ITTO20080675A1 - Interruttore multicontatto per basse potenze a scatto veloce. - Google Patents

Description

Interruttore multicontatto per basse potenze a scatto veloce

La presente invenzione à ̈ relativa al campo degli interruttori a più contatti e, in dettaglio, si riferisce ad un interruttore multicontatto per basse potenze a scatto veloce.

Sia nel campo degli interruttori destinati a carichi di alta potenza sia nel campo degli interruttori destinati a carichi di bassa potenza (tipicamente nell’ordine al massimo di 1kW) sono necessari degli scatti veloci.

In particolare, esistono interruttori (deviatori) che possiedono almeno due posizioni di contatto diverse, che mettono in comunicazione un terminale comune con alternativamente un primo ed un secondo contatto di uscita.

Se gli interruttori per alte potenze necessitano di scatti veloci per prevenire l’insorgere di archi elettrici in grado di danneggiarli pesantemente, gli interruttori per basse potenze necessitano di scatti rapidi per ridurre al minimo:

-a) la possibilità che a seguito dell’azionamento lento o con leggera pressione di una leva o pulsante di commutazione si possa ritornare alla posizione dalla quale si voleva commutare;

-b) il tempo che intercorre tra l’apertura (o chiusura) di un contatto e la chiusura (o l’apertura) del contatto opposto.

Sostanzialmente, gli interruttori a scatto veloce debbono possedere la caratteristica di evitare che si torni alla posizione dalla quale si voleva commutare senza che prima si sia avuta una fase di transito stabile alla posizione opposta.

Tale caratteristica à ̈ particolarmente necessaria quando questi interruttori debbono essere impiegati assieme a sistemi elettronici, dove uno scatto lento non può essere utilizzato per questioni di sincronizzazione o di gestione dei cambi di stato logico, qualora il sistema elettronico sia di tipo digitale; inoltre con interruttori a scatto tradizionali si incorre nella necessità di avere complessi sistemi di debounce.

Gli interruttori multicontatto a scatto veloce sono tipicamente comprendenti complessi sistemi con molle o altri elementi elastici, che lavorano sempre sul principio dell’energia accumulata. In questi casi la pressione su di un tasto di comando causa lo scatto di una molla che impedisce il ritorno sulla posizione iniziale.

Tuttavia la presenza di molle causa un aumento dell’ingombro del dispositivo, un costo complessivo e una complessità costruttiva non trascurabile e il rischio che la variazione nel tempo della costante elastica e della forza esercitata dalla molla o dall’elemento elastico riducano o addirittura annullino l’effetto di scatto veloce, rendendo talvolta il dispositivo inutilizzabile.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un interruttore multicontatto per basse potenze a scatto veloce, il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un interruttore multicontatto per basse potenze a scatto veloce come rivendicato nella prima rivendicazione.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra una sezione laterale di un interruttore multicontatto per basse potenze a scatto veloce secondo la presente invenzione;

- la figura 2 illustra una vista in sezione di un particolare dell’interruttore rappresentato in figura 1;

- la figura 3 illustra una vista tridimensionale in esploso dell’interruttore di figura 1;

- la figura 4 illustra una vista laterale in sezione dell’interruttore di figura 1 in una posizione d’uso diversa da quella illustrata in figura 1;

- le figure 5 e 6 illustrano una forma di realizzazione alternativa di un interruttore secondo la presente invenzione, rispettivamente con una vista in sezione ed una vista tridimensionale.

Con riferimento alla figura 1, con 1 à ̈ indicato nel suo complesso un interruttore multicontatto per basse potenze a scatto veloce. L’interruttore 1 à ̈ particolarmente destinato ad essere impiegato su veicoli principalmente terrestri o aeronavali dotati di dispositivi di azionamento di utensili o parti elettriche, quali freni a mano elettrici/elettronici, alzavetri, dispositivi di regolazione della posizione dei sedili, regolatori dell’altezza delle sospensioni o di altri dispositivi elettromeccanici.

L’interruttore 1 che verrà descritto qui di seguito à ̈ quindi atto a pilotare carichi la cui corrente e/o tensione di alimentazione non siano tali da causare elevati surriscaldamenti o dispositivi di interruzione di arco elettrico in fase di interruzione del contatto; per il motivo fin qui descritti l’interruttore à ̈ “per basse potenze†.

In una prima forma di realizzazione, l’interruttore 1 comprende:

- una pluralità di moduli 2 contenenti ognuno un primo ed un secondo contatto 2a, 2b atti ad essere connessi con l’esterno dell’interruttore 1;

- un meccanismo di azionamento 4, elettricamente isolato dai moduli 2, atto ad agire sul primo e sul secondo contatto 2a, 2b di ogni modulo 2, ruotante attorno ad un asse 13 perpendicolare alla direzione sulla quale giacciono il primo ed il secondo contatto 2a, 2b e avente una posizione centrale di riposo;

- una pluralità di terminali di contatto 3 atti a connettere elettricamente i primi e secondi contatti 2a, 2b di ogni modulo 2 con l’esterno di una scatola 15 atta a realizzare una protezione meccanica dei componenti dell’interruttore 1 rispetto all’ambiente esterno.

Più in dettaglio, in ogni modulo 2 il primo contatto 2a à ̈ normalmente chiuso mentre il secondo contatto 2b à ̈ normalmente aperto ed entrambi il primo e secondo contatto 2a, 2b comprendono una lamella 5 di materiale metallico atta ad essere posizionata in una prima posizione distante da un circuito stampato 6 ed in una seconda posizione a contatto con il circuito stampato 6, in modo tale da permettere il passaggio della corrente elettrica (tali dettagli sono maggiormente evidenziati in figura 2). Ogni lamella 5 à ̈ sovrastata da una capsula 7 di materiale siliconico, elettricamente isolante ed avente funzione ammortizzante.

Il circuito stampato 6 Ã ̈ elettricamente connesso con i terminali 3 attraverso un percorso a bassa impedenza.

Tra il primo ed il secondo contatto 2a, 2b di ogni modulo 2 sono presenti:

- un elemento ad Y 8, ruotante attorno ad un fulcro 9 posto al di sotto dell’elemento dei contatti 2a, 2b;

- un elemento a V 10, connesso al fulcro 9 e ruotante attorno ad un asse 10c posizionato sostanzialmente a metà della sua estensione verticale, entro il quale à ̈ posizionato l’elemento ad Y 8.

Il fulcro 9 à ̈ preferibilmente parte integrante dell’elemento a V 10 ed à ̈ in dettaglio un perno montato in direzione trasversale ad una direzione sostanzialmente individuata dal primo e secondo contatto 2a, 2b.

In dettaglio un gambo 8a della Y dell’elemento ad Y 8 à ̈ sostanzialmente contenuto entro un incavo centrale dell’elemento a V 10, come rappresentato in figura 3. L’elemento a V 10 presenta inoltre due lembi estremi 10a, 10b, posizionati in sostanza lungo il piano su cui giace la V e che sono sostanzialmente sovrapposti alle capsule 7.

Sull’elemento ad Y 8 agisce un puntale 11 dotato di molla 12 di spinta, il quale à ̈ vincolato con il meccanismo di azionamento 4 e, in dettaglio, scorre entro una guida 4b dotata di 4 pareti laterali di contenimento.

Come mostrato in figura 1, allorché il meccanismo di azionamento 4 à ̈ in posizione di riposo, il puntale 11 preme sostanzialmente nel vertice della Y dell’elemento ad Y 8, sospingendo quest’ultimo verso la capsula 7 che sovrasta il primo contatto 2a normalmente chiuso.

Infatti, il fulcro 9 sul quale l’elemento ad Y 8 ruota à ̈ disassato rispetto al puntale 11 ed à ̈ in particolare posizionato più vicino al secondo contatto 2b rispetto al primo contatto 2a.

Pertanto, una delle due pareti laterali dell’elemento ad Y 8 preme su un’area interna del lembo estremo 10a, posizionato in corrispondenza del primo contatto 2a, premendo sulla capsula 7 e premendo il contatto 2a sostanzialmente contro il circuito stampato 6 sottostante; per questo motivo il primo contatto 2a à ̈ sostanzialmente chiuso.

Preferibilmente la rotazione del meccanismo di azionamento 4 attorno all’asse 13 à ̈ data da una pressione o trazione di una maniglia 4a dello stesso.

Come mostrato in figura 4, qualora il meccanismo di azionamento 4 venga ruotato attorno all’asse 13 in direzione del secondo contatto 2b, il puntale 11 si sposta lungo l’incavo della Y, muovendosi verso uno dei due estremi dei rami dell’elemento ad Y 8; pertanto la forza che l’elemento ad Y 8 esercita sul lembo estremo 10a che agisce sulla capsula 7 al di sopra del contatto 2a normalmente chiuso sempre meno forte, a causa del fatto che l’elemento a V 10 à ̈ anch’esso fissato al fulcro 9, il primo contatto 2a rimane comunque chiuso, giacché à ̈ la forza stessa esercitata dall’elemento a V 10 a mantenerlo in tale posizione.

Allorché il puntale 11 supera una posizione di equilibrio 20 in cui una unica retta unisce l’asse 13 con la direzione del puntale 11 e con il fulcro 9, l’elemento ad Y 8 si sposta di scatto e va ad agire sul lembo estremo 10b dell’elemento a V 10, il quale a questo punto ruota attorno all’asse 10c fino a che agisce sul secondo contatto 2b normalmente aperto, chiudendolo in modo stabile, come illustrato in figura 4.

Secondo la forma di realizzazione illustrata nelle figure 1-4 , e con particolare riferimento alla figura 3, il meccanismo di azionamento 4 à ̈ montato su una molla di torsione 21, centrata lungo l’asse 13, in modo tale che la posizione del meccanismo di azionamento 4 corrispondente ad una chiusura del secondo contatto 2b sia instabile e possa essere mantenuta solamente finché una forza (nel caso rappresentato, una forza di pressione) viene esercitata sul meccanismo di azionamento 4 stesso.

Allorché tale forza viene meno, il meccanismo di azionamento 4 si riporta nella posizione di riposo e il primo contatto 2a viene mantenuto nuovamente chiuso.

L’interruttore 1 fin qui descritto permette quindi di impedire che a seguito di una forza troppo debole applicata sul meccanismo di azionamento 4 il primo contatto 2a si apra e poi si richiuda senza che il secondo contatto 2b del medesimo modulo 2 sia stato temporaneamente chiuso. Infatti solamente due possibilità possono esistere quando il puntale 11 montato sul meccanismo di azionamento 4 si muove dalla posizione di riposo:

- l’elemento ad Y 8 si sposta senza mai raggiungere il punto di equilibrio 20, e pertanto il primo contatto 2a non si apre;

- l’elemento ad Y 8 raggiunge o oltrepassa il punto di equilibrio 20 ed allora il secondo contatto 2b si chiude mentre il primo contatto 2a si apre.

Nel caso in cui l’interruttore 1 sia dotato di più moduli 2 affiancati, e questo à ̈ il particolare caso rappresentato in figura 3, tali moduli 2 possono essere disposti in modo tale che i primi contatti 2a normalmente chiusi siano disposti in modo alternato; in questo caso, sezionando l’interruttore 1 lungo un piano intersecante il primo ed il secondo contatto 2a, 2b di un modulo 2 e perpendicolare al piano su cui giacciono il primo ed il secondo contatto 2a, 2b stessi, il primo contatto 2a si troverà sostanzialmente in corrispondenza della parte dove à ̈ presente il secondo contatto 2b normalmente aperto del modulo 2 adiacente a quello sezionato.

In tale caso i fulcri 9 di ogni singolo modulo sono anche essi sfalsati, in modo tale che quando il meccanismo di azionamento 4 Ã ̈ mantenuto nella posizione di riposo, i primi contatti 2a di ogni modulo 2 siano chiusi.

Sostanzialmente quindi, per realizzare la configurazione a contatti alternati basta montare i moduli 2 adiacenti uno al contrario rispetto all’altro, rendendo pertanto l’interruttore 1 sostanzialmente di tipo modulare e facilmente riconfigurabile in fase di produzione.

Infatti con gli stessi tipi di modulo 2 possono essere realizzati interruttori 1 a più moduli aventi sia tutti i primi contatti 2a disposti su un medesimo lato, sia disposti in modo alternativo uniforme o meno.

Con l’interruttore 1 fin qui descritto e rappresentato in figura 3 à ̈ possibile ottenere che i contatti 2a, 2b disposti su uno stesso lato degli elementi ad Y 8 si chiudano e rispettivamente aprano praticamente contemporaneamente, con ritardi inferiori ai 20ms.

Una seconda forma di realizzazione dell’interruttore 1’ à ̈ illustrata nelle figure 5, 6. L’interruttore 1’ si differenzia dall’interruttore 1 fin qui descritto per il fatto che ogni modulo 2 presenta di un primo ed un secondo contatto 40a, 40b con la lamella 5 posizionata sui lembi estremi 10a, 10b dell’elemento a V 10 e si protende all’esterno di questi ultimi.

Più in dettaglio, allorché l’elemento a V 10 ruota attorno all’asse 10c come descritto in precedenza per la prima forma di realizzazione, il secondo contatto 40b, normalmente aperto, ha la rispettiva lamella 5 che si appoggia sul circuito stampato 6 in corrispondenza di una propria area di contatto inferiore 40d e si chiude.

Nella seconda forma di realizzazione dell’interruttore 1’ la lamella 5, vista in pianta, à ̈ sostanzialmente rettangolare con bordi smussati e vista in sezione laterale essa presenta una bombatura rivolta verso l’area inferiore 40d che garantisce una maggiore uniformità di contatto e, conseguentemente, una minore resistenza elettrica al passaggio di corrente.

Analogamente alla prima forma di realizzazione della presente invenzione, allorché il puntale 11 raggiunge e supera il punto di equilibrio 20, l’elemento ad Y 8 scatta rotando in direzione del secondo contatto 40b e va ad impattare sul lembo estremo 10b dell’elemento a V 10.

A differenza della prima forma di realizzazione dell’invenzione, questa soluzione permette di evitare la presenza delle capsule 7, realizzando quindi un dispositivo maggiormente economico nella realizzazione. Tuttavia, qualora l’interruttore debba operare in ambiente particolarmente polveroso o umido, così come con elevate escursioni di temperatura, à ̈ consigliabile l’impiego della prima forma di realizzazione, che garantisce un maggiore isolamento dei contatti dall’ambiente esterno.

I vantaggi degli interruttori fin qui descritti sono chiari alla luce della descrizione che precede. In particolare gli interruttori fin qui descritti permettono di realizzare diverse configurazioni a più contatti disponendo più moduli 2 uguali l’uno a fianco dell’altro e invertendone la configurazione qualora si desideri che, alla pressione o trazione del meccanismo di azionamento 4 vengano contemporaneamente chiusi e aperti contatti 2a, 2b normalmente chiusi e normalmente aperti disposti su un lato degli elementi ad Y 9.

Gli interruttori 1, 1’ fin qui descritti permettono inoltre di evitare che un primo contatto 2a normalmente chiuso venga aperto senza che il contatto normalmente aperto 2b opposto al primo contatto 2a sia stato temporaneamente chiuso allorché una ridotta pressione o trazione sul meccanismo di azionamento 4 impediscono al puntale di superare il punto di equilibrio 20.

In entrambe le forme di realizzazione che sono state precedentemente descritte, gli interruttori non necessitano di molle per realizzare lo scatto rapido, ovvero l’energia accumulata per lo scatto rapido non deriva direttamente da una molla montata sui contatti, ma da un’instabilità geometrica di una pluralità di elementi basculanti. La sola molla effettivamente necessaria à ̈ quella che spinge il puntale.

Al dispositivo fin qui descritto possono essere applicate alcune varianti. Più in dettaglio il meccanismo di attuazione 4 può essere costituito da una tradizionale levetta bidirezionale; il puntale 11 può comprendere un membro terminale sferico cilindrico o a rullo, in modo tale da ridurne la resistenza di strisciamento sull’elemento ad Y 8; inoltre la molla 13 può essere di tipo diverso da quello mostrato, non essere a spirale ma ad esempio a foglia.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Interruttore multicontatto (1)(1’) per basse potenze a scatto veloce, comprendente: - almeno un modulo (2) comprendente almeno una coppia di contatti (2a, 2b)(40a, 40b) aventi ciascuno una prima posizione aperta ed una seconda posizione chiusa tra di loro commutabili ed in cui un primo contatto (2a)(40a) di detta coppia (2) à ̈ normalmente chiuso e un secondo contatto (2b)(40b) di detta coppia (2) à ̈ normalmente aperto; - un meccanismo di azionamento (4) atto a permettere la movimentazione di detta pluralità di contatti (2a, 2b)(40a, 40b); l’interruttore (1)(1’) à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere dei mezzi di scatto (8, 10) reciprocamente girevoli attorno ad un fulcro (9) atti ad impedire che detto primo contatto (2a)(40a) commuti posizione senza che detto secondo contatto (2b)(40b) del medesimo modulo (2) abbia anch’esso commutato.
2. 2) Interruttore (1)(1’) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di scatto (8, 10) comprendono un elemento ad Y (8) ed un elemento a V (10) cavo all’interno e definente una cavità interna a forma di V; detto elemento a V (10) essendo imperniato e girevole attorno ad un asse (10c) posizionato sostanzialmente a metà del suo corpo; detto elemento ad Y (8) essendo posizionato all’interno della detta cavità di detto elemento a V (10).
3. 3) Interruttore (1)(1’) secondo la rivendicazione 2, in cui detto meccanismo di azionamento (4) movimenta un puntale (11) tramite una rotazione attorno ad un asse (13); detto puntale (11) avendo una parte anteriore appuntita e disposta in un incavo della Y sostanzialmente formata dal detto elemento ad Y (8) e una parte posteriore collegata ad un mezzo elastico (13) atto a fare esercitare una pressione su detto puntale (11).
4. 4) Interruttore (1)(1’) secondo la rivendicazione 3, in cui detto elemento ad Y (8) possiede una posizione di riposo in cui preme su detto primo contatto (2a)(40a) in modo tale da mantenerlo chiuso e scatta verso detto secondo contatto (2b)(40b) allorché detto puntale (11) supera una posizione di equilibrio (20) in cui una unica retta unisce l’asse (13) con la direzione del puntale (11) e con il fulcro (9).
5. 5) Interruttore (1)(1’) secondo la rivendicazione 1, in cui detti contatti agiscono su un circuito stampato (6), connesso con un percorso a bassa impedenza elettrica con una pluralità di terminali (3) atti a trasferire un segnale elettrico verso l’esterno di una scatola (15) di protezione dall’ambiente esterno.
6. 6) Interruttore (1)(1’) secondo la rivendicazione 2, in cui detto elemento a V 10 comprende un primo ed un secondo bordo estremo (10a, 10b) orientati verso i contatti (2a, 2b)(40a, 40b).
7. 7) Interruttore (1) secondo la rivendicazione 6, in cui detto primo bordo estremo e detto secondo bordo estremo (10a, 10b) sostanzialmente sovrastano e sono atti ad agire su una rispettiva capsula (7) entro la quale à ̈ disposta una lamella (5) del rispettivo contatto (2a, 2b).
8. 8) Interruttore (1’) secondo la rivendicazione 6, in cui ogni contatto (40a, 40b) ha la rispettiva lamella (5) fissata al detto primo bordo estremo e rispettivamente detto secondo bordo estremo (10a, 10b) dell’elemento a V (10).
9. 9) Interruttore (1)(1’) secondo la rivendicazione 1, in cui il detto meccanismo di azionamento (4) à ̈ vincolato ad una molla di torsione (21), la quale mantiene il detto meccanismo di azionamento (4) in una posizione di riposo.