DE3203239A1

DE3203239A1 - Elektrischer schnappschalter

Info

Publication number: DE3203239A1
Application number: DE19823203239
Authority: DE
Inventors: Martin 2960 Aurich Breidenbach
Original assignee: Metzenauer and Jung GmbH
Current assignee: Westinghouse Fanal Schaltgeraete GmbH
Priority date: 1982-02-01
Filing date: 1982-02-01
Publication date: 1983-08-11
Also published as: FR2520922A1; IT1161005B; DK567882A; IT8319346A0

Description

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Dipl.-Phys. Rudolf Peerbooms ' ; *V"*""

Oickmannstraße 45c · Ruf (02 02) 55 61 47 1/O48/81

5600Wuppertal-Barmen ^.

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Anmelder : Metzenauer & Jung GmbH 5600 Wuppertal 2

Elektrischer Schnappschalter

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schnappschalter, mit einem durch ein Betätigungsglied schwenkbaren Kontakthebel, der durch eine Schnappfeder unter einem den Kontaktdruck bestimmenden Winkel belastet ist und mit der Schnappfeder einen ersten Kniehebelmechanismus bildet, und mit einem durch die Schnappfeder belasteten, am Kontakthebel angelenkten, das bewegliche Ende der Schnappfeder mitführenden Sprunghebel, der mit der Schnappfeder einen weiteren Kniehebelmechanismus bildet.

Schnappschalter dieser Art sind z. B. durch die DE-OS 23 56 989 bekannt. Der Sprunghebel hat bei den bekannten Schnappschaltern die Aufgabe, den Kontakthebel beim Umschalten schlagartig zu beschleunigen, um so eine Funken-

bildung beim Schließen oder Öffnen des Kontaktes zu unterdrücken. Sowohl der Kontakthebel als auch der Sprunghebel sind jeweils Teil von durch die Schnappfeder belasteten Kniehebelmechanismen, die beim Durchgang durch ihre gestreckte Lage die Schnappfeder über den Totpunkt führen und die Schnappvorgänge auslösen. Bei den bekannten Schaltern ist es aber nachteilig, daß bei der Annäherung des Sprunghebel-Kniegelenkmechaniisnus in dfegestreckte Lage zugleich auch der Kontakt-Kniegelenkmechanismus bis nahezu in seine gestreckte Lage geführt wird. Hierdurch reduziert sich der Kontaktdruck auf ein Minimum, wodurch der Schalter in einen labilen Zustand gelangt, der bei längerem Anhalten dieses Zustandes zur Funkenbildung und z. B. zu beträchtlichen Rundfunkstörungen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schnappschalter zu schaffen, bei welchem der Kontaktdruck bis zur tatsächlichen Ausführung des Schaltvorganges im wesentlichen aufrechterhalten bleibt. Darüber hinaus soll sich der Schnappschalter durch einen robusten, störunaniälligen Aufbau auszeichnen und insbesondere zum Einsatz in temperatur·· und/oder druckabhängigen Schalt- und Regelgeräten geeignet sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Kniehebelmechanismen derart ausgebildet sind, ν daß beim Schwenken des Kontakthebels der Kontaktdruck-Winkel im wesentlichen so lange erhalten bleibt, bis der Sprunghebel und die Schnappfeder ihre gestreckte Lage überschritten haben. Durch eine solche Ausbildung, bei der der Kontaktdruck-Winkel sich bis zur tatsächlichen Umschaltung nur unwesentlich ändert, bleibt der Kontaktdruck sicher erhalten. Erst durch die Sprungbewegung des · Sprunghebels wird die Schnappfeder innerhalb des KontakthebelrKniehebelmechanismus an die gestreckte Lage heran und in kürzester Zeit über die gestreckte Lage hinaus in die durchgeschnappte Stellung geführt, in der die Schnappfeder dann den Kontakthebel in entgegengesetzter Richtung belastet,

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Erfindung zufolge vorgesehen werden, daß das Betätigungsglied etwa senkrecht zum Kontakthebel und zur Kraftrichtung der Schnappfeder verstellbar ist, daß der Kontakthebel als Doppelhebel am Betätigungsglied gelagert ist und an seinem Kontaktarm den angelenkten Sprunghebel trägt, dessen anderes Ende durch die Schnappfeder belastet ist und je nach Stellung über einen von zwei Endanschlägen

die Schnapp i'e—derkraft in zwei unterschiedlichen Richtungen auf den kontaktfernen Arm des Kontakthebels überleitet. Eine solche Ausführungsform zeichnet sich durch einen robusten, störunanfälligen Aufbau aus.

Zweckmäßigerweise ist die Schnappschaltermechanik derart ausgelegt, daß der Sprunghebel etwa auf halbem Sprungweg auf den kontaktfernen Arm des Kontakthebels auftrifft. Da der Sprunghebel nach der Hälfte des Sprungweges eine relativ hohe Geschwindigkeit angenommen hat, übt er auf den Kontakthebel einen verhältnismäßig heftigen Schlag aus, durch den der Kontakt ruckartig geöffnet wird.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung kann vorgesehen werden, daß der bewegliche Kontakt beim Schalten einen Schiebeweg längs des feststehenden Kontaktes ausführt, wodurch eine Selbstreinigung des Kontaktes bewirkt

Als Schnappfeder können der Erfindung zufolge entweder eine omegaförmig gebogene Blatt- oder Bügelfeder oder auch eine Schraubendruckfeder verwendet werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß das Betätigungsglied eine Blattfeder ist, welche oberhalb der Schnappfeder angeordnet ist und mit einem vorderen, im Querschnitt U-förmig abgewinkelten Teil einen Durchbruch des Kontakthebels durchsetzt und dort ein-Schneidenlager für den Kontakthebel aufweist.

Der Kontakthebel kann am hinteren Ende einen hochgebogenen, mit einem Durchbruch versehenen Fortsatz tragen, der vom Sprunghebel durchsetzt ist. Der obere und untere Rand des Durchbruches bilden hierbei Endanschläge für die Relativbewegung zwischen Kontakthebel und Sprunghebel. Alternativ kann aber auch der Sprunghebel eine das rückwärtige Ende des Kontakthebels als Anschläge einfassende Gabel aufweisen.

Bei einem Umschalter wird zweckmäßigerweise das der Schnappfeder zugewandte Ende des Sprunghebels um etwa den halben Sprungwinkel zum Kontakthebel hin abgekröpft, damit bei beiden Kontakten der Kontaktdruck bis zur Umschaltung aufrecht erhalten bleibt.

Schließlich kann der Erfindung zufolge noch vorgesehen werden, daß das Betätigungsglied und der Kontakthebel aus verschiedenen Werkstoffen, z. B. Bronze und Messing, bestehen.

Der Schnappschalter nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zeigen :

Fig. 1 in einer Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des Schnappschalters nach der Erfindung, bei geschlossenem Kontakt,

Fig. 2 den Schalter nach Fig. 1 bei geöffnetem Kontakt,

Fig. 3 den Schalter nach Fig. 1 in einem Stadium während der Rückführung des Schalters in die Stellung nach Fig. 1,

Fig. 4 bis 8 schematische Darstellungen, die fünf aufeinanderfolgende Stellungen des Schalters nach Fig. 1 veranschaulichen,

Fig. 9 einen als Umschalter ausgebildeten Schnappschalter nach der Erfindung in einer Schaltstellung,

Fig.10 den Umschalter nach Fig. 9 in der anderen, jedoch kurz vor Verlassen der anderen Schaltstellung, und

Fig. 11 und 12 schematische Darstellungen zur Funktionsweise des Umschalters nach Fig. 9.

In einem Schaltergehäuse 1 sind zwei Anschlüsse 2 und 3 angeordnet, von denen.der Anschluß 3 einen festen Kontakt 4 trägt. Am Anschluß 2 ist ein z. B. durch einen Stößel niederdrückbares Betätigungsglied 5 befestigt, welches aus einer mehrfach abgewinkelten Blattfeder besteht, die am gehäuseeinwärts gerichteten Ende zwei seitliche,

unter Bildung eines ti-form igen Teile's 6 abgebogene Schenkel 7 trägt, die an ihrem dem Anschluß 2 zugekehrten Rand jeweils ein Schneidenlager 8 in Form einer V-förmigen Ein-' kerbung aufweisen. Die Lappen 7 durchsetzen einen Durchbruch in einem als Doppelhebel bei 8 gelagerten Kontakthebel 9, der in Fig. 1 mit seinem beweglichen Kontaktstück 10 auf dem Festkontaktstück 4 aufliegt. An seinem relativ kurzen, kontaktfernen Arm besitzt der Kontakthebel 9 einen nach oben abgebogenen Fortsatz 11, in dem ein Durchbruch 12 vorgesehen ist, welcher von einem Sprunghebel 13 durchsetzt ist, der etwa in der Längsmitte des kontaktseitigen Armes des Kontakthebels 9 im Lager 14 schwenkbar gelagert ist. Die Schwenkbewegung des Sprunghebels 13 relativ zum Kontakthebel 9 ist durch die als Anschläge wirkenden Ränder des Durchbruches 12 begrenzt. Das aus dem Durchbruch 12 herausragende Ende des Sprunghebels 13 ist durch eine omegaförmige Schnappfeder 15 belastet, deren anderes Ende gehäusefest auf einer rückwärtigen Abwinklung des Betätigungsgliedes 5 abgestützt ist.

In Fig. 1 belastet die Schnappfeder 15 den um das Schneidenlager 8 schwenkbaren Kontakthebel 9 im Gegenuhrzeigersinn, so daß der Kontakt 10 durch die Schnappfeder 15 gegen den Festkontakt 4 gedrückt wird.

Fig. 2 zeigt den Schalter in offener Stellung, in welcher der Kontakthebel 9 an einem einstellbaren Gegenanschlag 16 anliegt. In dieser Stellung liegt der Sprunghebel 13 am unteren Rand des Durchb ruches 12 an und liegt damit praktisch flach auf dem Kontakthebel 9 auf.

Fig. 3 zeigt den Schalter in einem labilen Zwischenstadium während seiner Rückstellung. Zu diesem Zweck wird das Betätigungsglied 5 nach oben geschwenkt, bis in die in Fig. 3 gezeigte labile Lage von Sprunghebel und · Kontakthebel, die bei einer geringen weiteren Aufwärtsbewegung umspringen und das Kontaktpaar 10/4 wieder schließen.

Die Wirkungsweise des Schalters nach Fig. 1 bis 3 wird im folgenden anhand der schematischen Darstellungen der Fig. 4 bis 8 näher erläutert.

Der Sprunghebel 13 und die an ihm angreifende Schnappfeder 15 bilden einen Kniehobelmechanismus Al, A 2, A 3, der in Fig. 4 gegenüber der gestreckten Lage geringfügig abgewinkelt ist. Ferner bildet der rechts des Schneidenlagers 8 liegende Teil des Kontakthebels 9 zusammen mit dem am oberen Rand des Durchbruches 12 anliegenden Sprunghebel 13 und der Schnappfeder 15 einen

zweiten Kniehebelmechanismus Bl, B2, B3, der einen deutlichen Kniewinkel am Punkt B2 einschließt, welcher den Kontaktdruck bestimmt.

Bei einem Niederdrücken des Betätigungsgliedes 5 schwenken Kontakthebel 9 und Sprunghebel 13 um den Festkontakt 4 abwärts, wobei verhältnismäßig rasch der Sprunghebel-Kniehe belmechanismus Al, A2, A3, in die in Fig. 5 gezeigte gestreckte Lage gelangt, in welcher aber der Kniewinkel des Kontakthebel-Kniehebelmechanismus Bl, B2, B3 noch fast die gleiche Größe aufweist wie bei der Stellung nach Fig. 4. Die Wirkungslinie der Schnappfeder 15 verläuft in Fig. 5 noch deutlich oberhalb des Kontakthebel-Gelenkes 8, wodurch der Kontaktdruck bis zum Einlaufen des Sprunghebel-Kniehebelmechanismus Al, A2, A3 in die gestreckte Lage im wesentlichen unverändert aufrechterhalten bleibt.

Bei einer geringfügigen weiteren Abwärtsbewegung des Betätigungsgliedes schnappt der Sprunghebel-Kn ie he be lmechanismus Al, A2, A3 in der in Fig. 6 gezeigten Weise durch, wobei der Sprunghebel 13 nunmehr auf den· unteren Rand des Durchbruches 12 auftrifft und die Schnappfeder 15 schlagartig in eine neue Orientierung bringt, in der ihre Wirkungslinie weit unterhalb des Schwenklagers 8 des Kontakthebels 9 verläuft. Infolgedessen wird die in Fig. 6 gezeigte Zwischen stellung

in einer extrem kurzen Zeit durchlaufen und geht der Schalter in die in Fig. 7 gezeigte offene Stellung über. Zur Rückstellung des Schalters wird das Betätigungsglied 5 durch Zurückziehen des Stößels über seine in Fig. 4 gezeigte Grundstellung hinaus nach oben bewegt, wobei beide Kniehebelmechanismen die in Fig. 8 veranschaulichte gestreckte Lage durchlaufen. Beim überschreiten der in Fig. 8 gezeigten labilen Lage in Richtung der in Fig. 3 gestrichelt eingezeichneten Grundstellung 5a des federnden Betätigungsgliedes schnappen beide Kniehebelmechanismen in die Stellung nach Fig. 4 zurück und wird das Kontaktpaar 10/4 schlagartig wieder geschlossen.

Fig. 9 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher die Omegafeder 15 fußseitig auf einer aus dem Anschlußstück 2 ausgedrückten Schneide 17 sich abstützt. Der Sprunghebel 18 ist an seinem der Schnappfeder 15 zugewandten Ende als Gabel 19 ausgebildet und nimmt in der Gabelöffnung den kontaktfernen Arm des Kontakthebels 20 auf, der wiederum um ein Schneidenlager 8 des Betätigungsgliedes 5' schwenkbar gelagert ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 trägt der Kontakthebel 20 an jeder Seite einen beweglichen Kontakt 10, 10' und ist anstelle des Gegenanschlages 16 ein weiterer feststehender Kontakt 21 vorgesehen (Umschalter). Die Omegafeder 15 greift hier an einem nach unten abgekröpften Ende 21

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des Sprunghebels 18 an. Die Abkröpfung ist so groß gewählt, daß bei gespreiztem Sprunghebel 18 und Kontakthebel 20 dieses Ende 22 innerhalb des von Sprunghebel 18 und Kontakthebel 20 definierten Winkels ql (Sprungwinkels) vorzugsweise auf der Winkelhalbierenden liegt, Fig. 11 zeigt schematisch diese Stellung, die funktionsmäßig der Stellung nach Fig. 4 des ersten Ausführungsbeispieles entspricht. Beim Niederdrücken des Stößels werden wiederum Stellungen analog den Fig. 5 bis 8 durchlaufen. ·

Während aber beim ersten Ausführungs be isp ie I im Augenblick der Zurückschaltung beide Kniegelenke Al, A2, A3 und Bl, B2 und B3 gleichzeitig ihre gestreckte Lage durchlaufen (vergl. Fig. 8), wird bei dem Umschalter zuerst der Sprunghebel-Kniehebelmechanismus Al, A2, A3 in die gestreckte Lage geführt, vergleiche Fig. 10 und 12. Bis zum Umschaltaugenblick bleibt infolge der Abkröpfung des Endes 22 ein deutlicher Kontaktdruckwinkel bei dein Kontakthebel-Hebelmechanismus Bl, B2, B3 erhalten.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und Fig. 9 wird bei einem Verschwenken des Betätigungsgliedes 5 bzw. 5'das Schneidenlager 8 etwas nach rechts zum Anschluß 2 hin bewegt, wodurch die Kontakte eine Schiebe bewegung an den. Festkontakten ausführen.

Claims

Patentansprüche

Elektrischer Schnappschalter, mit einem durch ein Betätigungsglied schwenkbaren Kontakthebel₄ der durch eine Schnappfeder unter einem den Kontaktdruck bestimmenden Winkel belastet ist und mit der Schnappfeder einen ersten Kniehebelmechanismus bildet, und mit einem durch die Schnappfeder belasteten, am Kontakthebel angelenkten, das bewegliche Ende der Schnappfeder mitführenden Sprunghebel, der mit der Schnappfeder einen weiteren Kniehebelmechanismus bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kniehebelmechanismen ( A 1, A 2, A 3 und B 1, B 2, B 3 ) derart ausgebildet sind, daß beim Schwenken des Kontakthebels ( 9 ) der Kontaktdruck-Winkel im wesentlichen so lange erhalten bleibt, bis der Sprunghebel ( 13 ) und die Schnappfeder ( 15 ) ihre gestreckte Lage überschritten haben.
2. Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (5) etwa senkrecht zum Kontakthebel (9) und zur Kraftrichtung der Schnappfeder (15) verstellbar ist, daß der Kontakthebel (9) als Doppelhebel am Betätigungsglied (5) gelagert ist und an seinem Kontaktarm den angelenkten Sprunghebel (13) trägt, dessen anderes Ende durch die Schnappfeder (15) belastet ist und je nach Stellung über einen von zwei Endanschlägen die Schnappfederkraft in zwei unterschiedlichen Richtungen auf den kontaktfernen Arm des Kontakthebels (9) überleitet.
3. Schnappschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprunghebel (13) etwa auf halbem Sprungweg auf den kontaktfernen Arm des Kontakthebeis (9) auftrifft.
4. Schnappschalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (10) beim Schalten eine Schiebe bewegung längs des feststehenden Kontaktes (4) ausführt.
5. Schnappschalter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappfeder ( 15 ) eine omegaförmig gebogene Blatt- oder Bügelfeder ist.
6. Schnappschalter nach den Ansprüchen 1 bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß die Sehnappfeder eine Schraubendruckfeder ist.
7. Schnappschalter nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß das Betätigungsglied ( 5 ) eine Blattfeder ist, welche oberhalb der Schnappfeder ( 15 ) angeordnet ist und mit einem vorderen, im Querschnitt U-förmig abgewinkelten Teil ( 6 ) einen Durchbruch des Kontakthebels ( 9 ) durchsetzt und dort ein Schneidenlager ( 8 ) für den Kontakthebel aufweist.
8. Schnappschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakthebel ( 9 ) am hinteren Ende einen hochgebogenen, mit einem Durchbruch (12 ) versehenen Fortsatz ( 11") trägt, der vom Sprunghebel ( 13 ) durchsetzt ist.
9. Schnappschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprunghebel ( 18 ) eine das rückwärtige Ende des Kontakthebels ( 20 ) als Anschläge einfassende Gabel ( 19 ) aufweist.
10. Schnappschalter nach einem oder-mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied ( 5 ) und der Kontakthebel ( 9 ) aus verschiedenen Werkstoffen _fz. B. Bronze und Messing, bestehen.
11. Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Umschalter das der Schnappfeder (15) zugewandte Ende (22) des Sprunghebels (18) um etwa den halben Sprungwinkel (oC) zum Kontakthebel (20) hin abgekröpft ist.