DE3135652A1

DE3135652A1 - Schalter mit gleitendem ueberbrueckungskontaktgeber

Info

Publication number: DE3135652A1
Application number: DE19813135652
Authority: DE
Inventors: Martin Wilmette Ill. Gaber
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1980-10-20
Filing date: 1981-09-09
Publication date: 1982-06-24
Also published as: GB2086138B; FR2492583A1; IT8124512A0; IT1139224B; SE8105743L; US4314121A; CH643682A5; ES270855U; CA1145383A; GB2086138A; ES270855Y; JPS5798926A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schalterkonstruktionen, die mit stationären und beweglichen Kontakten arbeiten. Die Erfindung ist insbesondere gerichtet auf Konstruktionen dieser Art, bei denen der bewegliche Kontakt in der Lage ist, gegenüberliegende stationäre. Kontakte zu überbrücken, wobei der bewegliche. Kontakt zwischen verschiedenen Stellungen gleiten kann. Bei dem Schalter können zwei oder mehr Kontakte zur Anwendung kommen, wodurch mehrere Strompfade,vorgesehen werden. Andererseits kann es sich bei einer Schalterstellung um einen offenen Kontakt handeln.

Es ist wünschenswert, Schalter vorzusehen, die ganz klein, jedoch dennoch in der Lage sind, einen beträchtlichen Strom zu handhaben. Man.hat jedoch erkannt, daß derartige Schalter relativ kostspielig werden können, wenn sie als zuverlässig angesehen werden sollen. Eine Schwierigkeit, die besonders bedeutend ist, ist das Auftreten von Lichtbogenbildung, die natürlich mehr ausgesprochen ist, wenn es sich um höhere Ströme.handelt. Wenn die Lichtbogenbildung auftritt, dann können Kontakte verschmutzt werden, wodurch die Schalterfunktion erheblich beeinträchtigt wird. Ein weiteres ernsthaftes Problejti besteht in dem Aufbau von Wärme in Fällen von Starkstromanwendung.

Die Patente von Stearns 1 892 542, Batcheller 2 432 647,
Heusser 2 782 279 und Farrell 4 170 725 sind repräsentative Beispiele von Schaltern zum Stand der Technik, die gekennzeichnet sind durch eine Basis mit stationären Kontakten und einem überbrückenden Kontaktgeber·, der zwischen verschiedenen. Schaltstellungen beweglich ist. Im Falle des Patents von Stearns gleitet .der iiberbrückungskontaktgeber
in Abhängigkeit von der Bewegung einer schwenkbar angeordneten federbelasteten Betätigungsvorrichtung. Ein zwischen einem Paar äußerer Kontakte angeordneter Schwenkpuhkt führt zu einer Schwenkbewegung des Überbrückungskontaktgebers im Verlaufe seiner Gleitbewegung. Batcheller und.Heusser zeigen im wesentlichen einstückige Kontakte, die zwischen verschiedenen Schaltstellungen beweglich sind. Das FarreHrPatent ist im Besitze des Anmelders.der vorliegenden Erfindung und richtet sich auf einen-Schalter, der im wesentlichen identisch ist mit dem Schalter der vorliegenden Erfindung, abgesehen von der Struktur des gleitenden Kontaktgebers. Die Struktur des gleitenden Kontaktgebers der vorliegenden Erfindung sieht einen elektrischen Kontaktgeber vor, welcher bei erheblich niedrigeren Temperaturen arbeite-tyfoei gleicher Stromlast und außerdem mehr Kontaktdruck- und Schleifflächen aufweist. Der
Schalter der vorliegenden Erfindung ist somit" brauchbar in Anwendungsfällen in Verbindung mit Schaltvorgängen für höhere Ströme als der .Schalter nach .dem Patent von Farrell, der den-

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noch ein Schalter für relativ hohe Ströme ist.. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Schalterkonstruktion, gekennzeichnet durch die Merkmale der vorliegenden Erfindung/ bei Entfernung einer Seitenwand/

Fig.'2 einen vergrößerten senkrechten Schnitt durch die Konstruktion nach Fig. 1, nach den Linien 2-2 der Fig. 3, .

Fig. 3. einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2 bei Darstellung des gleitenden Kontaktgebers in einem Zustand, in dem er über zwei Kontakte geschlossen gehalten ist,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der.Fig. 2,

Fig. 5 einen Teilschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2,

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Fig. 6 eine Ansicht eines stationären Außenkontaktes. bei Verwendung in der Konstruktion nach Fig. 3,

Fig. 7 eine Ansicht eines stationären Mittelkontaktes bei Anwendung in der Konstruktion nach Fig. 3,

Fig. 8 einen Teilschnitt des in Fig. 3 gezeigten Schalters nach der Linie .2-2 der Fig. 3 bei Darstellung des gleitenden Kontaktgebers in der Stellung, die er einnimmt, wenn eine Lichtbogenbildung entweder beim öffnen oder beim. Schließen des- Schalters auftritt,

Fig. 9 einen Teilschnitt einer wahlweise möglichen Ausführungsform des Schalters bei Darstellung des gleitenden Kontaktgebers in einem Zustand, in welchem er über zwei Kontakte geschlossen gehalten ist,

Fig. 10 einen Teilschnitt der Ausführungsform nach Fig. 9, welche den gleitenden Kontaktgeber in der Stellung zeigt, die er einnimmt, wenn eine Lichtbogenbildung entweder beim öffnen oder Schließen des Schalters auftritt,

Fig. 11 eine Darstellung eines stationären Außenkontaktes bei Verwendung in der Konstruktion nach Fig. 9,

Fig. 12 einen Teilschnitt einer zusätzlichen wahlweise möglichen Ausführungsform des Schalters bei Darstellung des gleitenden Kontaktgebers in einer

Stellung, in der er über zwei Kontakte geschlossen gehalten ist,

Fig. 13 einen Teilschnitt der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform .bei Darstellung des gleitenden Kontaktgebers in der Stellung, die er einnimmt, wenn eine Lichtbogenbildung entweder beim öffnen oder Schließen des Schalters auftritt,

Fig. 14 eine Ansicht eines stationären Außenkontaktes bei Verwendung in der Konstruktion nach Fig. Ί2,

Fig. 15 einen Teilschnitt einer weiteren wahlweise möglichen Ausführungsförm des Schalters bei Darstellung des gleitenden Kpntaktgebers in über zwei Kontakte geschlossen gehaltenem Zustand und

Fig. 16 eine geschnittene Teilendansicht des Schalters nach Fig. 15. ·

Die besondere Schalterkonstruktion gemäß der Erfindung umfaßt einander gegenüberliegende Kontakte, die auf einer Basis angeordnet sind, über der Basis ist ein Überbrückungskontaktgeber gelagert, eine Betätigungsvorrichtung dient zur Bewegung dieses Kontaktgebers zwischen ersten und zweiten Stellungen, um einen Schaltvorgang durchzuführen. Die Fign. 1 bis 8 der

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Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform eines Schalters 10 gemäß der Erfindung, der ein formgegossenes' Gehäuse mit einer Basis 12 enthält, sowie mit Endwänden 14 und Seitenwänden 16. Einstückig mit der Basis geformt ist ein Paar Schenkel 18, und diese Schenkel sind in der Lage, nach innen gedrückt zu werden, so daß der Schalter in eine öffnung hineingedrückt werden kann, die in einer Plattegebildet ist, wobei der Flansch 20 die Einwärtsbewegung begrenzt und die elastischen Schenkel nach außen drücken, um den Schalter an seinem Platz zu halten.

Eine formgegossene Betätigungsvorrichtung -22 enthält Zapfen 24, welche in durch Seitenwände 16 begrenzte Öffnungen 26 aufgenommen werden. Die Betätigungsvorrichtung begrenzt eine innere Bohrung 28, welche einen Kolben 30 aufnimmt. Außerdem • wird in der in dem Kolben gebildeten Bohrung 34 eine Feder 32 aufgenommen. Diese Feder drückt normalerweise den Kolben nach außen relativ zu der Betätigungsvorrichtung.

Der Kolben begrenzt eine Nase 36, die von einem in dem überbrückungskontaktgeber 40 gebildeten .Hängesitz 38 aufgenommen wird. Der überbrückungskontaktgeber-40.enthält ein Paar nach außen weisender Lappenabschnitte 44. Auf gegenüberliegenden Seiten jedes "Lappenabschnitts sind Ansätze 46 gebildet, welche im spitzen Winkel relativ zu der Ebene der Lappen 44 nach oben geschlagen sind. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich,

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ist die Länge des Kontaktgebers derart, daß er leicht die oberen Enden eines Paares stationärer Kontakte überbrückt, die auf der Basis 12 gelagert sind. Diese stationären Kontakte enthalten einen äußeren Kontakt 48, einen mittleren Kontakt 50 und einen weiteren äußeren Kontakt 52.

Fig. 7 zeigt die Konstruktion des mittleren Kontaktes 50. Dieser Kontakt enthält insbesondere einen oberen Abschnitt, der einen ausgeschnittenen Abschnitt 44 begrenzt, und angehobene Lagerflächen 56, welche von den Seitenabschnitten 58 des Überbrückungskontaktgebers 40 erfasst werden. Der ausgeschnittene Abschnitt ist vorgesehen, um eine freie Bewegung des Hängesitzes 38 während eines Schaltvorgangs zu gestatten. .

Die allgemein flachen äußeren Kontakte 48 und 56, die in Fig. 6 gezeigt sind, begrenzen einen oberen Abschnitt einschließlich eines Mittelabschnitts 60. Auf den gegenüberliegenden Seiten dieser Einkerbung ist ein Paar versetzter erhöhter Abschnitte 62 vorgesehen. Die in den beiden Fign.· 6 und 7 gezeigten Kontakte bestehen vorzugsweise aus messerartigen Körpern, woduirch die bezeichneten Gestaltungen unter Verwendung, einer einfachen Stanzausrüstung leicht geformt werden können.

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Im Betrieb der Konstruktion wird die Betätigungseinrichtung 22 zur Bestimmung der Schaltstellungen benutzt. Fig. 2 zeigt den Schalter in einer Stellung, und wenn das nach oben vorstehende Ende der Betätigungsvorrichtung heruntergedrückt wird, dann wird der Uberbrückungskontaktgeber 40 von links nach rechts gedrückt, wodurch die gegenüberliegende Schaltstellung erreicht wird. In der'beschriebenen Konstruktion können alle drei stationären Kontakte in einem Schaltkreis verbunden werden, so daß der Schalter zum Schließen eines Stromkreises in jeder Stellung dient. Es ist offensichtlich, daß einer der Kontakte 48 und 50 offen sein könnte, so daß der Schalter lediglich als ein "Ein-Aus"-Schalter dient.

Der uberbrückungskontaktgeber 40 sieht überflüssige Eingriff sabschnitte für die Stromleitung vor. Es ist somit ersichtlich, daß im Verlaufe eines Schaltvorgangs ein Paar Ansätze 46 die ersten Abschnitte des Kontaktes sind, die die durch den versetzten Abschnitt 62 eines stationären Kontaktes begrenzte Oberfläche erfassen. Sowie der uberbrückungskontaktgeber seine Bewegung beendet, gleiten die Ansätze"46 quer über den versetzten Abschnitt 62 und bringen dadurch das Potential zum Aufbau von Verunreinigungen der Eingriffsflachen auf ein Minimum.

Der Kontakt.der Ansätze 46 und der versetzten Abschnitte wird hergestellt nach Berührung des Lappens 40 und des mitt-

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leren Abschnitts 60 während des Schließens des Schalters, was die Lichtbogenbildung auf den mittleren"Abschnitt 60 begrenzt. Beim öffnen des Kontaktes verlassen die Ansätze 46 ihren Eingriff mit den versetzten Abschnitten 62, bevor der Lappen seinen Eingriff mit dem mittleren Abschnitt 60 verläßt, wodurch wiederum die Lichtbogenbildung auf den mittleren Abschnitt begrenzt wird. Fig. 8 zeigt sowohl den anfänglichen Kontakt des Lappens 44 mit dem Kontakt 52 beim Schließen des Schaltkreises zwischen den Kontakten 50 und 52 und den letzten Kontakt des Kontaktgebers mit dem Kontakt 52 beim öffnen dieser Verbindung für die Konstruktion der Fig. 3, welche zeigt, daß die Ansätze durch eine beträchtliche Entfernung von den versetzten Abschnitten 62 getrennt sind, wenn der Lappen 44 sich in Berührung mit dem mittleren Abschnitt 60 befindet. Die Lappen 44 liegen in einer Ebene allgemein normal zu der •Ebene der flachen Kontakte 48, 52, wenn der Stromkreis für den Schalter der Fig. 2 geschlossen ist.

Während· der Schalter zwischen zwei Kontakten geschlossen bleibt, werden jedoch die Lappen von den mittleren Abschnitten 60 abgehoben, da die Ansätze als geneigte Ebenen wirken, und der Stromkreis wird dann durch die sauberen Mehrfachgleitkontaktflachen der Ansätze·und'die versetzten Abschnitte des äußeren Kontaktes aufrechterhalten. Diese redundanten Oberflächen gewährleisten eine höhere Leitfähig-

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keit und einen geringeren Wärmeaufbau, da die Lichtbogenbildung auf den Lappenbereich des gleitenden Kontaktgebers beschränkt ist. Die Begrenzung der Bewegung des gleitenden Kontaktgebers 40 ist vorgesehen durch die Anschläge 43, die einstückig in der Wand 14 ausgebildet sind/ welche den Grad der Taumelbewegung der Betätigungsvorrichtung 22 begrenzt.

Die Fign. 9 bis 11 zeigen eine wahlweise mögliche Ausführungsform des Schalters gemäß der Erfindung, -in welcher die Ansätze 46' zusätzlich zu der Neigung ihrer äußeren Abschnitte mit Bezug auf die Ebene der Lappen 44' jeweils so geformt sind, daß sie ein nach unten ragendes Segment 47' aufweisen. Dies gestattet es den stationären äußeren Kontakten, entsprechend der Darstellung in Fig.11 ausgebildet zu werden, in welcher die angehobene Lagerflache 56' der äußeren Kontakte 48', 52" ein gerader Abschnitt ohne Ausschnitte ist und -so die Konstruktion der Kontakte 48', 52" etwas vereinfacht. . .

Wie in Fig. 9 gezeigt, die eine Darstellung ähnlich derjenigen der Fig. 2 ist, befindet sich der nach unten ragende Abschnitt 47' in Kontakt mit der Lagerfläche 56' des Kontaktes 48', wenn der Schalter sich in der geschlossenen Stellung befindet und der überbrückungskontaktgeber 40' somit einen Kontakt mit dem mittleren Kontakt 50' herstellt. Fig.. 10 ist eine Darstellung ähnlich der Darstellung der Fig. 8, welche wiederum zeigt, daß die Lichtbogenbildung

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in dieser Ausführungsform auch auf den mittleren Abschnitt -60' des Kontaktes 52.' und den Lappen 44' begrenzt ist.

Die Fign. 12 bis 14 zeigen eine aridere Ausführungsform des Schalters gemäß der Erfindung. In dieser Ausführungsform sind die Gestalt und die Funktion der Ansätze vertauscht und verändert durch eine Auslegung, des überbrückungskontaktgebers 40'' derart, daß die Ansätze 46'' sich allgemein normal zu den Kontakten 48"', 52'· erstrecken, und die Lappen 44'' sind in einem spitzen Winkel mit Bezug auf die Ansätze 46*' an ihren Enden nach oben geschlagen. Die äußeren Kontakte 48'', 52'' sind in diesem Fall wie in Fig. 14 gezeigt ausgelegt, in welcher die angehobene mittlere Lagerkontaktfläche 56'' an dem mittleren Abschnitt des Kontaktes 52'· über die äußeren Lagerflächen 62'' nach oben vorsteht.

Die angehobene Lagerfläche 56^Jl in der Ausführungsform nach den Fign. 12 bis 14 stellt einen Kontakt her mit den Lappen 44'', welche als geneigte Ebenen zum Herausheben der Ansätze 46'' aus ihrem Kontakt mit den Lagerflachen 62'' heraus wirken. Somit ist die Lichtbogenbildung in dieser Ausführungsform auf die Ansätze 46" und die Lagerkontaktflache·56'' begrenzt, die, wie in Fig. 13 gezeigt, anfänglich in Kontakt miteinander sind, bevor die Lappen 44" die Oberflächen 62'' be-

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rühren, und so diese Oberflächen als saubere Kontaktflächen erhalten bleiben, wie am besten in Fig.. 13 gezeigt.

Fig. 15 zeigt eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher der Uberbrückungskontaktgeber 40' " als ein einziges kontinuierliches Flächenelement ausgebildet ist, ohne entweder herausgeschlagene .Ansätze oder herausgeschlagene Lappen aufzuweisen. Statt dessen ist der Kontaktgeber 40'" gebogen, wie am besten in Fig. 16 ersichtlich, so daß der mittlere Abschnitt 44¹V' des Kontaktgebers nach unten gebogen und niedriger ist als die äußeren Abschnitte 46¹¹¹. Somit wiikt der mittlere Abschnitt 44™ des Kontäktgebers 40' " effektiv in derselben Weise wie der Lappenabschnitt der Ausführungsform nach Fig. 2, während die äußeren Abschnitte 46"' effektiv in der selben Weise wirken wie die ausgeschlagenen Ansatzabschnitte der Aus- · führungsform der Fig. 2. Die äußeren Kontakte 48'", 52¹V können in der selben Weise ausgelegt werden wie die Kontakte 48, 52, die in Fig. 6 in den Ausführungsformen der Fign. 15, 16 gezeigt sind. In den Ausführungsformen der Fign. 8 bis 13 können die mittleren Kontakte 58'' und 58¹¹¹ ausgelegt werden in der Weise wie für den Kontakt 58 nach Fig. 7 gezeigt.

Es ist zu beachten, daß Veränderungen in der Konstruktion bestimmter Abschnitte des Schalters möglich- sind. Beispielsweise können mit der Schalterkonstruktion gemäß der Erfindung sowohl Betätigungsvorrichtungen nach der Beschreibung

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in den erwähnten älteren Patenten als auch anderweitig auf diesem technischen Gebiet ins Auge gefaßte verwendet werden. Es ist außerdem darauf hinzuweisen/ daß verschiedene andere Abwandlungen und Veränderungen in der beschriebenen Konstruktion vorgenommen werden können, welche die Charakterist.ika gemäß der Erfindung gewährleisten/ ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen im einzelnen festgelegten Gedanken abzuweichen.

Claims

■30 548 . · - ■ ■■ PATENTANWÄLTE ·**··" - DR.-INC. H. NEGENDANK <-I0j3) J **J · J j ··"* · · · HAUCK, SCHMITZ, GRAALPS, WEHNBRT, DÖRiiSTG "* * HAMBURG MÜNCHEN DÜSSELDORF PATENTANWÄLTE · NEUER WAI1L 41 . 2000 HAMHUKQ 36 Dipl-Phys. W. SCHMITZ - Dipl.-Ing. E. GRAALFS Neuer Wall 41 . 2000 Hamburg 36 Illinois Tool Wnrks Tnr Telefon + Telecopier (04O) 366755 Illinois J-OOl WOrKS , mc Telex O211769 lnpat d West Higgins Road TII fiflfi^i " Mozartstroße 23 · 8000 München 2 , xxj.. OUOJl Telefon + Telecopier (089) 539236 g J * Telex 05 216 553 pamu d Di?.-Ing. W. DÖRING . K.-Wilhelm.Ring 41 · 4000 Düsseldorf Telefon (0211) 5750 27 ZUSTELLUNGSANSCHRIFT /PLEASE REPLY TO: HAMBURG, 7. September 1981 Schalter mit gleitendem Überbrückungskontaktgeber Ansprüche

1. ^Schalter mit gleitendem überbrückungskontaktgeber in einer Schalterkonstruktion mit einer Anzahl einander gegenüberliegender allgemein flacher Kontakte, Betätigungseinrichtungen zum Gleitenlassen des Kontaktgebers relativ zu den Kontakten, so daß der Kontaktgeber von der Betätigungseinrichtung zwischen einer ersten Stellung, an welcher er einen Stromkreis durch Erfassung zweier der Kontakte schließt, und einer zweiten Stellung, an welcher der Kontaktgeber mit wenigstens einem der vorher erfassten Kontakte außer Eingriff geschoben ist, verschoben wird, wobei wenigstens einer der genannten einander gegenüber-

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liegenden Kontakte erste und zweite Eingriffflächen aufweist/dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktgeber eine erste Kontaktfläche enthält, die in Eingriff mit der ersten Eingriffsfläche beweglich ist, und eine zweite Kontaktfläche, die in Eingriff mit der zweiten Eingriffsfläche beweglich ist/ welche derart mit Bezug aufeinander angeordnet sind, daß die erste Kontaktfläche die erste Eingriff sf lache, (a) berührt, bevor die zweite Kontaktfläche die zweite Eingriffsfläche während des Schließend des Stromkreises zwischen den beiden Kontakten berührt, und (b) auch nachdem die zweite Kontaktfläche die zweite Eingriffsfläche während des öffnens des Stromkreises berührt, wodurch der Hauptteil jeglicher auftretenden Lichtbogenbildung.auf die erste Kontaktfläche und die erste Eingriffsfläche begrenzt wird. · ·

2. Kontaktgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste "und zweite Kontaktfläche auf verschiedenen Ebenen angeordnet sind und die erste und zweite Eingriffsflache ebenso in verschiedenen Ebenen angeordnet sind, so daß eine Zusammenwirkung der zweiten Kontaktfläche, und der zweiten Eingriffsfläche die erste Kontaktfläche veranlaßt, sich von der ersten Eingriffsfläche während des Schließens des Stromkreises zwischen den beiden Kontakten zu lösen, während der Kontaktgeber in seine geschlossene Stellung gleitet, und

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daß die getrennte erste Kontaktfläche und erste Eingriffsfläche während .des _öffnens des Stromkreises miteinander in Eingriff gebracht werden, während der Kontaktgeber in seine offene Stellung gleitet. . · .

3. Kontaktgeber nach Anspruch 2_t dadurch gekennzeichnet/ daß die. zweite Kontaktfläche als eine geneigte Hebeebene relativ zu der zweiten Eingriffsfläche wirkt, um die erste Kontaktfläche.während des Schließens des Stromkreises von der ersten Eingriffsfläche abzuheben.

4. Kontaktgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontaktfläche ein Paar Ansätze enthält, die von den Kontakten fortgeneigt sind, und die erste Kontaktfläche einen Lappen enthält, der in der Mitte zwischen den Ansätzen angeordnet ist und in einer Richtung allgemein normal zu den Kontakten liegt, wenn der Stromkreis geschlossen ist.

5. Kontaktgeber· nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze aus einer Fläche herausgeschlagen sind, welche den Lappen enthält.

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6. Kontaktgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze und der Lappen aus einer einzigen gebogenen zusammenhängenden Oberfläche geformt sind.

7. Kontaktgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontaktfläche einen Lappen enthält, der von den Kontakten fortgeneigt ist, und die erste Kontaktfläche ein Paar Ansätze auf gegenüberliegenden Seiten des Lappens enthalt, die in-einer Richtung allgemein normal zu den Kontakten liegen, wenn der Stromkreis geschlossen ist.

8. Kontaktgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen aus einer Oberfläche heraus·geschlagen sind, welche die Ansätze enthält.

9. Kontaktgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze und der Lappen aus einer einzigen gebogenen zusammenhängenden Oberfläche geformt sind.