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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schalten eines Schalters, insbesondere eines Mikroschalters, umfassend einen Schalter oder Mikroschalter mit einem Druckstück, einen Anlagekörper, welcher am Druckstück zu dessen Kraftbeaufschlagung anlegbar ist, und einen Betätiger, mit dem der Anlagekörper zumindest abschnittsweise bewegbar und/ oder mit Kraft beaufschlagbar ist.
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Derzeit finden in elektrischen Schaltanlagen Mikroschalter Verwendung, die durch Schieber betätigt, nämlich geschaltet oder getriggert, werden. Mikroschalter weisen sehr geringe Dimensionen auf und müssen dennoch sehr zuverlässig betätigt werden können. Insbesondere muss ein zuverlässiges Rückstellen eines in einen bestimmten Modus geschalteten Mikroschalters gewährleistet sein.
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Bekannt sind vor diesem Hintergrund Anordnungen, bei denen ein Schieber ein Druckstück oder eine Art Tauchkolben eines Mikroschalters bewegt. Die Rückstellung des Schiebers und damit des Mikroschalters kann durch eine Druckfeder erfolgen. Allerdings kann ein solcher Schieber in einer Schaltanlage von Zeit zu Zeit anbacken oder klemmen, was dazu führt, dass sich der Schieber nicht mehr gut bewegt. Die Folge ist, dass ein Mikroschalter nicht mehr zuverlässig betätigt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum zuverlässigen Schalten eines Schalters, insbesondere eines Mikroschalters, in einer elektrischen Schaltanlage anzugeben, die möglichst wenig störanfällig ist.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach ist die eingangs genannte Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagekörper als Federelement und/ oder als federnder Hebel ausgestaltet ist.
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Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass ein hebelartiger Anlagekörper, der als Federelement oder federnd ausgestaltet ist, bauliche Toleranzen, die zu Klemmungen führen könnten, gut ausgleichen kann, ohne dass die Schaltfunktion des Anlagekörpers beeinträchtigt wird. Weiter ist erkannt worden, dass ein beweglicher Betätiger direkt an das Federelement bzw. den Hebel angelegt werden kann, um dieses bzw. diesen entweder zumindest abschnittsweise zu bewegen und/ oder geringfügig zu deformieren oder ausgehend von einem Ausgangszustand weiter zu deformieren, so dass dieses bzw. dieser eine ausreichende Druckkraft auf das bevorzugt bewegliche Druckstück des Mikroschalters ausübt. Schließlich ist erkannt worden, dass ein Federelement oder federnder Hebel aufgrund seines intrinsischen Rückstellvermögens das Druckstück des Mikroschalters sehr zuverlässig auch wieder entlasten und von Druckkraft wieder befreien kann, wenn der Betätiger in anderer Richtung bewegt wird. Insoweit ist eine wenig störanfällige Anordnung zum Schalten eines Schalters, insbesondere eines Mikroschalters, angegeben.
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Vorteilhaft liegt das Federelement bzw. der Hebel unter Vorspannung am Betätiger an. Alternativ oder zusätzlich ist das Federelement bzw. der Hebel gebogen ausgebildet. Wenn das Federelement bzw. der Hebel unter Vorspannung am Betätiger anliegt, ist dieses bzw. dieser permanent unter einer bestimmten Spannung. Sobald der Betätiger in Richtung des Druckstücks bewegt wird, übt das Federelement bzw. der Hebel eine relativ starke Druckkraft auf das bevorzugt bewegliche Druckstück aus und schaltet den Mikroschalter. Bevorzugt ist das Federelement bzw. der Hebel in einer solchen Weise gebogen, dass es bzw. er das Druckstück zuverlässig entlastet, wenn der Betätiger vom Druckstück weg bewegt wird. So wird der Mikroschalter zuverlässig zurückgestellt. Das Druckstück kann sich nämlich wieder aus dem Mikroschalter heraus bewegen, weil es nicht mehr vom Anlagekörper druckbeaufschlagt wird.
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Weiter vorteilhaft weist das Federelement bzw. der Hebel eine Spitze oder Auswölbung auf, die sich in Richtung des Druckstücks erstreckt und/ oder konvex ausgebildet ist. So kann das Federelement bzw. der Hebel im Wesentlichen an einem definierten Auflagepunkt ausreichend Druckkraft auf das Druckstück ausüben und ist zugleich in der Lage, konstruktive Toleranzen in einer Schaltanlage auszugleichen.
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Vorteilhaft schließt sich an die Spitze oder Auswölbung ein erster Anlageschenkel an, an den der Betätiger anlegbar ist oder an dem der Betätiger anliegt, wobei sich an die Spitze oder Auswölbung in entgegen gesetzter Richtung zum ersten Anlageschenkel ein zweiter Anlageschenkel anschließt, der das Federelement bzw. den Hebel an einen Träger anbindet. So kann das Federelement bzw. der Hebel lagestabil und dennoch zumindest abschnittsweise beweglich in einer Schaltanlage angeordnet werden.
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Weiter vorteilhaft ist das Federelement bzw. der Hebel mittels des zweiten Anlageschenkels schwenkbar am Träger angebunden, wobei das Federelement bzw. der Hebel als Ganzes relativ zum Träger schwenkbar ist. Hierdurch ist das Federelement bzw. der Hebel leicht am Träger montierbar. Des Weiteren kann sich das Federelement bzw. der Hebel gegen den Träger und vorzugsweise geringfügiger gegen das Druckstück abstützen und unter Vorspannung gelangen, wenn der Betätiger in einer Ausgangs- oder Ruhestellung geringfügig gegen das Federelement bzw. den Hebel drückt.
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Vorteilhaft ist am zweiten Anlageschenkel mindestens eine Ausnehmung ausgebildet, welche von einem Nocken des Trägers durchgriffen ist. Der Nocken kann dann eine Schwenkachse ausbilden, um die das Federelement bzw. der Hebel schwenkbar ist. Vorzugsweise ist die Ausnehmung als Loch, insbesondere als rundes Loch, ausgebildet. Weiter bevorzugt sind zwei solcher Ausnehmungen vorgesehen.
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Weiter vorteilhaft ist zumindest an einem Längsende des Nockens ein Rastelement vorgesehen, welches die Ausnehmung hintergreift. Hierdurch kann das Federelement bzw. der Hebel verliersicher an den Träger angeclipst oder angerastet werden.
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Bevorzugt sind an beiden Längsenden des Nockens Rastelemente vorgesehen.
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Vorteilhaft ist am zweiten Anlageschenkel mindestens eine Stecklasche ausgebildet, welche in einer Trägernische des Trägers bevorzugt formschlüssig aufgenommen und/ oder in diese eingesteckt ist, wobei die Stecklasche und/ oder der zweite Anlageschenkel durch einen Stift gegen ein Herausgleiten aus der Trägernische bevorzugt formschlüssig gehalten ist. Hierdurch kann der Träger gemeinsam mit dem Anlagekörper als Baueinheit in ein Gehäuse eingesteckt werden, wobei ein Stift bevorzugt des Gehäuses, den Anlagekörper gegen eine Trennung vom Träger sichert und abstützt. Wenn der Stift dem Gehäuse zugeordnet ist oder ein integraler Bestandteil des Gehäuses ist, kann die Montage vereinfacht werden, weil nur der Träger und der Anlagekörper eine Baueinheit bilden und der Anlagekörper leicht in den Träger eingesteckt und vormontiert werden kann. Bevorzugt sind zwei Stecklaschen am zweiten Anlageschenkel ausgebildet.
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Weiter vorteilhaft ist das Federelement bzw. der Hebel an einen Träger angebunden und bildet mit diesem eine vormontierte Baueinheit. Die vormontierte Baueinheit kann unter Einhaltung von Toleranzen zur Vermeidung von Kriech- oder Schleichströmen in ein Gehäuse eingesetzt werden.
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Vorteilhaft weist der Träger einen Montagegriff auf. Hierdurch kann die vormontierte Baueinheit entweder händisch oder maschinell zur Endmontage der Anordnung ergriffen werden.
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Weiter vorteilhaft weist der Träger einen abgerundeten Führungsabschnitt auf. Dieser Führungsabschnitt kann mit einer korrespondierenden abgerundeten Aussparung, einem Dom oder einer Hülse in einem Gehäuse in Eingriff gebracht werden. Hierdurch wird eine korrekte Montagelage des Trägers im Gehäuse vorgegeben. Der Führungsabschnitt und die Aussparung oder Hülse sind konzentrisch so aufeinander abgestimmt, dass deren Umfangsabschnitte passgenau aneinander liegen.
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Vorteilhaft ist der Träger aus einem Kunststoff gefertigt, wobei das Federelement bzw. der Hebel aus einem Metall gefertigt ist. Hierdurch kann eine elektrische Isolierung zwischen dem Anlagekörper und weiteren Teilen des Gehäuses einer elektrischen Schaltanlage hergestellt werden.
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Weiter vorteilhaft ist das Federelement bzw. der Hebel aus einem Federstahl gefertigt. Ein Federstahl weist ein ausgezeichnetes Rückstellvermögen auch noch nach längerer Betriebsdauer auf. Bevorzugt ist das Federelement bzw. der Hebel als Blattfeder oder nach Art einer Blattfeder ausgestaltet.
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Vorteilhaft weist eine elektrische Schaltanlage eine Anordnung der hier beschriebenen Art auf. Bevorzugt ist die Schaltanlage als Überspannungsschutzgerät ausgebildet, bevorzugt für einen Schutz bei Spannungen von bis zu 1,25 kV.
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In der Zeichnung zeigen
- 1 eine Anordnung des Stands der Technik, bei welcher ein Schieber ein Druckstück eines Mikroschalters betätigt,
- 2 eine Ansicht eines Gehäuses einer elektrischen Schaltanlage, bei welcher das Druckstück eines Mikroschalters durch ein Federelement einer Baueinheit gemäß 3 betätigbar ist, wobei das Federelement als federnder Hebel ausgestaltet ist,
- 3 eine Draufsicht auf die Baueinheit gemäß 2, welche durch einen Träger und das Federelement gebildet ist, wobei die Baueinheit als vormontierte Baueinheit in ein Gehäuse gemäß 6 einsetzbar ist,
- 4 eine perspektivische Ansicht der Baueinheit gemäß 3,
- 5 eine weitere perspektivische Ansicht der Baueinheit gemäß 3,
- 6 ausschnittsweise eine Schaltanlage mit einem Gehäuse, welches einen Mikroschalter aufweist, wobei in das Gehäuse die Baueinheit gemäß 3 einsetzbar ist,
- 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Baueinheit, die nur aus einem Träger und einem Anlagekörper besteht, wobei der Anlagekörper mit zwei Stecklaschen an seinem zweiten Anlageschenkel in eine einseitig offene Trägernische des Trägers eingesteckt und in der Zeichenebene nach oben und unten fixiert, nämlich gegen den Träger abgestützt, ist,
- 8 eine Schnittansicht der Baueinheit gemäß 7 entlang der gestrichelten Schnittlinie in 7, und
- 9 in der oberen Ansicht den Träger gemäß 7 ohne vormontierten Anlagekörper und in der unteren Ansicht schematisch ein Gehäuse mit einem Stift, der in eine Stiftaufnahme des Trägers passt und den montierten Anlagekörper in der Trägernische formschlüssig fixiert, wenn die Baueinheit gemäß 7 in dem Gehäuse endmontiert ist.
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1 zeigt eine Anordnung des Stands der Technik, bei der ein Schieber 1 ein Druckstück 2 eines Mikroschalters 3 triggert oder bewegt, nämlich in der Zeichenebene nach unten drückt oder wieder freigibt, um ein Telesignal zu erzeugen. Der Schieber 1 kann allerdings unter Umständen klemmen, was dazu führt, dass sich der Schieber 1 nicht mehr gut bewegt. Insbesondere während des Anziehens beispielsweise einer Schraube kann eine axiale Druckkraft auf ein Kupferteil eines Anschlussgeräts ausgeübt werden. Dies kann dann auftreten, wenn kein geeignetes Widerlager in einem Gehäuse vorgesehen ist. Das Kupferteil kann dann auf eine Führung des Schiebers 1 drücken.
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Hierdurch wird der Schieber 1 geklemmt und kann den Mikroschalter 3 bzw. dessen Druckstück 2 nicht mehr zuverlässig betätigen. Insbesondere kann der Schieber 1 das Druckstück 2 nicht nach unten drücken und/ oder wieder so freigeben, dass das Druckstück 2 in der Zeichenebene nach oben zurückspringt und den Mikroschalter 3 zuverlässig rückstellt.
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2 zeigt eine Anordnung, welche einen Mikroschalter 3 mit einem Druckstück 2 umfasst. Die Anordnung umfasst weiter einen Anlagekörper 4, welcher am Druckstück 2 zu dessen Kraftbeaufschlagung anlegbar ist, und einen Betätiger 5, mit dem wiederum der Anlagekörper 4 mit Kraft beaufschlagbar ist.
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Konkret zeigt 2 eine Anordnung zum Schalten eines Mikroschalters 3, umfassend den Mikroschalter 3 mit einem in der Zeichenebene nach oben und unten beweglichen Druckstück 2, den Anlagekörper 4, welcher am Druckstück 2 zu dessen Kraftbeaufschlagung anlegbar ist, und den bewegbaren Betätiger 5, mit dem der Anlagekörper 4 zumindest abschnittsweise bewegbar und mit Kraft beaufschlagbar ist.
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Zur Freigabe des Druckstücks 2, nämlich zum Rückstellen des Mikroschalters 3, ist der Anlagekörper 4 entlastbar oder vom Druckstück 2 zumindest abschnittsweise entfernbar, indem der Betätiger 5 in der Zeichenebene nach oben bewegt wird.
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Der Anlagekörper 4 ist hierzu als Federelement und zugleich als federnder Hebel ausgestaltet. Der Anlagekörper 2 kann, insbesondere aufgrund seines hier beschriebenen Designs, Toleranzen des Betätigers 5 und/ oder des Druckstücks 2 bzw. des Mikroschalters 3 ausgleichen und so eine zuverlässige Betätigung oder Triggerung des Mikroschalters 3 sicher stellen.
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Das Federelement liegt unter Vorspannung am Betätiger 5 an und ist gebogen ausgebildet. Das Federelement weist eine Spitze oder Auswölbung 6 auf, die sich in Richtung des Druckstücks 2 erstreckt und konvex ausgebildet ist.
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1 bis 5 zeigen konkret, dass sich an die Spitze oder Auswölbung 6 ein erster Anlageschenkel 7 anschließt, an den der Betätiger 5 anlegbar ist, und dass sich an die Spitze oder Auswölbung 6 in entgegen gesetzter Richtung zum ersten Anlageschenkel 7 ein zweiter Anlageschenkel 8 anschließt, der das Federelement an einen Träger 9 anbindet.
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Das Federelement ist mittels des zweiten Anlageschenkels 8 schwenkbar am Träger 9 angebunden, wobei das Federelement als Ganzes relativ zum Träger 9 wie ein Hebel schwenkbar ist.
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Am zweiten Anlageschenkel 8 ist mindestens eine Ausnehmung 10 ausgebildet, welche von einem Nocken 11 des Trägers 9 durchgriffen ist. Konkret durchgreift der Nocken 11 zwei einander gegenüberliegende Ausnehmungen 10, die als runde Löcher ausgebildet sind.
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An beiden Längsenden des Nockens 11 ist jeweils ein Rastelement 16 vorgesehen, welches die jeweilige Ausnehmung 10 hintergreift. Das Rastelement 16 ist gegenüber dem Nocken 11 verdickt ausgebildet, so dass das Federelement aufgeclipst oder aufgerastet werden kann. Das Federelement wird über die beiden Rastelemente 16 gedrückt und ist danach verliersicher und beweglich an den Träger 9 angebunden. Das Aufrasten kann händisch oder automatisch durchgeführt werden.
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Das Federelement ist daher an den Träger 9 als Hebel angebunden und bildet mit diesem eine vormontierte Baueinheit 18. Der Träger 9 weist einen Montagegriff 12 auf. Hierdurch kann die Baueinheit 18 mit einem speziellen Halter ergriffen und leicht montiert und positioniert werden.
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Der Träger 9 weist auch einen abgerundeten Führungsabschnitt 13 auf. Außerdem ist am Träger 9 eine Einsteckzunge 14 vorgesehen. 2 zeigt, dass der abgerundete Führungsabschnitt 13 auf eine abgerundete Hülse 15, mit der er korrespondiert, lagerichtig aufgesetzt ist. Die Hülse 15 ist in das Gehäuse 17 integriert.
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Der Träger 9 ist aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gefertigt, wobei das hebelartige Federelement aus einem Metall gefertigt ist. Das Federelement ist konkret aus einem Federstahl gefertigt. Das hebelartige Federelement ist beweglich, aber nicht entfernbar am Träger 9 befestigt.
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2 zeigt eine elektrische Schaltanlage, welche eine Anordnung der hier beschriebenen Art umfasst.
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6 zeigt ein Gehäuse 17 einer solchen Schaltanlage, in welche die vormontierte Baueinheit 18 gemäß den 3 bis 5 händisch oder automatisiert einsetzbar ist.
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Diese Baueinheit 18 stellt eine elektrische Isolierung gegenüber stromführenden Bauteilen sicher. Insbesondere werden durch die Ausgestaltung der Baueinheit 18 notwendige Distanzen und Freiräume erzeugt und Kriechströme vermieden. Die Baueinheit 18 ist besonders leicht montierbar.
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Wenn die Baueinheit 18 korrekt montiert ist, drückt der mechanische Betätiger 5 dauerhaft gegen den Anlagekörper 4 oder liegt an diesem zumindest an. Der Anlagekörper 4 ist dann in einer Ausgangsposition. Wenn sich der Betätiger 5 in der Zeichenebene der 2 nach unten bewegt, wird das Druckstück 2 des Mikroschalters 3 betätigt.
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Wenn der Betätiger 5 sich in der Zeichenebene wieder nach oben bewegt, springt der Anlagekörper 4 in seine Ausgangsposition zurück und gibt das Druckstück 2 wieder frei oder entlastet dieses zumindest so, dass es zurückspringen und den Mikroschalter 3 rückstellen kann.
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7 und 8 zeigen anhand einer weiteren Baueinheit 18', dass am zweiten Anlageschenkel 8 zwei Stecklaschen 19 ausgebildet sind, welche in einer einseitig offenen Trägernische 20 des Trägers 9' formschlüssig aufgenommen und in diese eingesteckt sind. Die beiden halbkreisförmigen Stecklaschen 19 ragen vom zweiten Anlageschenkel 8 des Anlagekörpers 4' in Richtung des Trägers 9' ab und sind parallel zueinander angeordnet. Die Stecklaschen 19 weisen keine Ausnehmung 10 auf, wie sie im Anlagekörper 4 gemäß 4 ausgebildet sind, weil kein Nocken den Anlagekörper 4' durchgreift.
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Vielmehr ist der Anlagekörper 4' bzw. ist der zweite Anlageschenkel 8 und sind damit auch die Stecklaschen 19 durch einen Stift 21 formschlüssig gegen ein Herausgleiten aus der Trägernische 20 gehalten, wobei der Stift 21 in 9 schematisch dargestellt ist. Sobald die Baueinheit 18' in ein Gehäuse 17' eingesetzt wird, durchgreift der Stift 21 des Gehäuses 17' eine Stiftaufnahme 22 im Träger 9' und haltert den Anlagekörper 4' im Träger 9'. Der Stift 21 hält den Anlagekörper 4' in Position, wenn die Stecklaschen 19 in der taschenartigen Trägernische 20 aufgenommen sind.
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Die Montage sehr kleiner Bauteile in einer großen und komplexen elektrischen Schaltanlage kann individuell sehr schwierig sein. Durch die hier beschriebene kleinere Baueinheit 18, 18' können kleinere individuelle Bauteile leicht und rationell montiert werden.
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Die Baueinheit 18, 18' selbst kann ebenfalls leicht und rationell in einem Gehäuse 17, 17' montiert werden und stellt sofort sicher, dass eine elektrische Isolierung gegenüber stromführenden Teilen gewährleistet ist.
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Aufgrund seines Designs kann das Federelement bzw. der federnde Hebel zu einem erheblichen Teil Toleranzen des Betätigers 5 oder des Mikroschalters 3 kompensieren und die zuverlässige Betätigung des Mikroschalters 3 sicher stellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schieber
- 2
- Druckstück von 3
- 3
- Mikroschalter
- 4, 4'
- Anlagekörper
- 5
- Betätiger
- 6
- Auswölbung von 4
- 7
- Erster Anlageschenkel von 4
- 8
- Zweiter Anlageschenkel von 4
- 9, 9'
- Träger
- 10
- Ausnehmung von 4
- 11
- Nocken von 9
- 12
- Montagegriff von 9
- 13
- Führungsabschnitt von 9
- 14
- Einsteckzunge von 9
- 15
- Hülse von 17
- 16
- Rastelement von 11
- 17, 17'
- Gehäuse
- 18, 18'
- Baueinheit
- 19
- Stecklasche von 8
- 20
- Trägernische in 9'
- 21
- Stift von 17'
- 22
- Stiftaufnahme von 9'
