DE973235C

DE973235C - Elektrischer Schalter mit Sprungwerk

Info

Publication number: DE973235C
Application number: DEP28723D
Authority: DE
Original assignee: Labinal SA
Current assignee: Safran Electrical and Power SAS
Priority date: 1945-05-07
Filing date: 1948-12-31
Publication date: 1959-12-31
Also published as: GB614451A; NL71318C; FR996634A; CH253811A; FR57301E

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 31. DEZEMBER 1959

ρ 28723 VIIIb /21 c D

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schalter mit Sprungschaltwerk.

Es sind bereits elektrische Schalter mit Sprungschaltwerk bekannt, bei denen der bewegliche Kontaktträger durch eine Beschleunigungsfeder antreibbar ist und ein Nockenrastgüed besitzt, das der Wirkung einer Rastfeder ausgesetzt ist, wobei die Betätigung des beweglichen Kontaktträgers beim Übergang von einer Schaltstellung in die folgende zwei Phasen aufweist, und zwar eine erste Phase zum Spannen der Beschleunigungsfeder und zur anschließenden Mitnahme des Nockenrastgliedes unter gleichzeitigem Spannen der Rastfeder und eine zweite Phase für den Übergang in die folgende Stellung unter Wirkung der Entspannung beider Federn.

Derartige Schalter sind bereits in der französischen Patentschrift 776 945 offenbart. Bei diesen bekannten Schaltern dient die zu spannende Beschleunigungsfeder allein zur Betätigung des beweglichen Kontaktträgers, während die Rastfeder die Aufgabe hat, den Kontaktträger in den jeweiligen Schaltstellungen festzuhalten. Außerdem wird bei diesen Schaltern der bewegliche Kontaktträger unmittelbar aus der Ruhelage erst dann ruckartig beschleunigt, wenn die Beschleunigungsfeder eine gewisse Spannung erreicht hat, ohne daß vorher ein Anlauf des beweglichen Kontakt -

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trägers durch eine unmittelbar wirksame Mitnahme des Kontaktträgers, jedoch noch ohne Lösung der Kontakte erfolgt.

Durch die Erfindung werden die eingangs erwähnten Schalter dadurch verbessert, daß die Rastfeder auf Grund der Form des Nockenrastkörpers nach dem Entspannen der Beschleunigungsfeder zur weiteren Betätigung des beweglichen Kontaktträgers beiträgt. Die feststehenden Kontakte können derart in bezug ίο auf die Kontakte des beweglichen Kontaktträgers und das Rastglied angeordnet sein, daß Unterbrechung und Einschaltung des Stromes nur während der zweiten Phase stattfinden, wobei die wirksame und unmittelbare Mitnahme des Rastgliedes in der ersten Phase zum Anlauf der Kontakte vor der Unterbrechung benutzt wird.

Durch, die Ausbildung nach der Erfindung wird die

Herstellung von verhältnismäßig einfachen Schaltern mit Sprungschaltwerk ermöglicht, die außerdem ein

ao sicheres ruckartiges Ein- und Ausschalten ermöglichen und nicht störanfällig sind.

Hinsichtlich der Wirkungsweise der Schalter nach

der Erfindung ist somit wesentlich, daß in der ersten Phase eine unmittelbar wirksame Mitnahme des beweglichen Kontaktträgers erfolgen kann, durch welche die Kontakte vor ihrer nachfolgenden schnellen Trennung zuerst zum Anlauf gebracht werden, daß sich in der zweiten Phase nur die Beschleunigungsfeder entspannt und sich daran anschließend die Rastfeder entspannt und dabei zur weiteren Betätigung des beweglichen Kontaktträgers beiträgt. ... Schalter nach der Erfindung können leicht symmetrisch gestaltet werden, so daß ihre Betätigung in beiden Richtungen möglich ist.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen hervor.

Fig. ι zeigt in Ansicht, zum Teil im Schnitt, einen einfachen Schalter bekannter Bauart zum sprungartigen Ein- und Ausschalten; diese Darstellung dient nur dazu, das Verständnis der Erfindung zu erleichtern;

Fig. 2 zeigt schematisch einen entsprechend der Erfindung ausgebildeten Schalter mit geradliniger Bewegung;

Fig. 3 bis 5 zeigen, jeweils im Aufriß, im Schnitt auf Linie IV-IV in Fig. 3 und im Schnitt auf Linie V-V in Fig. 3 einen entsprechend der Erfindung gebauten Drehschalter;

Fig. 6 und 7 zeigen ähnlich den Fig. 3 bis 5 einen Schalter der gleichen Art, die einer anderen möglichen Ausführungsart der Erfindung entspricht.

Die- bisher bekannten Schalter umfassen zwei Hauptbauarten.

· Für-die erste Bauart ist kennzeichnend, daß zwischen den Handgriff und das zu bewegende Organ Federn eingeschaltet sind, die sich während des ganzen Steuerweges des Handgriffes spannen. Am Ende des Steuerweges wird das zu bewegende Organ, das bis dahin unbeweglich war, durch das Auslösen eines beweglichen Pufferteiles freigeben.

Diese Bauart hat mehrere Nachteile, insbesondere eine übertriebene Arbeit der Federn, einen zu starken Stoß im Augenblick der Freigabe, was zu einer schnellen Zerstörung der Pufferstücke und der Auflagestücke führt, und die Unmöglichkeit, das zu bewegende Organ im Falle eines Federbruches wirksam zu steuern.

Bei der anderen Bauart benutzt man eine Festlegungseinrichtung, z. B. eine Nockenscheibe 1 (Fig. 1), die mit den zu steuernden Kontakten verbunden ist und mit Laufrollen 2 zusammenwirkt, die durch Federn 3 gehalten werden, wobei die Nockenscheibe in der einen Richtung durch einen Handgriff drehbar ist, beispielsweise mit Hilfe eines Fingers 4, der durch einen Schlitz 5 hindurchgreift.

Derartige Vorrichtungen gestatten nicht, ein plötzliches Abreißen oder Einrücken der zu steuernden elektrischen Kontakte in allen Fällen sicherzustellen. Der unmittelbare Antrieb der Nockenscheibe 1 durch den vom Handgriff gesteuerten Finger 4 findet so lange statt, bis die Spitze 9 der entsprechenden Seitenfläche der Nockenscheibe unter der Laufrolle 2 angekommen ist, und zwar in der Ebene X-X', d. h. am Ende eines Winkels 0/2, wenn man annimmt, daß θ den vollen Arbeitsweg des Steuerorgans und der zu steuernden Organe, die mit den zu betätigenden elektrischen Kontakten verbunden sind, darstellt. Daraus folgt, daß keine symmetrische Arbeitsweise mit plötzlichem Abreißen in beiden Richtungen ausgeführt werden kann, weil das plötzliche Abreißen für eine der Bewegungsrichtungen dann stattfindet, wenn das gesteuerte Organ schon die Hälfte seines Arbeitsweges (Θ/2) zurückgelegt hat.

Bei Schaltern nach der Erfindung wird das plötzliehe Öffnen der Kontakte erreicht, bevor das Steuerorgan die Hälfte seines Arbeitsweges zurückgelegt hat. Um die Erfindung zu erläutern, ist der Vorgang zuerst beispielsweise an Hand eines Schalters mit einer axial verschiebbaren Schaltstange veranschaulicht.

In Fig. 2 ist ein Schalter dargestellt, bei dem das Steuerorgan als Druckknopf 12 ausgebildet ist und dazu dient, einen Körper 10 zu verschieben, der verschiedene Kontakte, wie bei 7 angedeutet, aufweist. Diese wirken mindestens mit einem festen Kontakt oder einer Bürste 6 zusammen. Die Kontakte können den Strom verschiedenen Stromkreisen, und zwar bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel drei, zuleiten.

Die Verschiebebewegungen des Körpers 10 erfolgen mit Hilfe eines Nockenkörpers 1, der mit dem Körper 10 verbunden ist und Rastnuten I₁ enthält, die durch Teile mit geradlinigem Profil voneinander getrennt sind, wie z. B. c, d, wobei der ganze Körper 1 zylindrisch sein kann. Es sind Rollen 2 vorgesehen, die der Wirkung von Rastfedem R unterworfen sind.

Der Druckknopf 12 ist mit diesem Nockensystem 1 durch eine Beschleunigungsfeder verbunden, die beispielsweise nach Art einer Schraubenfeder oder Druckfeder r ausgebildet ist.

Wenn man es so einrichtet, daß der Arbeitsweg 0 zwischen den Mittellinien der aufeinanderfolgenden Kontakte 7 der gleiche ist wie der, der zwei Rastnuten voneinander trennt, und wenn man in geeigneter Weise einerseits die Länge ct₂ des Profils c-d wählt und andererseits den Arbeitsweg a₂', der nötig ist,

um die Feder r zusammenzudrücken und den Druckknopf 12 zu veranlassen, daß er das Nockensystem ι unmittelbar verschiebt, und schließlich die jeweiligen Spannungen der Federn r und R wählt, dann erhält man eine Einrichtung, die in folgender Weise arbeitet:

Es sei angenommen, das Ganze befinde sich in der dargestellten Stellung, bei welcher der feste Kontakt 6 gegenüber dem mittleren Teil eines beweglichen

ίο Kontaktes y liegt. Beim Drücken des Knopfes 12 in Richtung des Pfeiles »f« ergeben sich vier verschiedene Phasen.

Die erste Phase (Arbeitsweg a₂' des Knopfes) entspricht der Ruhestellung der Feder r, wobei die Rollen 2 auf dem Grund der Nut I₁ verbleiben.

Die zweite Phase (Arbeitsweg Ot₁), die dem Knopf und dem Nocken gemeinsam ist, bewirkt ein unmittelbares Verschieben des Ganzen, d. h. Knopf 12 und Nocken 1. Dies bewirkt, daß die Rollen aus der Nut I₁

ao herausgehoben werden. Die entgegenwirkende Kraft der Rastfeder R in Richtung auf die Achse des Druckknopfes wird kleiner, um bis auf die Reibungswirkung der Rollen zu verschwinden, wenn die Rollen in die Höhe des Profils c-d gelangen. Bis zu diesem Augenblick hat sich der Kontakt 7 um den Weg O₁ vorwärts bewegt und befindet sich noch unter dem festen Kontakt 6.

Die dritte Phase, bei welcher der Druckknopf, wenigstens momentan, unbeweglich bleiben kann, ist die der Auflösung, wobei die Beschleunigungsfeder r tatsächlich über die Rastfeder, deren Wirkung praktisch Null ist, vorherrscht. Der Nocken 1 und seine Kontakte 7 verschieben sich ruckartig um den Betrag a_2> der gleich dem Anfangsweg derZusammendrückung der Feder r ist. Man sieht, daß man gleichzeitig während dieses Arbeitsweges das plötzliche Abreißen oder Öffnen des Kontaktes 7 und das ruckartige Wiedereinrücken des folgenden Kontaktes 7 erreichen kann (bei diesem Beispiel eines Mehrwegeschalters).

Schließlich werden während der letzten Phase der Nocken 1 und der Knopf 12 um den Weg O₁' bewegt, der der Rückkehr der Rollen in die folgende Nut oder Aussparung I₁ entspricht.

Es ist zu bemerken, daß ein Interesse daran besteht, den Weg a₂ größer zu wählen als die Länge a₂ des Profils c-d, so daß am Ende der Auslösung bereits die Rückkehr der Rollen in die folgende Nut in die Wege geleitet ist. Dieser Weg a₂ wird also im allgemeinen als Untergrenze die Länge a₂ haben und als obere Grenze den Wert θ—Ot₁, wobei a_x den unmittelbaren Schubweg bezeichnet.

Das Profil c-d, welches der Achse des Druckstückes 12 parallel angenommen ist, kann, um die Wirkung der Rastfeder R zum Verschwinden zu bringen, auch anders ausgebildet sein.

In jedem Falle erzielt man infolge der zwangläufigen Verschiebung eine Verschiebung, die ein ruckartiges Ein- und Ausschalten sichert, und zwar auch in völlig symmetrischer Ausbildung, falls dies verlangt wird. So ist hier der Druckknopf 12 doppelt vorhanden, wie in der Zeichnung dargestellt ist, um das Arbeiten in zwei Richtungen zu ermöglichen.

Die Fig. 3 bis 5 veranschaulichen ein System derselben Art, jedoch in Form eines Drehschalters.

Der Nockenkörper 1, der beispielsweise mit mindestens einem beweglichen Kontakt fest verbunden ist, stellt die Form eines vierzackigen Sternes dar, der kreisförmige Profile c-d hat, welche gegenüber den Rollen 2 die gleiche Rolle spielen wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Der Nockenkörper 1 arbeitet in der Weise, daß er, in Richtung des Pfeiles f bewegt, die Rollen 2 entgegen der Kraft, die sie an Ort und Stelle halten will, auseinanderdrückt, bis der Punkt c nach b gewandert ist. Das Kräftepaar erreicht dann Null, und das Entspannen kann erfolgen.

Die Federn R, die auf die Laufrollen 2 wirken, sind hier als Blattfedern dargestellt.

Was die Federn r betrifft, so kann man diese wie folgt ausbilden: entweder als Spiralfeder, die als Torsionsfeder wirkt und die zwischen den Nockenkörper ι und die Steuerachse 11 (die mit dem Handgriff des Schalters beispielsweise eine Einheit bildet) geschaltet ist, mit einer Puffereinrichtung, die einen Zwanglauf sicherstellt, sobald eine bestimmte elastische Spannung erreicht ist, oder als Gestänge oder Stangen, die nach dem Torsionsprinzip arbeiten, oder, wie dargestellt, als Blattfedern, sie so beschaffen sind, daß sie unter der Wirkung der Drehung der Achse 11 auseinandergedrückt werden, die hier ein rechteckiges Stück 13 trägt, welches zwischen den beiden Blattfedern liegt, oder auch als beliebige andere Organe, die eventuell außerhalb des Nockenkörpers 1 und der Achse 11 liegen könnten oder die zum mindesten indirekt mit ihnen verbunden sein könnten, d. h. Organe, die in allen geeigneten Arten ausgeführt sein können.

Der Steuerfmger 13 greift bei diesem Ausführungsbeispiel in eine Aussparung 14 von geeigneter Form ein, die in dem Nockenkörper 1 oder einem mit diesem verbundenen Teil angebracht ist. Eine Art Rahmen 15 trägt die Blattfedern r, wobei das Ganze so angeordnet ist, daß, wenn man den Griff in Richtung/" dreht, zunächst die beiden Blattfedern r elastisch auseinandergebogen werden, bis die Seiten des Steuerfingers 13, der rechteckigen Querschnitt hat, sich an die Flächen α der Aussparung 14 anlegen.

Dieser elastische Weg kann im Bereich des Winkels CC₂' vor sich gehen, der dem früheren geradlinigen Arbeitsweg a₂' entspricht. Dieser Winkel wurde gleich dsm Öffnungsweg a₂ der Teile c, d angenommen, aber auch hier besteht Interesse, ihn größer zu wählen als a₂.

Schließlich ist das Ganze in einem Rahmen 16 geeigneter Ausbildung untergebracht, auf den sich die Blattfedern R stützen.

Man erhält auf diese Weise eine Einheit, deren Arbeitsweise in allen Punkten gleich der der Anordnung nach Fig. 2 ist, und zwar gleich, ob man eine Drehung in der Richtung f oder entgegengesetzt vornimmt.

Bei der Anordnung nach den Fig. 6 und 7 sind mit den Blattfedern R und r noch zusätzliche elastische Mittel verbunden. Diese Mittel bestehen insbesondere aus den Spiralfedern 17 und 18.

Die Spiralfedern 17, die mit den Blattfedern r zusammenarbeiten, sind zwischen diesen und entsprechenden Auflagepunkten des Rahmens 15 angebracht. Die Federn 18 sind zwischen den Blattfedern R und entsprechenden Punkten des Rahmens 16 eingeschaltet.

Es kann erwünscht sein, neben den obenerwähnten Blattfedern noch eine oder mehrere zusätzliche Blattfedern vorzusehen, wie das durch die Blattfedern 19 angedeutet ist.

Das Vorhandensein dieser zusätzlichen Mittel und insbesondere der obengenannten Spiralfeder ermöglicht eine einfache Regelung der elastischen Kräfte. Es genügt z. B., um diese Regelung zu erreichen, die äußeren Auflagepunkte der genannten Spiralfedern zu verschieben, sei es mit Hilfe von Schrauben oder mit beliebigen anderen, nicht dargestellten Mitteln. Die Erfindung soll nicht nur auf Schalter beschränkt sein, sondern kann auch bei irgendwelchen anderen

ao Auslösesystemen Verwendung finden. Im übrigen können die Schalter gemäß Erfindung auch anders ausgebildet sein als die hier beschriebenen und dargestellten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Schalter mit Sprungschaltwerk, bei dem der bewegliche Kontaktträger durch eine Beschleunigungsfeder antreibbar istundeinNockenrastglied besitzt, das der Wirkung einer Rastfeder ausgesetzt ist, wobei die Betätigung des beweglichen Kontaktträgers beim Übergang von einer Schaltstellung in die folgende zwei Phasen aufweist, und zwar eine erste Phase zum Spannen der Beschleunigungsfeder und zur anschließenden Mitnähme des Nockenrastgliedes unter gleichzeitigem Spannen der Rastfeder und eine zweite Phase für den Übergang in die folgende Stellung unter Wirkung der Entspannung beider Federn, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastfeder auf Grund der Form der Nockenrastscheibe nach dem Entspannen der Beschleunigungsfeder zur weiteren Betätigung des beweglichen Kontaktträgers beiträgt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Kontakte derart in bezug auf die Kontakte des beweglichen Kontaktträgers und das Rastglied angeordnet sind, daß Unterbrechung und Einschaltung des Stromes nur während der zweiten Phase stattfinden, wobei die wirksame und unmittelbare Mitnahme des RastgHedes in der ersten Phase zum Anlauf der Kontakte vor der Unterbrechung benutzt wird.

3. Schalter nach Anspruch 1 in der Form eines Drehschalters mit einer Nockenrastscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenrastscheibe mehrere, beispielsweise vier Nocken trägt, deren äußere Teile kreisförmig und konzentrisch zu der Scheibenachse liegen und dazu dienen, mit mindestens einer Rolle in Verbindung zu treten, welche durch die Feder (R) elastisch in Richtung der Scheibenachse gedrückt wird.

4. Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang (ct₂') der relativen Winkelverstellung der Antriebswelle in bezug auf die Nockenrastvorrichtung während des vorhergehenden Spannens der Beschleunigungsfeder (r) im wesentlichen gleich dem Winkelumfang (a₂) der äußeren kreisförmigen Oberflächen der Nockenrastscheibe (1) ist.

5. Schalter nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahme der Nockenrastscheibe (1) durch die Antriebswelle (11) mittels eines Mitnahmefingers (13) mit einem z. B. rechtwinkligen Profil erfolgt, welches sich mit Spiel in einem Lager (14) der Nockenscheibe oder in einem damit verbundenen Teil befindet, welches Flächen aufweist, gegen welche sich der Finger anlegen kann, wobei diese Flächen geeignete Winkel bilden, um dem Mitnehmerfinger (13) Bewegungsfreiheit bezüglich der Spannung der Beschleunigüngsfeder zu lassen.

6. Schalter nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Nockenrastscheibe (1) mit vier Vorsprüngen und zwei gegenüberliegenden Rollen (2) aufweist, die sich auf zwei Federn (R) stützen, welche mit ihren Enden an einem Gehäuse (16) befestigt sind.

7. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsfeder (r) aus zwei parallelen Streifen besteht, die mit ihren Enden an einem Gehäuse (15) befestigt sind, welches das Nockenrastteil (1) trägt, und die mit dem rechtwinkligen Mitnehmerfinger zusammenwirken, wobei die relative Drehung des Fingers (13) die beiden Streifen auseinanderzuspreizen sucht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen