EP0275517B1 - Überstromschutz-Schnappschalter für Haushaltsgeräte - Google Patents

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EP0275517B1
EP0275517B1 EP87118881A EP87118881A EP0275517B1 EP 0275517 B1 EP0275517 B1 EP 0275517B1 EP 87118881 A EP87118881 A EP 87118881A EP 87118881 A EP87118881 A EP 87118881A EP 0275517 B1 EP0275517 B1 EP 0275517B1
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Rolf Pirdzuns
Wolfgang Dr. Polligkeit
Michael Dr. Schluckebier
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Vorwerk and Co Interholding GmbH
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Vorwerk and Co Interholding GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H77/00—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting
    • H01H77/02—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism
    • H01H77/04—Protective overload circuit-breaking switches operated by excess current and requiring separate action for resetting in which the excess current itself provides the energy for opening the contacts, and having a separate reset mechanism with electrothermal opening

Definitions

  • the invention relates to an overcurrent protection snap-action switch for household appliances, in particular floor care devices, with contact-fixing fixed on one side, which at the same time contains the power connection and, on the other hand, with an interrupter contact part, the contact system also being designed as a power connection and the contact spring by means of a metal center strip in one of two end positions is held by the metal central strip is subjected to tension, is designed as a resistance element and the metal edge strips are prestressed, so that when the resistance element is cold, the contacts snap into contact and when the resistance element heats up due to current flow, the contacts snap into a de-energized position with separation and after the resistance element has cooled down the original contact position can be restored by means of an externally actuated reset button.
  • overcurrent protection snap-action switches have the purpose of suddenly protecting household appliances, in particular floor care devices, from overcurrent damage when the electric motor is blocked, by automatically interrupting the power supply immediately and restoring the normal operating state only after manual reset.
  • Such overcurrent protection snap-action switches are known from DE-PS 1 513 242.
  • This document describes such a switch of the type mentioned in the introduction, in which two movable contact arms are arranged in parallel, the ends of which are on the one hand in a two-part receptacle and which are free floating opposite side carries a contact.
  • the thin central tongue is electrically conductive at a connection point, but is only positively fixed.
  • the contact side transfers the electrical energy to the second connection point by means of spring pressure via a contact.
  • the thin central tongue forms an electrical resistance element which expands in accordance with the value exceeding the nominal current and can snap the free contact from its first end position into the de-energized position with the contact pieces separated.
  • the reset is carried out by means of a reset that can be operated manually from the outside.
  • the invention has for its object to provide an overcurrent protection snap-action switch of the type mentioned, which, while avoiding the aforementioned shortcomings, ensures a safe, long-lasting switching time in the aforementioned devices, the arc occurring only being conducted to the designated locations and the mechanical stress on the thin central tongue is reduced.
  • the contact spring (1) finds its position in the adjustable contact receptacle (14), which consists of the contact bottom (14a) and the contact top (14b). Between the two is in the rear area divided prism hole (15), into which adjusting mandrels (16) of different diameters are introduced in order to keep the contact area (27) constant.
  • Fig. 2 the front view of the contact bottom (14a) is shown.
  • the U-shaped outer webs (2a, 2b) of the contact spring (1) are inserted into the receptacles (13a, 13b) flattened on one side and held in a form-fitting manner.
  • the thin center tongue (3) then lies in the V-shaped notch (28) and is hung behind the upper part of the connection pole (24) in the contact area (27) with the retaining web (2a), so that the contact spring (1) is mechanically defined held in the adjustable contact receptacle (14) and electrically connected to the connection pole (24).
  • the contact spring (1) On the opposite side, the contact spring (1) is kept free and carries on its contact support surface (6) the contact (7), with its contact support surface (6 '), which in its working end position rests against the front area (10) of the contact tongue and thus the current flow guaranteed to the connection pole (25).
  • an overcurrent protection switch (19) according to the invention is shown, in which the contact spring (1), the adjustable contact (14) and the fixed contact tongue with the associated mating contact (7) are installed on the inside.
  • the contact (14) is supported against a base (20) and carries a return spring (21) for the reset button (22) in the abutment area (20a).
  • This reset button (22) is recessed in the area of the thin center tongue (3) so that its longer side webs (23) come into contact with the U-shaped outer webs (2a, 2b) of the contact spring (1) when the button (22) is pressed reach.
  • the outer webs (2a, 2b) are pressed down, whereas the thin central web (3) is held in the contact (14).
  • the outer webs (2a, 2b) snap through and the contact (7) closes with the fixed contact tongue, so that an electrical contact between the connection poles (24 and 25) is established.
  • the contact spring (1) increases as a result of a fault in the consumer (not shown here)
  • the thin central tongue (3) heats up due to resistance and expands.
  • the contact spring (1) snaps back into the previous state and separates the contacts (9) and (7) from one another.
  • the molding (4) in the U-bottom (5) of the outer webs (2a, 2b) is subjected to bending.
  • the contact support surface (6) of the contact (7) is designed in the shape of a spherical segment and the front area (10) of the contact tongue is surrounded by an insulating piece (11) integrally molded on the switch housing (12). This ensures that the arc (18) cannot move in the direction of the thin center tongue (3).

Landscapes

  • Thermally Actuated Switches (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)
  • Tumbler Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Überstromschutz-Schnappschalter für Haushaltsgeräte, insbesondere Bodenpflegegeräte, mit einseitig fixierter Kontakt- aufnahme, die gleichzeitig den Stromanschluß beinhaltet und mit einem Unterbrecherkontaktteil andererseits, wobei die Kontaktanlage ebenfalls als Stromanschluß ausgebildet ist und die Kontaktfeder mittels eines Metallmittelstreifens in einer von zwei Endlagen gehalten ist, indem der Metallmittelstreifen auf Zug beansprucht, als ein Widerstandselement ausgebildet ist und die Metallrandstreifen vorgespannt sind, so daß bei kaltem Widerstandselement die Kontakte in Anlage und bei stromdurchflußbedingter Erwärmung des Widerstandselements die Kontakte unter Trennung in eine stromlose Lage umschnappen und nach Erkalten des Widerstandselements die ursprüngliche Kontaktlage mittels eines von außen betätigbaren Resetiertasters wieder herstellbar ist.
  • Derartige Überstromschutz-Schnappschalter haben den Zweck, Haushaltsgeräte, insbesondere Bodenpflegegeräte, vor Überstromschäden bei blockiertem Elektromotor schlagartig zu schützen, indem sie die Stromzufuhr sofort automatisch unterbrechen und erst nach manueller Resetierung den normalen Betriebszustand wieder herstellen.
  • Bekannt sind derartige Überstromschutz-Schnappschalter aus der DE-PS 1 513 242. Diese Schrift beschreibt einen solchen Schalter der eingangs genannten Art, in welchem sich zwei bewegliche Kontaktarme in paralleler Anordnung befinden, wobei sich die Enden einerseits in einer zweigeteilten Aufnahme befinden und die frei schwebende Gegenseite einen Kontakt trägt. Hierbei ist die dünne Mittelzunge an einem Anschlußpunkt elektrisch leitend, jedoch nur formschlüssig festgelegt. Die Kontaktseite überträgt mittels Federdruck über einen Kontakt die elektrische Energie auf den zweiten Anschlußpunkt. Hierbei bildet die dünne Mittelzunge ein elektrisches Widerstandselement, welches sich, entsprechend des den Nennstrom überschreitenden Werts, ausdehnt und den freien Kontakt aus seiner ersten Endlage unter Trennung der Kontaktstücke in die stromlose Lage einschnappen läßt. Die Rückstellung erfolgt mittels eines von außen manuell betätigbaren Rückstellers.
  • Eine derartige Lösung hat jedoch den Nachteil, daß bei Einsatz eines solchen Überstromschutz-Schnappschalters in einem Bodenpflegegerät, die dünne Mittelzunge häufig elektrisch und mechanisch zerstört wird, da das normale Einsatzgebiet derartiger Sicherheitseinrichtungen im Hi-fi bzw. im Elektronikbereich liegt. Geht man davon aus, daß ein Bodenpflegegerät nach statistischem Durchschnitt einmal pro Woche durch eingesaugte Gegenstände oder Teppichfransen vollständig blokkiert wird und eine Strombelastung von ca. 2,5 A bei 220 V vorliegt, kommt man zu ca. 52 Schaltungen pro Jahr. Bedingt durch die notwendige dünne Mittelzunge, die die Schnappschaltung der Kontakte herbeiführt und die elektrische Belastung springt beim Schaltvorgang der Schaltlichtbogen nicht immer sicher auf die dafür vorgesehenen Kontakte, sondern teilweise auf den vorderen Bereich der dünnen Mittelzunge, die sodann "durchgeschweißt" wird. Zumindest jedoch so stark beschädigt wird, daß beim nächsten "normalen" Schaltvorgang der dünne Mittelsteg an dieser Stelle mechanisch bricht.
  • Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen Überstromschutz-Schnappschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der, unter Vermeidung der vorgenannten Mängel, eine sichere, langlebige Schaltdauer in den vorbezeichneten Geräten gewährt, wobei der auftretende Lichtbogen nur zu den dafür vorgesehenen Stellen geleitet und die mechanische Belastung der dünnen Mittelzunge verringert wird.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
  • In den daran anschließenden Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.
  • Nachfolgend soll anhand der Zeichnungen ein erfindungsgemäßes Beispiel dargestellt und näher beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schalters mit allen zugehörigen Einbauteilen im Schnitt,
    • Fig. 2: die Vorderansicht des Kontaktaufnahmeunterteils, in dem die einseitig abgeflachten Aufnahmen dargestellt sind,
    • Fig. 3: eine Draufsicht auf das Schnappelement mit Kontakt, U-förmigen Außenstegen und der dünnen Mittelzunge,
    • Fig. 4: eine schematische Darstellung der Kontaktanordnung mit zerstörerischem Schaltfunken, der von der Magnetanordnung vom vorderseitigen Kontaktbereich zum Kontakt hin geleitet ist.
    • Fig. 5: eine schematische Darstellung der Kontaktanordnung mit dem Schaltfunken, der von der Magnetanordnung vom Kontakt zum vorderseitigen Kontaktbereich geleitet ist.
  • Nach Fig. 1 findet die Kontaktfeder (1) ihre Lage in der justierbaren Kontakt-Aufnahme (14), die aus der Kontaktaufnahme-Unterseite (14a) und der Kontaktaufnahme-Oberseite (14b) besteht. Zwischen beiden befindet sich im hinteren Bereich ein geteiltes Prismenloch (15), in welches Justierdorne (16) verschiedenen Durchmessers eingebracht werden, um den Kontaktbereich (27) konstant zu halten. In Fig. 2 ist die Vorderansicht der Kontaktaufnahme-Unterseite (14a) dargestellt. In die einseitig abgeflachten Aufnahmen (13a,13b) werden die U-förmigen Außenstege (2a,2b) der Kontaktfeder (1) eingesteckt und formschlüssig gehalten. Die dünne Mittelzunge (3) liegt dann in der V-förmigen Kerbe (28) und wird hinter dem oberen Teil des Anschlußpols (24) im Kontaktbereich (27) mit dem Haltesteg (2a) eingehängt, so daß die Kontaktfeder (1) mechanisch definiert in der justierbaren Kontakt-Aufnahme (14) gehalten und elektrisch leitend mit dem Anschlußpol (24) verbunden ist. Auf der Gegenseite ist die Kontaktfeder (1) freigehalten und trägt auf ihrer Kontaktauflagefläche (6) den Kontakt (7), mit dessen Kontaktauflageoberfläche (6'), der in seiner Arbeitsendlage gegen den vorderseitigen Bereich (10) der Kontaktzunge anliegt und so den Stromfluß zum Anschlußpol (25) garantiert.
  • In den Fig. 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßer Überstromschutz-Schalter (19) dargestellt, in den innenseitig die Kontaktfeder (1), die justierbare Kontaktaufnahme (14) sowie die feststehende Kontaktzunge mit dem zugehörigen Gegenkontakt (7) eingebaut sind. Die Kontaktaufnahme (14) stützt sich gegen einen Sockel (20) und trägt im Stoßflächenbereich (20a) eine Rückstellfeder (21) für den Resetiertaster (22). Dieser Resetiertaster (22) ist im Bereich der dünnen Mittelzunge (3) ausgespart, so daß seine längeren Seitenstege (23) bei Druck auf den Taster (22) mit den U-förmigen Außenstegen (2a,2b) der Kontaktfeder (1) in Berührung gelangen. Hierdurch werden die Außenstege (2a,2b) nach unten gedrückt, wohingegen der dünne Mittelsteg (3) in der Kontaktaufnahme (14) festgehalten ist. Bei entsprechendem Druckweg schnappen die Außenstege (2a,2b) durch und der Kontakt (7) schließt sich mit der festen Kontaktzunge, so daß ein elektrischer Kontakt zwischen den Anschlußpolen (24 und 25) hergestellt ist. Erhöht sich nun der Stromfluß durch die Kontaktfeder (1) infolge einer Störung am -hier nicht dargestellten - Verbraucher, so erwärmt sich widerstandsbedingt die dünne Mittelzunge (3) und dehnt sich aus. Infolge der Rückfederkraft der Außenstege (2a,2b) schnappt die Kontaktfeder (1) wieder in den vorherigen Zustand und trennt die Kontakte (9) und (7) voneinander. Hierbei wird, wie ersichtlich, die Anformung (4) im U-Boden (5) der Außenstege (2a,2b) auf Biegung beansprucht. Gleichzeitig kann - bei Fehlen der erfindungsgemäßen Merkmale - im vorderseitigen Bereich (10) der Kontaktzunge bedingt durch die Ausbildung des auftretenden elektrischen Feldes E der Lichtbogen (18) auf die dünne Mittelzunge (3) unkontrolliert überspringen - dargestellt in den Fig. 4 und 5 -. Um dieses zu vermeiden, ist die Kontaktauflagefläche (6) des Kontakts (7) kugelsegmentförmig gestaltet und der vordere Bereich (10) der Kontaktzunge von einem, am Schaltergehäuse (12) materialeinheitlich angeformten Isolierstück (11) umfaßt. Hierdurch wird erzielt, daß der Lichtbogen (18) sich nicht in Richtung der dünnen Mittelzunge (3) hin bewegen kann.
  • Nach den Fig. 4 und 5 wird diese Maßnahme durch die Funkenleitmagnete (17,17") unterstützt. Durch die Anwesenheit eines Magnetfeldes B wirkt zusätzlich noch die Lorentz-Kraft auf die bewegten Elektronen nach der Gleichung F = -e (E + V x B). Je stärker das Magnetfeld B ist, desto stärker werden die Elektronen von V (bzw. E) abgelenkt. Um dem Lichtbogenüberschlag vorzubeugen bzw. ihn zu vermeiden, wird ein Feld eines Funkenleitmagneten 17,17" in Form eines Permanentmagneten eingebracht, welches wie in Fig. 4 und 5 dargestellt verläuft. Die Funkenleitmagnete (17,17") können jedoch auch als Elektromagnete ausgebildet ssein, welche mit dem Stromkreis so geschaltet sind, daß Feld und Stromrichtung in gleicher Richtung verlaufen.

Claims (12)

1. Überstromschutz-Schnappschalter für Haushaltsgeräte, insbesondere Bodenpflegegeräte, mit einseitig fixierter Kontaktaufnahme (14), die gleichzeitig den Stromanschluß (24) beinhaltet, und mit einem Unterbrecherkontaktteil andererseits, wobei die Kontaktanlage ebenfalls als Stromanschluß (25) ausgebildet ist und die Kontaktfeder (1) mittels eines Metallmittelstreifens (3) in einer von zwei Endlagen gehalten ist, indem der Metallmittelstreifen (3) auf Zug beansprucht, als ein Widerstandselement ausgebildet ist und die zwei Metallrandstreifen (2a,2b) vorgespannt sind, so daß bei kaltem Widerstandselement die Kontakte in Anlage und bei stromdurchflußbedingter Erwärmung des Widerstandselements die Kontakte unter Trennung in eine stromlose Lage umschnappen und nach Erkalten des Widerstandslements die ursprüngliche Kontaktlage mittels eines von außen betätigbaren Resetiertasters (22) wieder herstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kontaktfeder (1) die Metallrandstreifen (2a,2b) aus U-förmig angeordneten Außenstegen (2a,2b) und der Metallmittelstreifen aus einer dünnen Mittelzunge (3) besteht, wobei der Übergang von den U-förmig angeordneten Außenstegen (2a,2b) zur dünnen Mittelzunge (3) über asymmetrische Radien (R1,R2) erfolgt, so daß der Übergang im Bereich der Anformung (4) der Mittelzunge (3) am U-Boden (5) in Walzrichtung des Metalls konisch ausgebildet ist und die Kontaktauflagefläche (6) des Kontakts (7) vergrößert ist und daß im letztgenannten Bereich Funkenleitmagnete (17,17") angeordnet sind.
2. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (R1,R2) sich von den Außenstegen (2a,2b) von 0,5 auf 2 mm verlaufend zur Mittelzunge (3) hin erstrecken.
3. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenstege (2a,2b) auf ihrer, dem Kontakt (7) abgewandten Seite, in einseitig abgeflachten Aufnahmen (13a,13b) einer Kontaktaufnahme (14) gehalten sind.
4. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktaufnahme (14), die aus einer Kontaktaufnahme-Unterseite (14a) und aus einer Kontaktaufnahme-Oberseite (14b) besteht, mittels eines Prismenloches (15) und darin einbringbarer Justierdornen (16) gestaltet ist.
5. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktauflageoberfläche (6') des Kontakts (7) kugelabschnittförmig ausgebildet sind.
6. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktauflageoberfläche (6') halbkugelförmig gestaltet ist.
7. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der vorderseitige Bereich (10) der Kontaktzunge von einem Isolierstück (11), welches am Schaltergehäuse (12) befestigt ist, umfaßt ist.
8. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kontaktzunge und derem vorderen Bereich (10) sowie der Kontaktauflagefläche (6) des Kontakts (7) lichtbogenbeeinflussende Funkenleitmagnete (17,17") angeordnet sind.
9. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenleitmagnete (17,17") als Dauermagnete ausgebildet sind.
10. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenleitmagnete (17,17") als Elektromagnete ausgebildet sind.
11. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Funkenleitmagneten (17,17") ausgehende Magnetfeld (B) parallel zum elektrischen Feld (E) des Lichtbogens (18) angeordnet ist.
12. Überstromschutz-Schnappschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Funkenleitmagneten (17,17") ausgehende Magnetfeld (B) senkrecht zum elektrischen Feld (E) des Lichtbogens (18) angeordnet ist.
EP87118881A 1987-01-17 1987-12-19 Überstromschutz-Schnappschalter für Haushaltsgeräte Expired - Lifetime EP0275517B1 (de)

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EP0275517A2 EP0275517A2 (de) 1988-07-27
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