EP3061114B1

EP3061114B1 - Elektrischer schalter, insbesondere elektrowerkzeugschalter

Info

Publication number: EP3061114B1
Application number: EP14793042.4A
Authority: EP
Inventors: Klaus Fiederer; Daniel Hafen; Frank Baumgärtner; Frank Hacke; Alexander Ruf; Clemens Lauer
Original assignee: Marquardt Verwaltungs GmbH
Current assignee: Marquardt Verwaltungs GmbH
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: CN106062916A; DE102014015410A1; EP3061114A1; US20160293369A1; CN106062916B; US10354822B2; WO2015059191A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige elektrische Schalter finden vor allem für ein Elektrowerkzeug Verwendung. Bei diesen Elektrowerkzeugen kann es sich um Winkelschleifer, Bohrmaschinen, Schleifer, Sägen, Hobel, o. dgl. handeln.
Aus der DE 44 37 020 A1 ist ein elektrischer Schalter bekannt, der ein zwischen einer Aus-Stellung sowie einer Ein-Stellung schaltbares Kontaktsystem aufweist. Der Schalter besitzt weiterhin ein bewegbares Betätigungsorgan zum Schalten des Kontaktsystems. Es hat sich herausgestellt, dass ein eingeschaltetes Elektrowerkzeug, in dem ein solcher Schalter verwendet ist, bei Ausfall sowie anschließender Wiederkehr der Spannungsversorgung ungewollt und/oder unbeaufsichtigt wieder anlaufen kann. Dadurch können für den Anwender des Elektrowerkzeugs gefährliche Situationen entstehen. Insbesondere besteht die Gefahr eines derartigen Wiederanlaufs, wenn am Elektrowerkzeug eine Arretierung für das Betätigungsorgan in der Ein-Stellung des Kontaktsystems vorgesehen ist.
Ein solcher Schalter mit einem zusätzlichen Wiederanlaufschutz nach einem Stromausfall ist aus der DE 26 26 003 A1 bekannt. Bei diesem Schalter umfasst das Betätigungsorgan einen Stößel und ein Schaltstück, wobei das Schaltstück zum Schalten auf das Kontaktsystem einwirkt. Weiterhin ist ein Kopplungselement vorgesehen, derart dass der Stößel in und/oder außer Zusammenwirkung mit dem Schaltstück bringbar ist. Dabei erfolgt dieses Zusammenwirken derart, dass das Schalten des Kontaktsystems in die Ein- sowie die Aus-Stellung mittels des Stößels und das Schalten des Kontaktsystems in die Aus-Stellung unabhängig vom Stößel ermöglicht.
Weitere elektrische Schalter, die einen Wiederanlaufschutz nach einem Stromausfall aufweisen, sind in den Dokumenten EP 0 174 382 A1 , DE 28 00 041 A1 und EP 0 458 190 A1 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schalter derart weiterzuentwickeln, dass ein Wiederanlaufschutz für das Elektrowerkzeug am Schalter bereitgestellt ist, wobei insbesondere der Schalter in einfacher Art und Weise ausgestaltet sein soll.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen Schalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Schalter ist in kompakter Ausgestaltung das Kopplungselement am Schaltstück bewegbar angeordnet. Weiter ist in kompakter Bauweise ein Aktor zur Bewegung und/oder zum Halten des Kopplungselements vorgesehen, wobei in einer ersten Position des Kopplungselementes (nämlich Stellung gekoppelt) der Stößel in Zusammenwirkung mit dem Schaltstück und in einer zweiten Position des Kopplungselements (nämlich Stellung entkoppelt) der Stößel außer Zusammenwirkung mit dem Schaltstück ist. Dadurch ist in der ersten Position das Schalten des Kontaktsystems mittels des Stößels und in der zweiten Position das Schalten des Kontaktsystems unabhängig vom Stößel ermöglicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In weiterer Ausgestaltung kann wenigstens ein elastisches Element auf das Betätigungsorgan zu dessen Rückstellung in die Aus-Stellung des Kontaktsystems einwirken. In einfacher Art und Weise kann es sich anbieten, dass hierzu eine Druckfeder auf das Schaltstück einwirkt.
Es kann sich der Einfachheit halber anbieten, dass das Kopplungselement am Schaltstück drehbar gelagert ist. Weiterhin kann es sich anbieten, dass das Kopplungselement von einem elastischen Mittel, bei dem es sich in einfacher Weise um eine Druckfeder handeln kann, in der ersten Position gehalten ist.
Der Einfachheit halber kann ein Übertragungselement zwischen dem Kopplungselement und dem Aktor zur Bewegung und/oder zum Halten des Kopplungselements vorgesehen sein. In kompakter Art kann das Übertragungselement in der Art eines Schiebers, eines Gabelelements o. dgl. ausgestaltet sein. Weiterhin kann es sich anbieten, dass das Übertragungselement mittels eines elastischen Elements, insbesondere mittels einer Druckfeder, das Kopplungselement in die zweite Position bewegt.
Es kann sich bei dem Aktor um einen Elektromagneten handeln, wobei eine solche Ausgestaltung besonders funktionssicher und zuverlässig arbeitet. In kompakter Bauweise kann der Elektromagnet als ein bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung das Übertragungselement festhaltender Haltemagnet und/oder als ein bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung das Übertragungselement freigebender Hubmagnet ausgebildet sein.
In einer besonders einfach ausgestalteten Weiterbildung kann das Kopplungselement aus einer Drehscheibe, einem Drehstift, einem Drehhebel o. dgl. bestehen. In einfacher sowie kompakter Art kann ein Kopplungsbereich in der Art einer Kulisse am Stößel und/oder am Kopplungselement vorgesehen sein. Dadurch kann bei Rückstellung des außer Zusammenwirkung mit dem Schaltstück befindlichen Stößels das Kopplungselement in die zweite Position bewegt werden.
Am elektrischen Schalter kann wenigstens ein elektrischer Anschluss zur Zuführung der elektrischen Spannung zum Kontaktsystem vorgesehen sein. Diese zugeführte elektrische Spannung kann der einfachen Funktionalität halber ebenfalls den Elektromagneten beaufschlagen. Schließlich kann wenigstens ein weiterer elektrischer Anschluss zur Abführung der mittels des Kontaktsystems geschalteten elektrischen Spannung vorgesehen sein.
Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ist nachfolgendes festzustellen. Geschaffen ist ein Schalter, insbesondere für kleine Winkelschleifer mit integriertem Wiederanlaufschutz. Für diesen Schalter soll folgendes gewährleistet sein:

Schalter in kompakter Bauform mit indirekter Betätigung für kleine Winkelschleifer mit integriertem Wiederanlaufschutz. Die Wiederanlaufschutzfunktion wird künftig ab 2016 gemäß geänderter Gerätenorm EN 60745-2-3 auch für kleine Winkelschleifer gefordert.
Der Wiederanlaufschutz verhindert, dass ein in der EIN-Stellung arretiertes Gerät nach Abfall und Wiederkehr der Netzversorgung ungewollt und/oder unbeaufsichtigt wieder anläuft und so für den Anwender gefährliche Situationen entstehen können.
Die Funktion Wiederanlaufschutz wird bereits heute durch verschiedene separate Elektronikmodule in kleinen Winkelschleifern realisiert, bei denen noch weitere Elektronikfeatures integriert sind, wie ein Überlastschutz, eine Drehzahlvorwahl usw.. Die vorliegende Erfindung zielt jedoch auf solche Geräte ab, die heute keine Elektronik beinhalten, künftig aber auch die Normforderung erfüllen müssen. Im Idealfall muss dann hierfür lediglich der Schalter ausgetauscht werden, und schon erfüllt das Gerät die NormForderung nach Wiederanlaufschutz.
Die Arretierung wird bei kleinen Winkelschleifern in der Regel am äußeren Betätigungselement des Gerätes realisiert. Man unterscheidet generell zwischen Schieber- und Paddle-Betätigung. Die vorliegende Lösung soll für beide gebräuchlichen Betätigungsarten geeignet sein. Bei Schieberbetätigung wird beispielsweise das Betätigungselement des Schiebers durch eine Kippbewegung in die Arretierstellung gebracht. Bei Paddlebetätigung geschieht dies beispielsweise durch einen separaten Arretierknopf. Um einen möglichst breiten Markt mit der erfindungsgemäßen Lösung zu erreichen, soll sie eingesetzt werden können, ohne dass der Elektrowerkzeughersteller sein Betätigungs- und/oder Arretiersystem ändern muss.
Da eine im Schalter integrierte Lösung nur schwer auf das externe Betätigungs- und/oder Arretiersystem zugreifen kann, muss der Wiederanlaufschutz im Schalter nach Abfall und Wiederanlegen der Spannungsversorgung den Stromfluss unterbrechen bzw. verhindern, obwohl das äußere Betätigungssystem in der EIN-Stellung arretiert bleibt, und somit auch der Schalterstößel (Betätiger) in der EIN-Stellung verharrt.
Die übrigen Funktionen des Schalters sollen erhalten bleiben.

Beim Schalter wird der Betätiger des Schalters zweigeteilt in die Elemente "Stößel" und "Schaltstück". Der Stößel überträgt die Bewegung des externen Betätigers des Elektrowerkzeugs, und zwar des Paddles oder des Schiebers, in das Innere des Schalters. Das Schaltstück überträgt diese Bewegung auf das mechanische Kontaktsystem und bewirkt das Schließen und/oder Öffnen der Kontakte. Beide Elemente, und zwar der Stößel und das Schaltstück werden durch Druckfedern in die AUS-Stellung gedrängt. Diese beiden Elemente werden mechanisch gekoppelt durch eine Drehscheibe. Die Drehscheibe hat zwei Dreh-Stellungen "gekoppelt" und "entkoppelt". Die Kopplung erfolgt z.B. über eine entsprechende Kulisse an der Außenwand des Stößels und der Innenwand der Scheibe. In der Stellung "gekoppelt" wird das Schaltstück vom Stößel mitgenommen, wenn der Stößel von außen in die EIN-Stellung gedrückt wird. In der Stellung "entkoppelt" wird das Schaltstück vom Stößel nicht mitgenommen bzw., wenn sich der Schalter in der EIN-Stellung befindet und dann die Drehscheibe in die Stellung "entkoppelt" gebracht wird, bewegt sich das Schaltstück in die AUS-Stellung, während der Stößel in der EIN-Stellung verharren kann. Das heißt:

Ist die Scheibe in der Stellung "gekoppelt", kann durch Betätigung des Stößels normal ein- und/oder ausgeschaltet werden.
Ist die Scheibe in der Stellung "entkoppelt", kann zwar der Stößel normal betätigt werden, das Schaltstück kommt aber nicht in die EIN-Stellung, es verharrt in der "AUS"-Stellung.
Wird zunächst "gekoppelt" eingeschaltet und wird dann die Scheibe in die Stellung "entkoppelt" gebracht, springt das Schaltstück in die AUS-Stellung. Eine erneute Kopplung zwischen Stößel und Schaltstück erfolgt nur, wenn beide Teile, und zwar der Stößel und das Schaltstück, sich in der AUS-Stellung befinden und die Scheibe in der Stellung "gekoppelt" ist.

Die Anlenkung der Drehscheibe erfolgt über einen Elektromagneten. Für den Fall, dass der Elektromagnet als ein Hubmagnet ausgebildet ist, zieht der Hubmagnet bei Anlegen einer Spannung seinen Anker gegen die Kraft einer Rückstellfeder an und bringt über eine mechanische Kopplung des Ankers mit der Drehscheibe diese in die Stellung "gekoppelt". Unterbricht man die Spannungsversorgung des Hubmagneten, so kehrt der Anker durch die Kraft der Anker-Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurück, und die Scheibe kehrt in die Stellung "entkoppelt" zurück.
Der Elektromagnet wird bevorzugt elektrisch so beschaltet, dass er bestromt wird, sobald Netzspannung an die Netzeingänge des Schalters angelegt wird, d.h. sobald der Netzstecker des Gerätes eingesteckt wird. Alternativ kann dies auch über einen Hilfskontakt geschehen, der erst schließt, wenn der Schalterstößel aus seiner "AUS"-Stellung heraus bewegt wird.
Die Kopplung zwischen Anker und Drehscheibe sollte aus folgendem Grund mit einem zusätzlichen Federelement versehen werden. Wenn der Schalter in der EIN-Stellung war, und durch Abfall der Netzspannung die Scheibe in die Stellung "entkoppelt" gebracht wurde, ist das Schaltstück in die AUS-Stellung gesprungen, während der Stößel in der EIN-Stellung geblieben ist. Da das Schaltstück in der AUS-Stellung ist, sind die Kontakte geöffnet. Wenn jetzt die Spannung wieder angelegt wird, wobei dies der klassische Wiederanlaufschutz-Fall ist, läuft das Elektrowerkzeug nicht an, weil die Hauptkontakte geöffnet sind. Dennoch bringt der Elektromagnet die Scheibe bereits wieder in die Stellung "gekoppelt". Um den Wiederanlaufschutz zu deaktivieren, muss nun die externe Arretierung durch Betätigung des Schiebers oder Paddles entriegelt werden. Wenn der externe Betätiger dadurch in seine "AUS-Stellung zurückkehrt, erlaubt er dem Schalterstößel ebenfalls in die AUS-Stellung zurückzukehren. Da sich aber die Drehscheibe bereits in der Stellung "gekoppelt" befindet, muss über das oben erwähnte Federelement und eine geeignete Kulisse zwischen Scheibe und Stößel eine federnd drehende Schnappverbindung realisiert werden. Beim Hochfahren des Stößels zwingt die Kulisse die Scheibe gegen die Federkraft vorübergehend in die Stellung "entkoppelt", um dann bei Erreichen der Endstellung in die Stellung "gekoppelt" zu schnappen. Eine Kopplung ist somit über zwei Wege möglich, nämlich:

a) Stößel und Schaltstück in der AUS-Stellung, danach wird die Scheibe in die Stellung "gekoppelt" gebracht.
b) Stößel in EIN-Stellung, Schaltstück in AUS-Stellung sowie Drehscheibe in Stellung "gekoppelt", danach wird der Stößel in die AUS-Stellung gebracht, die Scheibe wird kurz ausgelenkt und schnappt wieder ein.

Dieser oben beschriebene Mechanismus ist vor allem notwendig, um einem als Hubmagneten ausgebildeten Elektromagneten zu erlauben, unter Bestromung in jedem Schaltfall dauerhaft die maximale Anzugsstellung zu erreichen. In dieser Stellung sind Stromaufnahme und Erwärmung der Spule am geringsten, die Anker-Kraft aber am höchsten. Diese Bedingung gewährleistet, dass der Magnet optimal für 100% Einschaltdauer bei minimaler Baugröße ausgelegt werden kann. Die minimale Baugröße des Magneten ist wiederum entscheidend für die Schalterbaugröße. Die Schalterbaugröße ist wichtig wegen des nur sehr begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraums im Elektrowerkzeug.
Anstelle eines als Hubmagnet ausgebildeten Elektromagneten kann auch ein Haltemagnet für den Schalter Verwendung finden. Von Vorteil ist dabei, dass ein solcher Haltemagnet eine geringere Stromaufnahme besitzt, dass der Haltemagnet keine Hubarbeit verrichten muss, und dass der Haltemagnet eine kleinere Baugröße besitzt. Die Funktion des Haltemagneten ist dabei wie folgt.
Die Stellung "gekoppelt" des Kopplungselements wird gehalten, solange der Haltemagnet bestromt ist. Die benötigte Hubarbeit, um das Kopplungselement von der Stellung "entkoppelt" in die Stellung "gekoppelt" zu bringen, wird von der Rückstellfeder des Schaltstücks über eine schräge Kulisse zwischen Schaltstück und dem beispielsweise als Schieber ausgebildeten Übertragungselement beim Ausschaltvorgang bewirkt. Das heißt, wenn das Schaltstück sich nach oben bewegt, und zwar durch reguläres Ausschalten oder durch Entkopplung bei Stromausfall, wird über die schräge Kulisse der Schieber gegen seine Rückstellfeder gespannt. Dadurch kann das Kopplungselement von seiner Rückstellfeder in die Stellung "gekoppelt" gedreht werden. Die Rückstellfeder der Drehscheibe ist jetzt anders platziert, wirkt aber immer noch in Richtung "gekoppelt". Das Joch des Haltemagneten sollte über eine leichte Feder gegen den Haltemagnet gedrückt werden, da nur ohne Luftspalt die volle Haltekraft entfaltet wird.
Desweiteren kann selbstverständlich das Kopplungselement nicht nur als Drehscheibe sondern in unterschiedlicher Weise ausgestaltet sein. So können als weitere Ausgestaltungen des Kopplungselements beispielsweise ein Drehstift, ein Drehhebel o. dgl. Verwendung finden.
Zusammenfassend lässt sich zum Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Schalters folgendes feststellen.
Bei an den Schalter angelegter Spannung wird der Anker vom Elektromagneten gehalten. Dadurch wird auch das beispielsweise als Schieber ausgestaltete Übertragungselement in seiner Position gehalten. Das Kopplungselement, beispielsweise die Drehscheibe, der Drehstift, der Drehhebel o. dgl., wird durch eine Druckfeder in der Stellung gekoppelt gehalten. Das Kopplungselement ist auf dem Schaltstück drehbar gelagert. Die Kopplung findet zwischen dem Kopplungselement und dem beispielsweise als Drücker ausgestalteten Stößel statt.
In der Stellung gekoppelt trifft der Drücker auf einen bestimmten Bereich des Kopplungselements und nimmt dadurch dieses sowie das Schaltstück mit. In der Stellung entkoppelt trifft der Drücker diesen bestimmten Bereich des Kopplungselements nicht und kann dieses mit dem Schaltstück nicht mitnehmen.
Die Entkopplung wird durch den Schieber eingeleitet. Liegt keine Spannung mehr am Schalter an, hält der Elektromagnet den Anker nicht mehr. Dadurch wird auch der Schieber nicht mehr an seiner Position gehalten. In dieser Situation wird der Schieber durch eine beziehungsweise mehrere Druckfedern bewegt. Mit dieser Bewegung wird das Kopplungselement in die Stellung entkoppelt gedreht.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Schalter die Forderung aus der geänderten Gerätenorm nach einem Wiederanlaufschutz erfüllt. Durch Integration des Wiederanlaufschutzes im Schalter muss am Gerätedesign und/oder der Geräteverdrahtung nichts oder nur sehr wenig verändert werden. Der erfindungsgemäße Schalter mit Wiederanlaufschutz ist gegen einen herkömmlichen Schalter ohne Wiederanlaufschutz einfach austauschbar. Die Gerätehersteller können somit dieselbe Geräteplattform verwenden für Länder, in denen der Wiederanlaufschutz vorgeschrieben ist und für solche, in denen er nicht erforderlich ist. Die vorgeschlagene Lösung ist gleichermaßen für Paddle- wie auch für Schieberbetätigung des Gerätes geeignet. Desweiteren erhöht sich die Wertschöpfung gegenüber einem einfachen Schalter ohne Wiederanlaufschutz. Gegenüber einer Lösung mit separatem Elektronikmodul für den Wiederanlaufschutz ist die Verdrahtung und Montage des Gerätes mit einem erfindungsgemäßen Schalter wesentlich einfacher und kostengünstiger. Dabei entfallen zusätzliche Leitungen und/oder Verbindungen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen elektrischen Schalter in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 den kompletten elektrischen Schalter aus Fig. 1 in Draufsicht, wobei der Deckel am Gehäuse entfernt ist,
Fig. 3 den Schalter wie in Fig. 2 in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4 den Schalter wie in Fig. 3, jedoch von der anderen Seite,
Fig. 5 das Kontaktsystem des Schalters, wobei das Gehäuse entfernt ist,
Fig. 6 einen Ausschnitt aus Fig. 5 in perspektivischer Ansicht,
Fig. 7 den Stößel aus Fig. 6 als Einzelteil in einer Detailansicht,
Fig. 8 die Drehscheibe aus Fig. 6 als Einzelteil in einer Detailansicht,
Fig. 9 Teile für die Betätigung des Kontaktsystems mitsamt dem Aktor in perspektivischer Ansicht, wobei das Gehäuse entfernt ist,
Fig. 10
bis
Fig. 20 das Kontaktsystem mitsamt Aktor wie in Fig. 9, jedoch in entsprechend deren Funktionsweise unterschiedlichen Stellungen,
Fig. 21 ein Elektrogerät mit elektrischem Schalter in einer schematischen Prinzipdarstellung,
Fig. 22 den kompletten elektrischen Schalter gemäß einer weiteren Ausführung in Draufsicht, wobei der Deckel am Gehäuse entfernt ist,
Fig. 23
bis
Fig. 27 das Kontaktsystem des Schalters aus Fig. 22 mit den zugehörigen Elementen zur Betätigung, jedoch in entsprechend deren Funktionsweise unterschiedlichen Stellungen,
Fig. 28 den kompletten elektrischen Schalter gemäß einer wiederum weiteren Ausführung in Draufsicht, wobei der Deckel am Gehäuse entfernt ist,
Fig. 29 das Kontaktsystem des Schalters aus Fig. 28 mit den zugehörigen Elementen zur Betätigung,
Fig. 30 den kompletten elektrischen Schalter gemäß einer nochmals weiteren Ausführung in Draufsicht, wobei der Deckel am Gehäuse entfernt ist, und
Fig. 31 das Kontaktsystem des Schalters aus Fig. 30 mit den zugehörigen Elementen zur Betätigung.

In Fig. 1 ist ein elektrischer Schalter 1 für ein mittels Netzspannung betriebenes Elektrowerkzeug zu sehen. Der Schalter 1 besitzt ein Kontaktsystem 6 und dient als Ein-/Aus-Schalter für den Elektromotor 22 des Elektrowerkzeugs 21, wie man weiter der Fig. 21 entnimmt. Es ist wenigstens ein elektrischer Anschluss 4 zur Zuführung der elektrischen Spannung, und zwar der Netzspannung, zum Kontaktsystem 6 vorgesehen. Weiterhin ist wenigstens ein weiterer elektrischer Anschluss 5 zur Abführung der mittels des Kontaktsystems 6 geschalteten elektrischen Spannung vorgesehen, wobei diese Spannung dann dem Elektromotor 22 zugeführt wird. Schließlich besitzt der Schalter 1 ein bewegbares Betätigungsorgan 7 zum Schalten des Kontaktsystems 6.
Das Betätigungsorgan 7 wird seinerseits von einem am Elektrowerkzeug 21 befindlichen, durch den Benutzer gemäß Doppelpfeil 24 beweglichen Betätigungselement 23 bewegt, d.h. der Schalter 1 wird indirekt betätigt. In der entsprechenden Betätigungsstellung des Betätigungselements 23, in der der Schalter 1 eingeschaltet ist, ist das Betätigungselement 23 durch ein am Elektrowerkzeug 21 befindliches Arretierelement 25 vom Benutzer arretierbar. Hierzu greift bei entsprechender Bewegung gemäß Schwenkpfeil 26 ein Haken 27 am Arretierelement 25 in eine korrespondierende Nut 28 am Betätigungselement 23 ein. Das arretierte Betätigungselement 23 muss daher vom Benutzer während des Betriebs des Elektrowerkzeugs 21 nicht festgehalten werden, was vor allem bei Dauerbetrieb des Elektrowerkzeugs 21 von Vorteil ist.
Fällt jedoch die Netzspannung aus und kehrt diese anschließend wieder, so läuft der Elektromotor 22 bei eingeschaltetem Schalter 1 unkontrolliert wieder an, was insbesondere bei dem arretierten Betätigungselement 23 der Fall ist. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass dadurch eine hohe Unfallgefahr durch das Elektrowerkzeug 21 resultiert. Zur Abwendung dieser Gefahr ist der Schalter 1 derart ausgebildet, dass ein Wiederanlaufschutz für den Elektromotor 22 durch den Schalter 1 in diesen Fällen bewirkt ist.
Wie wiederum der Fig. 1 zu entnehmen ist, besitzt der Schalter 1 ein Gehäuse 2, das einen Deckel 3 umfasst. Am Gehäuse 2 befinden sich die elektrischen Anschlüsse 4 (siehe Fig. 3) für die Zuführung der Netzspannung sowie die elektrischen Anschlüsse 5 für die Zuleitungen zum Elektromotor 22. Im Gehäuse 2 befindet sich gemäß Fig. 2, Fig. 3 oder Fig. 4 das zwischen einer Aus-Stellung sowie einer Ein-Stellung schaltbare Kontaktsystem 6 zum Ein-/Aus-Schalten des Elektrowerkzeugs 21. Aus dem Gehäuse 2 ragt das bewegbare Betätigungsorgan 7 zum Schalten des Kontaktsystems 6 heraus, wie man der Fig. 1 entnimmt. Das Betätigungsorgan 7 ist am Deckel 3 mittels eines elastischen Balgs 8 abgedichtet.
Wie man weiter in Fig. 5 sieht, umfasst das Betätigungsorgan 7 einen Stößel 9 und ein Schaltstück 10. Das Schaltstück 10 wirkt dabei zum Schalten auf das Kontaktsystem 6 ein. Es ist ein Kopplungselement 11 vorgesehen, derart dass der Stößel 9 in und/oder außer Zusammenwirkung mit dem Schaltstück 10 bringbar ist. Dadurch ist das Schalten des Kontaktsystems 6 in wenigstens eine Stellung mittels des Stößels 9 und das Schalten des Kontaktsystems 6 in wenigstens eine Stellung unabhängig vom Stößel 9 ermöglicht. Und zwar genauer ist das Schalten des Kontaktsystems 6 in die Ein- sowie die Aus-Stellung mittels des Stößels 9 und das Schalten des Kontaktsystems 6 in die Aus-Stellung unabhängig vom Stößel 9 ermöglicht. Das Kopplungselement 11 besteht in einer ersten Ausführung gemäß Fig. 6 aus einer Drehscheibe, die am Schaltstück 10 bewegbar angeordnet ist, und zwar am Schaltstück 10 drehbar gelagert ist.
In Fig. 5 sind eine nähere Ansicht des Kontaktsystems 6 mit beweglichen Schaltkontakten 12, der Stößel 9, das mit einer Rückstellfeder 13 versehene Schaltstück 10 sowie die Drehscheibe 11 gezeigt. Die Festkontakte des Kontaktsystems 6, mit denen die beweglichen Schaltkontakte 12 zur Kontaktgabe zusammenwirken, sind dabei nicht gezeigt. Die Kopplung des Stößels 9 und des Schaltstücks 10 mittels der Drehscheibe 11 ist in Fig. 6 näher gezeigt. Dabei ist in Fig. 6, bei der die Druckfeder 13 am Schaltstück 10 weggelassen ist, die Stellung "entkoppelt" zu sehen. Die Kopplung zwischen dem Stößel 9 sowie der Drehscheibe 11 erfolgt mittels einer am Stößel 9 befindlichen, in Fig. 7 sichtbaren Kulisse 14 sowie mittels einer an der Drehscheibe 11 angeordneten, dazu korrespondierenden sowie in Fig. 8 sichtbaren Kulisse 15.
Weiter ist gemäß Fig. 4 ein Elektromagnet 16, der hier als ein Hubmagnet ausgestaltet ist, mit einer Hubstange 17 als Aktor sowie ein Gabelelement 18 als Übertragungselement zur Bewegung des Kopplungselements 11 vorgesehen. Der Elektromagnet 16 ist gemäß Fig. 21 zu dessen Spannungsversorgung ebenfalls an die Netzspannung über die Anschlüsse 4 angeschlossen. Die Kopplung zwischen dem Hubmagnet 16 sowie der Drehscheibe 11 ist im Detail in Fig. 9 zu sehen, wobei die Druckfeder 19 zwischen dem Schaltstück 10 und der Drehscheibe 11 gespannt ist. Dadurch ist in einer ersten Position des Kopplungselementes 11 der Stößel 9 in Zusammenwirkung mit dem Schaltstück 10 und in einer zweiten Position des Kopplungselements 11 der Stößel 9 außer Zusammenwirkung mit dem Schaltstück 10, wie nachfolgend noch näher erläutert ist.
Der Ablauf zur Funktionsweise des elektrischen Schalters 1 ist nun näher anhand der Fig. 10 bis Fig. 20 dargestellt.
In Fig. 10 befindet sich das Kontaktsystem 6 in der AUS-Stellung, wobei die Schaltkontakte 12 geöffnet sind. Der Elektromagnet 16 ist nicht bestromt. Die Drehscheibe 11 ist in der Stellung "entkoppelt".
In Fig. 11 sind der Schalter 1 sowie der Stößel 9 betätigt. Die Schaltkontakte 12 des Kontaktsystems 6 sind geöffnet. Der Elektromagnet 16 ist nicht bestromt. Die Drehscheibe 11 befindet sich in der Stellung "entkoppelt". Der Stößel 9 kann durch die Drehscheibe 11 und das Schaltstück 10 hindurchtreten, da die Kulissen 14, 15 (siehe Fig. 7 und Fig. 8) zueinander fluchten. Dadurch nimmt der Stößel 9 diese nicht mit.
In Fig. 12 befindet sich das Kontaktsystem 6 in der AUS-Stellung, wobei die Schaltkontakte 12 geöffnet sind. Der Elektromagnet 16 ist nicht bestromt. Die Drehscheibe 11 ist in der Stellung "entkoppelt".
In Fig. 13 sind die Schaltkontakte 12 geöffnet. Der Elektromagnet 16 ist bestromt und damit das Gabelelement 18 angezogen. Die Drehscheibe 11 dreht sich durch die Kraft der Druckfeder 19 zwischen dem Schaltstück 10 und der Drehscheibe 11, so dass die Kulissen 14, 15 (siehe Fig. 7 und Fig. 8) nicht mehr miteinander fluchten. Die Drehscheibe 11 ist damit in der Stellung "gekoppelt".
In Fig. 14 sind der Schalter 1 sowie der Stößel 9 betätigt. Die Schaltkontakte 12 sind geschlossen. Der Elektromagnet 16 ist bestromt. Die Drehscheibe 11 befindet sich in der Stellung "gekoppelt".
In Fig. 15 sind der Schalter 1 sowie der Stößel 9 betätigt. Die Schaltkontakte 12 sind noch geschlossen. Die Netzspannung am Schalter 1 fällt ab, so dass daher der Elektromagnet 16 nicht mehr bestromt ist. Die Drehscheibe 11 wird durch die Kraft der Rückstellfeder 20 des Elektromagneten 16 über das Gabelelement 18 in die Stellung "entkoppelt" gedreht.
In Fig. 16 sind der Schalter 1 sowie der Stössel 9 noch betätigt. Die Schaltkontakte 12 sind geöffnet. Der Elektromagnet 16 ist nicht bestromt, da die Netzspannung abgefallen ist. Wenn jetzt die Netzspannung wiederkehrt, was nach einem Einstecken des Netzsteckers des Elektrowerkzeugs 21 oder am Ende des Spannungsausfalls der Netzspannung auftritt, passiert nachfolgendes, was in Fig. 17 zu sehen ist. Der Schalter 1 sowie der Stößel 9 sind betätigt und die Schaltkontakte 12 sind geöffnet, da das Schaltstück 10 in der AUS-Stellung befindlich ist. Der Elektromagnet 16 ist bestromt. Die Drehscheibe 11 wird in die Stellung "gekoppelt" gebracht. Bei Wiederkehren der Netzspannung kann der Elektromagnet 16 die Drehscheibe 11 in der "gekoppelten" Stellung lassen, jedoch bleiben die Schaltkontakte 12 geöffnet. Gleiches gilt für die Situation, wenn der Schalter 1 des Elektrowerkzeugs 21 ohne Netzspannung in der EIN-Stellung arretiert wird und dann die Netzspannung wiederkehrt. Für diesen Fall muss der Schalter 1 bzw. der Stößel 9 entarretiert werden, um das Elektrowerkzeug 21 wieder einschalten zu können. Der Schalter 1 sowie der Stößel 9 werden gemäß Fig. 18, in der eine Zwischenstellung gezeigt ist, losgelassen. Die Schaltkontakte 12 bleiben geöffnet. Der Elektromagnet 16 ist bestromt. Die Drehscheibe 11 wird aus der Stellung "gekoppelt" durch die gemäß Fig. 7 keilförmig ausgestaltete Kulisse 14 am Stössel 9 und durch die gemäß Fig. 8 dazu korrespondierend gestaltete Kulisse 15 an der Drehscheibe 11 in Richtung Stellung "entkoppelt" gedreht.
In Fig. 19 sind nunmehr der Schalter 1 sowie der Stößel 9 ganz losgelassen. Insbesondere ist der Schalter 1 bzw. der Stößel 9 damit nicht arretiert. Die Schaltkontakte 12 sind geöffnet. Der Elektromagnet 16 ist bestromt. Die Drehscheibe 11 ist in die Stellung "entkoppelt" gedreht worden und kann jetzt wieder in die Stellung "gekoppelt" schnappen.
In Fig. 20 schließlich sind der Schalter 1 sowie der Stößel 9 ganz losgelassen. Die Schaltkontakte 12 sind geöffnet. Der Elektromagnet 16 ist bestromt. Die Drehscheibe 11 ist durch die Kraft der Druckfeder 19 zwischen Schaltstück 10 und Drehscheibe 11 wieder in die Stellung "gekoppelt" geschnappt. Jetzt kann das Elektrowerkzeug 21 wieder eingeschaltet werden.
In Fig. 22 ist der elektrische Schalter 1 in einer weiteren Ausführung zu sehen, bei der ein Haltemagnet als Aktor 16 dient. Der Schalter 1 besitzt wiederum wenigstens ein elastisches Element 13, das auf das Betätigungsorgan 7 zu dessen Rückstellung in die Aus-Stellung des Kontaktsystems 6 einwirkt. Wie man vor allem anhand der Fig. 24 sieht, handelt es sich hierbei um eine auf das Schaltstück 10 einwirkende Druckfeder 13. Das Kopplungselement 11, bei dem es sich um eine Drehscheibe handelt, ist am Schaltstück 10 bewegbar angeordnet, und zwar gemäß Fig. 23 am Schaltstück 10 drehbar gelagert.
In einer ersten Position des Kopplungselementes 11, die in Fig. 23 zu sehen ist, ist der Stößel 9 in Zusammenwirkung mit dem Schaltstück 10. Es handelt sich also bei der ersten Position um die Stellung "gekoppelt". In einer zweiten Position des Kopplungselements 11, die in Fig. 26 zu sehen ist, ist der Stößel 9 außer Zusammenwirkung mit dem Schaltstück 10. Es handelt sich bei der zweiten Position um die Stellung "entkoppelt". Das Kopplungselement 11 ist von einem elastischen Mittel 30, beispielsweise von einer Druckfeder, in der ersten Position gehalten.
Ein Übertragungselement 18, das vorliegend in der Art eines Schiebers ausgestaltet ist, ist zwischen dem Kopplungselement 11 und dem Aktor 16 zur Bewegung und/oder zum Halten des Kopplungselements 11 vorgesehen. Das Übertragungselement 18 bewegt seinerseits mittels eines elastischen Elements 31, und zwar hier einer Druckfeder, das Kopplungselement 11 in die zweite Position.
Bei dem zur Bewegung und/oder zum Halten des Kopplungselements 11 vorgesehenen Aktor 16 handelt es sich in diesem Fall, wie bereits erwähnt, um einen als Haltemagneten wirkenden Elektromagneten, der gleichzeitig mit der über die Anschlüsse 4 am Schalter 1 zugeführten elektrischen Spannung beaufschlagt wird (siehe Fig. 21). Das am Anker des Haltemagneten 16 befindliche Joch 32 hält somit bei Beaufschlagung mit der elektrischen Spannung das Übertragungselement 18 mittels des Jochs 32 fest. Anders hingegen bei der Ausführungsform nach Fig. 2, bei der der Elektromagnet ein bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung das Übertragungselement 18 freigebender Hubmagnet 16 ausgebildet ist.
Zur näheren Funktionsweise dieser Ausführung des Schalters 1 wird noch auf die Figuren 23 bis 27 verwiesen, in denen das Gehäuse, die Anschlüsse und die Festkontakte der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind.
In Fig. 23 ist der Schalter 1 in AUS-Stellung des Kontaktsystems 6 zu sehen, während sich das Kopplungselement 11 in der Stellung gekoppelt befindet. Wenn Strom an den Schalter 1 angelegt wird, hält der Haltemagnet 16 die Drehscheibe 11 in der Stellung gekoppelt. Der Schalter 1 kann dann mittels des Stößels 9 elektrisch eingeschaltet werden.
In Fig. 24 und Fig. 25, in denen zusätzlich die beweglichen Kontaktträger weggelassen sind, ist die elektrische Spannung angelegt. Dadurch ist auch der Haltemagnet 16 bestromt, so dass dieser die Drehscheibe 11 in der Stellung gekoppelt hält. Der Schalter 1 ist eingeschaltet, womit der Stößel 9 über die Drehscheibe 11 das Schaltstück 10 mitgenommen hat.
In Fig. 26 ist der Schalter 1 eingeschaltet. Der Stößel 9 wird über die externe Arretierung durch das Arretierelement 25 (siehe Fig. 21) in der EIN-Stellung gehalten. Fällt die Stromversorgung aus, so lässt der Haltemagnet 16 los. Der Schieber 18 wird über die Rückstellfeder 31 nach rechts verschoben. Dadurch wird Drehscheibe 11 in die Stellung entkoppelt gedreht. Aus dieser Stellung heraus wird das Schaltstück 10 durch seine Rückstellfeder 13 nach oben in die AUS-Stellung geschoben. Bei dieser Bewegung nach oben werden über die Kulissen 14, 15, welche den Kopplungsbereich 34 zwischen der Drehscheibe 11 und dem Stößel 9 bilden, der Schieber 18 und das Joch 32 am Haltemagnet 16 wieder in die Haltestellung geschoben. Die Drehscheibe 11 geht dabei zurück in die Stellung gekoppelt. Da das Schaltstück 10 aber in der AUS-Stellung ist, bleiben die Kontakte des Kontaktsystems 6 offen.
In Fig. 27 bleibt der Stößel 9 in der EIN-Stellung. Aber durch die Entkopplung ist das Schaltstück 10 nach oben in die AUS-Stellung gesprungen. Die Kontakte des Kontaktsystems 6 sind offen. Der Schieber 18 ist nach links verschoben. Wenn jetzt wieder Spannung an den Schalter 1 angelegt wird, hält der Haltemagnet 16 sein Joch 32 und damit den Schieber 18 wieder fest. Die Drehscheibe 11 ist in der Stellung gekoppelt. Die Kopplung mit dem Stößel 9 kann aber erst dann stattfinden, wenn der Stößel 9 durch Entriegelung der externen Arretierung mittels des Arretierelements 25 (siehe Fig. 21) in die AUS-Stellung gebracht wird. Dann kann der Schalter 1 wieder eingeschaltet werden. Der Kopplungsbereich 34 bewirkt somit, dass bei Rückstellung des außer Zusammenwirkung mit dem Schaltstück 10 befindlichen Stößels 9 das Kopplungselement 11 in die zweite Position bewegt wird.
Noch eine weitere Ausführung für den elektrischen Schalter 1 ist in Fig. 28 und Fig. 29 zu sehen. Es ist hier wiederum ein Haltemagnet als Aktor 16 vorgesehen. Das Kopplungselement ist jedoch nicht als eine Drehscheibe sondern als ein Drehstift 11 ausgestaltet, wie insbesondere in Fig. 29 zu sehen ist. Weiter ist in Fig. 29 zu sehen, dass neben der Rückstellfeder 13 für das Schaltstück 10 eine weitere Rückstellfeder 33 am Stößel 9 zu dessen Rückstellung vorgesehen ist. Somit dienen die beiden Rückstellfedern 13, 33 insgesamt als ein elastisches Element zur Rückstellung des Betätigungsorgans 7. In Fig. 29 ist der Kopplungsbereich 34 zwischen dem Drehstift 11 und dem Stößel 9 deutlich zu sehen.
Schließlich ist in Fig. 30 und Fig. 31 der elektrische Schalter 1 in nochmals einer weiteren Ausführung zu sehen. Wiederum ist ein Haltemagnet als Aktor 16 vorgesehen. Das Kopplungselement ist hier als ein Drehhebel 11 ausgestaltet, der mittels des einen Hebelarms mit dem als Schieber 18 ausgestaltetem Übertragungselement und mittels des anderen Hebelarms mit dem Stößel 9 zusammenwirken kann. In Fig. 31 ist der Kopplungsbereich 34 zwischen dem Drehhebel 11 und dem Stößel 9 deutlich zu sehen.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein derartiger elektrischer Schalter 1 nicht nur in Elektrowerkzeugen, wie Winkelschleifer, beispielsweise in allen kleinen Winkelschleifern, die zukünftig die Forderung nach einem Wiederanlaufschutz erfüllen müssen, Bohrmaschinen, Schleifer, Sägen, Hobel o. dgl., sondern auch bei anderen Elektro-Geräten Verwendung finden. Insbesondere kann es sich dabei um solche Elektrogeräte handeln, die indirekt betätigte Schalter in Verbindung mit einer Arretierung und/oder mit einem Wiederanlaufschutz erfordern.

Bezugszeichen-Liste:

1:: (elektrischer) Schalter
2:: Gehäuse
3:: Deckel (von Gehäuse)
4:: (elektrischer) Anschluss (für die Netzspannung)
5:: (elektrischer) Anschluss (für den Elektromotor)
6:: Kontaktsystem
7:: Betätigungsorgan
8:: (elastischer) Balg
9:: Stößel
10:: Schaltstück
11:: Kopplungselement / Drehscheibe / Drehstift / Drehhebel
12:: (beweglicher) Schaltkontakt
13:: elastisches Element / Rückstellfeder / Druckfeder (am Schaltstück)
14:: Kulisse (am Stößel)
15:: Kulisse (an der Drehscheibe)
16:: Aktor / Elektromagnet / Hubmagnet / Haltemagnet
17:: Hubstange (von Elektromagnet)
18:: Übertragungselement / Gabelelement / Schieber
19:: Druckfeder (zwischen Schaltstück und Drehscheibe)
20:: Rückstellfeder (am Elektromagnet)
21:: Elektrowerkzeug
22:: Elektromotor
23:: Betätigungselement
24:: Doppelpfeil
25:: Arretierelement
26:: Schwenkpfeil
27:: Haken
28:: Nut
30:: elastisches Mittel (an Kopplungselement)
31:: elastisches Element (an Übertragungselement) / Rückstellfeder
32:: Joch (von Haltemagnet)
33:: Rückstellfeder (an Stößel)
34:: Kopplungsbereich

Claims

Elektrischer Schalter für ein Elektrowerkzeug, wie für einen Winkelschleifer, eine Bohrmaschine, einen Schleifer, eine Säge oder einen Hobel, mit einem zwischen einer Aus-Stellung sowie einer Ein-Stellung schaltbaren Kontaktsystem (6), und mit einem bewegbaren Betätigungsorgan (7) zum Schalten des Kontaktsystems (6), wobei das Betätigungsorgan (7) einen Stößel (9) und ein Schaltstück (10) umfasst, wobei das Schaltstück (10) zum Schalten auf das Kontaktsystem (6) einwirkt, und wobei ein Kopplungselement (11) vorgesehen ist, derart dass das Schalten des Kontaktsystems (6) in die Ein- sowie die Aus-Stellung mittels des Stößels (9) und das Schalten des Kontaktsystems (6) in die Aus-Stellung unabhängig vom Stößel (9) ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (11) am Schaltstück (10) bewegbar angeordnet ist, und dass ein Aktor (16) zur Bewegung und/oder zum Halten des Kopplungselements (11) vorgesehen ist, wobei in einer ersten Position des Kopplungselementes (11) der Stößel (9) in Zusammenwirkung mit dem Schaltstück (10) und in einer zweiten Position des Kopplungselements (11) der Stößel (9) vom Schaltstück (10) entkoppelt ist, derart dass in der ersten Position das Schalten des Kontaktsystems (6) mittels des Stößels (9) und in der zweiten Position das Schalten des Kontaktsystems (6) unabhängig vom Stößel (9) ermöglicht ist.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elastisches Element (13) auf das Betätigungsorgan (7) zu dessen Rückstellung in die Aus-Stellung des Kontaktsystems (6) einwirkt.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem elastischen Element (13) um eine auf das Schaltstück (10) einwirkende Druckfeder handelt.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (11) am Schaltstück (10) drehbar gelagert ist.
Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (11) von einem elastischen Mittel (30) in der ersten Position gehalten ist.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem elastischen Mittel (30) um eine Druckfeder handelt.
Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übertragungselement (18) in der Art eines Schiebers oder eines Gabelelements zwischen dem Kopplungselement (11) und dem Aktor (16) zur Bewegung und/oder zum Halten des Kopplungselements (11) vorgesehen ist.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (18) mittels eines elastischen Elements (31) das Kopplungselement (11) in die zweite Position bewegt.
Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aktor (16) um einen Elektromagneten handelt.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (16) als ein bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung das Übertragungselement (18) festhaltender Haltemagnet ausgebildet ist und/oder als ein bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung das Übertragungselement (18) freigebender Hubmagnet ausgebildet ist.
Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (11) aus einer Drehscheibe, einem Drehstift oder einem Drehhebel besteht.
Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopplungsbereich (34) in der Art einer Kulisse (14, 15) am Stößel (9) und/oder am Kopplungselement (11) vorgesehen ist, derart dass bei Rückstellung des vom Schaltstück (10) entkoppelten Stößels (9) das Kopplungselement (11) in die zweite Position bewegt wird.
Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektrischer Anschluss (4) zur Zuführung der elektrischen Spannung zum Kontaktsystem (6) vorgesehen ist.
Elektrischer Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte elektrische Spannung den Elektromagneten (16) beaufschlagt.
Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer elektrischer Anschluss (5) zur Abführung der mittels des Kontaktsystems (6) geschalteten elektrischen Spannung vorgesehen ist.