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Elektrischer Schnappschalter Die Erfindung betrifft einenelektrischen
Schnappschalter mit eiern zwischen zwei Anschlägen kippbaren Kontaktarm, welcher
sich unter der Kraft einer Zugfeder in einem Lagereines in Abhängigkeit vom Betätigungsglied
verstellbaren Organs abstützt, wobei das außerhalb jeder möglichen Wirkungsrichtung
der Zugfeder gelagerte Organ durch die gleiche Zugfeder in die Ruhestellung zurückgebracht
wird.
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Schnappschalter dieser Art haben sich u. a. auf Grund der Verwendung
einer Zugfeder gut bewährt. Zugfedern mit verhältnismäßig großer wirksamer Federlänge
lassen sich in weiten Grenzen dehnen, so daß in der Regel die Verschiebewege des
Betätigungsgliedes, z. B. eines Betätigungsdrückers, vorteilhafterweise großzügig
ausgelegt werden können, ohne daß die Feder überbeansprucht wird. Dies kommt der
Lebensdauer solcher Schalter zugute.
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Darüber hinaus verschiebt sich während der Betätigung und während
der Rückstellung der am Kontaktarm angebrachte bewegliche Kontakt vor und nach dem
Umschnappen auf dem gerade berührten Gegenkontakt. Dadurch ergibt sich eine ständige
vorteilhafte Kontaktselbstreinigung.
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Bei Schnappschaltern dieser Art fallen Schalt- und Rückschaltpunkt
zum Teil erheblich auseinander. Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Abstand zur
Erhöhung der Empfindlichkeit bei Fühlerbetätigung zu vermindern.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß außer dem
zur Lagerung des kippbaren Kontaktarmes dienenden verstellbaren Organ ein weiteres
außerhalb jeder möglichen Wirkungsrichtung der Zugfeder gelagertes, in Abhängigkeit
vom Betätigungsglied verstellbares Organ vorgesehen ist, das den zweiten Angriffspunkt
der Zugfeder im Sinne einer Beschleunigung der Totpunktüberschreitung quer oder
schräg zur Wirkungsrichtung der Zugfeder auslenkt.
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Bei Schaltern mit einem Druckfederglied und Selbstrückstellung in
die Ruhelage ist es bereits bekannt, das Lager des Kontaktarmes und das Lager der
Druckfeder so gegensinnig zu bewegen, daß eine Beschleunigung der Totpunktüberschreitung
erreicht wird. Die Druckfeder ist dort jedoch nicht in der Lage, die Rückstellung
des Schalters in die Ruhelage herbeizuführen. Hierfür sind vielmehr andere Mittel
vorgesehen.
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Auf Ausbildungsmöglichkeiten der Erfindung und deren Vorteile wird
nachstehend an Hand von vier Figuren näher eingegangen. Die Figuren zeigen Prinzipdarstellungen,
die zum Verständnis der Erfindung genügen. In den Figuren haben verstellbare Organe
die Form von Winkelhebeln, die passive Schenkel, d. h. äußere mechanische
Einwirkungen übernehmende Schenkel, und aktive Schenkel, d. h. andere Teile
in Abhängigkeit davon verstellende Schenkel besitzen. Es zeigen F i g. 1
und 2 eine Ausführungsmöglichkeit, bei welcher die passiven Schenkel der Winkelhebel,
die beide von einem Betätigungsknopf berührt werden, sich zugekehrt sind; Fig* 2
ist gegenüber F i g. 1 unter Verwendung derselben Bezugszeichen schematisiert,
F i g. 3 eine Ausführungsmöglichkeit in schematischer Form, bei welcher der
passive Schenkel eines Winkelhebels auf den Eckpunkt des anderen Winkelhebels weist,
F i g. 4 eine Ausführungsmöglichkeit in schematischer Form, bei welcher der
passive Schenkel eines Winkelhebels mit dem aktiven Schenkel des anderen Winkelhebels
im Eingriff steht.
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In F i g. 1 ist mit 1 das Gehäuse eines Mikroschalters
angedeutet. Dieses Gehäuse ist mit drei Durchführungen 2 bis 4 versehen, die außerhalb
des Gehäuses als Anschlußelemente dienen. Im Gehäuseinneren tragen die geradlinigen
Durchführungen 2
und 3 Kontakte 5 und 6. Dagegen ist
die Durchführung 4, die nahezu die Gehäusebreite durchmißt und mit einer Ausnehmung
7 versehen ist, abgewinkelt, und sie besitzt eine Schneide 8, die als Lager
für einen Winkelhebel 9 fungiert. Der in Längsrichtung des Gehäuses verlaufende
Schenkel dieses Hebels ist dem entsprechenden Schenkel eines weiteren Winkelhebels
10 zugekehrt, der mittels einer Schneide 11 gelagert ist. Diese Schenkel
sind als passive Schenkel bezeichnet, weil sie an einem Betätigungsknopf anliegen
und dessen Bewegung an der Anlagestelle mitmachen. Die aktiven Schenkel der Winkelhebel,
die in den Innenraum auslegen, dienen zur Verstellung anderer Teile.
Der
aktive Schenkel des Winkelhebels 9 trennt sich in zwei auseinanderliecrende
Schenkelarme, die den als Schneiden ausgebildeten Füßen eines sich gabelnden Kontaktgliedes
13 als Lager dienen. Das als Kontaktarm ausgebildete Kontaktglied besitzt
beidseits Kontakte 14, die den Kontakten 5 und 6 zugeordnet sind.
Eine Schraubenfeder 15 verbindet das Kontaktglied 13 mit dem aktiven
Schenkel des Winkelhebels 10.
Sie verläuft in der Mittelebene des Hebelsystems.
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Die F i g. 2 zeigt dieselbe Ausführung in schematisierter Form. An
Hand dieser Figur lassen sich die Wirkungszusammenhänge in Gegenüberstellung zu
den weiter unten noch zu behandelnden Ausführungsmöglichkeiten besser übersehen.
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In der gezeichneten Stellung ist der Schalter von der Durchführung
3 über das Kontaktglied 13 und über den aktiven Schenkel des Winkelhebels
9 zur Durchführung 4 stromdurchlässig. Ein Nebenstrompfad zu diesem Hauptstrompfad
besteht nicht.
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Die gezeichnete Ruhestellung des Schalters ist auf Grund der Anordnung
der Schraubenfeder 15 und auf Grund der Form und Lagerung der Winkelhebel
9 und 10 stabil. Die passiven Schenkel dieser Winkelhebel liegen federnd
am Betätigungsknopf 12 an. Gleichzeitig bewirkt die Schraubenfeder, daß sich die
schwenkbaren und kippbaren Bauelemente in ihren Lagern abstützen.
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Wird der Schalter durch Drücken des Betätigungsknopfes 12 betätigt,
so werden die Winkelhebel 9 und 10 mit entgegengesetztem Drehsinn
geschwenkt. Die Angriffspunkte der Schraubenfeder 15 wandern längs und quer
zur Federachse gegensinni g aus. Beide Winkelhebel bewirken einerseits die
Dehnung der Schraubenfeder und andererseits die schnelle Neigungsänderung dieser
Feder gegenüber dem Kontakt-C, C t2 glied 13. Sobald die Feder mit
dem Kontaktglied ausgerichtet ist, ist der. »tote Punkt« oder Schaltpunkt erreicht,
in welchem das Kontaktglied instabil ist. Bis zu diesem Punkt wirkt die doppelseitige
Anspannung der Schraubenfeder im Hinblick auf den Kontaktdruck der Verkleinerung
des Neigungswinkels ent-Clegen. Im Fortgang springt das Kontaktglied 13 in
die Arbeitsstellung um, in welcher der Kontakt 14 am Kontakt 5 anliegt. Der
Schalter ist in dieser Stellung zwischen der Durchführung 2 und 4 stromdurchlässig.
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Während des ganzen Betätigungsprozesses wird die Schraubenfeder zunehmend
gespannt. Fällt nun die Betätigungseinwirkung fort, so zieht sich die Schraubenfeder
zusammen, indem sie das System in die Ausgangslage zurückführt. Im Laufe dieser
selbsttätigen Rückstellung kippt das Kontaktg ,lied im Rückschaltpunkt in die Ruhestellung
zurück. Durch die zweifache Umsetzung des vom Betätigungsknopf 12 zurückgelegten
Weges liegen Schaltpunkt und Rückschaltpunkt verhältnismäßig nahe zusammen.
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Vor und nach dem Umschnappen des Kontaktgliedes gleitet während der
Betätigung und Rückstellung der Kontakt 14 auf dem gerade berührten Gegenkontakt
5 bzw. 6. Dadurch reinigen sich die Kontakte selber. Weiter wird die
Verschiebung der Kontakte zum Bruch einer gegebenenfalls auftretenden Kontaktverschweißung
im elektrischen Betrieb ausgenutzt. Einer häufigen Ausfallursache wird damit entgegengetreten.
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Die F i gl. 3 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit, die eine kompakte
Bauweise eines Mikroschalters nach der Erfindung ermöglicht. Hierzu ist ein Winkelhebel
16, der zur Lagerung eines Kontaktgliedes 17 dient, oberhalb zweier
Durchführungen 18 und 19 gelagert, die als Anschlußelemente und als
Träger zweier Festkontakte 20 und 21 einen doppelten Zweck erfüllen. Als Lagerelement
für diesen Winkelhebel ist eine weitere Durchführung 22 eingesetzt, die das dritte
Anschlußelement bildet. Das Kontaktglied 17, das mit einem Kontakt
23 bestückt ist, stützt sich auf dem aktiven Schenkel des Winkelhebels
16 unter der Kraft einer Schraubenfeder 24 ab, die vom aktiven Schenkel eines
weiteren Winkelhebels 25 gehalten wird. Der Winkelhebel 25 ist um
seinen Eckpunkt, der Winkelhebel 16 um das Schenkelende des längs gerichteten
Schenkels in Abhängigkeit von der Bewegung eines Betätigungsknopfes 26 schwenkbar.
Der passive Schenkel des Winkelhebels 25 weist auf den Eckpunkt des Winkelhebels
16, und beide werden an der Stelle, wo sie sich am nächsten treten, vom Betätigungsknopf
26 berührt.
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Der wesentliche Unterschied zur Ausführungsmöglichkeit nach F i
g. 1 und 2 besteht hier darin, daß die Bahn der Abstützstelle des Kontaktgliedes
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nahezu quer zur Federachse verläuft. Auf die Längskomponente, die die Kontaktverschiebung
verursacht, entfällt ein verhältnismäßig geringer Anteil. Die Querkomponente entspricht
nur mit kleiner Abweichung der Verschiebung des Betätigungsknopfes 26. Im
übrigen werden beide Angriffspunkte der Schraubenfeder - in übereinstimmuna
zum oben behandelten Ausführungsbeispiel - sowohl quer als auch längs zur
Federachse gegenläufig ausgelenkt.
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Hinsichtlich der Wirkungsweise gilt das bereits oben gesagte. Die
hier ablaufende sehr schnelle Neigungsänderung der Schraubenfeder ermöglicht große
Neigungswinkel der Schraubenfeder bezüglich des Kontaktgliedes im Ruhe- und Arbeitszustand,
was dem Kontaktdruck zugute kommt. Andererseits rücken Schalt- und Rückschaltpunkt
eng zusammen.
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Die Ausführungsmöglichkeit nach F i g. 4 ermöglicht ebenfalls
eine gedrungene Bauweise. Durchführungen 27 bis 29 sind in gleicher
Weise ausgeführt und angeordnet wie nach F i g. 3, ebenso ist ein Winkelhebel
30 entsprechend gelagert, und er dient gleichermaßen als Lager für ein Kontaktglied
31. An diesem ist ein Kippmoment wirksam, das durch eine Schraubenfeder
32 aufgebracht wird.
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Im Unterschied zu F ig. 3 ist ein weiterer Winkelhebel
33 bezüglich des Lagers des Winkelhebels 30
jenseits der Wirkungslinie
der Schraubenfeder 32 gelagert. Die Schraubenfeder ist am aktiven Schenkel
eingehängt. Unter der Wirkung dieser Feder lastet der passive Schenkel gegen einen
Mitnehmer 34, der am Schenkelende des aktiven Schenkels des Winkelhebels
30 angebracht ist. Ein Betätigungsknopf 35 liegt am letzteren Winkelhebel
an, den er bei Betätigung unmittelbar verstellt, während der Winkelhebel
33 nur mittelbar beeinflußt wird.
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Die Wirkungsweise ist auch hier im Prinzip die gleiche wie bei den
oben behandelten Ausführungsmöglichkeiten. Bemerkenswert bei diesem Beispiel ist,
daß das Ruhemoment des Winkelhebels 30, das im Sinne einer Stabilisierung
des ganzen Systems wirksam ist, gegen das kleinere Ruhemoment des Winkelhebels
33 gerichtet ist. Folglich ist nur eine vom Differenzmoment hervorgerufene
Kraft bei der Betätigung des Betätigungsknopfes 35 zu überwinden. Mit anderen
Worten unterstützt der Winkelhebel 33 Betätigungsverschiebungen des Betätigungsknopfes.
Die
zurBetätigun 'g von außen anzusetzende Kraft ist übersetzt.
Dadurch wird erreicht, daß mit kleinen Betätigungskräften große Kontaktdrücke, die
durch Verwendung kräftiger Federn entstehen, erzielt werden können, und mithin starke
Ströme geschaltet werden können.
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Bei dieser Ausführung verstellen sich die Angriffspunkte der Feder
quer zur Federachse gegensinnig, längs der Federachse jedoch gleichsinnig. Die Vorteile,
die sich mit der schnellen Neigungsänderung verbinden, sind auch hier gegeben. Zu
diesem Vorteil kommt der vorstehende wesentliche Vorteil noch hinzu.