DE69401827T2

DE69401827T2 - Hochdruckschaltgerät

Info

Publication number: DE69401827T2
Application number: DE69401827T
Authority: DE
Inventors: Andrew J Mckenna
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: KR940022616A; EP0617445A1; US5461208A; EP0617445B1; DE69401827D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Druckschalter und insbesondere auf Druckschalter, die besonders zur Verwendung mit einem Hochdruckfluid geeignet sind, um einen Schaltmechanismus in Abhängigkeit von Änderungen eines überwachten Fluiddrucks zu betätigen.
In den vergangenen Jahren gab es einen wesentlichen technischen Fortschritt auf dem Gebiet von pneumatischen und hydraulischen Systemen, der zu einem Bedarf an der Entwicklung eines kleinen, dauerhaften und sehr zuverlässigen Druckschalters führte, der hohen Fluiddrücken widerstehen kann. Beispielsweise gab es in den vergangenen Jahren auf dem Gebiet von Bremssystemen und Servolenksystemen in der Automobilindustrie eine Nachfrage nach der Entwicklung eines Druckschalters, der für die Verwendung mit einem Hochdruckfluid geeignet ist, geringe Abmessungen hat, ein geringes Gewicht hat, eine erhöhte Sicherheit aufweist und für eine lange Zeitdauer sehr zuverlässig ist, um eine verbesserte Kraftstoffausnutzung zu erreichen.
Typische Beispiele für Druckschalter nach dem Stand der Technik sind Druckschalter, bei denen eine flexible Membran nach Art einer dünnen Folie in Abhängigkeit von dem Fluiddruck bewegt wird, wobei der Kontakt eines Schaltmechanismus durch Verstellung dieser Membran betätigt wird. Druckschalter dieses Typs sind beispielsweise aus den Dokumenten EP-A-0 517 674, US-A-4 091 249 und FR-A-2 663 731 bekannt. Ein weiteres Beispiel ist ein Druckschalter, bei dem der Umfangsrand einer Membran in Form einer Metallscheibe an einem Gehäuse, beispielsweise durch Verschweißen, befestigt ist, wobei die Mitte der Membran von der Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Scheibe zwischen einer konvexen und einer konkaven Form bewegt wird, wobei der Kontakt des Schaltmechanismus in Abhängigkeit von der Bewegung der Scheibe betätigt wird.
Der Druckschalter dieses letztgenannten Typs ist so gestaltet, daß die Membran sowohl als Fluiddichtung als auch als die Komponente dient, welche die Betätigungsbewegung ausführt.
Es sind auch andere Druckschalter bekannt, bei denen ein Kolben oder ein Kraftübertragungsteil verschiebbar in einer Bohrung aufgenommen ist, so daß er bzw. es sich unter der Wirkung des herrschenden Drucks bewegt, wobei auch Trennwände und andere Dichtungselemente vorgesehen sind, um zu verhindern, daß das Fluid mit dem Schaltsystem in Berührung gelangt. Schalter dieses Typs sind beispielsweise aus den Dokumenten US-A-4 495 389 und US-A-3 302 269 bekannt.
Ein Problem, das allerdings bei dem oben beschriebenen bekannten Druckschalter auftritt, besteht darin, daß in der Membran lokal eine hohe Belastung auftritt, wodurch die Lebensdauer der Membran erheblich vermindert wird. Bezüglich des oben zuletzt beschriebenen Typs führt das Verschweißen des Umfangsabschnittes der Membran dazu, daß das Befestigen die Zuverlässigkeit des Schalters nachteilig beeinflussen kann. Außerdem sind zur Herstellung zusätzliche Anstrengungen und zusätzliche Zeit erforderlich, wodurch ein Herstellungsproblem auftritt.
Mit jedem der obigen Schalter tritt das zusätzliche Problem auf, daß ihre Zuverlässigkeit nicht zufriedenstellend gewährleistet werden kann, wenn sie mit einem hohen Fluiddruck verwendet werden, beispielsweise im Bereich zwischen 100 und 200 Kilogramm je Quadratzentimeter, wie dies im Falle der neuesten Hochdruck-Druckschalter notwendig ist, obwohl sie übliche Schaltvorgänge ausführen können, wenn sie bei vergleichsweise niedrigen Fluiddrücken verwendet werden, beispielsweise im Bereich zwischen 35 und 75 Kilogramm je Quadratzentimeter.
Im Fall der oben beschriebenen Hochdruckschalter nach dem Stand der Technik, wenn diese mit einem hohen Druck verwendet werden, war es früher notwendig, die Dicke der Komponenten sowie die Abmessungen des die Membran tragenden Teils zu erhöhen, damit sie den hohen Belastungen standhalten, die wiederholt aüfgebracht werden, wenn der Fluiddruck ansteigt und die auf die Membran aufgebrachte Kraft extrem hoch wird.
Ein wiederum weiteres Beispiel für Druckschalter nach dem Stand der Technik verwendet einen ringförmigen Träger, der unter der Membran angeordnet ist, um den sich verlagernden Abschnitt der Membran auf den Mittelbereich zu begrenzen, der einer Mittelöffnung in dem Träger gegenüberliegt. Gemäß dieser Konstruktion wird allerdings, wenn sie bei Hochdruckfluiden verwendet wird, eine hohe lokale Belastung in der Membran an dem Rand der Mittelöffnung des ringförmigen Trägers erzeugt, wenn die Membran verlagert wird, woraus sich ergibt, daß die Membran nachteilig beeinflußt wird, wodurch die Lebensdauer der Membran und folglich die Lebensdauer des Schalters selbst verkürzt wird.
Es wurde auch ein Druckschalter vorgeschlagen, der eine Membran oder Kappe verwendet, die aus Gummi besteht. Allerdings verhärtet sich der Gummi in Niedrigtemperaturumgebungen, so daß er relativ starr wird und somit die Schaltfunktion stark nachteilig beeinflußt. Zusätzlich neigt eine aus Gummi bestehende Membran dazu, an den Berührpunkten mit dem bewegbaren Teil des Schaltmechanismus stark abgenutzt zu werden. Dies stellt ein weiteres Problem dar, da aufgrund dieser Abnutzung das Innere des Schaltmechanismus verunreinigt werden kann, wodurch die Lebensdauer des Schalters verkürzt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Druckschalter zu schaffen, der insbesondere bei Hochdruckfluiden nützlich ist, der geringe Abmessungeh hat, ein geringes Gewicht hat, eine geringe Anzahl von Komponenten aufweist, einen einfachen Aufbau hat, leicht hergestellt und montiert werden kann, der eine hohe Effizienz selbst bei geringen Temperaturen gewährleisten kann, eine lange Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit hat und der unter Verwendung einer geringen Kraft betätigt werden kann, selbst wenn er mit einem Hochdruckfluid verwendet wird.
Gemäß der Erfindung enthält ein Druckschalter einen Kolben, der so angeordnet ist, daß er sich in Abhängigkeit von dem Fluiddruck bewegen kann, der in einem Durchgang eines Anschlusses empfangen wird, und ein Kolbenführungsteil, um die Bewegung des Kolbens zu führen. Auf der Mitte einer Fläche des Kolbenführungsteils ist ein kegelstumpfförmiger Vorsprung gebildet, der allgemein die Form eines umgekehrten V hat und von seiner Spitze nach außen zu der Seitenwand eines Fluiddurchgangs geneigt ist. Eine dehnbare Membran oder Kappe, die allgemein konisch in Form eines umgekehrten V ist, ist auf dem Vorsprung des Kolbenführungsteils und dem Ende des Kolbens angeordnet. Der verdickte Außenumfangsabsatz der Kappe ist in eine ringförmige Aussparung eingesetzt, die in der Wand gebildet ist, welche den Durchgang in dem Einlaßanschluß bildet und angrenzend an den Vorsprung angeordnet ist, wodurch eine Dichtung gebildet ist, die ein Fließen von Fluid aus der Fluiddurchgangsseite zur Seite des Kolbenführungsteils und des Kolbens verhindert.
Die Kappe besteht aus einem Elastomermaterial, das eine ausreichende Dehnbarkeit und Flexibilität hat, so daß sie der Bewegung des Kolbens folgen kann, wenn dieser sich in Abhängigkeit von einem Ansteigen und Absinken des Fluiddrucks bewegt, und daß sie elastisch verformt werden kann, um sich an die Form eines Endes des Kolbens und die kegelstumpfförmige Gestalt des Vorsprungs des Kolbenführungsteils anzupassen
Die Kappe ist rohrförmig, hat jedoch eine allgemein konische Gestalt in Form eines umgekehrten V, das einen vorgegebenen Spitzenwinkel hat, dessen Kopfabschnitt jedoch allgemein in der Form eines umgekehrten U gekrümmt ist, das einen Fluiddruck aufnimmt und zur Endfläche des Kopfes des Kolbens überträgt. Die Kappe hat einen mittleren Wandabschnitt, der sich ausgehend von dem Kopfabschnitt an dem Spitzenwinkel erstreckt und dafür vorgesehen ist, sich in einer Schiebebewegung zu der Basis des Vorsprungs entlang der geneigten, kegelstumpfförmigen Fläche des Vorsprungs des Kolbenführungsteils zu bewegen, wenn sie einem Fluiddruck oberhalb eines vorgegebenen Wertes ausgesetzt wird. Das äußere Ende des mittleren Wandabschnittes ist mit einem verdickten, ringförmigen Außenumfangsabschnitt gebildet, der in der ringförmigen Aussparung aufgenommen ist, die in der Wand gebildet ist, welche den Fluiddurchgang in dem Anschluß bildet und von dem Außenumfang des Vorsprungs entfernt ist, um die Durchgangsseite von der Seite des Kolbenführungsteils abzudichten. Dieser Absatz wird weiter in die Aussparung hineingedrückt, wenn ein Fluiddruck oberhalb des vorgesehenen Wertes auftritt, um die Dichtungswirkung zu verbessern.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist der Spitzenwinkel so gewählt, daß die Länge des mittleren Wandabschnittes relativ zu dem Außendurchmesser des Absatzes lang ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann, wenn dies gewünscht wird, ein ringförmiges Teil mit einem geringen Reibungskoeffizienten zwischen der Kappe und der kegelstumpfförmigen Fläche des Vorsprungs des Kolbenführungsteils angeordnet werden. Bei diesem Merkmal wird der Gleitreibungswiderstand bei einer Verschiebung des mittleren Wandabschnittes der Kappe entlang der geneigten Fläche des Vorsprungs vermindert
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen einem Sitz, der eine auf Druck ansprechende Scheibe aufnimmt, und der gegenüberliegenden Fläche des Kolbenführungsteilseine zweite Membran angeordnet, die aus einem elastischen Material oder einer hochfesten flexiblen Folie besteht. Ein Elastomer-Dichtungsteil, beispielsweise ein O-Ring, ist zwischen der Innenwand des Anschlusses, der den Hohlraum bildet, in welchem der Sitz angeordnet ist, und dem Sitz auf der einen Seite und der zweiten Membran auf der anderen Seite angeordnet, um eine zweite Fluiddichtung zu bilden, die ein Fließen von Fluid zwischen dem Kolben und der auf Druck ansprechenden Scheibe sowie zwischen dem Außenraum des Schaltergehäuses und dem Innenraum und dem Hohlraum verhindert. Gemäß dieser Ausführungsform wird während der Periode der Druckbeaufschlagung des Fluiddrucks im wesentlichen die gesamte Fläche der Membran von den Flächen der auf Druck ansprechenden Scheibe und dem Sitz gestützt.
Gemäß einem wiederum weiteren Merkmal der Erfindung ist der Schaltmechanismus durch einen ersten und einen zweiten, elektrisch leitenden Metallanschluß gebildet, und ein bewegbarer Federarm ist mit einem Ende mit einem der Anschlüsse verbunden, wobei an seinem entgegengesetzten, freien Ende ein bewegbarer Kontakt angebracht ist. Der bewegbare Arm weist einen integral angebrachten Bewegungs-Übertragungsoder Betätigungsarm auf, der sich zwischen dessen beiden Enden von diesen nach oben erstreckt. Der bewegbare Kontakt kann in und außer Berührung mit einem feststehenden Kontakt bewegt werden, der an dem anderen der beiden Anschlüsse vorgesehen ist, und das freie Ende des Betätigungsarms ist mit der Mitte der auf Druck ansprechenden Scheibe ausgerichtet und kann gegen diese beaufschlagt werden.
Der bewegliche Federarm wird flexibel bewegt in Abhängigkeit von einer Bewegung der auf Druck ansprechenden Scheibe, die durch den Betätigungsarm übertragen wurde, wenn die auf Druck ansprechende Scheibe in Abhängigkeit von Bewegungen des Kolbens von einer gekrümmten Gestalt in die entgegengesetzt gekrümmte Gestalt betätigt wurde, wodurch der Spalt zwischen dem bewegbaren und dem festen Kontakt geschlossen oder geöffnet wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind alle Druckerfassungsteile, also der Kolben, das Kolbenführungsteil, die Kappe, die auf Druck ansprechende Scheibe und der Sitz der auf Druck ansprechenden Scheibe, zu einer Einheit miteinander befestigt, wodurch eine Druckbetätigungsmechanismus-Unterbaugruppe in einem oberen Gehäuse gebildet wird, während ein elektrischer Schaltmechanismus, der den ersten und den zweiten Anschluß, den beweglichen Federarm und den feststehenden und den beweglichen Kontakt enthält, integral in einem unteren Gehäuse enthalten ist, wodurch eine Schaltmechanismus-Unterbaugruppe gebildet ist.
Eine ringförmige Umfangswand erstreckt sich von dem oberen Gehäuse nach unten zu einem freien Endabschnitt, der nach innen gebogen ist, um den Außenumfangsteil der untersten Komponente der Druckbetätigungsmechanismus-Unterbaugruppe festzulegen. Das Vorsehen von getrennten Druckerfassungsund elektrischen Schaltungs-Unterbaugruppen bietet den Vorteil, daß jede Unterbaugruppe als getrennte Einheit getrennt getestet werden kann.
Eine ringförmige Umfangswand erstreckt sich auch von dem Außenumfangsrand des Sitzes nach unten, wobei der untere Abschnitt der Wand nach innen gebogen ist, um einen oberen Flansch des unteren Gehäuses festzulegen und zu sichern. Ein Dichtungsteil, beispielsweise eine Dichtungsscheibe, ist zwischen dem Sitz und dem oberen Flansch des unteren Gehäuses vorgesehen, wodurch das Innere des unteren Gehäuses vom Außenraum abgedichtet ist und der Schaltmechanismus im Inneren geschützt ist.
Wenn der Fluiddruck des Systems ansteigt, wirkt der Druck des Fluids auf die Kappe, wodurch eine Druckkraft, die gleich dem Produkt aus dem Fluiddruck und der Flächengröße des Querschnittes der Endfläche des Kolbens ist, über die Kappe auf den Kolben aufgebracht wird. Aufgrund der Druckkraft sucht der Kolben, sich in einer von dem Kolbenführungsteil geführten Richtung zu bewegen, wobei eine Druckkraft von der anderen Endfläche des Kolbens auf die auf Druck ansprechende Scheibe übertragen wird.
Wenn die Druckkraft, die von dem Kolben übertragen wird, das Betätigungsniveau der auf Druck ansprechenden Scheibe erreicht, wird die Scheibe betätigt, und sie bewegt sich von der ersten gekrümmten Stellung in die entgegengesetzt gekrümmte Stellung, wobei der Kolben nachfolgt. In Abhängigkeit von dieser Betätigung wird der bewegliche Kontakt des Schaltmechanismus in oder außer Berührung mit dem feststehenden Kontakt bewegt.
Wenn der Fluiddruck des Systems abfällt, wird die von dem Kolben übertragene Druckkraft vermindert. Wenn diese Druckkraft das Rückkehr-Betätigungsniveau der auf Druck ansprechenden Scheibe erreicht, wird diese betätigt, und sie bewegt sich aus der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung, wobei der bewegliche Kontakt in seine vorherige Stellung in Berührung oder außer Berührung zurückkehrt. Wenn die Scheibe in die erste Stellung betätigt und bewegt wird, wird der Kolben in eine Richtung bewegt und zurückgestellt, die entgegengesetzt zu der oben beschriebenen ist.
Die Kappe verbleibt in engem Eingriff mit dem Kopf des Kolbens und dem Vorsprung des Kolbenführungsteils gemäß der Form des Kopfes des Kolbens und der kegelstumpfförmigen Gestalt des Vorsprungs des Kolbenführungsteils. Wenn der Fluiddruck ansteigt, wird dieser auf die Endfläche des Kolbens durch die Kappe übertragen. Gleichzeitig wird die Kappe aufgrund ihrer hohen Elastizität und hohen Flexibilität elastisch verformt oder gedehnt gemäß der Bewegungswirkung des Kolbens, wenn sich dieser bewegt.
Beispielsweise bewegt sich der Kopf der Kappe entlang der Längsachse in der Richtung der Bewegung des Kolbens, und die mittlere Wand bewegt sich in einer leichten Schiebebewegung entlang der geneigten Fläche des kegelstumpfförmigen Vorsprungs.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann ein Rückhalte-Ringteil in einem Sitz angeordnet werden, der in dem oberen Abschnitt des Vorsprungs gebildet ist, so daß er zwischen dem Kolben und der Kappe angeordnet ist, damit er ein Eintreten der Kappe in den Spalt zwischen dem Kolben und der Bohrung in dem Kolbenführungsteil verhindert, wobei die obere Fläche des Ringes geneigt ist, so daß sie an die kegelstumpfförmige Fläche des Vorsprungs angepaßt ist, damit eine Gleitreibung vermindert ist. Bei einer Ausführungsform ist der Kolben in das Ringteil unter der Verwendung einer Preßpassung eingesetzt, so daß jegliches Spiel verhindert ist, damit ein Eintreten wirksam verhindert ist. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Ring so gewählt, daß ein Spalt mit dem Kolben vorliegt, und die geneigte Fläche kann sich nach innen zu dem Kolben bewegen, um den Spalt zu verschließen, wenn ein Fluiddruck vorliegt. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform ist das Ringteil geschlitzt, wodurch die Bohrung des Ringes verkleinert werden kann, wenn ein Fluiddruck vorliegt.
Der Kopf der Kappe befindet sich eng anliegend an dem Ende des Kolbens und dem oberen Teil des kegelstumpfförmigen Vorsprungs. Zusätzlich liegt die mittlere Wand eng an der geneigten Fläche des Vorsprungs an, und der Außenumfangsabsatz ist zwischen dem Kolbenführungsteil und dem Gehäuse zusammengedrückt. Außerdem drückt ein ansteigender Fluiddruck den Absatz weiter in die Aussparung in der Wand des Gehäuses hinein, wodurch die Wirksamkeit der Dichtung erhöht wird. Die Kappe dient nicht nur dazu, den Fluiddruck zu übertragen, sondern sie dient auch dazu, die Fluiddurchgangsseite von dem Kolbenführungsteil einschließlich des Kolbens und der auf Druck ansprechenden Scheibe abzudichten. Die Kappe weist eine hohe Elastizität und Flexibilität auf und verformt und bewegt sich in Abhängigkeit von der Wirkung des den Druck erfassenden Teils, wodurch das übertragen des Fluiddrucks und das Abdichten des Fluids für eine lange Zeitdauer akkurat mittels der Gestalt des an dem Kolbenführungsteil gebildeten Vorsprungs ausgeführt werden kann.
Da sich die Kappe flexibel und elastisch in Abhängigkeit von der Bewegung des Kolbens verformt, liegt außerdem nur ein geringer Reibungs- oder Gleitwiderstand vor, wodurch ein Verschleiß oder eine Beschädigung der Kappe selbst sowie von beweglichen Teilen, die an die Kappe angrenzen, beispielsweise des Kolbens, minimiert werden.
Die verbesserte Kappe und der kegelstumpfförmige Vorsprung ermöglichen es, die Anzahl von Bauteilen zu vermindern, die bei Schalterkonstruktionen gemäß dem Stand der Technik im Bereich des Kolbens und der auf Druck ansprechenden Scheibe als notwendig angesehen wurden; auf diese Weise wird ein kompakter Schaltmechanismus mit weniger Bauteilen erzielt.
Außerdem wirkt der Fluiddruck auf den Kopf der Kappe und einen kleinen Bereich des mittleren Wandabschnittes ein, der sich an den Kopf anschmiegt, wodurch effektiv der Fluiddruck, der auf diesen kleinen Flächenbereich aufgebracht ist, auf die Endfläche des Kolbens übertragen werden kann. Entsprechend kann der hohe Fluiddruck in eine geringe Antriebskraft für den Kolben umgewandelt werden, und die Schaltwirkung kann akkurat unter Verwendung dieser Antriebskraft ausgeführt werden. Selbst im Falle eines Hochdrucksystems kann die auf die auf Druck ansprechende Scheibe einwirkende Last vermindert werden, wodurch es möglich ist, die Abmessung und die Dicke der auf Druck ansprechenden Scheibe, des die Scheibe tragenden Teils sowie des Gehäuses zu vermindern. Zusammen mit der Verminderung der Anzahl der Bauteile trägt dies zu einer Verminderung der Größe und des Gewichts der Schalterkonstruktion bei.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein beweglicher Federarm an einem Anschluß des Schaltmechanismus vorgesehen, und ein Betätigungsarm, der sich integral von dem Arm zwischen seinen entgegengesetzten Enden nach oben erstreckt, wird dazu verwendet, eine Bewegung zu und von einer auf Druck ansprechenden Scheibe zu übertragen, um den Federarm direkt gemäß der Bewegung der Scheibe zu bewegen, wobei der bewegbare Kontakt, der an dem Arm vorgesehen ist, in und außer Berührung mit dem feststehenden Kontakt des anderen Anschlusses bewegt wird. Als Folge davon werden die Hilfsmechanismen zum Führen und Tragen einer herkömmlichen Stange und eines herkömmlichen Stiftes sowie die Stange und der Stift, die zur Bewegungsübertragung verwendet wurden, nicht mehr benötigt. Somit kann die Anzahl der notwendigen Bauteile und der notwendige Raum weiter vermindert werden. Aufgrund der Beseitigung der Stange und des Stiftes und der sie tragenden Mechanismen wird von deren Verschiebebewegung kein Verschleiß und keine Beschädigung hervorgerufen
Gemäß einer modifizierten Ausführungsform ist ein Bewegungsübertragungsstift auf einem Träger angebracht, der zwischen dem Kolben und der auf Druck ansprechenden Scheibe angeordnet ist, und die zweite Membran ist zwischen dem Kolben und dem Stift angeordnet. Die Flächengröße des Stiftes ist so gewählt, daß sie größer als der Kopf des Kolbens ist, so daß selbst im Falle eines Fluidlecks durch die Kappe der auf den vergrößerten Flächenbereich des Stiftes einwirkende Druck bewirkt, daß dieser die Scheibe betätigt und einen normalerweise geschlossenen Schalter bei Druckniveaus öffnet, die geringer als das vorgeschriebene Niveau sind, um einen ausfallsicheren Modus zu schaffen.
Aus der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung und die zugehörigen Vorteile in leichter Weise für den Fachmann, und die Erfindung kann leicht aus dieser Beschreibung verstanden werden. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in allen Ansichten die gleichen Bauteile bezeichnen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

- die Figuren 1 und 2 sind Querschnittsansichten eines erfindungsgemäßen Druckschalters, in denen ein Schalter in einem nicht betätigten bzw. einem betätigten Zustand dargestellt ist;
- die Figuren 3(a) und 3(b) zeigen schematisch einen normalerweise geöffneten elektrischen Schalter, wie er in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, mit den Kontakten in der geöffneten Stellung bzw. der geschlossenen Stellung;
- die Figuren 4(a) und 4(b) zeigen schematisch entsprechend den Figuren 3(a) und 3(b) einen normalerweise geschlossenen elektrischen Schalter mit den Kontakten im geschlossenen Zustand bzw. im geöffneten Zustand;
- Figur 5 ist ein vergrößerter Abschnitt des Bereichs A von Figur 1;
- Figur 6 ist ein vergrößerter Abschnitt des Bereichs B von Figur 2;
- Figur 7 ist eine weiter vergrößerte Ansicht entsprechend derjenigen von Figur 5, in der eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;
- Figur 8 ist eine Ansicht entsprechend derjenigen von Figur 1 einer modifizierten Ausführungsform, die in dem nicht betätigten Zustand dargestellt ist und einen normalerweise geschlossenen elektrischen Schalter aufweist;
- Figur 9 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnittes des Kolbens und der Kappe von Figur 8;
- Figur 10 ist eine Ansicht entsprechend derjenigen von Figur 9 mit dem Kolben und der Kappe in der betätigten Stellung;
- Figur 11 ist eine vergrößerte Explosionsansicht eines Kolbens und eines Rückhalte-Ringteils; und
- die Figuren 12(a) und 12(b) sind perspektivische Ansichten eines alternativen Rückhalte-Ringteils, das in einem Zustand gezeigt ist, wenn es einem geringen Druck ausgesetzt ist, bzw. in einem Zustand, wenn es einem hohen Druck ausgesetzt ist.

Beschreibung der bevorzuaten Ausführungsformen

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ist zu sehen, daß das Gehäuse für einen erfindungsgemäßen Druckschalter ein kombiniertes oberes Gehäuse oder Anschlußteil 10 enthält, das aus einem beliebigen geeigneten Material besteht, beispielsweise nichtrostendem Stahl, und ein unteres Gehäuse 20, das vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, beispielsweise Kunststoff.
Der Körper des oberen Gehäuses ist vorzugsweise mit hexagonaler Gestalt gebildet, wobei der Kopf oder Einlaßabschnitt die Gestalt einer Stange hat, auf deren Außenumfangsf äche ein Gewinde 101 gebildet ist. Entlang der Richtung einer Längsachse in der Mitte des oberen Gehäuses 10 ist eine Bohrung 102 gebildet, um einen Fluiddurchgang auszubilden. Die Bohrung 102 enthält einen angeschrägten Eingangsabschnitt 102a und einen Fluideinlaßdurchgang 102b, der sich zweckmäßigerweise gleichförmig mit gleichbleibendem Durchmesser in das Innere des Gehäuses von dem Eingangsabschnitt 102a bis zu einem erweiterten Durchgang 102c hin erstreckt, der sich von dem Durchgang 102b kegelig zum Inneren hin erweitert. Der vergrößerte Durchgang 102c führt zu einem Hohlraum 103, der einen noch größeren Durchmesser hat und so gebildet ist, daß er nach unten geöffnet ist. Von dem Körper erstreckt sich eine Seitenwand oder Schürze 104 nach unten, um die Seitenwand des Hohlraums 103 zu bilden.
Ein zweiter nach außen kegeliger Abschnitt 102d ist an dem unteren Abschnitt des Bereichs 102c in Verbindung mit dem Hohlraum 103 gebildet. Der Kegelwinkel des Teils 102d, also sein Neigungswinkel, ist so gewählt, daß er kleiner als der Neigungswinkel des Vorsprungs 121 ist, der weiter unten beschrieben wird. Der Außenumfangsabsatz der Kappe 14, die ebenfalls weiter unten beschrieben wird, ist in eine ringförmige Aussparung 102e eingesetzt, die zwischen dem kegeligen Abschnitt 102d und dem Vorsprung 121 gebildet ist.
Am oberen Abschnitt des Hohlraums 103 des oberen Gehäuses 10 ist ein Kolbenführungsteil 12 zum Führen der Kolbengruppe 11 angeordnet. Eine Führungsbohrung 120 ist entlang der Längsachse durch das Kolbenführungsteil 12 in dessen Mitte gebildet. Die Kolbengruppe 11 enthält einen Kolben 111, der verschiebbar in die Führungsbohrung 120 eingesetzt ist und entlang der Längsachse der Bohrung beweglich ist. Eine Anschlagfläche 120c ist durch eine Bohrung 120a mit kleinerem Durchmesser gebildet, die in der Mitte des Führungslochs 120 gebildet ist und die sich zu einer Bohrung 120b mit größerem Durchmesser erstreckt, die sich wiederum zu der unteren Fläche des Führungsteils 12 erstreckt. Die Kolbengruppe 11 enthält außerdem einen Stift 112, der angrenzend an den Kolben 111 und unterhalb von diesem angeordnet ist. In die Bohrung 120a mit kleinem Durchmesser des Führungslochs 120 ist ein Abschnitt lila mit kleinem Durchmesser eingesetzt, der an dem unteren Abschnitt des Kolbens 111 gebildet ist, und der Stift 112 ist verschiebbar in der Bohrung 120b aufgenommen. Der Durchmesser des Stiftes 112, der größer als der Durchmesser der Bohrung 120a ist, begrenzt die Bewegung des Stiftes 112 nach oben.
Eine Bewegung des Kolbens 111 nach unten wird, wie in Figur 2 zu sehen ist, durch das Anliegen des zwischen den beiden Abschnitten mit den verschiedenen Durchmessern des Kolbens 111 gebildeten Absatzes an der Anschlagfläche 120c begrenzt, die durch die Bohrung 120a gebildet ist, wodurch wirksam das übertragen jeglicher das Ansteigen des Fluiddrucks begleitenden Überlast auf die auf Druck ansprechende Scheibe 16 verhindert wird. Wenn der Kolben 111 weiter nach oben bewegt wird, wie in Figur 1 dargestellt, wird die obere Endfläche des Stiftes 112 von dem unteren Absatz 120d des Lochs 120a mit kleinem Durchmesser zurückgehalten.
Der mittlere Abschnitt der oberen Fläche der Fluiddurchgangsseite des Kolbenführungsteils 12 steht von dem mittleren Körperabschnitt des Führungsteils 12 kegelig nach oben hervor, um einen kegelstumpfförmigen Vorsprung 121 zu bilden, also in der Form eines umgekehrten V. Das Führungsloch 120 erstreckt sich durch die Spitze des Vorsprungs 121. Die Länge des Kolbens 111 ist so gewählt, daß der Kopflub des Kolbens 111 aus der Spitze des Vorsprungs 121 hervorsteht. Wenn der Kolben 111 einem hohen Fluiddruckniveau ausgesetzt ist und sich in die in Figur 2 dargestellte Stellung bewegt, wird der Abstand, mit dem der Kopf 111b des Kolbens 111 über den Vorsprung 121 hervorsteht, entsprechend um diesen Betrag vermindert.
Anliegend an dem Vorsprung 121 des Kolbenführungsteils 12 sowie an dem Kopf 111b des Kolbens 111 ist eine Membran oder Kappe 14 angebracht, die allgemein konisch in der Form eines umgekehrten V gebildet ist.
Die Kappe 14 besteht aus einem Material mit hoher Dehnbarkeit oder Elastizität, beispielsweise EP (Ethylen-Propylen), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) oder einem anderen Elastomer, und sie ist durch Harzformen gebildet. Die Kappe 14 ist integral mit einem Kopfabschnitt 141 (siehe insbesondere die Figuren 5 und 6) gebildet, der allgemein U-förmig ist und an den Kopf 111b des Kolbens 111 angepaßt ist, sowie mit einer mittleren Wand 142, die sich von dem Kopf 141 aus in einem Winkel erstreckt, wodurch die geneigte Fläche des Vorsprungs 121 abgedeckt ist, und einem äußeren, vorzugsweise dickeren ringförmigen Absatz 143, der am Außenumfang der mittleren Wand 142 gebildet ist.
Die Kappe 14 weist eine hohe Flexibilität auf und wird in Abhängigkeit von Bewegungen des Kolbens 111 elastisch verformt. Wenn der Fluiddruck in dem System ansteigt, empfängt der Kopf 141 der Kappe 14 den Fluiddruck, und er überträgt den Druck auf den Kopf 111b des Kolbens 111, und gleichzeitig bewegt und verformt er sich in der gleichen Richtung zusammen mit der Bewegung des Kolbens 111, wenn sich der Kolben 111 in Abhängigkeit von dem Fluiddruck bewegt. Zusätzlich bewegt sich die mittlere Wand 142 mit einer Verschiebebewegung nach unten auf der kegelstumpfförmigen Fläche in Richtung des Außenumfangs des Vorsprungs entlang der geneigten, kegelstumpfförmigen Fläche.
Der Außenumfangsabsatz 143, der in die Aussparung 102e eingesetzt ist, dichtet den Spalt zwischen der Innenwand des oberen Gehäuses 10 und dem Kolbenführungsteil 12 ab. Gleichzeitig empfängt eine Schulter 144 des Absatzes 143 einen Fluiddruck, wenn dieser angestiegen ist, und sie drückt den Absatz weiter in die Aussparung 102e, wodurch die Dichtungswirkung verbessert wird.
Der Winkel, den die mittlere Wand 142 mit dem Kopf 141 bildet, ist so gewählt, daß die Länge der mittleren Wand 142 relativ lang ist, während deren Außendurchmesser oder der Durchmesser des Außenumfangsabsatzes 143 relativ klein ist, um die Kräfte auf die internen Komponenten zu minimieren.
Ein Scheibensitzelement 15 ist unter dem Kolbenführungsteil 12 in dem unteren Abschnitt des Hohlraums 103 des oberen Gehäuses 10 angeordnet, der von den Seitenwänden 104 umgeben ist. Auf den einander gegenüberliegenden Flächen des Scheibensitzelementes 15 und des Kolbenführungsteils 12 sind tellerförmige Aussparungen 150 und 122 gebildet, um einen Raum für die auf Druck ansprechende Scheibe 16 zu bilden, die sich innerhalb der beiden Aussparungen 150 und 122 zwischen entgegengesetzt gekrümmten Formen bewegen kann. Der Außenumfangsrand der auf Druck ansprechenden Scheibe 16 ist auf einer Stufe 151 getragen, die am Außenumfangsrand der Aussparung 150 des Scheibensitzelementes 15 gebildet ist Die auf Druck ansprechende Scheibe ist vorzugsweise eine Schnappwirkungsscheibe 16, die mit einer gekrümmten Fläche mit einer ausgewählten Krümmung aus einem Federmaterial gebildet ist, beispielsweise nichtrostendem Stahl, und eine Änderung ihrer gekrümmten Gestalt wird mit Schnappwirkung zwischen einer ersten, nach oben konvexen Gestalt, wobei die Mitte nach oben gekrümmt ist, wie in Figur 1 dargestellt ist, und einer zweiten, nach oben konkaven Gestalt bewirkt, wobei die Mitte nach unten gekrümmt ist, wie in Figur 2 dargestellt ist.
Der Stift 112 des Kolbens 11 ist gegen die Mitteifläche der Schnappwirkungsscheibe 16 durch eine flexible Membran 17 hindurch beaufschlagt. Die Membran 17 ist aus einem geeigneten Material gebildet, beispielsweise einem hochelastischen Hochpolymer EP, EPDM oder einem hochfesten Folienmaterial wie PEEK (Polyether-Etherketon). Der Außenumfangsabschnitt der Membran 17 ist zwischen dem Außenumfangsabschnitt des Kolbenführungsteils 12 und dem Außenumfangsabschnitt des Scheibensitzelementes 15 gehalten.
Das für die Membran 17 gewählte Material ist so ausgewählt, daß es mit dem Betriebsfluid des Systems kompatibel ist, beispielsweise die oben genannten EP, EPDM oder PEEK, die zusammen mit Bremsfluid verwendet werden können. Die Membran ist im wesentlichen über ihre gesamte Fläche von der Schnappwirkungsscheibe 16 und dem Scheibensitzelement 15 gestützt. Daher ist die in der Membran 17 erzeugte Belastung minimiert.
Der obere Außenumfangsrand des Scheibensitzelementes 15 ist bei 18 ausgespart und weist eine geneigte Fläche 156 auf, und ein Dichtungsteil, beispielsweise ein O-Ring 19, ist in der Aussparung 18 zwischen der inneren Fläche der Seitenwand 104 des oberen Gehäuses 10 und dem Außenumfangsabschnitt der unteren Fläche des Kolbenführungsteils 12 angeordnet. Die Membran 17 und der O-Ring 19 dienen als sekundäres, redundantes Dichtungsmittel, um die Dichtung der Kappe 14 abzusichern, so daß selbst dann, wenn die Dichtung der Kappe 14 gebrochen wäre und das Betriebsfluid an der Kappe 14 vorbeifließen und durch einen Spalt zwischen dem Kolben 11 und dem Führungsloch 120 des Kolbenführungsteils 12 oder den Spalt zwischen dem Außenumfang des Kolbenführungsteils 12 und der inneren Wand des oberen Gehäuses 10 eintreten würde, ein Fließen des Betriebsfluids in die Schalterkammer in dem unteren Gehäuse 20 von der Membran 17 und dem O-Ring 19 verhindert würde, wodurch die Abdichtungswirkung verbessert ist. Das Merkmal einer redundanten Abdichtung ist insbesondere vorteilhaft, wenn es bei einem System verwendet wird, bei dem ein Austreten des Betriebsöls eine extrem nachteilige Auswirkung hätte, beispielsweise bei dem Bremssystem eines Kraftfahrzeugs.
Zusätzlich verhindert der O-Ring, daß äußere Verunreinigungen, beispielsweise Wasser, von der Außenumgebung durch den Spalt zwischen der Innenfläche der Seitenwand 104 des oberen Gehäuses 10 und der oberen Fläche des Scheibensitzelementes 15 in die Schalterkammer eintreten.
Das untere freie Ende der Seitenwand 104 des oberen Gehäuses 10 ist bei 105 nach innen umgebogen, vorzugsweise entlang seinem gesamten Umfang, wodurch der untere Umfangsaußenrand des Scheibensitzelementes 15 festgelegt und gesichert ist. In der Mitte des Scheibensitzelementes 15 ist eine sich durch dieses hindurch erstreckende Öffnung 152 gebildet. Eine Seitenwand 153 erstreckt sich wie eine Schürze um den Außenumfang der unteren Fläche des Scheibensitzelementes herum und ist bei 154 nach innen gebogen, um einen Flansch 201 festzulegen und zu sichern, der am oberen Abschnitt des unteren Gehäuses 20 gebildet ist.
An der unteren Fläche des Scheibensitzelementes 15 innerhalb der Seitenwand 153 ist eine ringförmige Aussparung 155 gebildet, in welche eine Dichtung 21 eingesetzt ist, um einen Durchtritt zwischen dem Flansch 201 und der unteren Fläche des Scheibensitzelementes 15 zu verhindern.
Das untere Gehäuse 20 ist aus einem Körper 200 gebildet, der an seinem oberen Ende einen Flansch 201 aufweist sowie einen Anschlußabschnitt 210, der an seinem unteren Abschnitt gebildet ist. Der Körper 200 ist mit einer Schalterkammer gebildet, die oben geöffnet ist und Schlitze 202 und 202 aufweist, die mit der Anschlußaussparung 211 des Anschlußabschnittes 210 in Verbindung stehen, die mittig in der unteren Wand ausgebildet ist. Die Aussparung 211 des Anschlußabschnittes 210 ist nach unten geöffnet
Innerhalb des unteren Gehäuses 20 ist ein Schaltmechanismus 30 angeordnet. Der Schaitmechanismus 30 enthält zwei metallische Anschlüsse 31 und 32, die in die entsprechenden Schlitze 202 und 202 eingesetzt sind, und einen allgemein J-förmigen, beweglichen Federarm 34, dessen eines Ende an das freie Ende am oberen Abschnitt des einen Anschlusses 31 mittels eines Niets 33 befestigt ist und dessen anderes Ende sich von diesem weg und dann zurück zum oberen Ende des anderen Anschlusses 32 erstreckt.
Die Anschlüsse 31 und 32 erstrecken sich durch die Schlitze 202 in die Anschlußaussparung 211 des Anschlußabschnittes 210, wie oben ausgeführt wurde. An dem oberen Ende des Anschlusses 32 ist ein feststehender Kontakt 321 vorgesehen. Der bewegliche Federarm 34 ist aus einem elektrisch leitenden, metallischen Blattfedermaterial gebildet und weist an seinem freien Ende einen beweglichen Kontakt 35 auf. Der bewegliche Federarm 34 hat eine allgemein V-förmige Gestalt, wobei sich der bewegliche Kontakt 35 in oder außer Berührung mit dem feststehenden Kontakt 321 des anderen Anschlusses 32 bewegt, wodurch der Spalt zwischen den Anschlüssen 31 und 32 geöffnet oder geschlossen wird.
Zwischen den zueinander entgegengesetzten Enden des Federarms 34 erstreckt sich ein Betätigungsarm 341 ausgehend von diesem allgemein koaxial mit dem Kolben 11 durch die Öffnung 152 des Scheibensitzelementes 15 nach oben, wobei sein freies Ende gegen den Mittelabschnitt der unteren Fläche der Schnappwirkungsscheibe 16 gedrückt wird.
Der Betätigungsarm 341 überträgt die Bewegung der Schnappwirkungsscheibe 16 direkt auf den beweglichen Federarm 34 und bewegt diesen so, daß der bewegliche Kontakt 35 den feststehenden Kontakt 321 berührt oder nicht berührt.
Es ist zu sehen, daß auf das Niet 33, wenn dies gewünscht wird, verzichtet werden kann, indem beispielsweise integral ein nietförmiges Verbindungsteil am oberen Rand von einem der Anschlüsse 31 vorgesehen wird und ein Ende des beweglichen Federarms 34 an diesem Verbindungsteil befestigt wird, oder indem der Federarm direkt mit dem Anschluß 31 beispielsweise durch Schweißen oder ähnliches verbunden wird.
Bei dem beschriebenen Druckschalter wird der bewegliche Kontakt 35 von dem feststehenden Kontakt 321, wie dies in Figur 3(a) dargestellt ist, getrennt, wenn sich die Schnappwirkungsscheibe 16 in der in Figur 1 dargestellten Gestalt befindet, wodurch ein geöffneter Zustand des Schalters erhalten wird. Wenn die Schnappwirkungsscheibe umschnappt und sich in die in Figur 2 dargestellte zweite Gestalt bewegt, befindet sich der bewegliche Kontakt 35 in Berührung mit dem feststehenden Kontakt 321, wie dies in Figur 3(b) dargestellt ist, wodurch ein geschlossener Zustand erhalten wird.
Anders ausgedrückt ist der Druckschalter gemäß der beschriebenen Ausführungsform ein Schalter mit normalerweise offenen Kontakten (NO), wobei die Kontakte 321 und 35 voneinander getrennt sind, wie dies in Figur 3(a) dargestellt ist, wenn die auf die Schnappwirkungsscheibe 16 aufgebrachte Druckkraft kleiner als ein vorbestimmtes Niveau ist, wenn also der Fluiddruck kleiner als ein eingestellter Wert ist, woraus sich ein geöffneter Zustand ergibt.
Es ist allerdings auch möglich, einen Schaltmechanismus 30 der Art zu schaffen, daß das Öffnen und Schließen der Kontakte relativ zum vorher beschriebenen umgekehrt ist. Beispielsweise ist es möglich, die Schalterstruktur eines normalerweise geschlossenen Schalters (NC) zu verwenden, wobei beide Kontakte 35 und 321 einander berühren, wie dies in Figur 4(a) dargestellt ist, wodurch bei Fluiddrücken unterhalb eines eingestellten Wertes ein Schalter mit einem geschlossenen Zustand erhalten wird und dann, wenn die Schnappwirkungsscheibe 16 bei höheren Drücken betätigt wird, ein geöffneter Schalterzustand erhalten wird, wie dies in Figur 4(b) dargestellt ist, wobei sich die Scheibe in der in Figur 2 dargestellten zweiten Gestalt befindet. Diese Schalterstruktur kann einfach dadurch erhalten werden, indem das Verhältnis zwischen dem beweglichen Kontakt 35 und dem feststehenden Kontakt 321 dahingehend umgekehrt wird, daß es entgegengesetzt zu dem oben beschriebenen ist
Der erfindungsgemäße Druckschalter kann bei Luftdrucksystemen oder Öldrucksystemen verwendet werden, indem das Gewinde 101 des stangenartigen Kopfes des oberen Gehäuses 10 in eine (in den Zeichnungen nicht dargestellte) Gewindebohrung eines Rohrsystems oder ähnlichem eingeschraubt wird. Der hexagonale Kopf des oberen Gehäuses 10 erleichtert das Einschrauben mit einem Schraubenschlüssel. Die Anschlüsse 31 und 32 des Schaltmechanismus 33 werden dann mit Elektrodenanschlüssen des (in den zeichnungen nicht dargestellten) Stromkreises über den Anschlußabschnitt 210 des unteren Gehäuses 20 verbunden.
Das Betriebsfluid des Luftdruck- oder des Öldrucksystems befindet sich in der Bohrung 102b des oberen Gehäuses 10 und in dem erweiterten Durchgang 102c sowie in Berührung mit der Kappe 14. Der Fluiddruck wirkt auf den Kopf 111b des Kolbens 111 durch den Kopf 141 der Kappe 14 ein und wird in eine Kraft umgesetzt, die auf die Mitte der Schnappwirkungsscheibe 16 mittels des Stiftes 112 der Kolbengruppe 11 durch die Trennwand 17 übertragen wird.
Wie oben erläutert wurde, ist die Schnappwirkungsscheibe 16 ein Federteil, das im Ausgangszustand eine erste, nach oben gekrümmte konvexe Gestalt hat, die in den Figuren 1 und 5 dargestellt ist, bis die Kraft, die von dem Stift 112 der Kolbengruppe 11 übertragen wird, den eingestellten Wert oder das Betätigungsniveau der Scheibe überschreitet, oder bis anders ausgedrückt der Fluiddruck den voreingestellten Wert überschreitet.
Wenn sich die Schnäppwirkungsscheibe 16 in der ersten Gestalt befindet, befindet sich der bewegliche Federarm 34 zusammen mit dem Betätigungsarm 34 in seiner oberen Stellung. Daher ist der bewegliche Kontakt 35, der an dem freien Ende des beweglichen Federarms 34 angebracht ist, von dem feststehenden Kontakt 321 getrennt, der an dem Metallanschluß 32 vorgesehen ist. Als Folge davon ist der Kreis zwischen den Anschlüssen 31 und 32 geöffnet, und der geöffnete Schalterzustand wird beibehalten.
Wenn die obere Endfläche des Stiftes 112 nach oben in die Stellung zurückkehrt, die von dem unteren Absatz 120d der Bohrung 120a mit kleinerem Durchmesser bestimmt ist, wie in den Figuren 1 und 5 dargestellt ist, steht der Kopf 111b des Kolbens 111 um einen ausgewählten Abstand über die Spitze des Vorsprungs 121 hervor, der auf dem Kolbenführungsteil 12 gebildet ist. Zusammen mit der Bewegung des Kolbens 111 bewegt und verformt sich der Kopf 141 der Kappe 14 in der gleichen Richtung, und er liegt eng an dem gesamten, über den Vorsprung 121 hervorstehenden Abschnitt des Kopfes 111b sowie an dem gesamten oberen Abschnitt des umgebenden Vorsprunges 121 an. In dieser Stellung wird der Kopf 141 der Kappe 14 annähernd in der Form eines U entsprechend der Form des Kopfes 111b des Kolbens 111 elastisch verstellt und verformt.
Zusätzlich bewegt sich die mittlere Wand 142 in einer Schiebebewegung entlang der geneigten Fläche des Vorsprungs 121 bei der Verformung und Bewegung des Kopfabschnittes 141 nach oben, wobei jedoch der Außenumfangsabsatz 143 der Kappe 14 weiterhin innerhalb der Aussparung 102e verbleibt, woraus sich ergibt, daß die Aussparung 102e durch den Außenumfangsabsatz 143 abgedichtet ist. Da die innere Fläche der Kappe 14 die gesamte Fläche des Kopfes 111b des Kolbens 111 und den Vorsprung 121 dicht berührt, ist der Spalt zwischen der Betriebsfluidseite und der Außenumfangsseite des Kolbenführungsteils 12 sowie der Spalt zwischen der Betriebsfluidseite und der Seite der Schnappwirkungsscheibe 16 einschließlich der Kolbengruppe 11 wirksam abgedichtet, wodurch ein Austreten des Betriebsfluids in den Schaltmechanismus verhindert ist.
Wenn der Fluiddruck ansteigt, steigt die von dem Stift 112 der Kolbengruppe 11 aufgebrachte Druckkraft proportional mit dem Fluiddruck an. Wenn der Fluiddruck den voreingestellten Wert erreicht, erreicht die von dem Kolben 112 auf die Schnappwirkungsscheibe 16 aufgebrachte Druckkraft den voreingestellten Wert oder den Schnappwirkungspunkt. Daraufhin wird die Schnappwirkungsscheibe 16 betätigt, und sie bewegt sich von der in Figur 1 dargestellten ersten Gestalt in die in Figur 2 dargestellte zweite Gestalt.
Wenn die Schnappwirkungsscheibe 16 betätigt wird und sich in die in Figur 2 dargestellte zweite Gestalt bewegt, wird die Kraft ihrer Betätigung und Bewegung direkt mittels des Betätigungsarms 341 auf den beweglichen Federarm 34 übertragen. Daher wird der Federarm 34 nach unten bewegt, und gleichzeitig wird der bewegliche Kontakt 35, der an dem freien Ende angebracht ist, in Berührung mit dem an dem Anschluß 32 angebrachten feststehenden Kontakt 321 bewegt, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Dementsprechend ist eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen 31 und 32 gebildet, und der Schalter nimmt einen geschlossenen Zustand an.
Wenn die Schnappwirkungsscheibe 16 betätigt wird und sich in die zweite Gestalt bewegt, bewegt sich weiterhin der Kolben 111 an eine vorbestimmte Stelle nach unten, wie in den Figuren 2 und 6 dargestellt ist, wobei sich der Kopf 141 der Kappe 14 nach unten bewegt und verlagert, wie dies ausführlich in Figur 6 dargestellt ist, und er wird aus der einem U angenäherten Gestalt, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, in einen Zustand verformt, der etwas nach außen verformt ist. Zusätzlich wird zusammen mit der von dem Anstieg des Fluiddrucks hervorgerufenen Verstellung des Kolbens 111 nach unten die mittlere Wand 142 der Kappe 14 in einer Schiebebewegung entlang der geneigten Fläche des Vorsprungs 121 zu dessen Basis hin bewegt.
Der Außenumfangsabsatz 143 wird beim Anstieg des auf die Schulter 144 wirkenden Fluiddrucks in die Aussparung 102e hineingedrückt, wodurch die Abdichtungswirkung innerhalb der Aussparung 102e verbessert wird.
Wenn die Schnappwirkungsscheibe 16 betätigt wird und sich in die zweite Gestalt bewegt, wird die Kolbengruppe 11 nach unten bewegt. Der Absatz auf dem Zapfen lila mit kleinem Durchmesser des Kolbens 111 wird von der Stufe oder der Anschlagfläche 120c des Abschnittes mit kleinerem Durchmesser des Führungslochs 120 gestoppt, woraus sich ergibt, daß die Bewegung nach unten begrenzt ist, so daß selbst dann, wenn der auf die Kappe 14 einwirkende Fluiddruck extrem hoch würde, keine übermäßige Last auf die Schnappwirkungsscheibe 16 und die anderen zugehörigen Bauteile übertragen wird.
Wenn anschließend der Fluiddruck abfällt, wird proportional zum Fluiddruck die Druckkraft vermindert, die von dem Stift 112 der Kolbengruppe 11 auf die Schnappwirkungsscheibe 16 übertragen wird. Wenn die Druckkraft auf das Niveau der
Rückkehrwirkung der Schnappwirkungsscheibe 16 in Verbindung mit der Rückstellkraft des Federarms 34 mittels des Betätigungsarms 341 abgesunken ist, wird die Scheibe betätigt, und sie bewegt sich zurück in die in Figur 1 dargestellte erste Gestalt.
Gleichzeitig verformt sich der Federarm 34 elastisch von der in Figur 2 dargestellten Stellung in eine in Figur 1 dargestellte Stellung nach oben, und der bewegbare Kontakt 321 an seinem freien Ende trennt sich von dem feststehenden Kontakt 321. Daher wird der Kreis zwischen den beiden Anschlüssen 31 und 32 geöffnet, und der Druckschalter kehrt in den in Figur 1 dargestellten Zustand mit geöffnetem Schalter zurück.
Wenn die Schnappwirkungsscheibe 16 betätigt wird und sich in die erste Gestalt bewegt, wird der Kolben 111 nach oben bewegt, und er kehrt in die oben beschriebene Stellung zurück. Zusammen mit der Betätigung und Bewegung der Schnappwirkungsscheibe 16 verformt sich die Membran 17 in einen nach oben gekrümmten Zustand entsprechend der Fläche der Schnappwirkungsscheibe 16.
Wenn der Kolben 111 nach oben bewegt wird und in seine ursprüngliche Stellung zurückkehrt, wie oben beschrieben wurde, steht der Kopf 111b des Kolbens 111 wieder um einen vorbestimmten Abstand über die Spitze des Vorsprungs 121 des Kolbenführungsteils 12 hervor. Zusätzlich wird der Kopf 141 der Kappe 14 bei der nach oben gerichteten Rückkehrbewegung des Kolbens 111 aufgrund eines Absinkens des Fluids bewegt und nach innen verformt, um mit der Umfangsfläche der Spitze des Vorsprungs 121 sowie mit dem Kopf 111b des Kolbens insgesamt in der Gestalt annähernd eines U in Berührung zu bleiben, wie dies in Figur 5 dargestellt ist.
Außerdem bewegt sich die mittlere Wand 142 in einer Schiebebewegung entlang der geneigten Fläche des Vorsprungs 121 entsprechend der nach oben gerichteten Rückkehrbewegung des Kolbens 111 nach oben. Zusätzlich wird die Druckkraft auf den Absatz 143 entsprechend einer Verminderung des Fluiddrucks vermindert, und der Absatz kehrt in die in Figur 5 dargestellte Stellung zurück. Auf diese Weise wird die Kappe 14 verstellt, verformt und in die in Figur 5 dargestellte Gestalt zurückgestellt.
Wie oben beschrieben wurde, wird die Kappe 14 insgesamt sowie ihre verschiedenen Teile gebogen und elastisch bewegt und verformt entlang den geneigten Flächen des Vorsprunges 121, modifiziert von den verschiedenen Stellungen des Kopfes 111b des Kolbens 111 in Abhängigkeit von einem Anstieg oder Abfallen des Fluiddrucks in Verbindung mit der Betätigung und Bewegung der Schnappwirkungsscheibe 16 von der ersten Gestalt in die zweite Gestalt, und umgekehrt.
Insbesondere wird die Kappe 14 gemäß dieser Ausführungsform, die aus einem Elastomer mit sehr hoher Elastizität gebildet ist, schnell ohne Erzeugung von das Zerstreuen der Energie beim Empfangen einer Zugkraft mittels des Fluiddrucks begleitender Wärme gedehnt, und sie zeigt eine hohe Elastizität und Zugfestigkeit im vollständig expandierten Zustand Wenn die Zugbelastung durch ein Vermindern des Fluiddrucks beseitigt ist, wird sie außerdem unmittelbar in ihre ursprüngliche Größe und Gestalt zurückgestellt, wie in Figur 5 dargestellt.
Wenn auf die Kappe 14 aufgrund eines Anstiegs des Fluiddrucks eine Druckkraft aufgebracht wird, wird bei dieser Ausführungsform ihr Kopf 141 kaum verformt, während er in der Richtung der Bewegung der Kolbengruppe 11 verstellt wird.
Bei dieser Gestaltung, bei der sich die mittlere Wand 142 in einer Schiebebewegung zur Basis des Vorsprungs 121 entlang der geneigten Fläche bei einem Anstieg des Fluiddrucks bewegt, dient die mittlere Wand 142 dazu, die auf die Kappe 14 aufgebrachte Belastung in einem merklichen Ausmaß zu vermindern, wodurch die Langlebigkeit der Kappe 14 verbessert wird.
Gemäß dieser Ausführungsform, bei welcher die mittlere Wand 142 mit einem vorbestimmten Winkel gebildet ist und die Länge der mittleren Wand 142 im Vergleich zur Kappe 14 aufgrund dieses Winkels insgesamt relativ lang und der Durchmesser des Außenumfangsabsatzes 143 relativ klein ist, kann die Druckkraft, die auf die verschiedenen Druckwirkungsteile des Druckhauptschalters aufgebracht wird, weiter vermindert werden. Daher kann der Fluiddruck in eine wiederum kleinere Schalterbetätigungskraft umgesetzt werden, wodurch es möglich ist, diesen Druckschalter mit einem hohen Fluiddruck zu schalten.
Gemäß dieser Ausführungsform ist weiterhin die Verstellung, die dann auftritt, wenn der Kolben 111 nach oben und nach unten bewegt wird, und die sich daraus ergebende, flexible Verschiebebewegung zur Basis hin oder von dieser weg entlang der geneigten Fläche des Vorsprungs 121 des Kolbenführungsteils 12 von einer Verminderung der Reibung begleitet, die zwischen dem Kolben 111 und der Kappe 14 erzeugt wird, wenn dies mit Gestaltungen verglichen wird, die das Merkmal der kegelstumpfförmigen Fläche nicht haben, wobei außerdem eine Verminderung der Verunreinigung durch Partikel aus dem Gummimaterial der Kappe 14 erzielt wird, die bei einem solchen Reibungseingriff erzeugt werden.
Das Vorsehen einer kegelstumpfförmigen Fläche des Vorsprungs 121 zusammen mit der flexiblen, elastischen Verformung und Verstellung der Kappe 14, wie oben beschrieben, dient dazu, die Erscheinung zu beseitigen oder wenigstens zu minimieren, welche darin besteht, daß ein Teil der Kappe 14 in den Spalt zwischen dem Führungsloch 120 und dem Kolben 111 eintritt, der bei der Bewegung des Kolbens 111 vorliegt.
Allgemein ausgedrückt werden Gummimaterialien, wenn sie in einer Niedrigtemperaturumgebung verwendet werden, starr und druckfest. Bei dieser Ausführungsform allerdings erlaubt die geneigte Gestaltung des kegelstumpfförmigen Vorsprungs 121, daß die mittlere Wand 142 an der Stelle 145 (Figur 5) etwas gebogen wird, wenn sich der Kolben 111 bewegt. Dies ermöglicht einen relativ normalen Betrieb bei geringen Temperaturen und minimiert jegliche Auswirkung auf eingestellte Schaltpunkte.
Da der untere Umfangsrand des Scheibensitzelementes 15 durch den gebogenen Abschnitt 105 eingeschlossen und gehalten ist, der an dem unteren Abschnitt der Seitenwand 104 des oben beschriebenen oberen Gehäuses 10 gebildet ist, sind die Kolbengruppe 11, das Kolbenführungsteil 12, welches diese Kolbengruppe 11 in der Bewegungsrichtung führt, die Kappe 14, das Scheibensitzelement 15, die Schnappwirkungsscheibe 16, die auf der oberen Seite des Scheibensitzelementes 15 angeordnet ist, die Membran 17 und der O-Ring 19 als eine Einheit zusammengebaut und in dem Hohlraum 103 des oberen Gehäuses angeordnet. Somit kann der Fluiddruck an diese Unterbaugruppe angelegt werden, und es können verschiedene Tests während der Überprüfungsphase durchgeführt werden, ohne daß ein Kontaktmechanismus des Schalters vorhanden ist&sub5;
Außerdem ist der Schaitmechanismus 30, der Anschlüsse 31 und 32, den bewegbaren Federarm 34, den Betätigungsarm 341 und den beweglichen Kontakt 35 enthält, in einer weiteren Einheit oder Unterbaugruppe in dem unteren Gehäuse 20 montiert und kann ebenfalls separat getestet werden.
Da außerdem der Flansch 201 am oberen Bereich des unteren Gehäuses 20 mittels des umgebogenen Abschnittes 154 der Seitenwand 153 des Scheibensitzelementes 15 eingeschlossen und gehalten ist, ist das untere Gehäuse 20 an dem oberen Gehäuse 10 befestigt, und der Kontaktmechanismus des Schaltmechanismus 30, der als Unterbaugruppe in dem unteren Gehäuse 20 angebracht ist, ist wirkungsmäßig mit den Druckerfassungsteilen verbunden, die in dem oberen Gehäuse 10 angebracht sind.
In Figur 7 ist eine modifizierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckschalters dargestellt. Figur 7 zeigt ein ringförmiges Teil 40, das aus einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten besteht, beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen) und zwischen der geneigten, kegelstumpfförmigen Fläche des Vorsprungs 121 auf dem Kolbenführungsteil 12 und der inneren Fläche des mittleren Bereichs 142 der Kappe 14 angeordnet ist.
Gemäß der bei dieser Ausführungsform gezeigten Gestaltung ist es möglich, bei der die Bewegung des Kolbens 111 begleitenden Schiebebewegung der mittleren Wand 142 der Kappe 14 entlang der geneigten Fläche des kegelstumpfförmigen Vorsprungs 121 die Gleitreibung zwischen dem Kolben und der mittleren Wand 142 der Kappe 14 weiter zu vermindern und außerdem die Erscheinung weiter zu vermindern oder zu verhindern, die darin besteht, daß die Kappe 14 sucht, in den Spalt zwischen dem Führungsloch 120 des Kolbenführungsteils 12 und dem Kolben 111 einzudringen.
Unter Bezugnahme insbesondere auf Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Obwohl sowohl ein normalerweise geöffneter als auch ein normalerweise geschlossener Schalter verwendet werden kann, wie dies für die vorherigen Ausführungsformen der Fall ist, ist zur Erläuterung ein normalerweise geschlossener Schalter dargestellt.
Der Druckerfassungsabschnitt des Schalters, der in einem oberen Gehäuse 10' aufgenommen ist, verwendet einen modifizierten Kolben 111', der einen zylindrischen Körper aufweist, der in einer Bohrung 120'a eines Kolbenführungsteils 12' aufgenommen ist. Der kegelstumpfförmige Vorsprung 121' ist mit einem ringförmigen Ringsitz 121'b (siehe Figuren 9, 10) ausgebildet, der mit der Bohrung 120'a in Verbindung steht und einen Ring 400 aufnimmt, der später ausführlich erläutert wird. Der Ringsitz 121'b weist eine Außenwand auf, die durch die kegelstumpfförmige Fläche 121'a des Vorsprungs 121' gebildet ist, wobei ein horizontaler Bund 121'c an seinem oberen Abschnitt gebildet ist und seine untere Wand oder der Ringsitz 121'b zur Bohrung 120'a geöffnet ist. Der Kolben 111' ist verschiebbar in der Bohrung 120'a und der Bohrung 402 des Ringes 400 aufgenommen, und sein oberes Ende ist in der Kappe 14' aufgenommen, während sein unteres Ende wirkungsmäßig mit einem Bewegungsübertragungsteil 510 über eine flexible Membran 17' verbunden ist. Die Kappe 14' weist einen unteren Absatz 14'a auf, der in einer ringförmigen Aussparung 102'e aufgenommen ist, entsprechend dem Absatz 143 in der Aussparung 102e bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2. Die Kappe 14' weist einen allgemein zylindrischen oberen Abschnitt 14'b auf, der integral mit einer mittleren Wand 14'c verbunden ist, die nach außen in den Absatz 14'a übergeht.
Der Ring 400 besteht aus einem Material, das eine ausreichende Flexibilität aufweist, um eine positive, nach innen gerichtete radiale Kraft auf den Kolben aufrechtzuerhalten, und das geringe Gleitreibungswerte hat, so daß der Kolben und die Kappe leicht an dem Ring vorbeigleiten können. Das Material des Ringes ist auch so gewählt, daß es eine geeignete chemische Widerstandsfähigkeit sowie Wärmeeigenschaften über einen weiten Temperaturbereich hat. Ein Beispiel eines geeigneten Materials ist ein Fluorkunststoff, beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen). Es können auch andere Materialien wie Nylon verwendet werden. Wenn eine zusätzliche Verschleißfestigkeit gewünscht wird, kann ein gefülltes PTFE verwendet werden. Zusätzlich kann auf den Ring und die umliegenden Komponenten ein geeignetes Schmiermittel aufgebracht werden, das mit dem Material der Kappe kompatibel ist
Der Ring 400 stellt eine im wesentlichen "spielfreie" Passung zwischen dem Kolben und seiner Führungsbohrung in dem Kolbenführungsteil bereit, um die Möglichkeit eines Eintretens des Materials der Kappe in den Spalt praktisch zu beseitigen, der zwischen einem Kolben und einem Zylinder Dt Dt Dt Dt SDODSO
0000 OD t*.0D OD
auftritt, die gemäß herkömmlichen Verarbeitungstechniken gebildet sind. Der Ring 400 weist einen allgemein zylindrischen Basisabschnitt 406 und eine obere geneigte Fläche 404 auf, die allgemein als eine Fortsetzung der kegelstumpfförmigen Fläche des Vorsprungs 121' gebildet ist. Radial außerhalb des Basisabschnittes 406 erstreckt sich ein Rand 405 zur Unterseite der Fläche 406, der dafür vorgesehen ist, auf dem Bund 121'c aufgenommen zu werden, wenn der Ring 400 in dem Ringsitz 121'b angeordnet ist.
Eine positive, nach innen gerichtete radiale Kraft, die von dem Ring auf den Kolben aufgebracht wird und notwendig ist, um einen spielfreien Sitz aufrechtzuerhalten, kann mittels einer Preßpassung erzielt werden. Wie in Figur 11 dargestellt ist, ist der Kolben 111' mit einem Durchmesser Dp gewählt, der größer als der Durchmesser DR der Bohrung 402 ist, wodurch der Ring 400 derart vorgespannt wird, daß der Ring 400 eine radiale Kraft auf den Kolben aufbringt, wodurch eine spielfreie Passung erhalten wird. Der Ring wird auf den Kolben aufgedrückt, was zu der Vorspannung führt. Wenn ein wärmeformbares Material für den Ring verwendet wird, können der Ring und der Kolben erwärmt werden, so daß sich der Ring an die Oberfläche des Kolbens ohne Spiel an-
Im wesentlichen Spielfreiheit wird auch durch die Verwendung der Ausführungsform der Figuren 9 und 10 erreicht. Bei dieser Ausführungsform ist der Durchmesser der Bohrung 402 so gewählt, daß er im wesentlichen derselbe wie derjenige der Bohrung 120'a des Kolbenführungsteils 12' ist, wodurch ein Spalt G zwischen dem Ring 400 und dem Kolben 111' erhalten wird. Beim druckbeaufschlagten Zustand wird der obere geneigte Abschnitt 404 nach innen gebogen, wodurch der Spalt zwischen dem Innendurchmesser 402 des Ringes 400 und dem Kolben 111' aus der in Figur 9 dargestellten Stellung zu der in Figur 10 dargestellten Stellung geschlossen wird. Die in Figur 11 dargestellten Abmessungsparameter, also die Dicke t, der Neigungswinkel der Fläche 404, die Höhe des rohrförmigen Abschnittes L&sub2; und die Gesamthöhe L&sub1; können so gewählt werden, daß ein optimales Biegen bei einem gegebenen Betriebszustand erhalten wird. Der rohrförmige Abschnitt L&sub2; kann auch komplett in dem Sitz 121'b aufgenommen sein, um ein Biegen nur auf der geneigten Fläche 404 zu erhalten, wodurch die Kraft des Ringes auf den Kolben weiter kontrolliert werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft zum Minimieren des Verschleißes des Ringes und zum Begrenzen des Widerstandes gegen Verschiebung des Kolbens, der von der radialen Kraft des Ringes hervorgerufen wird. Die geneigte Fläche bietet auch den Vorteil, daß sie wirksam als eine kontinuierlich glatte Fläche mit der kegelstumpfförmigen Fläche des Vorsprungs 121' dient, wodurch eine Verschiebebewegung der Kappe 14' auf dem Ring erleichtert wird, wenn ein Hub des Kolbens auftritt.
Eine wiederum weitere Ausführungsform, die im wesentlichen Spielfreiheit liefert, ist in den Figuren 12a und 12b dargestellt, in denen der Ring 410 bei 412 entlang einer Linie geschlitzt ist, die relativ zu der Längsachse geneigt ist, so daß der Innendurchmesser des Ringes 410 bei Druck vermindert wird, wodurch der Spalt zwischen ihm und dem Kolben geschlossen wird.
Unter Bezugnahme wieder auf Figur 8 ist zu sehen, daß ein Bewegungsübertragungsteil 510 verschiebbar in der Bohrung 502 des Führungsteils 500 angeordnet ist. Die Bohrung 502 weist einen unteren Abschnitt 504 auf, der eine Bohrung mit kleinerem Durchmesser aufweist und eine Anschlagfläche 506 bildet, die dahingehend wirkt, daß sie das Aufbringen von übermäßigen Kräften auf die Schnappwirkungsscheibe 16 in gleicher Weise wie die Anschlagfläche 120c verhindert, die mittels der Bohrung 120a der Figuren 1 und 2 gebildet ist und den Hub des Kolbens 111 begrenzt. Das Führungsteil 500 weist eine geneigte Aussparung 508 in seiner oberen Fläche angrenzend an die Bohrung 502 auf, um Belastungen der Membran 17' zu minimieren. Ein ringförmiges Elastomer-Dichtungsteil 516 ist in der Aussparung 122 angeordnet, die in der unteren Fläche des Kolbenführungsteils gebildet ist, die mit der Membran 17' zusammenwirkt, um den Durchfluß von Fluid zu verhindern. Ein ringförmiger ausgesparter Dichtungssitz 10'c ist um den Fluiddurchgang in der Bodenfläche des Körpers 10'a vorgesehen, der einen Hohlraum 103' bildet, wobei der Sitz ein geeignetes ringförmiges Dichtungsteil 10'd aufnimmt. Wenn gewünscht wird, kann zwischen dem umgebogenen Abschnitt 105 der Wand 104 und dem unteren Umfangsrandabschnitt des Scheibensitzelementes 15' eine geeignete Dichtscheibe 15'a angeordnet werden.
Der Bewegungsübertragungsarm 341' steht von dem bewegbaren Arm 34 in gleicher Weise wie der Arm 341 der Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 nach oben hervor, ist jedoch mit einem gekrümmten freien Endabschnitt versehen, um eine gleichmäßigere Bewegungsübertragung zwischen der Scheibe 16 und dem bewegbaren Arm 34 zu gewährleisten.
Es wird darauf hingewiesen, daß das redundante Dichtungssystem, das von der Membran 17' zusammen mit anderen Komponenten gebildet ist, beispielsweise dem Bewegungsübertragungsteil 510, dazu dient, einen ausfalisicheren Betriebsmodus zu schaffen. Für den Fall, daß aus irgendeinem Grund die Primärdichtung, die durch die Membran-Kappe 14' gebildet ist, ausfällt und ein Leck mit in die Aussparung 122 eintretendem Fluid auftritt, wird der Fluiddruck auf die obere Fläche des Teils 510 einwirken, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß der Druck bei Erreichen eines gewählten Niveaus, beispielsweise von 3 MPa, zu einer Betätigung der Scheibe 16 führt, um den Schalter zu öffnen. Beispielsweise kann in einem Bremssystem der geöffnete Schalter einen weiteren Betrieb einer Pumpe verhindern. Wenn die Bremsen verwendet werden, wird der Druck des Versorgungsfluids, das in dem Sammler des Systems gespeichert ist, absinken, und wenn dieser Druck auf ein gewähltes Niveau abgesunken ist, beispielsweise 6 MPa, kann ein Alarm eingeschaltet werden, beispielsweise eine Druckwarnlampe, um den Fahrer zu warnen.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen können mit dem erfindungsgemäßen Druckschalter die folgenden Effekte erhalten werden:
(1) Da die Abdichtungsstruktur für das Betriebsfluid mittels einer aus einem Elastomer bestehenden Kappe erhalten ist, die von einer kegelstumpfförmigen Fläche getragen wird, kann die Belastung, die auf die Kappe bei einer Schaltbetätigung unter Verwendung eines Hochdruckfluids aufgebracht wird, minimiert werden, wodurch eine lange Lebensdauer des Druckschalters erhalten wird und ein Hochdruck-Druckschalter erzielbar ist, der eine Schaltbetätigung mit hoher Zuverlässigkeit gewährleistet.
(2) Das Vorhandensein der mittleren Wand der Kappe, die allgemein in der Form eines umgekehrten V gebildet ist, zusammen mit der kegelstumpfförmigen Fläche des Vorsprungs und der Bewegung des Kolbens liefert eine Biegebewegung der Kappe, wodurch ein relativ normaler Betrieb selbst bei einer möglichen Verhärtung der Kappe in Verbindung mit der Verwendung in Niedrigtemperaturumgebungen möglich ist, so daß jegliche negative Einwirkung auf eingestellte Schaltpunkte minimiert wird. Daher kann dieser Druckschalter selbst in Niedrigtemperaturumgebungen mit ausreichend hoher Effizienz bei seiner Betätigung verwendet werden.
(3) Die Kappe dient sowohl als Teil zum Übertragen des Fluiddrucks auf den Kolbenkopf des Kolbens als auch als Dichtungsteil zum Verhindern des Fließens von Fluid von der Betriebsfluidseite zu der Seite des Druckerfassungsteils. Durch die Verwendung einer Konstruktion, bei der die Betätigung und Bewegung der auf Druck ansprechenden Scheibe direkt zu dem Federarm des Schaitmechanismus übertragen wird, ist ein getrenntes Bewegungsübertragungsteil nicht notwendig.
Daher kann die Anzahl der Bauteile minimiert werden, und ein Druckschalter mit einem einfachen Aufbau kann erzielt werden. Zusätzlich kann das Problem von Verschleiß bei der Verschiebung eines herkömmlichen Bewegungsübertragungsteils und das Problem einer Verunreinigung aufgrund dieses Verschleißes beseitigt werden.
(4) Selbst für den Fall, daß das Betätigungsfluid ein Hochdruckfluid ist, kann der Flächenbereich, der dem zu dem Kolben durch die Kappe übertragenen Fluiddruck ausgesetzt ist, vermindert werden, und der Fluiddruck des Hochdruckfluids kann in eine relativ geringe Schalterbetätigungskraft umgesetzt werden, die auf das Schnappwirkungsteil übertragen wird.
(5) Da die Druckerfassungsteile einschließlich der Kappe als eine getrennte Einheit in dem oberen Gehäuse vormontiert werden können, ist es möglich, die Druckbetätigungsteil-Seite unabhängig von dem Schaitmechanismus zu demontieren und zu montieren, wodurch die Herstellung und die Montageschritte für den Druckschalter vereinfacht sind Zusätzlich kann die Einheit des Druckerfassungsteils alleine von dem System des Schaitmechanismus getrennt und verschiedenen Tests während einer Überprüfungsphase ausgesetzt werden, wodurch der Überprüfungsschritt vereinfacht ist.
(6) Das Vorhandensein des Ringes zwischen der kegelstumpfförmigen Abstützfläche des Kolbenführungsteils und der Kappe oder um den Kolben herum dient dazu, Reibung zu vermindern und das Eintreten der Kappe in den Spalt zu verhindem, der zwischen dem Kolben und der Führungsbohrung des Kolbens gebildet ist

Claims

1. Druckschalter mit einem Gehäuse, einem Kolben (111, 111'), der ein Druckaufnahmeende und ein Kraftübertragungsende aufweist und bewegbar in einem Fluiddurchgang (102) des Gehäuses angebracht ist, wobei er in Abhängigkeit von in dem Durchgang empfangenem Fluiddruck bewegbar ist, wobei das Gehäuse eine Wand aufweist, die einen Hohlraum (103) bildet, sowie mit einem Kolbenführungsteil (12, 12'), das eine sich durch es hindurch erstreckende Bohrung (120) aufweist, in dem in dem Gehäuse gebildeten Hohlraum (103) angeordnet ist und diesen verschließt, wobei der Kolben in der Bohrung aufgenommen ist, einer tellerförmigen Scheibe (16), die in dem Gehäuse angrenzend an das Kraftübertragungsende des Kolbens angeordnet ist, wobei die Scheibe (16) entgegengesetzte, konkav-konvexe tellerförmige Gestalten aufweist, wobei eine Betätigung von einer ersten Gestalt in eine zweite Gestalt in Abhängigkeit von Bewegungen des Kolbens (111, 111') erfolgt, und einem Schaitmechanismus, der mit der Scheibe verbunden ist, wobei der Schaltmechanismus einen ersten und einen zweiten Anschluß (31, 32) aufweist, wobei der Schaltmechanismus in Abhängigkeit von einer Betätigung der Scheibe (16) den Einschaitzustand eines Stromkreises zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß steuert, einem kegelstumpfförmigen Vorsprung (121, 121'), der in der Mitte der dem Hohlraum zugewandten Fläche des Kolbenführungsteils gebildet ist, wobei sich die Bohrung durch den Vorsprung hindurch erstreckt, wobei der Vorsprung an der dem Hohlraum zugewandten Fläche des Kolbenführungsteils eine Basis aufweist, einer Kappe (14, 14'), die einen Außenumfangsabsatz (143) und einen Mittelabschnitt (142), der allgemein die Gestalt eines umgekehrten V hat, aufweist, eine hohe Elastizität hat sowie angrenzend an den Vorsprung (121, 121') des Kolbenführungsteils angebracht ist, wobei das Kopfteil (141) der Kappe das Druckaufnahmeende des Kolbens enthält, wobei der Außenumfangsabsatz (143) der Kappe (14, 14') in eine Aussparung (102e, 102'e) eingesetzt ist, die in der Wand des Gehäuses angrenzend an den Vorsprung (121, 121') gebildet ist, um zwischen dem Fluiddurchgang und dem Kolbenführungsteil eine Fluiddichtung zu bilden.

2. Druckschalter mit:

einem Gehäuse mit einer oberen Wand und einer Seitenwand (104), die sich von der oberen Wand nach unten erstreckt und einen Hohlraum (103) bildet, wobei sich ein Einlaßdurchgang (102) durch die obere Wand in den Hohlraum (103) hinein erstreckt,

einem Kolbenführungsteil (12, 12'), das eine der oberen Wand zugewandte obere Fläche aufweist, innerhalb der Seitenwand aufgenommen ist und den Hohlraum abschließt, wobei das Kolbenführungsteil (12, 12') eine Kolbenaufnahmebohrung aufweist, die sich vertikal durch es hindurch erstreckt,

einem geneigten Vorsprung (121, 121'), der auf der oberen Fläche eine Basis aufweist, sich von der oberen Fläche des Kolbenführungsteils (12, 12') nach oben erstreckt und zentrisch um die Kolbenaufnahmebohrung (120) herum angeordnet ist,

einem langgestreckten Kolben (111, 111'), der ein erstes und ein zweites Ende aufweist, verschiebbar in der Bohrung (120) aufgenommen ist und mit einem sanft gekrümmten Flächenabschnitt ausgebildet ist,

einer ringförmigen Aussparung (102e, 102'e), die in der oberen Wand in Verbindung mit dem Hohlraum (103) gebildet ist,

einer flexiblen Membran (14, 14'), die einen ringförmigen Außenabsatz (143) aufweist, wobei die Membran innerhalb des Hohlraums über dem Vorsprung so angeordnet ist, daß der Kolben von dem in der ringförmigen Aussparung aufgenom menen Absatz (143) umgeben ist, wobei der Absatz zwischen der oberen Wand und dem Führungsteil angeordnet ist, und einem elektrischen Schalter, der angrenzend an das zweite Ende des Kolbens angeordnet ist und von einer ausgewählten Bewegung des Kolbens betätigt werden kann.

3. Druckschalter nach Anspruch 1, bei dem eine ringförmige Ringauf nahmenut (121'b) mit einer unteren Wand in dem Vorsprung (121, 121') um die Kolbenaufnahmebohrung (120) herum gebildet ist, wobei die untere Wand der Nut mit der Bohrung (120) in Verbindung steht, wobei der Schalter außerdem einen flexiblen Ring (400) aufweist, der in der Ringaufnahmenut (121'b) aufgenommen ist, wobei der Ring (400) eine keglige obere Fläche aufweist, die eine Fortsetzung der Fläche des Vorsprungs bildet.

4. Druckschalter nach Anspruch 3, bei dem die Nut (121'b) mit einer Außenwand gebildet ist, die einen horizontalen oberen Bund (121'c) aufweist, der sich zu der geneigten Wand des Vorsprungs erstreckt, und bei dem der Ring (400) mit einem Abschnitt ersten Durchmessers gebildet ist, der in dem Sitz aufgenommen ist, und einem zweiten, sich nach außen erstreckenden Absatz, der auf dem Bund aufgenommen ist.

5. Druckschalter nach Anspruch 3, bei dem der Ring (400) einen Innendurchmesser aufweist, der gleich dem Durchmesser der Kolbenaufnahmebohrung (120) ist.

6. Druckschalter nach Anspruch 3, bei dem der Kolben (111, 111') einen Außendurchmesser hat und der Ring (400) einen Innendurchmesser hat, der kleiner als der Außendurchmesser des Kolbens ist.

7. Druckschalter nach Anspruch 3, bei dem der Ring (400) mit einem sich durch ihn hindurch erstreckenden Schlitz (412) versehen ist, um eine Bewegung der die Bohrung bildenden Fläche radial nach innen zu erleichtern.

8. Druckschalter nach Anspruch 2, bei dem der Schalter ein Schnappwirkungsteil (16) und ein Bewegungsübertragungsteil (510) aufweist, das verschiebbar zwischen dem Schnappwirkungsteil und dem zweiten Ende des Kolbens (111, 111') angeordnet ist, und bei dem zwischen dem Bewegungsübertragungsteil und dem Kolbenführungsteil eine zweite Membran (516) in abdichtender Weise angebracht ist.

9. Druckschalter nach Anspruch 8, bei dem das Bewegungsübertragungsteil (510) ein an der zweiten Membran (516) angreifendes erstes Ende aufweist, wobei das erste Ende eine ausgewählte Flächengröße aufweist, wobei der Schalter einen feststehenden Kontakt (32) und einen bewegbaren Kontakt (34) aufweist, der in und außer Berührung mit dem feststehenden Kontakt bewegbar ist, wobei der bewegbare Kontakt normalerweise den feststehenden Kontakt berührt, und wobei der Kolben (111, 111') bewegbar ist, wenn die Membran (14, 14') einem Fluiddruck oberhalb eines gewählten Niveaus ausgesetzt ist, um nach unten bewegt zu werden, wobei das zweite Ende des Kolbens (111, 111') eine Bewegung zu dem Bewegungsübertragungsteil (510) durch die zweite Membran (516) hindurch überträgt, um das Schnappwirkungsteil (16) zu betätigen, das aus einer ersten gekrümmten Gestalt in eine entgegengesetzte gekrümmte Gestalt bewegbar ist, um den bewegbaren Kontakt (34) von dem feststehenden Kontakt (32) zu trennen, wobei das Bewegungsübertragungsteil (510) getrennt bewegbar ist, um das Schnappwirkungsteil (16) zu betätigen, wenn Fluid, das zwischen der flexiblen Membran und der zweiten Membran aufgenommen ist, auf ein vorgewähltes Niveau ansteigt, das auf dem gewählten Flächenbereich des Bewegungsübertragungsteils basiert.

10. Druckschalter nach Anspruch 2, bei dem die Membran eine allgemein rohrförmige Gestalt hat und einen geschlossenen Mittelabschnitt aufweist, der auf dem gekrümmten Flächenabschnitt des Kolbens aufgenommen werden kann.