Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft einen neuen Schalter, der für
die Verwendung als ein Fenstersteuerungsschalter,
Schiebedachschalter oder ähnliches geeignet ist.
Der Erfindung zugrundeliegender allgemeiner Stand der
Technik
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Für die Stromsicherung von Schaltern des Direkt-Aus-Typs
ist es übliche Praxis, eine PCB-Struktur-Sicherung oder
eine eingebaute Überstromschutzeinrichtung oder, im Fall
von Sammelschienentyp-Schaltern, das sich Erheben eines
beweglichen Teils beim Schmelzen eines Harzelementes, das
Teile stützt, zu verwenden, um einen AUS-Fehler zu
bewirken. Für die Uberstromsicherung von Mikroschaltern
ist die einzige, erhältliche Vorkehrung entweder die
Verwendung einer PCB-Struktursicherung oder einer
eingebauten Überstromschutzeinrichtung.
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Die PCB-Struktursicherung ist jedoch nicht völlig
zuverlässig, weil eine Steuerung der Struktur- (bzw.
Muster-) Breite während der Herstellung so schwierig ist,
daß eine große Schwankung bei der funktionalen Qualität
unausweichlich ist. Auf der anderen Seite ist die
Überstromschutzeinrichtung nicht nur teuer sondern
vermehrt die Masse des Schalters.
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In dem Deutschen Gebrauchsmuster DE-U-87 16 968.1 ist ein
Schalter offenbart, der ein bewegliches Teil und eine
Miniatursicherung aufweist, die als eine Brückenschaltung
dem Schalter eine konkrete Form geben. Eine ähnliche
Schalteinrichtung ist aus GB-A-2 167 238 bekannt.
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EP-A-0 285 044 offenbart eine Temperatursicherung für
eine elektrische Vorrichtung, die ein Schmelzteil als ein
thermisches Betätigungselement aufweist, das bei einer
festgelegten Temperatur schmilzt, so daß der elektrische
Kontakt geöffnet wird, wenn ein Schmelzen des
Betätigungselements einem Kontaktelement erlaubt, sich zu
bewegen.
Aufgabe der Erfindung
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Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen neuen Schalter
vorzusehen, der einfach im Aufbau ist, keine
Modifizierung seiner Grundkomponenten erfordert und doch
eine effektive Stromsicherung vorsieht, ohne einen großen
Kapitalaufwand oder das Hinzufügen von Teilen zu
erfordern.
Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft in einem Aspekt einen Schalter,
der so angepaßt ist, daß er beim Drücken eines
beweglichen Teils, das ursprünglich in geöffneter
Stellung ist, mittels eines Betätigungselements schließt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter öffnet, wenn ein
Schmelzen des Betätigungselements durch die Wärme, die
durch einen Fluß eines Überstroms an das bewegliche Teil
erzeugt wird, dem beweglichen Teil erlaubt, in seine
ursprüngliche Stellung zurückzukehren.
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Diese Erfindung betrifft in einem anderen Aspekt einen
Schalter, der so angepaßt ist, daß er beim Drücken eines
beweglichen Teils, das ursprünglich in geöffneter
Stellung ist, mittels eines Betätigungselements schließt
und der dadurch gekennzeichnet ist, daß er mit einem
ersten Mittel versehen ist, das den Schalter öffnet, wenn
ein Schmelzen des Betätigungselements durch die Wärme,
die durch den Fluß eines Überstroms an das bewegliche
Teil erzeugt wird, dem beweglichen Teil erlaubt, in seine
ursprüngliche Stellung zurückzukehren und mit einem
zweitens Mittel versehen ist, das den Schalter nach einem
Durchbrennen des beweglichen Teils durch die Wärme, die
durch den Fluß eines Überstroms an das bewegliche Teil
erzeugt wird, öffnet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine auseinandergezogene, perspektivische
Ansicht eines Schalters gemäß dieser Erfindung;
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Fig.2 ist eine Draufsicht auf den Schalter;
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Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Schalters;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der
Linie A-A aus Fig. 2 genommen wurde;
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Fig. 5 (1) ist eine Draufsicht auf ein bewegliches Teil
und (2) ist eine Vorderansicht des gleichen;
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Fig. 6 (1) ist eine Draufsicht auf ein
Betätigungselement, (2) ist eine Seitenansicht des
gleichen und (3) ist eine Vorderansicht des gleichen;
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht, die den
'geschlossenen' Zustand des Schalters gemäß dieser
Erfindung zeigt;
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Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die das Schmelzen
des Betätigungselements durch einen Oberstrom in dem
gleichen Schalter zeigt;
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Fig. 9 ist eine schematische Ansicht, die das
Durchbrennen des beweglichen Teils beim Fluß eines
Überstroms in dem gleichen Schalter zeigt;
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Fig. 10 ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen
Stromwert und der Schmelz-/Durchbrenn-Zeit des
Betätigungselements / beweglichen Teils zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele dieser Erfindung
werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben. Fig. 1 ist eine auseinandergezogene,
perspektivische Ansicht eines Schalters gemäß dieser
Erfindung; Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Schalter;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht des gleichen Schalters und
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der
Linie A-A aus Fig. 2 genommen wurde;
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Der Schalter gemäß dieser Erfindung weist eine Basis 1,
eine Abdeckung 2, ein Betätigungselement 3 und einen
Schieber 4 (bzw. Gleitelement) auf. Die Basis 1 weist an
beiden Seiten ein Paar Schaltmechanismen 5 auf. Jeder
Schaltmechanismus 5 weist einen gleichgeschalteten
Anschluß 6, einen ersten stationären Anschluß 7 und einen
zweiten stationären Anschluß 8 auf, die alle in die Basis
1 eingebaut sind. Ein erster stationärer Kontakt 9
beziehungsweise ein zweiter stationärer Kontakt 10 sind
fest am ersten stationären Anschluß 7 beziehungsweise am
zweiten stationären Anschluß 8 befestigt und der erste
stationäre Kontakt 9 und der zweite stationäre Kontakt 10
sind einer über dem anderen und in wechselseitig
entgegengesetztem Verhältnis angeordnet.
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Der gleichgeschaltete Anschluß 6 wird mit einem Ankerteil
11 und einem Teil 12 zum Zurückhalten einer Feder
ausgebildet und ein bewegliches Teil 13 wird am
gleichgeschalteten Anschluß 6 in Stellung gebracht.
Dieses bewegliche Teil 13 ist ein Element, das von einem
Metallfedermaterial ausgestanzt wird, wie am besten in
Fig. 5 (1) und (2) gezeigt. Demgemäß wird das bewegliche
Teil 13 mit einem Befestigungsteil 14 am rückseitigen
Ende, einem Betätigungselementkontaktteil 15 in der Mitte
und einem Federteil 16 nahe der Vorderseite ausgebildet
und ein beweglicher Kontakt 17 wird an der Vorderseite
des beweglichen Teils 13 befestigt. Wenn das bewegliche
Teil 13 auf dem gleichgeschalteten Anschluß 6 in Stellung
gebracht wird, greift das Befestigungsteil 14 des
beweglichen Teils 13 in das Ankerelement 11 ein und die
Vorderseite des Federteiles 16 greift in das Teil 12 zum
Zurückhalten der Feder ein. Außerdem befindet sich der
bewegliche Kontakt 17 auf eine solche Weise zwischen den
zwei stationären Kontakten 9, 10, daß im neutralen
Zustand der bewegliche Kontakt 17 und der stationäre
Kontakt 9 zusammenpassen. Die vordere, rückwärtige
beziehungsweise die rechte Seite der Basis 1 sind mit
Befestigungsteilen 18 ausgebildet, von denen jedes einen
Befestigungskanal 19 und einen Befestigungsvorsprung 20,
der sich von dem Kanal 19 ausdehnt, aufweist.
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Die Abdeckung 2 weist eine Fläche 2a auf, die mit einem
Paar Betätigungselementschlitzen 21 und des weiteren mit
einer Führungsschiene 22, die sich entlang ihrer
Vorder- und Hinterkante erhebt, ausgebildet ist. Die Abdeckung 2
ist des weiteren mit einem Befestigungsbein 23 an ihrer
vorderen, hinteren und rechten Seite ausgebildet. Jedes
dieser Befestigungsbeine 23 weist ein Befestigungsloch 24
auf.
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Das Betätigungselement 3 kann zum Beispiel ein Element
sein, das aus einem Polybutylenterephthalat (PBT) - 30%
Glasperlenmischung geformt wird. Wie in Fig. 6 (1), (2)
und (3) verdeutlicht, schließt dieses Betätigungselement
3 einen Aufbau 25 ein, der mit einer Rille 26, die sich
über seine gesamte Länge in der Mitte seiner Unterseite
ausdehnt, und zwei Preßteilen 27 auf beiden Seiten der
Rille 26 ausgebildet ist. Der Aufbau weist auf beiden
Seiten jedes Preßteils 27 Anschläge 28 auf und das Ende
des Preßteils 27 ist in Form eines Hügels ausgeführt. Des
weiteren ist ein spitzes Teil 25a des Aufbaus 25
ausgeführt, um eine exakte Form im Queraufriß
darzustellen und ist zentral mit einer Rille 29, die sich
über ihre gesamte Länge ausdehnt, ausgebildet.
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Das Gleitstück 4 ist, wie in Fig. 4 gezeigt, in Form
einer Scheibe oder einer Platte ausgeführt, seine
Unterseite ist mit einem Betätigungselement-EIN-
Oberflächenteil 35, einem Betätigungselement-AUS-
Oberflächenteil 30, und einem Anschlagteil 31 ausgebildet
und ein 0bergangsteil 32 zwischen dem Betätigungselement
EIN-Oberflächenteil 35 und dem Betätigungselement-AUS-
Oberflächenteil 30 ist ausgebildet, um eine sanft
geneigte Oberfläche darzustellen. Des weiteren ist das
Gleitstück 4 mit einer Führung 33 entlang seiner
Vorder- und Hinterkante und mit eine Knauf (bzw. Griff) an seiner
Oberseite ausgebildet.
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Das Betätigungselement 3 wird von innen in die
Betätigungselementschlitze 21 der Abdeckung 2 hinein
eingesetzt und die Abdeckung 2 wird dann auf die Basis 1
gesetzt. Demgemäß werden die Befestigungsbeine 23 der
Abdeckung 2 in die Befestigungskanäle 19 der Basis 1
hinein geleitet und die Befestigungsvorsprünge 20, die
sich von den Kanälen 19 ausdehnen, werden in die
Befestigungslöcher 24 der entsprechenden Beinen 23
eingesetzt, um die Abdeckung fest auf der Basis 1 zu
befestigen. In diesem Zustand berühren die Preßteile 27
des Betätigungselementes 3 das
Betätigungselementkontaktteil 15 des beweglichen Teils 13 und der Aufbau 25
des Betätigungselementes 3 erstreckt sich nach oben über
die obere Oberfläche der Abdeckung 2 hinaus. Dann läßt
man die Führungen 33 des Gleitstücks 4 in die
Führungsschienen 22 der Abdeckung 2 eingreifen. In dieser
Anordnung ist das Gleitstück 4 frei, sich in Querrichtung
zu bewegen und die Spitze 25a des Aufbaus 25 des
Betätigungselementes 3 ist in verschiebbarem Kontakt mit
dem Betätigungselement-AUS-Oberflächenteil 30 des
Gleitstücks 4. Die Unterseite der Basis 1 wird mit einer
unteren Abdeckung 35 versehen.
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Das Betätigungselement 3 ist bei diesem
Ausführungsbeispiel aus PBT - 30% Glasperlen angefertigt
und seine thermische Deformationstemperatur ist 190ºC.
Der Betätigungselementschmelzmodus ist für diesen Fall in
Fig. 10 gezeigt. Demgemäß ist in dem Strombereich von 40A
- 64A die Schmelzzeit 50 sek. - 18 sek. und die
Schmelztemperatur ist etwa 200ºC - 240ºC.
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Auf der anderen Seite ist das bewegliche Teil 13 aus
C1720-HM (Beryllium-Kupferlegierung) angefertigt,
vergoldet und seine Schmelztemperatur ist 865ºC. Der
Schmelzmodus des beweglichen Teils ist in Fig. 10
gezeigt. In dem Stromwertbereich von 65A - 120A ist der
Bereich der Schmelzzeit nicht größer als 20 sek..
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Deshalb widersteht das Betätigungselement 3 der Wärme,
auf die es bei seinem normalen Betrieb trifft, aber es
schmilzt bei einem Fluß eines Oberstrom bei einem
Kurzschluß über die Sicherung des beweglichen Teils 13
(Material: C1720-HM)
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Die Betätigung des Schalters mit dem obigen Aufbau wird
nun erklärt. Wenn sich das Gleitstück 4 in neutraler
Stellung befindet, wie in Fig. 4 verdeutlicht, berührt
die Spitze 25a des Aufbaus 25 des Betätigungselementes 3
verschiebbar das Betätigungselement-AUS-Oberflächenteil
des Gleitstücks 4 und der bewegliche Kontakt 17 des
beweglichen Teils 13 des Schaltmechanismus 5 ist in
Kontakt mit dem zweiten stationären Kontakt 10. Demgemäß
ist der Schalter in 'Offen-'Stellung.
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Wenn das Gleitstück 4 dann, wie in Fig. 7 verdeutlicht,
nach links bewegt wird, berührt die Spitze 25a des
Aufbaus 25 des Betätigungselementes 3 verschiebbar die
Betätigungselement-EIN-Oberfläche 35 des Gleitstücks 4,
woraufhin das Betätigungselement 3 zu dem beweglichen
Teil 13 verlagert wird, um das bewegliche Teil 13 zu
drücken, so daß der bewegliche Kontakt 17 des beweglichen
Teils 13 den ersten stationären Kontakt 9 berührt.
Demgemäß wird der Schalter in einen 'Geschlossen-'Zustand
gebracht.
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Wie oben erwähnt, wird das Betätigungselement 3 aus
PBT - 30% Glasperlen angefertigt und während es normaler Wärme
widersteht, schmilzt es bei einem Fluß eines Überstrom
bei einem Kurzschluß über die Sicherung des beweglichen
Teils 13.
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Deshalb schmilzt das Betätigungselement 3, wenn ein
Überstrom bei einem Kurzschluß über die Sicherung des
beweglichen Teils 13 fließt, so daß die Rückstellung des
beweglichen Teils 13 verloren geht. Deshalb wird das
bewegliche Teil 13, wie in Fig. 8 gezeigt, durch die
Vorspannkraft des Federelementes 16 zurückgestellt, so
daß der bewegliche Kontakt 17 von dem ersten stationären
Kontakt 9 abgeht und den zweiten stationären Kontakt 10
berührt, wobei demgemäß bewirkt wird, daß der Schalter
öffnet.
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Wie oben erwähnt, ist die Unterseite des Aufbaus 25 des
Betätigungselementes 3 zentral mit eine Längsrille 26
ausgebildet, die seine Länge ausdehnt, und die Teile des
Aufbaus 25 auf beiden Seiten dieser Rille dienen als
Preßteile 27, die das bewegliche Teil 13 berühren.
Deshalb wird das Schmelzvolumen so weit verringert und
der entsprechend erhöhte Druck pro Flächeneinheit des
beweglichen Teils 13 beschleunigt das Schmelzen des
Betätigungselementes 3. Außerdem ist das
Betätigungselement 3 leicht.
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Das bewegliche Teil 13, der gleichgeschaltete Anschluß 6
und die stationären Anschlüsse 7, 8 sind vergoldet und
durch Auswählen der Dicke der Ag-Schicht, so daß die
Erzeugung von Wärme in dem beweglichen Teil 13 beim Fluß
eines Überstroms vergrößert wird, kann das Schmelzen des
Betätigungselementes 3 beschleunigt werden.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel wird das
Betätigungselement 3 geschmolzen, bevor es raucht oder
eine Entzündung stattfindet und das bewegliche Teil 13
kehrt unter der Rückhaltung des Betätigungselementes 3 in
seine ursprüngliche Stellung zurück, um einen AUS-Fehler
zu bewirken, so daß Schwierigkeiten wegen eines
Überstroms durch Wechseln des Betätigungselementes 3 ohne
Ersetzen der Grundkomponenten des Mikroschalters
verringert werden können.
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Es kann bei der vorliegenden Erfindung festgelegt werden,
daß, wie in Fig. 9 gezeigt, das bewegliche Teil 13 durch
die Wärme, die beim Fluß eines Überstromes erzeugt wird,
durchschmilzt. Das Betätigungselement 3 ist aus einem
thermoplastischen Material, das mit Glasperlen versteift
ist, angefertigt und schmilzt beim Fluß eines Überstrom
bei einem Kurzschluß über die Sicherung des beweglichen
Teils, wie oben erwähnt, aber sogar, wenn das
Betätigungselement 3 beim Fluß eines solchen Überstromes
schmilzt, gibt es wegen seines Hubs eine bestimmte
Verzögerungszeit bei der Umkehrung des beweglichen Teils
13 und im Fall eines Nicht-Ausschaltens wird das
bewegliche Teil durchgeschmolzen, um einen AUS-Fehler zu
verursachen, wobei demgemäß eine effektive Stromsicherung
gewährleistet wird.