DE4425019C1 - Schalter, insbesondere Leistungsschalter, mit Betätigungsknopf zur Hand- oder Fußbetätigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter, insbesondere einen Leistungsschalter mit Betätigungsknopf zur Hand- oder Fußbe­ tätigung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 oder 2.

Es sind bereits Schalter bekannt, in denen eine Zeitsteuerung und ein Halterelais üblicher Bauart integriert sind, doch beanspruchen diese so viel Raum, daß sie für zahlreiche An­ wendungen nicht geeignet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitaus um­ fangreichere Anwendung eines derartigen Schalters durch eine besonders platzsparende Bauweise, die am Beispiel eines Druck-Druck-Schalters beschrieben wird, kostengünstig zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in einer ersten ein­ fachen Ausführungsform dadurch gelöst, daß durch Drücken des Betätigungsknopfes mittels eines Schaltgliedes ein Steuer- oder Hilfsstromkreis geschlossen wird, durch den die Magnet­ spule eines Elektromagneten erregt wird, gleichzeitig eine Ankerplatte an dem Schaltglied mechanisch in Berührung mit dem aktivierten Magnetkern des Elektromagneten kommt und ein Hauptstromkreis zu dem Verbraucher geschlossen wird, und daß die Ankerplatte von dem Elektromagneten auch dann weiter festgehalten wird, wenn der Betätigungsknopf des Schalters wieder losgelassen worden ist.

In einer zweiten, aufwendigeren Ausführungsform kann diese Aufgabe gemäß der Erfindung auch dadurch gelöst werden, daß durch Drücken des Betätigungsknopfes mittels eines ersten Schaltgliedes ein Steuer- oder Hilfsstromkreis geschlossen wird, der einen Elektromagneten erregt, daß mittels eines zweiten Schaltgliedes ein Hauptstromkreis geschlossen wird, und daß mit dem zweiten Schaltglied eine Ankerplatte derart verbunden ist, daß sie beim Schließen des Hauptstromkreises mit dem Magnetkern des im Steuer- oder Hilfsstromkreis lie­ genden, dem zweiten Schaltglied räumlich zugeordneten Elek­ tromagneten mechanisch in Berührung kommt und von diesem auch dann weiter festgehalten wird, wenn der Betätigungsknopf des Schalters wieder losgelassen worden ist.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen solcher Schalter sind in den Ansprüchen 3 bis 9 gekennzeichnet.

Um das relativ viel Raum beanspruchende Halterelais üblicher Bauart zu ersetzen, ist der erfindungsgemäße Schalter in beiden Ausführungsformen so ausgelegt, daß durch die manuell ausgelöste Schalterbewegung ein Hilfsstromkreis und außerdem ein Hauptstromkreis geschlossen wird, der durch einen im Hilfs- oder Steuerstromkreis liegenden Elektromagneten so lange aufrechterhalten wird, bis entweder durch die Zeit­ steuerung einer im Schalter eingebauten Elektronik oder durch erneutes Betätigen des Schalters der Stromkreis unterbrochen wird.

Der im Steuer- oder Hilfsstromkreis liegende Elektromagnet kann insbesondere bei der einfacheren Ausführungsform gleich­ zeitig mit dem Schließen des Hauptstromkreises oder bei der aufwendigeren Ausführungsform auch schon vorher erregt wer­ den. Von besonderem Vorteil ist in beiden Fällen, daß der Elektromagnet durch die besondere Anordnung der Ankerplatte am Schaltglied im Hauptstromkreis so schwach und dementspre­ chend platzsparend ausgebildet werden kann, daß die Anker­ platte, die gleichzeitig mit dem Schließen des Hauptstrom­ kreises am Magnetkern des erregten Elektromagneten zur Anlage kommt, von diesem nur gehalten, jedoch nicht angezogen zu werden braucht. Von besonderem Vorteil kann es dabei auch sein, wenn der Elektromagnet bereits kurz vor dem Schließen des Hauptstromkreises vorerregt ist. Hierdurch ist die volle Haltekraft schon beim Schließen des Hauptstromkreises verfüg­ bar.

Während in der ersten Ausführungsform des Schalters die Ab­ schaltung nur durch eine Zeitsteuerung erfolgt - es sei denn, man baut in den Schalter eine mechanisch bewirkte Zwangsun­ terbrechung ein -, ist die Elektronik der zweiten Ausfüh­ rungsform in zwei Funktionselemente unterteilt, einen Aus­ wertungs- und einen Zeitsteuerteil. Letzterer hat zwei Funk­ tionen, einmal die eigentliche Zeitsteuerung und zum anderen die Ein- bzw. Ausschaltung des Schalters.

Ein Erkennungsteil stellt bei der manuellen Schalterbetäti­ gung fest, ob sich der Schalter in ein- oder ausgeschaltetem Zustand befindet. Ist der Schalter ausgeschaltet, wird er durch die manuelle Betätigung eingeschaltet, anderenfalls durch die gleiche manuelle Betätigung ausgeschaltet.

Die Zeitsteuerung unterbricht nach einer vorbestimmten Zeit automatisch den Erregerstromkreis, um den Hauptstromkreis zum Verbraucher zu unterbrechen.

Durch manuelle Betätigung des Schalters wird der Hilfsstrom­ kreis geschlossen, durch den die Zeitsteuerung in Betrieb gesetzt wird, sofern der Hauptstromkreis geöffnet, also der Schalter ausgeschaltet ist. Hierdurch wird der Stromkreis der Erregerspule des Elektromagneten geschlossen, dieser also aktiviert. Gleichzeitig oder im weiteren Verlauf der Schal­ terbetätigung wird der Hauptstromkreis und damit der Strom­ kreis zum Verbraucher geschlossen. Damit gleichzeitig werden Ankerplatte und Magnetkern des Elektromagneten in direkte Berührung gebracht. Die Ankerplatte, die sicher mit der Kon­ taktbrücke des Hauptstromkreises verbunden ist, wird nun vom Kern des Elektromagneten festgehalten. So bleibt der Haupt­ stromkreis geschlossen, bis entweder die durch die Zeitsteue­ rung vorbestimmte Zeit abgelaufen ist und die Zeitsteuerung infolgedessen den Hilfsstromkreis zum Elektromagneten unter­ bricht, der daraufhin abfällt, woraufhin der Hauptstromkreis unterbrochen wird, oder, falls während der Einschaltzeit eine erneute manuelle Schalterbetätigung erfolgt, der Auswertungs­ teil dieses entsprechende Signal der Zeitsteuerung mitteilt. Daraufhin unterbricht die Zeitsteuerung den Hilfsstromkreis zum Elektromagneten, wodurch dann auch der Hauptstromkreis, ebenso wie nach Ablauf der durch die Zeitsteuerung vorbe­ stimmten Zeit, unterbrochen wird.

Dadurch, daß das Schaltglied im Hauptstromkreis nach der Schalterbetätigung nicht elektromagnetisch geschlossen, son­ dern durch den im Hilfsstromkreis liegenden Elektromagneten in Abhängigkeit von einer platzsparenden elektronischen Zeit­ steuerung nur gehalten wird, ergibt sich auch eine erhebliche Kostensenkung bei der Herstellung des Schalters und ebenfalls eine beachtliche Raumeinsparung.

Der Schalter ist vorteilhafterweise so ausgebildet, daß die elektrische oder elektronische Steuerung den Schaltzustand des Schalters erkennt und danach auf "Schließen" oder "Öff­ nen" eines Stromkreises entscheidet. Er kann sowohl automa­ tisch durch die Zeitsteuerung wie auch manuell abschaltbar sein, aber auch nur entweder automatisch oder mechanisch.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Teildarstellung der für den erfindungsgemäßen Schalter funktionsnotwendigen wesentlichen Einzel­ teile,

Fig. 2 eine geklappte Längsseitenansicht von weiteren Einzelheiten des Schalters,

Fig. 3 ein Schaltbild für einen solchen Schalter und

Fig. 4 ein Schaltbild für eine gegenüber Fig. 1 bis 3 vereinfachte Ausführungsform des Schalters.

Der in Fig. 1 bis 3 mit seinen funktionsnotwendigen Einzel­ teilen rein schematisch dargestellte Schalter 1 ist als Lei­ stungsschalter in der technisch vorzuziehenden umfangreich­ sten Ausführungsform ausgebildet mit einem Gehäuse 2 und einem Betätigungsknopf 3 zur Hand- oder Fußbetätigung, vor­ zugsweise mit integrierter Zeitsteuerung und/oder Schaltzu­ standserkennung mit oder ohne Beleuchtungseinrichtung zur Schaltstellungsanzeige.

Der Schalter 1 ist so ausgelegt, daß durch Drücken des Betä­ tigungsknopfes 3 entweder gleichzeitig oder stufenweise nach­ einander mittels eines ersten Schaltgliedes 4 ein Steuer- oder Hilfsstromkreis I geschlossen wird, der einen Elektroma­ gneten 5 erregt, und daß mittels eines zweiten Schaltgliedes 6 ein Hauptstromkreis II geschlossen wird. Mit dem zweiten Schaltglied 6 ist eine Ankerplatte 7 (Fig. 1) verbunden, die beim Schließen des Hauptstromkreises II mit dem Magnetkern 8 des erregten Elektromagneten 5 in mechanische Berührung kommt und von diesem auch dann weiter festgehalten wird, wenn der Betätigungsknopf 3 wieder losgelassen worden ist.

Der Schalter 1 weist im Betätigungsweg zwischen dem ersten Schaltglied 4 für den Hilfsstromkreis I und dem zweiten Schaltglied 6 für den Hauptstromkreis II in koaxialer Aus­ richtung mit dem Betätigungsknopf 3 einen unter Federvorspan­ nung stehenden Teleskopstößel 9 mit einem am Schaltergehäuse 2 in Schalterbetätigungsrichtung 10 federnd abgestützten Stößelkopf 11 und mit einem in einer Bohrung am Stößelkopf gegen die Wirkung einer Druckfeder 12 anschlagbegrenzt ver­ schiebbaren Stößelschaft 13 auf, der an seinem unteren Ende das Schaltglied 6 für den Hauptstromkreis II und die damit fest verbundene Ankerplatte 7 für den Kontakt mit dem in axialer Verlängerung des Teleskopstößels 9 angeordneten Elek­ tromagneten 5 trägt.

Der Teleskopstößel 9 trägt an seinem Stößelkopf 11 eine stirnseitige Schnappscheibe 14, die nach Schließen des Haupt­ stromkreises II und Magnetschluß der Ankerplatte 7 mit dem Elektromagneten 5, wobei sich auch der Teleskopstößel 9 in seiner zusammengedrückten Endstellung befindet, einen auf den Betätigungsknopf 3 noch ausgeübten Betätigungsdruck federnd aufnimmt.

Im einzelnen ist der Schalter 1 wie folgt ausgebildet: Im Schaltergehäuse 2 ist der Betätigungsknopf 3 mittels einer Druckfeder 20 federbeaufschlagt gelagert. An einem Fortsatz 21 des Betätigungsknopfes 3 ist eine Kontaktbrücke 22 gegen­ über zwei festen Kontakteilen 23, 24 beweglich angebracht. Die Kontaktteile 23, 24 bilden zusammen mit der Kontaktbrücke 22 das erste Schaltglied 4 im Hilfsstromkreis I. Wird der Betätigungsknopf 3 niedergedrückt, so stellt zunächst die Kontaktbrücke 22 den Kontakt mit den beiden Kontaktteilen 23, 24 her, wodurch eine Zeitsteuerung 25 der Elektronik im Hilfsstromkreis I (Fig. 3) in Betrieb gesetzt und die Spule des Elektromagneten 5 erregt wird. Mit weiterer Betätigung des Betätigungsknopfes 3 trifft dessen Fortsatz 21 auf die Schnappscheibe 14 am Stößelkopf 11, wodurch die Bewegung des Betätigungsknopfes 3 auf den Stößelkopf 11 und weiter auf den Stößelschaft 13 des Teleskopstößels übertagen wird. Der Stö­ ßelschaft 13 ist im Stößelkopf 11 gegen den Druck der Feder 12 anschlagbegrenzt verschiebbar gelagert. Der Stößelschaft 13 weist hierfür seitliche Ansätze 26 auf, die in ein Fenster 27 am Stößelkopf 11 hineinragen und durch Anschlag an der Oberkante des Fensters 27 den Stößelschaft 13 in seiner Rela­ tivbewegung gegenüber dem Stößelkopf 11 begrenzen.

Der Teleskopstößel 9 verfügt außerdem über einen äußeren Anschlag 28 am Stößelkopf 11, mit dem er sich in Ruhestellung an einem ersten Steg 29 einer Trägerplatte 30 im Inneren des Schalters 1 abstützt. An dem Anschlag 28 stützt sich auch eine Druckfeder 31 ab, deren anderes Ende an einem zweiten Steg 32 der Trägerplatte 30 anliegt. Der im Inneren des Stö­ ßelkopfes 11 in einer Bohrung teleskopartig verschiebbar geführte Stößelschaft 13 ist durch die Druckfeder 12 in Rich­ tung einer zweiten Kontaktbrücke 33, die am unteren Ende des Stößelschaftes 13 befestigt ist, federbelastet. Die zweite Kontaktbrücke 33 bildet zusammen mit zwei weiteren festen Kontakten 34, 35 das zweite Schaltglied 6 im Hauptstromkreis II des Schalters.

Für die Befestigung der Kontaktbrücke 33 ist der Stößelschaft 13 an seinem unteren Ende mit einem Zapfen 36 versehen, der durch Bohrungen in der Kontaktbrücke 33 und in der Ankerplat­ te 7 ragt und in einem Versenk der Ankerplatte 7 eingeklippt, gebördelt, genietet oder in ähnlicher Weise befestigt ist, um die Kontaktbrücke 33 und die Ankerplatte 7 fest miteinander und mit dem Stößelschaft 13 zu verbinden.

Die so auf die Kontaktbrücke 33 übertragene Betätigung des Betätigungsknopfes 3 führt zur Schließung des über die Kon­ takte 34 und 35 führenden Hauptstromkreises II, und gleich­ zeitig oder unmittelbar danach kommt die Ankerplatte 7 mit der Stirnfläche des Magnetkerns 8 des erregten Elektromagne­ ten 5 in kraftschlüssige Berührung.

Da der Elektromagnet 5 durch Schließen der Kontakte 23, 24 des Hilfsstromkreises erregt worden ist, hat er bereits seine volle Leistung erreicht und hält somit die Kontaktbrücke 33 des Hauptstromkreises II zuverlässig in Verbindung mit den Kontakten 34, 35.

Nachdem die Ankerplatte 7 und der Magnetkern 8 des Elektroma­ gneten 5 aufeinandergetroffen sind und der Teleskopstößel 9 seine zusammengedrückte Endstellung erreicht hat, springt die Schnappscheibe 14 am Stößelkopf 11 um und vermittelt so dem Benutzer ein durchaus wünschenswertes, auf jeden Fall positi­ ves Schaltgefühl.

Die Steuerelektronik des Schalters ist in dem Schaltbild von Fig. 3 gezeigt. Bei dieser Ausführung wird der Hilfsstrom­ kreis I mit den Kontaktteilen 23, 24 und der ersten Kontakt­ brücke 22 durch die manuelle Schalterbetätigung zuerst ge­ schlossen. Da der Hauptstromkreis II mit den Kontakten 34, 35 und der zweiten Kontaktbrücke 33 zu diesem Zeitpunkt noch offen ist, liegt am Eingang der Zeitsteuerung 25 ein negati­ ves Signal an. Durch Schließen der Kontaktteile 23, 24 wird der Hilfsstromkreis I zur Spule des Elektromagneten 5 ge­ schlossen und die Zeitsteuerung 25 aktiviert. Im weiteren Verlauf der Schalterbewegung wird auch der Hauptstromkreis II geschlossen und bleibt durch die Haltekraft des Elektromagne­ ten 5 auch dann noch geschlossen, wenn der Betätigungsknopf 3 in seine Ruhelage zurückgekehrt ist. Wird der Schalter während der durch die Zeitsteuerung 25 bestimmten Einschalt­ zeit erneut betätigt, so liegt jetzt ein positives Signal am Eingang der Zeitsteuerung 25 und veranlaßt diese, den Hilfs­ stromkreis I zum Elektromagneten 5 zu unterbrechen. Hierdurch wird die Ankerplatte 7 freigegeben, so daß sich der Haupt­ stromkreis II öffnet und der im Hauptstromkreis II liegende Verbraucher 37 abgeschaltet wird. Das Abschalten des Haupt­ stromkreises II erfolgt auch nach Ablauf der durch die Zeit­ steuerung 25 vorgegebenen Einschaltdauer genauso.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ergibt sich durch eine Integration der Zeitsteuerung 25 und der für die Schaltzustandserkennung und sonstige Funktionen des Schalters vorgesehenen elektroni­ schen Bauteile in einer Leiterplatte 38, die mit den Kontakt­ teilen 23, 24 des Hilfsstromkreises I und mit der Erreger­ spule des Elektromagneten 5 verbunden sind, eine besonders kompakte Bauweise eines solchen Schalters, wenn die Leiter­ platte in unmittelbarer räumlicher Nähe zu der die mechani­ schen Funktionsteile des Schalters aufnehmenden Trägerplatte 30 mit den davon aufragenden Stegen 29 und 32 im Schalterge­ häuse 1 angeordnet ist.

In Fig. 4 ist ein Schaltbild für eine einfachere Ausführungs­ form des Schalters 1 gezeigt. Dieser Schalter ist so ausge­ bildet, daß gleichzeitig mit dem durch den Betätigungsknopf 3 mechanisch bewirkten Schließen des Hauptstromkreises II mittels des Schaltgliedes 6 die daran befestigte Ankerplatte 7 in kraftschlüssige Berührung mit dem Magnetkern 8 des er­ regten Elektromagneten 5 gebracht wird, so daß dieser die Ankerplatte 7 festhält und damit auch den Stromkreis II ge­ schlossen hält, und zwar auch dann noch, wenn der Betäti­ gungsknopf 3 losgelassen worden ist. Dem Elektromagneten 5 ist auch hier ein Steuer- oder Hilfsstromkreis I mit einer Zeitsteuerung 25, die den Haltestrom des Elektromagneten 5 steuert, zugeordnet.

Bezugszeichenliste

1 Schalter
2 Schaltergehäuse
3 Betätigungsknopf
4 Schaltglied
5 Elektromagnet
6 Schaltglied
7 Ankerplatte 8 Magnetkern
9 Teleskopstößel
10 Schalterbetätigungsrichtung
11 Stößelkopf
12 Druckfeder
13 Stößelschaft
14 Schnappscheibe
20 Druckfeder
21 Fortsatz
22 Kontaktbrücke
23 Kontaktteil
24 Kontaktteil
25 Zeitsteuerung
26 Ansätze
27 Fenster
28 Anschlag
29 Steg
30 Trägerplatte
31 Druckfeder
32 Steg
33 Kontaktbrücke
34 Kontakt
35 Kontakt
36 Zapfen
37 Verbraucher
38 Leiterplatte
I Hilfsstromkreis
II Hauptstromkreis.

Claims (9)

1. Schalter, insbesondere Leistungsschalter, mit Betäti­ gungsknopf zur Hand- oder Fußbetätigung, dadurch gekennzeichnet, daß durch Drücken des Be­ tätigungsknopfes (3) mittels eines Schaltgliedes (6) ein Steuer- oder Hilfsstromkreis (I) geschlossen wird, durch den die Magnetspule eines Elektromagneten (5) erregt wird, gleichzeitig eine Ankerplatte (7) an dem Schalt­ glied (6) mechanisch in Berührung mit dem aktivierten Magnetkern (8) des Elektromagneten (5) kommt und ein Hauptstromkreis (II) zu dem Verbraucher (37) geschlossen wird, und daß die Ankerplatte (7) von dem Elektromagne­ ten (5) auch dann weiter festgehalten wird, wenn der Betätigungsknopf (3) des Schalters (1) wieder losgelas­ sen worden ist.

2. Schalter, insbesondere Leistungsschalter, mit Betäti­ gungsknopf zur Hand- oder Fußbetätigung, dadurch gekennzeichnet, daß durch Drücken des Be­ tätigungsknopfes (3) mittels eines ersten Schaltgliedes (4) ein Steuer- oder Hilfsstromkreis (I) geschlossen wird, der einen Elektromagneten (5) erregt, daß mittels eines zweiten Schaltgliedes (6) ein Hauptstromkreis (II) geschlossen wird, und daß mit dem zweiten Schaltglied (6) eine Ankerplatte (7) derart verbunden ist, daß sie beim Schließen des Hauptstromkreises (II) mit dem Ma­ gnetkern (8) des im Steuer- oder Hilfsstromkreis (I) liegenden, dem zweiten Schaltglied (6) räumlich zugeord­ neten Elektromagneten (5) mechanisch in Berührung kommt und von diesem auch dann weiter festgehalten wird, wenn der Betätigungsknopf (3) des Schalters (1) wieder losge­ lassen worden ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schalter eine integrierte elektrische oder elektronische Zeitsteuerung aufweist.

4. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zunächst der Steuer- oder Hilfs­ stromkreis (I) und danach der Hauptstromkreis (II) ge­ schlossen und die Ankerplatte (7) mit dem Kern (8) des Elektromagneten (5) in Berührung gebracht wird.

5. Schalter nach Anspruch 2 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er im Betätigungsweg zwi­ schen dem ersten Schaltglied (4) für den Hilfsstromkreis (I) und dem zweiten Schaltglied (6) für den Hauptstrom­ kreis (II) in koaxialer Ausrichtung mit dem Betätigungs­ knopf (3) einen unter Federvorspannung stehenden Tele­ skopstößel (9) mit einem am Schaltergehäuse (2) in Schalterbetätigungsrichtung (10) federnd abgestützten Stößelkopf (11) und mit einem am Stößelkopf (11) gegen die Wirkung einer Druckfeder (12) anschlagbegrenzt ver­ schiebbaren Stößelschaft (13) aufweist, der an seinem unteren Ende das Schaltglied (6) für den Hauptstromkreis (II) und die damit fest verbundene Ankerplatte (7) für den Kontakt mit dem in axialer Verlängerung des Tele­ skopstößels (9) angeordneten Elektromagneten (5) trägt.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Teleskopstößel (9) an seinem Stößelkopf (11) eine stirnseitige Schnappscheibe (14) trägt, die nach Schließen des Hauptstromkreises (II) und Magnetschluß der Ankerplatte (7) mit dem Elektromagneten (5), wobei sich auch der Teleskopstößel (9) in seiner zusammengedrückten Endstellung befindet, einen auf den Betätigungsknopf (3) noch ausgeübten Betätigungsdruck federnd aufnimmt.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrische oder elektronische Zeitsteuerung den Schaltzu­ stand des Schalters (1) erkennt und danach auf "Schlie­ ßen" oder "Öffnen" eines Stromkreises entscheidet.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß er so­ wohl automatisch durch die Zeitsteuerung wie auch manu­ ell abschaltbar ist.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schalter (1) so ausgelegt ist, daß er nur durch die Zeitsteuerung automatisch, jedoch nicht manuell ab­ schaltbar ist.