DE3014759A1 - Kontaktpaar fuer elektrische schaltgeraete - Google Patents

Description

Schaltbau Gesellschaft mbH
München

15. April 1980 SB 203

Kontaktpaar für elektrische Schaltgeräte

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontaktpaar für elektrische Schaltgeräte mit zwei Kontaktkörpern, bei denen der erste Kontaktkörper eine gewölbte Kontaktfläche hat, während der zweite Kontaktkörper von einer zylindrischen Wendelfeder umgeben ist, deren Achse etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kontaktkörper gegeneinander steht.

Unter Schaltgeräte im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen mindestens verstanden werden Schalter, Schnappschalter, Schütze und Relais. Bei Schaltgeräten, auch bei denen der vorstehend ausdrücklich bezeichneten Art ist es ein wesentliches Erfordernis, die Prellzeit, d. h. die Zeit zwischen der ersten und der endgültigen Berührung der Kontakte, möglichst klein zu halten. Dies ist besonders dann von Belang, wenn mit dem Schaltgerät elektronische Schaltkreise angesteuert werden sollen, weil diese gewöhnlich Bauelemente enthalten, deren Ansprechzeit weit unterhalb der Prellzeit liegt. Die erforderliche Anpassung an die Prellzeit, auch Entprellen genannt, erforderte zusätzliche aufwendige elektronische Bauelemente. Man ist deshalb bestrebt, die Prellzeit möglichst kurz zu halten.

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Weiterhin besteht zusätzlich zumindest bei Schnappschaltern das Problem beim Einleiten des Öffnungsvorganges die Kräfte, mit denen die Kontakte aufeinander liegen,bis zum Abheben möglichst groß zu halten und beim Schließen zum frühest möglichen Zeitpunkt in voller Höhe einzustellen. Dies soll auch noch nach Möglichkeit weitgehend unabhängig von der Geschwindigkeit sein, mit der das den Schaltvorgang auslösende Bauelement bewegt wird.

Darüber hinaus spielen bei allen Schaltgeräten die Vibrationsfestigkeit, die Schalthäufigkeit und die Selbstreinigung der Kontakte eine.wesentliche Rolle, so daß es schwierig ist, ein Schaltgerät anzugeben, das möglichst vielen dieser Anforderungen bei wirtschaftlicher Herstellung entspricht.

Aus der DE-OS 27 14 935 ist bereits ein Kontaktstück für Schalter, Schütze oder Relais bekannt, das aus einem federnden und einem die Federung dämpfenden Teil besteht, wobei der dämpfende Teil aus einer Wendelfeder besteht, die den federnden Teil umgreift, der seinerseits zum Beispiel aus einer Vielzahl miteinander verseilter weichgeglühter Kupferdrähte besteht. Dieses Kontaktstück brachte zwar sehr gute Prellzeiten und wies auch eine gute Selbstreinigung auf, andererseits war seine Herstellung umständlich und teuer,und seine Vibrationsfestigkeit sowie der Verlauf der Kontaktkräfte beim Schalten waren unbefriedigend.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktpaar für elektronische Schaltgeräte anzugeben, das bei kurzer Prellzeit, guter Selbstreinigung und Vibrationsfestigkeit sowie günstigen Eigenschaften beim Schaltvorgang wirtschaftlich herstellbar ist.

Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß der Kontaktkörper mit der Wendelfeder mindestens im Bereich der Kontaktgabe eine Ausnehmung aufweist, die in ihrer Formgebung der gewölbten Kontaktfläche des ersten Kontaktkörpers mindestens annähernd entspricht. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kontaktkörper und Anbringung der Wendelfeder bewirken eine außergewöhnlich kurze Prellzeit, die bis in die Größenordnung Nanosekunden gesenkt werden kann und dadurch in Verbindung mit elektronischen Schaltkreisen den für diese üblichen Aufwand der Entprellung zumindest erheblich vermindert.

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Das Kontaktpaar ist mit vertretbarem wirtschaftlichen Aufwand herzustellen, ist selbstreinigend und zeigt ein günstiges Schaltverhalten.

Der zweite Kontaktkörper kann mindestens in dem von der Wendelfeder bedeckten Bereich rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Dies erleichtert und verbilligt seine Herstellung als Drehteil, und weiterhin ist der Einbau in das Schaltgerät erleichtert.

Weiterhin ist es für die Selbstreinigung und den gleichmäßigeren Verschleiß vorteilhaft, wenn die Wendelfeder auf dem Kontaktkörper so festgelegt ist, daß sie um diesen drehbar ist.

Mit besonderem Vorteil läßt sich das erfindungsgemäße Kontaktpaar in Schnappschalter verwenden, wobei der zweite Kontaktkörper mit der Wendelfeder in einem Wechslerschalter mit Doppel unterbrechung als bewegbarer Kontakt dient.

Bei Verwendung von erfindungsgemäßen Kontaktpaaren in Relais dient der erste Kontaktkörper mit der gewölbten Kontaktfläche als der durch den Anker bewegbaren Kontaktkörper, während der mit der Wendelfeder versehene Kontaktkörper als fester Kontaktkörper dient. Dies hat zudem den Vorteil, daß die Antriebskräfte und damit das Magnetsystem kleiner gehalten werden können. Außerdem ist der so gebildete Kontakt kapazitätsarm.

Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktkörpers und eines Kontaktpaares nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist die Kontaktbrücke für einen Schnappschalter mit Doppelunterbrechung dargestellt. Der Kontaktkörper 1 besteht aus Metall und ist als Drehteil hergestellt. Er ist in den Betätigungskörper 2 eines nicht weiter dargestellten Schnappschalters eingebaut. Mit 3 und 4 sind die Ausnehmungen zur Aufnahme der Schnappfeder bezeichnet. Der Kontaktkörper 1 ist mit zwei konkaven nutförmigen Ausdrehungen 5 und 6 versehen, deren Formgebung der gewölbten Kontaktfläche des nicht dargestellten ersten Kontaktkörpers angepaßt ist. Der Kontaktkörper 1 ist weiterhin mit zwei Wendelfedern 7 und 8 bedeckt, die mit einem Endgang in gesonderte Nuten 9 und 10 eingreifen, so daß sie um die Achse 11 des Kontaktkörpers drehbar sind»

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Das Zusammenwirken eines in Fig. 1 dargestellten Kontaktkörpers mit einem weiteren Kontaktkörper mit gewölbter Kontaktfläche wird an Hand von Fig. 2 erläutert. Dem Kontaktkörper 12 liegt der Kontaktkörper 13 gegenüber. Kontaktkörper 12 hat eine ringnutförmige Ausnehmung 14 mit kreisförmiger Keh-Ie, die bei 15 und 16 ansteht und bei 17 ihre tiefste Stelle hat. Kontaktkörper 13 weist eine gewölbte Kontaktfläche 18 in Form einer Kugelkalotte oder eines Zylinderabschnittes auf mit dem gleichen Radius wie Ausnehmung 14 mit einer höchsten Stelle bei 19. Nähern sich die beiden Kontaktkörper einander an, so wird, wie punktiert dargestellt, als erstes Punkt 19 bei 20 " mit der Wendelfeder 21 einen elektrischen Kontakt machen. Da diese erste Kontaktgabe aber im Zuge einer Bewegung erfolgt, wird vom Zeitpunkt der ersten Kontaktgabe an die Wendelfeder 21 im Sinne einer Kraftspeicherung verformt, sei es, daß die zwischen 15 und 16 liegenden Windungen sich der Krümmung der Kontaktfläche 18 nach und nach anpassen und damit auseinanderrücken, sei es, daß die Feder insgesamt in Richtung von der Kontaktfläche 18 weg ausweicht. Jedenfalls werden in der Wendelfeder 21 mechanische Kräfte gespeichert, die einer Lösung des Punktes 19 von der Wendelfeder 21 und damit einem Prellen entgegenwirken. Hit fortschreitender Annäherung der beiden Kontaktkörper wird die Anzahl der Windungen der Wendelfeder 21, die an der Kontaktfläche 18 bzw. an der Ausnehmung 14 anliegen, immer größer und damit aer Kontaktwiderstand immer geringer bis schließlich alle Windungen zwischen den Punkten 15 und 16. sowohl an der Kontaktfläche 18 als auch an der Ausnehmung 14 anliegen. Bei der damit verbundenen Bewegung der Wendelfeder kommt es zu Reibungen zwischen dieser und den beiden Kontaktkörpern, was eine Reinigung der gegenseitigen Anlageflächen bewirkt, aber auch zu einer Drehung der Wendelfeder um ihre Achse, so daß der Verschleiß der Wendelfeder gleichmäßiger wird. Die bei geschlossenen Kontakt in der Feder gespeicherte Energie bewirkt einerseits die hohe Vibrationsfestigkeit des Kontaktes, da eine geringe Entfernung der beiden Kontaktkörper voneinander nicht sofort zu einer Lösung des elektrischen Kontaktes führt, der über die Wendelfeder aufrechterhalten wird. Weiterhin übt die Wendelfeder eine Kraft aus, die bestrebt ist, die beiden Kontaktkörper voneinander zu entfernen. Wird nun zum Beispiel in einem Schnappschalter bewußt die öffnung des Kontaktes eingeleitet, so stehen die beiden Kontaktkörper durch die Wendelfeder unter einer gewissen Vorspannung gegeneinander und diese Vorspannung beschleunigt den Durchgang der Schnappfeder durch die Totlage unabhängig davon, wie langsam dieser Durchgang auch erfolgt.

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Claims (6)

Schaltbau Gesellschaft mbH München 15. April 1980 SB 203 Patentansprüche

1. !(ontaktpaar für elektrische Schaltgeräte mit zwei Kontaktkörpern, bei denen —der erste Kontaktkörper eine gewölbte Kontaktfläche hat, während der zweite Kontaktkörper von einer zylindrischen Wendelfeder umgeben ist, deren Achse etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kontaktkörper gegeneinander steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktkörper (1, 12) mit der Wendelfeder (7, 8, 21) mindestens im Bereich der Kontaktgabe eine Ausnehmung (5, 6, 14) aufweist, die in ihrer Formgebung der gewölbten Kontaktfläche (18) des • ersten Kontaktkörper (13) mindestens annähernd entspricht.

2. Kontaktpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontaktkörper (1, 12) mindestens in dem von der Wendelfeder ("7, 8, 21) bedeckten Bereich rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

3. Kontaktpaar nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelfeder (7, 8, 21) auf dem zweiten Kontaktkörper (1, 12) so festgelegt ist, daß sie um diesen drehbar ist.

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4. Kontaktkörper nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einem Schnappschalter, wobei der erste Kontaktkörper als Festkontakt und der zweite als bewegbarer Kontakt dient.

5. Kontaktpaar nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einem Wechslerschalter mit Doppelunterbreciiung.

6. Kontaktpaar nach Anspruch 1 oder einem derselben, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einem Relais, wobei der erste Kontaktkörper durch den Anker bewegbar ist und der zweite von der Wendelfeder umgebende Kontakt als Festkontakt dient.

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