 einen Querschnitt durch das U-förmige Profilstück mit dem Rastkörper, im größeren Maßstab,

F i g. 8 ein Schaltkraft-Schaltweg-Diagramm.

Das Schaltelement hat einen Grundkörper 1 und eine :^r> mit Schrauben 3 an den vier Ecken aufgeschraubte Deckplatte 2 mit einer Bohrung 2a für einen Druckknopf 4, der über eine Vorspannfeder 5 auf einem in dem Grundkörper 1 geführten Kontaktträger 7 abgestützt ist. Das Schaltelement wird von Schrauben w 3a in einem nicht gezeichneten Schaltergehäuse befestigt. In Fig. 1 sind auch die Schrauben a'—d'der oberen Kontaktanschlüsse a und c sowie der unleren Kontaktanschlüsse b und dzu erkennen.

Der in den F i g. 2 und 3 gezeichnete Kontaktträger 7 ü wird mit seinen Kontakten A. B. C und D, wenn der Druckknopf 4 nicht eingedrückt ist, von zwei nebeneinander angeordneten, sich auf den Boden la des Grundkörpers 1 abstützenden Rückstellfedern 6 in der Ruhestellung gehalten. Der Druckknopf 4 hat eine Federbohrung 4a zur Aufnahme der Vorspannfeder 5 und zwei in den F i g. 2 und 6 erkennbare Druckfüße 46, über die der Kontaktträger 7 beim Bruch der Vorspannfeder 5 betätigt wird. Die öffnende Bewegungsrichtung des Druckknopfes 4 wird von in F i g. 6 erkennbaren Vorspannanpchlägen 4c der Druckfüße 4b begrenzt, die bei nicht betätigtem Druckknopf 4 an Druckknopfhaltern 2b der Deckplatte 2 anliegen.

Im Kontaktträger 7 sind beim Ausführungsbeispiel vier Kontakte A, B, Cund Din Bewegungsrichtung des 5« Kontaktträgers bis zum Anliegen an Kontaktanschlägen Tb verschiebbar gelagert. Je zwei sich gegenüberliegende Kontakte A und B bzw. C und D sind in Kontaktschlitzen 7a geführt und werden von einer Kontaktfeder 8 auseinandergedrückt, wobei die Kontaktanschlüsse a—d die Endstellungen festlegen. Zwischen den Kontaktanschlüssen a und b und den Kontaktanschlägen Tb ist jeweils ein Vorspannabstand 13 vorhanden, der von der Kontaktfeder 8 ausgeglichen wird.

Für die Kontaktfedern 8 sind Federbohrungen 7c im Kontaktträger 7 vorhanden, von denen zwei gleichzeitig als Fiihrungsaufnahme für die am Federboden Td anliegenden Rückstellfedern 6 dienen.

Der Kontaktträger 7 hat gem. Fig. 3 unter dem Druckknopf 4 einen Betätigungsknopf Te mit einem Federführungsansatz Tf für die Vorspannfeder 5 und übereinander auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten drei Rastnocken Tg für zwei Schaltstellungen. Zwischen den Rastnocken 7irund unter dem unteren Rastnocken sind Rasistellen unterschiedlicher Tiefe für walzenförmige Rastkörper 10 vorhanden, die von Rastfedern 9 über zwischengelegte Drucklager 12 stets in die Raststeüen gedruckt werden. Jeder Rastkörper 10 ist mit dem Drucklager 12 senkrecht zum Kontaktträger 7 in in F i g. 7 eingezeichneten Nuten 11a eines U-förmigen Profilstückes U geführt, an dessen Federboden Wb sich die auf einem Zapfen lic geführte Rastfeder 9 abstützt. Das Profilstück 11 liegt mit dem Federboden Wb an einem nicht erkennbaren Anschlag des Grundkörpers 1 an und wird von der Deckplatte 2 gegen Hochspringen gesichert.

F i g. 3 zeigt das Schaltelement mit seinen Kontakten in der Ausschaltstellung entsprechend der Schnittangabe X-A aus Fig. 1. Die Aus-Kontakte A und C liegen unter der Wirkung der Kontaktfedern 8 an den Kontaktanschlüssen a und c, während die Kontakte B und D kontaktlos sind. Die Vorspannfeder 5 sowie die Rückstellfedern 6 sind entspannt. Die Rastkörper 10 sind in der unteren Raststelle.

Fig. 4 zeigt das Schaltelement in der 1. Schaltstufe. Der Kontakt C wurde durch Verschieben des Kontaktträgers 7 von dessen Kontaktanschlag Tb geöffnet. Kontakt A liegt noch unter der Wirkung seiner entspannten Kontaktfeder 8 am Kontaktanschluß a. Kontakt B liegt am Kontaktanschluß b und ist damit geschlossen. Die Rückstellfedern 6 sind leicht gespannt. Die Rastkörper 10 liegen in der mittleren Raststelle.

F i g. 5 zeigt das Schaltelement in der 2. Schaltstufe mit geöffneten Kontakten .4 und C sowie geschlossenen Kontakten B und D. Die Rückstellfedern 6 sowie die Kontaktfedern 8 sind stark gespannt. Die Rastkörper 10 liegen in der oberen Raststelle.

Die Vorspannfeder 5 wird nur beim Einleiten des Schaitvorganges gespannt. Sie entspannt sich wieder, wenn die Rastnocken Tg, die Rastkörper 10 gegen den Druck der Rastfedern 9 zurückgedrängt haben und die Rastkörper 10 in die gewünschte Raststellung gelangen.

Die Kontaktfedern 8 und Rückstellfedern 6 sind so stark, daß sie beim Nachlassen des Druckes auf den Druckknopf 4 die Vorspannfeder 5 zusammendrücken und außerdem den Druck der Rastfedern 9 überwinden und so die Kontakte A-D stufenweise in die Ausschaltstellungen zurückdrücken.

F i g. 8 zeigt im Diagramm den Schaltweg S und die Schaltkraft F mit den Weg-Kraft-Verläufen Y für Einschalten und Z für Ausschalten des Motors. Die Schaltpunkte sind durch plötzliches Ändern der Schaltkraft F zu erkennen und liegen im instabilen Bereich des Betätigungsweges.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Schaltelement mit einem Druckknopf zum axialen Verschieben eines mit Kontakten für mehrere Schaltstellungen versehenen Kontaktträgers, der in einem Gehäuse geführt und von einer Rückstellfeder in Nullstellung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf (4) über eine Vorspannfeder (5) auf dem Kontaktträger (7) abgestützt ist, an dem Raststellen H) zwischen Rastnocken (7g) für mehrere Schaltstellungen in Bewegungsrichtung des Kontaktträgers (7) aneinander anschließend angeordnet sind, und daß in den Raststellen von Rastfedern (9) beaufschlagte Rasikörper( 10) gehalten sind.

2. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastsiellen unterschiedlich tief sind.

3. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kontaktträger (7) kontakte (A, O) einer Schaltstellung relativ zu den Kontakten (B, D) der anderen Schaltstellungen verschiebbar sind.

4. Schaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Kontaktpaar (A, B -'5 bzw. Cund Dadurch Kontaktfedern (8) aneinander abgestützt und in Bewegungsrichtung des Kontaktträger^) in diesem in Kontaktschlitzen (7a)geführt und in der Endstellung an Koniaktanschlüssen (a—d) so anliegen, daß zwischen den Kontakten und den i't Kontaktanschlägen (7b) des Kontaktträgers (7) ein Vorspannabstand (13) vorhanden ist.

5. Schaltelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorspannabstand (13) größer ist als die Hälfte des Abstandes der die Raststellen bildenden Rastnocken ^^voneinander.

6. Schaltelement nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Rückstellfedern (6) sowie die der Kontaktfedern (8) und die auf die Schaltnocken (7g) wirksame, seine Bewegung hemmende Kraft der Rastfedern (9) in entspanntem Zustand schwächer sind als die Kraft der Vorspannfeder (5), die aber im entspannten Zustand trotz Unterstützung durch die die Bewegung des Kontaktträgers (7) mit seinem Rastnocken (7g)hemmende Kraft der Rastfedern (9) schwächer ist als die der Rückstellfedern (6) sowie der Kontaktfedern (8).

7. Schaltelement nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem Druckknopf (4) und dem Kontaktträger (7) die Annäherung dieser Teile begrenzende Druckfüße (4b) vorhanden sind.

8. Schaltelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfüße (4b) am Druckknopf (4) angeordnet und in Nuten (2c) einer Druckknopfbohrung (2a) einer Deckplatte (2) geführt sind, die Anschlagbegrenzungen (2b) für die Druckfüße (4b) hat.

9. Schaltelement nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträger (7) in einem Grundkörper (1) geführt ist, in dessen aufgeschraubter Deckpliatte (2) der Druckknopf(4)inder Bohrung(2a^geführt ist.

10. Schaltelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Grundkörper (1) senkrecht zur Bewegung des Kontaktträger!! (7) in Höhe, seiner Raststellen Fühninpen für Profilstücke

(11) vorhanden sind, in denen die von Rastfedern (9) in die Raststellen beaufschlagte Rastkörper (10) geführt sind.

11. Schaltelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Profilstück (11) in einer Führung des Grundkörpers fixiert und von der Deckplatte (2) gegen Abheben gesichert ist.

12. Schaltelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilstück (11) ein U-Profil ist und an den Innenseiten der Flansche Nuten (Wa) für Zapfen (10a,) des Rastkörpers (10) sowie für ein zwischen diesem und der Rastfeder (9) angeordnetes Drucklager (12) hat, und daß das Profilstück an dem dem Rastkörper (10) entgegengesetzten Ende einen Federboden (Wb) und Zapfen (lic) für die Rastfeder (9) hat.

13. Schaltelement nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanschlüsse (a, b, c. d) in Nuten des Grundkörpers (1) eingesetzt sind.