DE2408621C2 - Druckempfindlicher elektrischer Schalter - Google Patents

Description

a) Einsetzen der Membran und des beweglichen Kontaktelements in das Schaltergehäuse, wobei das bewegliche Kontaktelement durch seinen Grundkörper im Umfangsbereich der Membran gehalten wird,

b) Erzeugung einer permanenten Einstellkraft an einem Teil des beweglichen Kontaktelements nahe seinem Grundkörper, wobei der Grad dieser Einstellkraft von dem vorgegebenen Schaltdruck abhängt,

c) Einführen eines das feste Kontaktelement tragenden Einsatzes in einen rohrförmigen Teil des Schaltergehäuses in Zuordnung zum beweglichen Kontaktclement, wobei der Grad der Einführung von dem vorgegebenen Schaltdruck abhängt. t>o

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte a) und b) in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden und daß die permanente Einstellkraft auf das bewegliche h-, Kontaktelement mechanisch ausgeübt wird.

10. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die permanente Einstellkraft durch Einwirkung eines Drucks auf die Membran verwirklicht wird, der größer als der vorgegebene Schaltdruck ist

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Membran während des Verfahrensschritts c) dem vorgegebenen Schaltdruck ausgesetzt wird und daß der Einsatz in den rohrförmigen Teil so wei? eingeführt wird, daß sich die beiden Kontaktelemente gerade berühren.

Die Erfindung betrifft einen druckempfindlichen elektrischen Schalter mit einem in einem Schaltergehäuse angeordneten beweglichen Kontaktelement, dem eine elastische Membran und ein festes Kontaktelement zugeordnet sind, bei dem das bewegliche Kontaktelement einen Grundkörper aufweist mit dem es im Umfangsbereich der Membran im Schaltergehäuse gehalten ist Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau und Einstellen eines derartigen Schalters entsprechend einem vorgegebenen Schaltdruclu

Ein Schaller dieser Art kann durch unter Druck stehende Flüssigkeiten entweder zum Schließen eines Stromkreises bei Einwirkung eines vorbestimmten Drucks ajf einen Betätigungsteil und/oder zum Öffnen eines Stromkreises beim Abfallen des Drucks unter einen vorbestimmten Wert ausgenutzt werden. Allgemein bestehen diese Schalter aus einem festen und einem beweglichen Kontakt, wobei der bewegliche Kontakt entweder durch eine Schraubenfeder vorgespannt ist oder mit einem Kolben oder einer Membran verbunden ist, die der unter Druck stehenden Flüssigkeit ausgesetzt wird.

Aus der DE-AS 11 46 163 ist ein druckmittelbetätigter elektrischer Kleinschalter mit einem feststehenden und einem beweglichen Kontakt und mit einer an ihrem Rand im Schaltergehäuse über eine Stützscheibe festgespannten Biegehaut, die den an den Druckmitteleinlaß angeschlossenen Druckwechselraum von dem übrigen Teil des Schalters trennt und bei Druckanstieg gegen ein unter Federdruck stehendes, axial die Stützscheibe durchdringendes Schaltglied wirkt, bekannt. Bei diesem bekannten Kleinschalter ist unter anderem vorgesehen, daß das vorhandene bewegliche Kontaktelement im Umfangsbereich des Kleinschaltergehäuses gehalten wird.

Aus der US-PS 36 89 719 ist ein druckempfindlicher elektrischer Schalter der eingangs genannten Art bekannt, der ein bewegliches Kontaktelement mit einem Grundkörper aufweist, mit dem es im Umfangsbereich einer Membran zumindest an einer Stelle gehalten wird.

Die bekannten druckempfindlichen Schalter können oftmals für bestimmte Anwendungszwecke nicht ausreichend klein konstruiert werden und werden ferner durch Vibrationen und Beschleunigungen, wie z. B. Zentrifugalkräfte u. ä., beeinträchtigt. Ferner sind genaue Schaltdruckwerte bei niedrigen Herstellungskosten schwierig einzuhalten. Ein Beispiel für einen Anwendungsfall mit diesen Anforderungen ist der Einsatz eines druckempfindlichen Schalters an der Radanordnung eines Motorfahrzeuges derart, daß er durch den Reifendruck betätigt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen mit geringen Herstellungskosten herzustellenden druckempfindlichen Schalter mit geringen Abmessungen und

einem stabilen geringen Schaltdruckwert sowie ein Verfahren zu seinem Zusammenbau und zu seiner Einstellung anzugeben.

Ein druckempfindlicher Schalter der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß der Grundkörper zumindest teilweise ringförmig das bewegliche Kontaktelement mit Abstand umfassend ausgebildet und mit dem beweglichen Kontaktelement über einen Steg verbunden ist.

Durch ditse Konstruktion kann der Schalter so klein aufgebaut werden, daß er bei billiger Herstellung genau vorgegebene Schaltdruckwerte einhält

Das bewegliche Kontaktelement kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit dem Steg und mit dem Grundkörper einstückig ausgeführt und aus Blech gestanzt sein.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens kann das feste Kontaktelement an einem Einsatz vorgesehen sein, der in einen rohrförmigen Teil des Schaltergehäuses eingesetzt ist. Der Schaltdruck hängt dabei zumindest teilweise von dem Grad der Einführung des Einsatzes in den rohrförmigen Teil ab, ferner kann er jedoch auch von der Einstellung des festen Kontaktelementes relativ zu dem Einsatz abhängen.

Der Einsatz kann in einem Preßsitz in den rohrförmigen Teil des Schaltergehäuses befestigt sein und an der vorgegebenen Stelle durch einen Querstift befestigt werden. Ferner besteht er zweckmäßig aus elektrisch isolierendem Material, durch das hindurch ein mit dem festen Kontaktelement verbundener Leiter geführt ist.

Ein Verfahren zum Zusammenbau und Einstellen eines Schalters nach der Erfindung entsprechend einem vorgegebenen Schaltdruck zeichnet sich aus durch folgende Schritte:

a) Einsetzen der Membran und des beweglichen Kontaktelements in das Schaltergehäuse, wobei das bewegliche Kontaktelement durch seinen Grundkörper im Umfangsbereich der Membran gehalten wird,

b) Erzeugung einer permanenten Einstellkraft an einem Teil des beweglichen Kontaktelements nahe seinem Grundkörper, wobei der Grad dieser ·4ϊ Einstellkraft von dem vorgegebenen Schaltdruck abhängt,

c) Einführen eines das feste Kontaktelenient tragenden Einsatzes in einen rohrförmigen Teil des Schaltergehäuses in Zuordnung zum beweglichen > <> Kontaktelement, wobei der Grad der Einführung von dem vorgegebenen Schaltdruck abhängt.

Die vorstehend genannten Schritte a) una b) können auch in ihrer Reihenfolge umgekehrt werden. Die 5· permanente Einstellkraft kann in der Reihenfolge der Schritte a), b) derart verwirklicht werden, daß auf die Membran ein Druck ausgeübt wird, der größer als der gewünschte Schaltdruck ist, wobei die Membran während des Schrittes c) dem gewünschten Schaltdruck fco ausgesetzt wird. Dabei wird der Einsatz in den rohrförmigen Teil so weit eingeführt, bis das feste Kontaktelement gerade mit dem beweglichen Kontaklelement in Berührung kommt.

Die vorstehenden sowie weitere Wesenszüge der to Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels für die Erfindung anhand der Figuren besser verständlich, Es zeigt

F i g. 1 einen vergrößerten Längsschnitt eines druckempfindlichen Schalters »ach der Erfindung,

Fig.2 eine Schnittdarstellung eines Anschlußelements für den in F i g. 1 gezeigten Schalter,

F i g. 3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des beweglichen Kontaktelements,

F i g. 4 und F i g. 5 alternative Querschnittsformen des in Fig.3 bei A-A gezeigten Teils des beweglichen Kontaktelements,

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittriarstellung der Membran und des beweglici.cn Kontaktelements nach Erzeugung der Einstellkraft und

F i g. 7 eine grafische Darstellung zur empirischen Bestimmung der anzubringenden Einstellkraft

Der in den Figuren dargestellte druckempfindliche Schalter 1 kann an einem Reifenventil 2 üblicher Art befestigt werden, das in F i g. 1 zur Verdeutlichung der Proportionen dargestellt ist Der Schalter hat ein als Aluminiumkörper ausgebildetes Schaltergehäuse 3 mit einem Sockel 4 an seinem einen Ende, der mit Gewinde versehen ist, dem ein Gewinde des Reifenventils 2 angepaßt ist. Das innere Ende des Sockels ist durch eine Querwandung 5 begrenzt, die mit einem zentral angeordneten Zapfen 6 versehen ist, durch den ein Auslösestift 7 des Reifenventils gedrückt wird, wenn der Schalter auf dieses aufgeschraubt wird. Ferner ist eine Dichtungsscheibe 8 am inneren Ende des Sockels vorgesehen, die den Austritt von Luft verhindert, wenn der Auslösestift 7 gedrückt wird. Die Dichtungsscheibe 8 dichtet den Umfang 9 des Reifenventils ab.

Die Querwandung ist mit drei Bohrungen 10 versehen, die zwischen dem Zapfen 6 und der Dichtungsscheibe 8 liegen, so daß der Druck auf beiden Seiten der Wandung gleich ist. Auf der dem Sockel abgewandten Seite der Wandung ist eine Umfangskante 11 vorgesehen, die den Umfang einer elastischen Membran 12 trägt, deren mittlerer Bereich einen Abstand zur Wandung hat. Die Bohrungen 10 sind ausreichend klein, so daß sie die Wirkung eines Luftkissens erzeugen, wenn eine schnelle Kompression und Dekompression hervorgerufen wird. Solche Vorgänge können beispielsweise dann auftreten, wenn ein Reifen über Schlaglöcher oder schadhafte Stellen einer Straße rollt.

Nacheinander sind über der Membran (auf ihrer der Umfangskante abgewandten Seite) ein ringförmiger Grundkörper 13 eines beweglichen Kontaktelements 14, eine Abstandsscheibe 15 und eine Haltescheibe 16 angeordnet. Die letztere wird an ihrer Stelle dadurch gehalten, daß ein die freie Oberfläche der Haltescheibe umgebendes Metall 17 über den Scheibenumfang gedrückt ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Dies ist derart verwirklicht, daß die Abstanusscheibe, der Grundkörper des beweglichen Kontaktelements und die als Gummimembran ausgebildete Membran fest an ihren Plätzen verklemmt sind und eine Abdichtung zwischen der Membran und der Umfangskante gegeben ist.

Nahe der Haltescheibe ist ein rohrförmiger Teil des Schalterkörpers bzw. Schaltergehäuses vorgesehen, der einen Einsatz 18 in einem Preßsitz aufnimmt. Der Einsatz trägt ein festes Kontaktelement 19, das durch ein Ende eines Niets 20 gebildet ist, welcher durch den Einsatz hindurchgeführt ist. Der Einsatz besteht aus isolierendem Material, wie z. B. einem synthetischen Kunststoff. Der Niet am anderen Ende des Einsatzes trägt ein Sockelelement 21 einer Steckverbindung und verbindet dieses elektrisch mit dem festen Kontaktele-

ment. Der Einsatz ist an seiner Stelle durch einen Querstift 22 fixiert, der durch eine Bohrung des Schaltergehäuses hindurch und in den Einsatz hineingeführt ist. Eine alternative Anordnung, die sich besonders gut zur Massenherstellung eignet, besteht darin, daß das Sockelelenient 21 mit dem Einsatz vernietet ist und daß das Kontaktelement ein durch den Einsatz geführtes Gewindeelement ist. Dadurch wird die Einstellung des Schalters auf verschiedene .Schahdruckwerte erleichtert.

Das Metallgehäuse ist elektrisch mit dem beweglichen Kontaktelemenl 14 verbunden, so daß es einen Anschluß des Schalters bildet. Der andere Anschluß wird durch das Sockelelement 21 gebildet, welches gegenüber dem Metallgehäuse durch den Einsatz elektrisch isoliert ist.

In Fi g. 2 ist ein Verbindungselement dargestellt, das mit dem Schalter verwendet werden kann und eine Schnappbewegung ermöglicht. Dieses Element hat einen Körper 23 aus einem elastischen Kunststoff, der als Sockel ausgebildet ist, welcher über den gesamten Schalter von den öffnung des Sockels 4 her gesetzt werden kann. Der Körper 23 ist zu seinem offenen Ende 24 hin so geformt, daß er fest auf den entsprechenden Teil des Schalters aufzusetzen ist, so daß eine feuchtigkeitsdichte Verbindung entsteht. Um dies zu begünstigen, ist der Körper des druckempfindlichen Schalters mit mehreren flachen Umfangsnuten 25 in diesem Bereich versehen, die mit dem Körper des Verbindungselements Kapillaren zur Aufnahme von Feuchtigkeit bilden.

Das Verbindungselement hat an seiner Innenseite ein Steckerelement 26 und Federklammern 27, um eine Verbindung mit der Außenfläche des Schaltergehäuses herzustellen. Das Steckerelement 26 und die Federklammern 27 sind mit Leitern 28 verbunden, die vorzugsweise in den Körper des Verbindungselements eingeformt sind, so daß sie mit diesem ein einheitliches Stück bilden. Somit kann das Verbindungselement leicht und sicher mit dem druckempfindlichen Schalter verbunden werden.

Das Zusammensetzen und die Einstellung des Schalters werden im folgenden anhand der F i g. 3 bis 7 beschrieben. Zunächst werden gemäß einer Möglichkeit des Zusammenbaus die Membran, das bewegliche Kontaktelement, die Abstandsscheibe und die Haltescheibe im Schaltergehäuse verklemmt. Der Sockel wird dann mit einer Druckluftquelle verbunden, und es wird ein vorbestimmter Druck, der größer als der Schaltdruck ist, auf die Membran ausgeübt Dadurch wird eine permanente Einstellkraft auf einen Steg 29 ausgeübt, der einen Teil 30 des beweglichen Kontaktelements mit dessen ringförmigen Grundkörper 13 verbindet. Die Druckwerte werden empirisch entsprechend den Abmessungen, insbesondere entsprechend der Dicke ^r, des Kontaktelements und entsprechend dem Schaltermaterial bestimmt. Das Koniaktelement besteht vorzugsweise aus federndem Material, dessen Oberfläche so behandelt ist, daß sie einen guten elektrischen Kontakt ermöglicht. Es ist in Form einer Scheibe mit ίο einem Umfangsschlitz 31 gestanzt, der über ihren größten Umfangsbereich verläuft. Somit kann ein Kontaktelement mit dem scheibenförmigen Teil 30 und verbunden mit dem ringförmigen Grundkörper 13 durch den Steg 29 leicht in einem Arbeitsgang gestanzt werden. Für ein derartiges Kontaktelement gibt die grafische Darstellung nach F i g. 7 den für die gewünschte permanente Einstellung erforderlichen Druck an, mit dem vorgegebene Schaltdruckwerte verwirklicht werden können.

Fig.6 zeigt die Membran und das Kontaktelement nach Anbringen der Einstellkraft an dem Steg 29.

Der Steg 29 verbindet den Schalterteil des Kontaktelements mit seinem Grundkörper und hat infolge des Stanzvorganges Kanten 32, die umgebogen sind. Dies 2j reicht allgemein aus. um dem Schalterteil eine kleine, jedoch ausreichende Schnappwirkung zu verleihen (F i g. 4). Reicht sie jedoch nicht aus, so kann eine Vertiefung 33, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist, in dem Steg 29 ausgeformt werden.

Nach diesem Vorgang wird der gewünschte Schaltdruck auf die Membran ausgeübt, und der Einsatz wird mit dem daran befestigten festen Kontaktelement in den Schalterkörper bzw. das Schaltergehäuse eingeführt, bis die beiden Kontaktelemente einander berühren. Der Einsatz wird dann in dieser Stellung befestigt, indem er mit einer Bohrung versehen und in diese der Querstift 22 eingesetzt wird.

Ein anderes, bevorzugtes Verfahren, das sich besonders gut zur Massenherstellung eignet, besteht darin, daß die permanente Einstellkraft vor dem Zusammensetzen mechanisch auf das bewegliche Kontakteiement aufgebracht wird. In diesem Fall zeigt sich, daß die Einstellkraft in der zu der bereits beschriebenen entgegengesetzten Richtung aufgebracht wird, wie es in F i g. 6 durch gestrichelte Linien 34 dargestellt ist. Dadurch wird eine bessere Schnappwirkung erzielt.

Es hat sich gezeigt, daß druckempfindliche Schalter

der vorstehend beschriebenen Art keinen der eingangs aufgezeigten Nachteile aufweisen und eine besonders genaue Einhaltung des Schaltdruckwertes ermöglichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Druckempfindlicher elektrischer Schalter mit einem in einem Schaltergehäuse (3) angeordneten beweglichen Kontaktelement (14), dem eine elastisehe Membran und ein festes Kontaktelement (19) zugeordnet sind, bei dem das bewegliche Kontaktelement (14) einen Grundkörper (13) aufweist, mit dem

es im Umfangsbereich der Membran (12) im Schaltergehäuse (3) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (13) zumindest teilweise ringförmig das bewegliche Kontaktelement (14) mit Abstand umfassend ausgebildet und mit dem beweglichen Kontaktelement (14)über einen Steg(29) verbunden ist

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Kontaktelement (14), der Steg (29) und der Grundkörper (13) einstückig aus Metallblech gestanzt sind.

3. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Kontaktelement (20) in einem Einsatz (18) angeordnet ist, der in einen rohrförmigen Teil des Schaltergehäuses (3) eingesetzt ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (18) in dem rohrförmigen Teil durch einen Preßsitz befestigt ist.

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (18) in dem rohrförmigen Teil durch einen Querstift (22) j₀ befestigt ist.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (18) aus elektrisch isolierendem Material besteht.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Einsatz (18) hindurch ein Leiter geführt ist, der an dem festen Kontaktelement (19) endet.

8. Verfahren zum Zusammenbau und Einstellen eines Schalters nach einem der vorhergehenden Ansprüche entsprechend einem vorgegebenen Schaltdruck, gekennzeichnet durch folgende Schritte: