DE102006034868A1 - Pressure sensor switch has a diaphragm that operates against a snap action disc that serves as a movable contact - Google Patents

Pressure sensor switch has a diaphragm that operates against a snap action disc that serves as a movable contact Download PDF

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Abstract

The pressure switch has an actuator diaphragm [11] and pressure is applied to the top side. The centre part [5] acts on a metal snap action disc [3] which normally is in contact with fixed contacts [2]. When the pressure reaches a limit the disc inverts against a support ring [9] and the contacts open.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a pressure sensor according to the preamble of the claim 1.

Solche Drucksensoren können in der Art eines Druckschalters ausgebildet sein und beispielsweise zur Unterbrechung eines Stromkreises bei Überschreiten eines bestimmten Drucks dienen.Such Pressure sensors can be formed in the manner of a pressure switch and, for example to interrupt a circuit when a certain exceeded Serve pressure.

An sich sind Druckschalter bekannt, die Festkontakte sowie eine Schnappscheibe zur Überbrückung der Festkontakte aufweisen. Die Schnappscheibe ist mittels eines Randbereichs an dem einen Festkontakt anlegbar. Die Schnappscheibe ist durch Druckeinwirkung betätigbar, indem bei Überschreiten eines Druckgrenzwerts im Zentralbereich der Schnappscheibe ein Umschnappen erfolgt. Bei den bekannten Druckschaltern liegt dann der umgeschnappte Zentralbereich an dem weiteren Festkontakt an, so daß die beiden Festkontakte überbrückt sind.At There are known pressure switch, the fixed contacts and a snap disk to bridge the Have fixed contacts. The snap disc is by means of a border area can be applied to the one fixed contact. The snap disc is pressurized operable by exceeding one Pressure limit in the central area of the snap disk a snap he follows. In the known pressure switches then the umgeschnappte Central area on the other fixed contact, so that the two Fixed contacts are bridged.

Diese bekannten Druckschalter werden als elektrische Schalter verwendet. Zum Einsatz als Drucksensor sind diese Schalter jedoch nicht geeignet.These known pressure switches are used as electrical switches. However, these switches are not suitable for use as a pressure sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Druckschalter derart weiterzuentwickeln, daß dieser als Drucksensor verwendbar ist. Insbesondere soll mit Hilfe des Drucksensors eine Drucküberschreitung in einem geschlossenen Raum erkennbar sein und bei Vorliegen der Drucküberschreitung ein elektrisches Signal abgegeben werden.Of the Invention is based on the object to further develop the pressure switch so that this can be used as a pressure sensor. In particular, with the help of the Pressure sensor, a pressure exceeded be seen in a closed room and in the presence of the overpressure an electrical signal is emitted.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Druckschalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These Task is in a generic pressure switch by the characterizing features of claim 1 solved.

Bei der Erfindung ist die Schnappscheibe derart im Drucksensor gelagert, daß bei nicht betätigter Schnappscheibe der Randbereich an den Festkontakten anliegt. Bei betätigter Schnappscheibe hingegen ist der Randbereich von den Festkontakten abgehoben, womit der Stromkreis zwischen den beiden Festkontakten unterbrochen ist. Mit anderen Worten öffnet bei Druckanstieg die untypisch angebrachte Schnappscheibe, betätigt beispielsweise mittels eines Betätigers und einer Membrane, den Stromkreis. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.at According to the invention, the snap disk is mounted in the pressure sensor, that at not activated Snap disk of the edge area abuts the fixed contacts. at actuated Snap disk, however, the edge area is lifted from the fixed contacts, which breaks the circuit between the two fixed contacts is. In other words, it opens when the pressure rises, the atypically attached snap-action disc actuates, for example by means of an actuator and a membrane, the circuit. Further embodiments of Invention are the subject of the dependent claims.

In üblicher Weise besitzt der Drucksensor ein Gehäuse, das beispielsweise einen Sockel und einen Deckel umfaßt. Zweckmäßigerweise ist der Deckel der einfachen Montage halber am Sockel aufgerastet. Um einen exakten Umschnapp-Punkt zu gewährleisten, ist im Gehäuse eine Stützfläche für einen zwischen dem Randbereich und dem Zentralbereich befindlichen Lagerbereich der Schnappscheibe angeordnet. Der Lagerbereich liegt dann bei betätigter Schnappscheibe an der Stützfläche auf.In usual Way, the pressure sensor has a housing, for example, a Includes pedestal and a lid. Conveniently, the lid is snapped on the base for easy installation half. To ensure an exact snap-on point, is in the housing a Support surface for one between the edge area and the central area storage area arranged the snap disk. The storage area is then actuated snap disk on the support surface.

Wie bereits erwähnt, kann das Gehäuse zwischen dem Sockel und dem Deckel mit einer abdichtenden Membran versehen sein. Der im geschlossene Raum vorhandene Druck wirkt auf die Membran ein, wozu wenigstens eine Öffnung am Deckel befindlich sein kann. Die Membran wirkt ihrerseits wiederum mit einem Betätigungsteil zusammen, was zu einer funktionssicheren Kräfteübertragung auf die Schnappscheibe beiträgt. Zweckmäßigerweise wirkt das Betätigungsteil aufgrund des Zusammenwirkens mit der Membran in etwa mittig auf den Zentralbereich der Schnappscheibe zu deren Betätigung ein, womit ein exaktes Umschnappen gewährleistet ist.As already mentioned, can the case between the base and the lid with a sealing membrane be provided. The existing in closed space pressure acts the membrane, including at least one opening located on the lid can be. The membrane in turn acts with an actuating part together, resulting in a functionally reliable transmission of forces on the snap disk contributes. Conveniently, the actuating part acts due to the interaction with the membrane approximately in the middle the central portion of the snap disk for their operation, whereby ensures an exact snap is.

In fertigungstechnisch einfacher Ausgestaltung besitzen die Festkontakte eine in etwa kreisabschnittsförmige Fläche. Die Schnappscheibe weist am Randbereich einen Fußpunkt auf, wobei der Fußpunkt bei nicht betätigter Schnappscheibe an der kreisabschnittsförmigen Fläche anliegt. Von der kreisabschnittsförmigen Fläche kann ein insbesondere einstückig angeformter, aus dem Gehäuse herausragender elektrischer Anschluß abgehen. Damit ist der Anschluß im Festkontakt als eine Art von Stanz-Biege-Teil integriert.In manufacturing technology simple configuration have the fixed contacts a roughly circular section Area. The snap disc has at the edge of a foot point, the base point at not activated Snap disc rests against the circular section-shaped surface. From the circular section-shaped surface can a particular integrally molded, out of the case excellent electrical connection go out. This is the connection in the fixed contact integrated as a type of punching-bending part.

Es bietet sich an, daß die Schnappscheibe sowie die Festkontakte aus Metall bestehen. Das Gehäuse sowie das Betätigungsteil bestehen üblicherweise aus einem thermoplastischen Kunststoff. Als Material für die Membran eignet sich ein elastomerer Kunststoff.It suggests that the Snap disc and the fixed contacts made of metal. The case as well the actuating part usually exist made of a thermoplastic material. As material for the membrane is an elastomeric plastic.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es sich um einen sehr kostengünstigen und dennoch funktionssicheren Drucksensor handelt. Der Drucksensor zeichnet sich durch eine einfache Bauweise aus, die zudem in einfacher Weise montierbar ist.The particular advantages of the invention are that it a very cost effective and yet functionally reliable pressure sensor is. The pressure sensor is characterized by a simple design, which also in simple Way is mountable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenOne embodiment the invention with various developments and refinements is shown in the drawings and will be described in more detail below. Show it

1 einen Drucksensor in perspektivischer Ansicht, 1 a pressure sensor in perspective view,

2 den Drucksensor aus 1 in einer Explosionsdarstellung, 2 the pressure sensor off 1 in an exploded view,

3 einen Schnitt durch den Drucksensor aus 1, wobei die Schnappscheibe unbetätigt ist, und 3 a section through the pressure sensor 1 , wherein the snap disc is unconfirmed, and

4 einen Schnitt durch den Drucksensor aus 1, wobei die Schnappscheibe betätigt ist. 4 a section through the pressure sensor 1 , wherein the snap disc is actuated.

In 1 ist ein Drucksensor 1 zu sehen, der in einem Elektrogerät verwendbar ist. Beispielsweise kann es sich um ein akkubetriebenes Elektrogerät handeln. Beim Laden des Akkus kann Wasserstoffgas entstehen. In diesem Fall ist es aus Sicherheitsgründen notwendig, für eine Unterbrechung der Spannung zu sorgen, wenn der Druck des Wasserstoffgases einen kritischen Wert überschreitet, damit das Elektrogerät vor einer eventuellen Explosion geschützt ist. Insbesondere eignet sich der Drucksensor 1 zum Einsatz in einer elektrischen Zahnbürste.In 1 is a pressure sensor 1 to see that is usable in an electrical appliance. For example, it may be a battery-operated electrical appliance. When charging the battery can produce hydrogen gas. In this case, for safety reasons, it is necessary to cut off the voltage when the pressure of the hydrogen gas exceeds a critical value, so that the electrical appliance is protected against a possible explosion. In particular, the pressure sensor is suitable 1 for use in an electric toothbrush.

Wie weiter anhand von 2 zu erkennen ist, besitzt der insbesondere in der Art eines Druckschalters ausgebildete Drucksensor 1 Festkontakte 2, 2' sowie eine Schnappscheibe 3 zur Überbrückung der Festkontakte 2, 2'. Die Schnappscheibe 3 ist mittels eines Randbereichs 4 an den Festkontakten 2, 2' anlegbar. In üblicher Weise ist die Schnappscheibe 3 durch Druckeinwirkung im Zentralbereich 5 durch Umschnappen betätigbar, wobei das Umschnappen bei einer einen Druckgenzwert überschreitenden Druckeinwirkung erfolgt. Erfindungsgemäß ist nun die Schnappscheibe 3 derart im Drucksensor 1 gelagert, daß bei nicht betätigter Schnappscheibe 3 der Randbereich 4 gemäß 3 an den Festkontakten 2, 2' anliegt sowie bei betätigter Schnappscheibe 3 der Randbereich 4 gemäß 4 von den Festkontakten 2, 2' abgehoben ist.As further on from 2 can be seen, has the trained in particular in the manner of a pressure switch pressure sensor 1 fixed contacts 2 . 2 ' as well as a snap disc 3 for bridging the fixed contacts 2 . 2 ' , The snap-disk 3 is by means of a border area 4 on the fixed contacts 2 . 2 ' applied. In the usual way is the snap disc 3 by pressure in the central area 5 can be actuated by snapping over, wherein the snap-over takes place at a pressure effect exceeding a printing value. According to the invention is now the snap disk 3 such in the pressure sensor 1 stored that when not operated snap disk 3 the border area 4 according to 3 on the fixed contacts 2 . 2 ' rests as well as with actuated snap disc 3 the border area 4 according to 4 from the fixed contacts 2 . 2 ' is lifted off.

Der Drucksensor 1 weist ein in 1 sichtbares Gehäuse 6 auf. Entsprechend der 2 umfaßt das Gehäuse 6 einen Sockel 7 und einen Deckel 8, wobei der Deckel 8 am Sockel 7 mittels Rast- und/oder Schnapphaken 16 aufgerastet ist. Im Gehäuse 6 ist eine Stützfläche 9 für einen zwischen dem Randbereich 4 und dem Zentralbereich 5 befindlichen Lagerbereich 10 der Schnappscheibe 3 angeordnet. Diese Anordnung ist derart ausgelegt, daß der Lagerbereich 10 bei betätigter Schnappscheibe 3 an der Stützfläche 9 aufliegt, wie der 4 zu entnehmen ist.The pressure sensor 1 has an in 1 visible housing 6 on. According to the 2 includes the housing 6 a pedestal 7 and a lid 8th , where the lid 8th at the base 7 by means of latching and / or snap hooks 16 is locked. In the case 6 is a support surface 9 for one between the border area 4 and the central area 5 located storage area 10 the snap disc 3 arranged. This arrangement is designed such that the storage area 10 with operated snap-action disc 3 on the support surface 9 such as the 4 can be seen.

Wie weiter in 3 zu sehen ist, ist das Gehäuse 6 zwischen dem Sockel 7 und dem Deckel 8 mit einer abdichtenden Membran 11 versehen. Auf die Membran 11 wirkt der Druck ein, wozu wenigstens eine in 1 sichtbare Öffnung 12 am Deckel 8 befindlich ist.As in further 3 can be seen, is the case 6 between the pedestal 7 and the lid 8th with a sealing membrane 11 Mistake. On the membrane 11 The pressure acts, including at least one in 1 visible opening 12 on the lid 8th is located.

Zweckmäßigerweise weist der Deckel 8 mehrere solcher Öffnungen 12 auf. Die Membran 11 wirkt dabei wiederum mit einem in 2 sichtbaren Betätigungsteil 13 zusammen. Das Betätigungsteil 13 wirkt aufgrund des Zusammenwirkens mit der Membran 11 in etwa mittig auf den Zentralbereich 5 der Schnappscheibe 3 zu deren Betätigung ein, was anhand der 3 und 4 zu erkennen ist.Conveniently, the lid 8th several such openings 12 on. The membrane 11 acts in turn with a in 2 visible actuating part 13 together. The actuating part 13 works due to the interaction with the membrane 11 approximately in the middle of the central area 5 the snap disc 3 for their operation, which is based on the 3 and 4 can be seen.

Die Festkontakte 2, 2' besitzen eine in etwa kreisabschnittsförmige Fläche, wie man der 2 entnimmt. Die Schnappscheibe 3 weist am Randbereich 4 einen Fußpunkt 14 auf, bei vorliegender Ausführung insgesamt vier, im Abstand von jeweils etwa 90° angeordnete Fußpunkte 14. Der Fußpunkt 14 liegt bei nicht betätigter Schnappscheibe 3 an der kreisabschnittsförmigen Fläche des Festkontakts 2, 2' an, wie man anhand von 3 sieht. Entsprechend der 2 geht von der kreisabschnittsförmigen Fläche des Festkontakts 2, 2' ein einstückig angeformter, aus dem Gehäuse 6 herausragender elektrischer Anschluß 15, 15' ab.The fixed contacts 2 . 2 ' have an approximately circular section-shaped surface, how to 2 extracts. The snap-disk 3 points at the edge area 4 a foot point 14 on, in the present embodiment a total of four, spaced at a distance of about 90 ° each foot points 14 , The foot point 14 lies with not actuated snap disk 3 at the circular portion-shaped surface of the fixed contact 2 . 2 ' how to use 3 sees. According to the 2 goes from the circular section-shaped surface of the fixed contact 2 . 2 ' a one-piece molded, out of the housing 6 excellent electrical connection 15 . 15 ' from.

Die Schnappscheibe 3 sowie die Festkontakte 2, 2' und die elektrischen Anschlüsse 15, 15' bestehen aus Metall. Das Gehäuse 6 sowie das Betätigungsteil 13 bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff. Die Membran 11 schließlich besteht aus einem elastomeren Kunststoff. Damit ist der aus wenigen und einfachen Teilen bestehende Drucksensor 1 sehr kostengünstig herzustellen.The snap-disk 3 as well as the fixed contacts 2 . 2 ' and the electrical connections 15 . 15 ' are made of metal. The housing 6 as well as the actuating part 13 consist of a thermoplastic material. The membrane 11 Finally, it consists of an elastomeric plastic. This is the pressure sensor consisting of few and simple parts 1 very inexpensive to produce.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein erfindungsgemäßer Drucksensor nicht nur in Elektrogeräten als Stromkreisunterbrecher eingesetzt werden, sondern kann auch in Hausgeräten, Werkzeugen, Kraftfahrzeugen o. dgl. in vielfältiger Weise Verwendung finden.The Invention is not on the described and illustrated embodiment limited. she comprises Rather, all experts Further developments within the scope defined by the claims Invention. Thus, an inventive pressure sensor not only in electrical appliances but can also be used as a circuit breaker in home appliances, Tools, vehicles o. The like. In many ways find use.

11
Drucksensorpressure sensor
2, 2'2, 2 '
Festkontaktfixed contact
33
Schnappscheibesnap disk
44
Randbereich (der Schnappscheibe)border area (the snap disc)
55
Zentralbereich (der Schnappscheibe)Central area (the snap disc)
66
Gehäusecasing
77
Sockelbase
88th
Deckelcover
99
Stützflächesupport surface
1010
Lagerbereich (der Schnappscheibe)storage area (the snap disc)
1111
Membranmembrane
1212
Öffnung (im Deckel)Opening (in Cover)
1313
Betätigungsteilactuating member
1414
Fußpunkt (von Schnappscheibe)Base point (from Snap dome)
15, 15'15 15 '
(elektrischer) Anschluß(Electrical) Connection
1616
Rast- und/oder Schnapphakenlatching and / or snap hooks

Claims (5)

Drucksensor, insbesondere in der Art eines Druckschalters, mit Festkontakten (2, 2'). und mit einer Schnappscheibe (3) zur Überbrückung der Festkontakte (2, 2'), wobei die Schnappscheibe (3) mittels eines Randbereichs (4) an den Festkontakten (2, 2') anlegbar ist, und wobei die Schnappscheibe (3) durch eine einen Druckgrenzwert überschreitende Druckeinwirkung im Zentralbereich (5) durch Umschnappen betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappscheibe (3) derart im Drucksensor (1) gelagert ist, daß bei nicht betätigter Schnappscheibe (3) der Randbereich (4) an den Festkontakten (2, 2') anliegt sowie bei betätigter Schnappscheibe (3) der Randbereich (4) von den Festkontakten (2, 2') abgehoben ist.Pressure sensor, in particular in the nature of a pressure switch, with fixed contacts ( 2 . 2 ' ). and with a snap-action disc ( 3 ) for bridging the fixed contacts ( 2 . 2 ' ), whereby the snap disc ( 3 ) by means of a border area ( 4 ) at the fixed contacts ( 2 . 2 ' ) can be applied, and wherein the snap disc ( 3 ) by a pressure action in the central area exceeding a pressure limit ( 5 ) can be actuated by snapping over, characterized in that the snap disc ( 3 ) in the pressure sensor ( 1 ) is mounted, that when not operated snap disc ( 3 ) the edge area ( 4 ) at the fixed contacts ( 2 . 2 ' ) and when operated snap disc ( 3 ) the edge area ( 4 ) from the fixed contacts ( 2 . 2 ' ) is lifted off. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (1) ein Gehäuse (6) aufweist, daß vorzugsweise das Gehäuse (6) einen Sockel (7) und einen Deckel (8) umfaßt, wobei insbesondere der Deckel (8) am Sockel (7) aufgerastet ist, und daß weiter vorzugsweise im Gehäuse (6) eine Stützfläche (9) für einen zwischen dem Randbereich (4) und dem Zentralbereich (5) befindlichen Lagerbereich (10) der Schnappscheibe (3) angeordnet ist, insbesondere derart daß der Lagerbereich (10) bei betätigter Schnappscheibe (3) an der Stützfläche (9) aufliegt.Pressure sensor according to claim 1, characterized in that the pressure sensor ( 1 ) a housing ( 6 ), that preferably the housing ( 6 ) a socket ( 7 ) and a lid ( 8th ), wherein in particular the lid ( 8th ) on the base ( 7 ) is snapped on, and further preferably in the housing ( 6 ) a support surface ( 9 ) for one between the edge area ( 4 ) and the central area ( 5 ) storage area ( 10 ) the snap disc ( 3 ) is arranged, in particular such that the storage area ( 10 ) with activated snap disc ( 3 ) on the support surface ( 9 ) rests. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6), insbesondere zwischen dem Sockel (7) und dem Deckel (8), mit einer abdichtenden Membran (11) versehen ist, auf die der Druck einwirkt, daß vorzugsweise die Membran (11) mit einem Betätigungsteil (13) zusammenwirkt, daß weiter vorzugsweise das Betätigungsteil (13) aufgrund des Zusammenwirkens mit der Membran (11) in etwa mittig auf den Zentralbereich (5) der Schnappscheibe (3) zu deren Betätigung einwirkt, und daß weiter vorzugsweise wenigstens eine Öffnung (12) am Deckel (8) für die Einwirkung des Drucks auf die Membran (11) befindlich ist.Pressure sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the housing ( 6 ), in particular between the base ( 7 ) and the lid ( 8th ), with a sealing membrane ( 11 ) is applied to which the pressure acts, preferably that the membrane ( 11 ) with an actuating part ( 13 ) cooperates, that further preferably the actuating part ( 13 ) due to the interaction with the membrane ( 11 ) approximately in the middle of the central area ( 5 ) the snap disc ( 3 ) acting to their actuation, and further preferably at least one opening ( 12 ) on the lid ( 8th ) for the effect of the pressure on the membrane ( 11 ) is located. Drucksensor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkontakt (2, 2') eine in etwa kreisabschnittsförmige Fläche besitzt, daß vorzugsweise die Schnappscheibe (3) am Randbereich (4) einen Fußpunkt (14) aufweist, daß weiter vorzugsweise der Fußpunkt (14) bei nicht betätigter Schnappscheibe (3) an der kreisabschnittsförmigen Fläche anliegt, und daß noch weiter vorzugsweise von der kreisabschnittsförmigen Fläche ein insbesondere einstückig angeformter, aus dem Gehäuse (6) herausragender elektrischer Anschluß (15, 15') abgeht.Pressure sensor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the fixed contact ( 2 . 2 ' ) has an approximately circular portion-shaped surface that preferably the snap disc ( 3 ) at the edge area ( 4 ) one foot point ( 14 ), that further preferably the base point ( 14 ) with not actuated snap disc ( 3 ) abuts the circular portion-shaped surface, and that even more preferably from the circular-segment-shaped surface in particular integrally formed, from the housing ( 6 ) outstanding electrical connection ( 15 . 15 ' ) goes off. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappscheibe (3) sowie die Festkontakte (2, 2') aus Metall bestehen, daß vorzugsweise das Gehäuse (6) sowie das Betätigungsteil (13) aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, und daß weiter vorzugsweise die Membran (11) aus einem elastomeren Kunststoff besteht.Pressure sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the snap disc ( 3 ) as well as the fixed contacts ( 2 . 2 ' ) consist of metal, that preferably the housing ( 6 ) as well as the actuating part ( 13 ) consist of a thermoplastic material, and that more preferably the membrane ( 11 ) consists of an elastomeric plastic.
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