Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Verbindungsvorrichtung mit einer mit einer Spannungsquelle verbindbaren und einen bistabilen Magnetschalter aufweisenden Schalteinrichtung und einer wenigstens einen Λuslöse agneten aufweisenden und mit einem Verbraucher verbindbaren Auslöseeinrichtung, mit der der Magnetschalter von einer Ruhelage in eine Arbeitslage bringbar und dabei der Kontakt wenigstens eines Kontaktpaares und die elektrische Verbindung zwischen der Schalteinrichtung und der Auslöseeinrichtung herstellbar ist.

Verbindungsvorrichtungen, bei denen die Schalteinrichtung als bistabiler Magnetschalter ausgebildet ist, sind bekannt. So ist z.B. in der DE 29 09 448 ein magnetisch betätigter elektrischer Schalter beschrieben, der eine Schalteinrichtung aufweist, deren Magnetschalter über einen schwenkbar festgelegten Magneten betätigt wird. In der Offenstellung wird der den Magnetschalter betätigende Schaltmagnet über zwei weitere Magnete, die ein gegenpoliges Feld aufweisen, aus dem Bereich des Kontaktpaares so weit herausgeschwenkt, daß der Schalter geöffnet ist. Ein Schließen des Schalters wird dadurch

erzielt, daß dem herausgeschwenkten Magneten ein in einer Auslöseeinrichtung vorgesehener Auslösemagnet angenähert wird, der den Magneten anzieht und in Richtung auf das Kontaktpaar wo weit verschwenkt, bis der Magnet am Kontaktpaar anliegt und diesen schließt. Durch Anlage der Auslöseeinrichtung an der Schalteinrichtung wird schließlich die elektrische Verbindung von der Spannungsquelle zum Verbraucher hergestellt. Als nachteilig hat sich bei dieser bekannten Anordnung herausgestellt, daß aufgrund der schwenkbaren Festlegung des den Magnetschalter betätigenden Magneten in der Schalteinrichtung eine nicht unbeachtliche Bautiefe und -breite erforderlich ist, da der Magnet eine gewisse Wegstrecke nach hinten wegschwenken muß. Außerdem hat sich als nachteilig herausgestellt, daß der Schaltpunkt, bei dem das Kontaktpaar geschlossen wird, nur ungenau einstellbar ist, da dieser von der Magnetkraft des zu verschwenkenden Magneten, von der Magnetkraft der den Magneten auslenkenden, seitlich angeordneten Magneten und schließlich von der Magnetkraft des Auslösemagneten abhängt. Hieraus resultieren schwer reproduzierbare Kräfteverhältnisse, die eine großzügige geometrische Auslegung aller Elemente erfordert. Insbesondere auch, um ein versehentliches Einschalten bei Erschütterungen zu vermeiden. Aufgrund des nur ungenau einstellbaren Schaltpunktes besteht die Möglichkeit, daß das Kontaktpaar durch den Magneten

zur gegenseitigen Anlage gebracht wird und dadurch die an der Oberfläche der Schalteinrichtung liegende Kontaktfläche mit der Spannungsquelle verbunden wird, bevor diese Kontaktfläche durch die angenäherte Auslöseeinrichtung vollständig abgedeckt worden ist. Auch beim Abheben der Auslöseeinrichtung besteht insbesondere aufgrund der Hysterese die Gefahr, daß man bei einer unachtsamen Betätigung der Vorrichtung versehentlich mit der Kontaktfläche in Berührung kommen und einen Stromschlag erhalten kann. Dies wird bei der bekannten Vorrichtung dadurch vermieden, daß die Kontaktfläche der Schalteinrichtung von einem großdimensionierten Rand umgeben ist, in den die Auslöseeinrichtung eingeschoben werden muß. Die Kindersicherheit ist nur bedingt gewährleistet. Es wird also das Prinzip des in der Bundesrepublik Deutschland üblichen Schutzkontaktsteckers verwendet. Zwar wird dadurch verhindert, daß die Kontaktfläche und damit ein spannungsführender Pol berührt werden kann, es muß jedoch in Kauf genommen werden, daß durch diese Maßnahme die Tiefe der Vorrichtung noch weiter vergrößert wird und daß die Vorrichtung aufgrund des vorstehenden Randes problematisch zu säubern ist. Außerdem ist bei einem vorstehenden Rand die Beschädigungsgefahr des Randes erhöht, was zu einer Sicherheitsbeeinträchtigung führen kann. Ferner ist die Ästhetik dieser Vorrichtung nur mäßig reizvoll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit einer geringeren Bautiefe bereitzustellen, die außerdem einen genauer definierbaren Schaltpunkt aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Magnetschalter die Kontakte zweier Kontaktpaare durch mindestens einen in der Schalteinrichtung verschiebliσh geführten Magneten geschlossen oder geöffnet werden, wobei der Magnet der Schalteinrichtung durch spezielle, in der Auslöseeinrichtung realisierte Magnetfelder in die Arbeitslage schaltbar und in der Ruhelage mit einer bestimmten Schwellkraft gegen einen Anschlag gedrängt ist.

Unter speziellen Magnetfeldern werden Magnetfelder verstanden, die in normaler, alltäglicher Umgebung nicht verfügbar sind, insbesondere nicht durch gebräuchliche Haushaltsmagnete erzeugt werden können, wodurch die Kindersicherheit der Verbindungsvorrichtung erhöht wird. Diese speziellen Magnetfelder können z.B. durch Verwendung besonders starker Hochenergiemagnete realisiert werden, oder sie sind durch magnetische Codierungen realisiert.

Dadurch, daß der Magnetschalter wenigstens einen in der

Schalteinrichtung verschieblich geführten Magneten aufweist, der in der Ruhelage gegen einen Anschlag gedrängt ist, wird der Kontakt der beiden Kontaktpaare erst dann geschlossen, wenn der Magnet die Ruhestellung verläßt und die Arbeitslage einnimmt, wobei er eine lineare Bewegung ausführt. Außerdem ist die lineare Bewegung des Magneten weitaus einfacher beherrschbar als Schwenkbewegungen oder dgl.. Bei der linearen Bewegung wird vorteilhaft der Kontakt der beiden Kontaktpaare erst dann geschlossen, wenn der Magnet den Verschiebeweg vollständig durchlaufen hat und demnach seine Arbeitslage einnimmt. Vorteilhaft ist der wenigstens eine Magnet auf einem Magnetschlitten angeordnet. Die Ruhelage des Magnetschlittens ist dadurch definiert, daß dieser über Magnetkräfte gegen einen Anschlag gedrängt ist. Werden nun der bzw. die beiden Auslösemagnete der Auslöseeinrichtung in Richtung auf die Schalteinrichtung bewegt, so wirken die Magnetkräfte der Auslösemagnete auf den Magnetschlitten ein. Da der Magnetschlitten aufgrund der Wechselwirkung der Magnetkräfte der Magnete der Schalteinrichtung mit einer ferromagnetischen Platte oder eines Permanentmagneten gegen einen Anschlag gedrängt ist, verläßt dieser seine Ruhelage so lange nicht, wie die Magnetkräfte des Auslösemagneten die Magnetkräfte der Magnete der Schalteinrichtung nicht überwiegen. Ab einer bestimmten Lage des Auslösemagneten in Bezug auf die

Schalteinrichtung werden dessen Magnetkräfte jedoch so groß, daß sie die Magnetkräfte der Magnete der Schalteinrichtung aufheben: Der Magnetschlitten ändert sprunghaft seine Position in Richtung Arbeitslage und schließt die Kontakte der beiden Kontaktpaare. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo der Magnet bei Annäherung der Auslöseeinrichtung sich allmählich in Richtung auf das Kontaktpaar bewegt, wird bei der Erfindung das Kontaktpaar spontan geschlossen. Hieraus resultiert nicht nur ein exakt definierbarer Schaltpunkt, sondern es wird auch ein funkensichereres Schalten gewährleistet. Die Auslösemagnete haben also eine Auslöse- und eine Haltefunktion.

Daneben bietet die Anordnung des Magnets bzw. der Magnete der Sσhalteinrichtung auf einem Magnetschlitten den Vorteil, daß beide Kontakte zur selben Zeit entweder ein- oder ausgeschaltet werden, daß sich ein schnelleres Abschaltverhalten, insbesondere bei schiefem Abheben des Auslöseelements ergibt, und daß ein Schaltvorgang nur dann ausgelöst wird, wenn die Auslösemagnete in der geometrisch vorgesehenen Lage mit dem Magnetschlitten in Wechselwirkung treten. Das gleichzeitige Schalten beider Kontaktpaare erhöht außerdem die Sicherheit der Verbindungsvorrichtung, wodurch die Möglichkeit ausgeschlossen wird, daß z.B. beim Abdrehen des Auslöseelements kein Kontakt z.B. über den Verbraucher unter Spannung steht und eventuell berührt werden kann.

Da die Magnetkraft der Magnete der Schalteinrichtung und der Magnete der Auslöseeinrichtung u.a. auch reversibel temperaturabhängig sind, wird mit der erfindungsgesmäßen Verbindungsvorrichtung ein weiterer Sicherheitsaspekt dadurch geschaffen, daß die Kontaktierung ab einer gewissen Temperatur unterbrochen wird. Befindet sich z.B. auf der Kontaktfläche ein Flüssigkeitsfilm und stellt dieser einen Widerstand dar, so wird dessen Temperatur durch den hindurchfließenden Strom allmählich erhöht. Dabei werden jedoch auch das Gehäuse der Schalteinrichtung und das Gehäuse der Auslöseeinrichtung erwärmt, was unterhalb einer bestimmten Temperaturgrenze unbedenklich ist. Ab einer bestimmten Temperatur kann dies jedoch zu einer Beschädigung der Vorrichtung führen. Die Magnete können nun so ausgewählt werden, daß deren Anziehungskraft ab einer bestimmten Temperatur, die unterhalb der kritischen Temperatur liegt, nicht mehr für eine gegenseitige Anziehung ausreicht. Erwärmt sich nun die erfindungsgemäße Vorrichtung so weit, bis diese Temperatur erreicht ist, so fällt der Magnetschalter ab und geht in seine Ruhestellung zurück. Da nun kein Strom mehr fließt, findet keine weitere Erwärmung statt und die gesamte Vorrichtung kühlt sich allmählich wieder ab. Hat sie eine Temperatur erreicht, bei der die Magnete ihre ursprüngliche Anziehungskraft wieder erreicht haben, so wird die Verbindung zwischen den beiden

Einrichtungen wiederhergestellt. Durch die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ist also ein Totalversagen aufgrund von thermischer Beschädigung ausgeschlossen.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Magnetschlitten über die Magnete mittels einer ferromagnetischen Platte in die Ruhelage gedrängt ist. Dabei bildet die ferromagnetische Platte den Anschlag für den Magnetschlitten. Wird bei dieser Ausführungsform die Auslöseeinrichtung mit dem Auslösemagnet der Schalteinrichtung angenähert, so wird der Magnetschlitten erst dann aus seiner Ruhelage in die Arbeitslage bewegt, wenn die Haftkraft der beiden Magnete an der ferromagnetischen Platte durch den Auslösemagnet bzw. durch die beiden Auslösemagneten der Auslöseeinrichtung überwunden wird. Solange der Magnetschlitten an der ferromagnetischen Platte anliegt, ist der Schaltkontakt der Vorrichtung mit Sicherheit noch nicht hergestellt.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Magnetschlitten über neben den Magneten angeordneten magnetischen Elementen in die Ruhelage gedrängt ist. Diese magnetischen Elemente werden z.B. von weiteren, mit der Schalteinrichtung starr verbundenen Magneten, insbesondere Ringmagneten, gebildet, die so gepolt sind, daß sie die Magnete

mit dem Magnetschlitten in die Ruhelage drängen. Auch diese Ausführungsform gewährleistet einen exakt definierten Schaltpunkt, da der Magnetschlitten erst dann aus seiner Ruhelage bewegt wird, wenn die Kraft der starr mit der Schalteinrichtung verbundenen magnetischen Elementen von der Magnetkraft des Auslösemagneten überwunden wird.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Verschieberichtung der Magnete von ihrer Ruhelage in die Arbeitslage der Aufsetzrichtung der Auslöseeinrichtung auf die Schalteinrichtung entspricht. Hierdurch erhält die Verbindungsvorrichtung eine einfache Bauform. Außerdem bedarf es außer dem Aufsetzen der Auslöseeinrichtung auf die Schalteinrichtung keiner zusätzlichen Handgriffe, um den elektrischen Kontakt herzustellen.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Magnete und/oder die Magnetplatte über zusätzliche mechanische Elemente, wie Federn oder dgl., in die Ruhelage gedrängt sind. Mit der Feder wird eine rücktreibende Kraft mit linearer Kennlinie erzeugt, die auf den Schlitten in Richtung auf dessen Ruhelage einwirkt, wodurch erreicht wird, daß das Hystereseverhalten der Schaltcharakteristik auf ein Minimum reduziert wird.

Eine weitere Vereinfachung der Ausgestaltung der erfindungsgeraäßen Vorrichtung wird dadurch erzielt, daß die Magnete der Sσhalteinrichtung und/oder die Auslösemagnete der Auslöseeinrichtung als stromführende Elemente ausgebildet sind. Hierdurch werden zusätzliche Bauteile vermieden, da der Strom direkt über die Magnete an die entsprechenden zugeordneten Kontakte herangeführt werden kann. Neben einer einfacheren Bauausführung der Vorrichtung kann durch diese Maßnahme auch das Bauvolumen reduziert werden.

Eine größere Sicherheit, eine Erhöhung der Haftkraft besonders gegen seitliches Verschieben in Verbindung mit einem schnellen Abschalten beim Abheben der Auslöseeinrichtung wird bevorzugt dadurch erzielt, daß die Magnete der Schalteinrichtung und die Auslösemagnete der Auslöseeinrichtuhg zueinander korrespondierende magnetische Codierungen aufweisen, insbesondere als ineinandergeschobene Ringmagnete ausgebildet sind. Ringmagnete haben den Vorteil, daß sie auf besonders einfache Weise herstellbar sind, indem nämlich in einen hülsenförmigen Ringmagneten ein zylinderförmiger magnetischer Kern eingeschoben wird. Dieser Kern weist jedoch eine gegensinnige Polung auf. Sind die Magnete der Schalteinrichtung und der Auslöseeinrichtung z.B. auf diese Weise codiert, so wirkt die Magnetkraft des Auslösemagneten nur dann auf den

Magneten der Schalteinrichtung, wenn die Magente zueinander korrespondierende Stellungen einnehmen. Aufgrund eines fehlenden Führungsrahmens wird die Herstellung eines Kontaktes auch bei schwer zugänglichen Stellen, z.B. hinter Möbeln und dgl. ermöglicht. Trotz der großen Haftkraft ist die Auslöseeinrichtung mühelos von der Schalteinrichtung entfernbar, da sie seitlich abgedreht werden kann. Insbesondere stellen vor der Verbindungsvorrichtung stehende Möbel kein Hindernis dar.

Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Magnetschlitten permanent mit der Spannungsquelle verbunden ist. Dies hat den Vorteil, daß lediglich durch die Lageänderung des Magnetschlittens, der dabei an den Kontaktpaaren zu liegen kommt, der Schalter geschlossen und die Kontaktierung hergestellt werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen,daß der Magnetschlitten in der Arbeitslage die Pole von zwei Kontakten überbrückt und dadurch die elektrische Verbindung herstellt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der überspannungssichere Luftabstand zwischen dem Magnetschlitten und den Polen kleiner gewählt werden kann, wodurch sich die Bautiefe der Vorrichtung verringert und der nichtlineare

Verlauf der Magnetkraft besser beherrschbar ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Verbindungsvorrichtung sieht vor, daß die Schalteinrichtung eine ebene Oberfläche aufweist und die von außen zugänglichen Kontakte aus einem niederohmigen, nicht ferromagnetischen Material bestehen. Diese flache und kompakte Bauweise der Schalteinrichtung besitzt den Vorteil, daß sie einfach zu säubern und damit hygienisch unproblematisch ist und zudem eine Beschädigungsgefahr vermindert ist. Neben diesen Vorteilen bietet die Schalteinrichtung neuartige Designmöglichkeiten mit attraktiven Anwendungen, die neuesten ästhetischen Gesichtspunkten gerecht wird.

Dadurch, daß die Schalteinrichtung und die Auslöseeinrichtung jeweils einen die Kontakte umgebenden Erdungsring aufweisen, wird die Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Berühren der Kontakte im eingeschalteten Zustand der Verbindungsvorrichtung weiter vermindert. Wird zwischen die Auslöseeinrichtung und die Schalteinrichtung ein flacher Gegenstand geschoben, so steht dieser stets in Kontakt mit dem Erdungsring, so daß ein Stromschlag weitestgehend vermieden wird. Diese Sicherheit ist auch bei aufliegendem Flüssigkeitsfilm gewährleistet.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Gehäuse der Auslöseeinrichtung einen den die Flachseite des Gehäuses überragenden Teil der Magnete umgebenden Rand auf, wobei innerhalb des Randes ein die Magnete umgebenes elastisches Element angeordnet ist, das den Rand und die Magnete überragt und wobei die Magnete mit das elastische Element durchdringenden Kontaktelementen, insbesondere elastisch in Verbindung stehen. Durch diese Ausgestaltung der der Schalteinrichtung zugewandten Seite der Auslöseeinrichtung ist diese bis zu einem bestimmten Grad verformbar. Ferner können kleine Unebenheiten auf der Kontaktfläche der Schalteinrichtung problemlos ausgeglichen werden. Dies hat zum Vorteil, daß die beiden Elemente hinsichtlich der Ebenheit ihrer Kontaktflächen mit geringerer Präzision gefertigt werden können und daher kostengünstiger herstellbar sind. Ferner führt ein einseitiges Anheben der Auslöseeinrichtung nicht sofort zur Trennung der Verbindungsvorrichtung. Ferner dient das elastische Element als Dichtung, so daß z.B. im geschalteten Zustand von außen kein Wasser zwischen die Kontaktflächen eindringen kann. Diese Ausgestaltung bietet auch eine erhöhte Funkensicherheit außerhalb des Gehäuses der Schalteinrichtung, da das Auslöseelement erst dann abgehoben wird, wenn der Schlitten seine Ruhelage einnimmt, in der die Kontaktpaare bereits offen sind.

Bevorzugt sind die Kontaktele ente topfförmig ausgebildet und nehmen das freie Ende der Magnete auf, wobei der Boden der Kontaktelemente die Kontaktstelle des Auslöseelements bildet. Hierdurch wird der Vorteil geschaffen, daß eine gewisse Spielfreiheit zwischen den Magneten der Schalteinrichtung und der Auslöseeinrichtung geschaffen wird, ohne daß sofort der Kontakt unterbrochen wird. Eine in dem elastischen Element eingesetzte insbesondere ebenfalls elastische Platte bildet die Anlagefläche der Auslöseeinrichtung und gewährleistet somit ein sattes Anliegen an der Schalteinrichtung, wobei jedoch die Auslöseeinrichtung Relativbewegungen durchführen kann, da die Platte über das elastische Element schwimmend aufgenommen ist.

Bevorzugt bilden die Platte, der Boden der Kontaktelemente und der Erdungsring eine ebene Anlagefläche, was u.a. eine leichte Reinigung der Kontaktfläche der Auslöseeinrichtung erlaubt. Ein einfacher Aufbau wird dadurch erzielt, daß die Auslösemagnete mit einem Stromleiter verbunden sind. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, daß die Enden des Stromleiters direkt mit den Auslösemagneten verlötet sind.

Bei einer vorteilhaften AusführungsVariante ist vorgesehen, daß die Verbindungsvorrichtung einteilig ausgebildet ist und sowohl die Schalteinrichtung als auch die Auslöseeinrichtung aufweist.

Bei dieser Ausgestaltung kann die Verbindungsvorrichtung sowohl als Schalteinrichtung als auch als Auslöseeinrichtung verwendet werden, und bilden eine erweiterbare, kombinierbare Mehrfachsteckerleiste. Diese Steckerleiste ist über ein Kabel an das Netz anzuschließen und kann über eine oder mehrere Schalteinrichtungen entsprechend viele Auslöεeeinrichtungen aufnehmen, die wiederum, da sie eine Schalteinrichtung besitzen, Auslöseeinrichtungen aufnehmen können. Die einzelnen Elemente können nach außen hin gleich ausgebildet sein, so daß auch eine Vielzahl von aneinandergekuppelten Verbindungsvorrichtungen ein ansprechendes ästhetisches Erscheinungsbild aufweisen. Die einzelnen

Verbindungsvorrichtungen können jedoch auch in Form und Farbe voneinander abweichen, so daß sie aufgrund der individuellen Kombination jeweils unterschiedliche Gebilde ergeben.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Schalteinrichtung einen herkömmlichen Stecker und/oder die Auslöseeinrichtung eine herkömmliche Steckdose aufweisen. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird eine Kindersicherung geschaffen, indem die Schalteinrichtung in eine herkömmliche Steckdose eingesteckt werden kann und somit diese Steckdose für das System der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung umgerüstet werden kann. Auch können die Stecker der Verbraucher dadurch umgerüstet werden, daß die Auslöseeinrichtung eine

herkömmliche Steckdose aufweist, so daß sie an die herkömmlichen Stecker angeschlossen werden kann. Die solchermaßen ausgebildeten Vorrichtungen sind wie Adapter handhabbar. Um ein unbeabsichtigtes Lösen von den herkömmlichen Steckern bzw. Steckdosen zu vermeiden, weisen sie Schraub- oder Schnappvorrichtungen auf, mit denen nur ein kontrolliertes Abziehen möglich ist.

Eine weitere Verminderung der Baugröße der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erzielt, daß die Magnete als Hochenergiemagnete ausgebildet sind und insbesondere aus der Gruppe der seltenen Erden wie Samarium-Kobalt oder Neodymium-Eisen-Bor bestehen. Magnete aus derartigen Verbindungen zeichnen sich durch ein hohes Energieprodukt und eine hohe Koerzitivfeidstärke aus und besitzen dadurch eine außergewöhnlich hohe Haftkraft. Ferner weisen die Magnete einen geringen elektrischen Widerstand auf, der durch Galvanisierung mit Kupfer noch weiter reduziert werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung

wiedergegebenen Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination bei der Erfindung verwirklicht sein. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 einen Längsschnit durch eine erste

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit von der Schalteinrichtung abgehobener Auslöseeinrichtung und in der Ruhelage sich befindendem Magnetschalter;

Figur 2 ein Kraft-Wege-Diagramm, die

Schaltcharakteristik einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigend;

Figur 3 ein weiteres Kraft- Wege-Diagramm, die

Schaltcharakteristik der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung zeigend;

Figur 4 einen Schnitt IV-IV gemäß Figur 1;

Figur 5 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des

Magnetschlittens;

Figur 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung;

Figur 7 eine Anordnung der Schaltmagnete und deren elektrische Schaltung;

Figur 8 eine Draufsicht auf die Kontaktseite einer weiteren Ausführungsform der Auslöseeinrichtung;

Figur 9 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Auslöseeinrichtung;

Figuren 10 jeweils einen Querschnitt durch zwei weitere und 11 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung;

Figur 12 eine schematische Wiedergabe einer Mehrfach- Verbindungsvorrichtung;

Figur 13 ein Anwendungsbeispiel der in der Figur 12 gezeigten Mehrfach-Verbindungsvorrichtung;

Figur 14 eine als Adapter ausgebildete Schalteinrichtung zur Verwendung bei herkömmlichen Steckdosen; und

Figur 15 eine als Adapter ausgebildete

Auslöseeinrichtung zur Verwendung bei üblichen Europa-Flach-Steckern.

Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer insgesamt mit 1 bezeichneten VerbindungsVorrichtung, die eine mit 2 bezeichnete Schalteinrichtung und eine mit 3 bezeichnete Auslöseeinrichtung aufweist. In der Schalteinrichtung 2 ist ein Magnetschalter 4 angeordnet, der aus zwei Magneten 5 und 6 und einem die Magneten 5 und 6 verbindenden Magnetschlitten 7 besteht. Der Magnetschlitten 7 ist im wesentlichen plattenförmig ausgestaltet und trägt auf seiner einen Flachseite die beiden Magente 5 und 6, wobei bevorzugt Hochenergiemagnete aus der Gruppe der seltenen Erden, wie z.B. Samarium-Kobalt oder Neodymium-Eisen-Bor Einsatz finden. Auf der gegenüberliegenden Flachseite liegt der Magnetschlitten 7 an einer gehäusefesten ferromagnetischen Platte 8 an, die als Anschlag 9 dient. Die in der Figur 1 gezeigte Stellung des Magnetschalters 4 bzw. die Lage des Magnetschlittens 7 mit den Magneten 5 und 6 stellt die Ruhelage dar. Diese Ruhelage ist stabil, da der Magnetschlitten 7 durch die Anziehungskraft der Magnete 5 und 6 auf die ferromagnetische Platte 8 an diese gedrängt wird. Diese Anziehungskraft hängt ab von der

Magnetkraft der Magnete 5 und 6 und vom Abstand dieser Magnete von der ferromagnetischen Platte 8. Dieser Abstand wird bestimmt von der Dicke 10 des Magnetschlittens 7 und ggf. von einer Galvanisierschicht 11 oder einer anderen elektrisch leitenden Verbindung, die zwischen der ferromagnetischen Platte 8 und den Magneten 5 und 6 auf der einen Flachseite des Magnetschlittens 7 aufgebracht ist. Ferner ist in Figur 1 erkennbar, daß an dem Magnetschlitten 7 schematisch wiedergegebene Federelemente 12 ohne Vorspannung anliegen.

Die Auslöseeinrichtung 3 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 13 und zwei in dem Gehäuse 13 festgelegten Auslösemagneten 14 und 15, von denen bei dieser Ausführungsform jeweils ein Pol bündig mit der der Schalteinrichtung 2 zugewandten Flachseite abschließt.

Wird diese Auslöseeinrichtung 3 der Schalteinrichtung 2 angenähert, so üben die beiden Auslösemagneten 14 und 15 Magnetkräfte auf die Magneten 5 und 6 aus. Wird die Anziehungskraft der beiden Auslösemagneten 14 und 15 so groß, daß sie die Haltekraft der Magnete 5 und 6 gegenüber der ferromagnetischen Platte 8 überwiegt, so wird der Magnetschlitten 7 in Richtung auf das Auslöseelement 3 linear, d.h. in der Figur 1 vertikal nach oben verschoben. Das Ende

des Verschiebeweges 22 ist dann erreicht, wenn die Magnete 5 und 6 an der Innenseite von in das Gehäuse 16 der Schalteinrichtung 2 eingelassenen Kontakthütchen 17 und 18 anliegen. In dieser Stellung liegen außerdem die Galvanisierschichten 11 des Magnetschlittens 7 an Kontaktstellen 19 und 20 an, die ihrerseits mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle in Verbindung stehen. Der Magnetschlitten 7 befindet sich nun in der Arbeitslage und verbindet die Kontaktstellen 19 und 20 mit den Kontakthütchen 17 und 18. An diesen Kontakthütchen 17 und 18 liegen die Auslöse agente 14 und 15 an, die ihrerseits mit einem ebenfalls nicht dargestellten Verbraucher in Verbindung stehen.

Ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktstellen 19 und 20 und dem Verbraucher wird dadurch gewährleistet, daß die Magnete 5 und 6 bzw. 14 und 15 einen geringen elektrischen Widerstand aufweisen, wobei die elektrische Leitfähigkeit ggf. durch Galvanisierung mit Kupfer noch weiter reduziert werden kann. Die Magnete 5 und 6 sind auf den Magnetschlitten 7 aufgelötet, wobei die elektrische Verbindung zwischen den Magneten 5 und 6 um mindestens den überspannungssicheren Luftabstand 21 unterbrochen ist. Die dünnen, niederohmigen und nicht ferromagnetischen Kontakthütchen 17 und 18 befinden sich im Abstand 22 von den Magneten 5 und 6, wobei der Abstand 22

dem Arbeitsweg des Magnetschlittens 7 von der Ruhe- in die Arbeitslage entspricht. Dieser Abstand 22 entspricht auch dem Abstand 23 der Kontaktstellen 19 und 20 von der Galvanisierschicht 11 des Magnetschlittens 7. Die Summe der beiden Abstände 22 und 23 entsprechen mindestens dem überspannungssicheren Luftabstand 21. Schließlich weist das Gehäuse im Bereich seines Randes einen Erdungsring 56 auf.

Das in der Figur 2 wiedergegebene Diagramm, das nur qualitativ zu verstehen ist, zeigt die Schaltcharakterisitk der Ausführungsform der Figur 1, wobei die Federelemente 12 unberücksichtigt bleiben, d.h. die Federlemente 12 eine Federkraft von Null aufweisen. Entlang der Abszisse ist der Abstand s zwischen den Magneten 5 und 6 und den Auslösemagneten 14 und 15 in mm aufgetragen, wohingegen die Ordinate die auf den Magnetschlitten 7 wirkende Kraft F anzeigt. Die Ein- und Ausschaltpunkte 24 und 25 sind erreicht, wenn die Magnete 5 und 6 an den Kontakthütchen 17 und 18 gerade anliegen bzw. sich von diesen gerade lösen. Bei Annäherung der Auslöseeinrichtung 3 folgt der Kraftverlauf der Kurve 26. Ab der Schnittlinie mit der Abszisse fängt der Magnetschlitten 7 an, sich frei über den Arbeitsweg 22 zu bewegen (gestrichelte Linie), bis die Magnete 5 und 6 an den Innenflächen der Kontakthütchen 17 und 18 anliegen. Beim

Abheben der Auslöseeinrichtung 3 folgt der Kraftverlauf der Kurve 27, bis der Magnetschlitten 7 beim Ausschaltpunkt 25 wieder in die Ruhelage gezogen wird. Ab dem Ausschaltpunkt 25 bewegt sich der Magnetschlitten 7 entlang der dort angesetzten gestrichelten Linie zur Kurve 26. Die Schaltcharakteristik zeigt ein ausgeprägtes Hystereverhalten. Bis zum Abschalten muß die Auslöseeinrichtung 3 einige mm (in der Zeichnung ca. 9 mm) abgehoben werden. Um eine geometrische Sicherheitsvorkehrung in Form einer Vertiefung zu vermeiden, wird die rücktreibende Kraft durch die Federelemente 12 mit linearer Kennlinie ergänzt. Dadurch läßt sich die Hysterese auf ca. 0,1 bis 0,5 mm verengen. Eine derartige Schaltcharakteristik ist in dem Kraft-Wege-Diagramm der Figur 3 wiedergegeben, die ebenfalls nur qualitativ zu verstehen ist. Der Ein- und Ausschaltpunkt 24 bzw. 25 kann dicht über der Oberfläche der Schalteinrichtung 2 eingestellt werden.

Das in der Figur 1 wiedergegebene Federelement 12 ist, wie bereits erwähnt, nur schematisch dargestellt. Eine Ausführungsform dieses Federelements 12 ist in der Figur 4 gezeigt, die einen Schnitt IV-IV der Figur 1 wiedergibt. Das Federelement 12 ist bei dieser Ausführungsform als Blattfeder 28 ausgeführt, die beidseitig im Gehäuse 16 eingespannt und mittig über die ganze Kontaktfläche der Galvanisierschicht ll

des Magnetschlittens 7 sich erstreckt und an diesem befestigt ist. Der Magnetschlitten 7 ist dadurch nicht mehr frei beweglich, sondern wird durch die Blattfeder 28 definiert geführt. Dadurch werden Reibungskräfte und -Verluste vermieden. Um sichere, federnde Kontakte zu gewährleisten, ist die Kontaktstelle 20 ebenfalls als Blattfeder ausgebildet und weist einen geringen Federweg 29 auf. Die Blattfeder 28 ist in der Ruhelage nicht vorgespannt.

In der Figur 5 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Magnetschlittens 7 wiedergegeben, der im wesentlichen die Form eines Rechtecks aufweist, bei dem beidseitig in der Längsachse liegende Kontaktzungen 30 vorstehen. Diese Kontaktzungen 30 dienen zur Befestigung der Blattfedern 28. Ein derart ausgebildeter Magentschlitten 7, der die Magnete 5 und 6 trägt, weist gegenüber unabhängig voneinander schaltbaren Einzelmagneten die Vorteile auf, daß beide Kontakte zur selben Zeit entweder ein- oder ausgeschaltet werden, daß sie ein schnelleres Abschaltverhalten, insbesondere bei schiefem Abheben der Auslöseeinrichtung 3 aufweisen, und daß ein Schaltvorgang nur dann ausgelöst wird, wenn beide Auslösemagente 14 und 15 in der geometrisch vorgesehenen Lage mit dem Magnetschlitten 7 in Wechselwirkung stehen. Die Kraft eines einzelnen Magneten reicht nicht aus.

um den Magnetschlitten 7 von der Ruhe- in die Arbeitslage zu bewegen oder dort zu halten.

Um zu verhindern, daß der Magnetschlitten 7 mit beliebigen, ausreichend starken Magneten, insbesondere potentiellen Haushaltsmagneten, geschaltet werden kann, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform die verwendeten Magnete 5 und 6 bzw. 14 und 15 codiert. Dies erfolgt z.B. dadurch, daß die Magnete 5 und 6 bzw. 14 und 15 aus mehreren, alternierend gepolten Magneten zusammengesetzt sind. Am zweckmäßigsten ist die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Codierung, bei der ein zylinderförmiger Innenmagnet 31 in einen Ringmagneten 32 etwa gleichen Volumens gegenpolig eingeschoben ist. Andere Codierungen sind denkbar, solange sie der Forderung der Rotationssymraetrie um den Punkt 33 genügen.

Ein weiterer Vorteil von alternierend gepolten Feldern ist zudem die erhöhte Haftkraft, die insbesondere gegen seitliches Verschieben wesentlich verbessert ist. Mit der vorgeschlagenen Codierung ist diese Haftkraftverbesserung in alle Richtungen der Oberflächenebene auf einfache Weise realisiert. Ein weiterer Vorteil gegenpoliger Magnetfelder ist schließlich ein schnelleres Abschaltverhalten des bistabilen Magnetschalters 4, insbesondere beim Abdrehen.

Die Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung 1, bei der die Doppelfunktion der Auslösemagnete 14,15, nämlich einerseits das Auslösen des Schaltvorganges, andererseits die mechanische Haftung der Auslöseeinrichtung 3 an der Schalteinrichtung 2, getrennt ist. Die Auslöseeinrichtung 3 weist zusätzlich einen zwischen die zwei Magneten 14,15 mittig angebrachten Magneten 57 auf, wobei die Magnete 14,15 als Haftmagnete und der Magnet 57 als Auslösemagnet dient. Entsprechend enthält die Schalteinrichtung einen dazu korrespondierenden Schaltmagneten 58, der auf dem elektrisch isolierenden Magnetschlitten 7 aufgebracht ist. Die Kontaktflächen 17,18 können bei dieser Ausführungsform aus elektrisch gut leitendem ferromagnetischen Material oder aus Permanentmagneten oder aus einer Kombination bestehen, die bei Auflage der Magnete 14,15 einen geschlossenen Magnetkreis mit höchster Haftkraft ermöglichen. Auf dem Magnetschlitten 7 sind elektrisch leitende Flächen 11 vorgesehen, über die die spannungsführenden Zuleitungen 19,20 mit den Kontaktflächen 17,18 im geschalteten Zustand überbrückt werden. Der Schaltmagnet 58 kann bei dieser Ausführungsform relativ klein dimensioniert werden, da er nur die für sichere Kontakte erforderlichen Kontaktkräfte erbringen muß. Die Rückstellfedern 12 können somit kleiner ausfallen. Außerdem können die Kontaktplatten 17,18 relativ

dick ausgebildet sein. Ferner kann der Abstand zwischen den Magneten 57 und 58 relativ groß sein.

In der Figur 7 ist eine Ausführungsform wiedergegeben, bei der die gegenseitige Abhängigkeit der Kontaktherstellung durch elektrische Schaltvorgänge erzeugt wird. Dabei sind zwei Schaltmagnete 5,6 auf zwei Schlitten 7a,7b aufgebracht und unabhängig voneinander schaltbar, wobei jeder der Magnetschlitten 7a,7b dem anderen elektrisch vorgeschaltet ist. In der Arbeitslage gibt der vorgeschaltete Magnetschlitten die jeweilige Spannungsquelle für den anderen Schlitten zum Schalten frei, indem die an der Gehäusedecke angebrachten Zuleitungen 19,20 durch die auf dem Schlitten befindlichen elektrischen Leiterbahnen 59,60 mit den ebenfalls an der Gehäusedecke angebrachten Überbrückungsstegen 61,62 elektrisch verbunden werden.

Durch geeignet angebrachte geometrische Erhöhungen bzw. Vertiefungen auf der Schalteinrichtung 2 und korrespondierend dazu an der Auslöseeinrichtung 3 kann erreicht werden, daß die Kontakte nur hergestellt bzw. auch gehalten werden, wenn die Auslöseeinrichtung 3 sich in der dafür vorgesehenen Position befindet. Z.B. könnten die Kontaktflächen 17,18 als leichte Erhebung ausgebildet sein oder Erhebungen bzw. Vertiefungen

aufweisen, wobei die Höhenunterschiede im Bereich von 1 bis 2 mm Höhe liegen.

Die Figur 8 zeigt eine Draufsicht auf die Kontaktoberfläche der Auslöseeinrichtung 3, bei der die Auslösemagnete 14 und 15 fest mit dem nichtmagnetischen und isolierenden Gehäuse 13 verbunden sind. Die nicht dargestellten Anschlußkabel sind z.B.- direkt mit den Auslösemagneten 14 und 15 verlötet. Ferner ist in Figur 8 zu erkennen, daß die beiden Magnete 14 und 15 von einem Erdungsring 34 umgeben sind, der bündig in das elektrisch isolierende Gehäuse 13 eingelassen ist und mindestens einen überspannungssicheren Luftabstand 35 zu den Magneten 14 und 15 aufweist. Wird bei einer derart ausgebildeten Auslöseeinrichtung 3 ein flacher Metallgegenstand zwischen Auslöseeinrichtung 3 und Schalteinrichtung 2 geschoben und ein spannungsführender Pol berührt, so wird durch den Erdungsring 34 die Gefahr eines elektrischen Schlages vermieden.

Bei dem in der Figur 9 wiedergegebenen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Auslöseeinrichtung 3 ist das Gehäuse 13 mit einem umlaufenden Rand 48 versehen. Dieser Rand 48 umschließt ein elastisches Element 49, welches die Auslösemagnete 14 und 15 in entsprechenden Ausnehmungen

aufnimmt und zusätzlich als Dichtung wirkt. Die Auslösemagnete 14 und 15 sind mit dem Gehäuse 13 starr verbunden und weisen an ihren Rückseiten angelötete Leitungen 50 auf. Die gegenüberliegenden Seiten der beiden Auslösemagnete 14 und 15 sind von zwei Kontaktelementen 51 und 52 übergriffen, die topfförmig ausgebildet sind und mit ihrem Rand das freie Ende der beiden Auslösemagnete 14 und 15 übergreifen. Die Ränder sind so abgewinkelt, daß sie geringfügig nach innen gebogen sind und einen Winkel von weniger als 90 ^* einschließen. Hierdurch wird eine erhöhte Funkensicherheit außerhalb der Schalteinrichtung geschaffen. Das elastische Element 49 ist z.B. als Gummischicht ausgebildet und weist ebenfalls einen umlaufenden Rand 53 auf, der den Erdungsring 34 umgreift. Schließlich befindet sich innerhalb des Erdungsrings 34 eine Bodenplatte 54, die Ausnehmungen aufweist, durch die die beiden Kontaktelernen e 54 und 52 hindurchtreten können. Die Bodenplatte 54 erlaubt ein sattes Aufliegen der Auslöseeinrichtung 3 auf der Schalteinrichtung 2, wobei jedoch durch das elastische Element 49 gegenseitige Relativbewegungen der beiden Einrichtungen 2 und 3 in geringem Maße ermöglicht werden. Der durch das elastische Element 49 mögliche Federweg für die beiden Auslösemagnete 14 und 15 ist mit 55 bezeichnet und stellt auch den Arbeitsweg der beiden Kontaktelemente 51 und 52 dar. Bei aufgesetzter Auslöseeinrichtung 3 ist also das

elastische Element 49 um einen Betrag 55 zusammengepreßt. Hierdurch ist es nahezu fast unmöglich, einen flachen Metallgegenstand zwischen die Schalteinrichtung 2 und die Auslöseeinrichtung 3 einzuschieben, ohne einen Kurzschluß zum Erdungsring 34 auszulösen. Eine Personengefährung ist deshalb weitestgehend ausgeschlossen. Ferner kann aufgrund des zusammengepreßten elastischen Elements bzw. aufgrund dessen Randes 53 in geschaltetem Zustand der Vorrichtung 1 kein Wasser zwischen die beiden Einrichtungen 2 und 3 eindringen.

Weitere Ausführungsformen des Aufbaus der Schalteinrichtung 2 sind in den Figuren 10 und 11 dargestellt. Die Figur 10 zeigt einen Magnetschalter 4, bei dem ein Innenmagnet 36 gegenpolig in einem äußeren Ringmagneten 37 sitzt. Der Innenmagnet 36 befindet sich im Kräftgleichgewicht, wenn sich die Mittelebenen von Innenmagnet 36 und Ringmagnet 37 decken. Bei Annäherung des Auslösemagneten 14 wird der Innenmagnet 36, geführt durch einen Isolationsring 38, aufgrund der abstoßenden Kräfte in Richtung des Bodens des Gehäuses 16 gedrückt, wo er schießlich die spannungsführende Kontaktstelle 19 und einen Leitungsstreifen 39, der mit dem Kontakthütchen 17 verbunden ist, überbrückt. Bei Verwendung eines derart aufgebauten MagnetSchalters 4 kann ein Federelement 12 entfallen.

Bei der in der Figur 11 gezeigten Ausführungsform eines Magnetschalters 4 ist ein zylinderförmiger Innenmagnet 36 gleichpolig in einem äußeren, im Gehäuse 16 fest angeordneten Ringmagneten 37 vorgesehen. Der Innenmagnet 36 befindet sich in einem Isolationsring 38 und wird aufgrund der abstoßenden Kräfte gegen den Boden des Gehäuses 16 in die Ruhelage gedrängt. Nähert sich der Auslösemagnet 14, so wird der Innenmagnet 36 ab dem Einschaltpunkt von den anziehenden Kräften gegen das Kontakthütchen 17 gezogen. Die vom Ringmagnet 37 erzeugte abstoßende Kraft zeigt mit abnehmendem Abstand 40 einen parabelförmigen Verlauf mit Maximum in der Mittelebene 41. Durch geeignete geometrische Dimensionierung von Innenmagnet 36 und Ringmagnet 37 in Kombination mit einer rückwärtigen ferromagnetischen Platte 8 kann die korrigierende Federkraft wesentlich verringert werden bzw. eventuell sogar vollständig wegfallen und dadurch der Aufbau vereinfacht werden. Der Innenmagnet 36 hat nur die Funktion der Kontaktherstellung und kann deshalb relativ klein dimensioniert werden. Die Haftkraft, mit der der Auslösemagnet 14 gehalten wird, beruht im wesentlichen auf der Wechselwirkung mit dem Ringmagneten 37 (siehe auch Figur 10).

In der Figur 12 ist in schematischer Weise eine Ausführungsform einer Mehrfach-Verbindungsvorrichtung 42

dargestellt, die sowohl die Schalteinrichtung 2 als auch die Auslöseeinrichtung 3 aufweist, die von außen nicht zu unterscheiden sind, sondern nur aufgrund der Wirkung ihrer Magnetkräfte. Mehrere dieser Mehrfach-Verbindungsvorrichtungen 42 können bausteinartig beliebig aneinandergefügt werden und bilden auf diese Weise eine Art Mehrfachsteckdose, deren maximale Größe durch die zulässige Gesamtlast bestimmt ist. Bei dieser Kombinationsanordnung ist ein Mutterelement über ein Kabel ans Netz angeschlossen und kann an den übrigen drei Seitenkanten jeweils eine Mehrfach-Verbindungsvorrichtung 42 mit einem daran angeschlossenen Verbraucher aufnehmen. Das Mutterelement weist von außen zugängliche Sicherungen auf. Vorteilhaft sind das Mutterelement und die

Mehrfach-Verbindungsvorrichtungen optisch gleich ausgebildet, so daß sich eine elegante, handliche und in Form und Farbe ansprechende Kombinationsanordnung aufbauen lassen kann. Eine derartige Anordnung ist in schematischer Weise in der Figur 13 wiedergegeben.

Eine Anwendungsform der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung 2 ist in der Figur 14 wiedergegeben und kann z.B. als Alternative zu den bislang üblichen Kindersicherungen für herkömmliche Steckdosen dienen. Diese Anordnung besteht aus einem Steckdosenadapter 43, der auf seiner Unterseite

entsprechend den standardisierten Netzsteckern mit Kontaktstiften 44 und Schutzkontakt ausgebildet ist. Dieser Adapter 43 ist in Form und Dimension so ausgebildet, daß er möglichst bündig und mit hoher Haftkraft in der herkömmlichen Steckdose sitzt und nur mit speziellem Werkzeug wieder abnehmbar ist. Dabei ist die Haftkraft wesentlich höher als die Haftkräfte einer mit einer Schalteinrichtung 2 verbundenen Auslöseeinrichtung 3.

Zur einfachen Umrüstung wird ein Steckeradapter 45 vorgeschlagen, der in der Figur 15 wiedergegeben ist. Dieser Steckeradapter weist eine Buchse auf, in die Steckerkontaktstifte 46 herkömmlicher Europa-Flach-Stecker 47 eingeschoben werden können. Auf der Oberseite befindet sich die erfindungsgemäße Auslöseeinrichtung 3, deren Magnete mit den Steckerkontaktstiften 46 elektrisch verbunden sind. Mit den Adaptern 43 und 45 können somit herkömmliche Steckdosen und Stecker auf die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 umgerüstet werden, ohne daß diese ausgetauscht werden müßten.