DE3638504A1 - Elektrische kontaktvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktvor­ richtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen, aus der Deutschen Patentschrift 10 55 712 bekannten Kontaktvorrichtung arbeitet ein federnd gelagerter bewegbarer Kontakt mit einem ebenfalls federnd gelagerten Gegenkontakt zusammen. An der vom bewegbaren Kontakt abgewandten Seite liegt an dem Gegenkontakt in der Ruhestellung ein ebenfalls federnd gelagerter Massekörper an. Wird nun der bewegbare Kontakt durch Erregung einer Elektromagnetspule geschlossen und trifft er auf den Gegen­ kontakt, so wird die kinetische Energie des bewegbaren Kon­ taktes durch den Gegenkontakt auf den Massekörper übertra­ gen, wobei unter der Voraussetzung, daß die Massen des be­ wegbaren Kontaktes und des Massekörpers etwa gleich groß sind, der bewegbare Kontakt und der Gegenkontakt keine ki­ netische Energie zurückbehalten und der Gegenkontakt in seiner Ruhelage verbleibt, so daß der Kontaktschluß ohne Prellung aufrechterhalten wird, solange die Erregung andau­ ert. Der Massekörper wird durch die von ihm aufgenommene kinetische Energie in Stoßrichtung ausgelenkt und entfernt sich dabei von der Rückseite des Gegenkontakts.

Um zu verhindern, daß der Massekörper anschließend wieder zurückschwingt und dabei seine Energie wieder auf das Kontaktpaar abgibt, ist bei einer Ausführungsform der bekannten Vorrichtung ein Dauermagnet vorgesehen, der den Massekörper in seiner ausgelenkten Stellung festhält. Eine Rückführung des Massekörpers in seine Ruhestellung erfolgt in diesem Fall dadurch, daß der Massekörper von dem Dauer­ magnet über einen Bügel abgelöst wird, der an dem bewegba­ ren Kontakt befestigt ist und sich mit diesem bei Abschal­ ten der Erregung zurückbewegt. Diese Maßnahme setzt jedoch eine entsprechend hohe Rückstellkraft der den bewegbaren Kontakt tragenden Feder voraus, so daß die Kontaktvorrich­ tung nur für solche Anwendungsfälle geeignet ist, bei denen auch eine hohe Betätigungskraft zur Verfügung steht.

In einer anderen Ausführung ist bei der bekannten Kon­ taktvorrichtung der Massekörper mit dem Kolben eines Dämp­ fungszylinders verbunden, wobei der Kolben mit Ventilen versehen ist, die bei Bewegung in Auslenkrichtung geöffnet, bei Rückbewegung dagegen geschlossen sind, so daß diese Rückbewegung entsprechend gedämpft erfolgt. Die in diesem Fall vorgesehene Dämpfungsmaßnahme ist jedoch für viele An­ wendungsfälle zu aufwendig und sperrig.

Ein beiden Ausführungsformen der bekannten Verrie­ gelungs- oder Dämpfungsglieder gemeinsamer Nachteil besteht ferner darin, daß sie die maximale Schaltfrequenz erheblich herabsetzen, da der Massekörper nur mit zeitlicher Verzöge­ rung in seine Ausgangslage zurückkehrt.

Aus der Deutschen Patentschrift 9 72 236 ist eine wei­ tere elektrische Kontaktvorrichtung bekannt, die das physi­ kalische Prinzip des elastischen Stoßes ausnutzt, dort al­ lerdings nicht zur Vermeidung eines Kontaktprellens, son­ dern zur Erzielung eines Schnellschaltverhaltens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kon­ taktvorrichtung zu schaffen, bei der ein Kontaktprellen durch unaufwendige und wenig Platz beanspruchende Mittel unter möglichst geringer Beeinflussung der Schaltcharakter­ istik vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Der danach vorgesehene Anschlag dient zur Aufnahme der kinetischen Energie des Massekörpers bei dessen Rückschwingen in die Ruhelage. Dabei verhindert der Abstand, der zwischen dem Massekörper und dem die kinetische Energie des bewegbaren Kontaktes auf ihn übertragenden Bauteil in der Ruhestellung der Kontaktvorrichtung vorhanden ist, daß der Massekörper beim Zurückschwingen in seine Ruhestellung erneut auf das genannte Bauteil auftrifft und die kinetische Energie auf das Kontaktsystem zurückwirkt. Da die den Massekörper tra­ genden und ihn gegen den Anschlag vorspannende Feder ver­ hältnismäßig steif ausgebildet sein kann, kehrt der Masse­ körper entsprechend rasch in seine Ruhestellung zurück, so daß er die Schaltfrequenz der Kontaktvorrichtung nicht be­ einträchtigt. Der Anschlag läßt sich fertigungstechnisch praktisch ohne jeglichen Zusatzaufwand herstellen, und der genannte Abstand braucht in der Praxis nicht größer zu sein als beispielsweise 0,1 mm, so daß die gesamte Anordnung kompakt und unaufwendig ist.

Die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung eignet sich daher insbesondere für Beschleunigungsschalter, wie sie etwa in Kraftfahrzeugen zur Steuerung von Rückhaltevorrich­ tungen verwendet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, wobei die Maßnahmen des An­ spruchs 7 fertigungstechnisch besonders günstig sind.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach­ stehend anhand der beiden in der Zeichnung enthaltenen schematischen Darstellungen näher erläutert.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten elektri­ schen Kontaktvorrichtung sind an einem (nicht gezeigten) Gehäuseelement vier Blattfedern 10...13 befestigt, wobei das andere, freie Ende der Blattfeder 10 einen bewegbaren Kontakt 14, das der Blattfeder 11 einen Gegenkontakt 15, das der Blattfeder 12 einen Stoßkörper 16, und das der Blattfeder 13 einen Massekörper 17 trägt. Die Blattfeder 13 ist derart vorgespannt, daß sie im Bereich ihres freien Endes in der Ruhestellung an einem Anschlag 18 anliegt, wo­ bei der Massekörper 17 von dem Stoßkörper 16 in dieser Ru­ hestellung einen Abstand s aufweist. Die Blattfeder 11 ist verhältnismäßig kurz und steif, so daß der Gegenkontakt 15 nur geringfügig bewegbar ist und den "Festkontakt" des Kon­ taktpaares 14, 15 bildet.

Wirkt auf die in Fig. 1 dargestellte Kontaktvorrich­ tung eine Beschleunigung in Richtung des Pfeiles b, so wird die Blattfeder 10 gemäß Fig. 1 im Uhrzeigersinn ausge­ lenkt, während eine entsprechende Verlagerung des Massekör­ pers 17 durch den Anschlag 18 verhindert wird und eine Ver­ lagerung des Stoßkörpers 16 und des Gegenkontaktes 15 durch die verhältnismäßig kurze und steife Blattfeder 11 nur be­ grenzt erfolgt. Daher öffnet das Kontaktpaar 14, 15.

Hört die Beschleunigung auf, so wird der bewegbare Kontakt 14 durch die Kraft der Blattfeder 10 zurückbewegt und trifft dabei auf den Gegenkontakt 15, so daß das Kon­ taktpaar wieder schließt. Die kinetische Energie des beweg­ baren Kontakts 14 wird dabei über den Gegenkontakt 15 und den Stoßkörper 16 auf den Massekörper 17 übertragen, der bis dahin durch die Vorspannung der Blattfeder 13 in seiner Ruhestellung festgehalten worden war. Bei gleichen Massen des Kontakts 14, des Stoßkörpers 16 und des Massekörpers 17 läßt sich erreichen, daß praktisch die gesamte kinetische Energie des bewegbaren Kontaktes 14 auf den Massekörper 17 übertragen wird, der dadurch gemäß Fig. 1 gegen den Uhr­ zeigersinn ausgelenkt wird und anschließend in eine Ruhe­ stellung am Anschlag 18 zurückschwingt. Während dieser Auslenk- und Rückschwingbewegung des Massekörpers 17 ist der Stoßkörper 16 durch seine Blattfeder 12 in Richtung seiner Ruhelage zurückbewegt worden, so daß er von dem Massekörper 17 nicht mehr angestoßen wird und dieser seine kinetische Energie letzten Endes an den Anschlag 18 abgibt. Da der Stoßkörper 16 seine kinetische Energie abgegeben hat, verursacht seine Rückbewegung keinen nennenswerten Stoß auf das Kontaktpaar, so daß Prellungen effektiv ver­ mieden werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß der bewegbare Kontakt 14 an einer Zwischenstelle einer Blatt­ feder 19 angebracht ist, die an ihrem freien Ende den Stoß­ körper 16 trägt. Außerdem haben in diesem Fall Stoß- und Massekörper 16, 17 gleiche Massen, während die Kontakte 14, 15 wesentlich kleine Massen aufweisen.

Wirkt auf die in Fig. 2 gezeigte Kontaktvorrichtung eine Beschleunigung in Richtung des Pfeiles b, so wird die Blattfeder 19 gemäß Fig. 2 im Uhrzeigersinn ausgelenkt, während der Massekörper 17 durch den gehäusefesten Anschlag 18 in seiner Ruhestellung festgehalten wird. Nach Ausblei­ ben der Beschleunigung bewegt sich die Kontaktfeder 19 in entgegengesetzter Richtung, wobei das Kontaktpaar 14, 15 schließt und der Stoßkörper 16 unter Verbiegung des oberen Teils der Blattfeder 19 um die Kontaktstelle auf den Masse­ körper 17 trifft und seine kinetische Energie auf diesen überträgt. In diesem Fall muß der im Ruhezustand zwischen dem Massekörper 17 und dem Stoßkörper 16 vorhandene Abstand s kleiner sein als das in Fig. 2 eingetragene Maß d, um das sich der Stoßkörper 16 unter Verbiegung der Blattfeder 19 verlagern kann, ohne daß das Kontaktpaar 14, 15 öffnet, damit ein Kontaktprellen vermieden oder jedenfalls auf eine sehr kurze Zeitspanne begrenzt wird.

Bei den beiden vorgenannten Ausführungsbeispielen sind die verschiedenen Blattfedern, insbesondere die den beweg­ baren Kontakt 14 tragende Blattfeder 10 bzw. 19, so dimen­ sioniert, daß das Kontaktpaar in der Ruhestellung mit einer gegebenen Vorspannung geschlossen ist und erst bei Auftre­ ten einer Beschleunigung öffnet, die einen dieser Vorspan­ nung entsprechenden Schwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert liegt in den oben erwähnten Anwendungsfällen bei etwa der 4- bis 5fachen Erdbeschleunigung.

Der Gegenkontakt 15 ist in seiner Lage einstellbar, wodurch der Abstand s verändert werden kann. Die Einstel­ lung kann beispielsweise durch Justierung der Feder 11 er­ folgen. Es ist zweckmäßig, den Abstand s so klein wie mög­ lich zu wählen, solange gewährleistet ist, daß der Masse­ körper 17 beim Zurückschwingen den Stoßkörper 16 nicht mehr erreicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 können der Massekörper 17, der Stoßkörper 16 und die sie tragenden Blattfedern 13 und 12 jeweils einstückig hergestellt sein, beispielsweise auch aus Kunststoff bestehen und an das die Kontaktvorrichtung aufnehmende Gehäuseelement einstückig angeformt sein. Dadurch wird eine besonders unaufwendige Fertigung der Kontaktprellungen vermeidenden Vorrichtung ermöglicht. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 gilt dies nicht für die Blattfeder 19, da diese auch den Kontakt 14 trägt und daher leitend sein muß.

Claims (7)

1. Elektrische Kontaktvorrichtung mit
einem federnd gelagerten bewegbaren Kontakt (14),
einem mit diesem zusammenarbeitenden Gegenkontakt (15),
einem federnd gelagerten Massekörper (17), der zur Vermeidung eines Kontaktprellens unter Übernahme der kine­ tischen Energie des bewegbaren Kontakts (14) in einer mit dessen Schließrichtung fluchtenden Auslenkrichtung bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß in Ruhestellung der Kon­ taktvorrichtung der Massekörper (17) an einem seine Bewe­ gung entgegen der Auslenkrichtung begrenzenden Anschlag (18) anliegt und sich dabei in Abstand (s) von dem die ki­ netische Energie auf ihn übertragenden Bauteil (16) befin­ det.

2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das die kinetische Energie des bewegbaren Kontakts (14) auf den Massekörper (17) übertragende Bauteil von einem federnd gelagerten Stoßkörper (16) gebildet ist.

3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stoßkörper (16) in Stoßrichtung zwischen dem Gegenkontakt (15) und dem Massekörper (17) angeordnet ist. (Fig. 1)

4. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bewegbare Kontakt (14) an einer Zwischen­ stelle einer Blattfeder (19) angeordnet ist, die an ihrem freien Ende den Stoßkörper (16) trägt. (Fig. 2)

5. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in Ruhestellung zwischen Massekörper (17) und Stoßkörper (16) vorhandene Abstand (s) kleiner ist als das Maß (d), um das sich die den Stoßkörper (16) tragende Blattfeder (19) durchbiegen kann, ohne daß der bewegbare Kontakt (14) den Gegenkontakt (15) verläßt. (Fig. 2)

6. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stoßkörper (16) tra­ gende Blattfeder (12; 19) weicher ist als die den Massekör­ per (17) tragende Blattfeder (13).

7. Kontaktvorrichung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Masse- und Stoßkörper (17, 16) einschließlich der sie tragenden Federn (13, 12) aus dem­ selben Material wie ein die Kontaktvorrichtung aufnehmendes Gehäuseelement, vorzugsweise einstückig mit diesem herge­ stellt sind.