DE1538529A1 - Mehrpoliger UEberstromschalter - Google Patents

Description

GE Docket No. 11D-2237
(Keith W. Klein)
US-Serial No. 477 393
Filed: August 5, I965

General Electric Company, Schenectady, N.Y., V.St.A.

Mehrpoliger Überstromsehalter.

Die Erfindung betrifft mehrpolige Überstromsehalter mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Schalterpoleinheiten, die jeweils ein festes Kontaktstück und ein bewegliches Kontaktstück, das zwischen einer Kontaktschließ- und einer Kontakttrennstellung durch einen von Hand bedienbaren Betätigungsmechanismus beweglich ist, der.ein zur selbsttätigen Trennung der Kontaktstücke ausklinkbares Glied enthält, das normalerweise durch einen Klinkenteil verrastet ist, und ein Klinkenbetätigungsglied enthalten, und mit einer die Klinkenbetätigungsglieder der Einheiten verbindenden und deren gleichzeitige Bewegung bewirkenden gemeinsamen Auslösevorrichtung.

Die Schalterpoleinheiten eines Schalters der oben angegebenen Art sind in eigenen Gehäusen untergebracht, die jeweils einen Betätigungs- und Auslösemechanismus enthalten. Wenn ein ausklinkbares Glied einer der Einheiten freigegeben wird, bewirkt

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eine gemeinsame Auslösestange, die sich durch die Gehäuse aller Einheiten erstreckt, ein Auslösen der anderen Einheiten. Das aus-. lösbare Glied jeder Einheit ist mit einem Vorsprung versehen, der bei Freigabe des Gliedes an der Auslösestange angreift und diese dreht. Durch die Drehung der gemeinsamen Auslösestange werden die Klinkenglieder der benachbarten Pole ausgerückt.

Der Betätigungsmechanismus solcher Schalter enthält gewöhnlich einen Schnappfedermechanismus. Bei der Auslösung wirkt in einem solchen Mechanismus eine begrenzte Kraft auf das auslösbare Glied, die dieses in die ausgelöste Stellung zu bewegen strebt. Wenn das auslösbare Glied bei der Auslösebewegung zu bald an der gemeinsamen Auslösestange angreift, kann es unter Umständen daran gehindert werden, einen für eine Kontakttrennung ausreichenden Bewegungshub auszuführen.

Die Klinkenglieder der Einheiten solcher Schalter enthalten gewöhnlich außerdem eine magnetische Auslösevorrichtung mit einem verhältnismäßig kleinen Luftspalt. Die Größe des Luftspaltes begrenzt den Bewegungshub des Klinkengliedes in Auslöserichtung. Die gemeinsame Auslösestange kann die Klinkenglieder also nur eine begrenzte Strecke bewegen, bevor die Bewegung angehalten wird. Wenn der Schalter bis dahin noch nicht geöffnet hat, kann die öffnung unter Umständen ganz verhindert werden. Die üblichen Herstellungstoleranzen haben außerdem einen erheblichen Einfluß auf die Belastung des ausklinkbaren Gliedes der auslösenden Einheit, so daß eine sehr genaue Montage und Einjustierung erforderlich sind.

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Hierdurch werden die Herstellungskosten solcher Schalter nicht unerheblich erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrpoligen Überstromsehalter der oben erwähnten Art anzugeben, bei dem die Bewegung des ausklinkbaren Gliedes des die Auslösung einleitenden Poles zu Beginn des Hubes nicht durch eine Belastung durch Klinkenkräfte benachbarter Einheiten behindert wird. Außerdem soll durch die Erfindung ein Schalter dieser Art angegeben werden, bei dem die Abmessungen weniger kritisch sind als bisher, so daß die Herstellung, Prüfung und Justierung solcher Schalter wesentlich vereinfacht wird. Ein weiteres Ziel ist, eine solche Schalterkonstruktion anzugeben, bei der auch ein ungünstiges Zusammentreffen von Herstellungstoleranzen keinen nennenswerten Einfluß auf die Arbeitsweise des Schalters hat.

Ein mehrpoliger Überstromschalter mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Schalterpoleinheiten, die jeweils ein festes Kontaktstück und ein bewegliches Kontaktstück, das zwischen einer Kontaktschließ- und einer Kontakttrennstellung ' durch einen von Hand bedienbaren Betätigungsmechanismus beweglich ist, der ein zur selbsttätigen Trennung der Kontaktstücke ausklinkbares Glied enthält, das normalerweise durch einen Klinkenteil verrastet ist, und ein Klinkenbetätigungsglied enthalten, und mit einer die Klinkenbetätigungsglieder der Einheiten verbindenden und deren gleichzeitige Bewegung bewirkenden gemeinsamen Auslösevorrichtung ist gemäß der Erfindung dadurch gekenn-

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zeichnet, daß das ausklinkbare Glied einer der Einheiten eine Vorrichtung trägt, die nach dem Ausklinken des ausklinkbaren Gliedes an dem Klinkenbetätigüngsglied der betreffenden Einheit angreift und dessen Bewegung verursacht, die durch die gemeinsame Auslösevorrichtung auf das Klinkenbetätigungsglied der anderen Einheit oder Einheiten übertragen wird, diese zum Eingriff mit dem Klinkenglied der anderen Einheit oder Einheiten bringt und das Ausklinken des ausklinkbaren Gliedes der anderen Einheit oder Einheiten bewirkt,, und daß jedes Klinkenglied einen ersten starren Teil und einen zweiten federnden Teil, der durch das Klinkenbetätigungsglied in Ausklinkrichtung federnd beweglich ist, aufweist.

Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines elektrischen Schalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; die dem Beschauer zugewandte Seite ist dabei entfernt, um im Inneren des Schalters befindliche Teile zu zeigen, die in der normalen "Aus"-Stellung dargestellt sind;

Fig. 2 eine Ansicht von Teilen des Mechanismus des Schalters der Fig. 1, die in der ausgelösten Stellung dargestellt sind;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines mehrpoligen Schalters gemäß der Erfindung;

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Fig. 4 eine auseinandergezogene Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Schalters, die insbesondere eine geraeinsame Auslösestange zeigt;

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von Teilen des in Fig. J dargestellten mehrpoligen Schalters;

Fig. 5A eine perspektivische Ansicht eines Teiles der gemeinsamen Auslöseanordnung des in Fig. 3 dargestellten mehrpoligen Schalters und

Fig. 6, 7 und 8 Teilansichten einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Der die Erfindung enthaltende Schalter hat ein im wesentlichen rechteckiges Isoliergehäuse mit einem Körper 10, der Ausnehmungen und Halterungselemente für die Teile des Schalters aufweist. Die offene Seite des Gehäuses ist mit einem Deckel 10^f (Fig. 5) verschlossen. Die Erfindung ist in Verbindung mit einem Schalterbetätigungsmechanismus dargestellt, der einen von Hand bedienbaren Handgriff 11 aufweist, der im Gehäuse 10 und Deckel I durch in entgegengesetzten Richtungen vorspringende integrale Lagerzapfen 12 gelagert ist. Der Handgriff 11 weist zwei sich im Abstand voneinander nach unten erstreckende Verlängerungen 13 aufi zwischen denen sich ein im wesentlichen ebenes ausklinkbares Glied 14 befindet, das mittels eines Lagerstiftes 15 am Gehäuse und Deckel schwenkbar gelagert ist. An d^en Verlängerungen 1J5 des Handgriffes 11 befinden sich Lagerausnehmungen 1% in denen

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zwei im Abstand voneinander verlaufende Sehenkel eines sich gabelnden oberen Endes eines beweglichen Kontakthebels 16 gelagert sind, an dessen unterem Ende ein bewegliches Kontaktstück 17 angebracht ist. Zwischen dem Kontakthebel 16 und einem Loch 21 im Glied 14 ist eine Betätigungs-Zugfeder 20 angeordnet. Ein festes Kontaktstück 4 ist auf einer vorspringenden Zunge 5 einer zur kraftschlüssigen Aufnahme eines Messerkontaktes bestimmten Federklemme 6 befestigt.

Beim Schwenken des Handgriffes 11 zwischen den in Pig. I gestrichelt bzw. ausgezogen dargestellten Stellungen "Ein" und "Aus" wird der Lagerpunkt (Ausnehmungen 19) des Kontakthebels 16 über die Wirkungslinie der Zugfeder 20 geschwenkt und läßt dabei den Kontakthebel zwischen einer gestrichelt dargestellten Schließstellung und einer ausgezogen dargestellten Trennstellung umschnappen.

Das ausklinkbare Glied 14 wird normalerweise durch eine noch zu beschreibende Klinkenanordnung in der in Fig. 1 dargestellten Lage gehalten. Wenn das Glied 14 durch die Klinkenanordnung freigegeben wird, zieht die an einem Loch 21 angreifende Zugfeder 20 das Glied 14 nach unten und dreht es dabei in Uhrzeigerrichtung um den Lagerstift 15* wobei das obere Ende der Feder sich nach rechts bewegtj wenn man auf das Lager 19 des Kontakthebels 16 blickt. Hierdurch wird die Angriffsrichtung der Zugfeder 20 am Kontakthebel 16 umgekehrt und letzterer schnappt in die Trennstellung, auch wenn der Handgriff dabei in der "Ein"-

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Stellung gehalten wird. Die Teile bewegen sich dabei in die ausgelöste Stellung, die in Fig. 2 dargestellt ist.

Wenn der Mechanismus nach einer Auslösung zurückgestellt werden soll, wird der Handgriff in die "Aus"-Stellung geschwenkt, dabei greifen die Verlängerungen 13 an gegenüberliegenden Enden eines Rückstellstiftes 23 an, der am ausklinkbaren Glied 14 befestigt ist, und schwenken dieses in Gegenuhrzeigerrichtung in die eingeklinkte Stellung. g

Das ausklinkbare Glied 14 wird in seiner normalen, eingeklinkten Stellung durch ein kombiniertes Anker-Klinken-GLied 24 gehalten, das mittels integraler Lagerzapfen 25 im Gehäuse gelagert ist. Das Anker-Klinken-Glied 24 wird durch eine im Gehäuse eingeschlossene Druckfeder 26 in Uhrzeiger- und Verriegelungsrichtung um seine Lagerzapfen 25 gedrückt. Das Glied 24 weist einen integralen, nach außen gebogenen Klinkenteil 27 auf, der am Ende des ausklinkbaren Gliedes 14 angreift, wie Fig. 1 zeigt. Ein unterer Endteil 29 des Anker-Klinken-Gliedes 24 ist nach hinten gebogen und so angeordnet, daß er an einem unteren, beweglichen Ende eines länglichen Bimetallstreifens 30 angreifen kann, dessen anderes Ende an einem Ende 32 eines Klemmenstreifens befestigt ist. Der Klemmenstreifen 33 ist mittels einer Halterungsschraube 34 am Isoliergehäuse 10 befestigt und trägt am äußeren Ende eine Befestigungsvorrichtung 36 für einen Anschlußleiter.

In der Nähe seines beweglichen Endes ist am Bimetallstreifen 30 ein im wesentlichen U-förmiges Magnetfeldstück 37 befestigt. Der

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Bimetallstreifen 30 ist mittels einer Litze 38 mit dem beweglichen Kontakthebel l6 verbunden. Der Stromweg durch den Schalter verläuft also von der Klemme 36 durch den leitenden Klemmenstreifen 33 zum Bimetallstreifen 30, durch die Litze 38 zum beweglichen Kontakthebel l6, über das bewegliche,Kontaktstück 17 und das feste Kontaktstück 4 schließlich zur Federklemme 6.

Der Auslösemechanismus arbeitet wie folgt: Wenn der den Bimetallstreifen 30 durchfließende Strom den zulässigen Wert überschreitet, biegt sich der Bimetallstreifen 30 infolge der durch den Überstrom verursachten Erwärmung unten nach rechts (Pig. I). Das untere Ende des Bimetallstreifens 30 greift dann an dem umgebogenen Endteil 29 des Anker-Klinken-Gliedes 24 an und dreht dieses in Gegenuhrzeigerrichtung um seine Lagerachse, wobei der Klinkenteil 27 von dem ausklinkbaren Glied 14 weggezogen wird.

Eine magnetische Auslösung tritt ein, wenn der den Bimetallstreifen 30 durchfließende Strom eine genügende Amplitude hat, daß das durch diesen Strom erregte Magnetfeldstück 37.das Anker-Klinken-Glied 24 anzuziehen vermag, dessen Klinkenteil 27 dann wieder das ausklinkbare Glied 14 freigibt.

Gemäß der Erfindung wird die oben beschriebene Schaltereinheit so ausgebildet, daß sie für sich alleine oder zusammen mit einem oder mehreren weiteren Einheiten verwendet werden kann, so daß ein mehrpoliger Schalter mit einer gemeinsamen Auslöseanordnung zur Verfügung steht.

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Pig. 3 zeigt einen zweipoligen Schalter mit zwei einzelnen Poleinheiten 1OA, 1OB. Jede dieser Schaltereinheiten 1OA, 1OB ist entsprechend Pig. 1 aufgebaut. Um eine gemeinsame Auslösung zu ermöglichen, ist jedoch ein Klinkenbetätigungsglied 40 (Fig. 5A) aus Isoliermaterial vorgesehen, das im Gehäuse durch integrale Lagerzapfen 41 gelagert ist. Das Glied 40 wird von einem rechteckigem Loch 42 quer durchsetzt und weist außerdem eine Kurvenfläche 45 auf.

Die Klinkenbetätigungsglieder 40A, 40B der einzelnen Schaltereinheiten IQA, 1OB sind durch eine gemeinsame Auslösestange verbunden, die insbesondere in den Fig. 4 und 5 zu sehen ist und Löcher 4-5A, 4fjB durchsetzt, die in benachbarten Seitenwänden der Schaltereinheiten 1OA, IQB vorgesehen sind. Der Betätigungsmechanismus der einzelnen Sehaltereinheiten entspricht Pig. 2, in der er in der ausgelösten Stellung dargestellt ist.

Für das noch näher zu erläuternde Zusammenwirken mit dem Klinkenbetätigungsglied ist das Anker-Klinken-Glied 24 der einzelnen Einheiten mit einem rechteckigen Ausschnitt oder Fenster 24a und einer länglichen Blattfeder 45 versehen, wie insbesondere aus Pig. 5 ersichtlich ist. Die Blattfeder 45 ist am Anker-Klinken-Glied 24 z.B. durch Schweißen oder Nieten verbunden. Das Anker-Klinken-Glied 24 weist einen sich nach oben erstreckenden integralen Ansatz 24b auf, der vom unteren Rand des Fensters 24A nach oben reicht und als Anschlag für das untere Ende der an ihm anliegenden Blattfeder 45 wirkt. Der Ansatz 24B wirkt außerdem als

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Anschlag zur Begrenzung der Drehung des Klinkenbetätigungsgliedes 4o in Uhrzeigerrichtung. Für das Zusammenwirken mit dem gemeinsamen Klinkenbetätigungsglied 40 weist das ausklinkbare Glied eine Schulter l4A (Fig. 1 und 2) auf.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung gemäß der Erfindung wird zuerst auf die Pig. 1 und 2 Bezug genommen. In Pig. 1 ist die 'Aus"-Stellung des Schalters ausgezogen und die "Einstellung der Kontakte gestrichelt dargestellt. Bei Freigabe des auslösbaren Gliedes 14 des Mechanismus einer Poleinheit, z.B. durch eine Auswanderung des Bimetallstreifens nach rechts, durch die das Anker-Klinken-Glied unteri nach rechts bewegt wird, schwenkt das ausklinkbare Glied l4 in Uhrzeigerrichtung um seinen Lagerstift und bewirkt dabei eine selbsttätige Trennung der Kontaktstücke. Wenn sich das Glied 14 in Uhrzeigerrichtung dreht, greift seine Schulter 14A an der Kurvenfläche 43 des Klinkenbetätigungsgliedes 40 an und dreht dieses in Gegenuhrzeigerrichtung um seine Lagerzapfen 4l, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Bei der in Uhrzeigerrichtung verlaufenden Drehung des Klinkenbetätigungsgliedes 40 wird die gemeinsame Auslösestange 44 mitgedreht, die ihrerseits eine entsprechende Drehung des benachbarten Klinkenbetätigungsgliedes 40A in Gegenuhrzeigerrichtung bewirkt. Wenn das Klinkenbetätigungsglied 40A auf diese Welse gedieht wird, greift ein vorspringender Teil 4j5A dieses Gliedes an der Blattfeder 45 an und dreht das Anker-Klinken-Glied der benachbarten Schaltereinheit* wodurch diese ausgelöst wird. Auf diese Weise werden also beide

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Poleinheiten des zweipoligen Schalters ausgelöst, wenn eine der beiden Einheiten überstrom führen*

Der Zwischenraum zwischen dem Anker-Klinken-Glied 24 und dem Magnetfeldstück 37 ist verhältnismäßig klein, wie Pig. I. zeigt. Es ist ferner ersichtlich, daß eine Drehung des Anker-Klinken-Gliedes in Gegenuhrzeigerrichtung um seine Lagerzapfen 25 durch das Magnetfeldstück 37 begrenzt wird. Hierdurch wird wiederum die Drehung begrenzt, die das Klinkenbetätigungsglied ausführen kann. Normalerweise könnte sich daher das Klinkenbetätigungsglied 40 nicht weiter in Auslöserichtung drehen als es die Bewegungsfreiheit des Anker-Klinken-Gliedes 24 zuläßt. Da eine Auslösung der benachbarten Schaltereinheiten eine genügende Bewegung der gemeinsamen Auslöseglieder erfordert, sind die Einjustierung und Abstände für eine einwandfrei gemeinsame Auslösung gewöhnlich äußerst kritisch. Wegen der gemäß der Erfindung vorgesehenen Blattfeder 45 kann sich das Klinkenbetätigungsglied 40 jedoch in Auslöserichtung um einen größeren Winkel drehen, als es das Anker-Klinken-Glied 24 sonst zulassen würde. Nachdem also beispielsweise, wie in Pig. 2 dargestellt ist, das Anker-Klinken-Glied die Pole des Magnetfeldstückes 37 erreicht hat, kann sich das Klinkenbetätigungsglied 40 weiter drehen, da das Ende der Blattfeder 45 bezüglich des Anker-Klinken-Gliedes 24 federnd ausweichen kann.

Die beschriebene Anordnung gewährleistet außerdem, daß der die Auslösung bewirkende Schaltermechanismus seinen Auslösevorgang

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beenden kann. Es ist beispielsweise ersichtlich, daß bei extrem kleinem Magnetkreisluftspalt eine Drehung des ausklinkbaren Gliedes 4o in Uhrzeigerrichtung um seinen Lagerstift 15 gegebenenfalls durch Berührung des Anker-Klinken-Gliedes 24 mit dem Magnetfeldstück 37 behindert werden kann, wodurch wiederum die Bewegung des Klinkenbetätigungsgliedes 40 und des ausklinkbaren Gliedes 14 behindert wird. Da sich jedoch die Blattfeder 45 in Bezug auf das Glied 24 bewegt, kann sich das Klinkenbetätigungsglied 40 soweit frei weiter drehen, daß eine Auslösung der benachbarten Schaltereinheit gewährleistet ist.

Für das Funktionieren der benachbarten Schaltereinheiten ist es selbstverständlich gleichgültig, welche der beiden Schaltereinheiten die gemeinsame Auslösung veranlaßt.

In den Fig. 6 bis 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die der Feder 45 entsprechende Blattfeder 145 einen Klinkenvorsprung 145A aufweist und das Glied 124 nur als Anker arbeitet. Das untere Ende 129 des Ankergliedes 124 ist wieder zurückgebogen, so daß der Bimetallstreifen IJO angreifen kann. Diese Ausführungsform der Erfindung arbeitet ganz analog wie die eingangs beschriebene Ausführungsform, wie aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich ist.

Die nicht im einzelnen erwähnten Teile des in den Fig. bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiels tragen bis auf die Vermehrung um 100 die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 5A. ,

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   l.M Mehrpoliger Überstromschalter mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Schalterpoleinheiten, die jeweils ein festes Kontaktstück und ein bewegliches Kontaktstück, das zwischen einer Kontaktschließ- und einer Kontakttrennstellung durch einen von Hand bedienbaren Betätigungsmechanismus beweglich ist, der ein zur selbsttätigen Trennung der Kontaktstücke ausklinkbares Glied enthält, das normalerweise durch einen Klinkenteil verrastet ist, und ein Klinkenbetätigungsglied enthalten, und mit einer die Klinkenbetätigungsglieder der Einheiten verbindenden und deren gleichzeitige Bewegung bewirkenden gemeinsamen Auslösevorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß das ausklinkbare Glied (14) einer Einheit (l4A, 14b) eine Vorrichtung (i4a) trägt, die nach dem Ausklinken des ausklinkbaren Gliedes an dem Klinkenbetätigungsglied (40A oder 40B) dieser Einheit angreift und dessen Bewegung bewirkt, die durch die gemeinsame Auslösevorrichtung (44) auf das Klinkenbetätigungsglied der anderen Einheit (40B oder 40A) oder Einheiten übertragen wird-, dieses zum Eingriff mit dem Klinkenglied (24, 124) der anderen Einheit oder Einheiten bringt, und das Ausklinken des ausklinkbaren Gliedes der anderen Einheit od?er Einheiten bewirkt, und daß jedes Klinkenglied einen ersten, starren Teil (24, 124) und einen zweiten, federnden Teil (45, 145), der durch das zugehörige Klinkenbetätigungsglied ([K), l4o) in Ausklinkrichtung federnd beweglich ist,' aufweist.

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2. 2.) Schalter nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der erste, starre Teil (24, 124) der Klinkenglieder einen im wesentlichen rechteckigen Ausschnitt (24A) aufweist, und daß der zweite, federnde Teil (45, 145) aus einer Blattfeder besteht, die sich an einer Seite des Klinkengliedes über mindestens einen Teil des Ausschnittes erstreckt, und daß der starre Teil außerdem einen integralen Vorsprung (24b) oder eine Brücke aufweist, die in den Ausschnitt hineinreichen und in mindestens einer Richtung als Anschlag für die Blattfeder und das Klinkenbetätigungsglied (4o) wirken.
3. 3.) Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Klinkenglieder (24, 124) der Einheiten längliche Bauteile sind, die am einen Ende in den Einheiten gelagert sind und beim anderen Ende eine Klinkenfläche (27, 145A) aufweisen, und daß die Klinkenbetätigungsglieder (40) jeweils aus einem in der Nähe des Schwenklagers des Klinkengliedes schwenkbar gelagerten Bauteil bestehen, das einen Teil (45) aufweist, der an dem federnden Teil (45* 145) des Klinkenteiles an einem Punkt ungefähr zwischen den Enden des Klinkenteiles angreift.
4. 4.) Schalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Klinkenfläche des Klinkenteiles durch ein umgebogenes Stück (l45A) der Blattfeder gebildet wird.

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