DE29818195U1 - Switches for optional parallel or series connection - Google Patents
Switches for optional parallel or series connectionInfo
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Description
Schalter zur wahlweisen Parallel- oder ReihenschaltungSwitch for optional parallel or series connection
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.The invention relates to a switch for optional parallel or series connection and for polarity switching of two electrical consumers, in particular as a control part of a children's vehicle equipped with two DC drive motors.
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.A two-pole changeover switch with six connections is usually used for electrical series or parallel connection. Another two-pole changeover switch with six connections is required to switch the polarity of these two electrical consumers. Wiring these two changeover switches, each equipped with six connections, to the consumers is very complex. If a single actuator is to be provided to avoid individual operation of the two changeover switches, a further difficulty arises with regard to the mechanical connection of the two changeover switches.
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.A special application of such a circuit arrangement for optional parallel or series connection with polarity switching is the control part of a children's vehicle that is equipped with two DC drive motors. In this case, a gear lever is provided as the actuator, which in a middle position (first gear) connects the two drive motors in series, while by pushing the gear lever forward in another position (second gear) the motors are connected in parallel so that the vehicle runs faster. If the gear lever is pulled back, both motors are connected in series again, which requires a reversal of polarity so that the vehicle drives backwards.
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. The invention is based on the task of simplifying the wiring of the switching devices and eliminating switching errors in the case of such switching problems that exist in children's vehicles and in the case of similar switching problems.
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) .The stated object is achieved by the totality of the features specified in claim 1. The invention makes it possible to carry out wiring on just six connection terminals, namely two connection terminals for the supply voltage and two connection terminals each for the two motors. There is only a single actuator, which establishes the required contact connection in three defined positions one after the other in the direction of movement. If necessary, an "idle position" can be inserted in between, in which both motors are without current. It is also possible to apply voltage to the motors individually using the principle according to the invention. It is also possible, even after switching the polarity, to carry out either a parallel connection or a series connection with just one actuator and defined switching positions (which is less of a consideration for children's vehicles).
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.Preferably, and when used in a child's vehicle, the actuator is equipped with a linearly movable wiper, which interacts with conductor tracks arranged linearly parallel to one another and at a distance from one another in the direction of movement, which form the sliding contacts with which sliding contacts of the actuator interact. However, the same circuit arrangement is also possible in conjunction with a rotary actuator, with the conductor tracks being arranged in a circular arc around the axis of rotation.
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-For the desired parallel and series connection with polarity reversal, the presence of only four sliding contacts connected to the actuator and insulated from each other is sufficient. The sliding contacts designed as sliding contacts, which are connected to this
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wirkenden, Leiterbahnen können auf engem Raum untergebracht werden, so daß sich ein raumsparender Aufbau für den Schalter ergibt.acting conductor tracks can be accommodated in a small space, resulting in a space-saving design for the switch.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen zweckmäßigen mechanischen Aufbau eines derartigen elektrischen Schalters, wie dies in den Unteransprüchen gekennzeichnet ist.The invention also relates to a suitable mechanical structure of such an electrical switch, as characterized in the subclaims.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the drawing:
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:Figures 1 to 3 show the conductor tracks of the switch according to the invention, designed as sliding contacts, in connection with the sliding contacts of the actuator interacting therewith in different switching positions, namely:
Fig. 1 zeigt eine Reihenschaltung von zwei Verbrauchern,Fig. 1 shows a series connection of two consumers,
Fig. 2 zeigt die Parallelschaltung von zwei Verbrauchern,Fig. 2 shows the parallel connection of two consumers,
0 und0 and
Fig. 3 zeigt eine Reihenschaltung der beiden Verbraucher mit Polaritätsumkehr,Fig. 3 shows a series connection of the two consumers with polarity reversal,
Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schalters.Fig. 4 shows a schematic side view of a switch designed according to the invention.
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.On a base plate 10, conductor tracks are arranged in pairs next to one another and one behind the other in the manner shown in Fig. 1 to 3 as sliding contacts, with which the four sliding contacts 12, 12A or 14, 14A of a contact slide 16 interact in the manner described below.
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:The structure is essentially symmetrical with respect to a central axis. Six connection terminals A1 to A6 are provided, which are wired as follows in the illustrated embodiment:
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. 5The positive pole of the supply voltage, for example a battery, is connected to the Al terminal via a switch. The negative pole of the battery is connected to the A2 terminal. 5
Zwischen die Klemmen A4 und A5 ist der Motor Ml geschaltet. Zwischen die Klemmen A3 und A6 ist der Motor M2 geschaltet.The motor Ml is connected between terminals A4 and A5. The motor M2 is connected between terminals A3 and A6.
Mit den Anschlüssen Al bzw. A2 sind langgestreckte, in Bewegungsrichtung des KontaktSchiebers 16 verlaufende Leiterbahnen 18 bzw. 18A verbunden, die der Stromzuführung dienen.Elongated conductor tracks 18 and 18A, which run in the direction of movement of the contact slide 16, are connected to the terminals Al and A2, respectively, and serve to supply current.
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.Conductor tracks 20, 2OA are electrically connected to the connection terminals A5 and A6, respectively, and extend longitudinally parallel to one another and at a distance from the conductor tracks 18A on the same line as them.
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.Contact bridges 22, 22A are connected to the connection terminals A3 and A4, which extend parallel to the conductor tracks 18, 20 and 0 18A, 20A and are arranged laterally offset from these and overlapping on the base plate 10. Parallel to the conductor tracks 18 and 18A, shortened contact tracks 24, 24A are arranged on the base plate at a distance from them. The contact bridge 22 is connected to the contact track 24A via a conductor 26 and the contact bridge 22A is connected to the contact track 24 via a conductor 28.
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.In a symmetrical arrangement, contact tracks 30, 30A are arranged on the opposite side parallel to the conductor tracks 20, 20A, which are connected to one another by a connecting conductor 32.
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 AbstandThe mutual distance between conductor tracks and contact tracks or contact bridges is dimensioned such that they are bridged in the individual switching positions in the manner shown by the sliding contacts 12, 12A or 14, 14A. These sliding contacts 12 and 14 are arranged at a fixed mutual distance
auf dem Kontaktschieber 16 angeordnet und sie stehen unter der Wirkung einer Druckkontaktfeder 34, die an einem Widerlager 36 abgestützt ist.arranged on the contact slide 16 and are under the action of a pressure contact spring 34 which is supported on an abutment 36.
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.A switching roller 40 engages in a fork 38 of the contact slide, which is arranged at one end of a two-armed switching lever 42. The switching lever can be pivoted about a transverse axis 44, which is mounted between two bearing walls 46 connected to the base plate 10. The contact slide 16 engages tangibly in the switching positions according to Fig. 1, 2 or 3 by means not shown.
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.As can be seen from Figures 1 to 3, the sliding contacts 14, 14A are used to switch the polarity. As long as the sliding contacts 14 and 14A connect the conductor tracks 18, 18A to the contact tracks 24, 24A, the same polarity is present at the connection A1 as at the connection A4 and the same polarity is present at the connection A2 as at the connection A3 (Fig. 1 and 2). As soon as the sliding contacts 14 and 14A only connect the conductor tracks 18, 18A to the contact bridges 22, 22A, the polarity is reversed and the polarity at the connection A3 corresponds to the polarity at the connection A1 and the polarity at the connection A4 corresponds to the polarity at the connection A2 (Fig. 3). This part of the circuit arrangement therefore corresponds to a first polarity switch. The second switch is formed by the sliding contacts 12, 12A in conjunction with the conductors applied to the base plate 10. According to Fig. 1, the motors M1 and M2 are connected in series to the contact bridges 22 and 22A, respectively, whereby the conductor tracks 20 and 2OA are connected to the contact tracks 30, 3OA via the sliding contacts 12, 12A.
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.In the switch position according to Fig. 2, the two motors M1 and M2^ are connected in parallel, and the sliding contacts 12, 12A 5 connect the contact bridges 22 and 22A, respectively, with the conductor tracks 20 and 20A, respectively.
Bei Anwendung des Schalters für ein Kinderfahrzeug ergibt die Schaltstellung gemäß Fig. 1 eine langsame Vorwärtsfahrt mit in Reihe geschalteten Motoren.When using the switch for a child's vehicle, the switch position shown in Fig. 1 results in slow forward travel with motors connected in series.
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.The switch position according to Fig. 2 causes fast forward travel with motors Ml and M2 connected in parallel, while the switch position according to Fig. 3 causes slow reverse travel with motors connected in series. Due to the slide arrangement, starting from "reverse travel" (Fig. 3) it is only possible to switch to the "fast forward travel" position (according to Fig. 2) via the switch position "slow forward travel" (Fig. 1) and vice versa. If desired, a zero position can be switched on between reverse travel and slow forward travel. This circuit arrangement also avoids parallel connection of the motors when reversing, which is desirable for safety reasons. If parallel connection is desired for other applications even in the reversed state, this can of course be achieved in the simplest way by connecting the contact bridges 22, 22A to the conductor tracks 20, 20A in another position.
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.The arrangement according to the invention makes it possible to carry out a desired number of switching functions, as is possible in connection with two two-pole changeover switches, but the wiring is considerably simplified.
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.The slide switch arrangement according to Fig. 4 requires only a small number of parts, and the slide switch 0 is also more reliable than known circuit arrangements that work with two changeover switches. With changeover switches that are designed as rocker switches, for example, the problem arises that the contacts wear out or stick together very easily at high inrush currents, which in children's vehicles are in the order of 150 A. 5.
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.In the slide switch designed according to the invention, the contacts, if they are actually stuck or worn, are easily torn open by the large leverage and the correspondingly large forces. No special contact rivets are required; it is sufficient if the inserted stamped grids and the sliding contacts are made of copper.
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Claims (7)
Priority Applications (1)
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| DE29818195U DE29818195U1 (en) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Switches for optional parallel or series connection |
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| DE29818195U DE29818195U1 (en) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Switches for optional parallel or series connection |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19990218 |
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| R163 | Identified publications notified |
Effective date: 19990510 |
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| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20011210 |
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| R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20050503 |