DE3141700A1

DE3141700A1 - Elektrische schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE3141700A1
Application number: DE19813141700
Authority: DE
Inventors: Hemming G. 07974 New Providence N.J. Siiberg
Original assignee: Wagner Electric Corp
Current assignee: Wagner Electric Corp
Priority date: 1980-10-24
Filing date: 1981-10-21
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DE3141700C2; CA1168682A; SE8106106L; MX151610A; SE446915B; US4356365A

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. DR. MANFRED RAU 3141700

D-8500 Nürnberg 9i postfach ?iO48o lange zeile 30 telefon 0911/37147 telex 06/23955

VNR 1O6984 Nürnberg, 2o.1o.1981

R/S/St

Wagner Electric Corporation, 155 Algonquin Parkway Whipping, New Jersey o79 81 / USA

Elektrische Schaltvorrichtung

Die Erfindung richtet sich auf eine elektrische Schaltvorrichtung, insbesondere auf einen druckluftbetätigten Gleichstromschalter. Derartige druckluftbetätigte Schalter werden gewöhnlich in Zusammenhang mit Fahrzeugbremsen zum Einschalten der Bremslichter während des Bremsvorganges verwendet.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum Schalten der Bremslichter für ein druckluftbetätigtes Fahrzeugbremssystem, wobei die Bremsvorrichtung wenigstens einen festen Kontakt, ein Schaltglied und ein Betätigungsteil zur Bewegung des Schaltglieds aufweist. Das Schaltglied besteht dabei aus einer Blattfeder, welche ein Hauptteil mit wenigstens zwei Fingern aufweist, welche hiervon ausgehen, wobei wenigstens einer dieser Finger an seinem äußeren Ende mit einem Kontakt versehen ist. Das Schaltglied wird nahe dem festen Kontakt derart gelagert, daß der Kontakt am äußeren Endabschnitt dem festen Kontakt von diesem beabstandet und diesem zugewandt, zugeordnet ist. Der Kontakt des festen Endabschnitts ist dabei frei und relativ zum festen Kontakt beweglich. Weiterhin ist eine Schaltgliedlagerung vorgesehen, welche eine Rückhalteeinrichtung

zum Rückhalten des entfernten Endes des anderen der beiden Finger aufweist und eine Lagereinrichtung zur Lagerung des Hauptteils des Schaltglieds, wobei das Hauptteil gleitend auf der Oberfläche der Lagerung angeordnet ist. Das Betätigungsteil ist nahe dem Mittelbereich des anderen der beiden Finger so vorgesehen, daß es eine Kraft auf den Mittelabschnitt ausüben kann, um den anderen der beiden Finger zum Öffnen und Schließen des Kontakts durchzubiegen.

Vorzugsweise ist das formbare Schaltglied als Blattfeder aus federndem, elektrisch leitendem Material ausgebildet und weist einen Grundkörper mit drei in der Regel zueinander parallelen Fingern auf, welche hiervon ausgehen. Am äußeren Endabschnitt jedes von zweien der Finger ist ein herkömmliches Kontaktelement durch geeignete Mittel, wie z„ B. Schweißen oder Nieten, befestigt. Der äußere Endabschnitt des dritten Fingers oder Federfingers endet in geeigneter _A Weise derart, daß eine Rückhaltung erzielt wird. Das Schaltglied ist so gelagert, daß die Kontakte an den Fingern den ρ festen Kontakten von diesen beabstandet zugeordnet sind. Der Hauptabschnitt des Schaltglieds ruht auf einer Leiste oberhalb und beabstandet von den festen Kontakten.

Ein druckluftbetätigter Kolben ist auf der den festen Kontakten gegenüberliegenden Seite des Schaltglieds im Bereich des Mittelabschnitts des Federfingers derart angeordnet, daß die Bewegung des Kolbens in Richtung der festen Kontakte zu einer Durchbiegung des Federfingers führt.

Während die Mitte des Federfingers durch die Bewegung des Kolbens durchgebogen wird, verbleiben die die Kontakte tragenden Finger gerade und stehen praktisch als Verlängerung der Ebene des Hauptabschnitts der Blattfeder vor, so daß die Kontakte an den äußeren Endabschnitten dieser die Kontakte tragenden Finger schnell bewegt werden und in Kontakt

mit den festen Kontakten gebracht werden. Wird die Kraft auf den Kolben zurückgenommen, dient der Federfinger vorzugsweise als Rückholfeder, um den Kolben in seine Ausgangslage zu bringen und eine schnelle Unterbrechung des Kontakts zwischen den Kontakten des Schaltglieds und den festen Kontakten herbeizuführen.

Beim Herunterdrücken des Federfingers gleitet der Hauptkörperabschnitt der Blattfeder längs der Leiste in Richtung des äußeren Endes des Federfingers· Die gleichzeitige gleitende und schwenkende Bewegung des Hauptkörperabschnitts der Blattfeder wird von den Kontaktelementen mit vollzogen. Wenn die Kontaktelemente sich zur Ausbildung des Kontakts mit den festen Kontakten bewegen, halten diese bewegten Kontakte eine Translationsbewegung, so daß sie gegen die festen Kontakte schwenkend geschoben werden.

Ein Vorteil dieser Schwenk-Schiebe-Bewegung ist der, daß hierdurch die Ausbildung unerwünschter bleibender Kontakte vermieden wird. Bekanntlich erfolgt die Ausbildung derartiger Kontaktübergänge bei hohen Strom- und Spannungssteigen, wenn Teile der Kontaktelemente aufgrund des während der Unterbrechnung oder des Aufhaus des Kontakts erzeugten Bogens geschmolzen werden. Das geschmolzene Metall kann während der Bogenausbildung von einem Kontaktelement zum anderen transportiert werden. Bei Gleichstromschalten führt dies zur Ausbildung von Gruben oder Kratern auf einem Kontaktelement und zum Aufbau von Kontaktmetall auf dem anderen. Eine Folge dieser unerwünschten Kontaktausbildung ist die Verminderung der Lebensdauer von Gleichstromschaltungen. Durch die Schwenk-Schiebe-Bewegung wird das Problem des Zusammenschweißens der Kontakte reduziert.

Ein zweiter Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß der Federfinger, welcher in vorbekannten Einrich-

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- JC-

tungen Strom führt, von den hohen Strömen nicht erfaßt wird

und demzufolge keine signifikante Abnutzung aufgrund der ο

IR - Heizeffekte in der Feder erleidet.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Kontakte schneller ist als diejenige der Betätigungse inrichtungen.

Selbstverständlich liegt es im- Rahmen der Erfindung die Vor richtung nicht nur, wie im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel, für druckluftbetätigte Schalter zu verwenden, son dern auch bei Schalten mit Hand - oder mechanisch betätigten Kolben.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Dabei zeigen

Fig. 1a eine rückseitige Ansicht eines druckluftbetätigten Schalters,

Fig. 1b eine seitliche Querschnittsansicht des druckluftbetätigten Schalters gemäß der Erfindung,

Fig. 2a eine Aufsicht des Schaltglieds des Schalters von Fig, 1,

Fig. 2b eine Seitenansicht des Schaltglieds von Fig. 2a und

Fig. 3a und 3b schematische Darstellungen der Bewegung des Schaltglieds bei Einwirkung einer Schaltkraft.

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In den Fig. la und 1b ist ein als Ganzes mit 1o bezeichneter druckluftbetätigten Schalter gemäß der Erfindung dargestellt. Eine im wesentlichen runde Grundplatte 12, vorzugsweise aus Phenolmasse, weist darin eingegossen zwei Anschlußklemmenträger 14 und 15 auf. Auf der Innenseite der Grundplatte 12 sind auf die Klemmenträger 14 bzw. 15 jeweils ein Paar von separaten Kontaktplatten 16 bzw. 17 aufgeschoben, an welchen Kontakte 18 bzw. 2o in konventioneller Weise, z. B. durch Nieten, befestigt sind. Da die Kontaktplatten und Kontakte identisch sind, ist lediglich eine Kontaktplatte 16 und ein Kontakt 18 in der Zeichnung dargestellt.

An der Außenseite der Grundplatte 12 sind die Klemmenträger und 15 mit einem Gewinde versehen, so daß jeder Klemmenträger Beilegscheiben 22, 24 und 26 und Muttern 28 und 3o zur Befesti gung herkömmlicher elektrischer Zuleitungen (welche nicht dargestellt sind) an den Klemmenträgern aufnehmen kann. Andere herkömmliche Anschlüsse wie Kabelschuhe, selbstklemmende Verbindungen oder andere herkömmliche Verbindungseinrichtungen können bei Bedarf ebenfalls benutzt werden.

Ein Ringflansch 32, welcher über die Grundplatte 12 vorsteht, bildet einen Lippenvorsprung, welcher eine Ausnehmung 34 einschließt, in welcher die Kontaktplatten 16 und 17 angeordnet sind. Eine Kolbenführung 36, vorzugsweise aus Phenolmasse, ist an der Grundplatte 12 angeordnet. Eine axiale Bohrung 38 durch die Kolbenführung 36 nimmt einen Kolben 4o gleitend auf. Der Kolben 4o, welcher ebenfalls vorzugsweise aus Phenolmasse hergestellt ist, weist eine Kappe 42 mit größerem Durchmesser als die axiale Bohrung 38 auf. Die Kappe 42 wird in einer Ausnehmung 44 der Kolbenführung 36 auf der den festen Kontakten 18 und 2o gegenüberliegenden Seite aufgenommen.

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Eine Druckkapsel 45, vorzugsweise aus Metall, ist an der Kolbenführung 36 derart angeordnet, daß die Kolbenführung 36 zwischen der Druckkapsel 45 und der Grundplatte 12 eingebettet ist. Ein Gewindeansatz 46 der Druckkapsel 45 ist so ausgestaltet, daß er eine konventionelle Verbindung, z. B. mittels einer Gewindemuffe, mit einer Druckluftleitung (welche nicht dargestellt ist) herstellen kann.

Ein Diaphragma 48 deckt die Kappe 42 ab und erstreckt sich über die Ringlippe 52 der Druckkapsel 45, wobei es zwischen der Lippe 52 und der Ringlippe 53 der Kolbenführung 36 gehalten wird. Zwischen der Ringlippe 52 und der Lippe 53 ist eine Druckdichtung 54, wie z. B. ein O-Ring, angeordnet. Das Innere der Druckkapsel 45 weist eine Ausnehmung auf, so daß ein durch das Diaphragma 48 und die Druckdichtung 54 hermetisch abgeschlossener Hohlraum 56 entsteht.Eine durch den Gewindeansatz 46 führende Öffnung 58 dient zur Anlage von Druck an den Hohlraum 56.

Um die aneinandergelegten Teile ist eine Ringklammer 6o gelegt, um diese in ihrer jeweiligen Position zu halten.

Zwischen der Grundplatte 12 und der Kolbenführung 36 ist ein federndes, elektrisch leitendes Schaltglied 62 angeordnet. Wie insbesondere aus den Fig. 2a und 2b ersichtlich, umfaßt das Schaltglied 62 eine Blattfeder mit drei vorstehenden Fingern 64, 66 und 68. Herkömmliche Kontaktelemente 7o und 72,vorzugsweise aus einer bekannten, silberangereicherten Legierung, sind mit herkömmlichen Einrichtungen, wie Nieten, an den äußeren Endabschnitten der äußeren Finger 64 und 66 befestigt. Vorteilhafterweise ist die Blattfeder einteilig ausgebildet, jedoch können die einzelnen Finger auch in geeigneter Weise durch herkömmliche Befestigungsmittel einander befestigt werden und dabei in der gleichen Weise wirken wie ein einstückiges Teil. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß einer oder mehrere kontakttragende Finger benutzt werden können.

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Der äußere Endabschnitt des Fingers 68 endet in einem im wesentlichen U-förmigen Haken 74,welcher formschlüssig einen im Querschnitt halbkreisförmigen Vorsprung 86 der Grundplatte übergreift. Der Vorsprung 86 erstreckt sich bis nahe an die Kolbenführung 36, so daß der Haken 74 lose zwischen dem Vorsprung 86 und der Kolbenführung 36 gehalten wird, wobei der freie Endabschnitt des Fingers 68 eine Lagerung erfährt. Ein Vorteil dieser bevorzugten Art der Lagerung ist darin zu sehen, daß der freie Endabschnitt des Fingers als Gelenk wirkt, wenn das Schaltglied bei der Betätigung durchgebogen wird.

Ein angeformter Abschnitt des Schaltglieds ist derart geknickt, daß er eine im Querschnitt asymmetrische V-Form aufweisende Aufwölbung 78 bildet. Der Boden der V-förmigen Aufwölbung 78 ruht in gleitendem Kontakt auf der flachen Leiste 88 auf der Innenseite der Grundplatte 12. Die Bewegung des Kolbens 4o in Richtung des Fingers 68 wirkt dahin, daß eine Kraft auf den Mittelabschnitt 84 des Fingers 68 ausgeübt wird und dieser hierdurch eine Biegung erfährt. Im Rahmen der Erfindung können auch andere Querschnitte als der bei 78 dargestellte V-förmige Querschnitt Verwendung finden, um eine gleitende Kontaktauflage für den Schaltkörper bereitzustellen und zur Lagerung des freien Endabschnitts des Fingers 6 8 können beliebige herkömmliche Einrichtungen herangezogen werden.

Wenn sich bei der Betätigung der Bremsen im Hohlraum 56 ein Druck aus der Druckleitung aufbaut, wird die Kraft' des Luftdrucks gegen das Diaphragma 48 auf den Kolben 4o übertragen und veranlaßt diesen, sich gegen den Finger 68 zu bewegen. Das Verhalten des Schaltglieds 62 auf die Krafteinwirkung des Kolbens 4o hin ist schematisch in den Fig. 3a und 3b dargestellt.

In Fig. 3a wird der Haken 74 des Fingers 68 durch den dargestellten im Querschnitt halbkreisförmigen Vorsprung 86 gehalten, während der Boden der Aufwölbung 78 auf der beispielhaft dargestellten Leiste 88 verbleibt. Der Kontakt 7o ist oberhalb eines dargestellten festen Kontakts

angeordnet. Der andere Finger und die entsprechenden Kontakte sind nicht dargestellt.

Bei Einwirkung einer Kraft auf den Mittelabschnitt des Fingers 68, z. B. durch den Kolben 4o, biegt sich der Finger 68, da er an jedem Ende durch den Vorsprung 86 bzw. die Leiste 88 gehalten wird. Beim Durchbiegen des Fingers 6 8 neigen die die Kontakte tragenden Finger 64 und 66, welche endseitig nicht gehalten werden,dazu in der Ebene des Abschnitts 76 des Grundkörpers der Blattfeder zu verbleiben. Das Durchbiegen des Fingers 6 8 bewirkt so, daß die Enden der die Kontakte tragenden Finger 64 und 66 nach unten in Richtung der festen Kontakte 9o verlagert werden.

Wie in Fig. 3b dargestellt ist, gleitet die Aufwölbung 78 beim Durchbiegen des Fingers 68 auf der Unterlage 88 eine Strecke S entlang, so daß der Kontakt 7o in horizontaler Richtung ebenfalls verlagert wird, während gleichzeitig eine Abwärtsbewegung stattfindet. Als Ergebnis der horizontalen Verlagerung stellt sich eine schwenkende Bewegung des Kontakts 7o über den festen Kontakt 9o ein. Aus den Fig. 3a und 3b wird auch deutlich, daß die einzelnen Finger 66 und 64 eine höhere Kontaktschließgeschwindigkeit aufweisen, als es der Geschwindigkeit der Betätigung durch die Kraft F gegen den Mittelabschnitt 84 entspricht. Zur Erzielung möglichst günstiger Ergebnisse hinsichtlich einer hohen Schaltgeschwindigkeit beim Schließen und öffnen des Kontakts sind die die Kontakte tragenden Finger 64 und 66 länglich ausgebildet, so daß die Kontakte außerhalb der Mitte des Fingers 68 zwischen den Lagern an dessen entgegengesetzten Enden gehalten werden.

Al

Nochmals bezugnehmend auf Fig. 2a wird deutlich, daß bei der Überbrückung der beiden festen Kontakte durch das Schaltglied 62 der Strompfad von einem der kontakttragenden Finger 64 oder 66 durch den Grundkörperabschnitt 76 der Blattfeder zum entgegengesetzten kontakttragenden Finger 66 oder 64 führt. Der Federfinger 69 wird vom

Strom nicht erfaßt und dementsprechend gemäß I R durch Wärmeverluste, welche zu einer Verschlechterung der Federcharakteristik des Schaltglieds 62 führen können, nicht erfaßt.

Wie insbesondere aus Fig. 3b ersichtlich, bewirkt der gebogene Federfinger 68 aufgrund seiner Federkraft eine nach oben gerichtete Kraft, welche derjenigen der Betätigungskraft derart entgegensteht, daß bei Zurücknahme der Betätigungskraft der Finger 6 8 in seine Ausgangslage zurückkehrt, wobei die Kontakte 7o und 9o geöffnet werden. Nach Fig. 1b wird die Kraft gegen den Mittelabschnitt 84 durch einen druckluftbetätigten Kolben 4o ausgeübt. Beim Belüften des Hohlraumes 56 wird der Kolben 4o durch die Federrückstellwirkung des Fingers 68 in seine Ausgangslage gebracht. Es wird somit deutlich, daß eine schnelle Unterbrechung und eine rückwärtige Schwenkbewegung der Kontakte in ähnlicher Weise wie bei der Herstellung des Kontakts erfolgt.

Leerseite

Claims

PATENTANWALT DIPL-ING. DR. MANFRtD RAU 3141700

D-8500 Nürnberg 9i postfach 91 cm80 lange zeile 30 telefon 09ii/37147 telex 00/23905

VNR 1o6984 Nürnberg, 2o.1o.1981

R/S/St

Wagner Electric Corporation, 155 Algonquin Parkway Whipping, New Jersey o7981 / USA

Ansprüche

( 1J Schaltvorrichtung zur Betätigung des Bremslichts eines Mruckluf tgesteuerten Fahrzeugbremssystems, wobei die Schaltvorrichtung wenigstens einen festen Kontakt, ein

Schaltglied und ein Betätigungsteil zur Bewegung des f

t Schaltglieds aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das _ir

Schaltglied (62) eine Blattfeder mit einem Hauptabschnitt V mit wenigstens zwei Fingern (64, 6 8) umfaßt, welche hieran angeordnet sind, wobei wenigstens einer der Finger (64) einen Kontakt (7o) an seinem äußeren Endabschnitt aufweist; daß das Schaltglied (62) im Bereich des festen Kontakts (18, 9o) derart gelagert ist, daß der Kontakt (7o) am äußeren Endabschnitt dem festen Kontakt (18, 9o)mit Abstand und zugewandt zugeordnet ist, wobei der äußere Endabschnitt mit dem Kontakt (7o) frei und beweglich relativ zum festen Kontakt ausgebildet ist; daß eine Schaltgliedlagerung mit einer Rückhalteeinrichtung zum Rückhalten des äußeren Endes des anderen der beiden Finger und eine Lagerung zur Lagerung des Hauptabschnittes des Schaltglieds vorgesehen ist, wobei der Hauptabschnitt auf der Oberfläche einer Unterlage gleiten kann - und daß das Betätigungsteil im Bereich des Mittelab- -s

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Schnitts (84) des anderen der beiden Finger zur Ausübung einer Kraft auf den Mittelabschnitt angeordnet ist, um eine Biegung des anderen der beiden Finger zum Öffnen und Schließen der Kontakte herbeizuführen.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter fester Kontakt (2o) vorgesehen ist, und das Schaltglied (62) einen dritten Finger (66) mit einem Kontakt (72) am äußeren Endabschnitt aufweist, welcher dem zweiten festen Kontakt (2o) zugeordnet ist.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsteil ein Kolben (4o) ist.
4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Diaphragma (48) umfaßt, welches den Kolben abdeckt, wobei das Diaphragma eine dichtende Abdeckung des Kolbens gegenüber einer Druckkammer (56) darstellt und der Kolben durch Druckluft in der Druckkammer betätigt werden kann.
5. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die festen Kontakte bei Beginn des Schaltvorgangs von den Kontakten beabstandet sind und die Kontakte geschlossen werden, wenn das Schaltglied durch die Kraft des Betätigungsteils durchgebogen wird.
6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Finger Kontakte aufweisen, welche sich bis hinter den Mittelabschnitt eines weiteren Fingers erstrecken.
7. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Finger ein außenliegender Finger ist.
8. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, . dadurch gekennzeichnet, daß die Finger und der Hauptabschnitt des Schaltglieds aus einem einstückigen, federnden Metallstück hergestellt sind.
9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige, federnde Metallstück aus Beryllium-Kupfer besteht.