DE3409286C2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit einem am Betätigungsglied befestigten Schaltmagneten, dem mit Abstand ein im Gehäuse des Schalters beweglicher, Kontakte zur Beaufschlagung von Anschlußkontakten tragender Kontaktmagnet gegenüberliegt, wobei die gegenüberliegenden Polflächen des jeweils als Dauermagnet ausgebildeten Schalt- und Kontaktmagneten die gleiche Polarität aufweisen.

Aus der DE 23 04 744 C3 ist bereits ein von Hand betätigbarer bistabiler elektrischer Magnetschalter bekannt. Zwar verwendet dieser Magnetschalter ebenfalls zwei Dauermagneten, die sich mit gleichen Magnetpolen gegen­ überstehen, jedoch wird bei diesem Schalter ein beweglicher Kontakt durch das Kraftfeld eines Magneten betätigt. Die Umschaltung auf das Kraftfeld des anderen Magneten erfolgt durch die Drehung einer Abschirmplatte aus Eisen um 180°. Dieser Schalter hat jedoch den Nachteil, daß er relativ kompliziert aufgebaut ist und dadurch entsprechend groß baut. Ferner ist es nachteilig, daß eine verhältnismäßig große Drehung des Drehknopfes erforderlich ist, bis der Schaltvorgang beendet ist. Der Schalter ist somit in der Herstellung relativ teuer und die Montage erfordert viel Zeit.

Aus der DE 16 65 759 C3 ist eine magnetfeldbetätigte Kontaktanordnung bekannt, die für den Schaltvorgang zwei miteinander in Wirkung stehende Dauermagnete verwendet. Ein fest angeordneter Magnet wirkt auf einen magnetisierbaren Kontakt, wobei der Magnet so dimensioniert ist, daß sein Magnetfeld gerade nicht zur Schließung des Kontaktes ausreicht. Bei einer Verstärkung des Magnetfeldes durch einen beweglichen Kontakt mit der richtigen Polung wird der Kontakt geschlossen. Bei einer Schwächung des Magnetfeldes durch den beweglichen Kontakt mit der entsprechenden Polung wird der Kontakt geöffnet. Diese magnetfeldbetätigte Kontaktanordnung baut relativ groß. Ferner ist die Herstellung und die Montage relativ schwierig, da viele Bauteile nötig sind und die Rückstellung des Tasten­ kopfes durch Federkraft erfolgt.

Aus der DE 24 49 490 A1 ist ein Magnetschalter bekannt, bei dem elektro­ magnetische Schaltorgane durch eine Veränderung des Wirkungsbereiches des magnetischen Kraftfeldes geschaltet werden. Die Schaltorgane sind dabei in abgedichteten geschlossenen Gehäusen angeordnet. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dazu ein Betätigungsmagnet von Hand in die Nähe eines elektromagnetischen Schaltorgans gebracht, wodurch ein Schaltvor­ gang ausgelöst wird. Beim Entfernen des Magneten schaltet das Schaltorgan in die Ausgangsstellung zurück. Über den Aufbau der elektromagnetischen Schaltorgane vermittelt die Anmeldung keine technische Lehre. Nachteilig ist der umständliche Schaltvorgang, bei dem die Betätigungseinheit be­ stehend aus dem Betätigungsmagneten und einem Betätigungsknopf, seitlich in einer U-förmigen Nut verschoben wird, da zum einen der Schaltweg re­ lativ lang ist und die Ein- oder Ausrastung der Betätigungseinheit eine vorsichtige Handhabung erfordert und nicht schnell ausgeführt werden kann.

Ferner zeigt die US-PS 2 521 723 einen elektrischen Drehschalter, an dessen Drehknopf ein horizontal liegender, als stabförmiger Dauermagnet ausgebildeter Schaltmagnet befestigt ist. In einer geschlossenen Gehäusekammer liegt dem Schaltmagneten ein freibeweglicher, als stabförmiger Dauermagnet ausgebildeter Kontaktmagnet unter Gegenüberstehung gleicher Polarität parallel gegenüber. An dem Kontaktmagneten sind Kontakte angebracht, die in die Gehäusekammer hineinragende Anschlußkontakte beaufschlagen. Der Schaltvorgang wird durch Drehung des Drehknopfes und damit des Schaltmagneten um 180° bewirkt. Sonach ist eine relativ große Drehung des Drehknopfes bis zur Beendigung des Schaltvorganges notwendig. Weiterhin führt die Überlagerung der relativen Drehbewegung zwischen dem Schaltmagneten und dem Kontaktmagneten mit der Translationsbewegung des Kontaktmagneten zu Schaltstörungen, wobei insbesondere die Gefahr der Bildung von Abreißbögen gegeben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der aus wenigen Bauteilen besteht und einen einfachen Aufbau aufweist. Darüber hinaus soll der Schalter keine stör­ anfälligen, mit hohen Fertigungstoleranzen behafteten Federn enthalten und der Schaltraum soll umweltgeschützt abgeschlossen sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kontaktmagnet in einer Bohrung im Gehäuse in Längsrichtung beweglich und in seiner Grund-Schaltstellung von einem in dem Raum zwischen Schalt- und Kontaktmagnet fest angeordneten Eisenkern gehalten ist.

Durch diese Maßnahmen ist der Schalter bei gegebenem kurzem Schaltweg gegen Störungen sicher. Vorteilhaft ist ferner, daß die Schalt- bzw. Tastkraft unabhängig von der Kontaktkraft ist. Selbst eine sehr schnelle Betätigung des Betätigungsgliedes beeinträchtigt nicht die Funktionstüch­ tigkeit. Durch die hohe Schaltgeschwindigkeit wird die Bildung von Ab­ reißbögen bei hohen Stromstärken weitgehend vermieden bzw. vermindert, so daß eine Erwärmung des Schalters bei häufigem Schalten verhindert wird. Von Vorteil ist ferner, daß der Schaltraum hermetisch abgeschlossen werden kann, so daß eine Verwendung von unedlerem Werkstoff für die Kon­ takte möglich ist. Ferner kann eine solche korrosionsgeschützte Ausfüh­ rung einer aggressiven Umgebung ausgesetzt werden. Mit einem abgeschlos­ senen Schaltraum ist auch eine Verwendung des Schalters in explosionsge­ fährdeten Räumen möglich. Ein weiterer Vorteil ist das sanfte Schaltge­ fühl, da kein Druckpunkt überwunden werden muß. Aufgrund der Verwendung einfach geformter, symmetrischer Bauteile ist eine automatische Fertigung möglich. Ferner kann der Schalter leicht und schnell zusammengebaut wer­ den, da er nur aus wenigen Bauteilen besteht.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen beschrieben. Eine Ausgestaltung des elektrischen Schal­ ters nach dem Anspruch 2 erhöht die Verwendungsmöglichkeit. Um einen be­ sonders einfachen Aufbau zu erzielen, ist der elektrische Schalter nach den Ansprüchen 3 bis 10 ausgebildet. Die Verwendung rotationssymmetri­ scher Bauteile nach Anspruch 11 ermöglicht eine einfache Fertigung.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen elektrischen Schalter der zum Öffnen der Kontakte dient,

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen elektrischen Schalter der zum Schließen der Kontakte dient.

Der in Fig. 1 abgebildete elektrische Schalter besteht aus einem Gehäuseteil 5, auf dessen Oberseite ein Deckel 8 angeordnet ist. Der elektrische Schalter besteht im wesentlichen aus rotationssym­ metrischen Teilen. In die Mitte des Deckels 8 ist eine zylindrische Öffnung eingearbeitet, in der ein zylindrisches Betätigungsglied 10 in Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Das Betätigungs­ glied 10 ist über einen Absatz 1 in einen oberen und unteren Teil unterteilt, wobei der obere Teil einen kleineren Durchmesser als der untere Teil aufweist. Der Absatz 1 des Betätigungsgliedes 10 dient als Anschlag am Deckel 8 gegen ein Herausrutschen aus dem Deckel 8. In dem hohlen Innenraum des unteren Teils des Betä­ tigungsgliedes 10 ist ein Schaltmagnet 7 befestigt, der entweder in das Betätigungsglied eingepreßt oder mit einem Kleber einge­ klebt wird. Ferner kann der Magnet 7 auch durch eine Schnapp­ verbindung gehaltert werden. Zur besseren Montage ist eine Ent­ lüftungsbohrung 11 im unteren Teil des Betätigungsgliedes 10 vorge­ sehen. In dem Boden des Deckels 8 ist eine Scheibe 15 eingelassen, die mittig eine Gewindebohrung 16 besitzt. In diese Gewindeboh­ rung 16 ist ein Eisenkern 6 mit einem Anschlag 6a, der gegen die Unterseite der Scheibe 15 anliegt, eingeschraubt.

Das Gehäuse 5 weist ebenfalls in der Mitte eine abgestufte zylin­ drische Bohrung 17 auf, wobei der obere Teil der zylindrischen Bohrung 17 den unteren Teil des Deckels 8 und der untere Teil der zylindrischen Bohrung 17 einen Kontaktmagneten 3 aufnimmt. Der Deckel 8 ist an dem Gehäuse 5 über eine Schnappverbindung 18 gehaltert. Dem in der unteren zylindrischen Bohrung in Längs­ richtung verschiebbaren Kontaktmagneten 3 ist auf dem Boden 19 der unteren zylindrischen Bohrung 17b des Gehäuses 5 ein Elastomer­ puffer 2 zugeordnet. Auf der dem Schaltmagneten 7 zugewandten Polfläche des Kontaktmagneten 3 ist ein Kontaktring 9 aufgeklebt. Der Kontaktring 9 weist eine Öffnung für den Eisenkern 6 auf. Im zusammengebauten Zustand berühren zwei halbkreisförmige Kontakte 4a und 4b den Kontaktring 9. Die halbkreisförmige Kon­ taktfläche der Kontakte 4a und 4b verringert sich nach außenhin jeweils zu einem schmalen Steg, der im rechten Winkel so abgebogen ist, daß er in einen zugehörigen Schlitz 13 im Gehäuse 5 eingreift. Die Befestigung der Kontakte 4 erfolgt durch Preßpassung in den Schlitzen 13 des Gehäuses 5. Die Enden der Kontakte 4 sind als Flachstecker ausgebildet. Die Toleranzen zwischen Gehäuse 5, Deckel 8 mit Scheibe 15 und Schnappverbindung 18 sind derart miteinander abgestimmt, daß die Unterseite des Deckels 8 sowie der Scheibe 15 stets gegen die Kontakte 4 anliegen. Um eine her­ metische Abdichtung des Schaltraumes zu erreichen, befindet sich zwischen dem Gehäuse 5 und dem Deckel 8 ein Dichtring 20. Durch die Integration der einzelnen Bauteile, in den Deckel 8 bzw. in das Gehäuse 5 ergeben sich zwei für sich vormontierbare Baugruppen.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform des Schalters sind die Kontakte 4a und 4b am Boden des Gehäuses 5 angeordnet. Den Kontakten 4a und 4b ist der auf der Unterseite des gleitbeweglichen Kontaktmagneten 3 befindliche Kontaktring 9 zugeordnet. Der Eisen­ kern 6 ist im Boden eines durch eine Deckelplatte 22 abgeschlossenen Zwischenstückes 21 befestigt. Der Schaltmagnet 7 ist in analoger Weise zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 im Zwischenstück 21 und in der Deckelplatte 22 angeordnet.

Selbstverständlich ist es möglich, im Schalter eine an sich be­ kannte Rastung wie z. B. eine Herzkurve mit zugehörigem Verrie­ gelungsstab anzuordnen, die das Betätigungsglied in seiner Schalt­ stellung hält.

Der elektrische Schalter arbeitet wie folgt:
Bei der in Fig. 1 abgebildeten Ausführungsform dient der Schalter zum Öffnen der Kontakte 4. Die beiden Magnete 3 und 7 sind so im Schalter angeordnet, daß sich gleiche Pole gegenüberstehen, wodurch eine gegenseitige Abstoßung bewirkt wird. Der Schaltmagnet 7, der im Betätigungsglied 10 eingebettet ist, wird durch die Abstoß­ kraft zwischen den beiden Magneten nach oben gedrückt. Der Ab­ satz 1 des Betätigungsgliedes 10 liegt dabei am entsprechenden Absatz am Deckel 8 an. Der Kontaktmagnet 3 liegt aufgrund seines Zusammenwirkens mit dem Eisenkern 6 mit seinem Kontaktring 9 an den Kontakten 4a und 4b unter Freilassung eines Luftspaltes zwischen dem Kontaktmagneten 3 und dem Eisenkern 6, so daß der Strompfad geschlossen ist. Damit diese Schaltstellung eingehalten werden kann, muß der Abstand zwischen dem Schaltmagneten 7 und dem Kontaktmagneten 3 groß genug sein bzw. die Haltekraft des Kontaktmagneten 3 am Eisenkern 6 gegenüber der Abstoßungskraft zwischen den beiden Magneten 3 und 7 abgestimmt sein. Wird der Abstand zwischen den beiden Magneten bei der Betätigung des Betätigungsgliedes 10 verringert, so wird die auf den Kontaktmag­ neten 3 wirkende Abstoßkraft immer größer, bis die Haltekraft des Kontaktmagneten am Eisenkern 6 überschritten wird und der Kontaktmagnet 3 auf den Elastomerpuffer 2 im Gehäuse 5 gedrückt wird, wodurch die Verbindung zwischen den Kontakten 4a und 4b und dem Kontaktring 9 geöffnet wird. Der am Boden des Gehäuses 5 angebrachte Elastomerpuffer 2 dient zur Stoßdämpfung. Wenn das Betätigungsglied 10 losgelassen wird, bewirkt die Abstoßkraft zwischen den beiden Magneten 3 und 7, daß der Schaltmagnet 7 in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird. Der Kontaktmagnet 3 wird gleichzeitig infolge der Anziehungskraft zum Eisenkern 6 zur Scheibe 15 hingezogen und schließt die Kontakte 4a und 4b über den auf dem Kontaktmagneten 3 aufgeklebten Kontaktring 9. Das Betätigungsglied 10 ist aus Gewichtsgründen aus Kunststoff herge­ stellt, so daß die Kraft für die Rückstellbewegung des Schaltmag­ neten relativ klein ist und daher nur entsprechend kleine Magnete erforderlich sind.

Die Wirkungsweise des in Fig. 2 abgebildeten elektrischen Schalters stellt eine Umkehrung des elektrischen Prinzips der ersten Aus­ führungsform dar. Bei dieser Ausführungsform haftet der Kontakt­ magnet 3 unmittelbar am Eisenkern 6. Die Kontakte 4a und 4b, die unterhalb des Kontaktmagneten 3 angeordnet sind, sind in dieser Stellung nicht mit dem auf der Unterseite des Kontaktmagneten 3 befindlichen Kontaktring 9 in Berührung, d. h. der Strompfad ist offen. Bei einer Betätigung des Betätigungsgliedes 10 wird der Kon­ taktmagnet 3 durch die Abstoßkraft des Schaltmagneten 7 vom Eisenkern 6 gelöst und auf die Kontakte 4a und 4b gedrückt, wo­ durch der Strompfad geschlossen wird.

Ein wesentlicher Vorteil dieses elektrischen Schalters besteht darin, daß der Kontaktmagnet in seiner Kammer abgekapselt ist und dieser Raum hermetisch abgedichtet werden kann. Auf diese Weise ist eine Verwendung von unedlerem Kontaktmaterial möglich. Der Schaltraum kann, falls es notwendig ist, evakuiert und/oder mit Schutzgas gefüllt werden. Auf diese Weise ist die Möglichkeit einer korrosionsgeschützten Ausführungsform gegeben, so daß der Schalter in einer aggressiven Umgebung in explosionsgefährdeten Räumen eingesetzt werden kann.

Claims (11)

1. Elektrischer Schalter mit einem am Betätigungsglied befestigten Schaltmagneten, dem mit Abstand ein im Gehäuse des Schalters beweglicher, Kontakte zur Beaufschlagung von Anschlußkontakten tragender Kontaktmagnet gegenüberliegt, wobei die gegenüberliegenden Polflächen des jeweils als Dauermagnet ausgebildeten Schalt- und Kontaktmagneten die gleiche Polarität aufweisen, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kontaktmagnet (3) in einer Bohrung (17b) im Gehäuse (5) in Längsrichtung beweglich und in seiner Grund-Schaltstellung von einem in den Raum zwischen Schalt- (7) und Kontaktmagnet (3) fest angeordneten Eisenkern (6) gehalten ist.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den elektrischen Schalter eine Rastung für das Betätigungsglied (10) eingebaut ist.

3. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltmagnet (7) in dem Betätigungsglied (10) fest angeordnet ist, daß das Betätigungsglied (10) in einem Deckel (8) bzw. in einem Zwischenstück (21) mit Deckelplatte (22) in Längs­ richtung beweglich ist, daß die Bewegung in Aufwärtsrichtung durch den als Anschlag dienenden Deckel (8) bzw. durch die Deckelplatte (22) begrenzt ist, und daß die Abwärtsbewegung des Schaltmagneten (7) durch eine den Eisenkern (6) aufnehmende Scheibe (15) im Deckel (8) bzw. durch einen einstückig mit dem Zwischenstück (21) ausgebildeten, den Eisenkern (6) aufnehmenden Boden begrenzt ist.

4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (10) ein rotationssymme­ trisches Bauteil ist und der aus dem Deckel (8) bzw. aus der Deckel­ platte (22) ragende Teil einen kleineren Durchmesser als der im Deckel (8) bzw. im Zwischenstück (21) befindliche Teil aufweist.

5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Hohlraum zur Aufnahme des Schaltmagneten (7) im Betägigungsglied (10) eine Entlüftungsbohrung (11) zugeordnet ist.

6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) und der Deckel (8) bzw. das Zwischenstück (21) ineinandergreifend ausgebildet und durch eine Schnappverbindung (18) miteinander gekoppelt sind.

7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (5) und dem Deckel (8) bzw. dem Zwischenstück (21) ein Dichtring (20) vorgesehen ist.

8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Polfläche des Kontaktmagneten (3) ein Kontaktring (9) befestigt ist, und daß der Kontaktring (9) in einer Schaltstellung in Kontakt mit zwei halbkreisförmigen Kontaktanschlüs­ sen (4a) und (4b) steht.

9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktmagnet (3) in der betätigten Schalt­ stellung auf einen am Boden (19) des Gehäuses (5) angeordneten Elastomerpuffer (2) gedrückt wird.

10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktmagnet (3) in der betätigten Schalt­ stellung mit seinem Kontaktring (9) die Kontakte (4a und 4b) berührt.

11. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltmagnet (7), der Kontaktmagnet (3), der Deckel (8) bzw. das Zwischenstück (21) mit zugehöriger Deckelplatte (22), das Betätigungsglied (10), das Gehäuse (5), der Eisenkern (6) und der Elastomerpuffer (2) rotationssymmetrische Bauteile sind.