EP0554540B1 - Nockendrehschalter - Google Patents

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EP0554540B1
EP0554540B1 EP92120692A EP92120692A EP0554540B1 EP 0554540 B1 EP0554540 B1 EP 0554540B1 EP 92120692 A EP92120692 A EP 92120692A EP 92120692 A EP92120692 A EP 92120692A EP 0554540 B1 EP0554540 B1 EP 0554540B1
Authority
EP
European Patent Office
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cam
contacts
type rotary
auxiliary
switch according
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP92120692A
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English (en)
French (fr)
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EP0554540A3 (de
EP0554540A2 (de
Inventor
Albert Wachter
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.)
Haschkamp geb Dreefs Ernestine
Haschkamp Wolfgang Dipl-Kfm
Original Assignee
Haschkamp geb Dreefs Ernestine
Haschkamp Joachim Dipl-Ing
Haschkamp Wolfgang Dipl-Kfm
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Filing date
Publication date
Application filed by Haschkamp geb Dreefs Ernestine, Haschkamp Joachim Dipl-Ing, Haschkamp Wolfgang Dipl-Kfm filed Critical Haschkamp geb Dreefs Ernestine
Publication of EP0554540A2 publication Critical patent/EP0554540A2/de
Publication of EP0554540A3 publication Critical patent/EP0554540A3/xx
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Anticipated expiration legal-status Critical
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/54—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having at least five or an unspecified number of operative positions
    • H01H19/60—Angularly-movable actuating part carrying no contacts
    • H01H19/62—Contacts actuated by radial cams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/38—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts

Definitions

  • the invention relates to a multi-pole tap changer with several main contacts, in particular a rotary cam switch, for stepwise parallel and series connection of heating resistors, in which a phase change takes place at the main contacts when switching between certain stages.
  • Such switches are widely used for hotplate control in stoves.
  • multi-cycle control circuits with 12 or more step switch positions are now in use, in which a phase change no longer occurs when switching between certain stages is avoidable.
  • CH-A-245 512 describes a cam switch with which two resistors connected in parallel with one another can be energized individually or together when de-energized. For this purpose, each resistor is preceded by a cam contact and these are de-energized, while the parallel connection is connected to a main contact of the cam switch, which activates and deactivates under voltage carries out. However, the resistors cannot be connected in series, and a phase change does not occur in any switching state.
  • the invention has for its object to avoid the aforementioned, due to the phase change dangerous switching conditions in a generic cam switch.
  • the switch is equipped with a further switching contact makes it possible to de-energize the main contacts (but also the other main contacts) which carry out the phase change, because the entire switching capacity can be taken over by the auxiliary contacts.
  • the auxiliary contacts open before the main contacts are actuated. Since this switching function must apply to both directions of rotation, this circuit cannot be implemented simply by means of a fixed relative arrangement of the cams for main and auxiliary contacts. Instead, it is convenient
  • a coupling between the switching elements for main and auxiliary contacts is provided, which has a lost motion connection, which is effective in both directions of rotation.
  • the shift drum or the switching element for the auxiliary contacts is rigidly connected to the switch shaft to be rotated by the operator via the switch knob, and the switching element for the main contacts follows this actuating movement with a delay via the lost motion clutch.
  • auxiliary contacts which prevent short-circuiting in the event of a phase change, can already be connected in series with the associated main contacts within the switch base.
  • these auxiliary contact connections are expediently wired when the switch is installed.
  • an auxiliary contact can be provided for each phase or the neutral conductor.
  • the cam switch has a base 10 which rotatably supports a continuous switch shaft 12.
  • the switch shaft 12 is flattened.
  • a cam roller 14 with switching cams 16 for the main contacts 17 is rotatably mounted on the switch shaft 12.
  • the non-rotatable mounting is ensured in that the through hole of the cam roller 18 is adapted to the cross section of the switch shaft.
  • the cam roller 14 for the main contacts has a circular through hole so that it can rotate on the switch shaft 12.
  • the two cam rollers 14 and 18 are coupled on the end face via a dog clutch 22, which has a certain rotational play. Accordingly, by rotating the switch shaft 12, the cam roller 18 is initially taken without play, and this takes the cam roller 14 with it via the drag play of the clutch 22.
  • the two cam rollers 14 and 18 are fixed in their respective angular positions via separate detents.
  • the latching for the cam roller 14 of the main contacts can be seen in Fig. 3.
  • a detent star 24 connected to the cam roller 14 in a rotationally fixed manner interacts with a spring-loaded detent ball 25.
  • the detent for the cam roller 18 is designed in a corresponding manner.
  • the main contacts are actuated with a delay compared to the immediately actuated auxiliary contacts, so that the auxiliary contacts are interrupted in both directions of rotation with certainty before the main contacts making the phase change are switched.
  • two parallel auxiliary contacts 21 ' are provided, which are switched by two separate switching stars 28 and 30, respectively.
  • the parallel connection of the contacts 21 ' which are switched with a time delay, ensures that a current interruption takes place even at small switching angles before the main contacts switch.
  • the parallel contacts according to FIG. 7 are actuated or opened sequentially in time, because with a small switching angle and only one switching cam for the auxiliary contact, the contact opening width is too small and the switching reliability would not be sufficient if the contact was closed.
  • FIG. 8 shows an example of a circuit arrangement of the cam switch according to the invention in an 11-cycle cam circuit. According to the exemplary embodiment, it is a hotplate control circuit with three heating resistors (per hotplate). As can be seen from FIG. 8, these are successively connected individually and in series and in parallel, a further possibility of variation being provided by the diode, whereby the heating power is halved in each case.
  • auxiliary contacts 21 are provided according to the invention.
  • these auxiliary contacts 21 only needed to be provided between N and S or T and N.
  • all main contacts are provided with the auxiliary contacts.
  • the contacts are accordingly activated in such a way that the auxiliary contacts open before the main contacts open, which switch the phase change.
  • the auxiliary contacts are expediently already opened before the main contacts open so that the arc is broken.
  • the cam for actuating the auxiliary contacts 21 is directly coupled to the switch axis 12, while the cam roller 14 for the main contacts lags by an angle via the lost motion coupling connection 22. Since each cam roller 14 or 18 is assigned its own detent, the trailing cam roller 14 is brought into the end position by the detent star as soon as the tip of the detent star is passed over.
  • the function of the phase interruption can be distributed to two or more auxiliary contacts connected in parallel with one another and in series with the main switch, as can be seen from FIG. 7.
  • auxiliary contacts only in phase S and in neutral N in order to prevent dangerous switching states when the phase changes between IX and VIII.
  • phase S and neutral N in order to prevent dangerous switching states when the phase changes between IX and VIII.
  • the invention has been described above using a rotary cam switch. However, the invention can also be applied to other switches in which the problem of phase change occurs when changing from one stage to the other.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrpoligen Stufenschalter mit mehreren Hauptkontakten, insbesondere einen Nockendrehschalter, zur stufenweisen Parallel- und Reihenschaltung von Heizwiderständen, bei dem ein Phasenwechsel an den Hauptkontakten beim Umschalten zwischen bestimmten Stufen stattfindet. Derartige Schalter werden in großem Umfange zur Kochplattenregelung bei Herden benutzt. Außer den zu diesem Zweck früher üblichen Siebentakt-Regelschaltungen, bei denen ein Phasenwechsel noch vermieden werden konnte (z.B. DE-C-1 239 034) sind neuerdings Mehrtaktregelschaltungen mit 12 oder mehr Stufenschaltstellungen gebräuchlich, bei denen ein Phasenwechsel beim Umschalten zwischen bestimmten Stufen nicht mehr vermeidbar ist. Bei einem solchen Phasenwechsel wird ein an eine Phase (oder den Nulleiter) angeschlossener Hauptkontakt umgelegt auf ein Kontaktstück, das vorher mit einem Hauptkontakt belegt war, der an eine andere Phase (oder Nullleiter) angeschlossen war. Selbst wenn durch Gewährleistung einer bestimmten Kontaktierungsfolge ein galvanischer Kurzschluß vermeidbar ist, so ergeben sich durch Lichtbogenbildung jedoch gefährliche Schaltzustände, insbesondere bei langsamer Schalterbetätigung.
  • Die CH-A- 245 512 beschreibt einen Nockenschalter, mit dem zwei parallel zueinander geschaltete Widerstände stromlos einzeln oder gemeinsam an Spannung gelegt werden können. Zu diesem Zweck ist jedem Widerstand ein Nockenkontakt vorgeschaltet, und diese werden stromlos geschaltet, während die Parallelschaltung an einen Hauptkontakt des Nockenschalters angeschlossen ist, der die Ein- und Ausschaltung unter Spannung durchführt. Die Widerstände können hierbei jedoch nicht in Reihe geschaltet werden, und ein Phasenwechsel tritt bei keinem Schaltzustand auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten, durch den Phasenwechsel bedingten gefährlichen Schaltzustände bei einem gattungsgemäßen Nockenschalter zu vermeiden.
  • Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die Gesamtheit der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.
  • Dadurch, daß der Schalter mit einem weiteren Schaltkontakt ausgerüstet ist, wird es möglich, die den Phasenwechsel vornehmenden Hauptkontakte (aber auch die übrigen Hauptkontakte) stromlos zu schalten, weil die gesamte Schaltleistung von den Hilfskontakten übernommen werden kann. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß die Hilfskontakte vor Schaltbetätigung der Hauptkontakte öffnen. Da diese Schaltfunktion für beide Drehrichtungen zutreffen muß, läßt sich diese Schaltung nicht einfach durch feste Relativanordnung der Nocken für Haupt- und Hilfskontakte verwirklichen. Stattdessen ist zweckmäßigerweise nach der Erfindung eine Kupplung zwischen den Schaltorganen für Haupt- und Hilfskontakte vorgesehen, welche eine Totgangverbindung aufweist, die in beiden Drehrichtungen wirksam wird. Starr mit der von der Bedienungsperson über den Schaltknopf zu drehenden Schalterwelle ist die Schaltwalze bzw. das Schaltorgan für die Hilfskontakte verbunden und das Schaltorgan für die Hauptkontakte folgt verzögert über die Totgangkupplung dieser Stellbewegung.
  • Die erfindungsgemäß vorgesehenen, der Kurzschlußvermeidung bei Phasenwechsel dienenden Hilfskontakte können bereits innerhalb des Schaltersockels mit den zugeordneten Hauptkontakten in Reihe geschaltet sein. Zweckmäßigerweise werden diese Hilfskontaktanschlüsse jedoch bei der Montage des Schalters verdrahtet. Im allgemeinen wird es genügen, einen oder zwei der Hauptkontaktanschlüsse mit einem Hilfskontakt auszurüsten. Vorsorglich kann jedoch jeweils ein Hilfskontakt für jede Phase bzw. den Nulleiter vorgesehen werden. Für hochtaktige Schalter mit kleinen Drehwinkeln pro Schaltstufe kann es zweckmäßig sein, die Funktion der Phasenunterbrechung auf zwei oder mehrere untereinander parallel geschaltete Hilfskontakte zu verteilen.
  • Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Nockendrehschalters;
    • Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II gemäß Fig. 1;
    • Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III gemäß Fig. 1;
    • Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß Fig. 1;
    • Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V gemäß Fig. 1;
    • Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI gemäß Fig. 1,
    • Fig. 7 eine der Fig. 4 entsprechende Schnittansicht in der Ebene IV-IV gemäß Fig. 1 mit zwei parallelgeschalteten Kontakten, die beim Phasenwechsel beide offen sind.
  • Der Nockenschalter weist einen Sockel 10 auf, der eine durchgehende Schalterwelle 12 drehbar lagert. Die Schalterwelle 12 weist eine Abflachung auf. Auf der Schalterwelle 12 ist eine Nockenwalze 14 mit Schaltnocken 16 für die Hauptkontakte 17 drehbar gelagert. Auf dem gemäß Fig. 1 linken Ende der Schalterwelle 12 ist eine Nockenwalze 18 mit Schaltnocken 20 für die Hilfskontakte 21 drehfest gelagert. Die drehfeste Lagerung wird, wie aus Fig. 4 ersichtlich dadurch gewährleistet, daß das Durchgangsloch der Nockenwalze 18 dem Querschnitt der Schalterwelle angepaßt ist. Demgegenüber hat die Nockenwalze 14 für die Hauptkontakte, wie aus Fig. 6 ersichtlich, ein kreisrundes Durchgangsloch, so daß sie sich auf der Schalterwelle 12 drehen kann.
  • Die beiden Nockenwalzen 14 und 18 sind stirnseitig über eine Klauenkupplung 22 gekuppelt, die ein gewisses Drehspiel besitzt. Durch Drehen der Schalterwelle 12 wird demgemäß zunächst spielfrei die Nockenwalze 18 mitgenommen, und diese nimmt über das Schleppspiel der Kupplung 22 die Nockenwalze 14 mit.
  • Die beiden Nockenwalzen 14 und 18 werden über getrennte Rastungen in ihrer jeweiligen Winkelstellung festgelegt. Die Rastung für die Nockenwalze 14 der Hauptkontakte ist aus Fig. 3 ersichtlich. Ein drehfest mit der Nockenwalze 14 verbundener Raststern 24 wirkt mit einer federbelasteten Rastkugel 25 zusammen.
  • In entsprechender Weise ist die Rastung für die Nockenwalze 18 ausgebildet. Der drehfest mit der Nockenwalze 18 verbundene Raststern 26 wirkt mit einer federbelasteten Rastkugel 27 zusammen.
  • Über die mit Drehspiel bzw. Totgang ausgestattete Kupplung 22 wird bewirkt, daß die Hauptkontakte gegenüber den sofort betätigten Hilfskontakten verzögert betätigt werden, damit in beiden Drehrichtungen die Hilfskontakte mit Sicherheit unterbrochen sind, bevor die den Phasenwechsel vornehmenden Hauptkontakte geschaltet werden.
  • Gemäß Fig. 7 sind zwei parallelgeschaltete Hilfskontakte 21' vorgesehen, die von zwei getrennten Schaltsternen 28 bzw. 30 geschaltet werden. Durch die Parallelschaltung der zeitlich verzögert geschalteten Kontakte 21' wird gewährleistet, daß auch bei kleinen Schaltwinkeln eine Stromunterbrechung erfolgt bevor die Hauptkontakte schalten.
  • Die Parallelkontakte gemäß Fig. 7 werden zeitlich aufeinanderfolgend betätigt bzw. geöffnet, weil bei kleinem Schaltwinkel und nur einem Schaltnocken für den Hilfskontakt die Kontaktöffnungsweite zu gering und die Schaltsicherheit bei geschlossenem Kontakt nicht ausreichend wäre.
  • Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Nockenschalters bei einer 11-Takt-Nockenschaltung. Gemäß dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Kochplatten-Regelschaltung mit drei Heizwiderständen (pro Kochplatte). Diese werden, wie aus Fig. 8 ersichtlich, aufeinanderfolgend einzeln und in Reihe sowie parallelgeschaltet, wobei eine weitere Variationsmöglichkeit durch die Diode gegeben ist, wodurch die Heizleistung jeweils halbiert wird.
  • Bei derartigen, mit einer Vielzahl von Stufen ausgestatteten Regelschaltung läßt es sich nicht vermeiden, daß bei der Umschaltung von einer Stufe auf die andere ein Phasenwechsel erfolgt. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies beim Übergang zwischen den Stufen VI und VII (bzw. beim Übergang von VII nach VI) sowie beim Übergang von der Stufe VIII nach der Stufe IX (bzw. umgekehrt von der Stufe IX nach der Stufe VIII) der Falls. Beim Übergang von der Stufe VI nach der Stufe VII wird eine Kontaktverbindung zwischen N und 3 hergestellt, wobei über die bisherige Verbindung T-3 ein Kurzschluß entstehen kann. Beim Übergang von VII nach VI ergibt sich der gefährliche Kurzschlußzustand durch die Verbindung D-3.
  • Entsprechend ergibt sich beim Übergang von VIII nach IX der gefährliche Schaltzustand über S-3 und beim Übergang von IX auf VIII über N-3.
  • Um hierbei Kurzschlüsse bzw. Lichtbogenbildungen beim Phasenwechsel auszuschalten, sind erfindungsgemäß die Hilfskontakte 21 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel brauchten diese Hilfskontakte 21 lediglich zwischen N und S bzw. T und N vorgesehen werden. Aus Zweckmäßigkeitsgründen werden jedoch alle Hauptkontakte mit den Hilfskontakten versehen.
  • Die Ansteuerung der Kontakte erfolgt demgemäß in der Weise, daß der Öffnungsvorgang der Hilfskontakte vor dem Öffnungsvorgang der Hauptkontakte erfolgt, die den Phasenwechsel schalten. Zweckmäßigerweise sind die Hilfskontakte vor Kontaktöffnung der Hauptkontakte bereits soweit geöffnet, daß der Lichtbogen abgerissen ist. Der Nocken zur Betätigung der Hilfskontakte 21 ist direkt mit der Schalterachse 12 gekoppelt, während die Nockenwalze 14 für die Hauptkontakte über die Totgang-Kupplungsverbindung 22 um einen Winkel nacheilt. Da jeder Nockenwalze 14 bzw. 18 eine eigene Rastung zugeordnet ist, wird die nachlaufende Nockenwalze 14 durch den Raststern in die Endlage gebracht, sobald die Spitze des Raststerns überfahren wird.
  • Bei kleinem Drehwinkel, d.h. hochtaktigen Schaltern kann die Funktion der Phasenunterbrechung auf zwei oder mehrere, untereinander parallel und zum Hauptschalter hintereinander geschaltete Hilfskontakte verteilt werden, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 kann es ausreichend sein, die Hilfskontakte nur in der Phase S und im Nulleiter N anzuordnen, um beim Phasenwechsel zwischen IX und VIII gefährliche Schaltzustände zu verhindern. Beim Phasenwechsel zwischen den Stufen VII und VI werden nur relativ kleine Leistungen geschaltet, so daß der Hilfskontakt in der Phase T entfallen könnte, wie erwähnt erscheint jedoch aus Sicherheitsgründen eine Anordnung von Hilfskontakten in beiden Phasenleitungen und im Nulleiter zweckmäßig.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Nockendrehschalters beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Schaltern Anwendung finden, bei denen das Problem des Phasenwechsels bei Übergang von einer Stufe auf die andere auftritt.

Claims (9)

  1. Mehrpoliger Stufenschalter mit mehreren Hauptkontakten (17), insbesondere Nockendrehschalter, zur stufenweisen Parallel- und Reihenschaltung von Heizwiderständen, bei dem ein Phasenwechsel an den Hauptkontakten beim Umschalten zwischen bestimmten Stufen stattfindet,
    dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu wenigstens einem einem Phasenwechsel ausgesetzten Hauptkontakt ein Hilfskontakt (21) geschaltet oder schaltbar ist, der vor Einleitung des Hauptkontaktschaltvorganges öffnet und den Phasenwechsel stromlos schaltet.
  2. Stufenschalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskontakte (21) zwischen Netzanschluß und Phasenanschluß der Hauptkontakte (17) geschaltet oder schaltbar sind.
  3. Nockendrehschalter nach den Ansprüchen 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schalterwelle (12) eine Nockenwalze (18) für die Hilfskontakte (21) drehfest aufgesetzt ist und daß eine Nockenwalze (14) für die Hauptkontakte (17) auf der Schalterwelle (12) lose sitzt und mit Drehspiel über eine Kupplung (22) mit der Nockenwalze (18) für die Hilfskontakte gekuppelt ist.
  4. Nockendrehschalter nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwalze (14) für die Hauptkontakte und die Nockenwalze (18) für die Hilfskontakte mit je einer Rastung (24, 26) versehen sind, die eine individuelle Winkelfestlegung bewirken.
  5. Nockendrehschalter nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (22) eine Klauenkupplung mit Drehspiel ist.
  6. Nockendrehschalter nach den Ansprüchen 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei oder mehrere Hilfskontakte (21') vorgesehen sind, die individuell und zeitverzögert durch Schaltsterne (28, 30) der Nockenwalze (18) schaltbar sind.
  7. Nockendrehschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß jedem Hauptkontakt (17) ein Hilfskontakt (21) zugeordnet ist.
  8. Nockendrehschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß nur den einem Phasenwechsel unterworfenen Hauptkontakten (17) ein Hilfskontakt (21) zugeordnet ist.
  9. Nockendrehschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    gekennzeichnet durch seine Verwendung als Mehrtaktregelschalter zur Kochplattenbeheizung von Herden.
EP92120692A 1992-02-06 1992-12-04 Nockendrehschalter Expired - Lifetime EP0554540B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4203429 1992-02-06
DE4203429A DE4203429A1 (de) 1992-02-06 1992-02-06 Nockendrehschalter

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0554540A2 EP0554540A2 (de) 1993-08-11
EP0554540A3 EP0554540A3 (de) 1994-02-09
EP0554540B1 true EP0554540B1 (de) 1996-11-06

Family

ID=6451096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP92120692A Expired - Lifetime EP0554540B1 (de) 1992-02-06 1992-12-04 Nockendrehschalter

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DE (2) DE4203429A1 (de)

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0554540A3 (de) 1994-02-09
EP0554540A2 (de) 1993-08-11
DE59207495D1 (de) 1996-12-12
DE4203429A1 (de) 1993-08-12

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