DE2345563C3 - Mikroschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikroschalter mit einer durch einen Druckknopf utnschnappbaren, über ihre Enden im Schaltergehäuse im wesentlichen S-förmig verspannten Blattfeder, an der ein zur Berührung mit zwei gegenüberliegenden Festkontakten vorgesehenes Kontaktstück befestigt ist.

Die bekannten Mikroschaltcr der vorgenannten Art haben den Nachteil, daß bei ihnen außer der Blattfeder noch weitere Schaltelemente benötigt werden, um einen einigermaßen konstanten Kontaktdruck zu erhalten. Der Blattfeder sind daher meistens ein separater Betätigungshebel und ein besonderer Kontaktgeber zugeordnet, und sofern besonders hohe Kontaktdrücke verlangt werden, dann ist meistens noch eine sogenannte Korrekturfeder vorhanden, die in der Verschieberichtung des Druckknopfes wirksam ist, um für diesen eine noch einigermaßen niedrige Betätigungskraft zu erhalten. Solche zusätzlichen

ίο Schalterelemente verteuern die Herstellung, erschweren den Zusammenbau und stellen Störgrößen für eine einwandfreie Funktionsweise des Schalters dar. Ein weiterer Nachteil ist, daß für das Umschnappen der Blattfeder eine doch erhebliche Betätigungskraft

aufgebracht werden muß und es oft nicht möglich ist, überhaupt einen höheren Kontaktdruck zu erhalten. Auch ist die Schnapposition des bewegliche.! Kontaktstückes häufig sehr unstabil, und die Kontaktstabilität der Kontakte ist oft nur sehr schwierig zu

« erhalten.

Aus der DE-AS 12 66 387 sind noch Schnappschalter mit einer U-förmigen Blattfeder bekannt, die über das freie Ende ihres einen Schenkels an einem Gehäusevorsprung befestigt ist und am freien Ende

2$ ihres anderen Schenkels ein auch dabei zur Berührung mit zwei gegenüberliegenden Festkontakten vorgesehenes Kontaktstück trägt. Von diesem anderen Schenkel der Blattfeder ist ein besonderer Abschnitt abgegabelt, dessen freie Endkante in ein ortsfestes Schneidenlager einfaßt, das auf der zu den Festkontakten abgewandten Seite der Befestigungsstelle des einen Federnschenkels an dem Gehäusevorsprung ausgebildet ist. Ein auch hierbei für die Betätigung der Blattfeder vorgesehener Druckknopf greift nahe

des Federknies an dem das Kontaktstück tragenden Schenkel der Blattfeder an. Dadurch ergibt sich der Nachteil, daß bei höheren Kontaktdrücken zum Auslösen des Schnappvorganges eint, höhere Bctätigungskratt für den Druckknopf aufgebracht werden muß, wobei die Nähe der Angriffstelle des Druckknopfes an dem einen Federnschenkel zu dem Schneidenlager, welches die freie Endkante des für die Höhe des Kontaktdruckes maßgeblichen abgcgabelten Fcdcmubschniites einfaßt, noch zu dem besonderen Nachteil führt, daß damit eine unmittelbare Beziehung zwischen der Höhe des Kontaktdruckes und der Höhe der Betätigungskraft für den Druckknopf in dem Sinne besteht, daß ein niedrigerer Kontaktdruck zwangsweise eine niedrigere Bclätigungskraft ergibt und umgekehrt. Außerdem haben diese Schnappschalter den Nachteil, daß ihre Schalteharaktcristik von der Genauigkeit abhängig ist. mit welcher der eine Fcdcriischenkel an dem Gehäusevorsprung befestigt ist. Es ist diesbezüglich sehr schwierig, engere Tolcranzgrenzcn für eine Massenfertigung am Fließband vorzugeben, was dazu führt, daß die Schnappschalter dieser Ausbildung nur selten identische Schaltcharaktcristikcn innerhalb engerer ToIcranzgrcn7.cn haben.

θ« Aus der US-PS 21 33 309 ist weiterhin ein Thermoregler bekannt, bei dem eine über ihre Enden im wesentlichen S-förmig verspannte Blattfeder zur Betätigung durch einen Heizdraht oder ein anderes Thermoelement angeordnet ist, dessen für das Auslösen eines Schnappvorgmigcs der Blattfeder genutzte Wärmeeinwirkung über einen senkrecht zur Hauptebene der Blattfeder ausgerichteten Stift eingeleitet wird. Der Stift ist dabei nahe der einen Einspannstelle

der Blattfeder in einem Bereich angeordnet, wo tigungskraft nicht unmittelbar an dem für die Vordie Blattfeder ihre größte und für die erreichbare spannung der Feder maßgeblichen Abschnitt ange-Höhe des Kontaktdruckes an einem Kontaktstück setzt wird, ist es schließlich auch über eine entspremaßgebliche Breite aufweist, das andererseits etwa chende Wahl der für den betreffenden Federnin der Mitte der Blattfeder an einer Stelle befestigt 5 abschnitt maßgeblichen Hebellänge möglich, den ist, wo die Blattfeder im wesentlichsten eine kleinste Verschiebeweg des Druckknopfes für die Auslösung und sich zu der anderen Einspannstelle hin wieder des Umschnappvorganges der Blattfeder auf weitevergrößernde Rreite aufweist. Bei diesen Thermo- rere Grenzen zu vergrößern, wobei die parallele reglern, die insgesamt technisch äußerst aufwendig Ausrichtung der beiden Federnabschnitte noch den ausgeführt sind, wird mithin die für den Schnapp- i° zusätzlichen Vorteil einer Verringerung der bei solvorgang der Blattfeder benötigte Betätigungskraft chen Schaltern immer vorhandenen Neigung zu wie bei den Mikroschaltern der eingangs genannten einem gegenseitigen Ankleben der Kontakte bringt, Art an der Stelle der örtlich größten Vorspannung weil durch die auf den einen Federnabschnitt einder Blattfeder eingeleitet. Wenn daher über eine ent- wirkende Betätigungskraft gleichzeitig eine bezüglich sprechend größere Vorspannung der Blattfeder an 15 des anderen, das Kontaktstück tragenden Federnabdem Kontaktstück ein höherer Kontaktdruck bereit- Schnitts wirksame Verdrehwirkung um dessen Längsgestellt wird, dann bedarf es auch bei diesen bekann- achse erhalten wird.

ten Thermoreglern einer entsprechenden Verstärkung Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildunder Wärmeeinwirkung analog einer entsprechend gen der Erfindung sind in den einzelnen Untervergrößerten Betätigungskraft für den Druckknopf 20 ansprüchen erfaßt.

bei den Mikroschaltern der eingangs genarbten Art, ^{Ein in} der Zeichnung schematisch dargestelltes und es ist in weiterer Analogie auch noch davon aus- Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend zugehen, daß wegen der im wesentlichen auf die näher erläutert. Es zeigt

Stelle der örtlich größten Vorspannung der Blatt- F i g. 1 eine Perspektivansicht eines Mikroschalters feder konzentrierten Wärmeeinwirkung für das Aus- ²5 nach der Erfindung,

lösen des Schnappvorganges dann nur eine eng be- Fig. 2 einen Querschnitt durch den Mikroschaker grenzte Schwellhöhe der Wärmeeinwirkung entspre- gemäß F i g. 1,

chend dem nur sehr kleinen Verschiebeweg des F i g. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Quer-Druckknopfes bei den Mikroschaltern der eingangs schnitt, wobei der Deckel, der Druckknopf und die genannten Art zur Verfugung steht. 3° Blattfeder entfernt sind,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen F i g. 4 eine Perspektivansicht der Blattfeder, die

Mikroschalter der eingangs genannten Art bereitzu- für den Mikroschalter gemäß den F i g. 1 bis 3 verstellen, der in der Umgebung seiner Blattfeder keine wendet ist,

weiteren Schalterelemente benötigt, wenn bei höchst- F i g. 5 Perspektivansichten der Befestigungsstücke

möglichem Kontaktdruck eine vergleichsweise nied- 35 für das eine Ende der Blattfeder und für die Fcstrige Betätigungskraft für den Druckknopf vorliegen kontakte,

und gleichzeitig eine stabile Schaltcharakteristik er- F i g. 6 und 7 Perspektivansichten der Blattfeder

reichbar sein soll. gemäß zwei alternativen Ausführungsformen,

Diese Aligabe wird ernndungsgemäß dadurch ge- F i g. 8 eine Schemadarstellung der Blattfeder und

löst, daß die Blattfeder in einen in die S-Form ver- 4° der unmittelbar zugeordneten Schalterteile eines Mispannten und das Kontaktstück nahe einer etwa mit- kroschalters bekannter Ausführungsform, tig zwischen seinen beiden Endkanten ausgebildeten Fig. 9 ein Kraflliniendiagramm zur Erläuterung

Abbiegung tragenden Abschnitt und in einen davon der bei einem Mikroschalter gemäß Erfindung im in einer im wesentlichen parallelen Ausrichtung ab- Ausgleich stehenden Kräfte und gegabelten und an einem freien Ende zur Wirkver- 45 Fig. IO ein der Fig. V im wesentlichen enisprebindung mit dem Druckknopf vorgesehenen Ab- chcndes Kraftliniendiagramm für eine Blattfeder schnitt aufgeteilt ist. etwas anderer Ausführungsforni.

Es wird damit ein Mikroschalter zur Verfugung Ausweislich der Fig. 8 ist bei den bekannten Mi-

gestellt, bei dem die Aitgriffsstelle des Druckknopfcs kroschaltern der vorliegend interessierenden Art eine an dem freien Ende desjenigen der beiden Federn- 50 über ihre Enden eiwa S-förmig am Schaltergehäuse abschnitte, der nicht gleichzeitig der Träger des Kon- verspannte Blattfeder 30 vorhanden, an der etwa taktstückes ist, eine bezüglich des Schnappvorganges mittig ein Kontaktstück 31 befestigt ist. Dieses Konwirksame Hcbclübersetzung schafft, die auch bei taktsiuck 31 ist zur Berührung mit zwei gegenüberhöchstem, über eine entsprechend starke Verspan- liegenden Festkontakten vorgesehen, von welchen nung des anderen Federnabschnittes erreichbarem 55 der eine als Öffnungskontakt und der andere als Kontaktdruck nur eine minimale Betätigungskraft Schlicßkontakt wirksam ist. Die Blattfeder 30 wird für den Druckknopf erfordert. Die in diesem anderen durch einen Druckknopf 32 umgeschnappt, für Federnabschnitt vorgesehene Abbiegung dient ande- dessen Betätigung dann eine höhere Kraft aufzubrinrerseits der Stabilisierung des Umschnappvorganges, gen ist, wenn infolge einer entsprechenden Vetspanindem die an den beiden l.agcrstellen der Blattfeder 60 nung der Blattfeder zwischen dem Kontaktstück 31 wirksamen Lagerkräfte an dieser Abbiegung einen und den Festkontakten ein höherer Kontaktdruck wechselseitigen Ausgleich erfahren sowie eine ein- vorliegt. Sofern dieser Kontaktdruck weniger hoch heitliche Ausrichtung entgegen der über den Druck- ist, wird die Betätigungskraft für den Druckknopf 32 knopf auf den parallel ausgerichteten Abschnitt aus- entsprechend niedrer. Nachteilig an dieser bekanngeübten Betätigungskraft, so daß damit für den «j₅ t_cn Schalterkonstruktion ist folglich, daß die Bctäti-Schalter auch eine entsprechend stabile Schalt- gungskraft für den Druckknopf 32 nur auf Kosten charakteristik erhalten wird. des Kontaktdruckes erniedrigt werden kann. Ein wei-

Weil die mit dem Druckknopf auszuübende Beta- _terer Nachteil ist darin erkennbar, daß durch den

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direkten Angriff des Driukknopfcs an der Blattfeder von untergeordneter Bedeutung, es sollte lediglich

keine Möglichkeit besteht zu einer Vergrößerung des darauf geachtet werden, daß die Abbiegung etwa in

Verschiebeweges des Druckknopfes vor Auslösung der Mitte der Blattfeder angeordnet wird, so daß die

des Umschnappvorganges der Blattfeder, was für ein- beiden durch sie geschaffenen Bereiche des Ab-

zelne Anwendungsfälle solcher Mikrosehaller durch- 5 schnittes 16 eine etwa gleiche Größe haben. Diese

aus erwünscht sein kann. Hin noch zu erwähnender Bereiche sind im montierten Zustand der Blattfeder

Hauptnachteil solcher bekannter Mikroschalter ist 14 entgegengesetzt gekrümmt, und die cnlsprcchen-

sdilicßlich darin erkennbar, daß die Wende- bzw. den Krümmungen erfahren eine Unterbrechung

Schnapposition der Blattfeder äußerst unstabil ist. ^co durch die Abhiegung 16n.

daß es enorme Schwierigkeiten bereitet, einen tier- io Sofern das Kontaktstück 22 entsprechend Fig. 2

artiiicn Mikroschalter mit bestimmten, konstant blei- mit dem Festkontakt 12 in Berührung steht, ergibt

bauten Kennlinien auszustatten. sich für die an der Blattfeder 14 im Ausgleich stchcn-

Der Mikroschalter nach der vorliegenden Frfin- den Kräfte das Kraftlinicndiagramm der F i g. ^l».

dune besteht aus einem Deckel I. der auf einen Daraus können für die in den Koordinatenrichlun-

(irundkörpcr 2 aufsteckbar ist. Der Grundkörper 2 15 gen .v und y im Ausgleich stehenden Kräfte die bei-

hal metallische Anschliißstiii ke 3. 4 und 5. von wel- den folgenden Gleichungen abgeleitet werden:

c'nen das AnschiuSsiück 3 der gcitiCiinriiiKii Strom

zuführung dient, während an den Anschlußstücken 4 ' ^cos "1 ~ ' ^cos "· " ^l) ·

und 5 dfc Öffnungs- und Schlicßkontakte befestigt (Tsin H₁ + 7""sin (-).,) -R=O.

sind. ²⁰

Der Deckel I halten einen verschieblich angeord- Sofern in diesem Spanniingszustand der Blattfeder

iKten Druckknopf 6. der mit einer Blattfeder 14 in 14 der Druckknopf 6 niedergedrückt wird, wird die Berührung bringbar ist. An dem über den Grundkör- Betätigungskraft über den Abschnitt 15 auf den Abper 2 umstehenden Fndc des Anschlußstückes 3 ist schult 16 der Blattfeder übertragen, so daß dieser ein L-förmiecs Befestigungsstück 7 für das eine Ende 25 Abschnitt zu einem bestimmten Zeilpunkt u mdicer Blattfeder 14 befestigt, deren entsprechende schnappt .ind dabei dann das Kontaktstück 22 mit Fndkantc in einer Rille 8 im einen Schenkel dieses dem Festkontakt 10 in Berührung kommt. Da der Bcfctiüunusstückes 7 zur Verankerung kommt. Druckknopf 6 am äußeren Ende des einen Ab-Glcichartig sind an den entsprechenden Enden der schnittes 15 angreift, ist für den Vcrschicbcwcg des An-chluLUtücke 4 und 5 ebenfalls etwa L-förmigc Bc- 30 Druckknopfes ein größerer Frcihiitsgrad geschaffen. UMiüunuNstückc 9 und 11 befestigt, an deren einem d.h. durch eine entsprechende Wahl der Länge des Schenkel jeweils ein Festkontakt!!) bzw. 12 angc· Abschnittes 15 zwischen dem Angriffspunkt des ordnet Kt. Die Festkontakte 10. 12 liegen auf vcr Druckknopfes 6 und dem Angriffspunkt der End- ^•hicdenen Seiten der Blattfeder 14. deren anderes kante 19 in der Kerbe 13 kann man den Verschiebe-F.nde in einer Kerbe 13 des aus einem Isoliermaterial 35 weg ties Druckknopfes 6 so verändern, daß sich das bt-tehcnden Grundkörpers 2 verankert ist. Kontaktstück 22 entweder früher oder snätcr von

An der Blattfeder 14 ist an einer außermittigen dem Festkontakt 12 löst. Weil der Druckknopf 6 an Stelle ein Kontaktstück 22 befestigt, das mit den dem abgcgabclten Abschnitt 15 der Blattfeder 14 Fcikoniaktcn 10. 12 in Berührung kommen kann angreift, kann darüber auch die Betätigungskraft für \r j:".c·" hc?ü^!i'-h <t'^f Κ.Ί>ηΐ:>1·κιϋι·Ιίρ<; 22 frrnri an rli-n Druckknopf entsprechend nicdrie eingestellt Min der Mitte'gelegcnen Stelle H' ist die Blattfedei werden, ohne daß dabei eine Beeinträchtigung des 14 genabelt, so daß zwei Abschnitte 15 und 16 vor Kontaktdruckes erfolgen würde. Weil für den Konlicüen" von welchen der Abschnitt 15 für die Wirk taktdriick nur der Verspannungsgrad des Abschnittes \erhinduni! mit dem Druckknopf 6 vorgesehen ist. in 16 maßgebend ist. kann der Kontaktdruck folglich d^;c-cm Abschnitt 15 Kt im übrigen noch eine längs- 45 sehr hoch sein, ohne daß darunter die geringe Betätiverlaufende Sicke 23 ausgebildet, während der an- gungskraft für den Druckknopf leidet. In diesem dere Abschnitt 16 eine Abbiegung 16 ο aufweist, die Zusammenhang ist die Abbiegung 16a dieses bezüglich des Kontaktstückes 22 an einer näher zu Abschnittes 16 darin vorteilhaft, daß sie als der Mitte der Bettfeder 14 gelegenen Stelle ausge eine Art Hebelpunkt wirkt, an welchem die bildet ist. Die freie Endkante~l 7 dieses anderen Ab- 50 Kräfte T sin Θ, und T" sin O₂ zum Ausgleich schnittes 16 ist zur Wirkverbindung mit der Rille 8 kommen. Dadurch wird die Blattfeder stabilisiert, so des Befestieungsstückes 7 am Anschlußstück 3 vor- daß für den Schalter eine entsprechend stabile Schaltgesehen, während die Endkante 19 zur Wirkverbin- charakteristik erhalten wird. Sofern eine solche Abdune mit der Kerbe 13 vorgesehen ist. Über die End- biegung nicht vorhanden ist, ist die Schaltcharaktekanten 17. 19 vorstehende Vorsprünge 18 und 20 55 _rj_stjk des Schalters um diesen Stabilisierungsfaktor erhöhen die Verankerungswirkung der Blattfeder 14 verschlechtert, was ohne weiteres aus Fig. 10 in bezüslich der Rille 8 und der Kerbe 13. Gegenüberstellung zu Fig. 9 hervorgeht.

Die für den Abschnitt 16 der Blattfeder 14 vor- Ein weiterer Vorteil der Ausbildung der Blatt-

sesehene Abbiegung 16 α unterteilt diesen Abschnitt feder 14 ist darin zu erblicken, daß durch die An- \n zwei Bereiche, ehe über die Abbiegung eine ein- 60 ordnune des Abschnittes 15 im wesentlichen parallel deutige Abgrenzung gegeneinander erfahren. Durch _zu dem" Abschnitt 16 auf letzteren beim Betätigen diese eindeutige Abgrenzung erhält die Blattfeder 14 des Druckknopfes 6 eine Kraft einwirkt, welche in einer noch näher zu erläuternden Weise einen diesen Abschnitt 16 um seine Längsachse zu verextrem hohen Stabilisierungsfaktor, wodurch die drehen versucht. Dadurch wird das an dem Abschnitt Schaltqualität des Schalters im Vergleich zu allen 65 16 befestigte Kontaktstück 22 nach der Seite wegbekannten Schaltern derselben Gattung extrem ver- gezogen, wodurch die bei solchen Schaltern immer bessert wird. Wie die Abbiegung 16 ο im einzelnen vorhandene Neigung zu einem gegenseitigen Anccstaltct wird, ist in diesem Zusammenhang an sich kleben der Kontakte wesentlich verringert wird.

In den I-i μ. (ι und 7 sind noch /v.ei alternative AiisTüliMiMMslormen der Blattfeder 14 i:e/eiul. (ienial' I i μ. fi kann d:e Hlaufcdcr 14 auch etwa Y-föiml·.: uc-ialiel sein, wobei ilie beiden, vnn der Ikfesli- ^iinussieMe für das Kontaktstück 11 ansuchenden Schenkel 25 und 26 iinjileieli lan;.: sein miIIicm. An dem :inen Schenkel 25 ureilt wieileiuni der Diiiekknopl' 6 an. wählend der andere Schenkel 26 mil seiner freien I'lulkaule in der Kille K des liefesii-

üiiiiüssliiekes 7 an dem Anseliliil.Kiiiek J \erankeil v. irtl. Ik'i der Ulailfeiler in iler Aiisfühningsfiirii iiL'iniiB 1' i ti. 7 sind die beiden Abselinille 15 und 16 aiN einem Stan/- und I5icvc\οιμ;ιιιμ der lilallfeder 14 jiewdiilien. be/ünlieli welcher sieh diese Abschnitte nach oben erheben. Auch hier dient wieder der eine Abschnitt 15 tier Wirkverbiiulunü mil dem Druckknopf fi. wiilirend an dem aiuleieii Abschnitt 16 das Konlaklsiiiek 22 beiesiint ist.

Hierzu 4 HIaIl /eichiuinueii

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Mikroschalter mit einer durch einen Druckknopf umschnappbaren, über ihre Enden im Schaltergehäuse im wesentlichen S-förmig verspannten Blattfeder, an der ein zur Berührung mit zwei gegenüberliegenden Festkontakten vorgesehenes Kontaktstück befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (14) in einen in die S-Form verspannten und das Kontaktstück (22) nahe einer etwa mittig zwischen seinen beiden Endkanten (17, 19) ausgebildeten Abbiegung (16a) tragenden Abschnitt (16; 26) und in einen davon in einer im wesentlichen parallelen Ausrichtung abgegabelten und an einem freien Ende zur Wirkverbindung mit dem Druckknopf (6) vorgesehenen Abschnitt (15; 25) aufgeteilt ist.

2. Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Wirkverbindung mit dem Druckknopf (6) vorgesehene Abschnitt (15) mit einer Versteifung, wie einer Sicke (23), versehen ist.

3. Mikroschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (15,16) über einen an dem einen Ende der Blattfeder ausgebildeten Stegteil miteinander verbunden sind (Fig. 4).

4. Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blat'feder (14) eine im wesentlichen Y-förmige Ausbildung hat, wobei der eine der beiden ungleich 'tngen Y-Schenkel (25, 26) zur Wirkverbindung mit dem Druckknopf (6) vorgesehen und wobei das Kontaktstück (22) im wesentlichen an der Kreuzungsstelle der beiden Y-Schenkel angeordnet ist (Fig. 6).

5. Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (15, 16) durch einen Stanzvorgang erzeugte Biegelappen der Blattfeder (14) sind, deren Biegelinien bezüglich der Mitte der Blattfeder auf verschiedenen Seiten liegen (F i g. 7).

6. Mikroschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegelinien der beiden Abschnitte (15. 16) im wesentlichen in der Mitte der Blattfeder (14) ausgebildet sind und daß sich die Abschnitte auf derselben Seite der Blattfeder nach verschiedenen Richtungen zu den beiden Federenden hin erstrecken.

7. Mikroschalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (22) ?.m freien Ende des einen Abschnitts (16) angeordnet ist.