DE3921926C1 - Electric switch for movable implements - includes housing of insulation, parallel metal strips spherical metal component and contact pins - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Schalter der vorbezeichneten Art werden als sogenannte Be­ wegungsmelder bzw. Lageerkennungsschalter in Geräten oder Geräteteilen eingesetzt, die mehrere Stellungen einnehmen kön­ nen, wobei die verschiedenen Stellungen (Neigungen, Bewegungen) bestimmte Folgen (z. B. Gefahren) auslösen können.

In erster Linie ist hier an eine Verwendung in Bügeleisen und Heizlüftern gedacht. Bleibt z. B. ein eingeschaltetes Bügel­ eisen längere Zeit auf seiner Heizfläche unbeweglich stehen, so besteht Brandgefahr, zumindest die Gefahr einer Beschädigung der Auflagefläche. In einer solchen Situation soll der in Rede stehende Schalter, der in diesem Fall geöffnet bleibt, eine entsprechende Information an die Elektronik geben, die da­ raufhin die Heizung des Bügeleisens nach ca. 15 bis 30 Sekun­ den abschaltet. Wird dagegen das Bügeleisen hin- und herbe­ wegt, so öffnet und schließt der Schalter ständig und gibt da­ mit an die Elektronik die Information, daß das Gerät benutzt wird und die Heizung betriebsbereit bleiben muß. Ist das Bügeleisen auf seiner Rückwand abgestellt, so fällt der Schalter in permanente Schließstellung. Dies bedeutet die Information an die Elektronik, daß das Gerät in sicherer Position steht, die Heizung also betriebsbereit bleiben oder - zur Energie­ einsparung - nach etwa 10 Minuten abgeschaltet werden soll bzw. kann.

Ähnlich verhält es sich mit einem Heizlüfter: Fällt dieser um, so besteht Brandgefahr. Der in Rede stehende Schalter, der in diesem Fall automatisch schließt, muß also durch entsprechende Information an die Elektronik dafür sorgen, daß die Heizwicklung rasch abgeschaltet wird.

Ein Schalter der eingangs bezeichneten Gattung ist durch die DE 26 38 885 A1 bekannt geworden. Es handelt sich aber hier nicht um einen Sicherheitsschalter, sondern um einen Umschal­ ter für Digitaluhren, die im Normalbetrieb auf einer waage­ rechten Unterlage stehen und bei denen von einer ersten Zeit­ anzeige auf eine zweite Zeitanzeige umgeschaltet werden soll, wenn die Uhr gekippt wird.

Ein weiterer Schalter der in Rede stehenden Art, der auch als Sicherheitsschalter verwendet werden kann, ist aus der DE 27 09 397 B1 ersichtlich. Dieser bekannte Schalter ist so konstruiert, daß ein bei schnellen Bewegungen auftretendes Kontaktprellen, welches in Wirklichkeit nicht gegebene mehr­ fache Lageänderungen des Geräts vortäuscht, nicht zur Erzeugung mehrerer Ausgangsimpulse, also nicht zu Mehrfachsignalen, führen kann.

Ausgehend von dem im vorstehenden geschilderten Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, höchsten Sicherheits­ anforderungen hinsichtlich aller denkbaren Lagen des mit dem Schalter ausgerüsteten Geräts bei größtmöglicher Schaltsicher­ heit zu genügen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Schalter der eingangs bezeichneten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Aufgrund der teilweise mit Schräge versehenen Auflageflächen und deren symmetrischer Ausbildung und Anordnung ist eine gleichbleibende Funktion des Schalters in allen Lagen des Geräts, insbesondere auch bei stehendem und hängendem Einbau des Schalters, gewährleistet. Durch die erfindungsgemäße Ab­ stimmung von Kugeldurchmesser und Abstand der Kontaktstifte, derart, daß der Kontaktdruck des kugelförmigen Festkörpers auf den jeweiligen Kontaktstift größer ist als das halbe Festkörpergewicht, wird eine entsprechend große Schaltsicher­ heit erreicht.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung können den Patentansprüchen 2-14 entnommen werden.

Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung dienen des weiteren Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt und im folgenden ausführlich beschrieben sind. Es zeigt (Fig. 1-8 und 15, 16 jeweils gegenüber der natür­ lichen Größe stark vergrößert) :

Fig. 1 im Vertikalschnitt (Schnitt I-I in Fig. 2) eine Grundausführung eines Schalters nach der Erfin­ dung, mit zwei Kontaktstiften und einem kugel­ förmigen Festkörper,

Fig. 2 den Gegenstand von Fig. 1 in Draufsicht (Gehäuse­ deckel weggelassen),

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Kräfteverhält­ nisse beim Kontaktieren der Kontaktstifte durch den kugelförmigen Festkörper, in Draufsicht entsprechend Fig. 2,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Schalters, basierend auf vier Kontakt­ stiften und zwei übereinander angeordneten kugelförmigen Festkörpern, in Draufsicht be­ trachtet (Gehäusedeckel weggelassen),

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Schalters, mit fünf Kontaktstiften und zwei nebeneinander angeordneten kugelförmigen Festkörpern, in Draufsicht entsprechend Fig. 4,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7,

Fig. 9 den Schalter nach Fig. 6-8 in (gegenüber Fig. 6-8 verkleinerter) perspektivischer Darstellung,

Fig. 10 ein Schaltbild zu dem Schalter nach Fig. 6-9,

Fig. 11 ein Einbaubeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters (schematisch),

Fig. 12 ein Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters in einem elektrischen Bügeleisen,

Fig. 13 das Bügeleisen nach Fig. 12 in Rücklage,

Fig. 14 - anhand eines elektrischen Schaltkreises - ein weiteres Anwendungsbeispiel eines Schalters nach der Erfindung, z. B. geeignet für einen elek­ trischen Heizlüfter,

Fig. 15 die Kontaktverhältnisse zwischen kugelförmigem Festkörper und einem unbeschichteten Kontaktstift, in Seitenansicht, und

Fig. 16 die Kontaktverhältnisse zwischen kugelförmigem Festkörper und einem mit elektrischem Leitlack beschichteten Kontaktstift, in Darstellung ent­ sprechend Fig. 15.

Aufbau und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kugelschal­ ters sind besonders gut aus Fig. 1-3 - wegen der dort auf das Grundprinzip vereinfachten Darstellung - erkennbar. Es bezeichnet 10 ein Schaltergehäuse aus einem geeigneten elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere einem hitze­ beständigen Kunststoff, wobei sich Polyarylsulfon oder Polyäthersulfon in der Praxis als gut geeignet erwiesen haben. Das würfelförmige, oben offene Gehäuse 10 wird durch einen Deckel 11, der vorzugsweise aus demselben Material wie das Gehäuse 10 besteht, fest verschlossen. Es sind hier verschie­ dene Befestigungsarten, z. B. ein Verschweißen von Deckel 11 und Gehäuse 10, denkbar.

Innerhalb des Schaltergehäuses 10 ist ein kugelförmiger Kon­ taktkörper 12 frei beweglich angeordnet. Der kugelförmige Kontaktkörper 12 besteht aus einem festen Metall, z. B. Stahl, ist also als Festkörper ausgebildet. Er kann - zur Veredelung seiner Oberfläche bzw. zur Erhöhung seiner elektrischen Kontaktfähigkeit - mit einer oder mehreren dünnen Auflagen eines oder mehrerer geeigneter Kontaktwerkstoffe beschichtet sein. Als Kontaktwerkstoffe kommen z. B. in Betracht: Nickel, Gold, Silber, Platin, Rhodium und anderes mehr. In der Praxis hat sich eine Beschichtung zunächst mit Nickel (Schicht­ dicke ca. 10 µ) und einer darüberliegenden Goldschicht von ca. 0,1 µ gut bewährt.

Der kugelförmige Festkörper 12 kooperiert mit zwei metal­ lischen Kontaktstiften 13, 14, die in einem Abstand, der kleiner als der Durchmesser des kugelförmigen Festkörpers 12 ist, parallel zueinander angeordnet sind und nahezu den ge­ samten Gehäuseinnenraum in Vertikalrichtung durchsetzen (siehe Fig. 1). Die Kontaktstifte 13, 14 sind im Boden 15 des Gehäuses 10 gehalten, wobei sie in entsprechende Bohrun­ gen 16 eingepreßt oder von dem Material des Gehäuses 10 - bei dessen Herstellung - umspritzt bzw. umgossen sein können. An ihren unten aus dem Gehäuse 10 herausragenden Enden sind die Kontakte 13, 14 (in üblicher und daher nicht gezeigter Weise) an einen elektrischen Stromkreis angeschlossen, derart, daß eine Überbrückung der Kontaktstifte 13, 14 durch den kugelförmigen Festkörper 12 ein Schließen des betreffenden Stromkreises bewirkt.

Wie des weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Innenraum des Schaltergehäuses 10 achssymmetrisch gestaltet. Hierzu besteht die Auflagefläche für den kugelförmigen Festkörper 12 am Gehäuseboden 15 aus einer horizontalen Teilfläche 17 und einer sich daran anschließenden, in Richtung auf die Kontakt­ stifte 13, 14 ansteigend geneigten Teilfläche 18. Ebenso weist auch der Gehäusedeckel 11 eine horizontale Teilfläche 19 und eine geneigte Teilfläche 20 auf. Die Neigungswinkel der Teilflächen 18, 20 sind einander entgegengesetzt, aber im Betrag gleich und daher in Fig. 1 jeweils mit α bezeichnet. Aufgrund der symmetrischen Ausbildung bzw. Anordnung der Auflageflächen 17-20 ist eine identische Funktion des Schal­ ters bei stehendem und hängendem Einbau desselben gewährleistet (vgl. hierzu Fig. 11).

Wird das Gerät, in dem der beschriebene Schalter eingebaut ist, in entsprechender Richtung geneigt und/oder bewegt (beschleunigt), so bewegt sich der kugelförmige Festkörper 12 in Richtung der Kontaktstifte 13, 14, wobei er die Steigung der geneigten Auflage-Teilfläche 18 (bzw. 20) überwindet. Schließlich kommt der kugelförmige Festkörper 12 mit den Kontaktstiften 13, 14 in Berührung. Diese Schließstellung des Schalters ist in Fig. 1 und 2 durch eine gestrichelte Linie 12′ angedeutet. Fig. 3 macht deutlich, daß der Ab­ stand der Kontaktstifte 13, 14 und der Kugeldurchmesser des Festkörpers 12 so aufeinander abgestimmt sind, daß die Kon­ taktstifte 13, 14 in Schließstellung 12′ des kugelförmigen Festkörpers 12 auf diesen eine Keilwirkung ausüben, ohne daß es jedoch zu einer Selbsthemmung kommt. Hierfür ist der in Fig. 3 mit β bezeichnete Winkel maßgebend, dessen Größe abhängig ist von den miteinander kooperierenden Werkstoffen des kugelförmigen Festkörpers 12 einerseits und der Kontakt­ stifte 13, 14 andererseits. Die hierbei auftretenden Kräfte­ verhältnisse sind aus dem in Fig. 3 eingezeichneten Kräfte­ dreieck besonders deutlich erkennbar. Hierbei bezeichnet der Pfeil P den von dem kugelförmigen Festkörper 12 auf den je­ weiligen Kontaktstift 13 bzw. 14 ausgeübten Kontaktdruck, und der mit 1/2G bezeichnete Pfeil bedeutet das halbe Ge­ wicht des kugelförmigen Festkörpers 12. Man kann erkennen, daß der Kontaktdruck P des kugelförmigen Festkörpers 12 auf den jeweiligen Kontaktstift 13 bzw. 14 erheblich größer ist als das halbe Festkörpergewicht. Durch diesen hohen Kontakt­ druck P ist eine entsprechend große Schaltsicherheit gewähr­ leistet.

Die Schaltsicherheit bei der Berührung des kugelförmigen Festkörpers 12 mit den Kontaktstiften 13, 14 kann aber - wie Fig. 15 und 16 deutlich machen - noch weiter dadurch verbessert werden, daß man die Kontaktstifte 13, 14 im Be­ reich des Berührpunktes 21 (siehe Fig. 15) und dessen Um­ gebung mit einem elektrisch leitenden Lack beschichtet. Die betreffende Lackschicht ist (in gegenüber der natürlichen Dicke starker Überhöhung) in Fig. 16 eingezeichnet und mit 22 beziffert. Aufgrund der relativen Weichheit der Lackbeschich­ tung 22 gibt diese bei der Kontaktierung des kugelförmigen Festkörpers 12 mit dem Kontaktstift 13 bzw. 14 entsprechend nach, wobei ein flächenartiger Kontaktbereich F mit zahl­ reichen Berühr- bzw. Kontaktpunkten (z. B. 23-26) entsteht. Als geeignetes Material für die Beschichtung 22 der Kontakt­ stifte 13, 14 hat sich Silberleitlack oder Carbonleitlack erwiesen.

Fig. 4 und 5 zeigen nun eine spezielle Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters, welche sich durch die Besonder­ heit auszeichnet, daß zwei kugelförmige Festkörper 12a und 12b in zwei Ebenen übereinander angeordnet sind (vgl. Fig. 5). Diese Maßnahme dient ebenfalls zu einer Erhöhung der Schalt­ sicherheit des betreffenden Schalters. Eine weitere Besonder­ heit besteht darin, daß in dem einen quadratischen Querschnitt aufweisenden Gehäuse 27 insgesamt vier Kontaktstifte 28, 29, 30, 31 - hierbei die Eckpunkte eines Quadrats bildend - ange­ ordnet sind. Die Kontaktstifte 28-31 durchsetzen hierbei das gesamte Gehäuse 27 in seiner vertikalen Erstreckung und greifen mit ihren oberen Enden in entsprechende Aussparungen 32, 33 des hier mit 34 bezifferten Gehäusedeckels ein (siehe Fig. 5). Ein weiteres wesentliches Merkmal der Ausführungs­ form nach Fig. 4 und 5 ist darin zu sehen, daß die Auflage­ flächen für die kugelförmigen Festkörper 12a und 12b im Schaltergehäuse 27 stumpfwinklig/konisch ausgebildet sind. Es handelt sich also um rotationssymmetrische Auflage­ flächen. Hierbei ist die Auflagefläche für den unteren kugel­ förmigen Festkörper 12a im Boden 35 des Gehäuses 27 einge­ arbeitet und mit 36 bezeichnet. Die (untere) Auflagefläche für den zweiten kugelförmigen Festkörper 12b wird durch eine in das Schaltergehäuse 27 - etwa auf halber Höhe des­ selben - eingesetzte "Zwischendecke" 37 gebildet und ist mit 38 beziffert. An der Unterseite der Zwischendecke 37 ist eine weitere stumpfwinklig/konische Vertiefung 39 vorgesehen, mit der der kugelförmige Festkörper 12a kooperiert, wenn der Schalter in hängender Einbaulage (also in einer gegenüber der zeichnerischen Darstellung um 180° gedrehten Position) in dem betreffenden Gerät eingebaut ist. Eine entsprechende Funktion für den zweiten kugelförmigen Festkörper 12b hat eine in die Unterseite des Gehäusedeckels 34 eingearbeitete gleichartige stumpfwinklig/konische Vertiefung, die mit 40 bezeichnet ist. Die rotationssymmetrischen Schrägflächen sämtlicher Vertiefungen 36, 39, 38 und 40 haben gleiche Neigungswinkel, die dementsprechend in Fig. 5 jeweils mit α bezeichnet sind.

Eine Kontaktierung jeweils zweier der Kontaktstifte 28-31 durch die kugelförmigen Festkörper 12a und 12b tritt auf­ grund der im vorstehenden beschriebenen Gegebenheiten immer dann ein, wenn der Schalter (bezogen auf seine beiden verti­ kalen Hauptebenen) um einen Winkel α′ (siehe Fig. 5) geneigt wird, wobei dieser Winkel α′ größer sein muß als der Neigungs­ winkel α der stumpfwinklig/konischen Auflageflächen 36, 39, 38 bzw. 40. Wie aus Fig. 4 erkennbar ist, sind hierbei insge­ samt vier verschiedene Schalterstellungen möglich, die durch gestrichelte Linien angedeutet und mit 12′, 12′′, 12′′′ und 12′′′′ gekennzeichnet sind. In der Schalterstellung 12′ werden von den Festkörpern 12a und 12b die Kontaktstifte 28, 29 kontaktiert, in der Schalterstellung 12′′ die Kontakt­ stifte 28 und 31, in der Schaltstellung 12′′′ die Kontakt­ stifte 31 und 30 und schließlich in der Kontaktstellung 12′′′′ die Kontaktstifte 29 und 30. Der Schalter vermag damit - je nach Neigungswinkel bzw. Bewegungsrichtung des betreffen­ den Geräts - insgesamt fünf verschiedene Informationen (hier­ bei ist die in Fig. 4 und 5 ausgezogen dargestellte mittige Nullstellung der kugelförmigen Festkörper 12a, 12b einge­ schlossen) zu liefern. Aufgrund der konstruktiven Gegeben­ heiten (siehe oben) ist eine rotationssymmetrische Lageer­ kennung möglich, so daß der Schalter z. B. für den Einbau in einem elektrischen Heizlüfter (als sogenannter "Totmann­ schalter") geeignet ist.

Als Veranschaulichung des vorgenannten Anwendungsbeispiels eines Schalters nach Fig. 4 und 5 zeigt Fig. 14 (schematisch) einen Heizlüfter in Form eines Blockschaltbildes. Hierbei be­ zeichnet 41 die Heizung des Heizlüfters, die z. B. eine Leistung von 2000 Watt aufweisen kann. Die Heizung 41 wird durch einen insgesamt mit 42 bezifferten Bimetallschalter betätigt, der Schaltkontakte 43, 44 und eine Heizwicklung 45 aufweist. Die Heizwicklung 45 des Bimetallschalters 42 ist so geschaltet, daß sie durch den kugelförmigen Festkörper 12a (bzw. - bei einer Doppelkugelanordnung gemäß Fig. 4 und 5 - durch die Festkörper 12a und 12b) betätigbar ist. In Fig. 14 ist der kugelförmige Festkörper 12a in mittiger Ruhestellung dargestellt. Er berührt hier also nicht das Kontaktstift­ paar 28, 29 bzw. 30, 31. Die Heizwicklung 45 ist also ab­ geschaltet, und der Bimetallschalter 42 bleibt geschlossen, wobei die Heizung 41 mit elektrischer Energie gespeist wird. Wird nun das Gerät um einen Winkel α′ geneigt, so wird durch den Festkörper 12a das Kontaktstiftpaar 28, 29 bzw. 30, 31 kontaktiert; der Stromkreis der Heizwicklung 45 schließt sich, der Bimetallschalter 42 öffnet bei 43, 44, und die Heizung 41 des Heizlüfters wird damit abgeschaltet. Auch bei der aus Fig. 6-10 ersichtlichen Ausführungsform handelt es sich um einen Schalter, bei dem mehrere Kontaktstiftpaare durch einen kugelförmigen Festkörper betätigt werden können. Insofern besteht eine gewisse Übereinstimmung mit der im vorstehenden beschriebenen Ausführungsform nach Fig. 4 und 5. Die Variante nach Fig. 6-10 weist jedoch einmal die Beson­ derheit auf, daß zwar zwei kugelförmige Festkörper - mit 12a und 12b beziffert - vorgesehen sind, diese aber nicht überein­ ander, sondern nebeneinander in einer Ebene liegen. Des weiteren sind - wie insbesondere Fig. 6 und 9 erkennen lassen - nicht vier Kontaktstifte, sondern vielmehr fünf Kontaktstifte vorgesehen, die mit 46-50 bezeichnet und in dem quader­ förmigen Gehäuse 51 - die Konturen eines Trapezes bildend - angeordnet sind. Hierbei bilden die drei Kontaktstifte 47, 48 und 49 eine erste Reihe, der eine zweite Reihe, bestehend aus den Kontaktstiften 46 und 50, gegenüberliegt. Die Kon­ taktstifte 47-49 bilden zwei Kontaktstiftpaare, nämlich 47 und 48 sowie 48 und 49. Zwei weitere Kontaktstiftpaare werden jeweils durch die Eckkontaktstifte 47 und 46 sowie 49 und 50 gebildet.

Der Schalter nach Fig. 6-10 stellt ein Mehrkugelsystem dar, dergestalt, daß zur Betätigung eines oder mehrerer der vorgenannten Kontaktstiftpaare zwei kugelförmige Fest­ körper 12a und 12b vorgesehen sind. Wie bei den übrigen Aus­ führungsformen ist auch hier das Gehäuse 51 durch einen Deckel verschlossen, der mit 52 beziffert ist.

Wie insbesondere aus Fig. 7 und 8 hervorgeht, ist auch die­ ser Schalter in seinem Inneren symmetrisch ausgebildet, d. h. die Auflageflächen für die kugelförmigen Festkörper 12a und 12b am Gehäuseboden 53 einerseits und am Deckel 52 anderer­ seits entsprechen einander. Diese Auflageflächen sind in­ dessen so gestaltet, daß einerseits in Richtung auf die Kon­ taktstifte 47, 48 und 49 ansteigende Schrägflächen 54, 55 gegeben sind. Darüber hinaus sind aber noch Schrägflächen 56, 57 und 58, 59 vorgesehen, die in Richtung auf die Kontakt­ stiftpaare 49, 50 bzw. 46, 47 ansteigend geneigt sind. Der Neigungswinkel der Schrägflächen 54, 55 ist jeweils mit α bezeichnet, während der Neigungswinkel der anderen Schräg­ flächen 56-59 jeweils die Kennzeichnung β trägt. Aufgrund dieser konstruktiven Gegebenheiten erfolgt eine unterschied­ liche Kontaktierung der Kontaktstifte 46-50 durch die Fest­ körper 12a und 12b bei verschiedenen Schräglagen des in Rede stehenden Schalters. Befindet sich der Schalter in Horizon­ talstellung, wie dies in Fig. 6-8 dargestellt ist, so lie­ gen die kugelförmigen Festkörper 12a und 12b in ihren ausge­ zogen dargestellten Mittelstellungen. Es erfolgt keine Be­ rührung der Kontaktstifte - sämtliche Kontakte sind offen. Wird nun der Schalter in Richtung α′ geneigt (siehe Fig. 8) so werden die Kontaktstiftpaare 47, 48 und 48, 49 durch die kugelförmigen Festkörper 12a bzw. 12b geschlossen, voraus­ gesetzt, der Neigungswinkel α′ ist größer als der Schräg­ flächenwinkel α. Entsprechende Kontaktverhältnisse ergeben sich auch, wenn der Schalter in X-Richtung (siehe Fig. 6) beschleunigt wird. Die betreffenden Kontaktpositionen der kugelförmigen Festkörper 12a und 12b sind in Fig. 6 und 8 gestrichelt angedeutet und mit 12a′ bzw. 12b′ bezeichnet.

Wird der Schalter z. B. in einem Bügeleisen (vgl. hierzu Fig. 12 und 13) - als Neigungs- und Bewegungsschalter - eingesetzt, so entspricht die in Richtung α′ (Fig. 8) ge­ neigte Position des Schalters der in Fig. 13 dargestellten Rückenlage des Bügeleisens.

Wird dagegen der Schalter in Seitenlage geneigt - die be­ treffenden Neigungsrichtungen sind in Fig. 7 jeweils mit β′ bezeichnet - so findet eine Kontaktierung entweder des Kon­ taktstiftpaares 46, 47 durch den kugelförmigen Festkörper 12a oder des Kontaktstiftpaares 49, 50 durch den kugelförmigen Festkörper 12b statt. Die letztgenannte Kontaktposition ist in Fig. 6 veranschaulicht. Die beiden kugelförmigen Fest­ körper 12a und 12b nehmen hierbei jeweils die in gestrichel­ ten Linien angedeuteten Positionen 12a′′ bzw. 12b′′ ein. Auch hier muß aber die Voraussetzung erfüllt sein, daß der Neigungswinkel β′ - sei es in der Richtung C, sei es in der Richtung B (vgl. hierzu Fig. 9) - größer ist als der Winkel β der jeweils zur Wirkung kommenden Schrägflächen 56, 57 bzw. 58, 59.

Eine Besonderheit besteht noch darin, daß das Gehäuse 51 so gestaltet ist, daß bei der im vorstehenden erläuterten Seiten­ lage des Schalters (Neigung in Richtung C bzw. B, Fig. 9) der Kontaktstift 48 durch keinen der beiden kugelförmigen Fest­ körper 12a bzw. 12b berührt werden kann.

In Fig. 10 ist nun die im vorstehenden beschriebene Wirkungs­ weise des Schalters nach Fig. 6-8 noch einmal anhand eines Blockschaltbildes veranschaulicht. Hieraus wird deutlich, daß der Kontaktstift 48 einerseits und die Kontaktstifte 46, 50 - letztere gemeinsam - andererseits jeweils an dem Pluspol eines elektrischen Stromkreises anliegen. Dagegen liegen die beiden übrigen Kontaktstifte 47, 49 an Erde. Es sind zwei Ausgänge der Schaltung vorgesehen, die in Fig. 10 mit 60 bzw. 61 beziffert sind. Aufgrund dieser Schaltung der Kontaktstifte 46-50 ergeben sich bei den verschiedenen möglichen Positionen (A-D, vgl. Fig. 9) des in Rede stehenden Schalters die fol­ genden Pegel der Ausgänge 60 bzw. 61.

Befindet sich der Schalter in neutraler Horizontalstellung (Position A), so wird keiner der Kontaktstifte 46-50 von den kugelförmigen Festkörpern 12a bzw. 12b berührt (siehe hierzu Fig. 6-8 und obige Ausführungen); beide Ausgänge 60 und 61 haben daher den Pegel "HIGH". Wird der Schalter in Richtung B geneigt so erfolgt eine Kontaktierung der Kontakt­ stifte 46, 47 durch den kugelförmigen Festkörper 12a (siehe Fig. 6-8); in diesem Fall gilt für den Ausgang 60 wiederum die Pegelbezeichnung "HIGH", während der Ausgang 61 die Pe­ gelstellung "LOW" einnimmt. Die identische Pegelstellung der Ausgänge 60, 61 ergibt sich bei Neigung des Schalters in Richtung C, bei der das Kontaktstiftpaar 49, 50 durch den Festkörper 12b kontaktiert wird (vgl. hierzu auch Fig. 6-8 und die obigen Ausführungen).

Wird dagegen der Schalter in Richtung D geneigt (Neigungs­ winkel α′ in Fig. 8) so erfolgt eine Berührung des Kontakt­ stiftpaares 47, 48 durch den Festkörper 12a und eine Be­ rührung des Kontaktstiftpaares 48, 49 durch den Festkörper 12b. In diesem Fall ist der Ausgang 60 durch den Pegel "LOW" gekennzeichnet, während der andere Ausgang 61 die Pegel­ position "HIGH" einnimmt.

Wie bereits mehrfach erwähnt wurde, sind sämtliche aus der Zeichnung ersichtliche und im vorstehenden beschriebene Schalter aufgrund ihrer symmetrischen Ausbildung so konzi­ piert, daß sie sowohl in stehender wie auch in hängender Lage in das betreffende Gerät, z. B. in einen Heizlüfter (vgl. Fig. 14) oder in ein Bügeleisen (vgl. hierzu Fig. 12 und 13) eingebaut werden können. Diese beiden Einbaumöglich­ keiten illustriert Fig. 11 in schematischer Darstellung. Hierbei bezeichnet 62 eine Leiterplatte, auf dem das betref­ fende Schaltergehäuse - 10 bzw. 27 bzw. 51 - in stehender Position (linke Seite) oder in hängender Position (rechte Seite) angeordnet sein kann. Die Befestigung erfolgt hierbei jeweils durch Verlöten der Kontaktstifte mit der Leiterplatte 62. Bei der in Fig. 11 links angedeuteten stehenden Variante befindet sich die Lötstelle unten und ist mit 63 beziffert. Dagegen liegt bei der in Fig. 11 rechts angedeuteten, hängenden Variante die Lötstelle auf der Oberseite der Leiterplatte 62. Sie ist hier mit 64 bezeichnet.

Bei dem Anwendungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters nach Fig. 12 und 13 ist - wie Fig. 12 erkennen läßt - eine stehende Position des betreffenden Schalters auf der Leiter­ platte 62 gewählt.

Claims (14)

1. Elektrischer Schalter für bewegliche Geräte oder Geräte­ teile, insbesondere Heizlüfter und Bügeleisen, der in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage und/oder Be­ wegung des Geräts bzw. Geräteteils selbsttätig schaltet, mit einem Gehäuse aus isolierendem Material, in dem nach außen ragende, als parallel oder im wesentlichen parallel angeordnete metallische Kontaktstifte (13, 14, 28-31, 46-50) ausgebildete elektrische Kontakte fest ange­ ordnet sind, und mit einem innerhalb des Gehäuses frei beweglich angeordneten kugelförmigen metallischen Fest­ körper (12, 12a, 12b) aus elektrisch leitendem Material als Kontaktkörper, der mit den Kontaktstiften (13, 14, 28-31, 46-50) - diese dabei verbindend bzw. trennend - kooperiert, derart, daß jeweils zwei Kontaktstifte durch den in Schließstellung den Abstand zwischen den Kontakt­ stiften überbrückenden und dabei die beiden Kontaktstifte gleichzeitig berührenden kugelförmigen Festkörper be­ troffen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Gehäuses (10, 27, 51) symmetrisch ausgestaltet ist, derart, daß auch an der Oberseite desselben eine zu der unteren Lauf­ fläche (17, 18 bzw. 36, 38 bzw. 55, 57, 59) des kugel­ förmigen Festkörpers (12, 12a, 12b) spiegelsymmetrische Lauffläche (19, 20 bzw. 39, 40 bzw. 54, 56, 58) mit Schräge vorgesehen ist, und daß die Kontaktstifte (13, 14, 28-31, 46-50) den gesamten oder nahezu den ge­ samten Innenraum des Gehäuses (10, 27, 51) durchsetzen, und daß Abstand der jeweils Kontaktstiftpaare bildenden Kontaktstifte (13, 14, bzw. 28-31 bzw. 46-50) und Kugeldurchmesser des Festkörpers (12, 12a, 12b) so aufeinan­ der abgestimmt sind, daß die Kontaktstifte in Schließstel­ lung des beweglichen Festkörpers auf diesen eine Keil­ wirkung ausüben, ohne daß es jedoch zu einer Selbsthemmung kommt, wobei der Kontaktdruck (P) größer als das halbe Festkörpergewicht 1/2G) ist.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmige Festkörper (12, 12a, 12b) im Gehäuse (10, 27, 51) auf einer Auf­ lagefläche (17-20 bzw. 36, 38-40 bzw. 54-59) ange­ ordnet ist, die in Richtung auf die Kontaktstifte (13, 14 bzw. 28-31 bzw. 46-50) ansteigt.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10, 27, 51) aus einem hitzebeständigen Kunststoff, vorzugsweise Polyarylsulfon oder Polyäthersulfon, besteht und die Kontaktstifte (13, 14, 28-31, 46-50) in Bohrungen (16) des Gehäuses (10, 27, 51) eingepreßt sind.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10, 27, 51) würfel- oder quaderförmig ausgebildet ist.

5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zweiteilig aus­ gebildet ist, derart, daß es aus einem die Kontaktstifte (13, 14, 28-31, 46-50) aufnehmenden, oben offenen Gehäusekörper (10, 27-51) besteht, der durch einen Deckel (11, 34, 52) aus demselben Material wie der Ge­ häusekörper verschlossen ist.

6. Elektrischer Schalter nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, wobei der metallische kugelförmige Festkörper (12, 12a, 12b) oberflächenveredelnd beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus mehreren Lagen verschiedener Kontaktwerkstoffe, z. B. Ni, Au, Ag, Pt oder Rh, besteht.

7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmige Festkörper (12, 12a, 12b) aus Stahl besteht und eine erste (innere) Beschichtung aus Nickel von 10 µ Dicke aufweist, auf der eine zweite (äußere) Beschichtung aus Gold von 0,1 µ Dicke aufgebracht ist.

8. Elektrischer Schalter nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstifte (13, 14, 28-31, 46-50) im Bereich (F) ihres Berührpunktes (21 bzw. 23-26) mit dem kugelförmigen Festkörper (12, 12a, 12b) eine Beschichtung (22) aus elektrisch leitendem Lack aufweisen (Fig. 16).

9. Elektrischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (22) der Kontaktstifte (13, 14, 28-31, 46-50) aus einem Silber­ leitlack besteht.

10. Elektrischer Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschichtung (22) der Kontaktstifte (13, 14, 28-31, 46-50) Graphit- oder Karbonleitlack dient.

11. Elektrischer Schalter nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, wobei mehrere Kontaktstiftpaare (28, 29; 29, 30; 30, 31; 28, 31 bzw. 47, 48; 48, 49; 46, 47; 49, 50) durch einen kugelförmigen Festkörper (12a bzw. 12b) betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (27) mit quadratischem Querschnitt vier Kontaktstifte (28-31) - hierbei die Eckpunkte eines Quadrats bildend - angeordnet sind und daß die innerhalb der vier Eckpunkte liegenden Gehäuseflächen (Boden 35, Zwischendecke 37 und Deckel 34) stumpfwinklig/konische Vertiefungen (36, 39, 38, 40) zur Aufnahme des bzw. der kugelförmigen Festkörper (12a bzw. 12b) aufweisen (Fig. 4 und 5).

12. Elektrischer Schalter nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe - wie bei trägheits­ kraftbetätigten Sensoren an sich bekannt - als Mehrkugel­ system ausgebildet ist, derart, daß zur Betätigung eines oder mehrerer Kontaktstiftpaare (28, 29; 29, 30; 30, 31; 28, 31 bzw. 47, 48; 48, 49; 46, 47; 49, 50) mehrere kugel­ förmige Festkörper (12a, 12b) vorgesehen sind (Fig. 4-10).

13. Elektrischer Schalter nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (27) - wie bei trägheitskraftbetätigten Sensoren an sich bekannt - zwei übereinanderliegende "Stockwerke" (Ebenen 35, 37) auf­ weist und daß auf jeder Ebene ein kugelförmiger Festkörper (12a bzw. 12b) zur Betätigung der vier durchgehenden Kontaktstifte (28-31) angeordnet ist (Fig. 4 und 5).

14. Elektrischer Schalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (51) insge­ samt fünf Kontaktstifte (46-50) etwa trapezförmig ange­ ordnet sind, die mit zwei kugelförmigen Festkörpern (12a, 12b) zusammenwirken, wobei drei in einer ersten Reihe lie­ gende Kontaktstifte (47, 48, 49) zwei erste Kontaktstift­ paare (47, 48; 48, 49) darstellen und zwei weitere, in einer gegenüberliegenden (zweiten) Reihe angeordnete Kon­ taktstifte (46, 50) jeweils zusammen mit dem zugeordneten Eckkontakt (47 bzw. 49) der ersten Reihe zwei weitere Kontaktstiftpaare (46, 47 bzw. 49, 50) bilden (Fig. 6-10).