DE7919940U1 - Elektrischer Schalter mit Gleitkontakten - Google Patents

Description

■III!··· Ill IK

HONEYWELL GMBH 21.Dezember 1901

G 79 19 940.9 . 0700404 Gbm

Elektrischer Schalter mit Gleitkontakten

Die Neuerung betrifft einen elektrischen Schalter gemäß Gattungsbegriff des, Anspruchs 1 . Sollen mit einem Schalter niedrige Spannungen und geringe Ströme mit möglichst kleinem übergangswiderstand geschaltet werden, so muß das Kontaktmaterial aus einem gut leitenden Werkstoff bestehen. Wird darüberhinaus noch gefordert, daß der niedrige übergangswiderstand nicht durch Oxydation oder sonstige Beeinträchtigung der Oberflächeneigenschaft dts Kontaktwerkstoffs erhöht werden darf, so kommen als Kontaktwerkstoff praktisch nur Edelmetalle, insbesondere Gold, in Frage. Gold ist jedoch ein relativ weicher Werkstoff, so daß bei solchen Kontakten eine Verschleppung von Kontaktwerkstoff auftreten kann, insbesondere dann, wenn die Kontaktfedern unter starker Spannung auf den Kontakten aufliegen. Dies ist vielfach erforderlich, wenn der Schalter eine erschütterungs- und beschleunigungsfeste Kontaktgabe gewährleisten muß. Wird im Zuge der Kontaktbetätigung durch die Kontaktfedern Kontaktwerkstoff abgetragen und auf benachbarten Teilen des Kontaktträgers abgelagert, so verringert sich in unkontrollierbarer Weise der Isolationswiderstand des Schalters, was in vielen Fällen, insbesondere beim Schalten kleiner Ströme und Spannungen zu. Störungen und Signalverfälschungen führen kann.

Ein Schalter der eingangs genannten Art ist aus US-PS 34 99 bekannt. Die Gegenkontaktfeder ist dort mit einem seitlichen Ausleger versehen, der zur unterbrechung der Kontaktgabe auf eine seitlich neben dem tiefer liegenden Oberflächenbereich angeordnete Rampe aufläuft und damit die Gegenkontaktfeder von

dem auf demlsolierstoffträger vorgesehenen Kontakt abhebt. Dies bedeutet aber zugleich, daß die Gegenkontaktfeder beim übergang von der Schließstellung in die Offenstellung des Schalters beim Auflaufen des Auslegers auf die Rampe merklich verformt werden muß, so daß die erforderliche Schalterbetätigungskraft wesentlich größer ist als bei einer Verschiebung der Gegenkontaktfeder in einer Ebene. Würde man zwecks Verminderung der erforderlichen Schalterbetätigungskraft die Steifigkeit der Gegenkontaktfeder herabsetzen, so wäre damit eine Verringerung des Kontaktdruckes verbunden. Dies würde zu einer Erhöhung des Kontaktübergangswiderstandes führen,und es bestünde die Gefahr, daß der Kontakt bei Vibrationen oder Schockbeanspruchungen des Schalters unerwünscht abhebt.

Aufgabe der Neuerung ist es,einen mit geringen Schalterbetätigungskräften umschältbaren aber gleichwohl vibrations- und schockfesten Schalter zu schaffen, der aufgrund eines niedrigen Ubergangswiderstandes auch zum Schalten niedriger · Spannungen und Ströme geeignet ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Neuerung. Trotz der Verwendung relativ weichen Kontaktwerkstoffs und trotz relativ hohen Kontaktdrucks ist bei dem neuen Schalter eine Verringerung des Isolationswiderstandes durch Materialverschleppung -vermieden. Dadurch,daß hinter | dem Kontakt der Isolierstoffträger zurückgesetzt ist, wird sich in diesem Teil etwaiger Kantaktabrieb sammeln. Da bei offenem Schalter die Gegenkontaktfeder nicht auf diesem zurückgesetzten Abschnitt des Isolierstoffträgers, sondern auf einem seitlich hiervon angeordneten,erhabenen Teil aufliegt, auf welchen kein Kontaktwerkstoff verschleppt werden kann, bleibt der hohe Isolationswider- Stand zwischen Kontakt und Gegenkontaktfeder unbeinträchtigt.

. 2 i..

Der Schalter zeichnet sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau und durch hohe Langzeitzuverlässigkeit aus. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteranspr-üchen.

Die Verwendung einer haarnadelförmig gebogenen Gegenkontaktfeder bei einem Schiebeumschalter ist zwar aus DE-AS 11 61 341 an sich bekannt. Schock- und vibrationsfest ist dieser Schalter jedoch nicht, weil die mit den beiden Schenkeln zusammenwirkenden Kontakte nicht ständig elektrisch miteinander verbunden sind, sondern nur bei geschlossenem Schalter durch die Gegenkontaktfeder miteinander verbunden werden. Beide sind also elektrisch in Reihe geschaltet, so daß der Stromkreis beim Abheben des einen Federschenkels auf jeden Fall unterbrochen wird. Beim Schalter gemäß der Neuerung hingegen sind beide Kontakte ständig elektrisch miteinander verbunden, so daß infolge der entgegengesetzten Wirkrichtung der Andruckkräfte der beiden Federschenkel auch bei Schockbeanspruchung zumindest einer der beiden Federschenkel für eine zuverlässige Kontaktgabe sorgt.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen, dargestellter Ausfi^hrungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt:

Fig.1 in verschiedenen Ansichten und Schnitten in vergrößertem Maßstab die eine Verschleppung von Kontaktwerkstoff verhindernden Konstruktionsmerkmale vereinfacht dargestellt anhand eines einen Kontakt tragenden Isolierstoffträgers im Zusammenwirken mit einer drahtförmigen _r Kontaktfeder j

Fig.2 in einer den Fig.1a und 1b entsprechenden Darsteilung&weise einen Schalter mit einem

beidseitig Kontakte aufweisenden Isolierstoffträger und einer haarnadelförmig gebogenen Gegenkontaktfeder;

Fig.3 einen druckbetätigten Mehrfachschiebeschalter, bei dem die Kontaktfedern gehäusefest und der Isolierstoffträger verschiebbar ist.

In Fig.ia ist der Isolierstoffträger 1 im Schnitt und in Fig.id in Draufsicht wiedergegeben. Er besteht beispielsweise aus Polyamid oder einem glasfaserverstärkten Kunststoff. In die Oberseite des Isolierstoffträgers 1 eingelassen, z.B. eingedrückt, ist ein bügelförtniger flacher Kontakt 2, welcher mit einer nur teilweise dargestellten Gegenkontaktfeder 3 zusammenwirkt. Entweder ist der Isolierstoffträger 1 gehäusefest angeordnet und die Gegenkontaktfeder 3 in Riahtung der Pfeile verschiebbar oder umgekehrt. In der ausgezogenen Schaltstellung gemäß Fig.ia und 1b liegt die Gegenkontaktfeder 3 auf dem Kontakt 2 auf, d.h. der Schalter ist geschlossen. Wird die Kontaktfeder 3 in die in den Fig.1a,1c und 1d gestrichelt eingezeichnete Lage gebracht, so ist die Kontaktgabe unterbrochen. Dabei liegt die Kontaktfeder 3' jetzt auf sich parallel zur Relativbewegung erstreckenden seitlichen Erhebungen 4 des Isolierstoffträgers 1 auf, wobei Schrägflächen 5 für einen leichten gleitenden übergang von der Oberfläche des Kontakts 2 auf die genannten, gegenüber der Kontaktebene geringfügig erhöhten Teile 4 sorgen. Sollten im Zuge dieser Bewegung von der Kontaktfeder 3 Metallteilchen von der Oberfläche des Kontakts 2 abgetragen werden, so lagern sich diese in dem gegenüber der Oberfläche des Kontakts 2 zurückgesetzten, also tiefer liegenden Abschnitt 6 des Igolierstoffträgers ab, dessen Breite derjenigen des Kontakts 2 enspricht. Der Kontaktwerkstoff gelangt also nicht auf

die erhabenen Teile 4 des Isolierstoffträgers 1, auf denen die Kontaktfeder 3¹ aufliegt. Folglich wird der Isolationswiderstand durch eine etwaige Verschleppung von Kontaktwerkstoff des beispielsweise aus Gold bestehenden Kontakts 2 nicht beeinträchtigt. Im Bereich neben dem Kontakt 2 ist die Oberfläche 7 des Isolierstoffträgers 1 bis unter die Oberflächenebene des Kontakts 2 abgesenkt, so daß die Gegenkontaktfeder 3 dort auf dem Kontakt 2 aufliegt. Es genügt, wenn abweichend von Fig.1 und 2 nur auf einer Seite des Kontakts 2 ein als Kontaktfederauflage dienender Wulst 4 vorgesehen ist.

Fig.2 zeigt im Schnitt einen Umschalter mit beidseitig am Isolierstoffträger 11 angebrachten Kontakten 12, welche mit drei ortsfesten Kontaktfederpaaren 13, 13' und 13'' zusammenarbeiten. Die beiden Kontaktfedern jedes Paares werden durch die Schenkel einer haarnadelförmig gebogenen Kontaktfeder gebildet, welche in einem metallischen Anschlussblock 18 gehalten ist. Diese Ausführunggform mit Doppelkontakten eignet sich besonders für Schalter, welche Vibrationen oder Beschleunigungen ausgesetzt sind. Sollte sich hierbei die Kontaktkraft des einen Kontaktfederschenkels verringern, so wird sich gleichzeitig die des anderen Kontaktfederschenkels erhöhen, so daß eine sichere Kontaktgabe gewährleistet bleibt.

In der aus Fig.2a ersichtlichen Schaltstellung sind über die Kontakte 12 die Kontaktfederpaare 13 und 13' miteinander verbunden. Wird der Isolierstoffträger 11 in Richtung des Ffeils 19 verschoben, so wird diese Verbindung unterbrochen und stattdessen eine Verbindung zwischen den Kontaktfedesrpaaren 13' und 13'' hergestellt. Die nicht auf den Kontakten 12 ruhenden Kontaktfederschenkel 13'' liegen hier wiederum auf seitlichen, wulstartigen Erhebungen 14, welche sich parallel zur Verschieberichtung erstrecken und zwischen sich einen vertieften Abschnitt 16 zur Aufnahme gegebenenfalls abgetragenen Kontaktwerkstoff^.,einschließen. ..

f .

-6-

• a t » c

Fig. 3 zeigt die Anwendung eines solchen schockfesten Schiebeschalters als drückbetätigter Mehrfachschalter. Hierzu ist in einem dreiteiligen, aus einem hohlzylindrischen Mittelteil 21/ einem Deckel 22 und einem Bodenteil 23 bestehenden zylindrischen Gehäuse zwischen einem Absatz 24 des Mittelteils 2.1 und dem Deckel 22 eine Ringmembran 25 eingespannt, welche an einem glockenförmigen Kontaktträger 26 anliegt. Der Membranteller 27 verspannt den Innenwulst der Membran 25 mit dem Kontaktträger Wird über die Einlaßöffnungen £8 ein Druckmedium, beispielsweise Luft oder Wasser, in die Kammer 29 eingeführt, so verschiebt dieses den glockenförmigen Kontaktträger 26 nach unten, sobald die Haltekraft der Kugelsperre 30 überschritten ist. Während in der gezeigten Ruhestellung der Kontakt 36 die Kontaktfeder 37 und 37* verbindet, führt eine solche Schaltbewegung unter dem Einfluß des Drucks in der Kammer zu einer Aufhebung dieser Kontaktgabe und stattdessen zu einer elektrischen Verbindung der Kontaktfederpaare 37' und 37" über den Kontakt 36. Die einzelnen Kontaktfedern sind auch hier als haarnadelförmige Doppelfedern in je einem metallischen Anschlußstück 38 gehalten und unter Zwischenlage von Isolierscheiben 31 im Schaltergehäuse befestigt. Anschlußleitungen 32 führen von den einzelnen Anschlußkontakten 38 zu einer Kabeleinführung 33.

Wie Fig. 3b zeigt, sind mehrere solcher Schalter über den Umfang des Gehäuses verteilt vorgesehen, wobei diese Schalter in der oben erwähnten Weise als Arbeitskontakt, Ruhekontakt oder Umschaltkontakt ausgebildet sein können. Sie werden alle gleichzeitig mit Hilfe des gemeinsamen Kontaktträgers 26 geschaltet» welcher die als Rechteckstifte ausgebildeten Isolierstoffträger 35 trägt.

! ι · - I Il It I t

■ ; .,,.i.ii

III · i I I I I ·

It I llii

K I I I I I Il > ■ ·

Claims (4)

3ιi ■ et · • · * · 1 · I•I · · 1 ' —^Ii I ·I _· .I j1 HONEYWELL GMBHSchutzärisprüche-21. Dezember 1981G 79 19 940.90700404 GbmHR/ep

1. Elektrischer Schalter mit wenigstens einem in einen Isolierstoffträger eingebetteten Kontakt aus hochleitendem Material, vorzugsweise Edelmetall, und mit wenigstens einer mit diesem Kontakt zusammenwirkenden Gegenkontaktfeder sowie mit folgenden Merkmalen:

a. Bei offenem Schalter stützt sich die Gegenkontaktfeder

(13, 37) auf dem Isolierstoffträger {11, 26) mit einem solchen Teil ab, der bei geschlossenem Schalter nicht dor Kontaktgabe dient;

b. der Isolierstoffträger weist in Richtung der Relativbewegung zwischen Kontakt {12, 36) und Gegenkontaktfeder gesehen an den Kontakt anschließend einen zumindest der Kontaktbreite entsprechenden Bereich (16) auf, dessen Oberfläche tiefer liegt als die Oberfläche der Kontaktoberseite;

c. der Isolierstoffträger hat auf wenigstens einer Seite dieses zurückgesetzten Bereiches einen sich ebenfalls in Richtung der Relativbewegung erstreckenden, gegenüber der Kontaktebene zumindest nicht tiefer liegenden Teil (14), auf welchem bei offenem Schalter sich die Gegenkontaktfeder abstützt;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

d. der Isolierstoffträger (11, 35) igt beidseitig mit sich gegenüberstehenden, einen Poppelkontakt bildenden Kontakten (12, 36) versehen?

e. der der Kontaktgabe dienende Teil sowie der benachbarte, der Abstützung auf dem Isolierstoffträger (11, 26) dienende Teil der Geigenkontaktfeder (13, 37) sind durch

z£ l .LJ *<R * CJ ·" *" a r r r » · t < t ·

Teile der Schenkel eines haarnadelförmig gebogenen

Kontaktfederdrahtes (17, 37) oder Kontaktfeäerblechs

gebildet;

^A f. der Abstützteil (14) des Isolierstoffträgers (11) und

die Kontaktoberseite des Kontakts (12, 36) liegen etwa in dar gleichen Ebene.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich neben dem Kontakt (2) die Oberfläche (7) des Isolierstoffträgers (1) bis unter die Oberflächenebena des Kontakts (2) abgesenkt ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Relativbewegung gesehen, mehrere Kontaktfedern (13,13',1S¹¹;
37,34',37'') im Abstand hintereinanderliegend vorgesehen sind.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet/ daß er als Mehrfach-Schiebeschalter ausgebildet ist.