DE29612394U1

DE29612394U1 - Druckfederelement, insbesondere zum Betätigen von elektrischen Schaltkontakten

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Publication number: DE29612394U1
Application number: DE29612394U
Authority: DE
Original assignee: Gira Giersiepen GmbH and Co KG
Current assignee: Gira Giersiepen GmbH and Co KG
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2006-07-18
Also published as: DE19722040A1; NL1006382A1; DE19722040C2; IT1292465B1; NL1006382C2; ITMI971577A0; ITMI971577A1

Description

8030/VIl/bu

GIRA Giersiepen GmbH & Co. KG
Dahlienstr 12, D-42477 Radevormwald

Druckfederelement, insbesondere zum Betätigen
von elektrischen Schaltkontakten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckfederelement, insbesondere zum Betätigen von elektrischen Schaltkontakten, bestehend aus einer Schraubendruckfeder mit einem einendig gehalterten, eine Druckfläche aufweisenden Druckstück.

Derartige Druckfederelemente werden insbesondere in der Elektro-Installationstechnik bei elektrischen Schaltern verwendet, um wippenartige Schaltkontakte zu betätigen. Hierzu ist jeweils ein solches Druckfederelement in einem schwenkbar geführten Halteteil gelagert, wobei es mit dem Druckstück auf den Kontakt drückt. Beim Schalten gleitet das Druckstück mit seiner Druckfläche über den Kontakt, um ihn von einer Schaltstellung in eine andere Schaltstellung zu bringen.

Bei herkömmlichen Druckfederelementen besteht das Druckstück aus einem topfförmigen Metall-Tiefziehteil, d.h.

einer Druckhülse mit einseitig geschlossenem, die Druckfläche bildenden Boden. Die Schraubendruckfeder ist mit einem Ende in diese Druckhülse eingesetzt, und zur dauerhaften Verbindung weist die Druckhülse in ihrer Umfangswandung eine radial nach innen gerichtete Einprägung auf, die zwischen die Draht-Windungen der Schraubendruckfeder eingreift. Hierdurch wird eine praktisch formschlüssige Halterung in axialer Richtung erreicht.

Bei dieser bekannten Ausführungform des Druckfederelementes treten eine Reihe von Nachteilen auf, die sich insbesondere bei dem genannten Anwendungsfall in elektrischen Schaltern besonders gravierend bemerkbar machen. So kommt es wegen der beschriebenen Art der Verbindung zwischen der Druckhülse und der Schraubendruckfeder zu sehr großen Längentoleranzen, da beim Einprägen der Druckhülse verschiedene Relativstellungen zwischen Feder und Hülse vorliegen können. Hierbei hängt die axiale Relativstellung wegen des schraubenlinienförmigen Verlaufes der Federwindungen auch von der jeweiligen Drehstellung der Feder relativ zu der Stelle der Einprägung ab. In einem praktischen Anwendungsfall beträgt die Toleranz beispielsweise bis zu + 1,5 bis 2 mm. Die große Längentoleranz führt aber auch zu einer sehr breit streuenden Höhe der Federkraft, was bei der genannten Anwendung in elektrischen Schaltern auch zu ungleichmäßigem Kontaktdruck führt. Ein zu hoher Kontaktdruck führt zu einem schlechten Schaltverhalten, eventuell sogar zu einem Kontaktprellen mit nachteiliger Funkenbildung und daraus resultierendem Kontaktabbrand. Ein zu geringer Kontaktdruck hat einen hohen Übergangswiderstand im Kontaktbereich zur Folge und damit eine unzulässig hohe Erwärmung durch Verlustleistung. Ein weiterer gravierender Nachteil ist, daß aufgrund der Herstellung der Druckhülse als Tiefziehteil

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vor allem im Bereich, der Druckfläche Gefügeveränderungen im Material auftreten, insbesondere in Form einer bestimmten Porosität. Dies führt gerade in diesem am stärksten beanspruchten Bereich der Druckfläche zu besonderen Verschleißproblemen .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckfederelement der genannten Art zu schaffen, welches sich durch besonders geringe Fertigungstoleranzen insbesondere hinsichtlich der für die Federkraft maßgeblichen Gesamtlänge sowie auch durch eine hohe Verschleißfestigkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Druckstück innerhalb einer von mehreren Windungen der Schraubendruckfeder gebildeten Aufnahme kraft- und/oder formschlüssig gehaltert ist. Dabei handelt es sich vorteilhafterweise um eine ausschließlich "wicklungstechnische" Halterung des Druckstückes. Diese "wicklungstechnische¹¹ Bildung der Aufnahme kann sehr genau mit geringen Toleranzen erfolgen, so daß die Gesamtlänge des Druckfederelementes und damit auch die erreichte Federkraft sehr konstant ist. Bei einer praktisch realisierten Ausführung kann die Toleranz - von den bisherigen + 1,5 bis 2 mm - auf nur etwa maximal + 0,5 mm verringert werden.

Es ist besonders zweckmäßig, das Druckstück als geometrischen Körper aus Vollmaterial herzustellen, insbesondere als Kugel. Dieser Körper ist dann bereichsweise zur Halterung in der Aufnahme von den Windungen der Schraubendruckfeder umschlossen und überragt bereichsweise die Schraubendruckfeder in axialer Richtung mit einem die Druckfläche bildenden Abschnitt. Aufgrund dieser bevorzugten Ausgestal-

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tung des Druckstückes kann eine außerordentlich gute Verschleißfestigkeit erreicht werden. Geeignet ist vor allem eine Kugel in der Qualität, die auch Verwendung in Kugellagern findet. Durch eine glatte, vorzugsweise vergütete Oberfläche wird im Bereich der Druckfläche ein sehr geringer Verschleiß erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine stark vergrößerte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Druckfederelementes und

Fig. 2 in einem gegenüber Fig. 1 verkleinerten, jedoch gegenüber dem Original ebenfalls vergrößerten Maßstab ein Halteteil im Schnitt mit dem eingesetzten erfindungsgemäßen Druckfederelement.

Gemäß Fig. 1 besteht ein erfindungsgemäßes Druckfederelement 1 aus einer Schraubendruckfeder 2 und einem Druckstück 4. Die Schraubendruckfeder 2 besteht in an sich bekannter Weise aus einer Vielzahl von Windungen 6 eines üblichen Federdrahtes. Das Druckstück 4 ist an einem Ende der Schraubendruckfeder 2 gehaltert und besitzt eine dem anderen Ende der Schraubendruckfeder 2 abgekehrte Druckfläche 8.

Erfindungsgemäß ist das Druckstück 4 innerhalb einer von

mehreren Windungen 6 der Schraubendruckfeder 2 gebildeten Aufnahme 10 kraft- und/oder formschlüssig gehaltert. Dabei ist das Druckstück 4 bevorzugt als geometrischer Körper aus Vollmaterial gebildet, insbesondere als Kugel. Das so ausgebildete Druckstück 4 ist zur Halterung bereichsweise von den entsprechenden, die Aufnahme 10 bildenden Windungen 6 der Schraubendruckfeder 2 umschlossen und überragt hierbei die Schraubendruckfeder 2 bereichsweise mit einem die Druckfläche 8 bildenden Abschnitt.

Wie sich ferner aus Fig. 1 ergibt, liegen die die Aufnahme 10 bildenden Feder-Windungen 6 in Richtung der Federachse 12 im wesentlichen spielfrei aneinander. Es wird hierdurch ein besonders fester Sitz des Druckstücks 4 in der Aufnahme 10 der Schraubendruckfeder erreicht. Dabei wird die Aufnahme 10 vor allem auf der der Druckfläche 8 des Druckstückes 4 axial abgekehrten Seite durch mindestens eine Feder-Windung 6a begrenzt, deren Durchmesser deutlich kleiner als der größte Querschnitt bzw. Durchmesser des Druck-Stückes 4 ist. Dies dient der guten Abstützung des Druckstückes 4 bei Beaufschlagung mit der Federkraft F. Vorzugsweise wird die Aufnahme 10 auch auf der der Druckfläche 8 zugekehrten Seite durch (mindestens) eine Feder-Windung 6b begrenzt, deren Durchmesser zumindest geringfügig kleiner als der Durchmesser des Druckstückes 4 ist. Hierdurch wird das Druckstück 4 auch gegen "Herausfallen" im noch nicht montierten und mit Federkraft F beaufschlagten Zustand gehalten.

Zur Erzeugung der Federkraft F weist die Schraubendruckfeder 2 einen Federbereich 14 mit axial beabstandeten und daher federelastisch beweglichen Feder-Windungen 6 auf, wobei dieser Federbereich 14 in an sich bekannter Weise die

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Federcharakteristik und die Federkraft F festlegt. Der Federbereich 14 kann sich hierbei direkt an die Aufnahme 10 anschließen. Im dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, daß zwischen der Aufnahme 10 und dem Federbereich 14 ein Führungsbereich 16 gebildet ist, und zwar besteht dieser Führungsbereich 16 aus mehreren, insbesondere axial aneinanderliegenden Windungen 6 der Schraubendruckfeder 2. Diese Windungen 6 im Führungsbereich 16 besitzen bevorzugt jeweils den gleichen Durchmesser, so daß insgesamt eine im wesentlichen zylindrische Außenumfangsflache 18 gebildet ist. Diese Außenumfangsfläche 18 dient zur Seitenführung, wenn das erfindungsgemäße Druckfederelement 1 - siehe hierzu Fig. 2 - in ein Halteteil 20 eingesetzt ist, in dem sich die etwa zylindrische Außenumfangsfläche 18 seitlich in einer ebenfalls im wesentlichen zylindrischen Innenfläche des Halteteils 20 abstützt.

In Fig. 1 ist ferner zu erkennen, daß die Schraubendruckfeder 2 an ihrem dem Druckstück 4 abgekehrten Ende bevorzugt einen von einigen Windungen 6 gebildeten Haltebereich 22 aufweist, der zweckmäßigerweise derart aus den Windungen 6 gewickelt ist, daß er kraftschlüssig auf einen innerhalb des Halteteils 2 0 - siehe Fig. 2 - angeordneten Führungsstift 24 aufsteckbar ist. Hierdurch wird eine Fixierung des Druckfederelementes 1 innerhalb des Halteteils 20 erreicht, wobei diese Fixierung während der Montage von Bedeutung ist. Denn üblicherweise wird das Druckfederelement 1 von oben in das - gegenüber Fig. 2 um 180° umgedrehte - Halteteil 20 eingesetzt. Zur weiteren Montage in einen elektrischen Schalter muß dann das Halteteil 20 mit dem Druckfederelement 1 umgedreht werden. Die beschriebene kraftschlüssige Halterung sorgt dann dafür, daß das Druckfederelement 1 nicht aus dem Halteteil 20 herausfallen kann.

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Das Druckstück 4 besteht zweckmäßigerweise aus Metall, insbesondere aus Stahl in einer Qualität, wie sie auch für Kugellager Verwendung findet. Dabei kann das Druckstück 4 auch zumindest im Bereich der Druckfläche 8 eine verschleißfeste Oberflächenbeschxchtung aufweisen, beispielsweise eine Chromschicht oder dergleichen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

8030/VIl/bu

GIRA Giersiepen GmbH & Co. KG
Dahlienstr 12, D-42477 Radevormwald

Ansprüche

Druckfederelement (1) , insbesondere zum Betätigen von elektrischen Schaltkontakten, bestehend aus einer Schraubendruckfeder (2) mit einem einendig gehalterten, eine Druckfläche {8) aufweisenden Druckstück (4) , dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (4) innerhalb einer von mehreren Windungen (6) der Schraubendruckfeder (2) gebildeten Aufnahme (10) kraft- und/oder formschlüssig gehaltert ist.

Druckfederelement nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (4) als geometrischer Körper aus Vollmaterial, insbesondere als Kugel, ausgebildet und bereichsweise zur Halterung in der Aufnahme (10) von den Windungen (6) der Schraubendruckfeder (2) umschlossen ist sowie bereichsweise die Schraubendruckfeder (2) mit einem die Druckfläche (8) bildenden Abschnitt überragt.

3. Druckfederelement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die die Aufnahme (10) bildenden Feder-Windungen (6) in Richtung der Federachse (12) im wesentlichen spielfrei aneinanderliegen.

4. Druckfederelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (10) auf der der Druckfläche (8) des Druckstückes (4) axial abgekehrten Seite durch mindestens eine Feder-Windung (6a) begrenzt wird, deren Durchmesser kleiner als der größte Querschnitt des Druckstückes (4) ist.

5. Druckfederelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Aufnahme (10) ein Führungsbereich (16) mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenumfangsf lache (18) anschließt, wobei der Führungsbereich (16) vorzugsweise von mehreren, insbesondere axial aneinander-1legenden Windungen (6) der Schraubendruckfeder (2) gebildet ist.

6. Druckfederelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Aufnahme (10) oder an den Führungsbereich (16) ein Federbereich (14) mit axial beabstandeten Feder-Windungen (6) anschließt.

7. Druckfederelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die

Schraubendruckfeder {2) an ihrem dem Druckstück (4)

abgekehrten Ende einen von einigen Windungen (6) gebildeten Haltebereich (22) aufweist.

8. Druckfederelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (4) aus Metall, insbesondere aus Stahl, besteht.

9. Druckfederelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (4) zumindest im Bereich der Druckfläche (8) eine verschleißfeste Oberflächenschicht aufweist.