DE4324206A1 - Elektrischer Schalter mit Schneidlager und Kontaktfeder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einem Schneidlager verse­ henen Schalter, wobei in dem Schneidlager ein Kontaktbal­ ken schwenkbar gelagert ist. Dabei ist das Schneidlager in einem gehäusefesten Lagerstück angeordnet, wobei dann der zu schaltende Strom über das Lagerstück und das Schneidla­ ger in den schwenkbaren Kontaktbalken fließt.

Um die Beweglichkeit des Kontaktbalkens gegenüber dem Schwenklager zu verbessern, soll auf der einen Seite die Lagerfläche des Schwenklagers möglichst klein gehalten werden. Andererseits bildet die Lagerfläche gleichzeitig die Übertrittsfläche für den zu schaltenden Strom. Da die Durchtrittsfläche des Stroms sich durch die Bewegung des Kontaktstücks gegenüber dem Lagerstück ändert, kann es hier leicht durch das Auftreten von kleinen Lichtbögen zur Verzunderung kommen, wodurch der Übergangswiderstand des Lagers für den Strom stark erhöht wird, was diesen Vorgang noch verstärkt.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Abhilfe hiergegen einen zum Schneidlager parallelen elektrischen Weg zu schaffen, der aus einer Litze besteht, welche das Lager­ stück mit dem Kontaktstück verbindet. Die Litze kann an den beiden Elementen angeschweißt bzw. angelötet sein und schafft somit einen elektrischen Kurzschluß für den über das Schneidlager laufenden Stromweg.

Die Verwendung derartiger Litzen ist nicht nur relativ aufwendig bei der Herstellung und behindert eine Demontage des Kontaktstücks gegenüber dem Lagerstück, sondern es kann auch dazu kommen, daß die Verbindung der Litze mit dem Kontaktstück bzw. Lagerstück durch die häufige Bewe­ gung des Kontaktstücks brüchig wird und somit das zu behe­ bende Problem nicht dauerhaft beseitigt werden kann. Gleichzeitig sind aber aufgrund der erhöhten Langlebigkeit der mit den Schaltern bestückten Geräte, insbesondere Kraftfahrzeuge, die geforderten Schaltzahlen stark erhöht worden. Dies auch dadurch, daß durch den Ausfall eines Schalters die Funktionsfähigkeit erheblich größerer Bau­ gruppen gefährdet ist, die dann komplett ausgewechselt werden müßten.

Die Erfindung geht daher aus von einem Schalter, der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Aufgabe der Erfindung ist es, die dauerhafte Leitfähigkeit des Stromwegs in diesem Schalter zu verbessern, und die Herstellungskosten eines derartigen Schalters insofern herabzusetzen.

Die Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Schalter durch die sich aus dem Anspruch 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, statt der verwendeten Litze eine Feder zur elektrischen Über­ brückung des Schneidlagers zu wählen. Eine derartige Feder kann insbesondere bei nachfolgend beschriebenen Kippschal­ tern sehr einfach montiert werden, da sie sich einfach in das Schneidlager einlegen läßt und durch das Kontaktstück dauerhaft gehalten wird. Durch den schleifenden Angriff der Feder am Kontaktstück wird im Gegensatz zu der abrol­ lenden Bewegung der Lagerflächen zueinander die Kontakt­ fläche von Verschmutzung freigehalten, so daß man eine sich selbst reinigende Kontaktgabe zwischen Feder und Kon­ taktstück erhält.

Der Stromweg und damit auch der elektrische Widerstand läßt sich in Weiterbildung der Erfindung durch die Merkma­ le nach Anspruch 2 herabsetzen. Dabei greift die Feder an dem Kontaktstück in einem Bereich an, der den an dem Kon­ taktstück befestigten Kontakten besonders nahe ist.

Um die Kraft zu erhöhen, mit der die Feder auf das Kon­ taktstück einwirkt und gleichzeitig den Aufbau der Feder zu vereinfachen, empfiehlt sich in Weiterbildung der Er­ findung die Merkmalskombination nach Anspruch 3. Dabei wird die Feder als einfache Blattfeder ausgestaltet, deren einer Schenkel am Lagerstück befestigt ist, während der andere Schenkel unter Vorspannung an einer Fläche des Kon­ taktstücks angreift, die parallel zur Schwenkebene des Kontaktstücks liegt. Der erste Schenkel kann dabei auf das Lagerstück aufgeklemmt, geschweißt, gelötet oder in einer anderen Art leitend mit dem Lagerstück verbunden sein. Ei­ ne besonders einfache Befestigungsart für eine bestimmte Art von Kippschaltern wird weiter unten im Zusammenhang mit Anspruch 5 beschrieben.

Der Aufbau der Feder läßt sich erheblich vereinfachen, wenn man in Weiterbildung der Erfindung die Merkmale nach Anspruch 4 anwendet. Dabei ist die Feder im wesentlichen U-förmig ausgestaltet, wobei das Kontaktstück zwischen den beiden offenen Schenkeln der Feder eingespannt ist und zwischen diesen eine Schwenkbewegung ausführt. Die Feder kann dabei zwischen Lagerstück und Gehäuse eingeklemmt sein, so daß bei der Befestigung des Lagerstücks im Gehäu­ se gleichzeitig die Feder fixiert wird.

Eine andere besonders vorteilhafte Weiterbildung hinsicht­ lich der Befestigung der Feder bei einer bestimmten Ausge­ staltung eines Kippschalters ist durch die Merkmale nach Anspruch 5 gegeben. Dabei wird von einem Kippschalter aus­ gegangen, bei dem ein das Kontaktstück schwenkendes Schaltstück im wesentlichen in Längsrichtung des Kontakt­ stückes auf dieses federnd einwirkt. In diesem Falle, bei dem das Kontaktstück federnd in dem Schneidlager gehalten wird, ist es nach den Merkmalen nach Anspruch 5 besonders günstig, wenn der dritte Schenkel (Basisschenkel) der U-förmigen Feder zwischen Lagerfläche des Kontaktstücks und der zugehörigen Lagerfläche des Lagerstücks federnd eingeklemmt ist. Man erhält somit eine große Übergangsflä­ che zwischen Lagerstück und Feder, die sich durch die Be­ wegung des Kontaktstücks nicht ändert. Gleichzeitig wird die Schaltkraft des Schaltstücks zur Befestigung der Feder mit ausgenützt.

Soweit das Schneidlager derart ausgestaltet ist, daß das den Kontakten abgewandte Ende des Kontaktstücks in von den Kontakten abgewandter Richtung in eine Öffnung unterhalb der Lagerfläche ragt, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 6. Dabei werden einander entsprechende Öffnungen von Feder und La­ gerstück fluchtend angeordnet, so daß der Basisschenkel der Feder rahmenförmig wird (siehe Fig. 5), wobei die die Lagerflächen tragenden seitlichen Vorsprünge des Kontakt­ stücks die Feder auf dem Lagerstück halten. Dabei können zusätzlich noch Maßnahmen getroffen werden, die eine Ver­ schiebung des Basisschenkels gegenüber dem Lagerstück ver­ hindern, wie seitliche Ansätze, die das Lagerstück seit­ lich umgreifen, Vorsprünge, die in entsprechende Nuten im Lagerstück eingreifen oder Ausnehmungen in der Feder, die mit entsprechenden Vorsprüngen am Lagerstück zusammenwir­ ken.

Um die Kontaktgabe zwischen Feder und Kontaktstück und den Reinigungseffekt noch zu vergrößern, wird die Berührungs­ fläche des Schenkels der Feder an der Seitenfläche des Kontaktstücks durch entsprechende vorspringende Ausgestal­ tung der Feder in diesem Bereich gemäß Anspruch 7 herabge­ setzt, so daß sich nur noch eine im wesentlichen linien­ förmige oder kreisabschnittsförmige Berührungsfläche er­ gibt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläu­ tert. Darin zeigt

Fig. 1 einen Kippschalter mit einem in einer ersten Lage befindlichen Kontaktstück,

Fig. 2 einen geringfügig gegenüber Fig. 1 abgewandelten Kippschalter mit einem in einer zweiten Lage be­ findlichen Kontaktstück,

Fig. 3 eine vereinfachte Seitenansicht des Schalters nach Fig. 2,

Fig. 4 in vergrößerter und vereinfachter Darstellung ei­ ne Kontaktfeder in der Lage nach Fig. 3 und

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Kontaktfeder nach Fig. 4.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Kippschalter, dessen prinzipielle Wirkungsweise in der Patentschrift DE-PS 39 40 285 ausführlich beschrieben wird. Auf den Inhalt dieser Patentschrift wird daher an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen ausdrücklich Bezug genommen, so daß in­ soweit der Inhalt dieser Schrift Gegenstand der vorliegen­ den Beschreibung ist.

Dabei arbeiten die beiden Schalter nach Fig. 1 und 2 wie nachfolgend beschrieben. Wird von der in Fig. 1 gezeigten Ausgangslage aus der Schalthebel 47 in Richtung des Pfei­ les A von der Zwischendecke 12 wegbewegt, so folgen ihm der Stößel 46 und das Schaltstück 16 aufgrund der Schrau­ benfeder 45. Die Schaltwalze 21 gleitet an der Flanke 37 des Keilprofils 34 entlang bis zur Spitze 35, wobei die Druckfeder 22 zunehmend gespannt wird. Nach Überschreiten der Spitze 35 gleitet die Schaltwalze 21 auf der anderen Flanke von der Spitze 35 weg, wobei sich die Druckfeder 22 entspannt und den Kontaktbalken 33 schlagartig in die an­ dere, nicht gezeigte Ruhestellung bringt, in der der Kon­ taktniet 38 am Festkontakt 39 anliegt. Über diesen Fest­ kontakt, den Kontaktbalken 33 und dem Lagerstück 30 ist nun ein Stromkreis geschlossen. Bei der Umschaltung in die umgekehrte Richtung wird der Schalthebel 47 auf die Zwi­ schendecke 12 zu bewegt und durch das Schaltstück 16 über den Stößel 46 entgegen der Kraft der Schraubenfeder 45 verschwenkt.

Die Ausführung nach Fig. 1 ist ein Öffner, bei dem die elektrischen Kontakte in der Ruhestellung geschlossen und in der Arbeitsstellung geöffnet sind.

Wird als Schaltertyp ein Schließer gewünscht, bei dem die elektrischen Kontakte in der Ruhestellung geöffnet und in der Arbeitsstellung geschlossen sind und soll dabei die Ruhestellung des Schalthebels die gleiche wie bei der Aus­ führung nach Fig. 1 sein, so wird in der Bodenschale 11 anstelle des Festkontakts 39 ein anderer Festkontakt 55 befestigt, der sich mit einem einen Kontaktniet tragenden Abschnitt auf der der Zwischendecke 12 zugewandten Seite des Kontaktbalkens 33 direkt unterhalb der Zwischendecke 12 befindet.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist dieselbe Zwischendecke 12 wie bei der Ausführung nach Fig. 1 verwendet, die des­ halb - unabhängig davon, ob ein Kontakt 55 eingesetzt ist oder nicht - eine Aussparung 56 aufweist, in die das ver­ formte Ende des vom Festkontakt 55 getragenen Kontaktknies hineinragen kann. Ebenso ist die Bodenschale 11 bei beiden Ausführungsbeispielen dieselbe und dafür vorbereitet, ei­ nen Festkontakt 39 und/oder einen Festkontakt 55 aufzuneh­ men.

Auch der Kontaktbalken 33 ist in beiden Ausführungsbei­ spielen derselbe. Er ist jedoch bei der Ausführung nach Fig. 2 so gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 auf Um­ schlag montiert, daß der Kopf des Kontaktknies 38 nun der Zwischendecke 12 und insbesondere dem Festkontakt 55 zuge­ wandt ist und daß der Vorsprung 48 am Keilprofil 34 nun mit dem Anschlag 49 an der Bodenschale 11 zusammenwirken kann.

Die beschriebene Arbeitsweise der beiden Ausführungsformen des Schalters nach Fig. 1 und Fig. 2 zeigt also, daß zum einen der Kontaktbalken 33 während des Schaltvorgangs in einer parallel zur Zeichnungsebene liegenden Ebene ver­ schwenkt wird und daß andererseits über das Schaltstück 16 eine federnde Kraft auf das Kontaktstück 33 ausgeübt wird, die das Kontaktstück federnd gegen ein Lagerstück 30 drängt.

Das Schneidlager des Schalters hat den üblichen Aufbau. Das Lagerstück 30 hat dabei einen rechteckigen Durchbruch 31, der parallel zur Zeichenebene von zwei Stegen begrenzt wird, von denen der eine Steg 60 in Fig. 1 und Fig. 2 an­ gedeutet ist. In diesen Durchbruch 60 ragt der Kontaktbal­ ken 33 mit einem schmalen, das offene Ende 32 des Kontakt­ balkens bildenden Vorsprung, wobei die Seitenflächen des Endes 32 von den den Durchbruch formenden Flächen der Ste­ ge geführt sind. Die Breite des Kontaktbalkens 33 ist über seine gesamte Länge größer als am Ende 32, so daß zwei einander gegenüberliegende Absätze 61 entstehen, die schneidenförmig enden und sich an den Stegen 60 abstützen.

In üblicher Weise fließt nun der Strom über das als An­ schluß dienende Kontaktstück 30, die Kontaktfläche zwi­ schen Stegen 60 und Absätzen 61 und des Kontaktbalkens 33 sowie diesen selbst zu dem beweglichen Kontakt 38, der ggf. einen elektrischen Übergang zu dem Festkontakt 39 bzw. 55 schafft.

Um nun den Widerstand des Stromweges herabzusetzen, ist eine Kontaktfeder 62 vorgesehen, die, wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, im wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt besitzt. Die Kontaktfeder weist einen ersten Seitenschen­ kel 63, einen zweiten Seitenschenkel 64 und als dritten Schenkel 65, den Basisschenkel, auf.

Die Feder ist mit einer Durchbrechung 66 (Fig. 5) verse­ hen, die im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie der Durchbruch 31 besitzt und mit diesem fluchtet. Analog zu den Stegen 60 werden bei der Kontaktfeder 62 Federstege 67, 68 gebildet, die den Stegen 60 des Lagerstücks 30 zuge­ ordnet sind.

Wie weiter oben schon erläutert, wird durch die Kraft der Druckfeder 22 über die Schaltwalze 21 der Kontaktbalken 33 in der Zeichnung nach unten gedrückt. Die Feder liegt da­ mit zwischen den nach unten gedrückten Absätzen 61 des Kontaktbalkens und den Stegen 60 des ortsfest in dem Ge­ häuse 10 verankerten Lagerstücks 30. Durch diese Kraft wird die Feder gegenüber dem Lagerstück festgehalten und braucht also nur zusammen mit dem Kontaktbalken 33 am La­ gerstück 30 eingesetzt werden. Wie weiter oben schon be­ schrieben, läßt sich die Arretierung der Feder gegenüber dem Lagerstück noch durch einander zugeordnete Vorsprünge und Ausnehmungen der beiden Bauelemente, durch Umgreifen von Vorsprüngen an der Feder, aber auch durch Löten oder Schweißen, verbessern. Wichtig ist nur, daß eine gute Kon­ taktgabe zwischen dem Lagerstück 30 und der Kontaktfeder 62 gewährleistet ist.

Nachdem nunmehr der über das Lagerstück herrschende fließende Strom bzw. die dortige elektrische Spannung si­ cher und dauerhaft auf die Kontaktfeder übertragen wird, muß noch für einen Kontakt zwischen den Federschenkeln 63, 64 und dem Lagerbalken 33 gesorgt werden. Dies ge­ schieht dadurch, daß im ausgebauten Zustand der Kontaktfe­ der 62 der minimale Abstand der beiden Schenkel 63, 64 kleiner ist als die entsprechende Breite des Kontaktbal­ kens 33. Auf diese Weise wirken die beiden Federschenkel 63, 64 unter Vorspannung auf die Seitenflächen 69, 70 des Kontaktbalkens 33 ein, so daß sich hier ein schleifender und selbstreinigender Effekt ergibt.

Durch eine entsprechend gekrümmte Ausgestaltung der beiden Seitenschenkel 63, 64 der Feder 62 wird dafür gesorgt, daß die Auflagefläche dieser Schenkel an den Seitenflächen 69, 70 klein gehalten wird, so daß der Schleif- und Säube­ rungseffekt vergrößert wird. In der Praxis geschieht dies dadurch, daß an den Seitenschenkeln 63, 64 Vorsprünge 70, 71 angeformt werden, die die Schleiffläche vermindern.

Vorteilhaft ist das Prinzip, daß die zum Umschalten die­ nende Kraft der Druckfeder 22 gleichzeitig zum Halten der Kontaktfeder 62 mit ausgenutzt wird. Die Feder selbst sollte aus einem Material bestehen, welches sowohl federt, eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzt, und gleich­ zeitig eine erhebliche mechanische Festigkeit, um durch den Schleifvorgang nicht beschädigt zu werden. Als Mate­ rial empfiehlt sich hier Cu-Be (Kupfer-Beryllium). Für den Kontaktbalken 33 kann beispielsweise Messing verwendet werden, welches u. U. versilbert ist. Es ist auch zu beach­ ten, daß bei einer Halterung der Kontaktfeder 62 aus­ schließlich durch die Kraft der Druckfeder 22 die über die beiden Schenkel 63, 64 angreifende Kraft nicht zu groß ge­ macht wird, damit infolge der Reibungskraft nicht die Fe­ der 62 gegenüber dem Lagerstück 30 bewegt werden kann.

Claims (7)

1. Elektrischer Schalter mit einem gehäusefesten Lager­ stück (30), in dem über ein Schneidlager (60, 61) ein Kontaktbalken (33) schwenkbar gelagert ist, wobei der zu schaltende Strom vom Lagerstück (30) über das Schneidlager (60, 61) zu dem schwenkbar gelagerten Kon­ taktbalken (33) geführt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine sich an dem Lagerstück ab­ stützende Kontaktfeder (62) aus elektrisch leitendem Material unter Vorspannung schleifend an dem Kontakt­ stück (33) derart angreift, daß sich ein parallel zu dem Schneidlager (60, 61) verlaufender Stromweg ergibt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktfeder (62) im Bereich des Schneidlagers (60, 61) des Lagerstücks und an einem zwischen dem Schneidlager (60, 61) und dem zu schalten­ den Kontakt (38) am Kontaktbalken (33) liegenden Be­ reich am Kontaktbalken (33) angreift.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktfeder (62) eine Blattfeder mit wenigstens zwei Schenkeln (64, 65) ist, wobei der eine Schenkel (65) gegenüber dem Lagerstück (30) arretiert ist und der zweite Schenkel (64 bzw. 65) in der Schwenkebene des Kontaktbalkens (33) an diesem angreift.

4. Schalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ feder (62) im wesentlichen U-förmig ist und die einan­ der gegenüberliegenden ersten und dritten Schenkel (63, 64) mit gegeneinander gerichteter Kraft an den den Schenkeln zugewandten Seitenflächen (69, 70) des Kon­ taktbalkens (33) angreifen.

5. Schalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in Längsrichtung des Kontaktbalkens (33) eine zum Schneidlager (61, 62) weisende Federkraft vorgesehen ist, die den Kontaktbalken (33) im Schneid­ lager hält und daß ein Teil des den ersten und zweiten Schenkel (63, 64) miteinander verbindenden dritten Schenkels (65) der Kontaktfeder (62) zwischen zumindest einer Lagerfläche (61) des Kontaktbalkens (63) und der entsprechenden Lagerfläche (60) des Lagerstücks (30) die Kontaktfeder (62) eingespannt ist.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der dritte Schenkel (65) der auf dem Lagerstück (30) aufliegenden Kontaktfeder (62) und das Lagerstück (30) eine Öffnung (31, 66) besitzen, wo­ bei die beiden Öffnungen miteinander fluchtend angeord­ net sind, daß das lagerseitige Ende des Kontaktbalkens in die Öffnungen (31, 66) ragt und daß die Lagerflächen (61) des Kontaktbalkens (33) auf dem rahmenförmigen dritten Schenkel (65) abgestützt sind.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem ersten und zweiten Schen­ kel (63, 64) der Kontaktfeder (62) zwei im wesentlichen gegeneinander weisende Vorsprünge (71, 72) angeformt sind, die überwiegend linienförmig an den Seitenflächen (69, 70) des Kontaktbalkens (33) angreifen.