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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Mikroschalter mit mindestens einem bewegbaren elektrisch leitfähigen Kontaktteil, das federbelastet ausgeführt ist und Anwendung findet in vielerlei elektrischen Geräten, wie insbesondere Haushaltgeräten, in der Sicherheitstechnik und in verschiedenen Baugruppen für den Automobilbau.
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Elektrische Mikroschalter werden in verschiedensten Stromkreisen zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Verbrauchern oder zur Unterbrechung des Stromflusses benutzt. Im Zuge der zunehmenden Miniaturisierung in allen Anwendungsbereichen erlangen Mikroschalter eine erhebliche Bedeutung für breite Anwendungsbereiche. Da es sich hier um Massenprodukte handelt, bringen bereits geringste Einsparungen große wirtschaftliche Effekte. Stellenweise sind solcherart Mikroschalter auch von außen wirkenden mechanischen Belastungen, wie beispielsweise in Baugruppen von Automobiltürschlossern oder in anderen bewegten Baugruppen unterworfen. Trotzdem muss der Schaltkontakt einen sichern Stromfluss gewährleisten. Elektrische Mikroschalter weisen insbesondere mindestens einen Kontakt aus leitfähigem Material auf, welcher sich an mindestens einen leitfähigen Gegenkontakt anlegen muss um einen Stromfluss zu gewährleisten. Solche Kontakte können auf Grund der oftmals sehr hohen Anzahl von Schaltvorgängen einem erheblichen Verschleiß unterworfen sein. Für viele Mikroschalter werden deshalb nach wie vor Kontakte aus Vollmaterial aus weichem Kontaktmaterial eingesetzt um eine hohe Lebensdauer gewährleisten zu können. Je nach anliegender und zu schaltender Stromstärke kann es neben Abrieb gegebenenfalls auch zu Materialabtragung durch beim Schalten sich ausbildende Mikrolichtbögen kommen. Kontakte aus weichem Vollmaterial werden mittlerweile aber auch schon durch härtere Materialien ersetzt, wobei die Kontakte dann mit Edelmetalllegierungen versehen sind um eine gute Stromübertragung zu gewährleisten. Bei schnellen Schaltvorgängen kann es bei härteren Materialien zu Rückstoßbewegungen des federnden Kontaktes kommen, was zu kurzzeitigen Stromunterbrechungen führen kann. Es entstehen dann mehrere Stromimpulse, welche unerwünscht sind.
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In der
EP 10 903 585 B1 ist ein gattungsgemäßer Mikroschalter mit einem durchgehend ausgebildeten Kontaktbauteil beschrieben. Hierbei ist das Kontaktbauteil so ausgebildet, dass es eine rohrförmige Hohlzylinderform aufweist und die Hohlform aus einem planen Material durch Umformen desselben ausgebildet ist, wobei der eigentliche Kontakt durch ein Aufrollen des im Stirnbereich des Bauteils angeordneten Materials des Bauteils ausgebildet ist und sich die zwei Kontaktoberflächen des Kontaktes in den Oberflächenbereichen der Hohlzylinderform befinden. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass mögliche Schwingungen der Kontaktfeder und damit auch der gesamten Hohlzylinderform mit den zwei Kontaktflächen auf die Festkontakte wirken, wobei es zu Kontaktunterbrechungen kommen kann und ein gleichmäßiger Stromfluss verhindert wird.
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Bekannt ist es aus der
DE 20 2006 019 250 U1 ein weiterer elektrischer Mikroschalter, der mit einem beweglichen Schalterkontakt versehen ist, welcher mit einer oder zwei Kontaktzungen ausgebildet ist, welche als materialeinheitlich angeformte Abbiegungen bezeichnet werden. Diese materialeinheitlich angeformte Abbiegungen sind insbesondere im Querschnitt betrachtet, als halbe rohrschellenartige Abbiegungen ausgeführt. Es ist in dieser technischen Lösung auch eine abgewinkelte Ausfuhrung mit einer zweifach abgewinkelten Kontaktzunge gezeigt, welche auf diese Art und Weise zwei Kontaktflächen ausbildet. Diese Lösung ist allerdings gegen mögliche Schwingungen der Kontaktfeder oder Prallbewegungen des Schalterkontaktes anfällig.
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Aufgabe der Erfindung ist es einen elektrischen Mikroschalter zu schaffen, welcher konstruktiv einfach aufgebaut ist, einen sicheren nicht gepulsten Stromfluss während der Schaltvorgänge ermöglicht, sich einfach automatisiert herstellen lässt, für sehr viele Schaltvorgänge ausgelegt ist und damit neben hoher Sicherheit auch eine lange Lebensdauer besitzt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren rückbezüglichen Unteransprüche. Der elektrische Mikroschalter ist in seinem Inneren, wie allgemein bekannt, mit einer per Bewegung schaltenden Kontaktfeder ausgebildet, an der mindestens zwei elektrische Kontakte angeordnet sind. Dabei sind die Kontakte auf einer Seite einer als federbelastete Blechbiegekontur ausgeführten Kontaktfeder angeordnet. Der elektrische Mikroschalter besteht aus einem Grundkörper in dem zwei oder mehrere Schalterpins zum Einstecken in andere elektrische Baugruppen oder Erzeugnisse angeordnet sind. Er wird mittels eines über ein Gehäuse hindurch und herausragenden Stößels betätigt, der mittels einer Rückstellfeder wieder in seine Ausgangslage gebracht wird. Das Schalterinnere ist von einem abgedichteten Gehäuse umhüllt, wobei die wahlweise Dichtung bedarfsweise unten mittels einer umlaufenden Dichtung erfolgt. Der Stößel ist nach außen hin mit einer runden Dichtung abgedichtet.
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Die federbelastete Blechbiegekontur aus geeignetem Federmaterial ist als zweischenklige Kontaktfeder 9 ausgebildet und an einem schaltbaren Ende sind zwei, drei oder mehrere Kontaktlaschen 11 angeordnet. Zwischen den beiden Schenkeln der Kontaktfeder 9 ist eine vorgespannte Abbiegung 17 ausgebildet, die sich an einer Ausnehmung des Com-Kontaktes 3, eines Festkontaktes abstützt, so das Kontaktfeder 9 in zwei Positionen bewegt und damit geschaltet werden kann. Diese Blechbiegekontur kann bevorzugt mittels eines einfachen Umformprozesses aus planaren Basismaterial ausgebildet werden. Auf einer Seite, d. h. am schaltbaren Ende sind die Kontaktlaschen 11 jeweils bevorzugt abwechselnd entgegengesetzt ausgestellt. Die neuartigen Kontaktlaschen 11 sind zueinander im Querschnitt betrachtet in Art einer Y-Form (auch teilweise gebogene Y-Schenkel) abgebogen ausgebildet. Dabei sind die Kontaktlaschen 11 zueinander in verschiedenen Winkeln symmetrisch oder verschieden entgegengesetzt ausgestellt. Diese Kontaktlaschen sind konstruktiv einfach aufgebaut und lassen sich automatisiert in einem Prozessschritt herstellen. Zudem sparen Sie Material. Bei Bedarf können auch drei oder mehrere Kontaktlaschen 11 ausgebildet werden, wobei dann auch mehrere Gegenkontakte 13 ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass höhere Stromstärken geschaltet und übertragen werden können, da sich damit die unmittelbar zur Stromübertragung dienenden aktiven Flächen zwischen den Kontaktflächen 14 und den Auflagepunkten der Gegenkontakte 13 vergrößern lassen.
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Bevorzugt sind beim elektrischer Mikroschalter an der Kontaktfeder 9 nur zwei Kontaktlaschen 11 ausgebildet, welche im Querschnitt betrachtet zueinander eine symmetrische Y-Form (mit teilweise abgebogenen Y-Schenkeln) bilden. Dies ist konstruktiv besonders einfach und Kostensparend.
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Die neuartigen Kontaktlaschen 11 des elektrischen Mikroschalters sind in einer Ausbildung so konstruiert, dass diese von einem geraden Laschenabschnitt 15 in einem abgebogenen Laschenabschnitt 16 übergehen.
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In einer weiteren Ausführung können Kontaktlaschen 11 beim elektrischen Mikroschalter von einem geraden Laschenabschnitt 15 in einem abgeknickten Laschenabschnitt 16 übergehen.
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Generell ist es auch möglich, dass beim elektrischen Mikroschalter die Kontaktlaschen 11 mit unterschiedlichen Abmessungen ausgebildet sind. Diese sind ist dann nicht symmetrisch ausgebildet, wodurch sich bei Bedarf die Schaltwege und die Schaltzeiten variieren lassen.
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Für bestimmte Anwendungen kann es von Vorteil sein, wenn beim elektrischen Mikroschalter die Kontaktlaschen 11 mittig geschlitzt ausgebildet sind.
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Je nach elektrischer Auslegung können beim neuartigen elektrischen Mikroschalter die Kontaktlaschen 11 partiell oder vollständig mit einem Kontaktwerkstoff beschichtet sein. Denkbar ist sowohl eine kleine, nahezu punktartige oder einseitige Beschichtung der Kontaktfläche 14 auf jeweils der dem betreffenden Gegenkontakt 13 zugewandten Seite oder auch eine Vollbeschichtung des gebogenen oder abgewinkelten Laschenabschnitts 16.
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Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der 1 bis 3 näher erläutert werden.
- 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schalter als Ganzes
- 2 zeigt einen den inneren Aufbau eines erfindungsgemäßen Schalters ohne Gehäuse und Dichtung
- 3 zeigt die erfindungsgemäße Kontaktfeder
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In der 1 ist das Äußere eines erfindungsgemäßen Mikroschalters als Ganzes abgebildet. Diese zeigt einen Grundkörper 1 als Träger aller inneren Bauteile. Mit dem Grundkörper 1 ist beispielsweise mittels Haltenasen das Gehäuse 7 befestig. Aus dem Grundkörper 1 ragen die Schalterpins 10 heraus, die mittels Durchführungen mit drei Festkontakten im Inneren verbunden sind. Der Mikroschalter wird durch den überstehenden Stößel 5 betätigt. Der Stößel 5 ist gegenüber dem Gehäuse 7 abgedichtet mittels einer üblichen Dichtung 8, hier geeigneterweise als Ringdichtung ausgeführt. Es sind aber auch andere Stößelausführungsformen und Abdichtungen möglich.
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2 zeigt einen bevorzugten inneren Aufbau eines erfindungsgemäßen Miroschalterschalters ohne Gehäuse 7 und Dichtung 8. Um den Stößel 5, welcher über eine Führung mit dem Grundkörper 1 verbunden ist, ist als Blechbiegekontur die Kontaktfeder 9 geführt und in eine Ausnehmung dessen eingelegt, sodass bei einer Stößelbetätigung eine Schaltbewegung der zweischenkligen Kontaktfeder 9 ausgelöst wird. Dabei wird das stößelseitige Ende der Kontaktfeder 9 in Richtung des Grundkörpers 1 gedrückt und die zwischen den beiden Schenkeln der Kontaktfeder 9 angeordnete gebogen vorgespannte Abbiegung 17 bewirkt ein schlagartiges Schalten des anderen freien schaltbaren Endes der Kontaktfeder 9. Die gebogen vorgespannte Abbiegung 17 stützt sich an einer Ausformung des Com-Kontaktes 3 ab. Dadurch ist gleichzeitig gewährleistet, dass die Kontaktfeder 9 nicht aus der Führung in der Ausnehmung des Stößels 5 herausrutschen kann. Der Stößel 5 ist durch eine Rückstellfeder 6 ebenfalls federbelastet, so dass er selbsttätig wieder in die Ausgangsstellung sich zurück bewegen kann. Im Grundkörper 1 ist in unterer Schalterstellung der NO-Kontakt winkelförmig abgebogen ausgeführt auf dem ein dreieckprismatischer Gegenkontakt 13 angeordnet ist. Der Gegenkontakt 13 des NC-Kontaktes 2 ist ebenfalls dreieckprismatisch ausgebildet, so dass die beiden Gegenkontakte 13, welche zueinander versetzt angeordnet sind, spitze Kontaktflächen ausbilden. Der NC-Kontakt ist auch rechtwinklig abgekröpft ausgeführt. Alle drei Kontakte sind über nicht dargestellte Durchführungen mit den jeweiligen Schalterpins 10 verbunden. Die nach obern abgebogene Kontaktlasche 11 liegt in dieser Abbildung oben am NC-Kontakt an. Nach der Stößelbetätigung wird durch die Wirkung der gebogen vorgespannten Abbiegung 17 geschalten und die nach unten abgebogene Kontaktlasche 11 wird nach unten bewegt und legt sich auf den Gegenkontakt 13 des NO-Kontaktes 4 auf. Die hier in dieser bevorzugten Ausführung an dem schaltbaren Ende der zweischenkligen Kontaktfeder 9 angeordneten zwei Kontaktlaschen 11 bilden im Querschnitt betrachtet zueinander etwa eine Y-Form mit abgekrümmten oder abgewinkelten Enden aus.
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In der 3 ist eine bevorzugte erfindungsgemäße Kontaktfeder 9 als gesondertes Einzelteil dargestellt. Bei der hier zweischenklig umlaufend streifenartig ausgebildeten Kontaktfeder 9 sind am schaltbaren Ende zwei Kontaktlaschen 11 ausgebildet. Zwischen den beiden Schenkeln der Kontaktfeder 9 ist in Stößelrichtung eine gebogen vorgespannte federnde Abbiegung 17 ausgeführt. Die beiden Kontaktlaschen 11 bestehen aus einem gerade Abschnitt und gehen dann in eine gekrümmte Ausformung über. Hier in dieser Ausbildung sind beide Krümmungen mit gleichen Radien ausgebildet. Im Querschnitt betrachtet entsteht so in etwa eine Y Form wobei die beiden Schenkel des Y aus einem geraden und einen leicht gekrümmten Abschnitt bestehen. Durch die kurze nicht geschlossene Ausführung der Kontaktlaschen 11 wird Material gespart. Das ist für die Kontaktherstellung auch ausreichend. Die beiden gekrümmten Abschnitte der Kontaktlaschen 11 sind beidseitig mit einem geeigneten Kontaktwerkstoff beschichtet. Dies ist einfacher in der Herstellung. Ansonnst werden nur die auf dem Gegenkontakten 13 aufliegenden Außenflächen der gekrümmten Abschnitte der Kontaktlaschen 11 beschichtet. Dies ist in der Herstellung aufwendiger Indem die Kontaktlaschen 11 sehr kurz ausgeführt sind, wird die Masse der Kontaktlaschen 11 reduziert, was zu weniger Nachschwingungen beim Schaltvorgang führt. Zwischen den beiden Kontaktlaschen 11 ist zusätzlich eine vertiefte Kontaktaussparung 12 angeordnet. Diese bewirkt ein Entkoppeln der beiden Kontaktlaschen voneinander, so dass das Nachschwingen der jeweils gerade nicht aufliegenden Kontaktlasche 11 auf die andere kontaktiere Kontaktlasche 11 vermieden werd.
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Der neuartige elektrische Mikroschalter ist konstruktiv einfach aufgebaut und gewährleistet auf Grund der verringerten Masse im schaltbaren Kontaktbereich einen sicheren nicht gepulsten Stromfluss während der Schaltvorgänge. Die Blechbiegekontur der Kontaktfeder 9 lässt sich einfach automatisiert herstellen, ist für sehr viele Schaltvorgänge ausgelegt und gewährleistet neben hoher Sicherheit auch eine lange Lebensdauer des Mikroschalters.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundkörper
- 2
- NC-Kontact
- 3
- Com-Kontakt
- 4
- NO-Kontakt
- 5
- Stößel
- 6
- Rückstellfeder
- 7
- Gehäuse
- 8
- Dichtung
- 9
- Kontaktfeder
- 10
- Schalterpins
- 11
- Kontaktlaschen
- 12
- Kontaktaussparung
- 13
- Gegenkontakt
- 14
- Kontaktfläche
- 15
- gerader Laschenabschnitt
- 16
- gebogener oder abgewinkelter Laschenabschnitt
- 17
- gebogen vorgespannte Abbiegung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 10903585 B1 [0003]
- DE 202006019250 U1 [0004]
