DE3037499A1 - Elektrischer schalter - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. K. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska _

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MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Otter Controls Ltd.
Otters 'Öle
Buxton, Derbyshire,
SK17 6LA, England

Elektrischer Schalter

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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit einem Schnapp-Betätigungsmechanismus mit einem blattförmigen Betätigungselement aus elastischem Material, das mit einer Schnappbewegung zwecks Kontaktbetätigung zwischen zwei Schalterstellungen bewegbar ist, und mit einem Sperrelement zur Sperrung eines beweglichen Kontaktelements gegen eine Rückbewegung nach Schalterbetätigung bis zu seiner Entsperrung.

Das Betätigungselement eines solchen Schalters kann eine Scheibe, eine Platte oder ein Streifen aus elastischem Material und als Bimetallelement ausgebildet sein, um einen temperaturabhängig arbeitenden Schalter zu verwirklichen. Es kann jedoch auch aus einem geeigneten Federmetall bestehen, so daß der Schalter dann mechanisch betätigt wird. Das Betätigungselement selbst kann das bewegliche Kontaktelement sein oder es kann alternativ auf einen Streifen aus elastischem Material einwirken, der einen Kontakt trägt oder diesen steuert.

Temperaturabhängig arbeitende Schalter dieser Art finden weitläufige Anwendung in vielen technischen Bereichen, insbesondere zum Schutz von Apparaten und Anlagen wie beispielsweise Elektromotoren oder Heizgeräten . gegen überhitzung. Das Sperrelement verhindert ein zyklisches Verhalten, denn der Schalter muß vor jeder weiteren Einschaltung eines Geräts oder einer Anlage rückgesetzt werden. Andernfalls würde das Betätigungselement einfach in seine Anfangsstellung zurückschnappen, um dann bei weiterer überhitzung eine weitere Schnappbewegung durchzuführen, wodurch sich dann eine unbestimmte Anzahl derartiger Arbeitszyklen ergäbe.

Schalter der eingangs genannten Art sind durch die GB-PS 1 036 127 bekannt. Bei einem solchen Schalter hat das Sperrelement die Form eines Federarms, der quer zum Be-

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Betätigungselement liegt und quer zu dessen Bewegungsebene zwischen einer Sperrstellung und einer Entsperrstellung bewegbar ist. Um das Sperrelement zu verstellen und den Schalter rückzusetzen, ist eine Bewegung des Rückstellelements quer zur Bewegungsebene des Betätigungselements erforderlich. Wenn dieses Rückstellelement nahe dem Betätigungselement oder den Kontakten angeordnet sein soll, so stört es den Betrieb des Betätigungselements oder der Schalteranschlüsse, so daß es mit Abstand zum Betätigungselement vorgesehen sein muß. Dies führt jedoch zu einem unerwünscht hohen Raumbedarf des Schalters.

Ein weiterer Nachteil der Schalter besteht darin, daß eine ziemlich große Bewegung des Betätigungselements erforderlich ist, um das Sperrelement freizugeben, so daß es in seine Sperrstellung springen kann. Hierbei treten Herstellungsschwierigkeiten auf, da die Betätigungselemente eine ausreichende Auslenkung ermöglichen müssen, um das Sperrelement freizugeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schalter anzugeben, der die vorstehend aufgezeigten Nachteile nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß das Sperrelement ein Federelement mit einem Arm quer zur Ebene des Betätigungselements ist, der einen Anschlag zur genannten Sperrung aufweist, und daß das Federelement einen mit einem Arm unter einem Winkel verbundenen und parallel zur Ebene des Betätigungselements liegenden Abschnitt aufweist, der * den Anschlag parallel zu der Ebene des Betätigungselements bewegt, um eine Rückbewegung des Kontaktelements zu ermöglichen.

Der Anschlag kann auf das Betätigungselement oder auf das

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Kontaktelement einwirken, wenn dieses separat zum Betätigungselement vorgesehen ist.

Die Bewegung des genannten Abschnitts des Betätigungselements zur Rücksetzung des Schalters erfolgt in der Richtung des Kontaktelements und nicht quer dazu, so daß die vorstehend genannten Schwierigkeiten bekarjiter Schalter hier nicht auftreten. Ferner sind dieser Abschnitt und der Anschlag integral in einem einzigen Federelement vereinigt, was eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich der Herstellungskosten gegenüber vorbekannten Schaltern bedeutet, bei denen zwei oder mehr Komponenten zur Verwirklichung derselben Funktion erforderlich sind.

Vorzugsweise ist als Federelement ein Federstreifen vorgesehen, und der genannte Abschnitt ist vorzugsweise gebogen. Somit bewirkt eine Auslenkung des nittleren Teils dieses Abschnitts eine Schwenkung des Arms und des Anschlagteils in einer Richtung parallel zu den Ebenen des Betätigungselements und des genannten Abschnitts des Federelements. Der Grad der Biegung des betreffenden Abschnitts ist vorzugsweise so gewählt, daß eine leichte Auslenkung dieses Abschnitts eine vergleichweise größere Bewegung des Anschlagteils zur Folge hat.

Eine besonders vorteilhafte Montage des Federelements am Schalterkörper ergibt sich, wenn das Federelement U-förmig ausgebildet ist, d. h. wenn es die oben erläuterte Winkelform mit einem weiteren Arm hat. Auf diese Weise kann die Feder den Schalterkörper umschlingen, und das Federelement kann in einfacher Weise unter Ausnutzung seiner elastischen Eigenhaltung am Schalterkörper montiert werden.

Bei einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel, bei dem der Anschlag auf das Betätigungselement einwirkt, ist ein Vorsprung am Betätigungselement vorgesehen, auf jäen der An-

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schlag einwirkt, so daß dadurch der Einwirkungspunkt des Anschlags von dem Hauptkörper des Betätigungselements verlegt ist.

Bei einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel kann der Anschlagsabschnitt des Arms des Federelements das gegabelte Ende eines Federstreifens sein, der an zwei zueinander beabstandeten Stellen in der Sperrstellung an dem Betätigungselement anliegt. Dies ermöglicht eine größere Toleranz des gepreßten Endabschnitts des Federstreifens, da die mit Abstand zueinanderliegenden Anschlagselemente die Sperrstellung genau bestimmen, indem sie eine zu große Bewegung des Anschlags quer zur Bewegungsebene des Betätigungselements verhindern.

Die Gabelung kann beispielsweise zwei zueinander beabstandete Ansätze am Ende des Anschlagteils des Federstreifens aufweisen. Die Ansätze können aus der Eben des Arms zum Hauptkörper des Betätigungselements hin gebogen sein, um eine zu große Bewegung des Betätigungselements zu vermeiden und die Alterung dieses Elements zu verhindern, so daß die Lebensdauer verlängert wird.

Alternativ zu einer Gabelung des Federstreifens kann der Arm auch einen Schlitz aufweisen, wobei eine Verlängerung des Betätigungselements in der Sperrstellung in den Schlitz eintritt. Die Verlängerung liegt dann an einer Kante des Schlitzes in der Sperrstellung an, und eine gegenüberliegende Kante des Schlitzes dient zur Begrenzung der Bewegung des Betätigungselements.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Schalters nach

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der Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schalter nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungs

beispiel der Erfindung und

Fig. 4 einen Schnitt des in Fig. 3 gezeigten

Schalters.

I-n Fig. 1 ist ein Spritzguß-Schalterkörper 1 dargestellt, der gemäß Fig. 2 Anschlüsse 2 und 14 hat. Ein Anschluß ist mit einem Schaltkontakt 3, der andere Anschluß 14 mit der Zunge 4 eines beweglichen Kontaktelements in Form eines Bimetall-Schnapp-Betätigungselements 22 verbunden, das mit der Zunge 4 an dem Schalterkörper 1 befestigt ist. Die Brücke 5 des Betätigungselements trägt einen beweglichen Kontakt 6.

Eine Sperrelementfeder in Form eines U-Federstreifens 7 aus einer Kupferlegierung ist um den Schalterkörper 1 herumgeführt und liegt an ihm federnd an. Der linke Arm 8 ist mit einem Flansch 9 versehen, der an einer Kante des Schalterkörpers 1 anliegt und die Haltung des Federstreifens am Schalterkörper gewährleistet. Der rechte Arm bzw. der auf das Betätigungselement 22 einwirkende Anschlagsabschnitt hat ein gegabeltes Anschlagsende 11 und ist im Gegenuhrzeigersinn elastisch so gespannt, daß er auf das Betätigungselement 22 einwirkt. Die Brücke oder der Arbeitsabschnitt 12 des U-förmigen Federstreifens ist leicht gebogen, und ein nach oben gerichteter Druck bewirkt eine Schwenkung des Arms 10 im Uhrzeigersinn (Fig. 1), so daß dadurch das Ende 11 von dem Betätigungselement entfernt wird.

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Aus Fig". 2 geht hervor, daß eine Verlängerung 13 am Betätigungselement 22 vorgesehen ist, an der das Ende des Arms anliegt. Der Arm 10 ist deshalb mit Abstand zu den Kontakten 3 und 6 angeordnet. Die Verlängerung 13 hat ein schmales Ende 15 mit einem beiderseitigen Absatz 16. In der Sperrstellung des Schalters tritt das Ende 15 in den Spalt zwischen den Ansätzen 17 des gegabelten Endes 11 ein, und die Absätze 16 liegen an den Ansätzen 17 an. Auf diese Weise wird eine weitere Bewegung des Arms 10 im Gegenuhrzeigersinn verhindert.

Bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur schnappt das Betätigungselement durch und öffnet die Kontakte 3,6. Durch das Anheben der Brücke 5 wird der Arm 10 durch seine eigene Elastizität im Gegenuhrzeigersinn ausgelenkt, und das Ende 15 gelangt in den Abstand zwischen den Ansätzen 17 und hält das Betätigungselement gegen eine Schnappbewegung in seine Anfangsstellung bei Temperatürabfall fest.

Zur Rückstellung des Betätigungselements wird ein aufwärtsgerichteter Druck auf den gebogenen Abschnitt 12 ausgeübt, wodurch das Ende 11 des Arms 10 parallel zur Ebene des Betätigungselements bewegt wird und dieses die Kontakte 3, 6 wieder schließen kann. Dieser Druck kann mit einer einfachen Taste mit Drehung eines Gewindeelements oder durch seitliche Bewegung eines Keils oder anderweitig hervorgerufen werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel hat das gegabelte Ende 11 des Arms 10 zwei Ansätze, die aus der Ebene des Arms 10 zum Hauptkörper des Betatigungselements, d. h. gemäß der Darstellung in Fig. 1 nach links, gebogen sind. Wenn das Betätigungselement durch eine Schnappbewegung die Kontakte öffnet, so .wird seine übermäßige Bewegung durch Einwirkung an den Ansätzen verhindert.

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- 3-θ

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.3 und 4 ist ähnlich dem in Fig. 1 und 2 dargestellten, weshalb identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Die gemeinsamen Merkmale beider Ausführungsbeispiele werden nicht weier erläutert.

Anstelle des gegabelten Endes 11 des Arms 1O hat der Federstreifen 7 einen rechteckförmigen Schlitz 18, in den das Ende 15 der Verlängerung 13 in der Sperrstellung des Schalters eintritt. Wenn das Bimetallelement die Kontakte 3, öffnet, tritt das Ende 15 in den Schlitz 18 ein, und eine weitere Bewegung des Betätigungselements wird durch Einwirkung des Endes 15 an der Kante des Schlitzes 18 verhindert, die in Fig. 4 oben liegt. Auf diese Weise wird eine zu weite Bewegung verhindert, die in einer Alterung des Betätigungslements resultieren könnte. Dieses Merkmal kann noch durch Deformation des Abschnitts des Arms 10 über dem Schlitz 18 zum Hauptkörper des Betätigungselements hin verbessert werden. Wenn das Betätigungselement eine Neigung zur Schließung der Kontakte 3, 6 zeigt, beispielsweise durch Abkühlung, so wird dies durch Einwirkung des Endes 15 an der Kante des Schlitzes 18 verhindert, die in Fig. 4 unten liegt.

Zusätzlich zeigt das in Fig. 3 und 4 gezeigte. Ausführungsbeispiel einen Rücksetzschieber 19. Dieser Schieber 19 ist gemäß den Fig. 3 und 4 mit einer Schraubenfeder 20 nach links gespannt. Der Schieber 19 hat einen Nockenabschnitt Wenn der Schieber 19 gemäß den Fig. 3 und 4 nach rechts in die in Fig. 4 gestrichelt gezeigte Position gegen die Kraft der Feder 20 gedrückt wird, so übt der Nockenabschnitt 21 eine aufwärtsgerichtete Kraft auf den gebogenen Abschnitt 12 des Federelements· 7 aus, wodurch der Arm 10 des Federelements 7 im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 4) geschwenkt wird und das Betätigungselement 3,6 schließen

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kann. Wenn dies erfolgt ist und der Schieber 19 freigegeben wird, kehrt er durch die Kraft der Feder 20 in die dargestellte Position zurück.

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Claims (15)

3037493 Patentansprüche

1.JElektrischer Schalter mit einem Schnapp-Betätigungsmechanismus mit einem blattförmigen Betätigungselement aus elastischem Material, das mit einer Schnappbewegung zwecks Kontaktbetätigung zwischen zwei Schaltstellungen bewegbar ist, und mit einem Sperrelement zur Sperrung eines beweglichen Kontaktelements gegen eine Rückbewegung nach Schalterbetätigung bis zu seiner Entsperrung dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (7) ein Federelement mit einem Arm (10) quer zur Ebene des Betätigungselements (22) ist, der einen Anschlag (11) zur genannten Sperrung aufweist, und daß das Federelement (7) einen mit dem Arm (10) unter einem Winkel verbundenen und parallel zur Ebene des Betätigungselements (22) liegenden Abschnitt (12) aufweist, der den Anschlag (11) parallel zu der Ebene des Betätigungselements (22) bewegt, um eine Rückbewegung des Kontaktelements (22) zu ermöglichen.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement das Betätigungselement (22) ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel zur Ebene des Betätigungselements

(22) liegende Abschnitt (12) gebogen ist.

4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7) einen weiteren Arm (8) aufweist, so daß es weitgehend U-Form hat.

5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (7) ein Federstreifen ist.

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6. Schalter nach einem der vorhergehenden Asprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (10) mit einer Anordnung (18) zur Verhinderung einer zu großen Bewegung des Kontaktelements (22) versehen ist.

7. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (10) ein gegabeltes Ende (11) mit zwei Ansätzen (16) aufweist, die den die Rückbewegung des Kontaktelements (22) sperrenden Anschlag bilden.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (10) einen Schlitz aufweist, der den Anschlag zur Sperrung der Rückbewegung des Kontaktelements (22) bildet.

9. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem Arm (10) und dem parallel zur Ebene des Betätigungselements liegenden Abschnitt (12) ein zumindest annähernd rechter Winkel ist.

10. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag des Arms (10) auf eine Verlängerung (15) des Betätigungselements (22) oder Kontaktelements einwirkt, um dessen Rückbewegung zu sperren.

11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (15) beiderseits einen Absatz (16) aufweist, der an dem Anschlag des Arms (10) anliegt.

12. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückstellelement (19) zur Einwirkung auf den parallel zur Ebene des Betäti-

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gungselements (22) liegenden Abschnitt (12) vorgesehen ist.

13. Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (19) parallel zur Ebene des Betätigungselements (22) verschiebbar ist und einen Nocken (21) zur Einwirkung auf den genannten Abschnitt

(12) aufweist.

14. Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement quer zur Ebene des Betätigungselements bewegbar ist.

15. Schalter nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement ein Gewindeelement und in einer Gewindebohrung drehbar ist.

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