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Elektrischer Druckknopfschalter mit als Kontaktbrücke dienender Federscheibe
Es sind elektrische Schnappschalter mit einer einen Teil einer Kugeloberfläche bildenden
Schaltscheibe bekannt, die zugleich die beweglichen Kontaktstücke trägt. Bei einigen
dieser Schalter dient eine Zweimetallscheibe als Schaltmittel, d. h. das Umschnappen
aus der einen in die andere Schaltendstellung erfolgt bei ausreichender Erwärmung
durch im Innern der Zweimetallscheibe erzeugte Kräfte. In solchen Fällen ist eine
äußere mechanische Einwirkung auf das Schaltmittel unerwünscht, weil hierdurch eine
Gefügeänderung innerhalb der Schaltscheibe hervorgerufen und dadurch das richtige
Ansprechen des Schalters in Frage gestellt werden kann. Man hat dennoch eine mechanische
Einwirkung auf die Zweimetallscheibe in Kauf nehmen müssen, um diese durch bewegliche
Mitnehmer in ihre zufolge Erwärmung verlassene Ausgangsstellung zurückzuführen,
und dabei die Kontakte in ungünstiger Weise am äußersten Rande der Zweimetallscheibe
angeordnet, so daß sie sich auch bei geringfügiger, die Ansprechgrenze noch nicht
erreichender Erwärmung von ihren Gegenkontakten abheben und dabei zum mindesten
den Kontaktdruck vermindern können. Derartige Schalter sind daher nicht für hohe
elektrische Leistungen oder große Schalthäufigkeit geeignet. Dieser Nachteil wird
auch nicht ausgeschlossen bei einer weiteren Ausführung, bei der die beweglichen
Kontakte am freien Ende von sternartig vorspringenden Armen der Zweimetallscheibe
angeordnet sind.
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Andererseits sindi rein mechanisch gesteuerte Druckknopfschalter mit
einer einen Teil einer Kugel-
Oberfläche bildenden Federscheibe
bekannt, die die beweglichen Kontakte ebenfalls an ihrem äußersten Rande trägt.
Die Federscheibe ist dabei in ihrer Achsmitte an dem beweglichen Druckknopfbolzen
eingespannt, ihr sind im Schaltergehäuse fest angebrachte Vorsprünge als Widerlager
zugeordnet, die beim Druck auf den Bolzen das Um-schnappen 'bewirken. Beim Rückgang
des Druckknopibolzens unter dem Einfluß einer Rückholfeder dienen die ortsfesten
Kontakte als Widerlager, so daß zunächst sogar eine Kontaktdruckerhöhung eintritt.
Trotz dieses Vorzuges dieses bekannten Druckknopfschalters gegenüber den eingangs
erwähnten Zweimetallschaltern ist der Nachteil festzustellen, daiß die Widerlager
für die Federscheibe und der den Rückgang des Druckknopfbolzens begrenzende Anschlag
äußerst genau einander zugeordnet werden müssen, um zu verhindern, daß nach, dem
Freigeben des eingedrückten Druckknopfes die eben erreichte Schaltendstellung wieder
verlassen wird oder überhaupt keine Schaltbewegung eintritt.
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Druckknopfschalter mit einer
in ihrer Achsmitte ortsfest bzw. am beweglichen Druckknopf eingespannten, als Kontaktbrücke
dienenden Federscheibe, die einen Teil einer Kugelaberfläche bildet und sich an
beweglichen. Mitnehmern bzw. ortsfesten Widerlagern abstützt. Es ist das Ziel der
Erfindung, von Hand bediente Druckknopfschalter mit Federscheibe als Schaltmittel
zu schaffen, die bei einfachstem Aufbau, also leichter Herstellbarkeit, eine ausreichend
schnelle, von Hand unbeeinflußbare Schaltbewegung großen Ausmaßes ermöglichen. Dies
wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Abstützung der Federscheibe an
deren Randfläche erfolgt und die beweglichen Kontakte an zweckmäßig durch Randvorsprünge
gebildeten federnden Tragarmen angeordnet werden. Die Ab, stützung der Federscheibe
an deren Randfläche, d. h. die Einwirkung der Mitnehmer oder Widerlager an dem äußersten
Rande der Federscheibe, bedeutet eine weitgehende Ausnutzung der gesamten ihr innewohnenden
Spannkraft bei äußerster Schonung des Baustoffgefüges, so daß hohe Schalthäufigkeit
gewährleistet ist. Die Anordnung der beweglichen Kontakte an federnden Tragarmen
bringt eine völlig andere Wirkung als bei den bekannten Zweimetall.schnappschaltern
mit sich. Es wird nämlich die der Federscheibe erteilte Schaltbewegung ins Große
auf die beweglichen Kontakte übertragen, also nicht nur eine rasche Kontakteröffnung,
sondern ein großer Kontaktweg bei kleinem Schaltweg des Druckknopfes erzielt, so
daß der Schalter nach der Erfindung hohe elektrische Leistungsfähigkeit aufweist.
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Der Aufbau des Druckknopfschalters nach der Erfindung ist in verschiedener
Weise, in jedem Falle aber sehr einfach durchführbar, ohne daß auf äußerst kleine
Maßabweichungen geachtet werden müßte. Man kann die Federscheibe in ihrer Achsmitte
entweder ortsfest oder am verschiebbaren Druckknopf einspannen. Im ersteren Fälle
empfiehlt es sich, die Federscheibe @an dem feststehenden Führungsbolzen für den
Druckknopf einzuspannen und an dem Druckknopf einen Mitnehmen anzuordnen, der beiderseits
der Federscheibe auf diese zur Einwirkung gelangende Ansätze aufweist. Der Mitnehmer
läßt sich beispielsweise als zweiteilige Hülse ausbilden, deren einer Teil an dem
Druckknopf befestigt ist und die Federscheibe dicht an ihrer Einspannstelle durchdringende
Ansätze aufweist, gegen die sich unter der Einwirkung der Rückholfeder der zweite
Hülsenteil anlegt. Diese Anordnung mit an dem feststehenden Führungsbolzen für den
Druckknopf eingespannter Federscheibe ergibt eine sehr rasche, wenn auch nicht völlig
augenblickliche Schaltbewegung der Kontakte schon nach kleinem Schaltweg des Druckknopfes
und ermöglicht es, sogar ein Spiel zwischen dem Mitnehmer und der Federscheibe vorzusehen,
so daß nicht nur die Herstellung und das Zusammensetzen des Schalters vereinfacht
wird, sondern auch ein weiterer Druck auf den Schaltknopf nach beendeter Schaltbewegung
auf die Kontakte und vor allem deren Kontaktdruck ohne jeden Einfluß ist.
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Beim Einspannen der Federscheibe am verschiebbaren Druckknopf ist
es sehr vorteilhaft, die Federscheibe zwischen Vorsprüngen von beiderseits der Federscheibe
angeordneten ortsfesten Hülsenteilen fest einzuspannen. Bei- dieser Anordnung erzielt
man ebenfalls eine weitgehende Ausnutzung der Spannkraft der Federscheibe und, deren
Schonung auch bei häufigem Gebrauch, vorteilhaft ist vor allem die völlig augenblickliche
Schaltbewegung der Kontakte in beiden möglichen Schaltrichtungen und, ferner, daß
im ersten Augenblick der Einwirkung auf den Druckknopf in jeder der beiden Schaltendstellungen
zunächst eine Kontaktdruckerhöhung eintritt.
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Derartige Druckknopfschalter sind sowohl als einfache oder doppelpolige
Ausschalter wie aber auch als Um- und Wechselschalter möglich. Im letzteren Falle
wird die Federscheibe als Kontaktbrücke mit einem der Anschlußkontakte stromleitend
verbunden, ihr werden in den beiden Endstellungen. ortsfeste Gegenkontakte in Form
von Kontaktbügeln, -Kontaktringen od. dgl. zugeordnet. Es ergibt dies noch eine
weitere sehr zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes, indem die ortsfesten
Gegenkontakte selbst auch als Federscheiben ausgebildet und sämtliche Federscheiben
derart abwechselnd in ihrer Achsmitte ortsfest eingespannt 'bzw. mit dem Druckknopfbolzen
zwangsläufig verbunden und dabei außerhalb ihrer Achsmitte an Vorsprüngen ortsfester
Hülsenteile eingespannt werden, daß von jeweils bei der Um- oder Wechselschaltung
zusammenwirkenden drei Federscheiben die mittlere irrt Vergleich zu den beiden anderen
Federscheiben eine gegenläufige Schnappbewegung ausführt. Es gelingt auf diese Art
und Weise, bei äußerst kleiner Verschiebung des Schaltdruckknopfes einen um ein
Vielfaches vergrößerten Schaltweg der Unterbrechungskontakte zuerzeugen.
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Man kann die Federung zur Erzeugung des ausreichenden Kontaktdruckes
noch dadurch steigern, daß die Federscheiben je nach der Zahl der an jeder
derselben
vorgesehenen Kontaktunterbrechungsstellen drei-, vier- oder mehreckig ausgebildet
und zur Erzeugung von federnden Tragarmen für die Kontakte mit Randausnehmungen
versehen werden.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
und dient zur weiteren Erläuterung der Merkmale der Erfindung und deren Vorteile.
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Abb. i zeigt einen Wechseldruckknopfschalter im Längsschnitt; Abb.
2 zeigt hierzu' einen Schnitt nach Linie A-B der Alb. i ; Abb. 3 ist eine Draufsicht
auf die Rückseite des Schalters und Abb.4 eine etwas abgeänderte Ausführungsmöglichkeit;
Abb. 5 zeigt im Längsschnitt eine weitere Ausführungsform; Abh. 6 läßt einen Druckknopfschalter
mit mehreren Federscheiben im Sinne der Erfindung erkennen, und zwar im wesentlichen
im Längsschnitt; Abb. 7 stellt einen Schnitt nach Linie C-D der Abb. 6 dar.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach. Ab#b. i bis 3 handelt es sich um
einen Druckknopfwechselscbalter. Die Stromzuleitung wird an die Klemme P angeschlossen,
die Stromableitungen ,an die beiden Klemmen 2 und 3. Wie das in Abb,. 3 veranschaulichte
Schaltungsschema erkennen läßt, soll bei Nichtbedienung des Schalters die Stromverbindung
zwischen den Klemmen P und 2 hergestellte sein, beim Niederdrücken des Knopfes 4
soll diese Leitungsverbindung getrennt und dafür die ele:k-@trische Verbindung zwischen
den Klemmen P und' 3 hergestellt werden.
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Die Klemmen P, 2, 3 sind auf einem Schaltersockel 5 aus irgendeinem
Isolierstoff, gegebenenfalls Isolierpreßstoff, befestigt. Die Kontaktbügel 6, 7
sind unter Zwischenfügung von Isolierscheiben 8 am Sockel 5 'befestigt. Der Kontaktbügel
6 steht mit der Anschlußklemme 2, der Kontaktbügel 7 mit der Anschlußklemme 3 in
ständiger .stromleitender Verbindung. Der bewegliche Kontakt wird dargestellt durch
die Federscheibe 9, deren Ausgestaltung aus Ab@b. 2 des näheren ersichtlich ist.
Es ist eine Dreifachkontaktunterbrechung vorgesehen, infolgedessen besitzt die Federscheibe
9 etwa die Gestalt eines Dreieckes mit runden Ausnehmungen io, zwischen jeweils
zwei benachbarten Kontaktstücken ii. Jedes dieser Kontaktstücke i i .sitzt demnach
am äußersten Rande eines federnden Tragarmes, so daß sich die Kontakte i i mit ausreichendem
Kontaktdruck auf die Gegenkontakte 12 der Kontaktbügel 6, 7 anlegen können. Entsprechend
der Dreifachkontaktunterbrechung besitzen beide Kontaktbügel 6, 7 je drei ortsfeste
Kontaktstellen i2# Die Anschlußklemme P steht über eine Lasche 13 mit dem ortsfest
an dem Sockel 5 angebrachten Druckknopfbolzen 14 in Verbindung. Dieses 'besitzt
eine Eindrehung 15, die zur Befestigung und festen Einspannung der Federscheibe
9 in deren Achsmitte dient. Die Art der festen Einspannung der Federscheibe 9 an
dem Bolzen 14 ist gleichgültig. Man kann den Druckknopfbolzen 14 aus zwei Teilen
herstellen, wobei beispielsweise der obere Teil eine zentrale Gewindebohrung zur
Aufnahme eines am unteren Bolzenteil vorgesehenen Gewindezapfens aufweist. Auf dem
Bolzen 14 ist der Druckknopf ¢ mit einem daran befestigten Mitnehmer verschiebbar,
und- zwar entgegen der Wirkung einer Feder 16, gelagert. Der Mitnehmer besteht aus
zwei Hülsenteilen. Der Hülsenteil 17 ist an dem Druckknopf 4 befestigt und besitzt
beim Ausführungsbeispiel drei Ansätze iß., die durch kleine Bohrungen i9 der Federscheibe
9 hindurchtreten. An diese Ansätze 18 legt sich auf der anderen Seite der Federscheibe
9 der zweite Hülsenteil 2o an, und zwar unter der Wirkung einer Feder 21. Die ganze
Schalteinrichtung ist durch das Gehäuse 22 verschlossen.
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In Aheb. i ist der Druckknopfschalter bei niedergedrücktem Druckknopf
4 dargestellt, es wird also durch die .an den ortsfesten Kontakten i2. des Bügels
7 anliegende Federscheibe 9 der Stromkreis zwischen den Klemmen P und 3 geschlossen.
Die Federn 16 und 2.1 sind gespannt. Beim Loslassen des Druckknopfes 4 kommen diese
beiden Federn 16 und 2ii zur Wirkung, die Ansätze 23 des Hülsenteiles 2o werden
von der Unterseite her an die Federscheibe 9 angedrückt und biegen diese so durch,
daß! die Federscheibe über ihren Totpunkt hinaus in die andere, in Abb. i gestrichelt
dargestellte Endlage überspringt, in welcher sie die ortsfesten Kontakte i2@ des
Kontaktbügels 6 verbindet. Auf diese Weise ist nunmehr der Stromkreis zwischen der
Anschlußklemme P, dem Druckknopfholzen 14, der Federscheibe 9. und dem Kontaktbügel
6 zur Anschlußklemme 2 geschlossen.
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Die Ausführungsform nach Abb. 4 unterscheidet sich von derjenigen
nach Abb. i nur durch eine andersartige Ausgestaltung der ortsfesten Kontaktbügel.
An Stelle von Kontaktbügeln sind, bei der Ausführungsform nach Abb. 4 Kontaktringe
6', 7' vorgesehen. Es steht also der Kontaktring 6' mit der Anschlußklemme 2 und
der Kontaktring 7' mit der Anschlußklemme 3 ständig in stromleitender Berührung.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 ist eine umgekehrte Lagerung bzw.
Einspannung der Federscheibe 9 vorgesehen, die im übrigen die gleiche Ausgestaltung
wie diejenige nach Abb,.2 aufweist, also wiederum eine Dreifachkontaktunterbrechung
bewirkt. Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 steht die Anschlußklemme P mit der
Federscheibe 9 in .stromleitender Verbindung, und zwar entweder durch eine bewegliche
Litze oder unter Vermittlung der zur Lagerung der Federscheibe 9 dienenden Teile.
Die Federscheibe 9 ist bei dieser Ausführungsform zwischen Vorsprüngen 24 einer
zweiteiligen Hülse 25,:26 gelagert, die ortsfest vermittels der Schrauben 27 im
Gehäuse 221 befestigt ist. Zum Unterschied von der Ausführungsform nach Abb. r=
bis 4 ist bei derjenigen nach Ab#b. 5 die Federscheibe 9 in ihrer Achsmitte an dem
beweglichen Druckbolzen 14 für den Druckknopf 4 befestigt. Der Druckbolzen besteht
auch hier aus, zwei
Teilen, die durch ein Zäpfchen 28 miteinander
verbunden sind und durch die Feder 21 gegeneinander-,gedrückt werden. Als ortsfeste
Kontakte dienen Kontaktringe 6' bzw. 7'. Der Kontaktring 6' ist mit der Anschlußklemme
2, der Kontaktring 7' mit der Anschlußklemme 3 dauernd stromleitend verbunden.
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Bei der Stellung der Einzelteile nach Abbl. 5, also bei nicht niedergedrücktem
Druckknopf 4, ist eine stromleitende Verbindung zwischen der AnschlußklemmeP über
die Federscheibe 9, den Kontaktring 7' nach der Anschlußklemme 3 hergestellt. Beim
Druck auf den Knopf 4 wird die Federscheibe 9 in ihrer Achsmitte -durch den Druckbolzen
14 mitgenommen, während sie an ihren Einspannungen 24 ortsfest gelagert wird. Der
Druck auf ,den Knopf 4 bewirkt zunächst ein festeres Anpressen der beweglichen Kontakte
i i auf den Gegenkontakten 7', bis zufolge weiteren Niederdrückens des Druckknopfes
4 die Federscheibe 9 in ihre andere, in Abb.5 in gestrichelten Linien dargestellte
Endlage überspringt und hier die Stromverbindung zwischen der Anschlu@ßklemme P,
dem Kontaktring 6' zur Anschlußklemme 2 herstellt. Die übrigen Einzelheiten im Aufbau
des Ausführungsbeispieles nach Abb. 5, z. B. die Anordnung der Rückholfeder 16 in
dem 'besonders ausgebildeten Druckknopf 4, die Auskleidung des Gehäuses 22- mit
Isolierstoffwandungen 29, sind- für die Erfindung gleichgültig. _ Das Ausführungsbeispiel
nach Abb. 6 und 7 stellt eine Vereinigung der beiden Anordnungs- und Einspannmöglichkeiten
der Federscheibe 9 nach den Ab@b. i und 5 dar. Auf einer Grund..platte 3o, an deren
Stelle unmittelbar der Sockel des Druckknopfschalters treten kann, sind Tragbolzen
31 befestigt, auf die die Einzelteile der Schalteinrichtung aufgereiht sind. Die
durch Isolierzwischenstücke 32 voneinander getrennten Scheiben 33 bilden Einspannvorsprünge
24, zwischen denen eine Federscheibe 34 in gleicher Weise wie die Federscheibe 9
des Ausführungsbeispieles nach Abb. 5 eingespannt ist. In ähnlicher Weise sind Vorsprünge
24 an den ebenfalls durch ein Isolierzwischenstück 32 voneinander getrennten Scheiben
35 vorgesehen, die zur Einspannung einer weiteren Federscheibe 36 dienen. Die beiden
benachbarten Scheiben 33 und 35 sind ferner noch mit Ansätzen 37 versehen, welche
Einspannvorsprünge 38 für die Federscheibe 9 in deren Achsmitte bilden. In der Scheibe
3-o und in einer oberen Führungsscheibe 39 ist der Druckknopfbolzen 14 gegen die
Wirkung der Feder 16 verschiebbar gelagert. An ihm sind ähnlich wie bei der Ausführungsform
nach Abb.5 die Federscheiben 34 und 36 fest angebracht. An dem Druckknopfbolzen
14 sind ferner Mitnehmer 41 unverschiebbar befestigt, welche Durchbrechungen 4o
für die Ansätze 37 der Scheiben 33, 35 aufweisen und welche ähnlich wie bei der
Ausführungsform nach Abb. i mit Ansätzen 23 zur Einwirkung auf die Federscheibe
9 versehen sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 6 ist eine Vierfachkontaktunterbrechung
vorgesehen, entsprechend besitzen sämtliche Federscheiben 9, 34, 36 die aus Abb.
7 ersichtliehe, aus einem Viereck durch Ausstanzen der Ausnehmungen ro entstandene
Gestalt, so daß wiederum jeder ortsbewegliche Kontakt 1 r am freien Ende eines federnden
Tragarmes gelagert ist. Zum Unterschied von den Ausführungsformen nach Abb. i und
5 sind aber der Federscheibe 9 nicht ortsfeste Gegenkontakte, sondern an deren Stelle
ebenfalls ortsbewegliche Federscheiben 34, 36 zugeordnet. Die Federscheibe 9 steht
ständig in stromleitender Verbindung mit der schematisch angedeuteten Klemme P,
während die Federscheibe 34 mit der Anschlußklemme 2, die Federscheibe 36. mit der
Anschlußklemme 3 in ständiger stromleitender Verbindung steht. Bei nicht bedientem
Schalter, wie er in Abb. 6 veranschaulicht ist, ist also der Stromkreis zwischen
den Klemmen P und 3 geschlossen. Beim Niederdrücken des Druckknopfes und Verschieben
des Druckknopfbolzens 14 schnappen die Federscheiben 9, 34, 35 jeweils in die in
Abb,. 6 veranschaulichten gestrichelten Stellungen über. Dabei wirken die Einspannstellen
24 für die Federscheibe 34, 36 in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach
Abb. 5 die Einspannstellen 24 an den Hülsenteilen 25, 26, und die Einspannstellen
38 für die Federscheibe 9 in ähnlicher Weise wie die Einspannstellen der Federscheibe
g am Druckknopfbolzen 14 nach Abb. i. Die Federscheibe g führt also eine den Federscheiben
34, 3.6 entgegengesetzte Schnappbewegung aus. Dies hat zur Folge, daß trotz Beibehaltung
eines sehr kurzen Weges für den Druckknopfbolzen 14 der Schaltweg zwischen den beweglichen
Kontakten i z bzw. 12- verdoppelt wird. Es ist selbstverständlich möglich, auf die
Bolzen 31 noch weitere derartige Federscheiben anzuordnen und dabei eine solche
Einspannung zu wählen, daß jeweils drei zusammenarbeitende Federscheiben so zusammenwirken,
daß die mittlere Federscheibe im Vergleich zu den beiden anderen Federscheiben eine
gegenläufige Schnappbewegung ausführt. Man kommt auf diese Weise zu einem Reihendruckknopfschalter
für mehrere Stromkreise beliebiger Anzahl. Die ganze Schalteinrichtung, wie sie
aus Abb,.6 ersichtlich ist, kann in ein Gehäuse nach Art der Ausführungsformen nach
Abb. i und 5 eingebaut oder bei Ausführung als Reihendruckknopfschalter in der bei
Paketschaltern bekannten Weise entweder in einem entsprechend ausgebildeten Gehäuse
auf einer Schalt- oder " Verteilung-stafel_ od. dgl. angeordnet werden.