DE2058658A1

DE2058658A1 - Schaltmechanik fuer Kipphebelschalter

Info

Publication number: DE2058658A1
Application number: DE19702058658
Authority: DE
Inventors: Barrett Edward Lawrence
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1969-12-01
Filing date: 1970-11-28
Publication date: 1971-06-09
Also published as: FR2072410A5; US3598943A; JPS517304B1; CA921958A; GB1308393A

Description

Jf. A. Mtuhd

DlpUng. W. Dahlke

P a ί e η I a η w a i ί e

Refref h bs! Köln Frankenforst 137

25. November 197ο

ILLINOIS TOOL WORKS, Inc. Chioago, Illinois (V. St. A. )

Sohaltmechanik für Kipphebelsohalter

Die Erfindung betrifft eine Sohaltmeohanik für einen umsohnappbaren Kipphebelschalter, welohe fehlschaltungsfrei ist.

Elektrische Kipphebelsohalter mit einem federgespannten Kurvenabtaster in der form einer Holle am Kipphebel werden

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verwendet, um einem schwenkbar gelagerten Schaltglied eine Schaukelbewegung zu verleihen, wobei das Schaitglied eine Kurvenfläche aufweist, die in Anlage an die Holle bringbar ist, um eine Bewegung des Schaltgliedes über die Mitte hinaus zu bewirken, wie das aus den US-Patentschriften 2 78ο 691 und 3 322 9H bekannt ist. Da die Schwenkachsen für den Kipphebel und für das schaukelnde Schaltglied beim Gegenstand der US-Patentschrift 2 78o 691 beide auf einer Seite des Kontaktpunktes zwischen der Rolle und der Kurvenfläche liegen, ist die Schaltmechanik nioht so unstabil bzw. beständig gegen Fehlschaltungen, wie das eine Mechanik ist, bei der die Kontaktflächen der Rolle bzw. der Kurve zwischen den AnIenkpunkten der beiden angelenkten Teile liegen. Aus der US-Patentschrift 2 633 51 ο ist eine Rolle in Verbindung mit einem Kontaktteil bekannt, bei der die Lagerung für die Rolle nioht schwenkbar vorgesehen ist, sondern die Lagerung an . einem Ende einer Feder vorgesehen ist. Die Rolle bei diesem bekannten Gegenstand hat keine eindeutig festgelegte Umsohnapplage über die Mitte hinaus, da dort die waoklige Federlagerung zu einer Verlagerung des effektiven Drehpunktes mit den Änderungen in der Belastung führt, die auf das verankerte Ende der Feder ausgeübt wird, während sie gebogen wird.

Die Kipphebelsohaltmeohanik gemäß der Erfindung umfaßt einen Kipphebel, der schwenkbar in dem Deckel eines Sohaltergehäuses

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gelagert ist, sowie ein schaukelartiges Schaltglied, daö schwenkbar um eine Achse herum schaukelbar ist, die quer zu seiner länge in einem U-förmigem Lagerbügel sitzt, der unten am Sehaltergehäuse angebracht ist. Die Enden des Schaltgliedes können bewegliche Schalterkontakte tragen, die zur Anlage an Festkontakt en im G-ehäuse eingerichtet sind. In einer Abwandlung "der Erfindung können die Enden des schaukelartigen Schaltgliedes dazu verwendet werden, die Druckknöpfe von einem oder mehreren Schaltern nieder zu drücken, die am Gehäuse angebracht sind.

Das Schaltglied ist mit zwei aufrecht stehenden Laschen versehen, in denen die Welle einer Rolle gelagert ist, die in einer solchen Weise in den Schenkeln sitzt, daß die Achse der Rolle parallel zur Schwenkachse des Schaltgliedes in einer Ebene im wesentlichen rechtwinklig zur Hauptebene des Schaltgliedes liegt, die die Schwenkachse des Sohaltgliedes enthält. Ein federgespannter Nockenteil ist zur Anlage an der Rolle des Schaltgliedes vorgesehen, um eine über die Mitte gehende Bewegung des Schaltgliedes zu bewirken. Der Nockenteil sitzt teleskopartig im Kipphebel. Der Nockenteil am Kipphebel kann in den verschiedensten Formen vorgesehen sein, beispielsweise in der Form eines gesohoßartigen Teils, der ständig in Anlage an die Rolle gespannt ist. Wenn der

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Nockenteil im Kipphebel durch die Bewegung des Kipphebels über eine Linie hinaus bewegt wird, die die Drehachse des Schaltgliedes und die Drehachse der Rolle verbindet, erfolgt eine Schnappbewegung der Rolle und des Schaltgliedes um die Drehachse des Sohaltgliedes über die Mitte hinaus, was das Schaltglied in seine gegenüberliegende Endlage führt. Wegen des Vorhandenseins der Rolle am Schaltglied ist der Mechanismus extrem fehlschaltungsfrei, da die Rolle rollt, während der Efockenteil des Kipphebels an ihrer Fläche entlang bewegt wird. In dem die Drehachse für das Sohaltglied und die Drehachse für den Kipphebel an Punkten liegen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Kontaktpunktes zwischen dem Nookenteil und der Rolle liegen, ist die Mechanik extrem unstabil in der Hinsicht, daß es fast unmöglich ist, mit ihr eine Fehlschaltung durchzuführen, im Gegensatz zu einer Mechanik, bei der beide Drehachsen auf der gleichen Seite des Kontaktpunktes liegen.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

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Mg. 1 ein Schnitt durch ein Schaltergehäuse, das mit der erfindungsgemäßen S^uhaltmeohanik ausgerüstet ist,

Mg. 2 ein Schnitt an der linie 2-2 der Mg. 1,

Mg. 3 eine auseinandergezogene Darstellung,

in der die Beziehung zwischen der Rolle, dem Schaltglied und dem Lagerbügel des Schaltgliedes gezeigt ist, und

Mg. 4 eine schematische Darstellung einer Variante der Sohaltmechanik, bei der das Schaltglied die Druckknopfe eine Anzahl von Schaltern anstelle von Kontakten selbst wie in Mg. 1 betätigt.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 sitzt die Sohaltmeohanik in einem Schaltergehäuse 12, das zwei Festkontakte 14, 16 lagert, die jeweils einstückig mit außensitzenden Ansohluß- fahntn 18, 2ο verbunden sind. Eine gemeinsame Ansohlußfahne ist am Gehäuse und an einem im wesentlichen U-förmigen Bügel 24 angebracht, und zwar mit Hilfe eines Nitt· 26.

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Der U-förmige Bügel 24 weist zwei nach innen vorstehende Verformungen 28 auf, die Drehlager bilden, welche zum Eingreifen in entsprechenden Vertiefungen 3o vorgesehen sind, die in gegenüberliegende Seiten des Schaltgliedes 32 eingeformt sind. In der Mitte des Schaltgliedes 32 ist ein Lagerbügel 34 angeordnet, der mit dem Schaltglied 32 verbunden ist und zwei Lagerlaschen 36 aufweist, die an den Wellenenden 38 einer Rolle 4o angreifen. Bewegliche Kontakte 42, 44 _fc sind an gegenüberliegenden Enden des Schaltgliedes 32 angebracht, und sie sind zur wahlweisen Anlage an den Pestkontakten 14, 16 vorgesehen.

Ein Kipphebel 48 zur Betätigung des Schalters ist im Sohalterdeokel 5o schwenkbar gelagert. Der Schalterdeckel 5o besteht aus einer oberen Platte 52 mit sich nach oben erstreckenden, kugelförmig geformten Verformungen 54 zum Angreifen an einer Kugelfläche 56, die am Kipphebel angeformt ist. Mit der oberen Platte 52 ist eine untere Platte 58 verbunden, die w sich naoh unten erstreckende, kugelförmig ausgebildetet Verformungen 6o aufweist, die zum Angreifen an dem unteren !Teil der kugelförmigen Fläohe 56 am Kipphebel 48 vorgesehen ist. Um eine feste Lagerung des kugelförmigen Teils 56 des Kipphebels 48 in den Platten 52, 58 aufrechtzuerhalten, sitzt ein Streifen aus einem elastischen Werkstoff 62, beispielsweise aus Gummi, zwisohen den Platten 52 und 58, um

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die kugelförmigen Verformungen 54 und 6o in einem leichten Andruck aa Kipphebel halten zu können. Die Hatten 52 und sowie der Streifen 62 des Deckels 5o können mit Hilfe von Mieten 64 zusammengehalten werden. Ein Faser-Uockenteil 7o mit einer gesohoßartigen Spitze sitzt teleskopartig im Kipphebel 48 und umfaßt eine konische Nockenfläche 72, die an ihrem Ende in einrsphärischen Spitze 74 endet.

Bei der Betätigung der Schaltmechanik wird der Kipphebel aus seiner in Vollinien in Fig. 1 gezeigten Lage in die zweite dargestellte gestrichelte Lage bewegt. Während dieser Bewegung wandert der Nockenteil 7o nach oben gegen die Vorspannung einer Feder 76, während die Nockenflache 72 nach oben an der Fläche der Holle 4o entlang wandert. Da die Holle 4o mit ihrer Welle in den Lagerlaschen 36 sitzt, kann sie sich frei drehen, während die Nookenflächen 72 und 74 über sie hinweg wandern, wobei nur eine sehr geringe Reibung entsteht, die sich'der Bewegung des Kipphebels 48 entgegenstellt. Ferner erhöht das Hochwandern des Nockenteils 7o gegen die Vorspannung der Feder 76 die auf die Rolle 4o des Schaltglieds 32 ausgeübte Kraft, und das wiederum führt dazu, daß die Kraft erhöht wird, mit der der bewegliche Kontakt 42 an den Festkontakt 14 angedrüokt wird. Diese erhöhnte Kraft auf den Kontakten wird augenblicklich gelöst, und. der bewegliche Kontakt 44 schnappt in eine Anlage am

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Pestkontakt 16, während der Berührungspunkt zwischen der Nockenspitze 74 und der Rolle 4o über den Punkt a an der Rolle hinauswandert. Der Punkt a ist der Mittelpunkt, bei dem der Berührungspunkt in einer Flucht mit der Linie b liegt, die durch die Achse des Drehlagers 28 des Schaltgliedes und die Rollenwelle 38 geht. In dem sichergestellt wird, daß die Kontaktkraft während eines Schaltvorgangs nicht geringer wird, kann der Schalter für eine holuß Betriebsdauer sorgen, ohne daß eine Funkenbildung entsteht.

In dem die Rolle 4o gemäß der Darstellung in Fig. 1 gelagert wird, derart, daß die Achse ihrer Lagerwelle 38 und ihr Berührungspunkt a an der Kurvenfläche 74 zwischen dem Drehpunkt für den Kipphebel 48 und dem Drehpunkt 28 für das Schaltglied liegt, befinden sich der Nookenteil 7o und die Rolle 4o in einer extrem unstabilen Lage gegeneinander, während sich die Nockenspitze 74 der Linie b nähert, an der das Schaltglied 32 über die Mitte umschnappt. Dieser un-

stabile Zustand wird noch durch die Tatsache verstärkt, daß der Nockenteil 7o sich zu diesem Zeitpunkt in seiner äußersten oberen Lage befindet, so daß die meiste Federkraft auf die Holle ausgeübt wird. Da die Flächen 74 und 4o jeweils gekrümmt sind und sich in rollendem Kontakt befinden, während sie die Linie b passieren, tritt keine Gleitreibung auf, die die Sohnappwirkung des Sahaltgliedes 32 hämmen könnte,

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wie das der Pall wäre, wenn sich die jeweils zusammenwirkenden feile in einer gleitenden Anlage anstatt in einer rollenden Anlage "befinden würden.

In Pig. 4 ist die Schaltmechanik gemäß der Erfindung schematises in Verbindung mit zwei Druckknopfschaltern 8o, 82 gezeigt, die Druckknopfe 84 "bzw. 86 aufweisen. Durch die Sohaltmechanik sollen die elektrischen Kontakte innerhalb der Schalter betätigt werden. Da bestimmte Abnehmer von Schaltern vorschreiben, daß die Aohse des Kipphebels in Richtung auf die Kontakte zeigt, die geschlossen sind ( eine Bedingung, die durch das in Pig. gezeigte Ausführungsbeispiel nicht erfüllt ist, bei der die Drehachse 28 unter anstatt über der Aohee der Rollenwelle 38 liegt), kann da« in Pig. 4- gezeigte Ausführungen beispiel verwendet werden, bei der das Sohaltglied 32* lediglioh andere Schalter betätigt, anstatt selbst Kontakte zu tragen, da die Sohalter 8o, 82 ohne weiteres mit Kontakten erhältlich sind, die entweder in einer normalerweise offenen oder in einer normalerweise geschlossenen Lage sitzen.

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Claims

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Patentansprüche

Schaltmechanik zum Verbinden und zum Unterbrechen der Kontakte eines elektrischen Schalters, bestehend aus einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse schwenkbar gelagerten Kipphebel und einem in dem Gehäuse schwenkbar gelagerten Schaltglied, an dem der Kipphebel angreift, derart, daß die Schalterkontakte gegeneinander bewegt werden, gekennzeichnet durch eine Drehlagerung (24) in dem Gehäuse (12) zur Lagerung des Sohaltglieds (32), mindestens eine auf dem Schaltglied (32) gelagerte Holle (4o) zur Drehbewegung um eine Achse in ihm, die in einem festgelegten Abstand von der Achse der Drehlagerung (24) für das Sohaltglied (32) entfernt liegt, und einen zusammenwirkenden Teil (7o), der federnd in Anlage an das Schaltglled (32) vorgespannt ist und sur Bewegung am Kipphebel (48) in Richtung der Länge dee Kipphebels (48) gelagert ist, wobei der zusammenwirkende

Teil (7o) eine äußere Fläche (72, 74) hat, die federnd In Anlage an die Rolle (4o) des Schaltgliedea (32) gespannt ist und zum Sohaukeln des Schaltglieds (32) in die eine oder in die andere Richtung eingerichtet ist, während es an einem Punkt an der Rolle (4o) vorbei wandert,

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der in einer Linie mit der Achse der Rolle (4o) und der Achse der Lagerung (24) liegt.
2. Schaltmechanik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Rolle (4o) zwischen dem zusammenwirkenden Teil (7o) und der Achse der Lagerung (24) sitzt.
3. Sehaltmechanik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammenwirkende Teil (7o) eine im wesentlichen konische Form hat, die in einer im wesentlichen kugelförmigen Spitze endet.
4. Sohaltmechanik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (32) eine Schaukelplatte umfaßt, die einen Kontakt (42, 44) an mindestens einem ihrer Enden trägt, wobei der Kontakt (42, 44) an der Schaukelplatte in und außer Anlage an einem Pestkontakt (14, 16) bewegbar ist, der in dem Gehäuse (12) sitzt.
5. Schaltmechanik nach Anspruoh 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaukelplatte Kontakte (42, 44) auf beiden Enden hat, die abwechselnd in Anlage mit zwei zusammenwirkenden Festkontakten

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- 12 (14, 16) im Gehäuse (12) bringbar sind.
6. Sohaltmeohanik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß zusammenwirkende Auflaufteile, von denen mindestens einer eine Rolle (4o) ist, an dem Schaltglied (32)

_h und am Kipphebel (48) vorgesehen sind, wobei die Auflauffläche am Schaltglied (32) in einem festgelegten Abstand gegenüber der Lagerung (28) angeordnet ist und wobei die Auflauffläche (72, 74) am Kipphebel (48) im Kipphebel (48) zur axialen Bewegung ihm gegenüber federnd gelagert ist, wobei die Auflaufteile (7o, 4o) sich an Punkten an ihren Flächen berühren, die zwischen den Drehlagern (28) für das Schaltglied (32) und für den Kipphebel (48) sitzen, derart, daß ein Umschnappen des Sohaltglieds (32) von einen seiner Bewegungsenden zum anderen bewirkt wird, wenn die Auflaufteile (7o, 4o) durch den |£Lpphebel-Teil (7o) gegeneinander bewegt werden, derart, daß sie die Linie passieren, die durch die Drehachse der Rolle (4o) und die Drehachse des Teils geht, an dem die Lagerung erfolgt.

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