EP0022539A1

EP0022539A1 - Elektrischer Schalter mit Gleitkontakten

Info

Publication number: EP0022539A1
Application number: EP80103873A
Authority: EP
Inventors: Bernard Dipl.-Ing. Valentin; Ernst Ing. Grad. Heinl
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1979-07-12
Filing date: 1980-07-08
Publication date: 1981-01-21
Also published as: DE2928104A1; NO802090L

Abstract

Bei einem Schalter mit hohem Auflagedruck der Kontaktfedern aber relativ weichem Kontaktwerkstoff soll verhindert werden, daß der Isolationswiderstand durch Kontaktabrieb vermindert wird. Hierzu weist der aus Isolierstoff bestehende Kontaktträger (1) in Richtung der Relativbewegung zwischen Kontakt (2) und Gegenkontaktfeder (3) gesehen, vor und/oder hinter dem Kontakt (2) einen zumindest der Kontaktbreite entsprechenden Bereich (6) auf, dessen Oberfläche tiefer liegt als die Ebene der Kontaktoberseite. Der Isolierträger (1) hat ferner auf wenigstens einer Seite dieses zurückgesetzten Bereiches (6) einen sich ebenfalls in Richtung der Relativbewegung erstreckenden, gegenüber der Kontaktebene zumindest nicht tiefer liegenden Teil (4), auf welchem bei offenem Schalter die Gegenkontaktfeder (3) aufliegt (Fig. 1a).

Description

Die Erfindung 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 des Kontaktwerkstoffes 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.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem trotz der Verwendung relativ weichen Kontaktwerkstoffs und trotz relativ hohen Kontaktdruckes eine Verringerung des Isolationswider standes durch Materialverschleppung vermieden ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Dadurch daß hinter dem Kontakt der Isolierstoffträger zurückgesetzt ist, wird sich in diesem Teil etwaiger Kontaktabrieb sammeln. Da jedoch 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 Isolationswiderstand zwischen Kontakt und Gegenkontaktfeder unbeeinträchtigt. Der Schalter zeichnet sich durch einen einfachen kontruktiven Aufbau und durch hohe Langzeitzuverlässigkeit aus. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 in verschiedenenAnsichten und Schnitten in vergrößertem Maßstab den Aufbau eines einseitig einen Kontakt tragenden Isolierstoffträgers im Zusammenwirken mit einer drahtförmigen Kontaktfeder;
Fig. 2 in einer den Fig. 1a und 1b entsprechenden Darstellungsweise 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;
Fig. 4 einen mittels einer Welle betätigbaren Mehrfachdrehschalter, bei welchem zwei im Abstand voneinander angeordnete Kontaktträger gehäusefest angebracht und zwischen diesen ein beidseitig mit Gegenkontaktfedern ausgestatteter Kontaktfederträger auf der Schalterachse befestigt ist.

In Fig. 1a ist der Isolierstoffträger 1 im Schnitt und in Fig. 1d in Draufsicht wiedergegeben. Er besteht beispielsweise aus Polyamid oder einem glasfaserverstärkenden Kunststoff. In die Oberseite des Isolierstoffträgers 1 eingelassen, z.B. eingedrückt, ist ein bügelförmiger flacher Kontakt 2, welcher mit einer nur teilweise dargestellten Gegenkontaktfeder 3 zusammenwirkt. Entweder ist der Isolierstoffträger 1 gehäusefest angeordnet und die Gegenkontaktfeder 3 in Richtung der Pfeile verschiebbar oder umgekehrt. In der ausgezogenen Schaltstellung gemäß Fig. 1a 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 Teile4sorgen. 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 Isolierstoffträgers ab, dessen Breite derjenigen des Kontakts 2 entspricht. Der Kontaktwerkstoff gelangt also nicht auf die erhabenen Teile 4 des Isolierstoffträgers 1, auf denen die Kontaktfeder 3' 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 beiseitig 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 17 gebildet, welche in einem metallischen Anschlußblock 18 gehalten ist. Diese Ausführungsform 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 Pfeils 19 verschoben, so wird diese Verbindung unterbrochen und stattdessen eine Verbindung zwischen den Kontaktfederpaaren 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 Kontaktwerkstoffs einschließen.
Fig. 3 zeigt die Anwendung eines solchen schockfesten Schiebeschalters als druckbetätigter 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 21 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 26. Wird über die Einlaßöffnungen 28 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 Kontaktfedern37 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.
Fig. 4 zeigt die Ausbildung des Schalters als Drehschalter. Wiederum ist ein aus einem hohlzylindrischen Mittelteil 41 mit einem Deckel 42 und einem Boden 43 bestehendes Gehäuse vorhanden, in welchem gehäusefest zwei ringscheibenförmige Kontaktträger 44 und 45 im Abstand voneinander gehalten sind. Die Ausbildung der Kontakte 46, 47 ist aus Fig. 4c ersichtlich. Zwischen diesen beiden Isolierstoffträgern 44 und 45 ist auf einem Vierkantprofil 48 der Schalterachse 49 unverdrehbar ein Kontaktfederträger 50 befestigt, welcher bügelförmige Gegenkontaktfedern 51 trägt. In der Schließstellung des Schalters stellen diese jeweils eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den gehäusefesten Kontakten 46 und 47 her, welche über ein Anschlußkabel 52 mit einem zu schaltenden Gerät verbunden sind. Die Schalterachse 49 ist einerseits im Deckel 42 und andererseits in einer Lagerbuchse 53 des Gehäusebodens 43 drehbar gelagert. Auch hier ist durch eine dem anhand von Fig. 1 erläuterten Prinzip entsprechende Ausbildung der Kontakte, der sich in Umfangsrichtung anschließenden vertieften Abschnitte des Isolierstoffträgers und der bei offenem Schalter wirksamen Abstützflächen der Isolierstofftärger 41 und 45 dafür gesorgt,daß etwaiger Kontaktabrieb nicht zu einer Verringerung des Isolationswiderstandes führt.

Claims

1. Elektrischer Schalter mit wenigstems einem von einem Isolierstoffträger gehaltenen Kontakt aus hochleitendem Material, vorzugsweise Edelmetall, und mit wenigstens einer mit diesem Kontakt zusammenwirkenden Gegenkontaktfeder, welche bei offenem Schalter auf dem Isolierstoffträger aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffträger (1) in Richtung der Relativbewegung zwischen Kontakt (2) und Gegenkontaktfeder (3) gesehen, vor und/oder hinter dem Kontakt (2) einen zumindest der Kontaktbreite entsprechenden Bereich (6) aufweist, dessen Oberfläche tiefer liegt als die Ebene der Kontaktoberseite, und daß der Isolierstoffträger (1) auf wenigstens einer Seite dieses zurückgesetzten Bereiches (6) einen sich ebenfalls in Richtung der Relativbewegung erstreckenden, gegenüber der Kontaktebene zumindest nicht tiefer liegenden Teil (4) aufweist, auf welchem bei offenem Schalter die Gegenkontaktfeder (3) aufliegt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich parallel zum zurückgesetzten Bereich (6) erstreckende Teil (4) des Isolierstoffträgers (1) gegenüber der Ebene der Kontaktoberseite geringfügig erhöht ist.

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

4. Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffträger (11;35) beidseitig mit Kontakten (12;36) versehen ist und die Kontaktfedern (13;37) durch die Schenkel eines haarnadelförmig gebogenen Kontaktdrahtes (17, 37) oder Kontaktblechs gebildet sind (Fig. 2 und 3).

5. Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (46,47) auf zwei sich im Abstand gegenüberstehenden Isolierstoffträgern (44, 45) angebracht sind und zwischen diesen ein beidseitig mit Kontaktfedern (51) versehender Kontaktfederträger (50) angeordnet ist (Fig. 4).

6. Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Relativbewegung gesehen, mehrere Kontaktfedern (13,13',13"; 37,37',37"; 51,51') im Abstand hintereinanderliegend vorgesehen sind (Fig. 2 bis 4).

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er als Schiebeschalter ausgebildet ist (Fig. 1 bis 3).

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er als Drehschalter ausgebildet ist (Fig. 4).