DE2838934C2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit wenigstens einem federbelasteten, einen bewegbaren Arbeitskontakt tragenden, in einem Gehäuse drehbar gelagerten Kontaktarm sowie einem verschiebbaren Betätigungsorgan und einer Belastungsfeder, wobei der Kontaktarm als doppelarmiger Hebel ausgebildet ist und mit einem verschiebbaren Nocken zusammenwirkt.

Solche elektrischen Schalter sind bereits bekannt (DE-OS 24 12 812); dort wirkt die Belastungsfeder gleichermaßen auf beide Hebelarme des Kontaktarms und übt infolgedessen auf letzteren in der Ausgangsstellung kein Drehmoment aus. Der Nocken ist an einem Schwenkglied ausgebildet und arbeitet mit einem Gegennocken an dem den bewegbaren Kontakt tragenden Hebelarm zusammen. Beim Verschieben des Betätigungsorgans wird das daran gelagerte Schwenkglied mitgenommen, wodurch dessen Nocken den in seinem

ίο Bewegungsbereich befindlichen, den bewegbaren Kontakt tragenden Hebelarm des Kpntaktarms in die Umschaltlage verschwenkt Zugleich gibt das freie Ende des Schwenkglieds nach Erreichen einer bestimmten Verschiebestellung des Betätigungsorgans den anderen Hebeiarm frei. Nunmehr kann sich die Kraft der Belastungsfeder auswirken. Sie wird über das Schwenkglied auf den Kontaktarm übertragen, welches sich in der Umschaltlage unterhalb des Nockens bzw. Schwenkglieds befindet. Aufgrund dieser Ausbildung erfolgt dort das Umschalten vergleichsweise langsam und es ist in erheblichem Maße von der Geschwindigkeit abhängig, mit welcher das Betätigungsorgan verschoben wird. Entsprechendes gilt beim Zurückschalten, also beim öffnen der Kontakte, wenn man keine besonderen Vorkehrungen für ein rasches Zurückstellen des Betätigungsorgans trifft. Langsames Schließen und Öffnen der Kontakte bewirkt jedoch in bekannter Weise Kontaktabbrand und damit frühzeitigen Verschleiß der Kontakte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein zügiges Umschalten möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst.

Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Belastungsfeder in der Ausgangsstellung ständig ein Drehmoment in Schließrichtung ausübt. Die Verschiebebewegung des Betätigungsorgans wirkt sich sofort im Sinne einer Verschwenkbewegung des Kontaktarms in Schließrichtung aus, weil der andere Hebelarm des doppelarmigen Hebels an der Kontaktspitze od. dgl. aufliegt und er somit bei der geringsten Verschiebebewegung unmittelbar an der abfallenden Nockenflanke entlang gleiten kann. Je steiler man diese Nockenflanke ausbildet, umso schneller kann das am Hebelarm ständig wirkende Drehmoment die Schließbewegung herbeiführen. Man erreicht dadurch ein zügiges, kontaktschonendes Schalten. Hierbei wirkt sich besonders vorteilhaft aus, daß die das Schließen bewirkende Nockenflanke nicht in Verschieberichtung des Betätigungsorgans, sondern geneigt dazu verläuft, wobei man durch Variation der Neigung die Schaltcharakteristik frei wählen kann. Bei einem zwei Schaltwerke aufweisenden Schalter kann man ein Schließen der Kontakte dieser beiden Schaltwerke zu unterschiedlichen Zeitpunkten allein durch einen anderen Verlauf der abfallenden, also der beim Schließen der Kontakte entlang dem anderen Hebelarm gleitenden Nockenflanke ermöglichen.

Der beschriebene Schalter ist zudem einfach aufgebaut und gewährleistet einen verhältnismäßig großen, genau definierten Kontaktdruck dadurch, daß einerseits eine Feder entsprechender Stärke verwendet und andererseits der Nocken so gestaltet ist, daß er den Kontaktarm in der Umschaltlage freigibt, damit sich die Federkraft vollständig auswirken kann. In der Schaltendlage ist ein Anliegen des Kontaktarms am Nocken nicht erforderlich. Des weiteren ist es möglich, den Nocken

bzw. das Betätigungsorgan seitlich des Nockens so auszubilden, daß ein Nachlauf gewährleistet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des beschriebenen Schalters ist die Belastungsfeder als Zugfeder ausgebildet Das gehäuseseitige Ende der vorzugsweise ais Schraubenzugfeder ausgebildeten Belastungsfeder kann an einem, insbesondere angsformten Bolzen oder Stift eingehängt werden.

Vorteile ergeben sich auch, wenn das Lager elektrisch leitend und mit einer Anschlußklemme verbunden ist. Demgegenüber besteht der Nocken aus elektrisch nichtleitendem Material und er ist in bevorzugter Weise am Betätigungsorgan angeformt

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn zwei Schaltwerke vorhanden sind, wobei das erste Schaltwerk bei geringfügig verschobenem Betätigungsorgan und das zweite bei etwa vollständig verschobenem Betätigungsorgan umschaltet Dies erreicht man durch entsprechende Nockenausbildung und/oder -anordnung. Eine in dieser Hinsicht vorteilhafte Ausgestaltung des beschriebenen Schalters besteht darin, daß die beiden Schaltwerke nebeneinander in insbesondere getrennten Schaltkammern angeordnet sind und das Betätigungsorgan an zwei einander gegenüberliegenden Seiten je einen Nokken trägt. Demzufolge weist jede dieser beiden Seiten des Betätigungsorgans gegen eine Schaltkammer. Wenn die beiden Schaltwerke in den Schaltkammern einander genau gegenüberliegend angeordnet sind, so kann man die unterschiedlichen Schaltzeitpunkte nur durch unterschiedliche Anordnung und/oder Ausbildung der Schaltnocken erreichen. Bei gleicher Nockenform müssen die abfallenden Flanken, an denen der Kontaktarm beim Schalten entlanggleitet, in Verschieberichtung des Betätigungsorgans versetzt angeordnet sein. Beginnen aber die abfallenden Flanken etwa am selben Querschnitt des Betätigungsorgans, so muß diejenige des ersten Schaltwerks vergleichsweise steil und diejenige des zweiten Schaltwerks flach abfallen, wie dies eine andere Ausführungsform vorsieht, welche darin besteht, daß zumindest die beim Schalten den anderen Hebelarm abstützende eine Nockenflanke des einen Schaltwerks anders ausgebildet ist als diejenige des anderen Schaltwerks, insbesondere die eine Flanke des einen Schaltwerks steil und diejenige des anderen Schaltwerks flach verläuft.

Vorteilhafterweise trägt das als Drücker ausgebildete Betätigungsorgan einen Schleifer für eine langgestreckte Widerstandsbahn einer Steuerungselektronik des Schalters. Letztere kann in einer dritten Schalterkammer untergebracht sein. Man verwendet eine derartige Elektronik insbesondere bei Schaltern für Handbohrmaschinen, und sie bestehen in bekannter Weise aus einem steuerbaren Gleichrichter sowie einer aus Kondensator und Widerstand bestehenden Einrichtung zum Anschneiden des Phasenwinkels der speisenden Wechselspannung. Mit Hilfe dieser Elektronik wird die Drehzahl erhöht, sobald der Stromkreis durch das erste Schaltwerk geschlossen ist. Dabei ist es üblich, daß der Drücker gegen den Widerstand zumindest einer Rückstellfeder eindrückbar und in der vollständig eingedrückten Stellung verriegelbar ist.

Es ist auch vorteilhaft, wenn das zweite Schaltwerk die Steuerungselektronik bei zumindest weitgehend eingedrücktem Betätigungsorgan kurzschließt. Das ist diejenige Drückerstellung, in welcher das Betätigungsorgan verriegelbar ist. Nach dem Entriegeln bzw. beim Loslassen des eingedrückten Betätigungsorgans verlaufen die Schaltvorgänge umgekehrt, d. h. zunächst wird der Kurzschluß der Elektronik aufgehoben, dann der Schleifer entlang dem Widerstand zurückbewegt, wodurch die Drehzahl abfällt, und schließlich mit dem ersten Schaltwerk der Strom völlig abgestellt, damit die Maschine zum Stillstand kommt

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des beschriebenen Schalters bei abgenommenem Schalterdeckel,

F i g. 2 eine Seitenansicht der gegenüberliegenden Schalterseite bei ebenfalls abgenommenem Schalterdeckel bzw. nicht gezeichneter Schalterabdeckwand,

F i g. 3 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung in der Umschaltstellung,

Fig.4 eine der Fig.2 entsprechende Darstellung in der Umschaltstellung.

Der beschriebene Schalter besitzt ein in einer ersten Kammer untergebrachtes erstes Schaltwerk 1 und ein in einer zweiten Kammer befindliches zweites Schaltwerk

2. Beide Schaltwerke bestehen im wesentlichen aus einem Kontaktarm 3 bzw. 4 mit einem bewegbaren Kontakt 5 bzw. 6, einer Belastungsfeder 7 bzw. 8 und einem als Festkontakt ausgebildeten Gegenkontakt 9 bzw. 10. Der Kontaktarm 3,4 ist als doppelarmiger Hebel ausgebildet und in einem ortsfesten Lager 11 bzw. 12 gelagert, welches elektrisch leitend und mit einer Anschlußklemme 13 bzw. 14 verbunden ist. Der eine, den bewegbaren Kontakt 5 bzw. 6 tragende, vorzugsweise abgekröpfte Hebelarm 15 bzw. 16 ist mit dem einen Ende der BeIastungsfeder 7 bzw. 8 verbunden, dereft anderes Ende an einem gehäusefesten Bolzen 17 bzw. 18 eingehängt ist. Die Feder ist zweckmäßigerweise als Schraubendruckfeder mit zwei Einhängeenden ausgebildet. In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausgangslage des als Drükker ausgebildeten Betätigungsorgans 19 ist die Belastungsfeder 7 bzw. 8 maximal gespannt. Sie übt auf den Kontaktarm 3 bzw. 4 ein in Schließrichtung wirkendes Drehmoment aus. Der Kontaktarm kann sich jedoch nicht drehen, weil das freie, insbesondere hakenartig gestaltete Ende 20 bzw. 21 des anderen Hebelarms 22 bzw. 23 durch einen Nocken 24 bzw. 25 an der Drehung gehindert wird.

Die beiden Nocken 24 und 25 befinden sich an dem im Schaltergehäuse geführten, schieberartigen inneren Ende des Betätigungsorgans 19 und sie sind vorzugsweise daran angeformt. Bei unbetätigtem Schalter liegen die beiden Enden 20 und 21 der Kontaktarme 3 und 4 etwa an der Nockenspitze an. Die beiden Nocken 24 und 25 sind aber verschieden ausgebildet, weswegen die beiden Schaltwerke unterschiedliche Schaltcharakteristiken haben. So verläuft die Nockenflanke 26 des Nockens 24 wesentlich steiler als die Nockenflanke 27 des Nockens

Wenn nun das Betätigungsorgan 19 in Ffeilrichtung 28 gegen den Widerstand der Rückstellfeder 29 verschoben wird, geht der bewegbare Kontakt 5 wegen der steileren Nockenflanke 26 wesentlich rascher, und bei geringerer Eindrücktiefe des Betätigungsorgans 19 in die Schließstellung als der bewegbare Kontakt 6. Infolgedessen ist das erste Schaltwerk 1 vor dem zweiten Schaltwerk 2 geschlossen. Das zweite Schaltwerk bleibt sogar geöffnet, wenn das Betätigungsorgan nicht weit genug ins Schalterinnere gedrückt wird. Umgekehrt öffnen natürlich das zweite Schaltwerk beim Loslassen des Betätigungsorgans seine Kontakte vor denjenigen des ersten Schaltwerks.

In nicht näher gezeigter Weise besitzt dieser Schalter noch eine dritte Schalterkammer, in der sich eine Elek-

tronik mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Widerstand befindet. Entlang der Widerstandsbahn ist ein Schleifer verschiebbar, der am Betätigungsorgan 19 bzw. dessen innerem Teil 30 befestigt ist. Dieser Schalter eignet sich ganz besonders für den Einbau in elektrisehe Handwerkzeuge, vor allen Dingen in eine elektrische Handbohrmaschine. Mit Hilfe des ersten Schaltwerks schließt man den Stromkreis für den Antriebsmotor dieser Maschine. Über den Widerstand wird der Phasenwinkel der Wechselspannung angeschnitten und damit die Drehzahl mit zunehmendem Eindrücken des Betätigungsorgans 19 in Pfeilrichtung 28 erhöht. Bei vollständig eingedrücktem Betätigungsorgan sind dann die Kontakte des zweiten Schaltwerks 2 auch geschlossen, und dieses zweite Schaltwerk schließt die Elektronik kurz, so daß sie vor einer überhitzung oder zu starken Erwärmung geschützt ist. Beim Loslassen des Betätigungsorgans 19 laufen die erwähnten Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab.

Der Schalter besitzt schraublose Anschlußklemmen 31,32 und 33 bekannter Bauart.

Dieser Schalter wird beispielsweise für elektrische Handwerkzeuge komplett montiert, ohne daß die Abdeckkappe aufgeschnappt ist. Die Elektronik sowie die beiden Schaltsysteme liegen dann zur Prüfung und zum Abgleich offen. Namentlich die Elektronik, die auf einem Keramiksubstrat aufgebracht ist, wird dann mittels einer Lasereinrichtung abgeglichen. Das geschieht dadurch, daß die Widerstandsschicht des Potentiometers vom Laserstrahl, je nach Erfordernis, dem Schaltpunkt gemäß mehr oder weniger weggebrannt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit wenigstens einem federbelasteten, einen bewegbaren Arbeitskontakt tragenden, in einem Gehäuse drehbar gelagerten Kontaktarm sowie einem verschiebbaren Betätigungsorgan und einer Belastungsfeder, wobei der Kontaktarm als doppelarmiger Hebelarm ausgebildet ist und mit einem verschiebbaren Nocken zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgangsstellung der Kontaktarm (3, 4) durch die auf seinen den bewegbaren Kontakt (5,6) tragenden Hebelarm (15, 16) einwirkende Belastungsfeder (7,8) in Schließrichtung federbelastet ist, und sein anderer Hebelarm (22,23) am Nocken (24, 25) anliegt, wobei sich der Nocken unmittelbar am Betätigungsorgan (IS¹) befindet und der andere Hebelarm an der Nockenspitze od. dgl. aufliegt

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsfeder (7,8) als Zugfeder ausgebildet ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (11, 12) elektrisch leitend und mit einer Anschlußklemme (13,14) verbunden ist

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei Schaltwerke, wobei das erste Schaltwerk (1) bei geringfügig verschobenem Betätigungsorgan (19) und das zweite (2) bei etwa vollständig verschobenem Betätigungsorgan umschaltet.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltwerke (1,2) nebeneinander in insbesondere getrennten Schaltkammern angeordnet sind und das Betätigungsorgan (19) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten je einen Nocken (24,25) trägt.

6. Schalter nach Anspruch 5_: dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die beim Schalten den anderen Hebelarm (22,23) abstützende eine Nockenflanke (26) des einen Schaltwerks (1) anders ausgebildet ist als diejenige (27) des anderen Schaltwerks (2), insbesondere die eine Flanke (26) des einen Schaltwerks (1) steil und diejenige (27) des anderen Schaltwerks (2) flach verläuft.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das als Drücker ausgebildete Betätigungsorgan (19) einen Schleifer für eine langgestreckte Widerstandsbahn einer Steuerungselektronik des Schalters trägt.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schaltwerk (2) die Steuerungselektronik bei zumindest weitgehend eingedrücktem Betätigungsorgan (13) kurzschließt.