DE2118805A1 - Elektrischer Schnappschalter - Google Patents

Description

• Elektrischer Schnappschalter Die Erfindung betrifft eine Schnappschaltvorrichtung zur Herstellung oder Unterbrechung elektrisch leitender Ver bindungen mit einer schwenkbar gelagerten Xontaktbrdcke, die mit ihrem der Lagerstelle entgegengesetzten Ende mit Festkontakten in leitende Verbindung tritt, und mit einem Kontaktdruck erzeugenden Bauteil, Vorrichtungen dieser Art sind unter der Bezeichnung Mikroschalter in vielen Ausführungsformen bekanntgeworden. So gibt es beispielsweise Mikroschalter, bei denen eine beweglich gelagerte Kontaktbrücke von einer Zugfeder in einer gekippten Stellung gehalten wird. Mittels eines BeX tätigungsstößels kann die Zugfeder senkrecht zu ihrer Kraftrichtung ausgelenkt werden, wodurch sich diese ändert, Sie erreicht dabei schließlich eine Totpunktlage, in der die den Xontaktdruck erzeugende kraft Null wird. Bei Überschreiten dieser Totpunktlage springt die Kontaktbrücke nach der entgegengesetzten Richtung um, bis sie an einem anderen Kontakt zur Anlage kommt. Bei Entfernen der Betä tigungskraft von dem Stbßel erfolgt der 3ewegungsablauf in umgekehrter Richtung.
• Allen Schaltvorrichtungen dieser und ähnlicher Art ist ge meinsam, daß sich die Kontaktkraft und damit die elektrische Signaländerung analog zum Hub des Betätigungsstößels ändert.
• Das heißt aber, daß mit zunehmender Annäherung des Stößelweges an den Umschaltpunkt der Kontaktbrücke die Kontakt gabe unsicher wird, da die Kontaktkraft sich gegen Null re duziert. Im Augenblick des Umschaltens, also dann, wenn die Kontaktkraft Null geworden ist, tritt ein ausgeprägtes Prellen auf, dessen Dauer in schnell und mit vergleichsweise schwachen Signalen arbeitenden Geräten erheblich zu lang ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnappschaltvorrichtung zu schaffen, bei der extrem kurze, von der Betätigung unabhängige Prellzeiten auftreten.
• Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß ein mit der Kontaktbrücke wirkverbundenes erstes Federelement für die Betätigung und ein der Kontaktdruck entgegenwirkendes zweites Federelement vorgesehen sind.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kontaktbrücke als Anker eines Permanentmagneten ausgebildet, dessen Magnetfeld den Kontaktdruck bewirkt.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das als Betätigungselement ausgebildete Federelement mit seinem einen Ende auf der Kontaktbrücke derart befestigt, daß es sich über die Lagerstelle der Kontaktbrücke hinaus und schräg von der Kontaktbrücke von erstreckt.
• Die Vorteilde der Erfindung liegen insbesondere in der Tronnung des mechanischen Schaltverhaltens vom elektrischen.
• Durch das dem Kontaktdruck entgegenwirkende Federelement erfolgt die elektrische Signalgabe in der dynamischen Phase des Schaltsystems, wodurch die Prollseiten in den Bereich von Mikrosekunden reduziert werden. Eine Beeinflussung dieser Eigenschaften durch ein gesieltes Betätigen der Handhabe ist nicht möglich.
• Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schnappschaltvorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläuterte Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Schnappschaltvorrichtung, Fig. 2 ein Diagramm und Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel0 Fig. 1 zeigt ein Isolierstoffgehäuse 1, in dem ein rechteckiger Permanentmagnet 2 angeordnet ist. Zwei mit Anschlüssen 3, 4 aus dea Isolierstoffgehäuse 1 herausgeführte Festkontakte 5, 6 sind mit den Seitenflächen des Permanentmagneten 2 verklebt. Die Verklebung stellt zu-gleich eine elektrische Isolierung der Festkontakte 5, 6 von Peraanentmagneten 2 und damit voneinander dar. Einer der Pestkontakte 5 weist eine ausgeklinkte Nase 7 auf, die die verklebte Einheit im Gehäuse 1 verankert.
• Weiterhin ist einer der Festkontakte 5 nach der in Fig. 1 linken Seite abgebogen, so daß an seiner oberen Kante ein Schneidenlager 8 für eine Kontaktbrücke 9 entsteht. Auf ihrer anderen Seite liegt die Kontaktbrücke 9 auf dem zwei ten Festkontskt 6 auf, wodurch im dargestellten Schaltzustand ein Strom vom Anschluß 3 über den Festkontakt 5, die Kontaktbrücke 9 und den Festkontakt 6 zum Anschluß 4 fließen kann. Eine Verlängerung der Kontaktbrücke 9 reicht in einen Ausschnitt 10 im Isolierstoffgehäuse 1 hinein, der als Begrenzung für den Hub der Kontaktbrücke 9 vorgesehen ist0 Durch ein Niet 11 ist auf der Unterseite der Kontaktbrücke 9 eine Blattfeder 12 befestigt. Die8e reicht durch einen Durch bruch im Festkontakt 5 unterhalb des Schneidenlagers 8 hindurch und spannt so die Kontaktbrücke 9 auf das Schneidenlager 8 fest. Das andere Ende der Blattfeder 12 stützt sich auf dem zweiten Festkontakt 6 ab. Dadurch ist auch die Blattfeder 12 stromführend.
• Eine weitere Blattfeder, die an ihrem einen Ende zylindrisch gebogen ist, ist an ihrem anderen Ende auf der Oberseite der Kontaktbrücke 9 befestigt. Sie ist so geforst, daß sie durch einen Ausschnitt 14 in der Oberseite des Isolierstoffgehäuses 1 herausreicht.
• Die Blattfeder 13 stellt einen Kraftspeicher am Eingang der Schnappschaltvorrichtung dar. Ii Diagramm in Fig. 2 ist der Kraft/Weg-Verlauf der als Betätigungselement dienenden Blattfeder 13 im linken Teil und der Kontaktbrücke 9 ii rechten Teil dargestellt. Auf den Ordinaten ist dabei Jeweils die Kraft P, G und auf den Abszissen der Weg S, T abgetragen Wird die als Betätigungselement dienende Blattfeder 13 nach unten bewegt, so läuft die Kraftänderung gemäß der Federkennlinie von 15 nach 16. An dieser Stelle herrscht Kraftgleichgewicht zwischen dem Kraft speicher am Eingang und der aus Permanentmagnet 2 und Blattfeder 12 zusammengesetzten Kraft an der Kontaktbrücke 9. Hier ist der mechanische Schaltpunkt erreicht, wo sich die Kontaktbrücke 9 vom Festkontakt 6, also der Magnetanker vom Jochs trennt. Obgleich demnach die Kontaktbrücke 9 abhebt, wird die leitende Verbindung noch nicht unterbrochen, da die unter Spannung auf dem Festkontakt 6 auf liegende Federzunge 15 der Blattfeder 12 der Abhebebewegung noch nicht folgte Erst wenn die Kontaktbrücke 9 voll in ihrer durch die Kraft der Feder 13 und die Kraftabnahme des Magnetfeldes des Permanentmagneten 2 verursachten Beschleunigungsphase steht, wird auch die Federzunge 15 abgehoben und die leitende Verbindung unterbrochen.
• Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Signalgabe tatsächlich in der dynamischen Phase des Schaltsystems erfolgt Im rechten Teil des DiagrPm7as ist dieser Ablauf mit der Linie B dargestellt0 Die strichpunktierte Linie C stellt den Kraftverlauf des Permanentmagneten 2 dar, während die Linie D die Federkennlinie der Blattfeder 12 ist.
• Aus diesen beiden resultiert das mit der Linie B dargestellte Kraft/Weg-Verhalten des Kontaktsystems Kontaktbrücke 9/Federzunge 15. Deutlich ist bei 18 das Sprungverhalten zu erkennen, während bei 19 die Kontaktbrücke 9 im Gehäuseausschnitt 10 zur Anlage gelangt.
• Durch das abheben der Kontaktbrücke 9 fällt die Kraft an der Blattfeder 13 von 17 nach 20 in Richtung des Pfeiles E abrupt, wodurch aus ergonomischer Sicht eine taktile Rückmeldung über den Funktionsvorllzug an den Bedienenden gelangt.
• Der weitere Hub der Blattfeder 13 von 20 in Pfeilrichtung F bis zu einer Anschlaglage 21 hat keinen Einfluß mehr auf die Schaltfunktion. Das Kraft-Weg-Verhalten der Blattfeder 13 beim Rückhub verläuft gemäß der Pfeile G, während das Kontaktsystem der Linie B in umgekehrter Richtung folgt.
• D. h., , die Feder 13 entspannt sich gemäß ihrer Kennlinie von 21 nach 22. Dabei verläßt die Kontaktbrücke 9 ihre Anschlaglage und erreicht bei 18 den Punlct der elektrischen Signalgabe, in dem die Federzunge 15 auf dem Festkontakt 6 sur Anlage kommt. Entsprechend der Kennlinie D wird die Kontaktkraft aufgebaut und wirkt dämpfend auf das Schwingverhalten der Federsunge 15, wobei die Kontaktbrücke 9 in ihre lusgangslage zurückfällt und dabei die Feder 13 spannt. Es erfolgt eine Kraftzunahme von 22 nach 23. Bier ist der Endpunkt der Hysterseschleife erreicht und die Blattfeder 13 kehrt in ihre Ruhelage 16 zurück.
• Selbstverständlich können zur Aufbringung der Federkräfte an Stelle der Blattfedern beliebige andere, geeignete Federelemente Anwendung finden.
• In einer vorteilhaften Anwendung wird die Schnappschaltvorrichtung für eine Signalgabe in einem Tastenfeld ver° wendet, wobei die Blattfeder 13 durch eine bei 24 schwenkbar gelagerte Taste 25 betätigt wird. Die Taste 25 ist mit einem die Lagerbohrung tragenden Arm 26 und auf ihrer Unterseite mit einem hakenförmigen Ansatz 27 versehen, der der Begrenzung des Tastenhubes an einem Anschlag 28 dient. Weiterhin ist auf der Tastenunterseite eine schrage Flach. 29 vorgesehen, an der die Blattfeder 13 mit ihrem zylindrisch gebogenen Teil anliegt. Zweckmäßig wird als Anschlag 28 die Achse der nächstfolgenden, nicht dargstellten Tastenreihe verwendet.
• Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform ohne Verwendung eines Permanentmagneten0 Hier ist die Kontaktbrücke 31 in einem Schneidenlager 35 schwenkbar gelagert, das zugleich einen aus dem Gehause 36 herausgeführten Anschluß 37 bildet. Das den Kontaktdruck zwischen den Kontakten 38, 39 erzeugende Moment wird von einer Zugfeder 40 aufgebracht, während das dem Kontaktdruck entgegenwirkend. Element eine Druckfeder 33 ist, die auf eine, aus der Kontaktbrücke 31 nach unten herausgebogene Zunge 41, einwirkt und sich auf einem aus dem Festkontakt 43 herausgewinkelten Lappen 44 abstützt. Die Betätigung des Schaltsystems erfolgt über eine Zugfeder 32, die mit dem zweiarmigen Hebel 42 einer Taste 34 verbunden ist, Ein Durck auf die Taste 34 bewirkt, daß die Zugfeder 32 gespannt wird, bis die Kontakte 38, 39 sich trennen. Eine leitenden Verbindung bleibt Jedoch durch di. Druckfeder 33 bestehen. Die Trennung der leitenden Verbindung erfolgt wiederum in der dynamischen Phase des Systems, nämlich wenn die Druckfeder 33 am Gehäusezteg 45 zur Anlage kommt, die Kontaktbrücke 31 jedoch in ihrer Bewegungsrichtung weiterschwentk, bis sie am Anschlag 46anschlägt. Auch hier läuft der Vorgang beim Loslassen der Taste 34 in umgekehrter Reihenfolge ab, wobei die Kontaktgae ebenfalls in der dynamischen Phase zunächst über die Druckfeder 33 erfolgt.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Schnappschaltvorrichtung zur Herstellung oder Unterbrechung elektrisch leitender Verbindungen mit einer schwenkbar gelagerten Kontaktbrücke, die mit ihrem der Lagerstelle entgegengesetzten Ende mit Festkontakten in leitende Verbindung tritt, und mit einem Kontaktdruck erzeugenden Bauteil, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein mit der Kontaktbrücke (9,31) wirkverbundenes erstes Federelement (13,32) ffir die Betätigung und ein dem Konttaktdruck entgegenwirkendes zweites Federelement (15, 33) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r o h g e k e n n z e i c h n e t , daß das für die Betätigung vorgesehen Federelement (13) eine Biegefeder ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n sei c h n e t , daß die Biegefeder (13) mit ihrem einen Ende auf der Kontaktbrücke (9) derart befestigt ist, daß sie sich über die Lagerstelle (8) der Kontaktbrücke (9) hinaus und schräg von der Kontaktbrücke (9) weg erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem der verhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das dem Kontaktdruck entgegenwirkende Federelement eine Biegefeder (15) ist.

5. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktbrücke (9) als Anker eines Permanentmagneten (2) ausgebildet ist, dessen Magnetfeld den Kontaktdruck bewirkt

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n 5 e i o h n e t , daß der Permanentmagnet (2) U-fdrmig und der eine seiner Schenkel (5) als Schneidenlager (8) fur die Kontaktbrücke (9) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r o h g e -k e n n z e i O h n e t , daß die Schenkel (5,6) des Permanentmagneten (2) als Festkontakte ausgebildet sind und mit aus einem die Schnappschaltvorrichtung umgebenden Gehäuse (1) herausgeführten Anschlüssen (3,4) versehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a -d u r c b g e k b n n z e i c h n e t , daß das dem Kontaktdruck entgegenwirkende Federelement (15) Teil einer Biegefeder (12) ist, die sich in der Ruhelage einerseits in einem Durchbruch (30) im Magnetschenkel (5) unterhalb des Schneidenlagers (8), andererseits auf der Oberseite des zweiten Magnetschenkels (6) abstützend angeordnet ist und zwischen den beiden Stützpunkten unter Spannung an der Kontaktbrücke (9) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Betätigungstaste (25, 34) vorgesehen ist, die im wesentlichen parallel zur Schwenkrichtung der Kontaktbrücke (9, 31) beweglich ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n t i c h n lt , daß die Unterseite der Betätigungstaste (25) mit einer Schräge (29) versehen ist, die gleichsinnig mit der Biegefeder (13) für die Betätigung verläuft.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, da d u r o h g b -k e n n z c h n e t , daß das freie Ende der Biegefeder (13) an der Schräge (29) der Betätgungstaste (25) anliegt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Betätigungstaste (25) mit einem Arm (26) versehen ist, in dessen Endteil sie schwenkbar gelagert ist,

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Taste (25) anf ihrer Unterseite mit eine. hakenförmigen Ansatz (27) versehen ist, der mit einem den Tastenhub begrenzenden Anschlag (28) zusammenwirkt.

L e e r s e i t e