DE29818195U1 - Schalter zur wahlweisen Parallel- oder Reihenschaltung - Google Patents

Description

Schalter zur wahlweisen Parallel- oder Reihenschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter zur wahlweisen Parallel- oder Reihenschaltung sowie zur Polaritätsumschaltung von zwei elektrischen Verbrauchern, insbesondere als Steuerteil eines Kinderfahrzeugs, das mit zwei Gleichstromantriebsmotoren ausgerüstet ist.

Zur wahlweisen elektrischen Reihen- oder Parallelschaltung wird üblicherweise ein zweipoliger Umschalter mit sechs Anschlüssen benutzt. Zur Polaritätsumschaltung dieser beiden elektrischen Verbraucher wird ein weiterer zweipoliger Umschalter mit sechs Anschlüssen benötigt. Die Verdrahtung dieser beiden mit je sechs Anschlüssen ausgerüsteten Umschalter mit den Verbrauchern ist sehr aufwendig. Falls zur Vermeidung einer Einzelbetätigung der beiden Umschalter ein einziges Stellglied vorgesehen werden soll, ergibt sich eine weitere Schwierigkeit im Hinblick auf die mechanische Verbindung der beiden Umschalter.

Ein spezieller Anwendungsfall einer derartigen Schaltungsanordnung zur wahlweisen Parallel- oder Reihenschaltung mit Polaritätsumschaltung ist der Steuerteil eines Kinderfahrzeugs, das mit zwei Gleichstromantriebsmotoren ausgerüstet ist. Hierbei soll als Stellglied ein Schalthebel vorgesehen sein, der in einer Mittelstellung (erster Gang) die beiden Antriebsmotoren in Reihe schaltet, während durch Vorwärtsdrücken des Schalthebels in einer weiteren Stellung (zweiter Gang) die Motoren parallel geschaltet werden, so daß das Fahrzeug schneller läuft. Wird der Schalthebel nach hinten gezogen, sollen beide Motoren wieder in Reihe geschaltet werden, wozu eine Umpolung erforderlich ist, damit das Fahrzeug rückwärts fährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde für ein derartiges, bei solchen Kinderfahrzeugen vorhandenem, Sehaltproblem und bei ähnlich gelagerten Schaltproblemen, die Verdrahtung der Umschaltvorrichtungen zu vereinfachen und Schaltfehler auszuschließen.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die Gesamtheit der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Durch die Erfindung wird es möglich, eine Verdrahtung an nur sechs Anschlußklemmen durchzuführen, nämlich zwei Anschlußklemmen für die Speisespannung und je zwei Anschlußklemmen für die beiden Motoren. Dabei ist nur ein einziges Stellglied vorhanden, welches nacheinander in Bewegungsrichtung hintereinander in drei definierten Stellungen die erforderliche Kontaktverbindung herstellt. Dabei kann erforderlichenfalls noch eine "Leerlaufstellung" zwischengeschaltet sein, in der beide Motoren stromlos sind. Es ist ferner unter Benutzung des erfindungsgemäßen Prinzips möglich, die Motoren einzeln an Spannung zu legen. Ferner ist es möglich, auch nach Polaritätsumschaltung wahlweise eine Parallelschaltung 0 oder Reihenschaltung mit nur einem Stellglied und definierten Schaltstellungen vorzunehmen (was für Kinderfahrzeuge weniger in Betracht zu ziehen ist) .

Vorzugsweise und bei Anwendung bei einem Kinderfahrzeug ist das Stellglied mit einem linear verschiebbaren Schleifer ausgestattet, der mit linear parallel zueinander und in Bewegungsrichtung im Abstand zueinander angeordneten Leiterbahnen zusammenwirkt, die die Gleitkontakte bilden, mit denen Schleifkontakte des Stellgliedes zusammenwirken. Die gleiche Schal-0 tungsanordnung ist jedoch auch in Verbindung mit einem drehbeweglichen Stellglied möglich, wobei die Leiterbahnen kreisbogenförmig um die Drehachse herum angeordnet sind.

Für die angestrebte Parallel- und Reihenschaltung mit Polaritätsumkehr genügt das Vorhandensein von nur vier mit dem Stellglied verbundenen, gegeneinander isolierten Schleifkontakten. Die als Gleitkontakte ausgebildeten, hiermit zusammen-

• · I

wirkenden, Leiterbahnen können auf engem Raum untergebracht werden, so daß sich ein raumsparender Aufbau für den Schalter ergibt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf einen zweckmäßigen mechanischen Aufbau eines derartigen elektrischen Schalters, wie dies in den Unteransprüchen gekennzeichnet ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Die Figuren 1 bis 3 zeigen die als Gleitkontakte ausgebildeten Leiterbahnen des erfindungsgemäßen Schalters, in Verbindung mit den hiermit zusammenwirkenden Schleifkontakten des Stellgliedes in unterschiedlichen Schaltstellungen, nämlich:

Fig. 1 zeigt eine Reihenschaltung von zwei Verbrauchern,

Fig. 2 zeigt die Parallelschaltung von zwei Verbrauchern,

0 und

Fig. 3 zeigt eine Reihenschaltung der beiden Verbraucher mit Polaritätsumkehr,

Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schalters.

Auf einer Grundplatte 10 sind paarweise nebeneinander und hintereinander in der aus Fig. 1 bis 3 ersichtlichen Weise Leiter-0 bahnen als Gleitkontakte angeordnet, mit denen die vier Schleifkontakte 12, 12A bzw. 14, 14A eines Kontaktschiebers 16 in der weiter unten beschriebenen Weise zusammenwirken.

Der Aufbau ist im wesentlichen symmetrisch bezüglich einer Mittelachse. Es sind sechs Anschlußklemmen Al bis A6 vorgesehen, die gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel befolgt beschaltet sind:

An der Anschlußklemme Al liegt über einem Ausschalter der positive Pol der Speisespannung, beispielsweise einer Batterie. An der Anschlußklemme A2 liegt der negative Pol der Batterie. 5

Zwischen die Klemmen A4 und A5 ist der Motor Ml geschaltet. Zwischen die Klemmen A3 und A6 ist der Motor M2 geschaltet.

Mit den Anschlüssen Al bzw. A2 sind langgestreckte, in Bewegungsrichtung des KontaktSchiebers 16 verlaufende Leiterbahnen 18 bzw. 18A verbunden, die der Stromzuführung dienen.

Mit den Anschlußklemmen A5 bzw. A6 sind Leiterbahnen 20, 2OA elektrisch verbunden, die sich in Längsrichtung parallel zueinander und mit Abstand zu den Leiterbahnen 18A auf der gleichen Linie wie diese erstrecken.

Mit den Anschlußklemmen A3 bzw. A4 sind Kontaktbrücken 22, 22A verbunden, die sich parallel zu den Leiterbahnen 18, 20 bzw. 0 18A, 2OA erstrecken und seitlich versetzt zu diesen überlappend auf der Grundplatte 10 angeordnet sind. Parallel zu den Leiterbahnen 18 bzw. 18A sind mit Abstand zu diesen verkürzte Kontaktbahnen 24, 24A auf der Grundplatte angeordnet. Die Kontaktbrücke 22 ist mit der Kontaktbahn 24A über einen Leiter 26 verbunden und die Kontaktbrücke 22A ist mit der Kontaktbahn 24 durch einen Leiter 28 verbunden.

In symmetrischer Anordnung sind auf der gegenüberliegenden Seite parallel zu den Leiterbahnen 20, 20A Kontaktbahnen 30, 30A angeordnet, die miteinander durch einen Verbindungsleiter 32 ve rbunden s i nd.

Der gegenseitige Abstand von Leiterbahnen und Kontaktbahnen bzw. Kontaktbrücken ist derart bemessen, daß diese in den einzelnen Schaltstellungen in der dargestellten Weise durch die Schleifkontakte 12, 12A bzw. 14, 14A überbrückt werden. Diese Schleifkontakte 12 und 14 sind mit festem gegenseitigen Abstand

auf dem Kontaktschieber 16 angeordnet und sie stehen unter der Wirkung einer Druckkontaktfeder 34, die an einem Widerlager 36 abgestützt ist.

In eine Gabel 38 des KontaktSchiebers greift eine Schaltrolle 40 ein, die an einem Ende eines zweiarmigen Schalthebels 42 angeordnet ist. Der Schalthebel ist um eine Querachse 44 verschwenkbar, die zwischen zwei mit der Grundplatte 10 verbundenen Lagerwänden 46 gelagert ist. Der Kontaktschieber 16 rastet durch nicht dargestellte Mittel in den Schaltstellungen gemäß Fig. 1, 2 bzw. 3 fühlbar ein.

Wie aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich, dienen die Schleifkontakte 14, 14A der Polaritätsumschaltung. Solange die Schleifkontakte 14 und 14A die Leiterbahnen 18, 18A mit den Kontakt bahnen 24, 24A verbinden, liegt an dem Anschluß Al die gleiche Polarität an, wie an dem Anschluß A4 und an dem Anschluß A2 die gleiche Polarität wie an dem Anschluß A3 (Fig. 1 und 2). Sobald die Schleifkontakte 14 und 14A nur die Leiterbahnen 18, 18A mit den Kontaktbrücken 22, 22A verbinden, erfolgt eine Umpolung, und die Polarität an dem Anschluß A3 entspricht der Polarität am Anschluß Al und die Polarität am Anschluß A4 entspricht der Polarität am Anschluß A2 (Fig. 3). Dieser Teil der Schaltungsanordnung entspricht demgemäß einem ersten Polaritatsumschalter. Der zweite Umschalter wird durch die Schleifkontakte 12, 12A in Verbindung mit den auf der Grundplatte 10 aufgebrachten Leitern gebildet. Gemäß Fig. 1 liegen die Motoren Ml und M2 in Serienschaltung an den Kontaktbrücken 22 bzw. 22A, wobei die Leiterbahnen 2 0 bzw. 2OA über die Schleifkontakte 12, 12A mit den Kontaktbahnen 30, 3OA verbunden sind.

In der Schalterstellung gemäß Fig. 2 sind die beiden Motoren Ml und M2^parallel geschaltet, und die Schleifkontakte 12, 12A 5 verbinden die Kontaktbrücken 22 bzw. 22A mit den Leiterbahnen 20 bzw. 2OA.

Bei Anwendung des Schalters für ein Kinderfahrzeug ergibt die Schaltstellung gemäß Fig. 1 eine langsame Vorwärtsfahrt mit in Reihe geschalteten Motoren.

Die Schaltstellung gemäß Fig. 2 bewirkt eine schnelle Vorwärtsfahrt bei parallel geschalteten Motoren Ml und M2, während die Schaltstellung gemäß Fig. 3 eine langsame Rückwärtsfahrt mit in Reihe geschalteten Motoren bewirkt. Aufgrund der Schieberanordnung kann ausgehend von der "Rückwärtsfahrt" (Fig. 3) nur über die Schaltstellung "langsame Vorwärtsfahrt" (Fig. 1) in die Fahrstellung "schnelle Vorwärtsfahrt" (gemäß Fig. 2) übergegangen werden und umgekehrt. Falls gewünscht kann zwischen Rückwärtsfahrt und langsamer Vorwärtsfahrt noch eine Null-Stellung eingeschaltet sein. Diese Schaltungsanordnung vermeidet zugleich eine Parallelschaltung der Motoren bei Rückwärtsfahrt, was aus Sicherheitsgründen erwünscht ist. Falls für andere Anwendungszwecke auch im umgepolten Zustand eine Parallelschaltung erwünscht ist, kann dies natürlich auf einfachste Weise dadurch bewirkt werden, daß in einer weiteren Stellung die Kontaktbrücken 22, 22A mit den Leiterbahnen 20, 2OA verbunden sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird es möglich, eine gewünschte Anzahl von Schaltfunktionen durchzuführen, wie sie 5 in Verbindung mit zwei zweipoligen Umschaltern möglich ist, wobei jedoch die Verdrahtung wesentlich vereinfacht ist.

Durch die Schiebeschalteranordnung gemäß Fig. 4 wird nur eine geringe Anzahl von Teilen benötigt, und der Schiebeschalter 0 ist auch funktionssicherer als bekannte, mit zwei Umschaltern arbeitende, Schaltungsanordnungen. Bei Umschaltern, die beispielsweise als Wippenschalter ausgebildet sind, ergibt sich das Problem, daß die Kontakte bei hohen Einschaltströmen, die bei Kinderfahrzeugen in der Größenordnung von 150 A liegen,. 5 sehr leicht verschleißen bzw. verkleben.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Schiebeschalter werden die Kontakte, falls sie wirklich einmal verklebt oder verschleißt sind, durch die große Hebelübersetzung und den entsprechend großen Kräften leicht aufgerissen. Es sind keine Spezialkontaktnieten erforderlich, sondern es ist ausreichend, wenn die eingelegten Stanzgitter und die Schleifkontakte aus Kupfer hergestellt werden.

Bezugszeichenliste

&iacgr;&ogr;	Grundplatte	A1,A2 Anschluß (Spannung)
12,12A	Schleifkontakte	A4,A5 Anschluß Motor Ml
14,14&Agr;	S chiei fkontakt e	A3,A6 Anschluß Motor M2
16	Kontaktschieber
18,18&Agr;	Leiterbahnen
20,2OA	Leiterbahnen
22.22&Agr;	Kontaktbrücken
24,24&Agr;	Kontaktbahnen
26	Leiter
28	Leiter
3 0,3 OA	Kontaktbahnen
32	Verbindungsleiter
34	Druckkontaktfeder,
36	Widerlager
38	Gabel
40	Schaltrolle
42	Schalthebel
44	Querachse
46	Lagerwand

Claims (7)

Ansprüche 5

1. Schalter zur wahlweisen Parallel- oder Reihenschaltung sowie zur Polaritätsumschaltung von zwei elektrischen Verbrauchern, insbesondere als Steuerteil eines mit zwei Gleichstrom-Antriebsmotoren ausgerüsteten Kinderfahrzeugs, wobei der Schalter die folgenden Merkmale aufweist:

- die zur Durchführung der Schaltungen erforderlichen zwei doppelpoligen Umschalter sind in einem einzigen Schiebeschalter mit sechs Anschlüssen (A1-A6) vereinigt,

- an zwei Anschlüssen (Al, A2) liegt die Spannung an,

an zwei weiteren Anschlüssen (A5, A4) ist der erste Verbraucher (Ml) angeschaltet und an die verbleibenden zwei Anschlüsse (A3, A6) ist der zweite Verbraucher (M2) angeschaltet; 20

- mit den Anschlüssen (Al; A2; A5; A6; bzw. A3; A4) sind auf einer Grundplatte (10) angeordnete Leiterbahnen (18; 18A; 20; 2 0A) bzw. Kontaktbrücken (22; 22A) verbunden;

- die Grundplatte (10) weist parallel zu den Leiterbahnen verlaufende Kontaktbahnen (24, 24A; 30, 30A) auf;

- diese auf der Grundplatte (10) angeordneten Kontakte sind als Gleitkontakte ausgebildet und wirken mit zwei Schleifkontaktpaaren (12, 12A; 14, 14A) eines linear beweglichen oder eines drehbeweglichen Kontaktschiebers (16) zusammen.

2. Schalter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Polaritätsumschaltung 5 die Kontaktbahn (24) mit der Kontaktbrücke (22A) und die Kontaktbahn (24A) mit der Kontaktbrücke (22) verbunden ist, und daß in der einen Polaritätsstellung die Schleifkontakte

(14, 14A) die Leiterbahnen (18, 18A) mit den Kontaktbahnen (24, 24A) verbinden, während in der anderen Polaritätsstellung die Leiterbahnen (18, 18A) mit den Kontaktbrücken (22, 22A) über die Schleifkontakte (14, 14A) in Verbindung stehen. 5

3. Schalter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbahnen (3 0 und 3 0A) durch einen Leiter (32) verbunden sind und in Reihenschaltstellung über die Schleifkontakte (12, 12A) mit den Leiterbahnen (20, 20A) verbunden sind.

4. Schalter nach Anspruch 1 und 3,

dadurch gekennzeichnet, daß in Parallelschaltstellung (Fig. 2) die Schleifkontakte (12, 12A) die Leiterbahnen (20, 20A) mit den Kontaktbrücken (22, 22A) verbinden.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß er einen zwischen zwei Lagerwänden (46) um eine Achse (44) gelagerten Schalthebel (42) aufweist, 0 der mit einer Schaltrolle (40) in eine Schaltgabel (3 8) des Kontaktschiebers (16) eingreift.

6.· Schalter nach Anspruch 5, .

dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktschieber die Schleifkontakte (12, 12A, 14, 14A) mit festem gegenseitigen Abstand trägt.

7. Schalter nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkontakte unter der 0 Wirkung von Druckkontakt federn (34) stehen, die in einem Widerlager (36) abgestützt sind.