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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Schalter, der im Wesentlichen zur
Verwendung als allgemeiner Notausschalter für Batterien in elektrischen Fahrzeugsystemen
niedriger Spannung und ähnlichem
verwendet wird.
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Genauer
bezieht sich die Erfindung auf einen Schalter gemäß dem Oberbegriff
des Anspruch 1, der aus der
EP-A-0645791 bekannt
ist. Schalter dieser Bauart werden normalerweise mit zumindest einem
Paar fester Kontakte, zumindest einem beweglichen Kontakt, der mit
Bezug auf die festen Kontakte zwischen einer offenen Stellung und
einer geschlossenen Stellung verschoben werden kann, ausgestattet.
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Zur
Verwendung in elektrischen Fahrzeugsystemen als Batterie-Notausschalter
bestimmte Schalter müssen
in der Lage sein in Notfällen
durch eine einfache und intuitive Handlung eine Stromkreisunterbrechung
sicher zu stellen, wie z. B. die Anwendung von Druck auf ein Knopf.
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Bei
anderen Anwendungen kann statt dessen die gegenteilige Notwendigkeit
bestehen, d.h., dass es nur Personal im Besitz eines speziellen Schlüssels gestattet
ist, den Schalter zu öffnen
oder zu schließen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schalter bereitzustellen,
der einfach, robust und zuverlässig
ist, wobei er einen Steuermechanismus aufweist, der es ermöglicht,
dass sowohl durch den Kopf als auch durch den Schlüssel betätigte Versionen
des Schalters realisiert werden.
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Gemäß dieser
Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Schalter mit den in Anspruch
1 spezifizierten Merkmalen gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
detailliert beschrieben, die als nicht einschränkendes Beispiel geliefert
werden, und wobei:
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1 eine perspektivische Ansicht
einer ersten Art von Ausführungsform
eines Schalters gemäß der Erfindung
ist,
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2 eine Draufsicht des Schalters
aus 1 ist,
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3 und 4 Querschnittsansichten entlang der Linien
III-III bzw. IV-IV sind, wie in 2 gezeigt ist,
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5 eine perspektivische freigeschnittene Ansicht
des Schalters aus 1 ist,
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6 und 7 teilweise Querschnittsansichten sind,
die den Schalter in 1 in
der geöffneten
bzw. der geschlossenen Stellung zeigen,
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8 eine schematische perspektivische Ansicht
ist, die das durch den Pfeil VIII in 2 bezeichnete
Teil zeigt,
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9, 10, 11 und 12 schematische Draufsichten, rechtwinklig
zu dem Pfeil IX in 8 sind, und
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13 und 14 teilweise, perspektivische weggeschnittene
Ansichten einer zweiten Art von Ausführungsform des Schalters gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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Mit
Bezug auf die 1 bezeichnet
der Gegenstand 10 eine erste Art von Ausführungsform
des Schalters gemäß der Erfindung,
der zur Verwendung als Batterie-Notausschalter
für Fahrzeuge,
Boote und ähnliches
bestimmt ist. Der Schalter 10 hat einen Stützkörper 12 in
einem injektionsgeformten Kunststoffwerkstoff, aus dem zwei elektrische
Kontakte 14 vorspringen. Bei dem Beispiel der in der Figur
dargestellten Ausführungsform
ist der Schalter 10 ebenfalls mit einer Anzahl von zweiten,
elektrischen offenen Kabelschuhen 16 ausgestattet. Der
Schalter 10 gemäß der ersten
Art von Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat einen Steuerknopf 18, der verwendet
wird, das Öffnungs-
und Schließmanöver des
Schalters zu steuern.
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Mit
Bezug auf die 3 und 4 tragen die Kabelschuhe 14 ein
paar fester Kontakte 20, die innerhalb eines Hohlraums 22 in
dem Hauptkörper 12 vorhanden
sind. Die festen Kontakt 20 arbeiten mit einem auf einem
mobilen Element 26 getragenen mobilen Kontakt 24 zusammen,
der so befestigt ist, dass er innerhalb eines rohrförmigen Abschnittes 28 des Hauptkörpers 12 gleiten
kann. Das mobile Element 26 trägt eine zusammengedrückte Spiralfeder 30,
die den mobilen Kontakt 24 gegen den Sitz 32 des
mobilen Elementes 26 drückt.
Dieses mobile Element arbeitet mit einer prismatischen Führung 32 zusammen,
die an der Innenseite des Stützkörpers 12 (5) so hergestellt ist, dass
es sich entlang der Längsachse 34 bewegen
kann, aber ohne in der Lage zu sein, um die zuvor erwähnte Achse
zu drehen. Das den mobilen Kontakt 24 tragende mobile Element 26 kann
sich zwischen der in 3 gezeigten
offenen Kontaktstellung und einer geschlossenen Stellung bewegen,
bei der der mobile Kontakt 24 gegen die festen Kontakte 20 gedrückt wird.
Das mobile Element 26 wird durch eine durch die zusammengedrückte Spiralfeder 38 erzeugte
elastische Kraft koaxial mit der Längsachse 34 zu der
offenen Stellung geschoben und zwischen einer Wand 40 des
Stützkörpers 12 und
einem Anhängsel 42 des
mobilen Elements 26 angeordnet.
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Eine
kleine Gleitspindel 44 ist entlang der Längsachse 34 angeordnet
und trägt
einen mobilen Hilfskontakt 45, der mit dem festen Hilfskontakt 46 zusammen
arbeitet, der mit den Hilfskabelschuhen 16 verbunden ist.
Die Spindel 44 ist mit einer zusammengedrückten Feder 48 verbunden,
die dazu tendiert, sie gegen die offene Kontaktstellung zu schieben.
Das Anhängsel 42 des
mobilen Elementes 26 ruht in der geschlossenen Kontaktstellung
gegen das Ende der Spindel 44 und drückt wiederum die Spindel 44 in
die geschlossene Hilfskontaktstellung.
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Mit
Bezug auf 5 trägt das mobile
Element 26 bei seinem oberen Ende eine nockenförmige Oberfläche 50,
mit der Form eines im wesentlichen aus einem runden Profil erhaltenen
Teils. Das mobile Teil 36 ist bevorzugt mit zwei oder mehr
nockenförmigen
Oberflächen 50 ausgestattet,
die entlang der oberen Umfangsgrenze des mobilen Elements 26 winkelig
gleich beabstandet sind. Jede dieser nockenförmigen Oberflächen 50 arbeitet
mit einem Druckelement 52 zusammen, das durch ein Drehsteuerteil 54 getragen
wird. Das Drehsteuerteil 54 ist koaxial zu und über dem
mobilen Element 26 angeordnet, und weist eine obere Oberfläche 56 auf,
die einem Sitz 58 gegenüber
steht, der mit Bezug auf den Hauptkörper 12 befestigt
ist und bevorzugt als ein gemeinsamer Teil des oberen Endes des
rohrförmigen
Abschnittes 28 erhalten wird. Das Drehsteuerteil 54 wird
durch die elastische Kraft der Feder 38 gegen den Sitz 58 geschoben.
Tatsächlich
schiebt die Last auf der Feder 38 das mobile Element 26 nach
oben, das wiederum über
den Kontakt zwischen den nockenförmigen
Oberflächen 50 und
dem Druckelement 52 das Drehelement 54 nach oben
schiebt. Die obere Oberfläche 56 des
Drehsteuerteils 54 ist mit zumindest einem Anschlag 60 ausgestattet,
der bestimmt ist, mit einem entsprechenden Anschlag 62 zusammen
zu arbeiten, der auf der Berührungsoberfläche 58 vorhanden
ist (siehe 6 und 7). Wie in 7 dargestellt tritt das umgekehrte ineinander
Eingreifen zwischen den Anschlägen 60 und 62 auf, wenn
die Winkelposition des Drehsteuerteils 54 der geschlossenen
Kontaktstellung entspricht, d.h. dem Zustand, bei dem das mobile
Teil 26 sich in seiner niedrigsten Stellung befindet. Das
Drehsteuerteil 54 kann sich ebenfalls frei in die Richtung
der Längsachse 34 bewegen,
um die Anschläge 60 und 62 zu
lösen,
und so dem Schalter zu gestatten, in die offene Kontaktstellung
zurückzukehren.
Zwei oder mehrere Paare von zusammen arbeitenden Anschlägen 60 und 62 könnten auf
den gegenseitig gegenüberstehenden
Oberflächen 56 und 58 bereitgestellt
werden.
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Mit
Bezug auf die 2 und 5 weist das Drehsteuerteil 54 einen
axialen Abschnitt 64 auf, der nach oben vorspringt und
mit einem paar Glieder 66 ausgestattet ist, die mit entsprechend
gebogenen Nuten 68 in Eingriff sind, die innerhalb des
Steuerknopfs 18 und mit ihrem Mittelpunkt auf der Längsachse 34 ausgebildet
sind. Eine Rückkehrfeder 69 ist um
das Glied 64 angeordnet, und hat ihre Enden mit dem Stützkörper 12 bzw.
dem Steuerknopf 18 verankert. Die Nuten 68 weisen
eine winkelige Ausdehnung von ungefähr 90° auf, was dem Winkelweg entspricht,
dem der Steuerknopf 18 ausgesetzt sein muss, um den Schalter
aus der offenen Stellung in die geschlossene Stellung zu bringen.
Die Rückkehrfeder 69 wendet
auf den Steuerknopf 18 eine elastische Kraft auf, die tendiert
zu verursachen, dass er sich in die Richtung dreht, die entgegengesetzt
zu der ist, in die er bei dem Manöver gedreht werden muss, um
den Schalter zu schließen,
bzw. bei dem Manöver,
das den Schalter von der offenen Kontaktstellung in die geschlossene
Kontaktstellung bringt. Die gebogenen Nuten 68 des Steuerknopfs 18 erscheinen
auf der äußeren Oberfläche des
Knopfs, so dass die Glieder 66 sichtbar sind, wenn der
Schalter von oben betrachtet wird. Bevorzugt sollten die Glieder 66 gefärbt sein,
so dass sie leicht sichtbar sind, und "AUS"-Anzeigen sind an
der oberen Oberfläche des
Knopfs 18 bereitgestellt, so dass der Zustand des Schalters
in der entsprechenden offener Kontakt oder geschlossener Kontaktstellung
visuell bestimmt werden kann.
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Die
Betätigung
des Schalters gemäß der Erfindung
wird nun beginnend mit der offenen Kontaktanordnung beschrieben,
die in den 3 und 6 dargestellt ist. Bei diesem
Zustand befindet sich der Knopf 18 in der in 9 gezeigten Stellung. Die
Glieder 66 sind in Kontakt mit dem ersten Ende der entsprechenden
Nuten 68. Wie in 6 dargestellt,
ist die Stellung des Druckelementes des Drehsteuerelementes 54 auf
gleichem Niveau mit dem untersten Punkt der geneigten Oberfläche 50 und
folglich befindet sich das mobile Element 26 in seiner
oberen Stellung, bei der der mobile Kontakt 24 von den
festen Kontakten 20 getrennt ist. Um den Schalter 10 in
die geschlossene Kontaktbetätigungsstellung
zu setzen, wird der Steuerknopf 18 mit Bezug auf 9 um ungefähr 90° in eine
Uhrzeigersinnrichtung gedreht. Während
dieser Drehung werden die Glieder 66 durch den Kontakt
mit den Enden der Nuten 68 in eine Drehung um die Achse 34 gezogen.
Folglich führt
der Axialabschnitt 64, der die Glieder 66 dreht, ebenfalls
eine Drehung um ungefähr
90° durch
und dreht das Drehsteuerteil 54 um das selbe Ausmaß. Wenn
diese Drehung vollständig
ist, ist die Anordnung des Schalters die in 7 gezeigte, wobei der Anschlag 60 mit
dem stationären
Anschlag 62 in Eingriff ist. Die Drehung des Drehsteuerteils 54 positioniert
das Druckelement 52 auf gleichem Niveau mit dem höchsten Punkt
der geneigten Oberfläche 50. Da
das mobile Element 26 mit Bezug auf das stationäre Gehäuse nicht
weiter drehen kann, wird dieses Element folglich geneigt, um sich
gegen den Schub der zusammengedrückten
Feder 38 nach unten zu bewegen. Diese Bewegung des mobilen
Elementes 26 nach unten bringt den mobilen Kontakt 24 in
Kontakt mit den festen Kontakten 20. Die Spiralfeder 30 hält den mobilen
Kontakt 24 gegen die festen Kontakte 20 gedrückt und
gestattet die Bewegung des mobilen Kontaktes, um Spiel und Toleranzen
zu gestatten. wenn die 90° Uhrzeigersinndrehung
des Knopfs 28 beendet ist, befinden sich die Glieder 66 mit
Bezug auf den Knopf in der in 10 dargestellten
Stellung. Wenn der Benutzer den Knopf 18 löst, wird
er unter der Aktion der Rückkehrfeder 69 gegen
den Uhrzeigersinn drehen. Die Drehung gegen den Uhrzeigersinn endet,
wenn die Glieder 66 in der in 11 gezeigten Stellung mit den gegenüberliegenden
Enden der Nuten 68 in Berührung kommen. Diese Stellung
ist für
den Knopf 18 eine stabile Stellung. Die Glieder 66 sind
entsprechend zu dem "EIN" Schalter angeordnet,
der den geschlossenen Kontaktarbeitszustand des Schalters 10 bezeichnet.
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Bei
der geschlossenen Kontaktstellung wird das Drehsteuerteil 54 durch
das gegenseitige Eingreifen der Zähne 60 und 62 in
einer festen Stellung mit Bezug auf den Hauptkörper 12 gehalten.
Dieser Eingriff bleibt wegen der Tatsache stabil, dass die Feder 38 einen
aufwärtigen,
axialen Schub ausübt,
der das Drehsteuerteil 54 gegen die Oberfläche 58 des Hauptkörpers 12 geschoben
hält.
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Um
das Gehäuse
in die offene Kontaktbetätigungsstellung
zurückzubringen,
ist alles was benötigt
wird, den Steuerknopf 18 nach unten zu schieben. Diese
Kraft nach unten erzeugt eine Abwärtsbewegung des Drehsteuerteils 54,
die den Anschlag 60 von dem entsprechenden stationären Anschlag 62 löst. Sobald
der Anschlag 60 gelöst
ist, kann das Drehsteuerteil 54 frei um die Achse 34 drehen.
Wegen des Kontaktes zwischen der geneigten Oberfläche und
dem Druckteil 52 verursacht der axiale Schub der Feder 38,
dass das Steuerteil 54 sich dreht und das mobile Element 26 sich
nach oben schiebt. Die Drehung des Drehsteuerteils 54 endet, wenn
dieses Teil eine (nicht gezeigte) Endstellung auf dem stationären Gehäuse erreicht.
Während
der Drehung des Drehsteuerteils 54 verbleibt der Knopf 18 stationär, und erhält dabei
eine relative Drehung von 90° in
der Gegenuhrzeigersinnrichtung zwischen den Gliedern 66 und
dem Knopf 18. Der Schalter kehrt auf diese Weise zu der
in 12 dargestellten Anordnung
zurück,
bei der die Glieder 66 die "AUS" Stellung
entsprechend der offenen Kontaktstellung bezeichnen. Die Tatsache,
dass der Steuerknopf 18 drehen kann und elastisch in die
Richtung gezogen werden kann, die entgegengesetzt zu der ist, in
die er gedreht wird, um den Schalter zu schließen, erlaubt folglich, den
Betätigungszustand
des Schalters visuell durch die Glieder 66 zu überprüfen.
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Bei
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist der Steuermechanismus des Schalters geeignet, sowohl eine Knopfbauartsteuerung
als auch eine Schlüsselbauartsteuerung
zu verwirklichen. 13 und 14 stellen eine Variante
des Schalters gemäß der Erfindung
dar, bei der der Knopf 18 durch einen Steuerschlüssel 70 ersetzt
ist. Die Schlüsselsteuerung 70 hat
einen Eingriffabschnitt 72, der über einen Schlitz 74 in
den rohrförmigen
Abschnitt 28 des Hauptkörpers 12 eingefügt wird,
und der mit einem Sitz 76 in Eingriff ist, der an der oberen
Oberfläche 56 des Drehsteuerteils 54 realisiert
ist. Ein Teil des Steuerabschnittes 72 erstreckt sich über die
obere Oberfläche 56,
um den Anschlag 60 auszubilden, wie in der davor beschriebenen
Lösung.
In dem Zustand, bei dem der Schalter 10 offen ist, ist
der Sitz 76 des Drehsteuerteils 54 mit dem Schlitz
in dem Hauptkörper
ausgerichtet, und der Schlüssel
kann eingefügt oder
aus dem Schalter entfernt werden. Um den Schalter zu schließen, muss
der Schlüssel 70 eingefügt und im
Uhrzeigersinn gedreht werden, bis der Zahn 60 mit dem entsprechenden
auf der Oberfläche 58 des
Hauptkörpers
ausgebildeten Zahn in Eingriff ist. Bei diesem Zustand wird der
Schalter geschlossen und der Schlüssel 70 kann nicht
herausgezogen werden. Um den Schalter zu öffnen, ist es notwendig einfach
den Schalter 70 nach unten zu schieben. Dem Druck nach
unten folgend dreht das Drehsteuerteil 54 in der Gegenuhrzeigersinnrichtung
und kehrt zu seiner Stellung zurück,
die der offenen Kontaktstellung entspricht. Der Betätigungszustand
des Schalters wird durch die Stellung des Schlüssels 70 bezeichnet.
Der Schalter in dieser Variante der Erfindung kann nur durch jemand
geschlossen werden, der den spezifischen Schlüssel besitzt, was zum Beispiel
aus einem Anti-Diebstahls-Gesichtspunkt vorteilhaft ist. Der Schlüssel kann
nur herausgezogen werden, wenn der Schalter offen ist und dadurch bezeichnet
die Abwesenheit des Schlüssels,
dass der Schalter offen ist.