DE102007034989B3

DE102007034989B3 - Mikroschalter

Info

Publication number: DE102007034989B3
Application number: DE102007034989A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mayer; Erich Schubert; Paul Wirz
Original assignee: Schaltbau GmbH
Current assignee: Schaltbau GmbH
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: WO2009012858A1; ATE553490T1; EP2174330A1; CN101816055A; EP2174330B1; CN101816055B; JP2010534903A; TWI382435B; KR101146175B1; KR20100034047A; HK1143242A1; TW200905707A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mikroschalter mit mindestens zwei Kontaktstellen mit je einem beweglichen Kontakt und einem Festkontakt, wobei die beweglichen Kontakte auf einer Kontaktbrücke angeordnet sind, die Kontaktbrücke mittels eines Stößels bewegbar und von einer ersten Schaltstellung, in der Kontaktstellen geöffnet sind, in eine zweite Schaltstellung, in der Kontaktstellen geschlossen sind, überführbar ist. Bei Gebrauch des Mikroschalters kann sich Schmutz an den Kontakten ablagern, der störend auf den Mikroschalter einwirkt und im schlimmsten Fall dazu führt, dass in der Schließstellung der Kontaktstellen kein Stromfluss mehr stattfindet. Es soll deshalb ein Mikroschalter mit sicherer Selbstreinigung bereitgestellt werden. Hierzu ist vorgesehen, dass die Kontaktbrücke so gelagert ist, dass die Kontaktbrücke beim Schließen und Öffnen der Kontakte eine Drehbewegung um eine parallel zu ihrer Längserstreckung verlaufende Drehachse durchführt, wodurch zwischen den einander gegenüberliegenden Kontakten jeder Kontaktstelle eine zwangsgeführte Reibbewegung quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikroschalter mit mindestens zwei Kontaktstellen mit je einem beweglichen Kontakt und einem Festkontakt, wobei die beweglichen Kontakte auf einer Kontaktbrücke angeordnet sind, die Kontaktbrücke mittels eines Stößels bewegbar und von einer ersten Schaltstellung, in der die Kontaktstellen geöffnet sind, in eine zweite Schaltstellung, in der die Kontaktstellen geschlossen sind, überführbar ist und die Kontaktbrücke so gelagert ist, dass die Kontaktbrücke beim Schließen und Öffnen der Kontakte eine Drehbewegung um eine parallel zu ihrer Längserstreckung verlaufende Drehachse durchführt.
Solche Mikroschalter sind schon seit Längerem in Gebrauch und werden bei Anwendungen mit geringen Strömen, beispielsweise Steuerströmen oder Fehlerströmen, im Milliamperebereich eingesetzt. Es ist bekannt, dass die Kontakte dieser Mikroschalter im Gebrauch verschmutzen können, so dass im schlimmsten Fall in der Schließstellung kein Stromfluss zwischen den Kontakten mehr stattfindet.
Es ist daher bekannt, die Kontaktbrücke über Federn an dem Schaltstößel des Mikroschalters zu lagern, so dass beim Schalten eine Relativbewegung zwischen den beweglichen Kontakten und den Festkontakten auftreten kann, wodurch Verschmutzungen an den Kontakten entfernt werden.
Die Kontaktbrücke ist über die Feder schwimmend in dem Stößel gelagert. Dadurch ist die Position der Kontaktbrücke sowie die übertragene Kraft beim Schalten, d. h. beim Schließen und Öffnen der Kontaktstellen, nicht eindeutig definiert. Der Bewegungsablauf an den einander gegenüberliegenden Kontakten der Kontaktstellen bei Öffnen und Schließen ist ebenfalls nicht festgelegt.
Die DE 1 690 363 A zeigt einen Kontaktgeber mit Doppelunterbrechung, dessen bewegliche Kontakte auf einer schwimmend gelagerten Kontaktbrücke angeordnet sind. In der Bewegungsbahn der Kontaktbrücke ist ein Anschlag vorgesehen, der außermittig in Bezug auf die zwei beweglichen Kontakte auf der Kontaktbrücke angeordnet ist. Beim Öffnen der Kontakte stößt die Kontaktbrücke an diesen Anschlag an und dreht sich um den Anschlag, so dass die Öffnungsgeschwindigkeit an einer Kontaktstelle erhöht und die Öffnungsweite vergrößert wird. Zudem kann vorgesehen werden, dass eine untere Anlagefläche in einem Stößel zum Bewegen der Kontaktbrücke schräg verläuft, so dass die Kontakte auch nacheinander geöffnet werden. Durch diese Anordnung wird aber lediglich ein Kippen der Kontaktbrücke um eine quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke und quer zur Längserstreckung des Stößels verlaufende Drehachse ermöglicht.
Auch die DE 1 738 663 U zeigt eine Kontaktgabeeinrichtung mit mindestens einer Doppelunterbrechung, wobei die beweglichen Kontakte auf einer Kontaktbrücke angeordnet sind. Die Kontaktbrücke weist mindestens eine Aufnahme für einen Stößel auf und wird mit dem Stößel bewegt. Der Stößel ist mit mindestens einer Führung zum Führen der Kontaktbrücke versehen. Diese Führung kann zum Beispiel als schräge Außenseite des Stößels ausgebildet sein, es ist aber auch möglich, dass der Stößel schraubenspindelförmige Aussparungen oder Erhebungen aufweist, die mit der Kontaktbrücke zusammenwirken. Durch diese Führungen wird erreicht, dass die Kontaktbrücke dann, wenn die beiden Kontakte an den jeweiligen Kontaktstellen bereits aufeinanderliegen, in einer Ebene parallel zu Kontaktbrücke verschoben oder gedreht wird, wodurch eine Selbstreinigung der Kontakte stattfindet.
Ein weiterer elektrischer Schalter mit mindestens einer Doppelunterbrechung ist aus der DE 21 32 658 A bekannt. Die beweglichen Kontakte sind auch hier auf einer beweglichen Kontaktbrücke angeordnet. Die Kontaktbrücke ist in einem Stößel geführt, der eine schräge Anlagefläche für die Kontaktbrücke aufweist, wodurch erreicht wird, dass die beiden Kontaktstellen der Doppelunterbrechung nacheinander geöffnet und geschlossen werden. Zudem ist der Stößel so ausgebildet, dass die beiden Kontakte jeder Kontaktstelle beim Öffnen quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke gegeneinander verschoben werden, wodurch eine Selbstreinigung der Kontakte ermöglicht wird.
Die DE 25 25 467 A1 offenbart ebenfalls eine Schalteinrichtung mit Doppelunterbrechung, die einen wirksamen Selbstreinigungseffekt der Kontakte ermöglichen soll. Die beweglichen Kontakte der Schalteinrichtung sind auf einer gemeinsamen Kontaktbrücke angeordnet und weisen jeweils eine mittige Kontaktspitze auf. Die Kontaktbrücke wird über einen Stößel geführt, wobei die Kontaktbrücke so in dem Stößel angeordnet ist, dass sie in einer Offenstellung schräg angeordnet ist. Beim Schließen der Kontakte rollt der bewegliche Kontakt parallel zur Längserstreckung der Kontaktbrücke von einer ersten Außenkante über die Kontaktspitze zu einer gegenüberliegenden Außenkante ab, so dass mindestens drei Stellen des beweglichen Kontaktes mit dem Festkontakt in Berührung kommen, wodurch eine Kontaktgabe wesentlich wahrscheinlicher wird.
Auch die DD 32 890 B1 zeigt ein Kontaktglied mit selbsttätiger mechanischer Reinigung der Kontaktflächen. Auch dieses Kontaktglied ist derart ausgebildet, dass der bewegliche Kontakt beim Öffnen bzw. Schließen eine Drehbewegung quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke bzw. der Kontaktkraftfeder durchführt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Mikroschalter bereitzustellen, mit dem eine sichere Selbstreinigung der Kontakte beim Schließen bzw. beim Schalten erreicht wird.
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kontaktbrücke an einer definierten Stelle im Stößel gelagert ist, so dass die eine Reibbewegung an den einander gegenüberliegenden Kontakten jeder Kontaktstelle quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke erzeugende Drehbewegung festgelegt ist und somit auch die Reibbewegung zwangsgeführt ist.
Durch die Lagerung der Kontaktbrücke ist die Drehbewegung der Kontaktbrücke beim Öffnen und Schließen festgelegt. Daher werden die beweglichen Kontakte bei jedem Schaltvorgang auf derselben Kreisbahn geführt, wodurch die Reibbewegung zwischen den beweglichen Kontakten und den Festkontakten immer im wesentlichen derselben Bahn, quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke, folgt und somit zwangsgeführt ist. Bei jedem Schaltvorgang erfolgt also eine im Wesentlichen identische Bewegung an den Kontaktstellen. Dadurch, dass beim Schalten eine Reibbewegung quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke erfolgt, werden die einander gegenüberliegenden Kontakte ferner fest aneinander vorbei gewischt, so dass Verschmutzungen sicher aus den Kontaktstellen gerieben bzw. gewischt werden und in der Schließstellung Stromfluss garantiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass der Stößel ein oberes Widerlager, an dem die Kontaktbrücke in der Schließstellung anliegt, und ein unteres Widerlager, an dem die Kontaktbrücke in der Offenstellung anliegt, aufweist, wobei das obere Widerlager schräg zum unteren Widerlager angeordnet ist. Somit wird also die Kontaktbrücke bei einer Bewegung des Stößels von einer Stellung, in der Kontaktbrücke im Wesentlichen senkrecht zum Stößel angeordnet ist, in eine Stellung überführt, in der Kontaktbrücke schräg zum Stößel angeordnet ist. Dadurch wird die Dreh- bzw. Kippbewegung erzeugt, die notwendig ist, damit die Kontakte quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke aneinander reiben. Zusätzlich kann sichergestellt werden, dass mit der Stößelbewegung ausreichend Druck für die Selbstreinigung der Kontakte erzeugt wird.
Eine weitere Variante sieht vor, dass die Kontaktbrücke mindestens einen ersten, quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke angeordneten Hebel aufweist, der in einer Aufnahme im Stößel gelagert ist. Die Kontaktbrücke ist somit an einer Stelle definiert in der Aufnahme des Stößels gelagert, es entsteht ein definierter Drehpunkt für die Drehbewegung der Kontaktbrücke, durch die die Reibbewegung quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke an den Kontakten erzeugt wird. Über die Entfernung des Drehpunkts von den Kontaktstellen kann eingestellt werden, wie groß die Reibbewegung zwischen den Kontakten ist. Die Reibbewegung sollte dabei nicht zu groß sein, da sonst zu starke Reibung und damit zu starker Verschleiß an den Kontakten auftritt.
Bevorzugt ist der erste Hebel mittig zwischen den beiden beweglichen Kontakten an der Kontaktbrücke angeordnet. Damit kann sichergestellt werden, dass an beiden Kontaktstellen in etwa gleich große Kräfte wirken.
Eine weitere bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass die Kontaktbrücke einen weiteren Hebel aufweist, der gegenüber von dem ersten Hebel angeordnet ist und in einer Füh rung im Stößel geführt ist. Dadurch kann eine Zentrierung der Kontaktbrücke beim Schließen und Öffnen der Kontakte erreicht werden.
In einer günstigen Ausgestaltung kann vorgesehen werden, dass die Kontaktbrücke um eine quer zur Stößellängsachse und quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke verlaufende Achse drehbar gelagert ist. Dadurch kann die Kontaktbrücke eine Wippbewegung ausführen, wodurch vertikale Ungenauigkeiten zwischen den beiden Kontaktstellen ausgeglichen werden können. Sind die beiden Festkontakte nicht auf derselben Höhe angeordnet, so wird dies ausgeglichen.
Zweckmäßigerweise ist die Kontaktbrücke auch um die Stößellängsachse drehbar gelagert. Dies ermöglicht eine Drehbewegung der Kontaktbrücke, wodurch ein horizontaler Versatz der beiden Festkontakte zueinander ausgeglichen werden kann.
Eine günstige Ausgestaltung sieht vor, dass das obere Widerlager des Stößels eine abgerundete Anlagefläche für die Kontaktbrücke aufweist. Dadurch werden die Wippbewegung und die Drehbewegung erleichtert, durch die leichte Versätze der beiden Festkontakte zueinander ausgeglichen werden.
In einer Variante kann der Mikroschalter mindestens eine weitere Kontaktbrücke umfassen, die im Wesentlichen identisch zur ersten Kontaktbrücke aufgebaut und gelagert ist. Auf diese Weise kann ein Schalter mit Doppelunterbrechung und galvanischer Trennung realisiert werden.
Dabei kann vorgesehen werden, dass jede der Kontaktbrücken in Stößellängsrichtung mittels einer Feder am Stößel abgestützt ist, wobei ein Ende der Feder mit der Kontaktbrücke verbunden ist und das andere Ende der Feder in einer Aufnahme im Stößel angeordnet ist. Entspricht der Abstand der Kontaktbrücken an dem Stößel nicht genau dem Abstand der Festkontaktpaare im Gehäuse zueinander, so können diese Unterschiede durch die federnde Lagerung ausgeglichen werden.
Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass auf jeder Kontaktbrücke ein Zentriervorsprung für die Feder angeordnet ist. Dadurch ist eine einfache Befestigung der Feder an der Kontaktbrücke möglich.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform können die Festkontakte einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweisen und die beweglichen Kontakte einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Dadurch wird die Reibbewegung in Längsrichtung der Kontaktbrücke beim Schließen der Kontakte unterstützt, es findet eine effektive Selbstreinigung der Kontakte statt.
Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass der Mikroschalter ein Gehäuse umfasst und der Stößel im Gehäuse geführt ist, wobei das Gehäuse ein Zentrierteil aufweist, das ein Zentrierelement des Stößels führt. Dadurch wird der Stößel im Gehäuse auf der gewünschten Bewegungsbahn gehalten.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 Draufsicht auf einen geöffneten Mikroschalter mit zwei Kontaktbrücken in Offenstellung,
2 Draufsicht auf einen geöffneten Mikroschalter mit zwei Kontaktbrücken in einer Zwischenstellung während des Schließvorgangs,
3 Draufsicht auf einen geöffneten Mikroschalter mit zwei Kontaktbrücken in Schließstellung,
4 Seitenansicht des Stößels des Mikroschalters mit zwei darin angeordneten Kontaktbrücken,
5 Draufsicht auf eine teilweise Schnittdarstellung des Stößels mit zwei darin angeordneten Kontaktbrücken,
6 Draufsicht auf eine Kontaktbrücke und
7 Seitenansicht einer Kontaktbrücke.
1 zeigt eine Draufsicht auf einen Mikroschalter 1, wobei der Gehäusedeckel des Mikroschalters 1 entfernt wurde. Der Mikroschalter 1 umfasst ein Gehäuse 2, in dem ein Stößel 3 angeordnet ist. In dem Stößel 3 sind zwei Kontaktbrücken 4, 5 gelagert. Auf jeder der Kontaktbrücken 4, 5 sind zwei bewegliche Kontakte 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 angeordnet. Die beweglichen Kontakte 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 wirken jeweils mit Festkontakten 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 zusammen, wobei die Festkontakte 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 im Gehäuse 2 angeordnet sind. Die auf den Kontaktbrücken 4, 5 angeordneten beweglichen Kontakte 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 bilden also mit den jeweils gegenüberliegenden Festkontakten 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 je zwei korrespondierende Kontaktstellen 10.1, 10.2; 11.1, 11.2 aus. Der Mikroschal ter 1 umfasst also zwei Doppelunterbrechungen, wodurch eine galvanische Trennung realisiert wird und verschiedene Stromkreise, bzw. Last- und Steuerströme, geschaltet werden können. Durch die Doppelunterbrechung wird die am Schalter anliegende Spannung auf zwei Festkontakte verteilt. Dadurch können im Gegensatz zur einfachen Unterbrechung bei gleichem Kontaktabstand höhere Spannungen und Leistungen angelegt werden. Es wird eine höhere elektrische Lebensdauer und eine höhere Kontaktsicherheit realisiert.
Der Stößel 3 wird in dem Gehäuse 2 in einer Führung 12 geführt und kann von einer ersten Position, in der die Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 geöffnet sind, in eine zweite Position überführt werden, in der die Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 geschlossen sind. In 1 ist der Stößel 3 in der ersten Position mit geöffneten Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 dargestellt. Das Gehäuse 2 weist ferner ein Zentrierteil 13 auf, das mit einem an dem Stößel 3 angeordneten Zentrierelement 14 zusammenwirkt und den Stößel 3 in der Führung 12 zentriert. Dazu weisen das Zentrierteil 13 und das Zentrierelement 14 abgeschrägte Anlageflächen auf, die in der Öffnungsstellung der Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 aneinander liegen und den Stößel 3 mittig in der Führung 12 positionieren.
In 2 ist ein Mikroschalter 1 ebenfalls ohne Deckel dargestellt, Stößel 3 befindet sich in einer Zwischenstellung während des Schließvorgangs. Die Betätigung des Stößels 3 zum Überführen der Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 von der Offenstellung in eine Schließstellung kann über ein Schnappelement, beispielsweise eine bistabile Feder (nicht dargestellt) erfolgen. Es sind aber auch andere Betätigungsmechanismen vorstellbar.
In der in 2 dargestellten Position sind die auf den Kontaktbrücken 4, 5 angeordneten beweglichen Kontakte 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 bereits sehr dicht an den jeweils gegenüberliegenden Festkontakten 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 angeordnet, befinden sich aber noch nicht in der Endposition bzw. der Schließstellung. Der Stößel 3 wurde durch die Betätigung des Schnappelements von dem Zentrierteil 13 des Gehäuses 2 wegbewegt, so dass sich das Zentrierteil 13 des Gehäuses und das Zentrierelement 14 des Stößels 3 nicht mehr berühren. Die Kontaktbrücken 4, 5 sind noch im Wesentlichen senkrecht zum Stößel 3 angeordnet.
In 3 ist der Mikroschalter 1 in Schließstellung der Kontaktstellen 10.1, 10.2; 11.1, 11.2 dargestellt. Der Stößel 3 wurde durch das Betätigungselement (nicht dargestellt) in die Position bewegt, in der das Zentrierteil 13 und das Zentrierelement 14 am weitesten voneinander entfernt sind. Die durch das Betätigungselement auf den Stößel 3 ausgeübte Schaltkraft wird auf die Kontaktbrücken 4, 5 übertragen, so dass die beweglichen Kontakte 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 mit maximaler Schaltkraft an die Festkontakte 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 gedrückt werden. Die Kontaktstellen 10.1, 10.2; 11.1, 11.2 befinden sich somit in der Schließstellung. In der Schließstellung sind die Kontaktbrücken 4, 5 schräg zum Stößel 3 angeordnet.
In 4 ist eine Seitenansicht des Stößels 3 mit den dann gelagerten Kontaktbrücken 4, 5 dargestellt. In der gezeigten Position befinden sich die Kontaktbrücken 4, 5 in einer Offenstellung der Kontaktstellen. In dieser Offenstellung der Kontaktstellen liegen die Kontaktbrücken 4, 5 jeweils an einem unteren Widerlager 15, 16 des Stößels 3 an. Benachbart zu jeder Kontaktbrücke 4, 5 ist in dem Stößel 3 ferner je ein oberes Widerlager 17, 18 angeordnet. Jedes der oberen Widerlager 17, 18 ist schräg zu dem entsprechenden unteren Widerlager 15, 16 angeordnet.
In der Schließstellung der Kontaktstellen liegt jede der Kontaktbrücken 4, 5 am jeweiligen oberen Widerlager 17, 18 an und nimmt somit in Bezug auf die Offenstellung eine schräge Position ein. Durch die Kontaktbrücken 4, 5 in der Offenstellung aufgespannte Öffnungsebenen schließen also mit durch die Kontaktbrücken 4, 5 im Schließzustand aufgespannten Schließebenen einen Winkel ein.
Jede der Kontaktbrücken 4, 5 weist ferner an einer ihrer Längsseiten einen Hebel 19, 20 auf, der jeweils in einer Aufnahme 21, 22, die im Stößel 3 angeordnet ist, aufgenommen ist.
Ferner ist an jeder der Kontaktbrücken 4, 5 an der dem jeweiligen Hebel 19, 20 gegenüberliegenden Längsseite ein weiterer Hebel 23, 24 angeordnet. Die Hebel 23, 24 sind jeweils in einer Führung 25, 26 des Stößels 3 geführt, wobei die Führungen 25, 26 eine Länge aufweisen, die größer ist als Breite der Hebel 23, 24, so dass diese Hebel 23, 24 beim Überführen der Kontaktbrücken 4, 5 aus der Offenstellung in die Schließstellung in diesen Führungen 25, 26 entlang gleiten können. Dadurch wird eine Zentrierung der Kontaktbrücken 4, 5 in dem Stößel 3 erreicht.
In 5 ist eine teilweise Schnittdarstellung des Stößels 3 gezeigt. Auch in 5 sind die Kontaktbrücken 4, 5 in der Offenstellung dargestellt. Dabei liegen die Kontaktbrücken 4, 5 an den jeweils unteren Widerlagern 15, 16 an. Wie dargestellt, verlaufen die oberen Widerlager 17, 18 schräg zu den unteren Widerlagern 15, 16, so dass die Kontaktbrücken 4, 5 beim überführen von der Offenstellung in die Schließstellung eine Kippbewegung durchführen. Die Fläche der oberen Widerlager 17, 18 ist ferner abgerundet, so dass auch eine Drehbewegung der Kontaktbrücken 4, 5 um die Stößellängsachse und ein Wippbewegung der Kontaktbrücken 4, 5 um eine Achse quer zur Stößellängsachse und quer zur Längsachse der Kontaktbrücken 4, 5 möglich ist.
Jede der Kontaktbrücken 4, 5 ist über eine Feder 27, 28 in dem Stößel 3 gelagert. Jede der Federn 27, 28 ist mit einem Ende auf einem Zentriervorsprung 29, 30 der Kontaktbrücken 4, 5 befestigt. Das jeweils andere Ende der Federn 27, 28 ist in einer Ausnehmung 31, 32 aufgenommen, die in dem Stößel 3 angeordnet sind. Dadurch werden die Federn 27, 28 beim Schließvorgang des Mikroschalters 1 in der jeweiligen Ausnehmung 31, 32 geführt. Durch die Federn 27, 28 können Abweichungen im Abstand der Kontaktbrücken 4, 5 voneinander und im Abstand der in dem Gehäuse 2 angeordneten Festkontaktpaare 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 voneinander ausgeglichen werden.
6 zeigt eine Draufsicht auf Kontaktbrücke 4. Die andere Kontaktbrücke 5 ist identisch zu dieser Kontaktbrücke 4 aufgebaut, die Beschreibung gilt daher für beide Kontaktbrücken.
Auf der Oberseite der Kontaktbrücke 4 ist mittig der Zentriervorsprung 29 für die Feder 27 angeordnet. An der unteren Längsseite 33 der Kontaktbrücke 4 ist der erste Hebel 19 angeordnet. Dieser Hebel 19 befindet sich vorzugsweise mittig zwischen den beiden beweglichen Kontakten 6.1, 6.2. Die durch den Stößel 3 beim Schalten des Mikroschalters 1 auf die Kontaktbrücke 4 übertragene Schaltkraft wird durch diese Anordnung des Hebels 19 gleichmäßig auf beide Kontaktstellen 10.1, 10.2 übertragen. Wie bereits beschrieben, ist der Hebel 19 in einer Aufnahme 21 im Stößel 3 angeordnet. Auf der dem Hebel 19 gegenüberliegenden Längsseite 34 der Kontaktbrücke 4 ist der zweite Hebel 23 angeordnet, der in einer Führung 25 im Stößel 3 aufgenommen wird und zur Zentrierung der Kontaktbrücke 4 dient.
7 zeigt eine Seitenansicht der Kontaktbrücke 4. Es sind wiederum der Zentriervorsprung 29 und der obere Hebel 23 zu sehen. Auf der Unterseite der Kontaktbrücke 4 sind die beweglichen Kontakte 6.1, 6.2 angeordnet.
Im Folgenden wird nun das Funktionsprinzip des Mikroschalters anhand der Figuren erläutert.
Wie bereits beschrieben, weist der Mikroschalter 1 ein Betätigungselement (nicht dargestellt) auf, bevorzugt eine bistabile Feder, durch die der Stößel 3 aus einer ersten Position, der Offenstellung des Mikroschalters 1, in eine zweite Position, der Schließstellung des Mikroschalters 1, überführt werden kann. In der Offenstellung des Mikroschalters 1, die in 1 dargestellt ist, sind die auf den Kontaktbrücken 4, 5 angeordneten beweglichen Kontakte 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 getrennt von den im Gehäuse 2 angeordneten Festkontakten 8.1, 8.2, 9.1, 9.2, so dass sich zwischen ihnen ein Luftspalt befindet. Die Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 sind also geöffnet. Jede der Kontaktbrücken 4, 5 liegt an dem jeweiligen unteren Widerlager 15, 16 des Stößels 3 an. Wird das Betätigungselement betätigt, so wird eine Schaltkraft auf den Stößel 3 übertragen und der Stößel 3 in der Führung 12 bewegt, so dass der Mikroschalter 1 in die Schließstellung überführt wird. Die Schließstellung ist in 3 dargestellt. In der Schließstellung des Mikroschalters 1 sind die Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 geschlossen, die auf den Kontaktbrücken 4, 5 angeordneten beweglichen Kontakte 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 liegen fest an den gegenüberliegenden Festkontakten 8.1, 8.2, 9.1, 9.2 an. Die Kontaktbrücken 4, 5 liegen nun an den oberen Widerlagern 17, 18 des Stößels 3 an. Da die Fläche der oberen Widerlager 17, 18 schräg gegenüber der Fläche der unteren Widerlager 15, 16 ist, liegen nun auch die Kontaktbrücken 4, 5 schräg im Mikroschalter 1.
Beim Überführen der Kontaktbrücken 4, 5 von der Offenstellung in die Schließstellung führen die Kontaktbrücken 4, 5 zuerst zusammen mit dem Stößel 3 eine translatorische Bewegung aus, bis die beweglichen Kontakte 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 an den jeweils gegenüberliegenden Festkontakten 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 anliegen. Ist dies der Fall, so können die Kontaktbrücken 4, 5 nicht mehr translatorisch bewegt werden. Der Stößel 3 befindet sich allerdings noch nicht in seiner Endlage und wird weiter translatorisch bewegt. Die Kontaktbrücken 4, 5 werden nun gedreht, wobei der jeweilige Drehpunkt das untere Ende des jeweils ersten Hebels 19, 20 der Kontaktbrücken 4, 5 ist. Die Drehung erfolgt also im Wesentlichen um eine parallel zur Längserstreckung der Kontaktbrücken 4, 5 verlaufende Drehachse. Durch die Länge dieses Hebels 19, 20 und somit durch den Abstand des Drehpunkts von den Kontaktstellen 10.1, 10.2; 11.1, 11.2 kann das Ausmaß der Drehbewegung bestimmt werden. Die Kontaktbrücken 4, 5 werden gedreht, bis sie an den jeweils oberen Widerlagern 17, 18 des Stößels 3 anliegen. Durch diese Drehbewegung der Kontaktbrücken 4, 5 wird in den Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 eine Reibbewegung erzeugt, die quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücken stattfindet. Da jede Kontaktbrücke 4, 5 über den jeweils ersten Hebel 19, 20 an einer definierten Stelle, der jeweiligen Aufnahme 21, 22, im Stößel 3 gelagert ist, ist die Drehbewegung der Kontaktbrücken 4, 5 festgelegt. Somit ist auch die Reibbewegung an den Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 festgelegt bzw. zwangsgeführt. Durch diese zwangsgeführte Reibbewegung wird eventuell in den Kontaktstellen 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 befindlicher Schmutz entfernt, eventuell verschmutzte Kontakte werden gereinigt und es findet in der Schließstellung des Mikroschalters 1 sicherer Stromfluss statt.
Um eine Zentrierung der Kontaktbrücken 4, 5 während dieser Drehbewegung zu ermöglichen, ist an den Kontaktbrücken 4, 5 jeweils ein zweiter Hebel 23, 24 vorgesehen, der in je einer Führung 25, 26 im Stößel 3 geführt wird und sich in dieser Führung 26 bei der Drehbewegung der Kontaktbrücken 4, 5 translatorisch bewegt.
Die ersten Hebel 19, 20 der Kontaktbrücken 4, 5 sind bevorzugt mittig zwischen den auf den Kontaktbrücken angeordneten beweglichen Kontakten 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 angeordnet. Somit kann sichergestellt werden, das an beiden Kontaktstellen in etwa gleiche Kräfte wirken und somit eine gleich starke Reibbewegung auftritt. Wie bereits beschrieben, kann über die Länge dieser Hebel 19, 20 eingestellt werden, wie stark die an den Kontaktstellen wirkende Reibkraft ist. Dabei muss darauf geachtet werden, dass die Reibkraft nicht zu groß wird, da durch zu starke Reibung zu starker Verschleiß an den beweglichen Kontakten 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 und den jeweils gegenüberliegenden Festkontakten 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 auftritt.
Durch den Stößel 3 wird beim Schaltvorgang ein Moment auf die Kontaktbrücken 4, 5 übertragen, das die Reibkraft in den Kontaktstellen 10.1, 10.2; 11.1, 11.2 erzeugt.
Bei der Fertigung des Mikroschalters 1 kann ein kleiner Versatz in der Anordnung der Festkontakte und der beweglichen Kontakte auftreten. So ist es zum Beispiel möglich, dass die Festkontaktpaare 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 leicht vertikal versetzt sind. Um diesen Versatz auszugleichen, sind die Kontaktbrücken 4, 5 jeweils drehbar um eine Achse gelagert, die quer zur Stößellängsrichtung und quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücken 4, 5 verläuft, wodurch eine Wippbewegung der Kontaktbrücken 4, 5 ermöglicht wird. Es ist aber auch möglich, dass die Festkontakte 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 in einer horizontalen Ebene versetzt sind. Dieser Versatz wird dadurch ausgeglichen, dass die Kontaktbrücken 4, 5 um die Stößellängsrichtung drehbar gelagert sind. Um diese Wipp- bzw. Drehbewegungen der Kontaktbrücken 4, 5 zu erleichtern, sind die oberen Widerlager 17, 18 des Stößels 3 mit einer abgerundeten Auflagefläche versehen.
Weiterhin kann es möglich sein, dass der Abstand der Festkontaktpaare 8.1, 8.2 von den Festkontaktpaaren 9.1, 9.2 nicht dem Abstand der Kontaktbrücken 4, 5 voneinander entspricht. Dies kann durch die Federn 27, 28 ausgeglichen werden.
Wie aus den Figuren ersichtlich, weisen die beweglichen Kontakte 6.1, 6.2; 7.1, 7.2 einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Die Festkontakte 8.1, 8.2; 9.1, 9.2 sind bevorzugt mit einem V-förmigen Querschnitt ausgebildet. Durch diese Form der beweglichen Kontakte und der Festkontakte wird die Reibbewegung erleichtert.

Claims

Mikroschalter (1) mit mindestens zwei Kontaktstellen (10.1, 10.2; 11.1, 11.2) mit je einem beweglichen Kontakt (6.1, 6.2, 7.1, 7.2) und einem Festkontakt (8.1, 8.2, 9.1, 9.2), wobei die beweglichen Kontakte (6.1, 6.2; 7.1, 7.2) auf einer Kontaktbrücke (4, 5) angeordnet sind, die Kontaktbrücke (4, 5) mittels eines Stößels (3) bewegbar und von einer ersten Schaltstellung, in der die Kontaktstellen (10.1, 10.2, 11.1, 11.2) geöffnet sind, in eine zweite Schaltstellung, in der die Kontaktstellen (10.1, 10.2, 11.1, 11.2) geschlossen sind, überführbar ist und die Kontaktbrücke (4, 5) so gelagert ist, dass die Kontaktbrücke (4, 5) beim Schließen und Öffnen der Kontakte (6.1, 8.1; 6.2, 8.2; 7.1, 9.1; 7.2, 9.2) eine Drehbewegung um eine parallel zu ihrer Längserstreckung verlaufende Drehachse durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (4, 5) an einer definierten Stelle im Stößel gelagert ist, so dass die eine Reibbewegung an den einander gegenüberliegenden Kontakten (6.1, 8.1; 6.2, 8.2; 7.1, 9.1; 7.2, 9.2) jeder Kontaktstelle (10.1, 10.2, 11.1, 11.2) quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke (4, 5) erzeugende Drehbewegung festgelegt ist und somit auch die Reibbewegung zwangsgeführt ist.
Mikroschalter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (3) mindestens ein oberes Widerlager (17, 18), an dem die Kontaktbrücke (4, 5) in der Schließstellung anliegt, und mindestens ein unteres Widerlager (15, 16), an dem die Kontaktbrücke (4, 5) in der Offenstellung anliegt, aufweist, wobei das obere Widerlager (17, 18) schräg zum unteren Widerlager (15, 16) angeordnet ist.
Mikroschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (4, 5) mindestens einen ersten, quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke (4, 5) angeordneten Hebel (19, 20) aufweist, der in einer Aufnahme (21, 22) im Stößel (3) gelagert ist.
Mikroschalter (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hebel (19, 20) mittig zwischen den beiden beweglichen Kontakten (6.1, 6.2; 7.1, 7.2) an der Kontaktbrücke (4, 5) angeordnet ist.
Mikroschalter (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (4, 5) einen weiteren Hebel (23, 24) aufweist, der gegen über von dem ersten Hebel (19, 20) angeordnet ist und in einer Führung (25, 26) im Stößel (3) geführt ist.
Mikroschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (4, 5) um eine quer zur Stößellängsachse und quer zur Längserstreckung der Kontaktbrücke (4, 5) verlaufende Achse drehbar gelagert ist.
Mikroschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (4, 5) um die Stößellängsachse drehbar gelagert ist.
Mikroschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Widerlager (17, 18) des Stößels (3) eine abgerundete Auflagefläche aufweist.
Mikroschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroschalter (1) mindestens eine weitere Kontaktbrücke (5; 4) umfasst, die im Wesentlichen identisch zur ersten Kontaktbrücke (4; 5) aufgebaut und gelagert ist.
Mikroschalter (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Kontaktbrücken (4, 5) in Stößellängsrichtung mittels einer Feder (27, 28) am Stößel (3) abgestützt ist, wobei ein Ende der Feder (27, 28) mit der Kontaktbrücke (4, 5) verbunden ist und das andere Ende der Feder (27, 28) in einer Aufnahme (31, 32) im Stößel (3) angeordnet ist.
Mikroschalter (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Kontaktbrücke (4, 5) ein Zentriervorsprung (29, 30) für die Feder (27, 28) angeordnet ist.
Mikroschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkontakte (8.1, 8.2, 9.1, 9.2) einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweisen und die beweglichen Kontakte (6.1, 6.2, 7.1, 7.2) einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Mikroschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroschalter (1) ein Gehäuse (2) umfasst und der Stößel (3) im Gehäuse (2) geführt ist, wobei das Gehäuse (2) ein Zentrierteil (13) aufweist, das ein Zentrierelement (14) des Stößels (3) führt.