DE2340905A1 - Einen schaltermodul aufweisender elektronischer schalter - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE
Dr. phil. G. B. HAGEN
DipL-Phys. W. KALKOFF 2340905

MÜNCHEN 71 (Solin)

Franz-Hals-Straße 21
Tel. (0811) 796213/795431

IU 3200 München, den 10. August 1973

K. /HM

Lucerne Products, Inc. 7600 Akron Cleveland Road Northfield, Ohio, 7. St. A.

Einen Schaltermodul aufweisender elektronischer Schalter '

Priorität; 14. August 1972;

7.St.A.; Nr. 280 359

Die Erfindung bezieht sich auf einen räumlich gedrängten elektrischen Schalter zur Steuerung einer mit elektrischer Energie angetriebenen Einrichtung, und insbesondere auf einen derartigen Schalter zur Steuerung eines elektrischen Motors, wie z. B. des Motors eines handbetätigten Werkzeuges. Dabei enthalten die Steuermittel des Schalters einen Modul, auf dem und in dem verschiedene Schaltungskomponenten angebracht sind und der in einem äußeren Schaltergehäuse bezüglich dieses Schaltergehäuses und bezüglich darin angeordneter bewegbarer elektrischer Kontaktstücke positioniert werden kann.

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Steuerschalter der vorgenannten Art sind an sich bekannt und werden in großem Umfang dazu benutzt, elektrisch betriebene Einrichtungen zu steuern, wie z. B. den elektrischen Motor eines handbetätigten tragbaren Werkzeuges. Derartige Steuerschalter werden z. B. in dem USA Patent 3 536 973 entsprechend der deutschen Offenlegungsschrift 1 902 588 sowie in der deutschen Patentanmeldung P 22 39 346 beschrieben. Die dort beschriebenen Schalter weisen einen der Geschwindigkeitssteuerung dienenden Modul auf, der aus Isoliermaterial besteht, wie z. B. aus Kunststoff, und auf dem und in dem verschiedene Schaltungskomponenten angeordnet sind und der gleitend in einem äußeren Schaltergehäuse aufgenommen wird. Dabei ist bisher die Positionierung des Moduls in dem Schaltergehäuse dadurch erfolgt, daß die Stirnwände der Ausnehmung des Gehäuses mit den Stirnenden des Moduls in Führungseingriff stehen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und anderen bei der Fertigung des Gehäuses und des Schaltermoduls auftretenden Schwierigkeiten können hinsichtlich einer genauen Positionierung des Moduls in dem Gehäuse und bezüglich der bewegbaren elektrischen Kontaktstücke, die sich im oberen Teil des Gehäuses befinden, sich Probleme ergeben.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Schaltermodul bezüglich des Schaltergehäuses und bezüglich der überbrückenden bewegbaren Kontaktstücke möglichst genau zu positionieren. Dabei soll der so ausgebildete Schalter leicht herstellbar und montierbar sein, und zwar im Wege der Massenherstellung.

Der erfindungsgemäße elektrische Schalter zur Verwendung bei tragbaren handbetätigten Werkzeugen mit einem in einem Schaltergehäuse aufgenommenen Schaltermodul weist an dem

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Schaltergehäuse vorgesehene Positionierungsmittel auf, die mit an dem Schaltermodul vorgesehenen Positionierungsmitteln zusammenwirken, um den Modul genau zu positionieren. Dadurch werden die an dem Modul angebrachten Schaltungskomponenten genau bezüglich des Schaltergehäuses und bezüglich der üblicherweise im oberen Teil des Schaltergehäuses untergebrachten bewegbaren elektrischen Kontaktstücke positioniert, wobei diese Kontaktstücke mit einigen der auf dem Modul angeordneten Schaltungskomponenten zusammenwirken, wenn der Modul in dem Schaltergehäuse montiert ist.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei solchen Schaltern, bei denen bewegbare elektrische Kontaktstücke den Stromkreis unterbrechen bzw. schließen und die Betätigung des Schalters automatisch zu einer Variierung der Menge der dem elektrischen Modul zugeführten elektrischen Energie führt und der Schalter zu diesem Zweck verschiedene auf dem Modul und in demselben angebrachte der Drehzahlsteuerung dienende Schaltungskomponenten aufweist und wobei an dem Modulgehäuse Führungsvorsprünge ausgebildet sind zum Zusammenwirken mit den überbrückenden Kontaktstücken bei Bewegung derselben. Bei einem derartigen Schalter gelangen die Führungsvorsprünge erfindungsgemäß in Eingriff mit an dem Gehäuse vorgesehenen Positionierungsmitteln, wodurch der Schaltermodul bezüglich des Gehäuses und bezüglich der überbrückenden bewegbaren Kontaktstücke genau positioniert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

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Figur 1 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines abzugsbetätigten erfindungsgemäßen Schalters;

Figur 2 eine vergrößerte Draufsicht auf das Schaltergehäuse von Figur 1, wobei ein der Geschwindigkeitssteuerung dienendes Modulgehäuse in der Gehäuseausnehmung aufgenommen ist und an dem Modulgehäuse vorgesehene Führungsvorsprünge mit an dem Schaltergehäuse vorgesehenen fingerartigen Yorsprüngen zusammenwirken, um den Modul genau bezüglich des Gehäuses und bezüglich der in dem Schaltergehäuse untergebrachten bewegbaren elektrischen Kontaktstücke zu positionieren;

Figur 3 eine* Draufsicht von der entgegengesetzten Seite wie bei Figur 2, wobei der Führungsvorsprung auf der anderen Seite des Modulgehäuses gezeigt wird, der mit im Abstand voneinander angeordneten fingerartigen Vorsprüngen an dem Gehäuse zusammenwirkt, um die andere Seite des Modulgehäuses auszurichten und zu positionieren;

Figur 4 eine Draufsicht von unten auf das Schaltergehäuse der Figuren 2 und 3, wobei die vorstehend erwähnten fingerartigen Yorsprünge im Inneren des Gehäuses gezeigt werden, die der Ausrichtung des Modulgehäuses dienen;

Figur 5 eine perspektivische Ansicht der voneinander getrennten Teile des Modulgehäuses, wobei daran angebrachte Schaltungskomponenten und der auf jedem Modulteil ausgebildete Führungsvorsprung gezeigt

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werden, wobei dieser Fürungsvorsprung gleichzeitig zum Ausrichten und Positionieren des Modulgehäuses bezüglich des Schaltergehäuses verwendet wird;

Figur 6 eine vergrößerte Schnittansieht entlang der Ebene der Linie 6-6 von Figur 2; und

Figur 7 eine Draufsicht auf das Modulg-ehäuse von der der Sicht von Figur 1 entgegengesetzten Seite.

Das Bezugszeichen 10 in Figur 1 bezeichnet den in strichpunktierten Linien angedeuteten Teil eines handbetätigten Werkzeuges, auf den sich die vorliegende Erfindung richtet. Dieser Teil ist bekannt als pistolenartiger Abzugsgriff eines tragbaren Werkzeuges und weist eine daran angebrachte Schaltervorrichtung 12 auf, die dazu dient, den Betrieb des das Werkzeug antreibenden elektrischen Motors zu steuern.

Das Betätigungsorgan 13 der Schaltervorrichtung 12 ist durch eine Rückholfeder vorgespannt, die mit dem Schaltermechanismus in bekannter Weise bei Betätigung desselben zusammenwirkt.

Elektrische Leitungen 18 und 20 erstrecken sich von dem die Gesehwindigkeitssteuermittel enthaltenden Modul Hund gehen in ein elektrisches Kabel zur Verbindung des Werkzeugs mit einer geeigneten Stromquelle über. Ferner erstrecken sich elektrische Leitungen 22 und 24 von dem Modul 14 und bilden die Verbindung mit dem elektrischen Motor, der durch die abzugsbetätigte Schaltervorrichtung gesteuert werden soll. Eine Feder 23 zwischen der Rückwand 24 des Schaltergehäuses 25 und einer Ausnehmung 26 in dem gleitenden Teil 26a des Betatigungsorgans 13 dient dazu, das Betätigungsorgan 13 aus dem Gehäuse 25 heraus in die Aus-Stellung zu drücken.

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Die Schaltungskomponenten des der Geschwindigkeitssteuerung dienenden Moduls 14 "befinden sich primär in einem zweiteiligen Inn^engehäuse 28 (Figur 1, 2, 3 und 5)» welches in dem offenen unteren Teil des schon erwähnten Schaltergehäuses 25 aufgenommen wird. Der Modul 14iann in dem Gehäuse 25 in vorbestimmter Stellung montiert und "befestigt werden. Zu diesem Zweck ist jeder Modulteil 32, 32a mit einem Torsprung 30 (Figur 1 und 7) an seiner Außenseite versehen, und dieser Torsprung wird in einrastender Weise in einer komplementären Öffnung 33 in der zugewandten Seitenwand des Schaltergehäuses 25 aufgenommen, wenn der zusammengebaute Modul 14 in die Unterseite des Schaltergehäuses 25 eingeschoben wird, so daß der die Geschwindigkeitssteuermittel enthaltende Modul 14 darin in entfernbarer ¥eise gehalten wird. Das Schaltergehäuse 25 besteht aus elektrisch isolierendem Material, wie etwa aus Plastik, wobei die unteren Teile der Seitenwände 34 derselben (Figur 2, 3 und 4) geeignet elastisch oder nachgiebig sind, um die von dem zusammengebauten Innengehäuse seitlich vorstehenden Torsprünge 30 in den schon erwähnten Öffnungen 33 aufnehmen zu können.

Der Innengehäuseteil 32 besteht vorzugsweise aus keramischem Material und weist eine Gruppe darauf montierter stationärer Kontaktstücke sowie verschiedene Komponenten der Geschwindigkeitssteuerschaltung auf, wie das an sich bekannt ist, wobei auf die schon erwähnte deutsche Patentanmeldung P 22 39 346.0 hingewiesen wird, in der eine eingehendere Erörterung der an den Innengehäuseteilen 32 und 32a montierten Schaltungsanordnung enthalten ist. Kurz gesagt weist der Innengehäuseteil 32 auf seiner Oberseite einen Satz von elektrisch leitenden, im Abstand angeordneten, in Längsrichtung sich erstreckenden stationären Kontaktstücken 36, 36a und 36b auf,

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(Figur 1 und 5). Die-Kontaktstücke 36 und 36b haben allgemein horizontal verlaufende Kontaktflächen 36' und 36b^f, während das stationäre Kontaktstück 36a, welches zwischen den Kontaktstücken 3'6 und 36b angeordnet ist, eine allgemein diagonal nach oben sich erstreckende ETockenfläche 36a¹ aufweist, die sieh bis zu einer oberhalb der Kontaktfläehe 36b' des stationären Kontaktstückes 36b (Figur 1) befindlichen Höhe erstreckt.

Auf dem Innengehäuseteil 32a (Figur 5 und ), der aus elektrisch isolierendem Material, wie etwa aus Kunststoff bestehen kann, ist eine Gruppe von stationären elektrisch leitenden Kontaktstücken 38 und 38a angebracht. Die dargestellte Schaltervorrichtung gehört zu der Schalterart, bei der beide Pole der elektrischen Energiequelle an- und abgeschaltet werden. In anderen Worten erfolgt im wesentlichen gleichzeitig eine An- und Abschaltung der Schalteranordnung auf beiden Zuleitungen, wie das in dem schon erwähnten US-Patent 3 536 973 erörtert wird. Zu diesem Zweck ist jeder Gruppe stationärer Kontakte ein bewegliches überbrückendes Kontaktstück 40 zugeordnet, im wesentlichen gemäß dem erwähnten US-Patent. Jedes bewegliche Kontaktstück weist einen langgestreckten Basiskörper aus elektrisch leitendem Material auf, der in einem zugehörigen Schlitz 42 (Fig. Ϊ) in der entsprechenden Seite des Grundkörpers des bewegbaren Betätigungsorgans 13 auigenommen wird. Die bewegbaren Kontaktstücke sind daher zusammen mit dem Betätigungsorgan bewegbar während dessen Ein- und Auswärtsbewegung in das Schaltergehäuse 25 bzw. aus demselben heraus. Jedes bewegbare Kontaktstück weist eine damit zusammenwirkende Feder 44 auf, die das bewegbare Kontaktstück nach unten gegen den darunter befindlichen Satz von stationären Kontaktstücken drückt.

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Jeder Innengehäuseteil 32, 32a weist einen iTockenvorsprung 46 "bzw. 46a auf, der nach oben vorsteht und dazu dient, das zugehörige bewegbare Kontaktstück 40 in einer nach oben geschwenkten Stellung bezüglich eines darunter befindlichen stationären Kontaktstückes zu halten, wenn das Betätigungsorgan sich in der Aus-Stellung befindet, wie sie z. B. in Figur 1 in ausgezogenen Linien dargestellt ist. Der Nockenvorsprung 46 des Innengehäuseteils 32 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwas anders ausgebildet als der Nockenvorsprung 46a des Innengehäuseteils 32a, wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist. Jedoch ist in beiden Fällen die allgemeine Funktion des NockenvorSprunges dieselbe, und es ist notwendig, daß das Innengehäuse 28 der Schaltervorrichtung geeignet und genau in dem Schaltergehäuse 25 positioniert wird, damit das Zusammenwirken zwischen den an dem Betätigungsorgan angeordneten bewegbaren Kontakten und den darunter befindlichen an dem Innengehäuse 28 angeordneten stationären Kontakten zum richtigen Zeitpunkt und in der gewünschten Reihenfolge erfolgen kann. Es ist daher in hohem Maße erwünscht, daß der Modul 14 genau in vorbestimmter Stellung relativ zu und in dem Schaltergehäuse 25 positioniert wird.

Zu diesem Zweck hat das Schaltergehäuse 25 innere nach unten gerichtete Schultern 48, die in Längsrichtung des Schaltergehäuses verlaufen. Jede dieser Schultern ist mit einem Paar allgemein zentral angeordneter federnder fingerartiger Vorsprünge 50 versehen, die den Modul 14 bezüglich des Schaltergehäuses 25 genau positionieren, indem sie die jeweiligen Nockenvorsprünge 46 bzw. 46a auf den zugehörigen Innengehäusehälften des Moduls 14 führen. Wie aus den Figuren 2, 3 und 6 ersichtlich ist, wird der Fockenvorsprung an seinem äußeren Ende in eng anliegender Weise zwischen dem jeweiligen

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Paar von fingerartigen Führungsvorsprüngen aufgenommen und wird dadurch nach beiden Seiten relativ zu der in dem Schaltergehäuse 25 gebildeten Kammer zentriert. Wie am besten aus Figur 6 ersichtlich ist, sind die fingerartigen Vorsprünge 50, welche in der unteren Kammer des Schaltergehäuses 25 ausgebildet sind, seitlich außerhalb der Innenfläche 54 des oberen Teils 54a der Seitenwand des Schaltergehäuses 25 angeordnet und greifen daher nur an dem äußeren Ende des jeweiligen Nockenvorsprungs an, der sich auf dem jeweiligen Innengehäuseteil befindet. Öffnungen 56 können in dem Gehäuse neben der Gruppe von fingerartigen Torsprüngen 50 vorgesehen sein, um die Ausbildung der fingerartigen Yorsprünge während der Formung des Gehäuses zu erleicht-ern. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Öffnungen 56 auch verschlossen werden könnten, so daß dann das Schaltergehäuse eine vollständige Umhüllung bilden würde mit Ausnahme der in der Unterseite befindlichen Öffnung 60 (Figur 1), durch welche der Modul 14 eingeschoben wird. Bei genauer Positionierung des Moduls 14 in dem Schaltergehäuse 25 ergibt sich eine korrekte Arbeitsweise der Schaltervorrichtung während der Bewegung des Betätigungsorgans, d. h. also während der Bewegung der bewegbaren Kontaktstücke relativ zu den stationären Kontaktstücken der Schaltervorrichtung.

Insgesamt gesehen wird also eine neuartige Schaltervorrichtung zur Steuerung der zugeführten elektrischen Energie geschaffen, wobei das Schaltergehäuse einen Schaltermodul aufzunehmen vermag, an dem verschiedene Schalterkomponenten angebracht sind, und wobei an dem Schaltergehäuse vorgesehene Mittel mit an dem Modulgehäuse vorgesehenen Mitteln zwecks genauer und wirksamer Positionierung des Modulgehäuses innerhalb des Schaltergehäuses zusammenwirkt, wodurch die Betriebsweise und die Zuverlässigkeit der Schaltervorrichtung erheblich verbessert werden.

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Claims (14)

Patentansprüche

1. Räumlich gedrängter elektronischer Schalter zur Steuerung einer elektrisch angetriebenen Einrichtung mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse aufgenommenen Schaltermodul, g e kennzeichne t, durch an dem Schaltermodul (14) angeordneten Positionierungsmitteln (46, 46a), die mit an dem Gehäuse (25) angeordneten Positionierungsmitteln (50) zusammenwirken, um den Schaltermodul (14) in vorbestimmter Stellung relativ zu dem Gehäuse (25) zu positionieren, wobei die Positionierungsmittel einen Vorsprung (46, 46a) an einem (14) der genannten Teile (14, 25) aufweisen, der in zusammenarbeitender Weise von an dem anderen (25) der genannten Teile (14, 25) angeordneten komplementär ausgebildeten Mitteln (50) aufgenommen wird.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (46, 46a) eine sich seitlich auf dem Modul (14) erstreckende Hockenflache aufweist, die zwischen vorstehenden Fingern (50) an dem Gehäuse (25) aufgenommen wird.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Modul (14) zwecks Anbringung von Schaltungskomponenten an demselben und in demselben unterteilt ist und in zusammengebautem Zustand einen räumlich gedrängten in einer Kammer des Gehäuses (25) unterbringbaren Modul bildet.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens einer (32) der

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Teile (32, 32a) des Moduls (H) aus keramischem Material besteht und einige der Schaltungskomponenten aus auf den keramischen Modulteil (32) aufgedruckten Leitern bestehen.

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Modulteile (32, 32a) in Seitenansicht gesehen eine allgemein polygonale Form hat mit einer inneren und einer äußeren Wandfläche,· wobei die inneren Wandflächen der Modulteile (32, 32a) in zusammengebautem Zustand des Moduls einander zugewandt sind, und daß je ein Vorsprung (46, 46a) auf der Außenseite jedes Modulteils (32, 32a) angeordnet ist.

6. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem bewegbaren elektrischen Kontaktstück, welches in dem Schaltergehäuse zum Zusammenwirken mit dem Modul angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (46, 46a) mit dem bewegbaren Kontaktstück (40) im Sinne einer vorbestimmten Positionierung desselben zusammenwirkt.

7. Schalter nach Anspruch 6, mit einem mit dem bewegbaren Kontaktstück verbundenen Betätigungsorgan zur Bewegung des Kontaktstückes relativ zu dem Modul, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Modul (14) stationäre Kontaktstücke (36, 36a, 36b, 38, 38a) angebracht sind zum Zusammenwirken mit dem bewegbaren Kontaktstück (40) zwecks Steuerung des Betriebs der elektrischen Einrichtung.

8. Schalter nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Vorsprung eine Führungsfläche zur Berührung mit dem bewegbaren Kontakt-

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stück und zur Führung desselben aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß ein weiterer seitlich von der Führungsfläche angeordneter Flächenbereich dazu vorgesehen ist, von den an dem Gehäuse (25) angeordneten komplementär ausgebildeten Mitteln (50) aufgenommen zu werden, um dadurch den Modul (14) bezüglich des Gehäuses (25) zu positionieren.

9. Schalter nach. Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Führungsflache im Querschnitt gesehen eine allgemein konvexe Form hat.

10. Schalter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn ze ich net , daß die komplementär ausgebildeten Mitteln aus einem Paar im Abstand voneinander angeordneter federnder Finger (50) bestehen, die zwischen sich den genannten weiteren Flächenbereich des Vorsprunges (46, 46a) ergreifen.

11. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf dem Modul mindestens zwei im Abstand voneinander angeordnete Gruppen stationärer Kontaktstücke angeordnet sind und je ein überbrückendes Kontaktstück jeder dieser Gruppen zugeordnet und zusammen mit dieser von einer Aus-Stellung, in der mindestens eines der überbrückenden Kontaktstücke von mindestens einem der stationären Kontaktstücke der zugeordneten Gruppe einen Abstand aufweist, in eine Einstellung, in der das überbrückende Kontaktstück zwei Kontaktstücke der zugehörigen Gruppe in elektrisch leitender Weise berührt, bewegbar ist, wobei jedes der überbrückenden Kontaktstücke mit einer zugeordneten von einer elektrischen Stromquelle herkommenden Leitung verbindbar ist, so daß aufgrund einer vorbestimmten Bewegung des überbrückenden KontaktStückes

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relativ zu der zugehörigen Gruppe stationärer Kontaktstücke die "betreffende Leitung geöffnet bzw. geschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (46, 46a) mit dem zugeordneten überbrückenden Kontaktstück (40) in der Aus-Stellung des Schalters in Führungseingriff steht.

12. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Vorsprung (46, 46a) eine allgemein konvexe Führungsfläche aufweist und auf dem zugehörigen Modulteil (32, 32a) einstückig und, in Längsrichtung desselben gesehen, mittig ausgebildet ist und über die stationären Kontaktstücke der betreffenden Gruppe vorsteht.

13. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Modul ein Paar zusammenpassender, trennbarer Modulteile (32, 32a) aufweist, von denen der eine (32) aus keramischem Material und der andere (32a) aus Kunststoffmaterial gebildet ist, wobei auf jedem der Modulteile (32, 32a) eine Gruppe stationärer Kontaktstücke (36, 36a, 36b, 38, 38a) angebracht ist, und daß die komplementär ausgebildeten Mitteln aus Vorsprüngen (50) bestehen, die im Abstand voneinander im Gehäuseinneren an der betreffenden Gehäuseseite ausgebildet sind und mit den äußersten seitlichen Teilen der zugehörigen auf dem jeweiligen Modulteil ausgebildeten Vorsprünge (46, 46a) zusammenwirken.

14. Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die im Abstand voneinander angeordneten Vorsprünge aus federnden Fingern (50) bestehen, die einstückig mit dem Schaltergehäuse (25) ausgebildet sind und sich zum Zusammenwirken mit den nach oben sich erstreckenden Führungsvorsprüngen (46, 46a) nach unten erstrecken.

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