DE3530221C2 - - Google Patents

Description

Ein Mikroschalter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung ist aus DE-AS 11 20 544 bekannt.

Dort ist das den bewegbaren Kontakt bildende Federplättchen an seinem freien Ende mit einem zweiseitigen Kontaktniet versehen, der abwechselnd mit dem einen und dem anderen der beiden einander gegenüber angeordneten Festkontakte zusammenarbeitet. Die so gebildete Kontaktanordnung nimmt in Richtung parallel zur Schnappbewegung des Federplättchens verhältnismäßig viel Raum ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikro­ schalter möglichst geringer Bauhöhe anzugeben.

Nach der im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Lösung dieser Aufgabe wird es aufgrund der Versetzung der bei­ den Festkontakte in Längsrichtung des Federplättchens möglich, den Abstand der Festkontakte in Schnapprichtung sehr klein zu machen, nämlich kleiner als die Dicke des Materials, aus dem die ortsfesten Kontaktelemente hergestellt sind.

Wie auch aus DE-AS 11 20 544 bekannt, ist es üblich, die ortsfesten Kontaktelemente des Mikroschalters einschließlich der daran vorgesehenen Festkon­ takte aus einem einzigen Metallstreifen gestanzt. Mit normalen Stanzwerkzeugen ist es kaum möglich, in einem Materialstrei­ fen, der beispielsweise 0,6 mm beträgt, mit brauchbarer Genau­ igkeit einen Schlitz auszustanzen, der nennenswert schmaler ist als die Materialstärke. Infolge der erfindungsgemäßen Ver­ setzung der Festkontakte kann dagegen das lichte Maß zwischen den beiden Festkontakten verhältnismäßig groß sein und stanz­ technisch beherrscht werden und gleichzeitig wird die Bauhöhe der Anordnung gering.

Aus DE 24 21 941 B2 ist zwar der seitliche Versatz von Kontaktstellen einer Schnappvorrichtung an sich bekannt. Die Druckschrift bezieht sich aber nicht auf Mikroschalter und be­ faßt sich nicht mit dem Problem der Bauhöhe bei einer aus Kon­ taktelementen gleichen Materials bestehenden, insbesondere aus einem Materialstreifen ausgestanzten Kontaktanordnung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, wobei es aus der Firmendruck­ schrift "Selektiv veredelte Bänder aus Edelstahl für elektri­ sche Kontaktelemente" der Firma Inovan, 7534 Birkenfeld-Pforz­ heim vom 29. 10. 1982 und aus GB-PS 6 69 969 an sich bekannt ist, Federplättchen für Schaltkontakte in ihren Kontaktzonen oder insgesamt zur Erzielung ausreichender Leitfähigkeit mit Edel­ metall zu plattieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Mikroschalters gemäß einem ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine zerlegte Darstellung des Schalters nach Fig. 1 bei entferntem Gehäuse, und

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer Va­ riante.

Der Mikroschalter nach Fig. 1 und 2 umfaßt eine Grundplatte 10 aus einem isolierenden Kunst­ stoffmaterial, auf der Kontaktelemente 11, 12 und 13 an­ gebracht sind. Ein bewegliches Schnapp-Federplättchen 30 ist schwenkbar an dem Kontaktelement 13 angelenkt, so daß es sich mit einer Schnappbewegung zwischen zwei Arbeits­ positionen bewegen kann. Das bewegliche Federplättchen 30 ist in eine Position vorgespannt, in der sein freier Endbereich mit einem ersten Festkontakt 21 auf dem ersten Kontakt­ element 11 in Verbindung steht, und ist so betätigbar, daß es beim Niederdrücken eines Druckstiftes 40 in die andere Po­ sition überschnappt, in der es einen zweiten Festkon­ takt 22 auf dem Kontaktelement 12 kontaktiert.

Druckstift 40 ist gleitend in einem Gehäuse 50 aufgenommen, das an der Grundplatte 10 befestigt ist.

Die obengenannten Kontaktelemente 11, 12 und 13 sind zusammen­ hängend mit der Grundplatte 10 ausgebildet und weisen Teile auf, die unten aus der Grundplatte austreten und entsprechen­ de Anschlüsse 14, 15 und 16 für die Verbindung mit einer externen Schaltung bilden. Diese Kontaktelemente 11, 12 und 13 sind aus einem (nicht gezeigten) durchgehenden Streifen aus Nickel-Silber mit einer gleichmäßigen Dicke von 0,6 mm ausge­ stanzt; sie bleiben jedoch über Verbindungen an den unteren En­ den der jeweiligen Anschlußfahnen an dem durchgehenden Streifen angebracht, bis sie mit der Grundplatte 10 verbunden sind. An­ schließend werden sie an den Verbindungsstellen von dem durch­ gehenden Streifen getrennt, womit sie auch voneinander ge­ trennt werden.

Das Kontaktelement 13 ist an seinem oberen Ende ge­ gabelt, so daß es Kontakthalter 17 und 18 festlegt, die mit einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, und von denen das beweg­ liche Federplättchen 30 schwenkbar gehaltert wird. Der obere Teil des Kontaktelements 11 über der Grundplatte 10 ist im wesentlichen L-förmig mit einem nach unten verlaufenden Vorsprung 20 abgewinkelt, wobei dieser Vorsprung 20 über dem oberen Ende des Kontaktelements 12 liegt, so daß zwi­ schen diesen ein Kontaktspalt festgelegt ist, in dem sich der freie Endbereich des beweglichen Federplättchens 30 befindet, um eine wechselweise Kontaktgabe mit den Festkontakten 21 und 22 durchzuführen, die am un­ teren Ende des nach unten verlaufenden Vorsprungs 20 bzw. am oberen Ende des zweiten Kontaktelements 12 vorgegeben sind. Die­ se ersten und zweiten Festkontakte 21 und 22 sind voneinander um einen vertikalen Abstand oder eine Spaltbreite von etwa 0,2 bis 0,25 mm entfernt, wobei dieser sehr geringe Abstand viel kleiner als die Dicke (0,6 mm) des genannten durchgehenden Streifens ist, aus dem die Kontaktelemente 11 und 12 ausgestanzt sind. Dieser geringe Ab­ stand wäre deshalb schwierig zu erzielen, wenn die Festkontakte 21 und 22 vertikal fluchten würden. Aus diesem Grund sind sie auch mit einem horizontalen Abstand gegeneinander angeordnet, um den effektiven Abstand oder die Schlitzbreite zwischen ihnen auf etwa 0,4 mm zu er­ höhen, wodurch unter Beibehaltung des erforderlichen sehr ge­ ringen Werts von etwa 0,2 bis 0,25 mm für die vertikale Spalt­ breite der Schlitz nach dem obengenannten Stanzverfahren leicht gebildet werden kann.

Die oberen Teil der ersten und zweiten Kontaktelemente 11 und 12 über der Grundplatte 10 sind mit einem Edelmetall, z. B. Silber, Gold oder einer Legierung aus diesen Elementen, plattiert. Durch diese Plattierung werden die Festkontakte 21 und 22 festgelegt. Der nach unten verlaufende Vor­ sprung 20 des Kontaktelements 11 und der obere Endbe­ reich des Kontaktelementes 12 weisen angrenzend an die Festkontakte 21 und 22 jeweils abgeschrägte Kanten auf. Diese abgeschrägten Kanten sind für die Verringerung der flachen Oberflächen der Festkontakte 21 und 22 ver­ antwortlich und führen zu einer Konzentration des Plattier­ materials auf den abgewinkelten Bereichen einschließlich der Festkontakte 21 und 22 während eines normalen Plattier­ vorgangs, wodurch die Plattierung darauf mit einer größeren Dicke als auf den anderen Bereichen erfolgt, die nicht mit dem beweglichen Federplättchen 30 in Eingriff treten. Die Festkontakte 21 und 22 können in der Praxis eine erhöhte Plattierdicke von etwa 3 bis 6 µm aufweisen, während die ande­ ren Bereiche mit einer Dicke von etwa 2 µm plattiert sind, wenn eine gewöhnliche Technik für die gleichzeitige Plattierung der beiden Bereiche Anwendung findet, was unter dem Gesichtspunkt der Reduzierung des Edelmetall-Verbrauchs in den Bereichen außerhalb der Festkontakte wirtschaftlich ist.

Das Federplättchen 30 ist eine längliche, einstückige Feder, die vorzugsweise aus einem 0,05 mm dicken, gehärteten rostfreien Federmaterial hergestellt ist, wie z. B. aus aus­ scheidungsgehärtetem rostfreiem Stahl SUS 631 (SUS 631 ist eine Gradangabe für Stahlmaterial nach der japanischen Klassi­ fikation). Das Federplättchen 30 weist ein angeform­ tes bogenförmiges Drucksegment 31 auf, das vom freien Endbe­ reich des Federplättchens 30 aus nach innen verläuft und zwischen den Längsenden in einer Schneidkante 32 endet. In dem schwenkbar angelenkten Ende des Feder­ plättchens 30 ist eine im wesentlichen rechteckige Öffnung 33 mit einer ähnlichen Schneidekante 34 an einer ihrer Um­ fangskanten ausgebildet.

Das Federplättchen 30 ist zumindest in den Berei­ chen, die für die mechanische und elektrische Verbindung mit den zusammenwirkenden Kontaktelementen verantwortlich sind, ebenfalls mit einem der obengenannten Edelmetalle plattiert, d. h. in den Bereichen, die den Festkontakten 21 und 22 gegenüberstehen sowie an den Schneide­ kanten 32 und 34, die eine gelenkige Verbindung zu dem Kontaktelement 13 herstellen, um an den entsprechenden Grenzflächen eine elektrische Verbindung zu gewährleisten. Die­ se Plattierung auf beiden Seiten des freien Endbereichs des Federplättchens 30 definiert jeweils die Kontaktbereiche 35 und 36 mit extrem verringerter Dicke für eine Kontaktgabe zu den zugehörigen Festkontak­ ten 21 und 22. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die gesamte Oberfläche des Federplättchens 30 aus rostfreiem Federstahl einschließlich der Schneidekanten 32 und 34 mit dem Edelmetall plattiert, um neben der Ausbildung der Kontaktbereiche 35 und 36 mit ex­ trem verringerter Dicke die geringe elektrische Leitfähigkeit von wenigstens 2 m/Ωmm² zu kompensieren, die ein derartiger rostfreier Federstahl aufweist. Damit wird die erforderliche elektrische Leitung von dem Kontaktelement 13 zu den Festkontakten 21 und 22 durch die Plattierung auf dem Federplättchen 30 erzielt. Durch diese Plattierung auf dem rostfreien Federstahl vereinigt das Federplättchen 30 eine verbesserte elektrische Leit­ fähigkeit mit einer hervorragenden mechanischen Festigkeit oder Haltbarkeit, wie sie dem rostfreien Federstahl eigen ist. Die elektrische Leitfähigkeit kann dadurch auf bis zu 20 m/Ωmm² erhöht werden und entspricht damit der Leitfähigkeit einer Beryllium-Kupfer-Legierung, wie sie im allgemeinen als Material für einen beweglichen Federkontakt verwendet wird. Die hervor­ ragende mechanische Festigkeit erlaubt eine Betätigung des Federplättchens 30 über 300 000 Schaltzyklen. Das ist erheblich mehr, als bei einem beweglichen Federkontakt aus Beryllium-Kupfer erwartet werden kann. Die oben beschriebene Plattierung kann direkt auf dem rostfreien Federstahl oder erforderlichenfalls über einer geeigneten Primärplattierung erfolgen, z. B. einer Kupfer-Plattierung. Eine nur 3 µm dicke Edelmetall-Plattierung ist unter dem wirtschaftlichen Gesichts­ punkt für das Federplättchen 30 im vorliegenden Ausführungs­ beispiel ausreichend, wobei jedoch eine dickere Plattierung selbstverständlich akzeptabel ist. An dieser Stelle ist anzu­ merken, daß auch eine beliebige andere Feder aus einem elektrisch leitfähigen Material einschließlich Beryllium- Kupfer verwendet werden kann, wenn ihr freier Endbereich und die Schneidekanten zur Herstellung einer guten elektrischen Ver­ bindung an den entsprechenden Grenzflächen plattiert sind, ob­ wohl der rostfreie Federstahl hervorragende elektrische und mechanische Eigenschaften aufweist, wenn seine gesamte Ober­ fläche mit der oben beschriebenen Plattierung versehen ist. Auch das obengenannte Kontaktelement kann aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material als Nicke-Silber gebildet werden.

Das Federplättchen 30 ist an dem Kon­ taktelement 13 mit den Schneidekanten 32 und 34 angebracht, die schwenkbar in entsprechende V-förmige Lagerausnehmungen 27 und 28 eingreifen, die in den äußeren Seitenflächen der Kontakthalter 17 und 18 gebildet sind, so daß das Federplättchen 30 schwenkbar an dem Kontaktelement 13 angelenkt ist, wobei sich sein freier Endbereich in den Spalt zwischen den Festkontakten 21 und 22 erstreckt. Gleichzeitig ist das Federplättchen 30 an den entsprechenden Schwenkbereichen mit dem Kontaktelement 13 elektrisch verbunden. Die Kontakthalter 17 und 18 sind ebenfalls mit einer Plattierung versehen, um eine gute elektrische Verbindung zu dem Federplättchen 30 zu schaffen. Das Federplättchen 30 ist so vorge­ spannt, daß sein freier Endbereich bzw. Kontaktbereich 35 auf den Festkontakt 21 drückt, während sich der andere Kontaktbereich 36 in einem Abstand von dem Festkontakt 22 befindet. In diesem Sinne wirkt der Festkontakt 21 als Ruhekontakt und der Festkontakt 22 als Arbeitskontakt. Das unterste Ende des Druckstiftes 40 kann auf das bewegliche Federplättchen 30 in einem Bereich zwi­ schen den Kontakthaltern 17 und 18 einwirken. Beim Betrieb drückt der Druckstift 40 damit den linken Endbereich des Fe­ derplättchens 30 über die Totlage hinaus nach unten, was da­ zu führt, daß der rechte, freie Endbereich des Federplättchens 30 eine Schnappbewegung nach unten ausführt, wodurch der Kontaktbereich 36 mit dem Festkontakt 22 in Eingriff tritt, während sich der Kontaktbereich 35 von dem Festkontakt 21 trennt. Wenn das Federplättchen 30 von dem Druck­ stift 40 freigegeben wird, läßt die in dem Drucksegment 31 ge­ speicherte Druckkraft, wie in Fig. 1 gezeigt, das Federplätt­ chen 30 zurück in seine Ausgangsposition schnappen. An die Grundplatte 10 ist ein Anschlag 19 für den Druckstift 40 an­ geformt, der im Bereich zwischen den Kontakthaltern 17 und 18 aus der Grundplatte 10 vorsteht.

An dieser Stelle ist anzumerken, daß die Kontaktpunkte des beweglichen Federplättchens 30, d. h. die Kontaktbereiche 35 und 36, jeweils gegeneinander versetzt sind, da die Festkontakte 21 und 22 einen horizontalen Abstand oder einen Abstand längs des Federplättchens 30 aufwei­ sen. Damit wird verhindert, daß an einem Punkt des Federplätt­ chens während der wiederholten Schaltvorgänge eine Spannungs­ konzentration auftritt, wodurch die Haltbarkeit des Feder­ plättchens erhöht wird, was zu einer verlängerten Betriebs­ dauer der Feder führt.

In den Figuren ist nur die Anordnung dargestellt, in der der Ruhekontakt 21 gegenüber dem Arbeitskontakt 22 nach innen versetzt ist. Die beiden Kontakte können auch in der entgegengesetzten Weise zueinander versetzt sein.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des obigen Ausführungsbeispiels, die bis auf einen Betätigungshebel 52 weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 entspricht. Der Betätigungshebel 52 ist schwenkbar am Gehäuse 50 angebracht, so daß er auf dem Druck­ stift 40 aufsitzt.

Claims (4)

1. Mikroschalter mit einem an seinen beiden Endbereichen mit Edelmetall plattierten Federplättchen (30), das mit seinem einen Endbereich an einem ortsfesten ersten Kontaktelement (13) angelenkt ist und mit seinem anderen, freien Endbereich schnappend zwischen zwei in Richtung parallel zur Schnappbewe­ gung zueinander beabstandeten Festkontakten (21, 22) hin- und herschaltbar ist, die an jeweils einem zweiten ortsfesten Kon­ taktelement (11, 12) vorgesehen sind, und wobei die drei Kon­ taktelemente (11 . . . 13) aus Metallblech gleichen Materials und gleicher Dicke bestehen und derart in einer Grundplatte (10) gehalten sind, daß sich ihre jeweiligen Blechebenen in einer gemeinsamen Ebene erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Festkontakte (21, 22) in Längsrichtung des Federplätt­ chens (30) gegeneinander versetzt sind und ihr Abstand paral­ lel zur Schnapprichtung kleiner ist als die Dicke des Metall­ blechs der Kontaktelemente (11 . . . 13).

2. Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federplättchen (30) aus nicht-rostendem Stahl besteht und auf seiner gesamten Oberfläche plattiert ist.

3. Mikroschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Festkontakte (21, 22) mit Edelmetall plat­ tiert sind.

4. Mikroschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkontakte (21, 22) an durch Ab­ schrägung verjüngten Flächen der Kontaktelemente (11, 12) aus­ gebildet sind.