DE4422698A1 - Schaltanordnung mit zwei in unterschiedlichen Ebenen parallel übereinander angeordneten Kontaktflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung mit zwei in unter­ schiedlichen Ebenen parallel übereinander angeordneten, elek­ trisch leitfähigen und an einen Stromkreis anschließbaren Kon­ taktflächen, die durch wenigstens ein mit einer Isolierung ver­ sehenes Abstandselement in unbelastetem Zustand ohne Kontaktie­ rung auf Abstand gehalten und bei einer Druckbelastung von außen miteinander kontaktierbar sind.

Es sind Schaltplatten als Schaltanordnungen bekannt, die zwei zueinander beabstandete Blechplatten aufweisen, wobei zwischen den beiden Blechplatten isolierende Abstandselemente in Form von Kunststoffpuffern oder ähnlichem vorgesehen sind. Die Kontaktierung und damit das Schließen des angeschlossenen Stromkreises erfolgt durch eine punkt- oder flächenförmige Druckbelastung auf eine der beiden Blechplatten, wodurch die Kontaktflächen der beiden Blechplatten miteinander in Berührung geraten. Wird eine solche Druckbelastung jedoch auf Höhe eines Abstandselementes vorgenommen, so erfolgt in diesem Bereich keine Kontaktierung zwischen den beiden Blechplatten, da diese Abstandselemente stationär angeordnet sind. Dadurch ergeben sich inaktive Bereiche, die Totzonen bei der elektrischen Kon­ taktierung darstellen. Eine Funktion der Schaltplatte ist daher bei Druckbelastungen auf Höhe der isolierenden Abstandselemente nicht sicher gewährleistet. Solche Schaltplatten sind jedoch für Sicherheitsfunktionen, beispielsweise für Trittstufen in öffentlichen Verkehrsmitteln, nicht geeignet, da diese keine inaktiven Bereiche aufweisen sollten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der trotz des Vorsehens von we­ nigstens einem mit einer Isolierung versehenen Abstandselement keine inaktiven Bereiche vorhanden sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Abstandselement wenigstens eine elektrisch leitfähige, elastisch biegsame Kon­ taktzunge aufweist, die schräg zwischen den beiden Kontakt­ flächen ausgerichtet ist, seitlich über die Isolierung des Ab­ standselementes hinausragt und bei einer Druckbelastung von außen an beiden Kontaktflächen zur Anlage gelangt. Die Erfin­ dung bezieht sich dabei sowohl auf Schaltanordnungen in Form von Schaltplatten als auch in Form von Schaltmatten und Schalt­ leisten, die jeweils eine entsprechende Sicherheitsfunktion er­ füllen. Durch die Erfindung werden inaktive Bereiche vermieden, da durch das Vorsehen der schräg ausgerichteten Kontaktzungen auch auf Höhe des wenigstens einen isolierenden Abstandsele­ mentes eine Kontaktierung zwischen den beiden Kontaktflächen bei einer entsprechenden Druckbelastung erzielt wird. Durch die schräge Anordnung der Kontaktzunge wird nämlich eine Über­ brückung des isolierenden Bereiches und damit auch der inak­ tiven Zone erzielt. Bei der zu den Kontaktflächen lotrechten Druckbelastung wird zudem auf die schräg ausgerichtete Kontakt­ zunge sowohl eine lotrecht zu den Kontaktflächen als auch eine parallel zu den Kontaktflächen verlaufende Belastungskomponente aufgebracht, wodurch eine selbstreinigende Wirkung der Kontakt­ zunge erzielt wird. Sobald die Kontaktzunge nämlich bei einer Druckbelastung an beiden Kontaktflächen zur Anlage gelangt ist und beim weiteren Zusammendrücken der Kontaktflächen elastisch verbogen wird, kratzen die Stirnkanten der Kontaktzunge auf der Oberfläche der jeweiligen Kontaktfläche entlang. Ver­ schmutzungen oder Korrosionen, die zu einer isolierenden Wirkung in der Anlagezone der Kontaktzunge an den Kontakt­ flächen führen könnten, werden dadurch vermieden.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Kontaktzunge ein Trägerteil auf, das auf einer an einer der beiden Kontakt­ flächen fixierten Isolierschicht angeordnet ist. Dadurch wird in einfacher Weise eine stationäre Anordnung der wenigstens einen Kontaktzunge zwischen den beiden Kontaktflächen erzielt, wodurch die Kontaktzunge an vorbestimmten Punkten positionier­ bar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die zu den Kontakt­ flächen lotrechte Höhe der wenigstens einen Kontaktzunge in un­ belastetem Zustand größer als die Dicke der Isolierschicht. Da­ durch wird gewährleistet, daß die Kontaktzunge bei jeder Druck­ belastung, die ein Schließen des Stromkreises zur Folge haben soll, an beiden Kontaktflächen zur Anlage kommt und zur Erzie­ lung der selbstreinigenden Wirkung in gewissem Umfang elastisch gebogen wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Trägerteil ein mehrere Kontaktzungen aufweisender Kontaktring vorgesehen, der auf einem Isolierring angeordnet ist, wobei die Kontaktzungen radial nach innen abragen. Dadurch wird ein kompaktes Abstands­ element geschaffen, das zum einen die isolierende Funktion übernimmt und zum anderen einen inaktiven Bereich auf Höhe des Isolierringes vermeidet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der Kontaktring und der Isolierring mit der einen Kontaktfläche verklebt. Dies ist eine einfache und kostengünstige Art der Befestigung des Abstandselementes relativ zu den Kontaktflächen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Kontaktzunge aus Federstahl hergestellt. In weiterer Ausgestal­ tung ist der Kontaktring aus Federstahl hergestellt. Die Ver­ wendung von Federstahl gestattet eine hohe Elastizität bei gleichzeitig hoher Verschleißfestigkeit. Dadurch weist die Kontaktzunge eine lange Betriebszeit auf. Zum anderen weist der Federstahl ein relativ geringes Gewicht auf und durch die Auswahl Unterschiedlicher, jeweils geeigneter Blechstärken ist die Biegesteifigkeit des Kontaktringes und der Kontaktzunge wählbar, wodurch insbesondere die Auslösekraft der Schaltan­ ordnung variierbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist als Kontaktring ein Kugellagersicherungsring mit schräg nach oben und radial nach innen ragenden Blechlaschen vorgesehen, wobei wenigstens eine der Blechlaschen unter Bildung einer Kontaktzunge schräg nach unten umgebogen ist. Dies ist eine besonders einfache und kostengünstige Lösung, da ein an sich bekanntes, preiswertes Bauteil mit einfachen Maßnahmen umfunktioniert ist. Die Um­ arbeitung des Kugellagersicherungsringes erfolgt durch ein Biegewerkzeug.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeich­ nungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt in Perspektivischer Explosionsdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanord­ nung in Form einer Schaltplatte, die mit fünf Ab­ standselementen Versehen ist,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch die Schaltplatte nach Fig. 1 auf Höhe eines Ab­ standselementes, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber die in Blickrichtung hinter der Schnittebene angeordneten Teile des Abstandselementes nicht dar­ gestellt sind,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen ein Teil des Abstands­ elementes nach den Fig. 1 und 2 darstellenden Kontaktring, und

Fig. 4 in einem vergrößerten Ausschnitt eine Ansicht eines Teiles des Kontaktringes nach Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV in Fig. 3.

Eine Schaltanordnung nach Fig. 1 stellt eine mit zwei Kontakt­ blechen (1, 2) versehene Schaltplatte dar, die bevorzugt an Trittstufen für den Einstiegbereich in öffentlichen Verkehrs­ mitteln wie Bussen oder Bahnen eingesetzt wird. Die Schalt­ platte dient dazu, zu verhindern, daß sich eine Tür des Ein­ stiegbereiches schließt, solange sich eine oder mehrere Perso­ nen auf der Trittstufe befinden. Die Schaltplatte ist daher in einen entsprechenden Sicherheitsstromkreis eingebunden, der die Funktion der entsprechenden Tür überwacht. Zum Anschließen an diesen Stromkreis weist das Kontaktblech (1) einen Anschluß (4) und das Kontaktblech (2) einen Anschluß (5) auf. Beim Ausfüh­ rungsbeispiel dient der Anschluß (4) zur Verbindung mit einem Pluspol, der Anschluß (5) hingegen zur Verbindung mit einem Minuspol. Beide Kontaktbleche (1, 2) sind plattenartig ausge­ bildet und weisen eine rechteckige Form auf. Beide Kontakt­ bleche (1, 2) sind gleich groß und in zwei unterschiedlichen Ebenen parallel zueinander angeordnet. Um die Positionierung der beiden Kontaktbleche (1, 2) parallel übereinander zu fi­ xieren, ist das untere Kontaktblech (2) auf seiner dem oberen Kontaktblech (1) zugewandten Oberfläche (2a) im Bereich seines umlaufenden Randes mit einem ebenfalls umlaufenden, doppel­ seitig klebenden Isolierstreifen (3) versehen. Der entsprechend rechteckig umlaufende Isolierstreifen (3) befindet sich außer­ halb des aktiven Bereiches der Schaltplatte. Um die beiden Kontaktbleche (1, 2) im Bereich ihrer aktiven Kontaktzone in gleichmäßigem Abstand zueinander zu halten, sind auf der dem Kontaktblech (1) zugewandten Oberfläche (2a) des Kontaktbleches (2) fünf Abstandselemente (6) gleichmäßig verteilt. Die Ab­ standselemente (6) entsprechen in unbelastetem Zustand der Höhe des Isolierstreifens (3).

Jedes Abstandselement (6) weist einen Kontaktring (7) sowie einen Isolierring (11) auf, wobei der Isolierring (11) mit der Oberfläche (2a) des Kontaktbleches (2) verklebt und der Kon­ taktring (7) in der Oberseite des Isolierringes (11) einge­ bettet ist. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die entsprechenden Klebeschichten in Fig. 2 nicht dargestellt. Der Kontaktring (7) ist aus einem dünnen Blech einer nicht rosten­ den Metallegierung mit Metallfedereigenschaften mit Hilfe einer Biegevorrichtung elastisch biegbar hergestellt. Beim Ausfüh­ rungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 ist der Kontaktring (7) aus einem an sich bekannten Kugellagersicherungsring gebildet, der gleichmäßig über seinen Umfang verteilt zwölf radial nach innen und schräg nach oben abragende Blechlaschen (15) auf­ weist. Punktsymmetrisch zueinander sind drei dieser Blech­ laschen (15) in ihrem freien Endbereich unter Bildung von je­ weils einer Kontaktzunge (8) schräg nach innen und nach unten umgebogen (Fig. 2 und 4). Dadurch wird bei jeder dieser Blech­ laschen eine Biegekante (9) gebildet, die eine obere Stirnkante der Kontaktzunge (8) darstellt. Im Bereich ihres freien Endes weist jede Kontaktzunge (8) eine untere Stirnkante (10) auf.

Der Kontaktring (7) ist mit seinem unteren Rand konzentrisch in den Isolierring (11) eingebettet, der die Isolierschicht des Abstandselementes bildet. Der Isolierring (11) stellt einen Kunststoffring dar, der an dem unteren Rand des Kontaktringes (7) mit Hilfe eines Spritzgußverfahrens angespritzt ist. Der Isolierring (11) ist im Bereich seiner oberen Seitenränder mit Radien versehen. Die Dicke des Isolierringes (11) ist geringer als die in der Darstellung nach Fig. 2 vertikale Höhe der Kontaktzunge (8), so daß bei jedem Zusammenpressen der beiden Kontaktflächen (1, 2) gegeneinander eine sichere Kontaktierung durch die Kontaktzungen (8) erzielt wird. Bei einem nicht dar­ gestellten Ausführungsbeispiel ist zur Isolierung des Kontakt­ ringes eine Kunststoffscheibe vorgesehen, die zentral durch eine Nietverbindung an dem zugehörigen Kontaktblech fixiert ist. Da die Kunststoffscheibe einen vollen Querschnitt hat, ist sie zur Gewährleistung der Kontaktfunktion der Kontaktzunge im Bewegungsbereich der Kontaktzunge mit einer Aussparung ver­ sehen, in die die Kontaktzunge bei einer Druckbelastung ein­ taucht und mit dem Kontaktblech kontaktiert.

In vertikaler Richtung ragen beim dargestellten Ausführungs­ beispiel die Blechlaschen (15) in unbelastetem Zustand höher nach oben ab als die Biegekanten (9) der mit den Kontaktzungen versehenen Blechlaschen. In unbelastetem Zustand halten daher die oberen Stirnkanten der nicht abgewinkelten Blechlaschen (15) die beiden Kontaktbleche (1, 2) in Abstand zueinander. In diesem Zustand befinden sich die Biegekanten (9) der Kontakt­ zungen (8) in Abstand unterhalb einer dem Kontakt­ blech (2) zugewandten Oberfläche (1a) des Kontaktbleches (1). Sobald jedoch auf das obere Kontaktblech (1) von außen eine zur Oberfläche (1a) des Kontaktbleches (1) lotrechte und damit vertikale Druckbelastung in Richtung des Pfeiles (12) ausgeübt wird, senkt sich das Kontaktblech (1) in Richtung des Pfeiles (13) parallel zur Druckbelastung (12) in Richtung des unteren Kontaktbleches (2) nach unten. Dabei werden die Blechlaschen (15) in Form von Federelementen elastisch nach unten gebogen. Sobald die Oberfläche (1a) des Kontaktbleches (1) so weit nach unten gedrückt ist, daß sie an den Biegekanten (9), d. h. den oberen Stirnkanten, der Kontaktzungen (8) zur Anlage kommt, ist das obere Kontaktblech (1) elektrisch leitend mit den Kontakt­ zungen (8) verbunden. Beim weiteren Nachuntendrücken des Kontaktbleches (1) geraten die unteren Stirnkanten (10) der Kontaktzungen (8) auch an der unteren Oberfläche (2a) des unteren Kontaktbleches (2) zur Anlage (gestrichelte Darstellung in Fig. 2). Dadurch ist die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktblech (1) und dem Kontaktblech (2) hergesellt, wo­ durch der jeweils angeschlossene Stromkreis geschlossen wird. Wird auf das Kontaktblech (1) weiterhin die Druckbelastung (12) ausgeübt, so wird die Kontaktzunge (8) im wesentlichen ela­ stisch plattgedrückt. Dabei werden aufgrund der Schrägstellung der Kontaktzunge (8) sowie der zugehörigen Blechlasche des Kontaktringes (7) die obere und die untere Stirnkante jeder Kontaktzunge (8) in Richtung des Pfeiles (14) radial und damit horizontal nach innen verschoben. Jede als obere Stirnkante dienende Biegekante (9) und jede untere Stirnkante (10) der Kontaktzungen (8) gleitet auf den zugehörigen Oberflächen (1a, 2a) der beiden Kontaktbleche (1, 2) entlang. Dadurch entsteht in gewissem Umfang ein Schleifkontakt, der eine selbstreini­ gende Funktion hat, da sich in diesem Bereich keine Ablage­ rungen bilden können. Sobald die Druckbelastung (12) von dem oberen Kontaktblech (1) weggenommen wird, wird das obere Kontaktblech (1) wieder in seine unbelastete Stellung durch die Federwirkung der Kontaktringe (7) der Abstandselemente (6) zurückgedrückt. Die Materialien für die Abstandselemente (6) und damit auch für die Kontaktringe (7) sind so gewählt, daß mehrere Millionen Schaltvorgänge ohne Ermüdungserscheinungen durchgeführt werden können, d. h. ohne daß die Isolier- und Abstandsfunktion der Abstandselemente (6) beeinträchtigt ist.

Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen andere Ab­ standselemente auf, die jedoch alle mit elektrisch leitfähigen Kontaktzungen versehen sind, die auf Höhe einer Isolierung an einer der beiden Kontaktflächen fixiert sind, schräg zu den Kontaktflächen ausgerichtet sind und seitlich über den jeweili­ gen Isolierbereich abragen.

Claims (8)

1. Schaltanordnung mit zwei in unterschiedlichen Ebenen parallel übereinander angeordneten, elektrisch leitfähigen und an einen Stromkreis anschließbaren Kontaktflächen, die durch wenigstens ein mit einer Isolierung versehenes Abstandselement in unbelastetem Zustand ohne Kontaktierung auf Abstand gehalten und bei einer Druckbelastung von außen miteinander kontaktier­ bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (6) wenigstens eine elektrisch leitfähige, elastisch biegsame Kontaktzunge (8) aufweist, die schräg zwischen den beiden Kontaktflächen (1a, 2a) ausgerichtet ist, seitlich über die Isolierung (11) des Abstandselementes (6) hinausragt und bei einer Druckbelastung von außen an beiden Kontaktflächen (1a, 2a) zur Anlage gelangt.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktzunge (8) ein Trägerteil (7) aufweist, das auf einer an einer der beiden Kontaktflächen (2a) fixierten Isolierschicht (11) angeordnet ist.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zu den Kontaktflächen (1a, 2a) lotrechte Höhe der wenigstens einen Kontaktzunge (8) in unbelastetem Zustand größer ist als die Dicke der Isolierschicht (11).

4. Schaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Trägerteil ein mehrere Kontaktzungen (8) aufweisender Kontaktring (7) vorgesehen ist, der auf einem Isolierring (11) angeordnet ist, wobei die Kontaktzungen (8) radial nach innen abragen.

5. Schaltanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kontaktring (7) und der Isolierring (11) mit der einen Kontaktfläche (2a) verklebt sind.

6. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kon­ taktzunge (8) aus Federstahl hergestellt ist.

7. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktring (7) aus Federstahl hergestellt ist.

8. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktring (7) ein Kugellagersicherungsring mit schräg nach oben und radial nach innen ragenden Blechlaschen (15) vorgesehen ist, wobei wenig­ stens eine der Blechlaschen (15) unter Bildung einer Kontakt­ zunge (8) schräg nach unten umgebogen ist.