EP0518179B1

EP0518179B1 - Elektrischer Schalter

Info

Publication number: EP0518179B1
Application number: EP92109261A
Authority: EP
Inventors: Volker Gerrath; Andreas Stoffel
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1991-06-08
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1995-12-13
Anticipated expiration: 2012-06-02
Also published as: DE59204645D1; EP0518179A3; EP0518179A2; DE4118986A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Schalter der eingangs genannten Art ist bekannt geworden durch die DE-A-22 19 820, worin ein Tastaturschalter gezeigt ist, der eine als Reedkontakt ausgebildete Kontaktanordnung aufweist.
Einen ähnlichen Schalter zeigt die CH-A-428 896, der ebenfalls als Tastaturschalter vorgesehen ist und eine Kontaktanordnung aufweist, deren Betätigung parallel zur Erstreckungsebene seines Bedienungsteils erfolgt.
Schalter werden eingesetzt zur Unterbrechung von Stromkreisen. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Schalter ist darauf zu achten, daß die an der Unterbrechung beteiligten Elemente, die festen und beweglichen Kontaktstücke, einen im Hinblick auf die vorhandene Spannung und Strombelastung ausreichenden Schaltweg aufweisen, um eine sichere Unterbrechung zu gewährleisten und so bei der Trennung der Kontaktstücke gegebenenfalls auftretende Lichtbögen zu vermeiden bzw. zum Erlöschen zu bringen.
Andererseits besteht häufig das Bedürfnis, den Betätigungsweg gering zu halten, um so den Schaltvorgang zu beschleunigen und beispielsweise Ansprechzeiten eines elektrischen Gerätes zu verkürzen.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei möglichst kurzem Schaltweg des Bedienteils eine ausreichende elektrische Funktion des Schalters ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe besteht in den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Danach ist vorgesehen, daß das Bedienteil als rückfedernde Wippe mit einer Schwenkachse ausgebildet ist, wobei die Schwenkachse der Wippe außermittig, vorzugsweise an einem Wippenende, angeordnet ist, und daß das der Schwenkachse entgegengesetzte Wippenende mit dem Gehäuse in Eingriff steht und von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung bewegbar ist und umgekehrt, welche Endstellungen jeweils einer Schaltstellung entsprechen.
Während bei Wippschaltern im Stand der Technik die Schwenkachse mittig, d. h. in der Mitte der beiden großen Schwenkarme, angeordnet ist, ist gemäß der Erfindung die Schwenkachse außermittig, nämlich an einem Wippenende angeordnet.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Schalters ist hinsichtlich der Fixierung der Wippe in der jeweiligen Endstellung vorgesehen, daß an dem der Schwenkachse entgegengesetzten Wippenende ein Rastarm angeordnet ist, der mit einer gehäusefesten Rastnase zusammenarbeitet.
Das Zusammenwirken des Rastarms mit der Rastnase erfolgt derart, daß bei Betätigung der Wippe der elastisch ausgebildete Rastarm zunächst auf der rampenartig gestalteten Rastnase entlanggleitet, bis er am Ende der Rastnase diese formschlüssig hintergreift.
Zur Rückstellung der Wippe in die Ausgangsstellung ist an ihrer Außenseite ein Vorsprung angeordnet, der es gestattet, durch Drücken oder Ziehen daran die Verrastung zwischen Rastarm und Rastnase zu lösen, das heißt, die in der Verrastung wirksame Rastkraft zu überwinden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß an dem der Schwenkachse entgegengesetzten Wippenende ein parallel zur Längsachse der Wippe geführter federnder Raststift angeordnet ist, der in Rastmarken eingreift, welche am Gehäuse angeordnet sind.
Die Federwirkung des Raststiftes kann einerseits durch eine eigens hierfür vorgesehene Feder, zum Beispiel Druckfeder erfolgen, sie kann aber auch aufgrund entsprechender Ausnutzung der Materialelastizität vorgesehen sein.
Die Rastmarken sind vorzugsweise im Gehäuse eingeformte Mulden, in welche der Raststift formschlüssig eingreift. Die Mulden und das korrespondierende Ende des Raststiftes sind in ihren Randbereichen jeweils angeschrägt, um so ein Gleiten, wenn auch mit gewisser Kraft, des Raststiftes auf der Gehäuseflache in die Mulde und aus der Mulde heraus zu ermöglichen, ohne den Stift zu beschädigen.
Eine ebenfalls bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß an dem der Schwenkachse entgegengesetzten Wippenende eine Schaltkulisse angeordnet ist, welche mit einem am Gehäuse geführten Schaltzapfen zusammenarbeitet. Dieser Schaltzapfen kann mit einer in einer Gehäuseausnehmung geführten Scheibe verbunden sein, der kann aber auch gemäß einer anderen Ausgestaltung an einem am Gehäuse angelenkten Schwenkarm angeordnet sein. In beiden Fällen ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß sich der Schaltzapfen bei Betätigung der Wippe quer zur Bewegungsrichtung des korrespondierenden Wippenendes bewegt aufgrund der von der Kulisse herrührenden Führung.
Die Kulisse, in welche der Schaltzapfen eingreift, besitzt hierbei eine erste Schaltposition und eine zweite Schaltposition, die über eine schleifenförmig gestaltete Führung für den Schaltzapfen verbunden sind. Diese Gestaltung hat zur Folge, daß bei Betätigung, das heißt Niederdrücken, der selbsttätig rückfedernden Wippe der Schaltzapfen aus seiner jeweiligen Ruhelage in der ersten oder zweiten Schaltposition in der Kulisse abhebt und aufgrund der schleifenförmigen Führung in der Kulisse dieser folgend in die jeweils andere Schaltposition gelangt.
Im Unterschied gegenüber den zuvor behandelten Lösungsvarianten mit der Rastnase bzw. den Rastmarken genügt bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Schalters mit einer Kulissenführung, die Wippe niederzudrücken und loszulassen. Eine zusätzliche Gegenkraft zur Rückstellung der Wippe ist hierbei nicht erforderlich.
In bevorzugter Weise ist die Wippe an einem Ende mit einer Drehachse versehen, die im Gehäuse gelagert ist. Hierdurch wird eine stabile Lagerung der Wippe erreicht.
Gemäß einer weiteren Lösung kann vorgesehen sein, anstelle einer Drehachse die Wippe mittels Filmscharnier am Gehäuse anzuschließen, wobei über die Dicke des Filmscharniers gleichzeitig auch die Rückstellkraft für die Wippe einstellbar ist. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß sowohl das Gehäuse als auch die Wippe einstückig, das heißt in einem Arbeitsgang hergestellt werden können.
Diese und andere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:

Fig. 1.1: das Oberteil eines erfindungsgemäßen Schalters mit einer Wippe mit Rastnase in Ausschaltstellung,
Fig. 1.2: den Schalter gemäß Fig. 1.1 in Einschaltstellung,
Fig. 2.1: einen erfindungsgemäßen Schalter mit einer Wippe mit Raststift in Ausschaltstellung,
Fig. 2.2: den Schalter gemäß 2.1 in Einschaltstellung,
Fig. 3.1: einen erfindungsgemäßen Schalter mit Wippe mit Schaltkulisse und darin geführten an einem Schwenkarm angeordneten Schaltzapfen in Ausschaltstellung,
Fig. 3.2: den Schalter gemäß 3.1 in Einschaltstellung,
Fig. 3.3: eine ausschnittweise Draufsicht auf die Schaltkulisse,
Fig. 4.1: einen erfindungsgemäßen Schalter mit Wippe mit einer Schaltkulisse und darin geführten an einer Scheibe befestigten Schaltzapfen in Ausschaltstellung,
Fig. 4.2: einen ausschnittweisen Längsschnitt gemäß Linie XX in Fig. 1 zur Darstellung der Schaltkulisse.

In Fig. 1.1 ist ausschnittweise ein elektrischer Schalter 10 dargestellt, der ein Gehäuse 12 besitzt, in welchem eine Kontaktanordnung 14, bestehend aus einem beweglichen Kontaktstück 16 und einem festen Kontaktstück 18 angeordnet ist. Das bewegliche Kontaktstück 16 befindet sich auf einem Kontaktträger 17, der in einer zur Kontaktanordnung 14 gehörigen vertikal angeordneten Kontaktbahen 15 verschieblich geführt ist. Nicht gezeigt sind weitere Einzelheiten, wie zum Beispiel die Stromzuleitungen, Kontaktfedern und dergleichen.
Das Gehäuse 12 des Schalters 10 ist nach obenhin abgeschlossen durch eine Wippe 20, die eine Schwenkachse 22 besitzt, welche auf der Seite des Gehäuses 12 angeordnet ist, auf welcher sich die Kontaktanordnung 14 befindet.
Bei dem in Fig. 1.1 gezeigten Schalter 10 ist die Schwenkachse als durchgehende Welle vorgesehen, welche die Wippe quer zur Bewegungsrichtung des verschieblichen Kontaktträgers 17 durchdringt und deren Enden im Gehäuse 12 gelagert sind.
An der Außenseite der Wippe 20 ist ein nasenartiger Vorsprung 24 angeformt, der als Handhebel zur Betätigung der Wippe 20 dient. Mit Hilfe dieses Vorsprungs 24 ist es möglich, die Wippe 20 aus der in Fig. 1.1 gezeigten Ruhelage, das heißt in Ausschaltstellung, um die Schwenkachse 22 in Einschaltstellung zu schwenken und zurück.
Zur Beaufschlagung des verschieblichen Kontaktträgers 17 dient ein an der Innenseite der Wippe 20 angeordneter Schaltnocken 26, der im Hinblick auf die aus der Schwenkbewegung der Wippe 20 resultierende Änderung seines Auflagepunktes auf dem verschieblichen Kontaktträger 17 kuppenartig ausgebildet ist.
An dem der Schwenkachse 22 entgegengesetzten Ende der Wippe 20 ist an ihrer Innenseite ein hakenförmiger Rastarm 28 angeordnet. Der Rastarm 28 kann einstückig mit der Wippe verbunden sein oder in ihr formschlüssig verankert.
Mit seinem hakenartigen Vorsprung 29 legt sich der Rastarm 28 an der Innenseite der Gehäusewand 13 an, wobei er sich in der in Fig. 1.1 gezeigten Ruhelage, das heißt der Ausschaltstellung des Schalters, oberhalb einer an die Gehäusewand 13 angeformten Rastnase 30 befindet.
Bei Betätigung der Wippe 20 gleitet der hakenartige Vorsprung 29 am Rastarm 28 an der Innenseite der Gehäusewand 13 und hintergreift so im weiteren Verlauf die Rastnase 30, wie in Fig. 1.2 gezeigt. In dieser Lage der Wippe 20 befindet sich der Schalter in Einschaltstellung, da aufgrund der Neigung der Wippe 20 der daran angeordnete Schaltnocken 26 den verschieblichen Kontaktträger 17 nach unten drückt, so daß das daran befestigte bewegliche Kontaktstück 16 das feste Kontaktstück 18 kontaktiert.
Zum Lösen der Verrastung zwischen der Rastnase 30 und dem Rastarm 28 wird die Wippe am Vorsprung 24 entweder nach oben gezogen oder gemäß der Fig. 1.2 nach rechts gedrückt, so daß die hieraus resultierende auf den hakenartigen Vorsprung 29 wirkende Kraft dazu führt, daß der in Bezug auf die Rastnase 30 angeschrägt Vorsprung 29 nach innen gedrückt wird, so daß der Rastarm 28 frei wird und an der Rastnase 30 vorbei nach oben gleiten kann.
In Fig. 2.1 ist ein ähnlicher Schalter 10 wie in den Figuren 1.1 und 1.2 dargestellt, dessen wesentlicher Unterschied gegenüber dem dort gezeigten Schalter 10 in der veränderten Ausführung der Verrastung besteht.
Während die übrigen Ausgestaltungsmerkmale gleich sind und demgemäß die gleichen Bezugsziffern haben (bezüglich ihrer Funktion und Bedeutung wird auf die Beschreibung zu 1.1 und 1.2 verwiesen), wird die Verrastung bei dem in Fig. 2.1 und 2.2 gezeigten Schalter 10 mittels eines federnd angeordneten Raststiftes 27 bewirkt, der an der Innenseite der Wippe 20 angeordnet ist.
Zur Verrastung greift der Raststift 27 in muldenartige Ausnehmungen 32 in der Seitenwand 13 des Gehäuses 12, wobei seine Federwirkung entweder aufgrund der materialabhängigen Elastizität erfolgt oder dadurch, daß er längsverschieblich, wie im Beispiel gezeigt von einer Druckfeder 271 beaufschlagt ist.
Die Form der Rastmulden 32 sowie des in die Rastmulden 32 eingreifenden Endes des Raststiftes 27 sind so gewählt, daß einerseits eine stabile Endlage der Wippe 20 eingehalten wird, andererseits jedoch eine Lageveränderung ohne große Kraftaufbringung, insbesondere ohne Gefahr einer Beschädigung des Raststiftes 27 möglich ist.
Während in Fig. 2.1 die Ausschaltstellung des Schalters 10 dargestellt ist, ist in Fig. 2.2 die Einschaltstellung des Schalters 10 gezeigt, in welcher die Wippe 20 links geneigt ist und der Raststift 27 in die untere der beiden Rastmulden 32 eingreift.
In den Figuren 3.1 und 3.2 ist jeweils ein Schalter 11 dargestellt, der sich von den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Schalter sowohl durch eine andere Gestaltung der Wippe 21 als auch durch die Art der Verrastung unterscheidet. Die weiteren Merkmale des Schalter 11 entsprechen denen des Schalters 10, so daß die entsprechenden Bezugszeichen auch hier verwendet wurden. Bezüglich ihrer Bedeutung und Wirkungsweise wird auf die entsprechende Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 verwiesen.
Die Wippe 21 des Schalters 11 besitzt auf ihrer der Schwenkachse 22 entgegengesetzten Außenseite eine Kuppe 23, welche als Betätigungsfeld dient.
Auch beim Schalter 11 ist an die Wippe 21 an dem der Schwenkachse 22 entgegengesetzten Ende auf ihrer Innenseite eine Rastvorrichtung 25 angeordnet, die mit einem Zapfen 38 zusammenarbeitet, welcher an einem am Gehäuse angelenkten, genauer gesagt an einem an der Innenseite der Seitenwand 13 angeformten Haltezapfen 33 schwenkbar gelagerten Schwenkarm 34 befestigt ist.
Die nähere Ausgestaltung sowie die Funktionsweise dieser Verrastungsvorrichtung 25 ist aus Fig. 3.3 ersichtlich.
Während in Fig. 3.1 der Schalter 11 in seiner Ausschaltstellung gezeigt ist, ist in Fig. 3.2 die Einschaltstellung dargestellt.
In Fig. 3.3 ist eine ausschnittweise Seitenansicht gemäß der Schnittlinie I-I in Fig. 3.1, aus welcher ersichtlich ist, daß der am Schwenkarm 34 befestigte Zapfen 38 in einer Kulisse 35 geführt ist. In der Darstellung gemäß Fig. 3.3 befindet sich der Zapfen in einer ersten Schaltposition. Bei Betätigung der Wippe 21 bewegt sich die daran befestigte Rastvorrichtung 25 nach unten, so daß der Zapfen 38 an die über ihm befindliche etwa V-förmig ausgebildete Rastkante 36 zur Anlage kommt und von dieser zur Seite gedrängt wird. Hierbei bewirkt die kulissenartige Ausgestaltung der Rastvorrichtung 25, daß bei der entgegengesetzten Bewegung der Wippe, zum Beispiel beim Loslassen, der Zapfen 38 in die Rastkante 36 greift, wo er eine zweite Schaltposition einnimmt. Beim erneuten Niederdrücken der Wippe 21 wird der Zapfen 38 aufgrund der Kulissenführung ebenfalls seitlich verschoben und einem Eingriff mit der Rastkante 36 entzogen, so daß er wieder in die erste Schaltposition gelangen kann.
In Fig. 4.1 ist ebenfalls ein Schalter 11 mit einer Wippe 21 dargestellt, der sich gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Ausführung des Schalters 11 durch eine Variante der Zapfenführung unterscheidet.
Während die elektrischen Funktionsmerkmale sowie die Ausgestaltung der Wippe 21 mit der in Fig. 3 identisch ist, ist hiervon abweichend der Zapfen 38 an einer Scheibe 35 befestigt, welche in einer an der Seitenwand 13 des Gehäuses 12 angeformten kastenartigen Führung 19 mit einem Langloch 39, durch welches der Zapfen 38 durchgesteckt ist und mit seinem freien Ende in die Rastvorrichtung 25 greift, während die mit ihm verbundene Scheibe 35 in der Kastennut 19 geführt ist.
Die Funktionsweise und die übrigen Merkmale entsprechen denen in Fig. 3.
In Fig. 4.2 ist eine ausschnittweise der Ausgestaltung der Verrastung gemäß der Schnittlinie x-x in Fig. 4.1 wiedergegeben, aus welcher die Zuordnung der einzelnen Teile ersichtlich ist.

Claims

Elektrischer Schalter (10, 11) mit einem Gehäuse (12), mit wenigstens einer Kontaktstelle(14) sowie mit einem am Gehäuse (12) einseitig angelenkten, rückfedernden Bedienteil (20, 21), dessen Schwenkachse (22) randnah an einer Seite des Bedienteils (20, 21) angeordnet ist, wobei im Bereich der gegenüberliegenden Seite des Bedienteils (20, 21) an dessen Innenseite ein Rastmittel (25, 27, 28) angeordnet ist, das mit einer am Gehäuse (12) angeordneten Rastvorrichtung (30, 32, 34, 38) zusammenarbeitet, welches Bedienteil (20, 21) von einer ersten Endstellung in eine zweite Endstellung und umgekehrt bewegbar ist und welche Kontaktstelle (14) im Bereich zwischen der Schwenkachse (22) und der gegenüberliegenden Seite im Gehäuse (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienteil (20, 21) als flache Wippe ausgebildet ist, deren Außenseite mit einem zur Betätigung dienenden Vorsprung (23, 24) versehen ist, daß die Kontaktstelle (14) zur Erzielung eines kleinen Schaltweges auf der Seite der Schwenkachse (22) angeordnet ist und einen in vertikal angeordneten Kontaktbahnen verschieblich geführten Kontaktträger (17) aufweist, zu dessen Betätigung ein auf der Innenseite der Wippe (20, 21) angeordneter Schaltnocken (26) vorgesehen ist.
Elektrischer Schalter (10, 11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastmittel als Rastarm (28) ausgebildet ist, der mit einer gehäusefesten Rastnase (30) als Rastvorrichtung zusammenarbeitet.
Elektrischer Schalter (10, 11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastmittel als Raststift (27) ausgebildet ist, der mit einer gehäusefesten Rastmarke (32) als Rastvorrichtung zusammenarbeitet.
Elektrischer Schalter (10, 11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastmittel (25) als Schaltkulisse (35) ausgebildet ist, die mit einem am Gehäuse geführten Schaltzapfen (38) als Rastvorrichtung zusammenarbeitet.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzapfen (38) mit einer in einer Gehäuseausnehmung (19) geführten Scheibe (35) verbunden ist und sich bei Betätigung der Wippe (21) quer zur Bewegungsrichtung des korrespondierenden Wippenendes bewegt.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (38) an einem am Gehäuse (12) angelenkten Schwenkarm (34) angeordnet ist und sich bei Betätigung der Wippe (21) quer zur Bewegungsrichtung des korrespondierenden Wippenendes bewegt.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzapfen (38) in die am Wippenende angeordnete Rastvorrichtung (25) eingreift und bei deren Betätigung von einer ersten Schaltposition schleifenförmig in eine zweite Schaltposition gleitet und sich an einer Rastkante (26) abstützt.