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Druckmittelbetätigter elektrischer Kleinschalter
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Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten elektrischen Kleinschalter
mit einer elastomeren Membran, die zwei in einem Gehäuse befindliche Kammern, nämlich
eine Druck-und eine mit elektrischen Kontakten bestückte Schaltkammer, flüssigkeits-
und gasdicht voneinander trennt.
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Derartige Schalter sind bekannt geworden, z.B. durch die DT-ASen 12
82 769, 15 90 017 und 15 90 170.
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Allen diesen Schaltern ist gemeinsam eine verhältnismäßig hohe Bauform,
eine flache bzw. nur gering gewölbte Membran und mehrere Zwischenglieder zur Kontaktbetätigung.
Außerdem besitzen diese Schalter keine Sicherung gegen Unter- oder Überdruck.
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Bei einem Teil dieser Schalter erfolgt die Kontaktgabe über Schraubendruckfedern.
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Aus folgenden Gründen werden diese Merkmale als nachteilig empfunden:
Bei Anbau der Schalter an Fahrzeuggetriebe ist eine hohe Bauform infolge eingeengter
Platzverhältnisse hinderlich.
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Eine flache bzw. nur gering gewölbte Membran ist nicht elastisch genug,
um bereits bei kleinen Drücken und niedrigen Temperaturen genug Weg zu machen-,
um zuverlässig Kontakte zu betätigen und eine genügend große Kontaktöffnung zu erzeugen.
Hierzu kommt, daß die Dickentoleranzen von Elastomeren verhältnismäßig stark schwanken,
wodurch
zusätzliche Justiermittel erforderlich werden.
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Bei der Schalterfertigung ist die Ausschußquote hoch.
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Zwischenglieder zur Kontaktbetätigung sind nicht nur aufwendig in
Material- und Montagekosten, sondern sie vergrößern auch die Bauhöhe und bewirken
zudem oft Rißbildungen an der Membran.
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Die Prüfung dieser Schalter auf Dichtigkeit erfolgt meistens mit einem
um ein vielfaches höheren Überdruck als der eigentliche Arbeitsdruck. Auch ist es
möglich, daß Schalter, die für einen niedrigen Druck ausgelegt sind, infolge Verwechselung
einem höheren Druck ausgesetzt werden. Dies kann zur Zerstörung der Schalter führen.
Dasselbe gilt entsprechend auch für Unterdruckschalter.
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Eine Kontaktgabe über Schraubendruckfedern erhöht den Spannungsabfall
und ist für höhere Ströme ungeeignet.
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Auch mit einem Schalter nach DT-PS 19 42 210, der eine schlauchförmige
Membran aufweist, läßt sich die Bauhöhe nicht wesentlich verkürzen, da sich die
Kontaktelemente über eine größere Länge in die Membran hinein erstrecken.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen möglichst klein bauenden
Schalter aus wenig Einzelteilen zu erstellen, der einfach zu montieren, dabei zuverlässig
in der Funktion, auch bei sehr kleinen Druckunterschieden, geringem Druckmittelvolumen
und stark unterschiedlichen Temperaturen, ist.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die kreisförmige
Membran eine konzentrische Wellenform besitzt und im Mittelpunkt auf ihrer der Schaltkammer
zugekehrten Seite einen mitangespritzten Schaltnocken zur direkten Kontaktbetätigung
aufweist.
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Durch die konzentrische Wellenform wird eine ausgezeichnete Elastizität
und damit Beweglichkeit der Membran erzielt, wodurch bereits bei kleinen Druckunterschieden
und geringem
Druckmittelvolumen exakte Kontaktgaben oder Trennungen
ermöglicht werden. Aufgrund des angespritzten Schaltnockens erübrigen sich Zwischenglieder
zur Kontaktbetätigung.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schaltnocken
der Membran an seiner Basis so verbreitert ist, daß er sich bei Unterdruck auf dem
Gehäuseflansch abstützt und daß er auf seiner Betätigungsseite ein Sackloch zur
Aufnahme eines Ventileinsatzes besitzt.
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Durch diese Anordnung ist der Schalter gegen Beschädigungen bei erhöhtem
Unter- oder Überdruck geschützt. Selbstverständlich können beide Maßnahmen auch
getrennt angewendet werden. Der Ventileinsatz kann aus einem metallischen oder einem
thermoplastischen Werkstoff bestehen.
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Eine Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die elastomere Membran
zumindest schaltkammerseitig und an ihrem äußeren umlaufenden Dichtungsflansch elektrisch
leitend beschichtet ist.
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Hierdurch wird eine Kontaktfeder eingespart. Der Schaltnocken der
Membran bildet selbst den Kontakt zum Gegenkontakt im Schalterboden. Dies ist z.B.
bei kleinen Strömen, wie sie bei Anschluß einer Leuchtdiode auftreten, anwendbar.
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Außerdem wird die Druckmitteldichtheit der Membran erhöht.
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Eine weitere Ausführung nach der Erfindung sieht vor, daß der Schaltnocken
der Membran ein sich nach innen erweiterndes Sackloch aufweist, in dem eine Kugel
oder ein Niet aus Kontaktwerkstoff eingedrückt ist und daß der Gegenkontakt eine
Auflage aus einem Kontaktwerkstoff besitzt.
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Durch diese Anordnung kann der Schalter auch mit höheren Strömen belastet
werden.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Membran
einstückig an die als thermoplastisches Spritzgießteil hergestellte Gehäusehälfte
mitangespritzt ist.
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Hierdurch wird die Einsparung eines Einzelteils und damit eine Montagevereinfachung
und Verbilligung erzielt.
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Eine weitere Ausführung nach der Erfindung besteht darin, daß die
konzentrische Wellenform der Membran von im Zuge der Wellenform radial verlaufenden
Stegen verstärkt ist.
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Damit erreicht man eine Versteifung der Membran, die bei höheren Schalterbetätigungsdrücken
erforderlich ist, ohne daß bei verhältnismäßig großem Schaltweg die Membran überbeansprucht
wird.
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Eine Weiterbildung nach der Erfindung sieht vor, daß die Kontaktanordnung
als Öffner oder Umschalter ausgebildet ist.
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Eine weitere Ausführung nach der Erfindung sieht vor, daß eine Schnappfeder
bekannter Art als Kontaktelement vorgesehen ist.
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Hierdurch wird eine plötzliche und schnelle Kontakttrennung erzielt
und eine mögliche Kontaktverschweißung verhindert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung als Seitenschnitte
durch den Schalter dargestellt, und zwar zeigt die Figur 1 die Ausführung mit Kontaktgabe
über Blattfeder, mit Kontaktanordnung als Schließer, Figur 2 die Ausführung mit
elektrisch leitender Membranbeschichtung und Kontaktanordnung als Schließer, Figur
3 die Ausführung nach Figur 2, jedoch mit eingedrückter Kontaktkugel und Kontaktanordnung
als Schließer,
Figur 4 die Ausführung mit einstückig an einem Kunststoffgehäuse
angespritzter Membran und Kontakt anordnung als Öffner, Figur 5 die Ausführung mit
Unterdruck- und Überdruckventil, Kontaktanordnung als Öffner, Figur 6 die Ausführung
mit Kontaktanordnung als Umschalter.
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Der Schalter nach Figur 1 besteht aus einem metallischen Gehäuse 1
mit einem mit einer Bohrung 2 versehenen Gewindestutzen 3, der in eine Druckleitung
eingeschraubt wird, einem abgesetzten zylindrischen Schalteraufnahmeteil 4 mit einem
als Anzugsfläche dienenden Außensechskant 5.
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Auf den innen umlaufenden Flansch 6 ist die aus einem Elastomer bestehende
Membran 7 aufgelegt, deren Flansch 8 vom Isolierbodenteil 9 nach Anrollen des umlaufenden
Gehäusebundes 10 flüssigkeits- und gasdicht zusammengepreßt wird. In der Mitte der
Membran befindet sich der Schaltnocken 11, um den konzentrisch die Wellen 12 der
Membran laufen. Im thermoplastischen Isolierbodenteil 9 ist der Steckkontakt 13
wasserdicht in bekannter Art eingedrückt oder miteingespritzt. Die Kontaktfeder
14 ist mit ihrem U-förmigen Ende 15 unter Vorspannung in eine Ausnehmung 16 des
Isolierbodenteils 9 eingesetzt.
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Entsteht in der Druckleitung, in die der Schalter eingeschraubt ist,
ein genügender Druck, so wirkt er über die Bohrung 2 des Gewindestutzens 3 auf die
Membran 7, die sich zum Schalteraufnahmeteil 4 hin durchbiegt, die Kontaktfeder
14 in Richtung auf den Steckkontakt 13 bewegt und schließlich den Kontakt schließt.
Läßt der Druck in der Leitung nach, wird der Kontakt wieder getrennt.
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Die Wirkungsweise nach den Figuren 2 und 3 ist die gleiche, nur, daß
nach Figur 2 die Membran 7 mindestens innerhalb der strichpunktierten Linie 17 elektrisch
leitend beschichtet
ist und der Schaltnocken 11 der Membran 7 direkten
Kontakt zum Steckkontakt 13 herstellt.
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Nach Figur 3 ist die Membran 7 ebenfalls mindestens innerhalb der
strichpunktierten Linie 17 leitend beschichtet, und der Schaltnocken 11 trägt in
einem sich nach innen erweiternden Sackloch 18 eine Kugel 19 aus einem Kontaktwerk
stoff, die direkten Kontakt zum Steckkontakt 13 gibt.
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Bei der Schalterausführung nach Figur 4 besteht das Schaltergehäuse
1 aus einem thermoplastischen Kunststoff, an dem die Membran 7 mitangespritzt ist.
Die Bohrung 2 zur Aufnahme der Druckleitung besitzt ein Innengewinde 20 und einen
mit einer umlaufenden Lippe versehenen Absatz 22, der die Abdichtung bei Aufschrauben
des Schalters auf die Druckleitung bewirkt.
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Der Kontakt 23 ist, wenn die Druckleitung gleichzeitig als elektrischer
Leiter genutzt wird, mit einem abgewinkelten Ansatz 24 versehen, der mit Vorspannung
an der nicht dargestellten Druckleitung anliegt. Bei gesonderter elektrischer Leitung
ist der Kontakt mit einem Steckerteil 25 versehen.
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Figur 5 zeigt die Schalterausführung mit Doppelventil 26 zum Schutz
des Schalters gegen Unter- und/oder Überdruck.
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Bei einem entsprechend großen Unterdruck stützt sich die Basis 27
des verbreiterten Flansches des Schaltnockens 11 an dem Gehäuseflansch 28 ab. Durch
den verbreiterten Flansch wird verhindert, daß sich die Membran 7 in die Bohrung
2 hineinziehen kann und dort verklemmt oder beschädigt wird.
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Bei genügend hohem Überdruck legt sich der im Sack loch 33 befestigte
Ventileinsatz 29 mit seinem kegelförmigen Absatz 30 abdichtend gegen die Stirnkante
31 der Bohrung 2 und verhindert so eine Beschädigung der Kontaktfeder 14 durch Überbeanspruchung.
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Ein Umschalter ist in Figur 6 dargestellt. Die unter Vorspannung stehende
Kontakt feder 14 liegt im Ruhezustand an dem Steckkontakt 32 an. Bei entsprechender
Druckbeaufschlagung auf die Membran 7 stellt die Kontaktfeder 14 eine elektrische
Verbindung zum Steckkontakt 13 her.
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