DE9116925U1

DE9116925U1 - Elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE9116925U1
Application number: DE9116925U
Authority: DE
Original assignee: Kontakt Geraeteschalter I GmbH
Current assignee: Kontakt Geraeteschalter I GmbH
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2001-09-27
Also published as: DE4132046A1

Description

Titel
Elektrischer Schalter

Anwendungsgebiet der Neuerung

Die Neuerung kommt zur Anwendung bei Schaltern für mittlere bis hohe elektrische Leistungen.

Stand der Technik

Bei elektrischen Schaltern, die mit öffnenden, schließenden oder wechselnden Schalterkontakten ausgeführt werden, besteht die vorherrschende Sauweise darin, alle Kontaktbahnen in einer Ebene anzuordnen und eine je nach Anwendungsfal L unterschiedliche Anzahl SchaLterkontakte mit einer einzigen, als Nockenwelle ausgeführten, Schaltwalze zu betätigen. Die Kontakte bestehen üblicherweise aus von der Schaltwalze direkt betätigten, federnden, Kontaktzungen, die materialeinheitlich mit dem Anschlußbereich verbunden sind, oder aus Kontaktbügeln, die mit einem Polbereich gelenkig verbunden, über zumeist besonders ausgebildete Kontaktbereiche mit einem gegenüberliegenden Kontaktbereich eines Anschlußbereiches kontaktieren. Die Kontaktbügel stützen sich auf einer Druckfeder ab und werden durch diese gegen die Nocken der Schaltwalze gedrückt.

Die zuletzt beschriebene Bauweise ist aufwendiger, wird jedoch wegen des günstigeren Schaltverhaltens bevorzugt.

Wird für die Isolierstoff- Grundplatte solcher Schalter, Kontaktträger genannt, Elektro- IsoLierkeramik verwendet, ergibt sich eine aufwendige Bauweise für derartige Schalter. So kommt wegen der Sprödigkeit des Werkstoffes ein Vernieten der Pol- und Kontaktbereiche mit dem Kontaktträger nicht in F rage.

Die bei ELektro- IsoLierkeramik typischen großen Maßtoleranzen führen zu Schwierigkeiten bei der Ausrichtung der Kontakt- und AnschlußeLemente zueinander. Weitere Schwierigkeiten entstehen bei der Befestigung der Schaltwalze mit dem Kontaktträger und dem Anbringen geeigneter Elemente zur Befestigung des Schalters am Einsatzort. Der Kontaktträger selbst ist zur Befestigung des Schalters am Einsatzort ungeeignet. Jede Scha lterkonfiguration erfordert zudem eine besondere Gestaltung der Kontaktträger.

Bekannt ist die Verwendung von Kontaktträgern aus Duroplast. Dieser Werkstoff bewirkt bei der Herstellung von Kontaktträgern erheblichen Verschleiß der Preßwerkzeuge, der noch zusätzlich durch die aus Kostengründen verwendeten Füllstoffe gefördert wird. Die Verarbeitung von Duroplast-Kontaktträgern kann zudem aus technologischem Erfordernis nicht abfallfrei erfolgen. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich wegen der Sprödigkeit des Duroplast- Werkstoffes bei der Befestigung von Bauteilen am Kontaktträger. Unterschiedliche Scha lterkonfigurationen erfordern zudem angepaßte Kontaktträger. Die bereits beschriebenen Schwierigkeiten im Hinblick auf die Befestigung der Schaltwalze am Kontaktträger sowie des Schalters am Einsatzort bestehen auch hier.

Bekannt sind Kontaktträger aus thermoplastischem Werkstoff, an die entsprechende Bauteile zur Befestigung der Schaltwalze am Kontaktträger sowie des Schalters am Einsatzort bereits angeformt sind. Im Kontaktträger eingeformte öffnungen dienen der Aufnahme der Kontakt- und Anschlußelemente. Nachteilig ist an dieser Lösung, daß bei eventuell auftretenden lokalen überhitzungen der Kontakte Verformungen des Kontaktträgers und damit Veränderungen der Lage der Kontakt- und Anschlußelemente auftreten können, die zum Ausfall der Kontaktträger führen.

Aus DE 35 40 639 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schalters bekannt, bei dem ein vorgefertigtes, aus leitfähigem Material bestehendes, Trägerband mit Anschluß-, Pol- und Kontaktbereichen durch einen thermoplastischen Werkstoff vollständig umhüllt wird. Im Pol-, Kontakt- und im Brückenbereich ist die Umhüllung ausgespart. Nach Fertigstellung der Umhüllung werden die einzelnen Schalter durch Teilen der Trägerbandabschnitte hergestellt. Der in der Umhüllung ausgesparte Brückenbereich wird nach erfolgter Umhüllung des Trägerbandes mit Plastwerkstoff in der verbliebenen Aussparung entfernt und so die elektrische Trennung der einzelnen Kontaktbahnen voneinander erreicht.

Das beschriebene Verfahren hat den Nachteil, daß auf diese Weise nur kleine Schaltereinheiten hergestellt werden können.

Die vollständige Umhüllung der Kontaktbahnen führt zu lokalen Wärmestaus innerhalb der Kontaktbahnen, die ein Verformen der thermoplastischen Umhüllung hervorrufen können. Das beschriebene Verfahren ist deshalb nur zur Herstellung von Schaltern für geringe Scha Lt Leistungen geeignet.
Die in DE 35 40 639 gewählte Anordnung der Kontaktbereiche sieht lediglich eine Ausführung der Schalter als Druck- oder Schiebeschalter vor.

Die Gestaltung des Trägerbandes sieht eine Befestigung der Schalter mittels der herausstehenden Anschlußstreifen vor. Damit ist der Einsatz dieser Schalter auf Fälle beschränkt, bei denen die Schalter auf ein Substrat, beispielsweise eine Leiterplatte, aufgelötet werden. Dadurch ist das Einsatzgebiet dieser Schalter wesentlich beschränkt.

Ziel der Neuerung

Ziel der Neuerung ist es, Schalter zu schaffen, die kostengünstig hergestellt werden können.

Wesen der Neuerung
- Aufgabe der Neuerung

Die Aufgabe der Neuerung besteht darin, Schalter zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Schalterausführungen nicht aufweisen und zudem einen einfachen konstruktiven Aufbau bei gleichzeitig großer Variabilität der Schalterkonfiguration haben. Es ist ferner Aufgabe der Neuerung, Schalter zu schaffen, die mit einem Minimum an Verfahrensschritten herzustellen sind und bei denen notwendige Modifikationen der Schalter möglichst in die Letzten Verfahrensschritte verlagert werden können.

- Merkmale der Neuerung

Neuerungsgemäß besteht der Schalter aus einem Kontaktträger aus thermoplastischem Werkstoff mit stirnseitig materialeinheitlich angeformten Flanschen zur Befestigung der Schalter am Einsatzort sowie zur Aufnahme einer Schaltwalze und von Sicherungselementen. In einer Ausnehmung des Kontaktträgers befindet sich ein mit einer an der SchaLtwalze vorhandenen Verzahnung als Rastwerk wirkender Federindex.

Einander gegenüberliegende Kontakt kämme, bestehend aus Anschluß- Pol-, Kontakt- und Brückenbereichen werden mit dem thermoplastischen Werkstoff umgössen und so untrennbar mit diesem verbunden. Die Anschluß-, Pol- und Kontaktbereiche beider Kontakt kämme sind in ihren Aktivzonen freistehend.

Die Pol- und Kontaktbereiehe der einander gegenüberliegenden Kontaktkämme sind in einem definierten Abstand zueinander angeordnet. Dieser Abstand wird durch einen Kontaktbügel, der mit einem Ende in den Polbereich eines Kontaktkammes eingehängt ist und am anderen Ende eine in bekannter Weise gefertigte Einrichtung zur Erhöhung der Leitfähigkeit der Kontaktstelle trägt, überbrückt.

Der Kontaktbügel wird durch eine Feder gegen die Schaltwalze, welche in bekannter Meise als Nockenwelle ausgeführt ist, gedruckt. Der Kontaktbügel realisiert in Verbindung mit der Feder und der Nockenwelle die Schal t funkt ion des Scha Lters.

Am Kontaktträger oder auch erst am fertig montierten Schalter sind die beim Umgießen der Kontaktkämme noch vorhandenen Brückenbereiche entfernt und so die elektrische Isolierung der einzelnen Schaltereinheiten voneinander verwirklicht. Zur Herstellung bestimmter Scha Lterkonfigurationen können die Brückenbereiche an bestimmten Stellen des Schalters auch nach dessen Fertigstellung verbleiben.

Ein am hinteren Flansch des Kontaktträgers anzusetzendes Kupplungsstück, das mittels entsprechender Schnappelemente in die Bohrungen des Flansches eingreift und mit weiteren Schnappelementen den Flansch umgreift, dient zum Ankuppeln weiterer baugleicher Schalter, deren verlängerte Schalterachse in eine Bohrung der Schalterachse des vorderen Schalters eingreift und von dieser formschlüssig geführt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann unter Benutzung des oben beschriebenen Kupplungsstückes an den erfindungsgemäßen Schalter ein konstruktiv angepaßter, an sich bekannter Thermoschalter, der elektrisch unabhängig vom oben beschriebenen Schalter wirkt, an den hinteren Flansch desselben angesetzt werden und damit neben der Scha Lt funktion auch überwachungs-, Steuerungs- und Regelfunktionen realisiert werden.

Bei der Ausführung dieses Verfahrensschrittes kann ein Teil der Brückenbereiche belassen werden, um die Schalter elektrisch zu konfigurieren.

In weiteren Verfahrensschritten können die Schalter durch Ansetzen eines KuppLungsstuckes am rückwärtigen Flansch mit weiteren gleichartigen Schaltereinheiten komplettiert werden.

Ausführungsbeispiele

Die Neuerung wird nachfolgend anhand von 3 Ausführungsbei spielen und 6 Fig. näher beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

In diesem, in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Kontaktkamm 1, bestehend aus mehreren Anschluß- 2, und Kontaktbereichen 3 sowie mindestens einem Brückenbereich 4, wobei die Kontaktbereiche 3 eine der Senkung des Kontaktübergangswiderstandes dienende Kontaktplatte 5 bekannter Bauart tragen können, einem zweiten Kontaktkamm 6, der anstelle der Kontaktbereiche 3 jedoch Polbereiche 7 mit mittig eingebrachten Bohrungen 8 trägt, im Abstand a gegenüberliegend angeordnet und mit geeigneten Mitteln, zweckmäßigerweise in äer Gußform, fixiert. Die Anschlußbereiche 2 sind gegenüber den Kontakt kämmen um 90° abgewinkelt und stehen zur Längsachse der Kontaktkämme 1;6 um etwa 45° Grad verdreht. Im AusführungsbeispieL sind die Anschlußbereiche 2 als Steckanschlüsse ausgeführt. Es ist auch möglich, diese in bekannter Weise als Schraub-, Klemm-Löt- oder Wickelanschluß auszuführen.

Die beschriebene Anordnung wird mit einem thermoplastischen Werkstoff in einer Gußform umgössen. Die dabei entstehende Baueinheit 9, die als Kontaktträger 10 für die Kontakt kämme 1;6 an den Stirnseiten Flansche 11 mit Aussparungen 12 zur Aufnahme von kombinierten Befestigungs- und Sicherungselementen 13 und die Montage einer Schaltwalze 18 hat, verbindet die Kontaktkämme 1;6 unlösbar miteinander.
Der Kontaktträger 10 besitzt im Kontakt- 3 und Polbereich 7 Aussparungen 14, so daß diese frei zugänglich bleiben. Ferner besitzt der Kontaktträger 10 in den Brückenbereichen 4 der Kontakt kämme 1;6 Aussparungen 15, durch die ein Teil der Brückenbereiche nicht mit eingegossen ist.

Zwischen Kontakt- 3 und PoLbereichen 7 hat der Kontaktträger 10 eine Vertiefung, die das aus je einer Spiralfeder 16, einem Kontaktbügel 17 und der Schaltwalze 18 mit Nocken 19 gebildete Schaltwerk aufnimmt.

Der Kontaktbügel hat am polseitigen Ende einen abgewinkelten Ansatz 23, mit dem er in die Bohrung 8 des Polbereiches 7 eingrei ft.

Die Schaltwalze 18 ist als Hohlwelle mit Nocken 19, die die Scha It funktionen erzeugen, ausgeführt, wird von den Bohrungen 30 der Flansche 11 geführt und durch die in die Aussparungen 12 der Flansche 11 eingesetzten Befestigungsund Sicherungselemente 13 fixiert, Sie besitzt eine einseitig abgeflachte Verlängerung 24 zur Aufnahme der Betätigungselemente und ist im hinteren Teil mit einer Bohrung 25 gleicher Geometrie, wie die Verlängerung 24, versehen.
Durch je ein Befestigungs- und Sicherungselement 13, die in die Aussparungen 12 der Flansche 11 eingesetzt werden, wird die Schaltwalze 18 gesichert. Zugleich ermöglichen die Befestigungs- und Sicherungselemente 13 die Montage des Schalters am späteren Einsatzort.

In die Befestigungs- und Sicherungselemente 13 eingebrachte Bohrungen 26, die mit Gewinde versehen sein können, dienen der Befestigung des Schalters am Einsatzort. In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen des Schalters können mittels der Befestigungs- und Sicherungselemente 13 an den Flanschen 11 auch zusätzliche Steuer-, Regel- oder Betätigungselemente befestigt werden.

Nach der Herstellung der Baueinheit 10, gegebenenfalls auch nach dem Erreichen späterer Montagezustände, werden die Brückenbereiche 4 der Kontaktkämme 1;6 mittels geeigneter Werkzeuge durch die im Kontaktträger 10 vorhandenen Aussparungen 15 hindurch getrennt. Die bis dahin verbundenen Pol- 7 beziehungsweise Kontaktbereiche 3 der Kontaktkämme 1;6 werden dabei voneinander getrennt, wobei nach dem Trennvorgang zwischen diesen keine Material- oder elektrische Verbindung mehr besteht.

Durch die formschlüssige Verbindung der Einzelelemente der Schaltereinheiten mit dem Kontaktträger 10 werden diese sieher gehalten.

In wesentlichen Teilen des Kontakt- 3 und des Polbereiches 7 sind die Kontaktkämme 1;6 luftisol iert, im hinteren Teil des Kontakt- 3 beziehungsweise Polbereiches 7 an 3 Seiten in Plastwerkstoff eingebettet. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, bei den Schaltvorgängen oder bei der Leistungsübertragung entstehende Verlustwärme durch Wärmestrahlung und -konvektion abzuführen.

Ausführungsbeispiel 2

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Schalter mit dem gleichen Grundaufbau,, wie oben beschrieben, und mit mindestens 2 Schaltereinheiten verwendet. Nach erfolgter Herstellung des Kontaktträgers 10 werden allerdings nur die Brückenbereiche 4 in den Kontakt kämmen 1;6 durchtrennt, die zur Sicherung der Schalterfunktion eine elektrische Trennung erforderlich machen.

Durch diese Verfahrensweise kann ein Schalter je nach der zu erfüllenden Scha It funktion verschieden konfiguriert werden. Abhängig von der Konfiguration des Schalters können so mehrere Schaltereinheiten auf der Kontakt- 3 oder auf der Polseite 7 para LlelgeschaItet werden.

Ausführungsbeispiel 3

Bei diesem, in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Schalter mit einem Aufbau entsprechend dem in den Ausführungsbeispielen 1 und 2 beschriebenen verwendet .

Mindestens 2 Schalter beliebiger Konfiguration werden mit einem Kupplungsstück 20, das an der Rückseite des Schalters 21 angesetzt wird, verbunden. Die Verlängerung der Schalterachse 24 des Schalters 22 greift dabei in die entsprechende Bohrung 25 der Schalterachse 18 des Schalters 21 ein und bildet so die mechanische Verbindung der Schalterachsen .

Ausführungsbeispiel 4

In diesem, in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel werden mindestens zwei der in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 beschriebenen Schalter miteinander kombiniert.
Dazu wird am rückwärtigen Flansch 11 des Schalters 21 ein Kupplungsstück 20, das mit Schnappelementen 34 den rückwärtigen Flansch 11 des Schalters 21 außen umklammert, angedrückt.

In die rückwärtige Bohrung 25 der Schalterachse 18 des Schalters 21 wird die Verlängerung der Schalterachse 24 des Schalters 22 bis zum Anschlag eingeschoben. Das Kupplungsstück 20 rastet dabei mittels der Schnappelelemente 33 in die Bohrung 26 des im vorderen Flansch 11 des Schalters 22 eingedrückten Befestigungs- und Sicherungselementes 13 ein, umgreift mittels der Schnappelemente 34
den vorderen Flansch 11 des Schalters 22 und arretiert diesen.

Die so entstandene Schalterkombination kann auf gleiche Weise durch Anstecken weiterer Scha Ltereinheiten erweitert werden.

Claims

Sprüche

1. Elektrischer Schalter mit Schalterkörper, auf dem einander gegenüberliegend Ruhekontaktbereiche mit Anschlußelementen und in einem dazwischen befindlichen Raum, parallel zu den Ruhekontaktbereichen liegend, eine, Schaltnocken tragende, Schaltwalze, die im Zusammenwirken mit quer zur Schaltwalze Liegenden, federbelasteten, Kontaktbügeln, welche an ihren Endpunkten mit den Ruhekontaktbereichen in Verbindung stehen, angeordnet ist und wenigstens zwei nebeneinanderliegende, voneinander unabhängig wirkende, nokkengesteuerte, Schaltwerke bildet, gekennzeichnet dadurch, daß ein Kontaktkamm 1, jeweils bestehend aus Anschluß- 2, Kontakt- 3 und Brückenbereich 4, und ein Kontaktkamm 6, bestehend aus Anschluß- 2, Pol- 7 und Brückenbereich 4, der Polbereich 7 mit einer Bohrung 8 versehen, im Abstand a einander gegenüber angeordnet, mit thermoplastischem Werkstoff teilweise umgössen sind und so die Baueinheit 9 aus Kontaktträger 10 mit den eingegossenen Kontaktkämmen 1;6, den Flanschen 11 mit Aussparungen 12 zur Aufnahme der Befestigungs- und Sicherungselemente 13 und Bohrung 30 zur Aufnahme der Schaltwalze 18 sowie Aussparungen 14 im Pol- 7 beziehungsweise Kontaktbereich 3 der Kontaktkämme 6;1, Aussparungen 15 im Brückenbereich 4 sowie einer Ausnehmung 28 zur Aufnahme eines Nocken 31 und einer Spiralfeder 32 entsteht, komplettiert mit einer aus einer Spiralfeder 16 und Kontaktbügel 17, der an einem Ende mit dem Ansatz 23 in die Bohrung 8 eingehängt ist, bestehenden Kontaktbrücke, einem aus Nocken 31 und Spiralfeder 32 bestehenden Federindex, einer Schaltwalze 18 mit Nocken 19, Verlängerung 24 zur Aufnahme von Bedienelementen und einer rückseitig eingebrachten Bohrung 25, durch die Bohrung 30 der Flansche 11 geführt und je ein in die Aussparung 12 der Flansche 11 eingesetztes Befestigungs- und SieherungseLement 13, wobei die Brückenbereiche 4 der Kontaktkämme 1;6 nach Herstellung der Baueinheit 9 im Bereich der Aussparungen 15 unterbrochen sind.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch,, daß nach dem Herstellen der Baueinheit 9 nur die Brückenbereiche 4 der Kontakt kämme 1;6 im Bereich der Aussparung 15 getrennt werden, die zur Gewährleistung der elektrischen Isolation benachbarter Schaltwerke unterbrochen sein müssen.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem Herstellen der Baueinheit 9 nur bestimmte Brückenbereiche 4 der Kontakt kämme 1;6 im Bereich der Aussparungen unterbrochen und damit unterschiedliche elektrische Konfigurationen der Schalter erzeugt worden sind.

4. Elektrischer Schalter, bestehend aus wenigstens zwei, nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgeführten Schaltern, bei denen die Schalterachse des vorderen Schalters in einer Bohrung die Verlängerung der Schalterachse des hinteren Schalters formschlüssig aufnimmt, gekennzeichnet dadurch, daß an den rückwärtigen Flansch 11 des Schalters 21 ein Kupplungsstück 20, das mit seitlichen Schnappelementen 34 den FLansch 11 umgreift, angesetzt ist und an dieses wiederum Schalter 22 angedrückt ist, wobei die Schnappelemente 33 in die Bohrungen 26 des im vorderen Flansch 11 des Schalters 22 eingesetzten Befestigungs- und Sicherungselementes 13 einrasten und die Schnappelemente 34 den Flansch 11 des Schalters 22 umgreifen.

5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß an den rückwärtigen FLansch 11 des hinteren Schalters ein Kupplungsstück 20 mit den, den Flansch 11 umgreifenden, Schnappelementen 34 angesetzt und an diesem ein konstruktiv angepaßter, mittels der Schnappelemente 33 und 34 gehaltener Thermoschalter bekannter Bauart befestigt ist.