EP0022539A1 - Elektrischer Schalter mit Gleitkontakten - Google Patents

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EP0022539A1
EP0022539A1 EP80103873A EP80103873A EP0022539A1 EP 0022539 A1 EP0022539 A1 EP 0022539A1 EP 80103873 A EP80103873 A EP 80103873A EP 80103873 A EP80103873 A EP 80103873A EP 0022539 A1 EP0022539 A1 EP 0022539A1
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EP
European Patent Office
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contact
switch
insulating material
switch according
carrier
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Ceased
Application number
EP80103873A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernard Dipl.-Ing. Valentin
Ernst Ing. Grad. Heinl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell GmbH
Original Assignee
Honeywell GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00Contacts
    • H01H1/12Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/36Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by sliding
    • H01H1/40Contact mounted so that its contact-making surface is flush with adjoining insulation

Definitions

  • the invention relates to an electrical switch according to the preamble of claim 1.
  • the contact material must consist of a highly conductive material. If it is also required that the low contact resistance should not be increased by oxidation or other impairment of the surface properties of the contact material, then practically only noble metals, in particular gold, come into question as the contact material. However, gold is a relatively soft material, so that such contacts can carry over, particularly if the contact springs are under great tension on the contacts. This is often necessary if the switch has to ensure vibration-proof and acceleration-proof contact.
  • the object of the invention is to provide an electrical switch of the type mentioned, in which despite the use of relatively soft contact material and despite high contact pressure a reduction in the insulation resistance due to carryover is avoided.
  • This object is achieved by the invention characterized in claim 1. Due to the fact that the insulating material carrier is set behind the contact, any contact wear will collect in this part. However, since when the switch is open, the mating contact spring does not rest on this recessed section of the insulating material support but on a raised part arranged laterally therefrom, on which no contact material can be carried over, the high insulation resistance between the contact and the mating contact spring remains unaffected.
  • the switch is characterized by a simple, constructive design and high long-term reliability. Advantageous refinements result from the subclaims.
  • the insulating material carrier 1 is shown in section and in Fig. 1d in plan view. It consists, for example, of polyamide or a glass fiber reinforcing plastic. Embedded in the top of the insulating material carrier 1, for example pressed in, is a bow-shaped flat contact 2 which interacts with a mating contact spring 3 which is only partially shown. Either the insulating material carrier 1 is arranged fixed to the housing and the mating contact spring 3 can be displaced in the direction of the arrows or vice versa. 1a and 1b, the mating contact spring 3 rests on the contact 2, ie the switch is closed. If the contact spring 3 is brought into the position shown in dashed lines in FIGS.
  • the contact is interrupted.
  • the contact spring 3 now rests on side elevations 4 of the insulating material carrier 1 which extend parallel to the relative movement, with inclined surfaces 5 ensuring a smooth sliding transition from the surface of the contact 2 to the parts 4 which are slightly raised relative to the contact plane.
  • the contact material therefore does not reach the raised parts 4 of the insulating material carrier 1, on which the contact spring 3 'rests.
  • the insulation resistance is not impaired by any carryover of contact material of contact 2, which is made of gold, for example.
  • contact material of contact 2 which is made of gold, for example.
  • the surface 7 of the insulating material carrier 1 is lowered to below the surface level of the contact 2, so that the mating contact spring 3 rests there on the contact 2.
  • a bead 4 serving as a contact spring support is provided only on one side of the contact 2.
  • FIG. 2 shows a section of a changeover switch with contacts 12 attached on both sides to the insulating material carrier 11, which work together with three fixed contact spring pairs 13, 13 'and 13 ".
  • the two contact springs of each pair are formed by the legs of a hairpin-shaped bent contact spring 17, which are formed in one metallic terminal block 18.
  • This embodiment with double contacts is particularly suitable for switches which are exposed to vibrations or accelerations If the contact force of one contact spring leg is reduced, that of the other contact spring leg will increase at the same time, so that reliable contacting is guaranteed .
  • the contact spring pairs 13 and 13 ' are connected to one another via the contacts 12. If the insulating material carrier 11 is moved in the direction of the arrow 19, this connection is interrupted and instead a connection is established between the pairs of contact springs 13 'and 13 ".
  • the contact spring legs 13" not resting on the contacts 12 are here in turn located on lateral, bead-like elevations 14, which extend parallel to the direction of displacement and enclose between them a recessed section 16 for receiving possibly removed contact material.
  • Fig. 3 shows the application of such a shock-resistant slide switch as a pressure-operated multiple switch.
  • a ring membrane 25 which rests on a bell-shaped contact carrier 26, is clamped in a three-part cylindrical housing consisting of a hollow cylindrical middle part 21, a cover 22 and a bottom part 23 between a shoulder 24 of the middle part 21 and the cover 22.
  • the membrane plate 27 clamps the inner bead of the membrane 25 with the contact carrier 26. If a pressure medium, for example air or water, is introduced into the chamber 29 via the inlet openings 28, this displaces the bell-shaped contact carrier 26 downwards as soon as the holding force of the ball lock 30 is exceeded is. While in the rest position shown the contact 36 connects the contact springs 37 and 37 ', such a switching movement under the influence of the pressure in the chamber leads to the removal of this contact and instead to an electrical connection of the contact spring pairs 37' and 37 "via the contact 36.
  • the individual contact springs are also held here as hairpin-shaped double springs in a metallic connecting piece 38 and fastened in the switch housing with the interposition of insulating disks 31.
  • Connecting lines 32 lead from the individual connecting contacts 38 to a cable entry 33.
  • which switches can be designed as work contacts, normally closed contacts or changeover contacts in the manner mentioned above, all of which are switched simultaneously using the common contact carrier 26, which carries the insulating material carriers 35 designed as rectangular pins.
  • Fig. 4 shows the design of the switch as a rotary switch.
  • a housing consisting of a hollow cylindrical middle part 41 with a cover 42 and a bottom 43, in which two ring-shaped contact carriers 44 and 45 are held at a distance from one another in a manner fixed to the housing.
  • the formation of the contacts 46, 47 can be seen from Fig. 4c.
  • a contact spring carrier 50 which carries bow-shaped counter-contact springs 51, is non-rotatably fastened on a square profile 48 of the switch axis 49.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
  • Relay Circuits (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Slide Switches (AREA)

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 (8)

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).
EP80103873A 1979-07-12 1980-07-08 Elektrischer Schalter mit Gleitkontakten Ceased EP0022539A1 (de)

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DE (1) DE2928104A1 (de)
NO (1) NO802090L (de)

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DE2928104A1 (de) 1981-01-22
NO802090L (no) 1981-01-13

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Inventor name: VALENTIN, BERNARD, DIPL.-ING.