DE1224804B - Elektrischer Schnappschalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIh

Deutsche Kl.: 21c-30

B 68970 VIII d/21 c
25. September 1962
15. September 1966

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schnappschalter mit einer einstückigen, zweischenkeligen Schnappfeder aus Blattfedermaterial, deren Sehen-, kel an den Enden in einer gegebenenfalls einstellbaren, die Feder verspannenden Lage gehaltert sind und die durch einen bei Ausübung eines Betätigungsdruckes umschnappenden und gegebenenfalls als Kontaktträger dienenden Steg verbunden sind.

Es sind Schalter mit einer vorgespannten, schleifenartigen Feder aus einem Federblechwerkstoff be- ίο kannt, die so gebogen ist, daß sie durch eine Kraft in eine instabile Lage gebracht werden kann, aus der sie in die umgekehrt gebogene Lage umschnappt, wobei ein elektrischer Kontakt geöffnet oder geschlossen wird. Solche Schalter können durch Wärme, Druck, Feuchtigkeit, Geschwindigkeit oder Beschleunigung betätigbar sein oder auf Münzen ansprechen und zur Steuerung von Maschinen und Anlagen verwendet werden. Insbesondere ist ein Schalter bekannt (britische Patentschrift 648 355), so der eine Kippfeder in Form eines geschlitzten Federblattes aufweist. Der Schlitz des vorzugsweise annähernd quadratischen Federblatts verläuft etwa von der Mitte bis zu einer Ecke und wird dort, etwa durch einen Schraubenbolzen, auseinandergespreizt; dadurch wölbt sich die Blattfeder und kann durch eine genügend hohe Kraft dazu gebracht werden, vom konkaven in den konvexen Zustand bzw. umgekehrt umzuschnappen. Die Kraft wird durch Eindrücken der Feder zwischen zwei Stützbolzen ausgeübt.

Weiterhin ist ein Schnappschalter bekannt (USA.-Patentschrift 2 777 032), dessen Blattfeder M-förmig ausgebildet ist. Durch ein Zusammendrücken der Außenschenkel zur Mitte zu verwölben sich insbesondere die Verbindungsstücke zwischen den drei Schenkeln des M, so daß der Mittelschenkel aus der Ebene der entspannten Feder nach oben oder unten herausgedrückt wird. Auf dem Ende des Mittelschenkels sitzt ein Kontaktstück zwischen zwei oben bzw. unten befindlichen festen Kontaktstücken. Durch Druck eines Betätigungselements auf bestimmte Stellen der M-förmigen Feder kann der Verwölbungszustand umgekehrt werden, wobei das vom Mittelschenkel getragene Kontaktstück ruckartig vom einen der beiden feststehenden Kontaktstücke zum anderen springt. Schließlich ist noch ein weiterer Schnappschalter (USA.-Patentschrift 2 624 819) mit einer abgewandelten M-Form der Blattfeder bekannt. Hierbei treffen sich die Enden der Außenschenkel infolge ihrer Einspannung und Verwindung nahezu in einem Punkt. Der bewegliche Elektrischer Schnappschalter

Anmelder:

Lyndon Walkup Burch, Boston, Mass.;

Hadley Keys Burch, Danbury, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld und Dr. D. v. Bezold,

Patentanwälte, München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Lyndon Walkup Burch, Boston, Mass.;

Hadley Keys Burch, Danbury, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. September 1961
(140542)

Kontakt befindet sich etwa in der Mitte der Blattfeder auf dem Mittelschenkel. Der Mittelschenkel oder die ganze M-förmige Blattfeder können bei diesem bekannten Schalter auch doppelt ausgeführt sein. Durch in der Feder auftretende Kräfte (Bimetall) oder durch eine Betätigungsbrücke, die an den Außenschenkeln angreift, kann die hauptsächlich in den Verbindungsstücken zwischen den M-Schenkeln vorhandene Verwölbung zum Umschnappen gebracht werden.

Bei diesen bekannten Schnappschaltern konzentriert sich die Verwindung und somit die Spannung im Material auf wenige Teile der Feder, die zum Teil auch noch geschwächte Querabmessungen aufweisen. Diese hoch beanspruchten Teile unterliegen daher einer verhältnismäßig starken Materialermüdung. Außerdem müssen enge Herstellungstoleranzen eingehalten werden, da geringfügige Änderungen der Blechdicke oder der Lamellenabmessungen im Bereich der praktisch allein wirksamen Teile sehr stark in das Betriebsverhalten der Schnappfedern eingehen. Die bekannten Schnappschalter benötigen außerdem, wenn auch teilweise bei sehr kurzem Hub des Betätigungselements, erhebliche Betätigungskräfte.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen¹ Schnapp- wirkt, wandert dieses in Richtung auf eine instabile

schalter mit einer blattförmigen Schnappfeder an- Stellung, was jedoch relativ wenig Einfluß auf das

zugeben, die so ausgebildet ist, daß sie durch eine zweite U hat, da das erste U länglich ist und eine

geringe Betätigungskraft zum Umkippen ihrer Ver- nachgiebige Verformung des länglichen Verbin-

wölbung gebracht werden kann und doch erhebliche 5 dungssteges stattfindet. Solange sich die Kontakte in

Kontaktdrücke liefert; außerdem soll sie dauerhaft der normalen Stellung befinden, wird also ein hoher

sein und mit geringen Kosten herstellbar sein. . Kontaktdruck zwischen ihnen aufrechterhalten.

Ein elektrischer Schnappschalter mit einer ein- Wenn jedoch das erste U seine neutrale Lage überstückigen, zweischenkeligen Schnappfeder aus Blatt- läuft und umschnappt, bewegt sich der Verbindungsfedermaterial, deren Schenkel an den Enden in einer io steg abrupt und treibt das zweite U mindestens teilgegebenenfalls einstellbaren, die Feder verspannen- weise über die neutrale Lage, so daß das bewegliche den Lage gehaltert sind und die durch einen bei Kontaktstück in seine zweite Stellung umschnappt. Ausübung eines Betätigungsdruckes umschnappen- Beim Verschwinden der Betätigungskraft bewirkt die den und gegebenenfalls als Kontaktträger dienenden auf das zweite U wirkende ursprüngliche Vorspan-Steg verbunden sind, ist gemäß der Erfindung da- 15 nung, daß die Feder in die normale Stellung zurückdurch gekennzeichnet, daß die Schnappfeder die schnappt.

Form von zwei nebeneinanderliegenden U hat, deren Wenn beide U aus elastischen Metallblechschleibenachbarte parallele Innenschenkel durch Ausein- fen bestehen, die unter einer in der Blechebene einanderdrücken verspannt sind und deren Außenschen- -wirkenden Spannung zu biegen sind, um die Inkel durch einen Steg miteinander verbunden sind. 20 Stabilität zu erzeugen, und jeweils ein Ende jedes U

Durch die Erfindung wird erreicht, daß sich die durch den Steg verankert ist, kann eine Kraft auf Verspannungen praktisch über die ganze Feder ver- die gegenüberliegenden Enden der U in der Blechteilen, Ermüdungen treten daher praktisch nicht auf, ebene durch ein einziges Verformungsglied aus- und die Herstellungstoleranzen sind unkritisch. Auch geübt werden, das zwischen ihnen montiert ist und kann man je nach Wahl des Einspannpunktes der 25 vorzugsweise auch die Feder haltert. Eine andere Schnappfeder mit kleinen Betätigungskräften aus- Möglichkeit besteht darin, daß das Verbindungskommen oder aber mit sehr kleinen Betätigungs- stück das Element haltert, und das einzige Spanwegen hohe Kontaktdrücke erreichen. Die erheb- nungsglied kann das bewegliche Kontaktstück liehen Kontaktdrücke ergeben eine hohe Strom- tragen,
belastbarkeit solcher Schnappschalter. 30 Durch eine Betätigungsbrücke können auf beide

Bei den Schnappschaltern gemäß der Erfindung Federsysteme gleichzeitig Betätigungskräfte ausläßt sich außerdem eine hohe Empfindlichkeit so- geübt werden. Hierdurch lassen sich sehr hohe Konwohl für die Auslenkung eines Betätigungsgliedes taktdrücke erzielen, und die Bewegungsunterschiede als auch für den von diesem ausgeübten Druck, die und die prozentuale Änderung der für eine Betätifür eine Umschaltung des Schalters erforderlich sind, 35 gung erforderlichen Kraft können dann klein sein; erreichen. Die Erfindung läßt sich in mannigfacher, hierfür werden die Schleifen vorzugsweise unter erzum Teil an sich bekannter Weise weiterbilden, um hebliche Spannung gesetzt, und dadurch läßt sich ein die jeweils erwünschte Schaltercharakteristik zu er- größeres Verhältnis von Betätigungskraft zu Druck halten. Die Weiterbildungen, bezüglich derer auf die zwischen den Kontakten erreichen, als wenn nur auf Unteransprüche verwiesen wird, betreffen vor allem 40 eines der Federsysteme eine Kraft einwirkt,
die Halterung der Schnappfeder, die Kontaktanord- Bei Verwendung einer Betätigungsbrücke kann nung und die Spreizung der Innenschenkel. das Verbindungsstück einen Kontakt in der Mitte

In der folgenden Beschreibung sollen Auslen- oder zwei beabstandete Kontakte tragen, während kungs- oder Wegunterschiede diejenige Strecke be- die Schnappfeder an Teilen der Schleifen in der deuten, die das Betätigungsglied zwischen einer er- 45 Nähe der gegenüberliegenden Enden gehaltert ist, sten Stellung, in welcher es ein Wegschnappen des oder die Schnappfeder kann an dem Verbindungs-Kontaktes von der normalen Stellung bewirkt, und stück befestigt sein, während der Kontakt von den einer zweiten Freigabestellung, in welcher es den gegenüberliegenden Enden der Schleife getragen Kontakt wieder in die ursprüngliche Stellung zurück- wird. In allen diesen Fällen ermöglicht die Betätischnappen läßt, zurücklegen muß. In entsprechender 50 gungsbrücke einen vollständig symmetrischen Auf-Weise sollen Druck- oder Kraftunterschiede den- bau der Schnappfeder und dadurch eine besonders jenigen Prozentsatz der für eine Betätigung erfor- bequeme Montage und Betätigung,
derlichen Kraft bedeuten, der noch auf den Schalter Wenn die Schnappfeder an den Innenschenkeln einwirkt, wenn er in seine Ruhelage zurückschnappt. zentral montiert ist und wenn der Betätigungspunkt

Man kann die Schnappfeder eines elektrischen 55 oder die Betätigungspunkte und die beweglichen Schnappschalters gemäß der .Erfindung als aus zwei elektrischen Kontakte an gegenüberliegenden Seiten U-förmigen Federsystemen bestehend ansehen. Wenn der Halterung angebracht sind, nimmt der Druck des man die Schnappfeder so montiert, daß die Be- beweglichen Kontaktstückes gegen den normalertätigungskraft nur auf das eine U wirkt, kann der weise ruhenden Kontakt zu, bevor die Kontakte von-Kontakt durch das Verbindungsstück an dessen Ver- 60 einander weg schnappen. Dies beruht darauf, daß bindung mit dem anderen U getragen werden, und . die Betätigungskraft die Schnappfeder nach unten beide Federsysteme können so vorgespannt werden, drückt, um es konvex zu machen, und um seine Mitbeispielsweise mittels eines feststehenden Kontakt- telmontage zu drehen strebt, wodurch der gegenüberstückes, daß das Federelement beim Fehlen einer liegende Teil der Lamelle, der den Kontakt trägt, Betätigungskraft in seiner einen außermittigen Lage 65 nach oben gegen den oberen ruhenden Kontakt Verharrt. Diese Stellung soll im folgenden als die drückt. Der auf diese Weise entstehende zusätzliche normale oder obere Stellung bezeichnet werden. Kontaktdruck verhindert Lichtbogenbildungen und Wenn auf das erste U eine Betätigungskraft ein- ermöglicht eine sehr hohe Strombelastbarkeit.

Da die Betätigungskraft in der entgegengesetzten Richtung wirken kann wie die Schnappbewegung des Kontaktes, läßt sich die Schnappfeder unempfindlich gegen die Wirkungen hoher Beschleunigungskräfte machen, wie sie etwa bei Schwingungen auftreten.

Bei der Schnappfeder gemäß der Erfindung sind die Auslenkungen des Betätigungsgliedes, der auszuübende Druckzuwachs und der Gesamtdruck kleiner als bei bekannten Schaltern der gleichen

halb eines weiten Betriebsbereiches ohne Schwierigkeiten einjustierbar. In manchen Fällen sind die Toleranzen für die Beanspruchung der Schleifen

können, wie z. B. genutete Köpfe.

Die Erfindung soll nun an Hand von nicht einschränkend auszulegenden Ausführungsbeispielen in

10 enthält und bei dem die Mittelschenkel an Trägern montiert sind; dieser Schalter enthält ein einjustierbares Element eines Thermostaten,

F i g. 22 eine Draufsicht auf die Schnappfeder der F i g. 20, in die die Angriffspunkte der Betätigungskräfte eingezeichnet sind.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Schnappfeder ein aus Blech bestehendes, ebenes Bauelement aus einem elasti-

Kapazität und Preislage. Dies stellt einen wichtigen io sehen, federnden Werkstoff, wie Phosphorbronze Vorteil hinsichtlich der Empfindlichkeit von einfach oder einer Kupfer-Beryllium-Legierung. Die Feder aufgebauten Schaltern dar, insbesondere da die enthält zwei parallele, beabstandete Außenschenkel Schnappfeder bei Schaltern Anwendung finden kann, 11, 12 gleicher Erstreckung, die mit entsprechenden die mit sehr kleinen Betätigungskräften arbeiten Enden durch ein integrales Verbindungsstück (Steg) müssen und kleine oder große Ströme schalten sol- 15 13 verbunden sind, das breiter ist als die Schenkel len. Schalter gemäß der Erfindung sind leicht inner- und sich zwischen diesen erstreckt. In dem durch die

äußeren Schenkel 11, 12 definierten Zwischenraum befinden sich zwei parallele Innenschenkel 14, 15 gleicher räumlicher Erstreckung, die kürzer sind als

größer als +0,127 mm, so daß einfache, nicht 20 die Außenschenkel. Die Innenschenkel sind mit den justierbare Spannungselemente verwendet werden anderen Enden der Außenschenkel 11, 12 durch gebogene integrale Verbindungsbereiche 16, 17 verbunden. Die Innenschenkel enden bei 14 a, 15 a in einem gewissen Abstand nahe dem Verbindungs-Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert wer- 25 stück 13. Das beschriebene Bauteil 10 bildet also den. Dabei bedeutet zwei aus Metallblech bestehende Schleifen 11, 16,

F i g. 1 eine perspektivische Ausführungsform 14 bzw. 12, 17, 15, die nebeneinanderliegen und ein einer Schnappfeder für einen elektrischen Schnapp- M bilden, wobei die Außenschenkel der Schleifen schalter gemäß der Erfindung, durch das Verbindungsstück 13 verbunden sind,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer Anord- 30 während die Innenschenkel frei enden,
nung zur Montage und Verspannung einer solchen Die Innenschenkel 14, 15 können an Punkten X

Schnappfeder, und Y nahe den inneren Längsrändern der Schen-

Fig. 3 eine Querschnittsansicht längs einer Ebene kel 14, 15 und bei oder nahe den freien Enden 14a, 3-3 in Fig. 2, 15a montiert werden. Durch die Montage sollte ein

F i g. 4 eine F i g. 3 entsprechende Ansicht einer 35 Minimum an Berührungsfläche auf den Flächen der abgewandelten Ausführungsform, Schenkel in Anspruch genommen werden, und die

Montage soll eine Auswanderung der Punkte Z, Y aus der Ebene der Lamelle 10 verhindern. Die Innenschenkel 14, 15 werden voneinander weg in 40 Richtung auf die zugehörigen Außenschenkel in Richtung der Pfeile W bzw. Z durch eine Spannanordnung gedrückt, beispielsweise durch einen spitz zulaufenden Stift 18. Nachdem der Stift 18 nach unten gedrückt worden ist, um die inneren Schenkel 45 voneinander weg zu spreizen, wird er gesichert. Die resultierende Verspannung bewirkt, daß die Schleifen instabil sind, wenn sie eben gehalten werden, und eine gebogene Lage anzunehmen streben, bei der die eine Seite der Schleifen und des Verbindungsstückes F i g. 10 eine Draufsicht auf die Schnappfeder der 50 konkav und die andere Seite konvex ist.
F i g. 9, die mit einer Verspannungsanordnung korn- An der Verbindungsstelle des äußeren Schenkels

12 und des Verbindungsstückes 13 der Feder 10 ist ein elektrisches Kontaktstück 19 befestigt, das entsprechend montierten, beabstandeten, oberen und unteren festen Kontaktstücken 20, 21 gegenüberliegt und mit diesen Kontakt machen kann. Wenn es beispielsweise erwünscht ist, daß das Kontaktstück 19 normalerweise seine obere Lage einnimmt, macht man die obere Fläche der Schnappfeder zuerst konvex, und der Kontakt 21 wird so lange nach oben bewegt, bis das Federelement umschnappt und das Verbindungsstück 13 das Kontaktstück 19 nach oben mitnimmt, wo es am Kontaktstück 20 anliegt. Eine Festlegung des Kontaktstückes 21 in dieser oder

Fig. 19 eine Querschnittsansicht des Schalters der 65 einer höheren Lage gewährleistet, daß das Kontakt-F i g. 18 in der Ebene 19-19, · stück 19 immer am Kontaktstück 20 anliegt, wenn

Fig.20, 21 eine Seit- bzw. Draufsicht eines an- auf die Schnappfeder keine äußere Kraft wirkt. Zur deren Schalters, der eine Feder gemäß F i g. 9 und Betätigung wird bei dieser Ausführungsform mittels

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform, bei welcher zur Halterung und Verspannung der Schnappfeder nur ein einfaches Stützelement verwendet wird,

Fi g. 6 eine Querschnittsansicht längs einer Ebene 6-6 in F i g. 5,

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform mit getrennten Halterungs- und Verspannungselementen,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht längs einer Ebene 8-8 in F i g. 7,

F i g. 9 eine Draufsicht auf eine für Fließbandmontage geeignete Schnappfeder,

biniert ist, welche die inneren Schenkel voneinander wegdrückt,

Fig. 11 und 12 Querschnittsansichten der Fig. 9 bzw. 10,

F i g. 13, 14, 15 eine Draufsicht, Seitenansicht bzw. Stirnansicht eines die Schnappfedern der F i g. 9 und 10 enthaltenden Schalters,

Fig. 16 eine Querschnittsansicht des Schalters der F i g. 13 längs einer Ebene 16-16,

Fig. 17 und 18 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Schalters, bei dem der bewegliche elektrische Kontakt von den Innenschenkeln getragen wird,

einer Schubstange oder irgendeiner anderen gewöhnlichen Betätigungsanordnung eine vertikal gerichtete Kraft auf einen der äußeren Schenkel ausgeübt, beispielsweise auf einen der Punkte E, F, G oder H auf dem Schenkel 11.

Bei der Betätigung bewegt sich zuerst nur die Schleife 11, 14, 16, auf die die Betätigungskraft wirkt, um einen merklichen Betrag, sie biegt sich dabei nach unten und verringert ihre Krümmung. In diesem Zustand verhindern die längliche Gestalt und die Federungseigenschaften dieser Schleife und des Verbindungsstückes 13 und der Widerstand der Schleife 12, 15, 17, auf die keine direkte Kraft ausgeübt wird, daß sich die Kontaktstücke 19, 20 trennen. Bei einem geringen Fortschreiten des Betätigungsvorganges überläuft die Schleife dann plötzlich ihre Mittellage, und das Verbindungsstück bewegt sich nennenswert nach unten, wobei seine nach oben weisende Oberfläche konkav wird. Durch die Bewegung des Verbindungsstückes nach unten kann auch die Schleife 12, 15, 17 trotz der Vorspannungswirkung des Kontaktes 19 die Mittelstellung über-' laufen, und die Kontaktplatine 19 schnappt gegen das Kontaktstück 21. Bewegt sich das Betätigungsglied in der umgekehrten Richtung, so springt die Schnappfeder zurück in ihre ursprüngliche Lage, sobald die einwirkende Kraft etwas nachgelassen hat und die Schnappfeder dadurch etwas in der umgekehrten Richtung gewandert war. Der Unterschied der Auslenkung der Betätigungsanordnung zwischen den beiden- Umschnapplagen und der Unterschied zwischen den Kräften, die durch die Betätigungsanordnung in diesen beiden Stellungen ausgeübt werden, hängen in definierter Weise vom Angriffspunkt der Betätigungskraft zwischen den Punkten E und H ab, so daß eine genaue Einjustierung auf eine gewünschte Charakteristik möglich ist.

Der normale Kontaktdruck wird erhöht, wenn die Betätigungskraft in der Nähe des Punktes E diametral gegenüber der Kontaktplatine 19 bezüglich der zentralen Montagepunkte X, Y wirkt. Die nach unten gerichtete Kraft strebt dazu, die ganze Schnappfeder um die Montagepunkte X, Y zu drehen und die diametral gegenüberliegende Kontaktplatine zu heben, so daß eine momentane. Erhöhung des normalen Kontaktdruckes resultiert, trotzdem die Betätigungsanordnung die Schnappfeder in einer Richtung auslenkt, die schließlich dazu führt, daß sich die Kontaktplatine 19 vom Ruhekontakt 20 abhebt. Da die Strornbelastbarkeit eines Kontaktpaares von dem Anpreßdruck unmittelbar vor der Trennung der Kontakte abhängt, können infolge dieser zusätzlichen Kraft hohe Ströme durch die Schnappfeder geschaltet werden, oder als andere Möglichkeit kann ein gegebener kleinerer Strom mit einer verhältnismäßig kleinen Vorspannung der Schleifen geschaltet werden, da der Kontaktdruck nicht ausschließlich von der das Umschnappen bewirkenden Kraft abhängt; hierdurch ist es dann möglich, mit kleineren Betätigungskräften auszukommen, da die Schnappfeder leichter zum Umschnappen zu bringen ist.

Bei einer praktischen Ausführungsform, die natürlich nicht einschränkend auszulegen ist, hatten die beiden Schleifen identische Form und waren aus einem ebenen, 0,28 mm dicken Phosphorbronzeblech ausgestanzt worden. Die Schenkel 11, 12, 14, 15 und die gebogenen Verbindungen 16, 17 waren sämtlich 12,7 mm breit. Die Breite des Verbindungsstücks 13 war 20,6 mm. Die Breite der Lamelle, gemessen quer zu den Schenkeln, betrug 82,5 mm, und die Länge betrug 89 mm. Der Abstand der inneren Schenkel 14, 15 betrug etwa 3,2 mm im unverspannten Zustand, und der Abstand der freien Enden vom benachbarten Rand des Verbindungsstückes 13 betrug ebenfalls 3,2 mm.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel war die Schnappfeder etwa 19,8 mm breit und 26 mm lang.

ίο Die Schenkel und die Biegungen waren 2,8 mm breit, die Breite des Verbindungsstücks 13 betrug etwa 4,8 mm. Der Abstand zwischen den inneren Schenkeln betrug 0,8 mm im unverspannten Zustand, und die gebogenen Verbindungsteile waren halbkreisförmig mit einem Außendurchmesser von 9,5 mm.

Die gestrichelten Linien in F i g. 1 bezeichnen eine Lasche oder einen Ansatz 11', auf den die Betätigungsanordnung wirken kann. Wenn sich der Angriffspunkt der Kraft vom Schenkel 11 nach außen bewegt, nimmt die zur Betätigung erforderliche Kraft ab, während die Auslenkung zunimmt.

Die in F i g. 1 dargestellte Schnappfeder kann mittels eines Bügels 25 gelagert und gespannt werden, wie F i g. 2 zeigt. An einem Querstück 26 des Bügels setzen zwei Schenkel 27, 28 an, die mit Laschen 29, 30 versehen sind, die auf den freien Enden 14 a, 15 a der Innenschenkel der Schnappfeder aufliegen. Diese Laschen sind an den Punkten X, Y mit der Schnappfeder verbunden, beispielsweise durch Niete 31, 32.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, wird die Berührungsfläche zwischen den Laschen 29, 30 und der Schnappfeder durch Abstandshalter begrenzt.

In ein Gewindeloch 33 des Bügelschenkels 28 ist eine Schraube 34 eingeschraubt. Ein Ende 34 a der Schraube liegt am Bügelschenkel 27 an, so daß die Schenkel 27, 28 durch Drehen der Schraube gespreizt werden können. Das Querstück des Bügels 25 ist mit Montagelöchern 35 versehen, mittels derer die ganze Anordnung befestigt werden kann.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform stehen die Laschen 29«, 30 a schräg, so daß die Schnappfeder in ihre eine gebogene Lage vorgespannt wird und dadurch die für die normale Lage erforderliche Krümmung erhält; hierdurch wird die Lage des unteren Kontaktstückes unkritischer.

Bei der in F i g. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform dient eine einzige. Montagestütze zur Halterung und Verspannung der Federschenkel. Die Stütze enthält eine Schraube 45 mit einem konischen Kopf 40, der an den Innenrändern der Schenkelteile 14 α, 15 α angreift. Auf der oberen Seite der inneren Schenkel liegt eine dem Schraubenkopf 40 untergelegte geschlitzte Beilagscheibe41, und.zwischen den Innenschenkeln und einem Basisteil 43 befindet sich ein Abstandshalterkragen 42. Die Bohrung des Kragens erweitert sich nach oben, um 4en konischen Schraubenkopf 40 aufnehmen zu können. Durch Anziehen einer Mutter 46 mit einer Beilagscheibe 47 wird der konische Kopf 40 keilartig zwischen die Innenschenkel getrieben und spreizt diese in einem gewünschten Ausmaß. Diese Anordnung kann auch zur Halterung der Schnappfeder dienen und verhindert ein Auswandern der Endteile 14 a, 15 a aus der allgemeinen Ebene der Lamelle.

6s Bei der in F i g. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform wenden getrennte Halterungs- und Verspannungsschrauben verwendet. Eine mit einer Mutter 54 versehene Halterungsschraube 50 durchsetzt

einen Kragen 52 und eine Öffnung in einem Basisteil 53. Eine Verspannungsschraube 55 mit einem verlaufenden Kopf liegt zwischen den Endteilen 14 a, 15 α der Innenschenkel und wird zum Spreizen dieser Schenkel in eine öffnung in dem Basisteil 53 geschraubt.

Wie erwähnt, kann die Schnappfeder durch die spezielle Anordnung der ruhenden Kontaktstücke oder durch die Wahl des Montagewinkels der Innenschenkel in eine normalerweise in einer bestimmten Richtung gekrümmte Form vorgespannt werden, so daß die bewegliche Kontaktplatine 19 an einem gewünschten der festen Kontaktstücke anliegt, wenn keine äußere Kraft auf die Schnappfeder wirkt. Wenn kein automatisches Zurückschnappen nach dem Verschwinden der Betätigungskraft erwünscht ist, können die Kontaktstücke 20, 21 auf gegenüberliegenden Seiten der Ebene der Schnappfeder 10 beabstandet sein, ohne daß eine normale Krümmung erzeugt wird. In diesem Fall bewirkt eine Vertikalkraft in einer bestimmten Richtung auf einen der Punkte E, F, G oder H, daß die Schnappfeder in ihre eine gekrümmte Lage umschnappt, und zur Umkehrung der Krümmung der Schnappfeder ist dann eine Kraft in der entgegengesetzten Richtung erforderlich.

Mit den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lassen sich Schalter bauen, die durch außergewöhnlich kleine Kräfte betätigbar sind. Eine Betätigungskraft von 5 ρ reicht aus, um die Kontakte zusammenschnappen zu lassen und einen Kontaktdruck im Bereich von 1 bis 2 ρ zu erzeugen, wobei der Auslenkungsunterschied in der Größenordnung von 25 bis 75 μ liegt.

Die in Fig. 9 und 10 dargestellte M-förmige Schnappfeder unterscheidet sich von der Schnappfeder der F i g. 1 darin, daß an den Innenrändern der Innenschenkel 14', 15' in der Nähe der freien Enden Kerben 70, 71 vorgesehen sind.

Wie Fig. 11 und 12 zeigen, kann eine dauernde Verspannung der Innenschenkel 14', 15' durch einen Knopf 72 erzeugt werden, der eine Umfangsnut72 besitzt, in die die Kerben 70, 71 einschnappen; der Durchmesser des Grundes der Nut ist dabei beträchtlich größer als der ursprüngliche Abstand B der mit Kerben versehenen Innenschenkel, so daß die Schleifen 11', 16', 14' und 12', 17', 15' verspannt werden können.

Bei der Ausführungsform der F i g. 13, 14 und 15 ist der Knopf mit einem Bolzen versehen, der fest an einem ruhenden Basisteil 74 befestigt ist, und der Kontakt 19' liegt zwischen einem oberen und einem unteren Anschlag 75 bzw. 76, von denen einer oder beide als elektrische Kontaktstücke ausgebildet sein können. Das untere Kontaktstück 75 liegt, wie dargestellt, geringfügig oberhalb der Ebene der Schnappfeder, so daß der Kontakt 19' in der normalen Lage am oberen Kontakt 76 anliegt. Ein weiterer Anschlag 77 liegt unterhalb der Schleife 16' in der Nähe des Überganges vom Innenschenkel 14'. Läßt man auf den Punkt E eine nach unten gerichtete Kraft einwirken, so entsteht infolge der Rückwirkung des Anschlages 76 eine Drehbewegung, die schließlich die Schleife von der konkaven in die konvexe Lage umschnappen läßt, wobei die Kontaktplatine 19' nach unten auf den Anschlag 75 springt; diese Stellung ist in Fig. 16 gestrichelt eingezeichnet. Der Knopf setzt einer Verwindung der Innenschenkel keinen Widerstand entgegen, so daß die ganze Federkraft als Kontaktdruck wirksam wird.

Bei der in den Fig. 17, 18 und 19 dargestellten Ausführungsform ist die Schnappfeder an einem Punkt 84 in der Mitte des Verbindungsstückes 13' montiert. Der Verspannungsknopf 72' ist dauerhaft im Innenrand der Innenschenkel 14', 15' befestigt und trägt eine elektrische Kontaktplatine 19". Eine Betätigungsbrücke 85 greift an den Außenrändern

ίο der Außenschenkel 1Γ, 12' an, die mit Anschlägen 87, 88 zusammenwirken, welche sich unter der Mitte der gebogenen Verbindungsteile 16', 17' befinden, um ein Betätigungsmoment zu erzeugen, durch das die Innenschenkel dazu gebracht werden, den Kontakt 19" zwischen den Anschlägen 90, 92 umschnappen zu lassen.

Dieselbe Betätigungsbrücke kann auch Verwendung rinden, wenn die Schnappfeder durch den Verspannungsknopf gleichzeitig gelagert ist. Bei diesen Ausführungsformen, bei denen ein Betätigungsmoment durch die Betätigungskraft in Verbindung mit Anschlägen erzeugt wird, können die Innenschenkel über eine beträchtliche Auslenkung verspannt werden, beispielsweise 0,15 mm, und es las-

«5 sen sich außergewöhnlich große Kontaktdrücke, beispielsweise 50 oder 60 p, erzeugen, wenn auch das Verhältnis von Betätigungskraft zu Kontaktdruck dabei etwas geringer wird. Der vom Betätigungsglied für eine Betätigung zu durchlaufende Weg und der für eine Betätigung erforderliche Kraftunterschied bleibt jedoch sehr klein, beispielsweise 0,4 mm bzw. 15% Kraftunterschied. Durch Änderung des Angriffspunktes der Betätigungskraft lassen sich diese Werte leicht einstellen. Die Spreizung der Innenschenkel 14', 15' ist nicht kritisch, in vielen Fällen sind Toleranzen von 0,15 mm zulässig. Bei Verwendung einer solchen Konstruktion lassen sich Ströme bis zu 25 A mittels eines billigen Schalters steuern, der mit normalen Fertigungstoleranzen herstellbar ist.

Bei Fig. 20, 21 und 22 ist die Schnappfeder der F i g. 1 so montiert, daß Kontaktdrücke bis zu 40 ρ erreichbar sind und dadurch Ströme bis zu 35 A steuerbar sind, wobei sich das Betätigungsglied für eine Umschaltung von der geschlossenen in die geöffnete Stellung der Kontakte nur etwa 0,027 mm bewegen muß. Bei dieser Ausführungsform ist der Spannknopf 72 mit einer rechteckigen Nut versehen, die geringfügig weiter ist als die Dicke der Schnappfeder. Der Knopf ist dauerhaft montiert, wie Fig. 13 zeigt, die Kontaktplatine 19'" ist in der Mitte des Verbindungsstückes 13' befestigt, und eine Betätigungsbrücke 98 liegt über den jeweils zwei Schenkel verbindenden gebogenen Verbindungsteilen 16', 17', die sie in der Mitte längs gerader Linien 98', 98" berührt, wie F i g. 22 zeigt. An den Innenrändern der Innenschenkel liegen Anschläge 100, 102 an, um das erforderliche Betätigungsmoment zu erzeugen.

F i g. 20 zeigt, daß die aus Schnappfeder und Kopf bestehende Anordnung auf einem bei 106 angelenkten Träger 104 montiert ist. Der Träger 104 kann mittels einer Mikrometer-Justierschraube 108 verstellt werden. Eine wärmeempfindliche Einrichtung, beispielsweise der Art, wie sie für das Backxohr eines Küchenherdes üblich ist und die einen Kolben 110 mit einer sich bei Erwärmung ausdehnenden Flüssigkeit enthält, der über einen Balgen 112 mit einer Betätigungsstange 114 verbunden ist. Bei ansteigender Temperatur entfernt sich das vom

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Kolben 110 abgewandte Ende des Betätigungsgliedes 114 von diesem, die Auslenkung kann beispielsweise 1 μΐη/° F betragen. Der Justierknopf 108 erlaubt eine sehr minutiöse Verstellung der Brücke 98 in Richtung auf das Ende der Betätigungsstange oder von diesem weg und damit eine Einstellung der Temperatur, bei welcher die Schnappfeder schaltet. Da für die Betätigung eines solchen Schalters sehr geringe Auslenkungsunterschiede ausreichen, läßt sich eine Ansprechgenauigkeit von besser als 3° C bei einem gesamten Einstellbereich bis zu 300° C erreichen.

Bei einem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele war gezeigt worden, daß die Innenränder der Innenschenkel durch ein geschlitztes Bauelement voneinander, weggedrückt werden können, das eine freie Verwindung der Schenkel innerhalb bestimmter Grenzen erlaubt, wobei bei solchen Ausführungsformen vorzugsweise ein oder mehrere Reaktionsanschlagselemente verwendet werden, die vom Angriffspunkt der Betätigungskraft beabstandet sind, um ein Betätigungsmoment zu erzeugen; bei anderen Ausführungsformen war gezeigt worden, daß die Innenränder der Innenschenkel starr montiert werden könnenv Das erste dieser Ausführungsbeispiele ergibt höhere Kontaktdrücke, erfordert je- doch größere Betätigungskräfte als die zweite Ausführungsform. Außerdem muß die Lamelle weiter ausgelenkt werden, um den Betätigungsbereich zu erreichen. Die Wahl des Halterungspunktes bei einem speziellen Schalter wird durch zahlreiche Faktoren beeinflußt, beispielsweise ein wie weites Überlaufen des Betätigungsgliedes zugelassen werden muß, wie klein die Betätigungskraft sein muß und welches Verhältnis zwischen Betätigungskraft und Kontaktdruck gefordert wird. Bei Berücksichtigung solcher Faktoren wird der Fachmann auch andere Montierungen und Betätigungseinrichtungen wählen, wenn es das Anwendungsgebiet fordert. So kann beispielsweise ein Innenschenkel starr und eben montiert werden, während der andere durch ein genutetes Element gehalten wird, wobei kein Reaktionsanschlag verwendet wird.

Abschließend soll bemerkt werden, daß die Schnappfeder mit abgerundeten Ecken hergestellt werden kann und daß es möglich ist, die spezifischen Spannungswerte so klein zu halten, daß sehr hohe Lebensdauer erreicht werden kann. Da die spezifischen Spannungen klein sind, besteht auch keine Gefahr, daß die Schnappfeder beschädigt wird, wenn das Betätigungsglied über den normalen Bereich auswandert. Es ist außerdem möglich, die Schnappfeder gemäß der Erfindung als Bimetallelement auszubilden, so daß kein besonderes Betätigungsglied für die Ausübung eines äußeren Betätigungsdruckes erforderlich ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schnappschalter mit einer einstückigen, zweischenkeligen Schnappfeder aus Blattfedermaterial, deren Schenkel an den Enden in einer gegebenenfalls einstellbaren, die Feder verspannenden Lage gehaltert sind und die durch einen bei Ausübung eines Betätigungsdruckes umschnappenden und gegebenenfalls als Kontaktträger dienenden Steg verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieSchnappfeder (10) die Form von zwei nebeneinanderliegenden U hat, deren benachbarte parallele Innenschenkel (14, 15) durch Auseinanderdrücken verspannt sind und deren Außenschenkel (11,12) durch einen Steg (13) miteinander verbunden sind.

2. Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Innenschenkel (14, 15) in an sich bekannter Weise durch einen einzigen Spreizbolzen (18, 40, 55, 72, 72') nach außen gedrückt sind.

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3. Schnappschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizbolzen in an sich bekannter Weise eine Verwindung der Innenschenkel nach beiden Richtungen zuläßt.

4. Schnappschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizbolzen (40, 72) die Schnappfeder (10) in an sich bekannter Weise haltert. <«

5. Schnappschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappfeder (10) am Steg (13') gehaltert ist und daß der Spannb'olzen (72') ein bewegliches elektrisches Kontaktstück (19") aufweist.

6. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei an den Enden der Innenschenkel gehalterter Schnappfeder (10) der Betätigungsdruck auf den gekrümmten Teil (16) des einen U wirkt und daß an der Verbindungsstelle des anderen U (12, 15, 17) mit dem Steg (13) ein bewegliches Kontaktstück (19) angeordnet ist.

7. Schnappschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Betätigungsbrücke (85, 98), die den Betätigungsdruck auf den gekrümmten Teil beider U gleichzeitig ausübt.

8. Schnappschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Außenschenkel der U verbindende Steg breiter ist als die Schenkel oder die gekrümmten Teile der U.

9. Schnappschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei an den Innenschenkeln gehalterter Schnappfeder auf der der Betätigungsbrücke gegenüberliegenden Seite der Schnappfeder zwei an sich bekannte Stützbolzen (87, 88, Fig. 17; 100, 102, Fig. 22) angeordnet sind, die an Punkten der Schnappfeder angreifen, die längs der U zwischen der Halterungsstelle und dem Steg (13') liegen, und daß die Betätigungsbrücke an Punkten der Schnappfeder angreift, die längs der U zwischen den Angriffspunkten der Stützbolzen und dem Steg liegen.

10. Schnappschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsbrücke (98) längs quer über die Mitte der gekrümmten Teile der U verlaufenden Linien (98', 98";Fig. 22) angreift und daß die Stützbolzen (100, 102) in der Nähe der Innenränder der Innenschenkel der U angeordnet sind.

11. Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschenkel mit einem an sich bekannten, einstellbaren Spreizbügel (25, F i g. 2) verbunden sind.

12. Schnappschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Spreizbügel (25) und die Innenschenkel (14, 15) der Schnappfeder (10) Abstandshalter eingefügt sind.

13. Schnappschalter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizbügel (25) die Innenschenkel (14, 15) in an sich bekannter Weise in verwundener Lage haltert (Fig. 4).

14. Schnappschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Innen- und Außenschenkel sowie die gebogenen Teile der U gleich breit sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 648 355; USA.-Patentschriften Nr. 2 624 819, 2777 032.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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