DE3146069C2 - "Elektrischer Schnappschalter" - Google Patents

Abstract

Elektrischer Schnappschalter mit einem Betätigungsstößel, der beim Eindrücken in Wirkverbindung mit einer Rückstellfeder und nach dem Aufladen eines Federkraftspeichers mit einem um eine zur Stößelbetägigungsrichtung rechtwinklige Achse kippbar gelagerten, ferromagnetischen Anker tritt, der das Sprungglied bildet und Bestandteil einer einen Perma nentmagneten enthaltenden Haftmagnetanordnung ist, sowie wenigstens einen beweglichen Kontakt betätigt, wobei der Sprungvorgang in beiden Schaltrichtungen durch Erzeugung eines Luftspaltes zwischen dem Anker und seiner jeweiligen Anlagefläche eingeleitet wird. Zur besseren Ausnutzung der dauermagnetischen Kräfte und zur Erzielung eines kleineren Bauvolumens enthält die Haftmagnetanordnung wenigstens ein Joch (9), über das sich der Magnetkreis in beiden Stellungen des Ankers (8) über diesen schließt.

Description

65 Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schnappschalter mit einem Betätigungsstößel, der L/eim Eindrükken in Wirkverbindung mit einer Rückstellfeder, einem ersten beim Umschaltvorgang wirksamen Federkraftspeicher sowie einem um eine zur Stößelbetätigungsrichtung rechtwinklige Achse kippbar gelagerten, zwei Ruhelagen aufweisenden und wenigstens einen beweglichen Kontakt betätigenden ferromagnetischen Anker tritt, der das Sprungglied bildet und Bestandteil einer einen gehäusefesten Teil aufweisenden Haftmagnetanordnung ist, wobei für die Rückstellung des Sprunggliedes ein zweiter Federkraftspeicher vorgesehen ist und der Sprungvorgang in beiden Schaltrichtungen durch Erzeugung eines Luftspaltes zwischen dem Anker und seiner bisherigen Anlagefläche eingeleitet wird.

Schnappschalter mit einem lediglich über eine Feder betätigten Sprungglied haben den Nachteil, daß die Kontaktkraft in unmittelbarer Nähe des Sprungpunktes fast zu Null wird. Dieser Nachteil tritt bei Schnappschaltern, bei denen das Sprungglied Bestandteil einer Haftmagnetanordnung ist, nicht auf. Bekannt sind beispielsweise Haftmagnetanordnungen mit zwei gehäusefesten Permanentmagneten und einer mit dem Sprungglied verbundenen Haftplatte (DE-AS 11 18 315 und DE-OS 19 11104), mit einem gehäusefesten Permanentmagneten und zwei mit dem Sprungglied verbundenen Haftplatten (DE-PS 24 45 957 und DE-OS 26 57 231), sowie mit zwei gehäusefesten Haftplatten und einem mit dem Sprungglied verbundenen Permanentmagneten (DE-PS 11 90 088).

Aus der DE-AS 12 95 051 ist auch schon ein Schnappschalter mit einer Haftmagnetanordnung mit einem gehäusefesten Permanentmagneten und einer mit dem Sprungglied verbundenen Haftplatte bekannt, die den magnetischen Kreis in beiden Stellungen des Sprunggliedes schließt, so daß sich auch mit einem kleinen Permanentmagneten jeweils eine große Haftkraft ergibt. Bei allen diesen bekannten Schnappschaltern führt das Sprungglied eine geradlinige Verschiebungsbewegung längs der Achse des Betätigungsstößels, also in der Betätigungsrichtung, aus. In oder zumindest längs der gleichen Achse sind des weiteren

auch die notwendigen Federn, insbesondere die Rückstell- und die Kraftspeicherfedern angeordnet, so daß diese Schalter eine große Baulänge oder Bautiefe haben.

Der Schalter der einleitend angegebenen, offenkundig vorbenutzten Art weicht von diesem Konstruktionsprinzip insofern ab, als dort als Sprungglied ein um eine zur Stößeibetätigungsrichtung rechtwinklige Achse kippbar gelagerten Anker verwendet wird, der mit dem Stößel über eine Betätigungsnase in Wirkverbindung steht, an jedem seiner beiden Enden eine gefederte Kontaktbrücke trägt und mit einem zum Betätigungsstößel parallelen Permanentmagneten in der Weise zusammenarbeitet, daß er in jeder der beiden Schaltstellungen an der einen bzw. der anderen Hälfte des Magneten anliegt und zum Wechsel der Schaltstellung eine Kippbewegung um eine sich auf der Mitte des Magneten abstützende Lagerschneide ausführt. Bei dieser Ausbildung der Haftmagnetanordnung entstehen erhebliche Streuflüsse. Die Anzugskraft des Dauermagneten wird afso nur unzureichend ausgenutzt. Bei vorgegebener Kontaktkraft ist also ein verhältnismäßig großer Magnet notwendig. Da die zum Trennen des Ankers von dem Magneten erforderliche Abreißkraft nicht unerheblichen Exemplarstreuungen unterliegt, ist schließlich unter Berücksichtigung der hierzu sich noch addierenden Toleranzen der verschiedenen Federn eine verhältnismäßig hohe Betätigungskraft erforderlich.

Ferner ist aus der US-PS 39 80 979 ein Schnappschalter mit einem kippbar gelagerten, einen Permanentmagneten tragenden Anker bekannt, der berührungslos über einen weiteren, mit dem ebenfalls kippbar gelagerten Betätigungsglied verbundenen Permanentmagneten betätigbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schnappschalter der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, der ein kleines Bauvolumen hat.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anker in einer zur Kippachse rechtwinkeligen Ebene gesehen h-förmig ausgebildet ist, und daß der gehäusefeste Teil der Haftmagnetanordnung mit seinen Enden zwischen den Enden der Längsstege des Ankers liegt.

Hierdurch werden Streuflüsse vermieden und die dauermagnetischen Anzugskräfte optimal genutzt, so daß ein besonders kleiner Permanentmagnet verwendet werden kann, was nicht nur zu einer kleinen Bautiefe, sondern auch insgesamt zu einem kleinvolumigen Schalter führt.

Bevorzugt ist der gehäusefeste Teil der Haftmagnetanordnung C-förmig ausgebildet.

Ein symmetrischer Aufbau des Schalters ergibt sich, wenn der Anker in der Mitte drehbar gelagert ist.

Zwar kann grundsätzlich der Permanentmagnet auch gehäusefest angeordnet sein, jedoch ist zur Erhaltung des herstellungstechnischen Vorteils einer einslückigen Ausbildung des gehäusefesten Teils der Haftmagnetanordnung bei gleichzeitig platzsparender Anordnung des Permanentmagneten vorgesehen, daß dieser den Quersteg des Ankers bildet.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Längsachse des Ankers in dessen Mittelstellung rechtwinkelig zur Verschieberichtung des Betätigungsstößels verläuft.

Eine platzsparende Bauform des Schnappschalters besteht auch darin, daß der Anker über eine zu ihm annähernd parallele, um eine zur Ankerdrehachse parallele Achse kippbar gelagerte Wippe, die ihrerseits beim Eindrücken des Betätiguiigsstö3els mit diesem in Wirkverbindung kommt, betätigbar ist und daß die Wippe die beiden Federkraftspeicher enthält, die mit den beiden enden des dem Betätigungsstößel zugewandten I.ängssteges des Ankers in Wirkverbindung stehen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Schalters zeichnet sich dadurch aus, daß die Wippe mit einem ihrer Arme beim Eindrücken des Betätigungsstößels die Rückstellfeder spannt. Die letztere kann daher platzsparend parallel versetzt zur Wirkungsrichtung des Betätigungsstößels untergebracht werden.

Bevorzugt werden die Federkraftspeicher aus einer einzigen, zu der Längsachse des Ankers im wesentlichen parallelen, elastisch in der Wippe gehaltenen Blattfeder gebildet.

Zu diesem Zweck kann die Blattfeder sich in der Mitte im Bereich der Drehachse der Wippe abstützen und jedes ihrer in je einer Aussparung der Wippenenden liegenden Enden kann einen durch zwei Anschläge begrenzten Freiweg für die Spann- und Entspannbewegung jedes der beiden so erhaltenen Federkraftspeicher erhalten.

Soweit für den Betätigungsstößel eine etwa mittige Lage, bezogen auf das Schaltergehäuse, erwünscht ist, wird vorgeschlagen, daß dieser Betätigungsstößel in kraftschlüssiger Verbindung mit einer etwa parallel zu der Wippe liegenden Ausgleichsblaufeder steht, die mit ihrem einen Ende am Schaltergehäuse festgelegt ist und sich mit ihrem anderen Ende, der Rückstellfeder entgegenwirkend, auf dem die Rückstellfeder spannenden Arm der Wippe abstützt.

Der beschriebene Schnappschalter kann insbesondere als Zweikreiswechsler mit zwei getrennten Kontaktbrücken für den Öffner und den Schließer ausgelegt werden. Hierzu steht mit jedem der beiden Enden des dem Betätigungsstößel abgewandten Längssteges des Ankers ein beweglicher Kontakt in Wirkverbindung.

Bevorzugt wird in diesem Fall, daß jeder der beiden beweglichen Kontakte aus einer Kontaktbrücke besteht, deren eines Ende als ständig auf einem Festkontakt aufliegender Schneidenkontakt und deren anderes Ende in Verbindung mit mindestens einem weiteren Festkontakt als Öffner oder Schließer bzw. Wechsler ausgebildet ist. In diesem Fall ist eine Justierung des beweglichen Kontaktes überflüssig. Des weiteren wird stets der größtmögliche Kontaktöffnungsweg erhalten. Ferner läßt sich auch die bei einem Zweikreiswechsler häufig bestehende Forderung, wonach Öffner und Schließer überlappungsfrei schalten sollen, leicht erfüllen. Schließlich ergibt sich daraus, daß bei Kontaktbrücken die Kontaktkraft mittels einer nicht stromführenden Feder erzeugt wird, der Vorteil, die Kontaktkraft in weiten Grenzen frei wählen zu können.

In der Zeichnung ist der Schnappschalter nach der Erfindung in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 den Schnappschalter in einem Schnitt längs der Linie 1-1 in F i g. 2 und

Fig. 2 den Schnappschalter in einem Schnitt längs der Linie 1I-II in Fig. 1.

Der Schnappschalter besteht gemäß den beiden Schnittdarstellungen aus einem Gehäuse 1 und einem Deckel 2, die zur Vergrößerung der Luft- und Krie..!istrecken teilweise verzahnend ineinandergreifen. Ein Betätigungsstößel 3 hat an seiner innenliegenden Unterseite eine exzentrische Betätigungsnase 3a, mit der er auf einer Ausgleichsblattfeder 4 aufliegt, deren

linkes Ende gemäß Fig. 1 in einer Ausnehmung des Gehäuses 1 aufgenommen ist, während ihr freies rechtes Ende nach unten abgewinkelt in einer Ausnehmung einer Wippe 5 liegt. Der rechte Schenkel dieser Ausgleichsblattfeder 4 liegt auf dem rechten Arm der Wippe 5 auf. Die Wippe 5 ist gemäß F i g. 2 über mit ihr einstückig verbundene Lagerzapfen 5a, 5b in dem Gehäuse 1 und dem Deckel 2 des Schalters drehbar gelagert. Der rechte Arm der Wippe hat einen Fortsatz 5c, der in Wirkverbindung mit einer Rückstellfeder 6 |₍₎ steht, deren anderes Ende sich auf einer Gehäuseschulter abstützt.

Beide Wippenarme sind am Ende hakenförmig nach unten und innen abgewinkelt. Die hierdurch gebildeten Taschen 5c/und 5e nehmen die Enden einer Blattfeder 7 auf, die vorgespannt in die Wippe 5 eingesetzt ist und sich in der Mitte gegen die Wippe 5 unterhalb ihrer Drehzapfen 5a, 5b abstützt. Jeder der beiden je einen Federkraftspeicher bildenden Arme der Wippe 5 hat in den Taschen 5d bzw. 5e für die Spann- und Entspannbewegung einen durch Anschläge Sf und 5g bzw. 5Λ und 5/ begrenzten Freiweg.

Unterhalb der Wippe ist ein H-förmiger Anker 8 angeordnet, dessen aus ferromagnetischem Material bestehende Längsstege Sa und 8b und dessen aus einem Permanentmagneten 8c bestehender Quersteg durch eine Kunststoffumspritzung Bd miteinander verbunden sind, an der sowohl zwei Lagerzapfen 8e, 8/" zur drehbaren Lagerung im Gehäuse 1 und im Deckel 2 (vgl. F i g. 2) als auch zwei Betätigungsnocken 8g und 8h auf dem oberen Längssteg 8a und zwei Betätigungsnocken 8/und 8A- auf dem unteren Längssteg 8b ausgebildet sind. In das Gehäuse 1 ist in Höhe des Ankers 8 ein C-förmiges Joch 9 eingebettet (vgl. F i g. 2), das mit seinen kurzen Schenkeln 9a und 9b zwischen den sich gegenüberstehenden Enden der Längsstege 8a, 8b des Ankers 8 liegt.

Während die oberen Betätigungsnocken 8^r und 8Λ des Ankers 8 mit je einem Schenkel der Blattfeder 7 zusammenwirken, dienen die unteren Betätigungsnokken 8/und 8/rals Kontaktbetätiger. Im Ausführungsbeispiel ist der Schnappschalter als Zweikreiswechsler mit getrennten Kontaktbrücken für den Öffner und den Schließer dargestellt. Für diese Kontaktbrücken sind in F i g. 1 innerhalb des gleichen Schalters der Einfachheit halber zwei unterschiedliche Ausführungsformen gezeigt. De.- links dargestellte Schließer umfaßt einen Festkontakt 19 mit seiner Anschlußfahne 19a sowie eine Kontaktbrücke 10, die durch eine Kontaktfeder 11 in Schließrichtung belastet ist und mit ihrer Anschlußfahne 12 über einen Schneidenkontakt 13 verbunden ist. Demgegenüber umfaßt der in der Figur rechts dargestellte öffner eine Federkontaktbrücke 14 mit ihrer Anschlußfahne 14a und einer Stützfeder 146, die mit einem Festkontakt 15 mit Anschlußfahne 15a zusammenwirkt.

Mit 16 ist eine durchgehende Bohrung zur Aufnahme einer nicht dargestellten Befestigungsschraube bezeichnet.

Der Schalter arbeitet wie folgt: Beim Eindrücken des Betätigungsstößels 3 wird über dessen Nase 3a und die Ausgleichsblattfeder 4 die Wippe 5 im Uhrzeigersinn gedreht und hierbei die Rückstellfeder 6 zusammengedrückt. Zunächst gelangt der rechte Schenkel der Blattfeder 7 zur Auflage auf den Betätigungsnocken 8Λ des Ankers 8 und hebt mit fortschreitender Drehung der Wippe 5 von dem Anschlag 5/ab, während gleichzeitig der linke Schenkel der Blattfeder 7 von dem Anschlag 5/ abhebt. Erst wenn der rechte Schenkel der Blattfeder 7 zur Auflage auf den Anschlag 5h kommt und damit der durch diesen Schenkel gebildete Federkraftspeicher aufgeladen ist, entsteht eine unmittelbare Wirkverbindung zwischen der Wippe 5 und dem Anker 8, die dazu führt, daß beim weiteren Einschieben des Betätigungsstößels 3 der unteren Längsschenkel 8b des Ankers 8 von dem rechten Schenkel 9b des Joches 9 und der obere Längsschenkel 8a vom linken Schenkel 9a des Joches 9 entgegen der Haltekraft des Permanentmagneten 8cabgehoben wird.

Mit Vergrößerung der beiden Luftspalte — der eine zwischen dem unteren Längsschenkel 8b und dem rechten Schenkel 9b, der andere zwischen dem oberen Längsschenkel 8a und dem linken Schenkel 9a — nimmt die Haltekraft des Dauermagnetkreises rapide ab. Bei Erreichen eines Gleichgewichtszustandes zwischen den Haltemomenten des Dauermagnetkreises und des Kraftmomentes des geladenen Federkraftspeichers entlädt sich dieser und der rechte Schenkel der Blattfeder 7 erteilt dem Anker 8 eine Beschleunigung in Richtung auf seine neue Ruhelage, so daß die beweglichen Kontakte 10 und 14 sprungartig aus ihrer Ruhelage in ihre Arbeitslage gebracht werden. Nach dem Loslassen des Betätigungsstößels 3 erfolgt die Rückkehr in die Ruhelage in sinngemäß gleicher Weise in der jeweils umgekehrten Richtung.

Der Schnappschalter kann als Grenztaster nach VDE 0113 eingesetzt werden, da auch bei einem Verschweißen der Kontakte des Öffners und/oder einem Bruch sämtlicher Federn des Schalters eine sichere Unterbrechung des Stromkreises dadurch erreicht wird, daß dann eine unmittelbare kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Betätigungsstößel 3 und dem Anker 8 entsteht, wofür insbesondere auch die in bezug auf die Achse der Wippe 5 exzentrische Nase 3a des Betätigungsstößels sorgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche: 30

¹. Elektrischer Schnappschalter mit einem Betätigungsstößel, der beim Eindrücken in Wirkverbindung mit einer Rückstellfeder, einem ersten beim Umschaltvorgang wirksamen Federkraftspeicher sowie einem um eine zur Stößelbetätigungsrichtung rechtwinklige Achse kippbar gelagerten, zwei Ruhelagen aufweisenden und wenigstens einen beweglichen Kontakt betätigenden ferromagneti- ic sehen Anker tritt, der das Sprungglied und Bestandteil einer einen gehäusefesten Teil aufweisenden Haftmagnetanordnung ist, wobei für die Rückstellung des Sprunggliedes ein zvv eiter Federkraftspeicher vorgesehen ist und der Sprungvorgang in beiden Schaltrichtungen durch Erzeugung eines Luftspaltes zwischen dem Anker und seiner bisherigen Anlagefläche eingeleitet wird, dadurch gekennzeichne*, daß der Anker (8) in einer zur Kippachse rechtwinkligen Ebene gesehen H-förmig ausgebildet ist, und daß der gehäusefeste Teil (9) der Haftmagnetanordnung mit seinen Enden zwischen den Enden der Längsstege (8a, 8b) des Ankers (8) liegt.

2. Schnappschalter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäusefeste Teil (9) der Haftmagnetanordnung C-förmig ausgebildet ist.

3. Schnappschalter nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (8) in der Mitte drehbar gelagert ist.

4. Schnappschalter nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet den Quersteg (8c,)des Ankers (8) bildet.

5. Schnappschalter nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Ankers (8) in dessen Mittelstellung rechtwinklig zur Verschieberichtung des Betätigungsstößels (3) verläuft.

6. Schnappschalter nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (8) über eine zu ihm annähernd parallele um eine zur Ankerdrehachse parallele Achse kippbar gelagerte Wippe (5), die ihrerseits beim Eindrücken des Betätigungsstößels (3) mit diesem in Wirkverbindung kommt, betätigbar ist und daß die Wippe (5) die beiden Federkraftspeicher (7) enthält, die mit den beiden Enden des dem Betätigungsstößel (3) zugewandten Längssteges (8a) des Ankers (8) in Wirkverbindung stehen.

7. Schnappschalter nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (5) mit einem ihrer Arme beim Eindrücken des Betätigungsstößels (3) die Rückstellfeder (6) spannt.

8. Schnappschalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraftspeicher aus einer einzigen, zu der Längsachse des Ankers (8) im wesentlichen parallelen, elastisch in der Wippe (5) gehaltenen Blattfeder (7) bestehen.

9. Schnappschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (7) sich in der Mitte im Bereich der Drehachse der Wippe (5) abstützt und jedes ihrer in je einer Aussparung (5c/, 5e) der Wippenden liegenden Enden einen durch zwei Anschläge (5f, 5g; 5h, 5i) begrenzten Freiweg für die Spann- und Entspannbewegung hat.

10. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsstößel (3) in kraftschlüssiger Verbindung mit einer etwa parallel zu der Wippe (5) liegenden Ausgleichsblattfeder (4) steht, die mit ihrem einen Ende am Schaltergehäuse (1) festgelegt ist und sich mit ihrem anderen Ende, der Rückstellfeder (6) entgegenwirkend, auf dem die Rückstellfeder (6) spannenden Arm der Wippe abstützt.

11. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem der beiden Enden des dem Betätigungsstößel (3) abgewandten Längssteges (8b) des Ankers (8) ein beweglicher Kontakt in Wirkverbindung steht

12. Schnappschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt aus einer Kontaktbrücke (10) besteht, deren eines Ende als ständig auf einem Festkontakt aufliegender Schneidkontakt (13) und deren anderes Ende in Verbindung mit mindestens einem weiteren Festkontakt (9) als öffner oder Schließer bzw. Wechsler ausgebildet ist.

13. Schnappschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt eine Kontaktfeder (14) ist.