DE2345563B2 - Mikroschalter - Google Patents

Description

der eine Federnschenkel an dem Gehäusevorsprung befestigt ist. Es ist diesbezüglich sehr schwierig, engere Toleranzgrenzen für eine Massenfertigung am Fließband vorzugeben, was dazu führt, daß die Schnappschalter dieser Ausbildung nur selten identische Schaltcharaktcristikcn innerhalb engerer Toleranzgrenzen haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikroschalter der eingangs genannten Art bereitzustellen, der in der Umgebung seiner Blattfe ier keine weiteren Schalterelemente benötigt, wenn bei höchstmöglichem Kontaktdruck eine vergleichsweise niedrige Betätigungskraft für den Druckknopf vorliegen soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Blattfeder in einen in die S-Form verspannten und das Kontaktstück tragenden Abschnitt und in einen davon abgegabelten und an einem freien Ende zur Wirkverbindung mit dem Druckknopf vorgesehenen Abschnitt aufgeteilt ist.

Es wird damit ein Mikroschalter zur Verfügung gestellt, bei dem die Angriffsstelle des Druckknopfes an dem freien Ende desjenigen der beiden Federnabschnitte, der nicht gleichzeitig der Träger des Kontaktstückes ist, eine bezüglich des Schnappvorganges wirksame Hebelübersetzung schafft, die auch bei höchstem Kontaktdruck nur eine minimale Betätigungskraft für den Druckknopf erfordert. Der Kontaktdruck ist dabei abhängig von der Vorspannkraft, welcher der das Kontaktstück tragende Federnabschnitt in Folge seiner S-förmigen Verspannung im Schaltergehäuse erfährt, wobei gleichzeitig gilt, daß diese Verspannung im Schaltergehäuse keinen Einfluß auf den folglich innerhalb weiter Grenzen veränderbaren Hub des Druckknopfes hat, welchen dieser bis zum Auslösen des Schnappvorganges durchlaufen kann.

Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den einzelnen Unteransprüchen erfaßt.

Ein in der Zeichnung schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Perspektivansicht eines Mikroschalters nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Mikroschalter gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt, wobei der Deckel, der Druckknopf und die Blattfeder entfernt sind,

F i g. 4 eine Perspektivansicht der Blattfeder, die für den Mikroschalter gemäß den Fig. 1 bis 3 verwendet ist,

F i g. 5 Perspektivansichten der Befestigungsstücke für das eine Ende der Blattfeder und für die Festkontakte,

F i g. 6 und 7 Perspektivansichten der Blattfeder gemäß zwei alternativen Ausführungsformen,

F i g. 8 eine Schemadarstellung der Blattfeder und der unmittelbar zugeordneten Schalterteile eines Mikroschalters bekannter Ausführungsform,

F i g. 9 ein Kraftliniendiagramm zur Erläuterung der bei einem Mikroschalter gemäß Erfindung im Ausgleich stehenden Kräfte und

Fig. 10 ein der Fig. 9 im wesentlichen entsprechendes Kraftliniendiagramm für eine Blattfeder etwas anderer Ausführungsform.

Ausweislich der F i g. 8 ist bei den bekannten Mikroschaltern der vorliegend interessierenden Art eine über ihre Enden etwa S-förmig am Schaltergehäuse verspannte Blattfeder 30 vorhanden, an der etwa mittig ein Kontaktstück 31 befestigt ist. Dieses Kontaktstück 31 ist zur Berührung mit zwei gegenüberliegenden Festkontakten vorgesehen, von welchen der eine als Öffnungskontakt und der andere als Schließkontakt wirksam ist. Die Blattfeder 30 wird durch einen Druckknopf 32 umgeschnappt, für dessen Betätigung dann eine höhere Kraft aufzubringen ist, wenn infolge einer entsprechenden Verspannung der Blattfeder zwischen dem Kontaktstück 31 und den Festkontakten ein höherer Kontaktdruck vorliegt. Sofern dieser Kontaktdruck weniger hoch ist, wird die Betätigungskraft für den Druckknopf 32 entsprechend niedriger. Nachteilig an dieser bekannten Schalterkonstruktion ist folglich, daß die Betätigungskraft für den Druckknopf 32 nur auf Kosten des Kontaktdruckes erniedrigt werden kann. Ein weiterer Nachteil ist darin erkennbar, daß durch den direkten Angriff des Druckknopfes an der Blattfeder keine Möglichkeit besteht zu einer Vergrößerung des Verschiebeweges des Druckknopfes vor Auslösung des Umschnappvorganges der Blattfeder, was für einzelne Anwendungsfälle solcher Mikroschalter durchaus erwünscht sein kann. Ein noch zu erwähnendei Hauptnachteil solcher bekannter Mikroschalter isl schließlich darin erkennbar, daß die Wende- bzw. Schnapposition der Blattfeder äußerst unstabil ist, se daß es enorme Schwierigkeiten bereitet, einen derartigen Mikroschalter mit bestimmten, konstant bleibenden Kennlinien auszustatten.

Der Mikroschalter nach der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Deckel 1, der auf einen Grundkörper 2 aufsteckbar ist. Der Grundkörper 2 hat metallische Anschlußstücke 3, 4 und 5, von welchen das Anschlußstück 3 der gemeinsamen Stromzuführung dient, während an den Anschlußstücken 4 und 5 die öffnungs- und Schließkontakte befestig! sind.

Der Deckel 1 haltert einen verschieblich angeordneten Druckknopf 6, der mit einer Blattfeder 14 ir Berührung bringbar ist. An dem über den Grundkörper 2 vorstehenden Ende des Anschlußstückes 3 is ein L-förmiges Befestigungsstück 7 für das eine Endi dieser Blattfeder 14 befestigt, deren entsprechend« Endkante in einer Rille 8 im einen Schenkel diese; Befestigungsstückes 7 zur Verankerung kommt Gleichartig sind an den entsprechenden Enden dei Anschlußstücke 4 und 5 ebenfalls etwa L-förmige Befestigungsstücke 9 und 11 befestigt, an deren einen Schenkel jeweils ein Festkontakt 10 bzw. 12 angeordnet ist. Die Festkontakte 10, 12 liegen auf verschiedenen Seiten der Blattfeder 14, deren andere: Ende in einer Kerbe 13 des aus einem Isoliermateria bestehenden Grundkörpers 2 verankert ist.

An der Blattfeder 14 ist an einer außermittiger Stelle ein Kontaktstück 22 befestigt, das mit der Festkontakten 10, 12 in Berührung kommen kann An einer bezüglich dieses Kontaktstückes 22 ferne: von der Mitte gelegenen Stelle W ist die Blatifede 14 gegabelt, so daß zwei Abschnitte 15 und 16 vor liegen, von welchen der Abschnitt 15 für die Wirk verbindung mit dem Druckknopf 6 vorgesehen ist. Ir diesem Abschnitt 15 ist im übrigen noch eine längs verlaufende Sicke 23 ausgebildet, während der an dere Abschnitt 16 eine Abbiegung 16 α aufweist, di< bezüglich des Kontaktstückes 22 an einer näher zi

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jer Mitte der Blattfeder 14 gelegenen Stelle ausge- kante 19 in der Kerbe 13 kann man den Verschiebe-

bildet ist. Die freie Endkante 17 dieses anderen Ab· weg des Druckknopfes 6 so verändern, daß sich das

schnittes 16 ist zur Wirkverbindung mit der Rille 8 Kontaktstück 22 entweder früher oder soäter von

des Befestigungsstückes 7 am Anschlußstück 3 vor- dem Festkontakt 12 löst. Weil der Druckknopf 6 an

gesehen, während die Endkante 19 zur Wirkverbin· 5 dem abgegabelten Abschnitt 15 der Blattfeder 14

dung mit der Kerbe 13 vorgesehen ist. Über die End- angreift, kann darüber auch die Betätigungskraft für

kanten 17, 19 vorstehende Vorsprünge 18 und 20 den Druckknopf entsprechend niedrig eingestellt

erhöhen die Verankerungswirkung der Blattfeder 14 werden, ohne daß dabei eine Beeinträchtigung des

bezüglich der Rille 8 und der Kerbe 13. Kontaktdruckes erfolgen würde. Weil für den Kon-

Die für den Abschnitt 16 der Blattfeder 14 vor- io taktdruck nur der Verspannungsgrad des Abschnittes gesehene Abbiegung 16 a unterteilt diesen Abschnitt 16 maßgebend ist, kann der Kontaktdruck folglich in zwei Bereiche, die über die Abbiegung eine ein- sehr hoch sein, ohne daß darunter die geringe Betätideutige Abgrenzung gegeneinander erfahren. Durch gungskraft für den Druckknopf leidet. In diesem Zudiese eindeutige Abgrenzung erhält die Blattfeder 14 sammenhang ist die Abbiegung 16« dieses Abschnitin einer noch näher zu erläuternden Weise einen 15 tes 16 darin vorteilhaft, daß sie als eine Art Hebelextrem hohen Stabilisierungsfaktor, wodurch die punkt wirkt, an welchem die entgegengesetzt gerich-Schaltqualität des Schalters im Vergleich zu allen teten Kräfte 7" sin Θ, und T" sin Θ, zum Ausgleich bekannten Schaltern derselben Gattung extrem ver- kommen. Dadurch wird die Blattfeder stabilisiert, so bessert wird. Wie die Abbiegung 16 α im einzelnen daß für den Schalter eine entsprechend stabile Schaltgestaltet wird, ist in diesem Zusammenhang an sich 20 charakteristik erhalten wird. Sofern eine solche Abvon untergeordneter Bedeutung, es sollte lediglich biegung nicht vorhanden ist, ist die Schaltcharaktedarauf geachtet werden, daß die Abbiegung etwa in ristik des Schalters um diesen Stabilisierungsfaktor der Mitte der Blattfeder angeordnet wird, so daß die verschlechtert, was ohne weiteres aus Fig. 10 in beiden durch sie geschaffenen Bereiche des Ab- Gegenüberstellung zu F i g. 9 hervorgeht,
schnittes 16 eine etwa gleiche Größe haben. Diese 25 Ein weiterer Vorteil der Ausbildung der Blatt-Bereiche sind im montierten Zustand der Blattfeder feder 14 ist darin zu erblicken, daß durch die An-14 entgegengesetzt gekrümmt, und die entsprechen- Ordnung des Abschnittes 15 im wesentlichen parallel den Krümmungen erfahren eine Unterbrechung zu dem Abschnitt 16 auf letzteren beim Betätigen durch die Abbiegung 16 a. des Druckknopfes 6 eine Kraft einwirkt, welche

Sofern das Kontaktstück 22 entsprechend F i g. 2 30 diesen Abschnitt 16 um seine Längsachse zu ver-

mit dem Festkontakt 12 in Berührung steht, ergibt drehen versucht. Dadurch wird das an dem Abschnitt

sich für die an der Blattfeder 14 im Ausgleich stehen- 16 befestigte Kontaktstück 22 nach der Seite weg-

den Kräfte das Kraftliniendiagramm der Fig. 9. gezogen, wodurch die bei solchen Schaltern immer

Daraus können für die in den Koordinatenrichtun- vorhandene Neigung zu einem gegenseitigen An-

gen χ und y im Ausgleich stehenden Kräfte die bei- 35 kleben der Kontakte wesentlich verringert wird,

den folgenden Gleichungen abgeleitet werden: In den F i g. 6 und 7 sind noch zwei alternative

Ausführungsformen der Blattfeder 14 gezeigt. Gemäß

T cos O₁ - T" cos 0₂ = 0. F i g. 6 kann die Blattfeder 14 auch etwa Y-förmig

(T sin Θ + T" sin 0₂) -R=O. gestaltet sein, wobei die beiden, von der Befesti-

40 gungsstelle für das Kontaktstück 22 ausgehenden

Sofern in diesem Spannungszustand der Blattfeder Schenkel 25 und 26 ungleich lang sein sollten. An 14 der Druckknopf 6 niedergedrückt wird, wird die dem einen Schenkel 25 greift wiederum der Druck-Betätigungskraft über den Abschnitt 15 auf den Ab- knopf 6 an, während der andere Schenkel 26 mit schnitt 16 der Blattfeder übertragen, so daß dieser seiner freien Endkante in der Rille 8 des Befesti-Abschnitt zu einem bestimmten Zeitpunkt um- 45 gungsstückes 7 an dem Anschlußstück 3 verankert schnappt und dabei dann das Kontaktstück 22 mit wird. Bei der Blattfeder in der Ausführungsform dem Festkontakt 10 in Berührung kommt. Da der gemäß Fig. 7 sind die beiden Abschnitte 15 und 16 Druckknopf 6 am äußeren Ende des einen Ab- aus einem Stanz- und Biegevorgang der Blattfeder 14 schnittes 15 angreift, ist für den Verschiebeweg des gewonnen, bezüglich welcher sich diese Abschnitte Druckknopfes ein größerer Freiheitsgrad geschaffen, 50 nach oben erheben. Auch hier dient wieder der eine d. h. durch eine entsprechende Wahl der Länge des Abschnitt 15 der Wirkverbindung mit dem Druck-Abschnittes 15 zwischen dem Angriffspunkt des knopf 6, während an dem anderen Abschnitt 16 das Druckknopfes 6 und dem Angriffspunkt der End- Kontaktstück 22 befestigt ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

(22) am freien Ende des einen als Biegelappen ausgebildeten Abschnittes (16) angeordnet ist. Patentansprüche:

1. Mikroschalter mit einer durch einen Druckknopf umschnappbaren, über ihre Enden im

Schaltergehäuse im wesentlichen S-förmig ver- Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikroschalter

spannten Blattfeder, an der ein zur Berührung mit einer durch einen Druckknopf umschnappbaren, mit zwei gegenüberliegenden Festkontakten vor- io über ihre Enden im Schaltergehäuse im wesentlichen gesehenes Kontaktstück befestigt ist, dadurch S-förmig verspannten Blattfeder, an der ein zur Begekennzeichnet, daß die Blattfeder (14) in rührung mit zwei gegenüberliegenden Festkontakten einen in die S-Form verspannten und das Kon- vorgesehenes Kontaktstück befestigt ist. taktstück (22) tragenden Abschnitt (16; 26) und Die bekannten Mikroschalter der vorgenannten

in einen davon abgegabelten und an einem freien 15 Art haben den Nachteil, daß bei ihnen außer der Ende zur Wirkverbindung mit dem Druckknopf Blattfeder noch weitere Schalterelemente benötigt (6) vorgesehenen Abschnitt (15; 25) aufgeteilt ist. werden, um einen einigermaßen konstanten Kontakt-

2. Mikioschalter nach Anspruch 1, dadurch ge- druck zu erhalten. Der Blattfeder sind daher meistens kennzeichnet, daß in dem der Befestigung des ein seperater Betätigungshebel und ein besonderer einen Kontaktstückes (22) dienenden Abschnitt 30 Kontaktgeber zugeordnet, und sofern besonders hohe (16) eine nahe der Befestigungsstelle dieses Kon- Kontaktdrücke verlangt werden, dann ist meistens taktstückes liegende Abbiegung (16 α) ausgebildet noch eine sogenannte Korrekturfeder vorhanden, die ist. in der Verschieberichtung des Druckknopfes wirksam

3. Mikroschalter nach den Ansprüchen 1 und 2, ist, um für diesen eine noch einigermaßen niedrige dadurch gekennzeichnet, daß die Abbiegung 25 Betätigungskraft zu erhalten. Solche zusätzlichen (16 a) etwa in der Mitte des einen Abschnittes Schalterelemente verteuern die Herstellung, erschwe-(16) der Blattfeder (14) ausgebildet ist und daß ren den Zusammenbau und stellen Störgrößen für ihr gegenüber das Berührungsende des zu diesem eine einwandfreie Funktionsweise des Schalters dar. einen Abschnitt im wesentlichen parallel ausge- Ein weiterer Nachteil ist, daß für das Umschnappen richteten anderen Abschnittes (15) mit dem 30 der Blattfeder eine doch erhebliche Betätigungskraft Druckknopf (6) einerseits und die Befestigungs- aufgebracht werden muß und es oft nicht möglich ist, stelle für das eine Kontaktstück (22) andererseits überhaupt einen höheren Kontaktdruck zu erhalten, auf verschiedenen Seiten liegen. Auch ist die Schnapposition des beweglichen Kon-

4. Mikroschalter mindestens nach Anspruch 1, taktstückes häufig sehr unstabil, und die Kontaktdadurch gekennzeichnet, daß der zur Wirkverbin- 35 Stabilität der Kontakte ist oft nur sehr schwierig zu dung mit dem Druckknopf (6) vorgesehene Ab- erhalten.

schnitt (15) mit einer Versteifung, wie einer Sicke Aus der DT-AS 12 66 387 sind noch Schnapp-

(23), versehen ist. schalter mit einer U-förmigen Blattfeder bekannt, die

5. Mikroschalter mindestens nach Anspaich 1, über das freie Ende ihres einen Schenkels an einem dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ab- 40 Gehäusevorsprung befestigt ist und am freien Ende schnitte (15, 16) über einen an dem einen Ende ihres anderen Schenkels ein auch dabei zur Berühder Blattfeder ausgebildeten Stegteil miteinander rung mit zwei gegenüberliegenden Festkontakten vorverbunden sind (F i g. 4). gesehenes Kontaktstück trägt. Von diesem anderen

6. Mikroschalter mindestens nach Anspruch 1, Schenkel der Blattfeder ist ein besonderer Abschnitt dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (14) 45 abgegabelt, dessen freie Endkante in ein ortsfestes eine im wesentlichen Y-förmige Ausbildung hat, Schneidenlager einfaßt, das auf der zu den Festkonwobei der eine der beiden ungleich langen takten abgewandten Seite der Befestigungsstelle des Y-Schenkel (25, 26) zur Wirkverbindung mit dem einen Federnschenkels an dem Gehäusevorsprung Druckknopf (6) vorgesehen und wobei das Kon- ausgebildet ist. Ein auch hierbei für die Betätigung taktstück (22) im wesentlichen an der Kreuzungs- 50 der Blattfeder vorgesehener Druckknopf greift nahe stelle der beiden Y-Schenkel angeordnet ist des Federknies an dem das Kontaktstück tragenden (Fig. 6). Schenkel der Blattfeder an. Dadurch ergibt sich der

7. Mikroschalter mindestens nach Anspruch 1, Nachteil, daß bei höheren Kontaktdrücken zum Ausdadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ab- lösen des Schnappvorganges eine höhere Betätischnitte (15, 16) durch einen Stanzvorgang er- 55 gungskraft für den Druckknopf aufgebracht werden zeugte Biegelappen der Blattfeder (14) sind, muß, wobei die Nähe der Angriffstelle des Druckderen Biegelinien bezüglich der Mitte der Blatt- knopfes an dem einen Federnschenkel zu dem feder auf verschiedenen Seiten liegen (Fig. 7). Schneidenlager, welches die freie Endkante des für

8. Mikroschalter nach Anspruch 7, dadurch die Höhe des Kontaktdruckes maßgeblichen abgegekennzeichnet, daß die Biegelinien der beiden 60 gabelten Federnabschnittes einfaßt, noch zu dem beals Biegelappen ausgebildeten Abschnitte (15, sonderen Nachteil führt, daß damit eine unmittelbare 16) im wesentlichen in der Mitte der Blattfeder Beziehung zwischen der Höhe des Kontaktdruckes (14) ausgebildet sind und daß sich diese Biege- und der Höhe der Betätigungskraft für den Drucklappen auf derselben Seite der Blattfeder nach knopf in dem Sinne besteht, daß ein niedrigerer Konverschiedenen Richtungen zu den beiden Feder- 65 taktdruck zwangsweise eine niedrigere Betätigungsenden hin erstrecken. kraft ergibt und umgekehrt. Außerdem haben diese

9. Mikroschalter nach Anspruch 7 oder 8, da- Schnappschalter den Nachteil, daß ihre Schaltcharakdurch eekennzeichnet, daß das eine Kontaktstück teristik von der Genauigkeit abhängig ist, mit welchei