DE1615914C - Druckmittelbetätigter elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten elektrischen Schalter, bei dem der einem feststehenden Kontakt zugeordnete bewegliche Kontakt auf einem Kontaktträger sitzt, der mit einer Tellerfeder im Eingriff steht, die bei geschlossenen Kontakten den beweglichen Kontakt über den Kontaktträger gegen den feststehenden Kontakt vorspannt und die zum öffnen der Kontakte durch Durchdrücken um einen vorgegebenen Betrag zur Ausführung einer Schnappbewegung veranlaßt werden kann.

Aus der USA.-Patentschrift 2 355 951 ist bereits ein Schnappschalter bekannt, bei dem der einem feststehenden Kontakt zugeordnete bewegliche Kontakt auf einem Kontaktträger sitzt, der mit dem Mittelbereich einer tellerförmigen Federmembran im Eingriff steht, die zum öffnen oder Schließen der Kontakte zu einer Schnappbewegung veranlaßt werden kann, indem sie mittels eines Druckknopfes um einen vorgegebenen Betrag durchgedrückt wird. Beim Durchdrücken der Federmembran erfolgt dabei bereits eine Trennung der Kontakte, bevor die Federmembran ausgelöst ist und eine Schnappbewegung durchführt.

Falls bei einem elektrischen Schalter der eingangs genannten Art die auf die Tellerfeder einwirkende Kraft nicht zur sofortigen Auslösung der Schnappbewegung der Tellerfeder ausreicht, kann auf Grund des verringerten Kontaktanpreßdruckes, insbesondere unter der Einwirkung von Erschütterungen, wiederholt eine kurzzeitige Kontaktunterbrechung auftreten, die einen unerwünschten Kontaktverschleiß zur Folge hat und sich in Form eines Schnattergeräusches bemerkbar macht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß keinerlei kurzzeitige, Schnattergeräusche verursachende Kontaktunterbrechungen auftreten können.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß mit einem der Kontakte ein Hilfskontakt in elektrisch leitender Verbindung steht, der während des Durchdrückens der Tellerfeder um den zur Auslösung der Schnappbewegung vorgesehenen Betrag federnd am anderen Kontakt anliegt. Der Hilfskontakt sorgt also dafür, daß zwischen den Schaltkontakten des elektrischen Schalters bis nach Beginn der Schnappbewegung ein einwandfreier elektrischer Kontakt besteht. Vor Auslösung der Schnappbewegung der Tellerfeder sind keine Schnattergeräusche verursachenden Kontaktunterbrechungen möglich. Unabhängig vom zeitlichen Anstieg bzw. Abfall der auf die Tellerfeder einwirkenden Auslösekraft' wird nach Erreichen eines oberen bzw. unteren Grenzwertes stets eine schlagartige Kontaktunterbrechung gewährleistet. Der Schalter nach der Erfindung kann mittels eines Druckmittels betätigt werden.

In einer Ausführungsform wird der Hilfskontakt von einer Blattfeder gebildet, die zwischen dem feststehenden und beweglichen Kontakt angeordnet und vorzugsweise auf dem feststehenden Kontakt befestigt ist. In einer anderen Ausführungsform ist der Hilfskontakt auf einer von der Tellerfeder abstehenden Zunge angeordnet, die während des Durchdrükkens der Tellerfeder um den zur Auslösung der Schnappbewegung erforderlichen Betrag den Hilfskontakt gegen einen feststehenden Kontakt vorspannt.

Falls bei einem elektrischen Schalter nach der Erfindung ein weiteres Kontaktpaar mit einem zugeordneten Hilfskontakt vorgesehen ist, kann durch entsprechende Bemessung der Hilfskontakte erreicht werden, daß nach Auslösung der Schnappbewegung der Tellerfeder eine öffnung des einen Kontaktpaares erst dann erfolgt, wenn das andere Kontaktpaar bereits geschlossen ist.

Die Erfindung wird nun näher an Hand von Zeichnungen erläutert, in denen zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines elektrischen Schalters nach der Erfindung,

F i g. 2 bis 4 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 zur Erläuterung der Arbeitsweise eines elektrischen Schalters nach der Erfindung,

Fig.5 einen Teil der Kennlinie einer Tellerfeder der in F i g. 1 dargestellten Art,

Fig. 6 einen Schnitt-durch eine andere Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 7 eine Draufsicht auf die in F i g. 6 gezeigte Tellerfeder,

F i g. 8 in vergrößertem Maßstab eine Ansicht der Anordnung der Hilfskontakte bei der Ausführungsform nach F i g. 6 und

F i g. 9 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt entlang der Linie 9-9 in F i g. 6.

Der in Fig. 1 dargestellte elektrische Schalter weist ein Gehäuse 10 auf, dessen verbreitertes offenes Ende durch eine dünne biegsame Membran 11

und durch einen Deckel 12 abgeschlossen ist. Das Gehäuse 10, die Membran 11 und der Deckel 12 sind fest miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt.

An der einen Seite der Membran 11 liegt eine Druckplatte 13 und auf der gegenüberliegenden Seite ein Stempel 14 an. Druckplatte 13 und Stempel 14 sind gegeneinander vorgespannt. Der Stempel 14 gleitet in einer Buchse 15, die im Mittelteil des Dekkels 12 befestigt ist und in dessen äußeres Ende eine Schraube 16 eingeschraubt ist. Zwischen der Schraube 16 und dem Stempel 14 ist eine Druckfeder 17 angeordnet, die den Stempel 14 mit einer vorgegebenen Kraft gegen die Membran 11 drückt. Die dem Stempel 14 gegenüberliegende Druckplatte 13 ist in das offene Ende eines tassenförmigen Teils 20 eingepaßt, das einen mit der Druckplatte 13 koplanaren Flansch 21 aufweist. ,Die Tellerfeder 22 liegt mit ihrem Innenrand an einem auf dem Flansch 21 ruhenden Ring 23 und mit ihrem Außenrand an einem in einer Vertiefung 25 des Gehäuses angeordneten Ring 24 an.

Das obere Ende des tassenförmigen Teils 20 trägt die bewegliche Kontaktanordnung, die aus zwei Ringen 27,28 aus Isoliermaterial besteht, die beispielsweise durch Verkleben an der Innen- und Außenfläche des Oberteils des tassenförmigen Teils 20 befestigt sind. Die einander abgekehrten Stirnflächen der Ringe 27,28 sind mit Kontakten 29, 30 versehen, die aus auf den Ringen aufgebrachten Metallschichten bestehen. Der Ring 27 weist einen radial abstehenden Ansatz 27' auf, der durch eine öffnung 20' in der Seitenwand des zapfenförmigen Teils ragt. Der Kontakt 29 auf dem Ring 27 erstreckt sich auch längs des Ansatzes 27'. An die Kontakte 29, 30 sind Leitungen 31,32 angelötet oder angeschweißt, diemit Anschlußklemmen 33,34 in Verbindung stehen, die über Isolierbuchsen 35,36 durch das Gehäuse 10 nach außen geführt sind. Die die Platte 13, den tassenförmigen Teil 20, die Ringe 27,28 und die Kontakte 29,30 umfassende bewegliche Kontaktanordnung kann zwischen feststehenden Kontakten 41,42 hin- und herbewegt werden. Der feststehende Kontakt 41 wird von dem Flansch eines Metallstabes 43 gebildet. Der feststehende Kontakt 42 wird von dem Flansch einer Schraube 44 gebildet, die auf den Metallstab 43 aufgeschraubt ist. Die Schraube 44 ist in eine Metallbuchse 45 eingeschraubt, die über ein isolierendes Zwischenstück 46 aus Glas sowie eine mit dem Gehäuse 10 verschweißte Metallfassung an das Gehäuse 10 angesetzt ist. Die feststehenden Kontakte 41,42 sind über den Stab 43, die Schraube 44 und die Buchse 45 leitend miteinander verbunden. An der Buchse 45 ist eine Anschlußöse 48 befestigt, an der die Zuleitung für den Schalter angeschlossen werden kann.

Die feststehenden Kontakte 41 und 42 können durch Verstellen des Stabes 43 und der Schraube 44 einjustiert werden. Die von der Feder 17 auf die Tellerfeder 22 ausgeübte Vorspannung kann durch Verdrehen der Schraube 16 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Falls der Druck des für die Betätigung des Schalters vorgesehenen Druckmittels unterhalb des zur Auslösung einer Schnappbewegung der Tellerfeder 22 erforderlichen Wertes liegt, wird die bewegliche Kontaktanordnung gegen den feststehenden Kontakt 41 gedrückt, der somit als Anschlag für die Tellerfeder wirkt und deren Ausgangslage festlegt. Falls die vom Druckmittel und von der Feder 17 auf den Stempel 14 ausgeübte Kraft den zur Auslösung der Schnappbewegung erforderlichen Wert übersteigt, schnappt die Tellerfeder 22 um, so daß die bewegliche Kontaktanordnung am oberen feststehenden Kontakt 42 anliegt, der somit die Endlage der Tellerfeder festlegt.

In F i g. 5 ist die Kennlinie 50 der Tellerfeder dargestellt. Die Ausgangslage ist durch die Vertikale 51

ίο und die Endlage durch die Vertikale 52 dargestellt. In dem von der Vertikalen 51 und 52 begrenzten Schnappbereich weist nun die Kennlinie nicht den gestrichelt eingezeichneten Verlauf 50' mit stetig negativer Steigung auf, vielmehr zeigt die Kennlinie den durch das Kurvenstück 53 dargestellten Verlauf. Dieses Kurvenstück weist bei beginnender Auslenkung der Feder eine positive Steigung auf, erreicht dann ein Maximum 53' und weist anschließend negative Steigung auf. Beim Rückschnappen aus der

ao Endlage in die Ausgangslage bei Druckabnahme zeigt die Kennlinie einen ähnlichen Verlauf, der durch das Kurvenstück 54 dargestellt ist. Erst nach Auslenkung der Feder über das Minimum 54' hinaus erfolgt ein Rückschnappen in die Ausgangslage, in der

as die Kontakte 29, 41 geschlossen sind.

Die Schnappbewegung der Tellerfeder erfolgt also erst dann, wenn die Tellerfeder in den Kennlinienbereich mit negativer Steigung ausgelenkt worden ist. Während der zur Auslösung der Schnappbewegung erforderlichen Auslenkung verringert sich der Kontaktanpreßdruck zwischen den geschlossenen Kontakten. Zur Vermeidung von wiederholt kurzzeitigen. Kontaktunterbrechungen vor Auslösung der Schnappbewegung der Tellerfeder sind erfindungsgemaß Blattfedern 61 und 62 an den feststehenden Kontakten 41 und 42 befestigt und mit diesen elektrisch leitend verbunden. Die Blattfedern 61 und 62 haben die Form konischer Scheiben. Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, liegt die Blattfeder 61 um den Stab 53, und der Innenrand der Blattfeder wird durch eine am Stab 43 befestigte Ringhülse 63 gegen den feststehenden Kontakt gepreßt. In der durch die Vertikale 51 gekennzeichneten Ausgangslage liegt die. Blattfeder 61 zwischen dem feststehenden Kontakt 41 und dem beweglichen Kontakt 29 (siehe F i g. 2). Bei zunehmendem Druck wird der feststehende Kontakt 41 abgehoben, wobei jedoch der Außenrand der Blattfeder 61 im Eingriff mit dem festen Kontakt 41 bleibt (siehe Fig.3), bis die Tellerfeder22 in den Kennlinienbereich 53 mit negativer Steigung ausgelenkt worden ist und dann umschnappt. Die Blattfeder 61 gewährleistet eine einwandfreie elektrische Verbindung zwischen den sich öffnenden Kontakten 29 und 41 bis zur Auslösung der Schnappbewegung der Tellerfeder 22. Vorzeitige Kontaktunterbrechungen, die unerwünschte Schnattergeräusche zur Folge haben, werden auf diese Weise vermieden. Beim Umschnappen der Tellerfeder erfolgt eine Trennung des beweglichen Kontaktes 29 von der Blattfeder 61. Vorzugsweise wird dafür gesorgt, daß die Blattfeder 61 am beweglichen Kontakt auch bei Auslenkung über das Maximum 53' des Kurvenabschnittes 53 noch anliegt, beispielsweise bis zum Punkt 64, der vom Maximum 53' so weit entfernt ist, daß bereits die Schnappbewegung der Tellerfeder gewährleistet ist.

Die Blattfeder 62 wirkt in ähnlicher Weise mit dem beweglichen Kontakt 30 zusammen. Wie aus

den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist, ist der Innenrand der Blattfeder 62 am feststehenden Kontakt 42 mit Hilfe einer kleinen Ausbuchtung 66- in der Schraube 44 befestigt, die über die Innenkante der Blattfeder 62 verläuft Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, liegt in der Endlage der Tellerfeder die Blattfeder 62 zwischen dem beweglichen Kontakt 30 und dem feststehenden Kontakt 42. Wenn der Druck auf einen Wert absinkt, bei dem die Tellerfeder 22 in die Ausgangslage zurückschnappen kann, folgt die Blattfeder 62 dem beweglichen Kontakt 30 in der in F i g. 3 gezeigten Weise über den Punkt 34' der Kennlinie hinaus, vorzugsweise bis der Punkt 67 auf der Kennlinie erreicht ist. Die Hilfskontakte darstellenden Blattfedern sind aus einem Werkstoff mit hinreichend hoher Steifigkeit gefertigt, damit sie eine hohe Eigenfrequenz besitzen, so daß sie bei der Kontaktunterbrechung nicht in Schwingung geraten können.

Es ist vorteilhaft, daß das eine Kontaktpaar geschlossen werden kann, bevor das andere Kontaktpaar unterbrochen wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann zwischen den Kontakten 30 und 42 über die Blattfeder 62 bereits eine elektrische Verbindung hergestellt sein, während die sich öffnenden Kontakte 29 und 41 noch über die Blattfeder 61 in elektrischer Verbindung stehen.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 9 werden die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Blattfedern 61 und 62 nicht verwendet. Vielmehr wird eine Tellerfeder 22' verwendet, die eine radial in Richtung ihrer Mittelöffnung abstehende Zunge 70 aufweist (Fig. 7). Die Zunge70 erstreckt sich durch die öffnung 20' in der Seitenwand des tassenförmigen Teils 20. Das innere Ende der Zunge 70 trägt einen Isoli.erblock 71 (vgl. Fig..8), auf dessen gegenüberliegenden Seiten Kontakte 72 und -73 in Form von metallischen Schichten angeordnet sind. Der Isolierblock 71 kann in irgendeiner geeigneten Weise auf der Zunge 70 befestigt werden, beispielsweise durch eine Nut- und Federverbindung.

Zunge 70, Block 71 und Kontakte 72, 73 bilden eine zusätzliche bewegliche Kontaktanordnung, wobei die Kontakte 72 und 73 zwischen feststehenden Hilfskontakten 75,76 angeordnet sind, die innerhalb des tassenförmigen Teils 20 neben dem feststehenden Hauptkontakt 41' vorgesehen sind. Der Abstand zwischen den feststehenden Hilfskontakten 75 und 76 ist vorzugsweise einstellbar. Der untere Hilfskontakt 75 wird vom Kopfteil eines länglichen Stabes 77 gebildet, der sich durch den Stab 43' erstreckt. Der Hilfskontakt 76 wird vom unteren Ende einer Buchse 78 gebildet, die den Stab 77 umschließt und durch den Stab 43' verläuft. Die Buchse 78 ist - am oberen Ende mit einem Gewindekopf 78' versehen, der in einen mit einem Innengewinde ver-i sehenen Ansatz 45' eingeschraubt ist. In ähnlicher

ίο Weise ist auch am oberen Ende'des Stabes 77 ein Gewindekopf 77' vorgesehen, der in den Kopf 78' der Buchse 78 eingeschraubt ist Die feststehenden Hilfskontakte 75 und 76 können durch entsprechende Verstellung der Köpfe 77' und 78' einjustiert werden.

Gegebenenfalls ist es erforderlich, daß die Druckplatte 13' eine Mittelöffnung 79 aufweist, damit die Bewegung der Druckplatte 13' durch den feststehenden Hilfskontakt 75 nicht begrenzt wird.

Da die beweglichen Kontakte 29,30 und 72, 73 räumlich voneinander getrennt sind, sind entsprechende elektrische Verbindungen vorgesehen. Der bewegliche Hilfskontakt 72 ist über eine Leitung 81 mit dem Anschluß 33 verbunden, während der bewegliche Hilfskontakt 73 über eine Leitung 82 mit dem Anschluß 34 in Verbindung steht Da der von den einzelnen beweglichen Kontakten zurückgelegte Weg verhältnismäßig klein ist, beispielsweise in der Größenordnung von einigen hundertstel Millimeter liegt, stören die Leitungen 31,32,81 und 82 den Bewegungsablauf nicht. Fig. 9 zeigt die Lage der Hilfskontaktanordnung 71 bis 73 bei der Bewegung der beweglichen Hauptkontaktanordnung '27 bis 30 vom feststehenden unteren Kontakt 41' zum feststehenden oberen Kontakt 42'. Falls die Scheibenfeder 22' um den zur Auslösung der Schnappbewegung erforderlichen Betrag durchgedrückt wird, verbleibt die Zunge 70 noch in ihrer Ausgangslage, so daß die Kontakte 72 und 75 mindestens so lange geschlossen bleiben, bis die Tellerfeder 22' eine Schnappbewegung ausführt. Bei der Ausführung der Schnappbewegung schnellt die Hilfskontaktanordnung 71 bis 73 vom unteren Kontakt 75 zum oberen Kontakt 76. Beim Zurückschnappen der Tellerfeder 22' in die Ausgangslage verbleibt in ähnlicher Weise der bewegliche Kontakt 73 so lange im Eingriff mit dem feststehenden Kontakt 76, bis die Tellerfeder 22' die Schnappbewegung ausführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigter elektrischer Schalter, bei dem der einem feststehenden Kontakt zugeordnete bewegliche Kontakt auf einem Kontaktträger sitzt, der mit einer Tellerfeder im Eingriff steht, die bei geschlossenen Kontakten den beweglichen Kontakt über den Kontaktträger gegen den feststehenden Kontakt vorspannt und die zum öffnen der Kontakte durch Durchdrücken um einen vorgegebenen Betrag zur Ausführung einer Schnappbewegung veranlaßt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem einen (41,42 bzw. 29,30) der Kontakte ein Hilfskontakt (61,62 bzw. 72,73) in elektrisch leitender Verbindung steht, der während des Durchdrückens der Tellerfeder (22 bzw. 22') um den zur Auslösung der Schnappbewegung vorgegebenen Betrag federnd am anderen Kontakt (29, 30 bzw. 75, 76) anliegt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskontakt von einer Blattfeder (61 bzw. 62) gebildet ist, die zwischen den Kontakten (41,29 bzw. 42,30) angeordnet und an einem dieser Kontakte befestigt ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (61 bzw. 62) am feststehenden Kontakt (41 bzw. 42) befestigt ist.

4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskontakt (72 bzw. 73) auf einer von der Tellerfeder (22') abstehenden Zunge (70) angeordnet ist, die während des Durchdrückens der Tellerfeder um den zur Auslösung der Schnappbewegung erforderlichen Betrag den Hilfskontakt federnd gegen einen feststehenden Kontakt (75 bzw. 76) vorspannt.