EP1619701B1 - Microswitch - Google Patents

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EP1619701B1
EP1619701B1 EP20050011368 EP05011368A EP1619701B1 EP 1619701 B1 EP1619701 B1 EP 1619701B1 EP 20050011368 EP20050011368 EP 20050011368 EP 05011368 A EP05011368 A EP 05011368A EP 1619701 B1 EP1619701 B1 EP 1619701B1
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switching
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switching plunger
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Wolfgang Mayer
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Schaltbau GmbH
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Schaltbau GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H3/001Means for preventing or breaking contact-welding
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02Details
    • H01H13/26Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members
    • H01H13/36Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members using flexing of blade springs

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikroschalter mit einem Gehäuse, mit einem versetzt zur Mitte des Gehäuses angeordneten, aus dem Gehäuse ragenden Schaltstößel, mit auf der dem Schaltstößel gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordneten Kontakten und mit einer, über den Schaltstößel und eine bistabile Feder aus einer ersten in eine zweite Schaltstellung überführbaren Kontaktbrücke, wobei der Schaltstößel einen einseitig auskragenden Kragarm aufweist, an dessen auskragendem Ende ein Niederhalter zum Zwangsöffnen der Kontaktbrücke vorgesehen ist und wobei auf der dem Kragarm gegenüberliegenden Seite des Schaltstößels ein mit Abstand zum Schaltstößel auf einen nachgiebigen Teil der Feder wirkender Abstützvorsprung angebracht ist.The invention relates to a micro-switch with a housing, arranged with a offset to the center of the housing, protruding from the housing switch plunger, arranged on the opposite side of the switch plunger housing contacts and with a, via the switch plunger and a bistable spring from a first in a second switching position convertible contact bridge, wherein the switch plunger has a cantilevered cantilever, at the projecting end a hold-down for positive opening of the contact bridge is provided and wherein on the opposite side of the cantilever arm of the switching plunger with a distance to the switch plunger on a resilient part of the spring acting support projection is attached.
  • Ein solcher Mikroschalter ist beispielsweise aus der EP-618603 B1, die auf die Anmelderin vorliegender Patentanmeldung zurückgeht, bekannt. Bei dem bekannten Mikroschalter ist eine bistabile Federanordnung vorgesehen, die ein schnelles Öffnen der Schaltkontakte bewirkt, um den während des Schaltens durch Spannungsüberschlag auftretenden Kontaktabbrand zu verringern. Da dennoch nicht völlig ausgeschlossen werden kann, dass es aufgrund zu großer Stromstärken oder Oxidation der Kontaktstellen zu einem Verschweißen zwischen den Schaltkontakten kommt, sieht der bekannte Mikroschalter vor, dass an dem Kragarm ein Niederhalter vorgesehen ist, der im weiteren Verlauf des Schaltstößels auf die Kontaktbrücke einwirkt und eine Zwangsöffnung der Kontakte verursacht. Bei Mikroschaltern kleinster Bauart tritt das Problem auf, dass der Kragarm aufgrund seiner Dimensionierung nachgeben kann. Um eine sichere Zwangsöffnung zu erreichen, müsste daher der Stößelweg verlängert werden, oder der Kragarm entsprechend stärker dimensioniert werden. Beide Maßnahmen würden die Baugröße des Mikroschalters negativ beeinflussen. Die Möglichkeit, den Schaltstößel mit einem Kragarm aus einem Werkstoff mit höherem Elastizitätsmodul herzustellen, führt zu Kostennachteilen.Such a microswitch is known, for example, from EP-618603 B1, which is based on the applicant of the present patent application. In the known micro-switch, a bistable spring arrangement is provided, which causes a rapid opening of the switching contacts in order to reduce the contact erosion occurring during the switching due to flashover. Since it can not be completely ruled out that it comes to a welding between the switching contacts due to excessive current or oxidation of the contact points, the known micro-switch provides that on the cantilever a hold-down is provided in the course of the switch plunger on the contact bridge acts and causes a forced opening of the contacts. In micro switches of the smallest design, the problem arises that the cantilever can yield due to its dimensions. To achieve a secure positive opening, therefore, the ram would have to be extended, or the cantilever be dimensioned accordingly stronger. Both measures would adversely affect the size of the microswitch. The ability to make the switch plunger with a cantilever made of a material with a higher modulus of elasticity leads to cost disadvantages.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Mikroschalter der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei der Möglichkeit zur weiteren Baugrößenverringerung eine sichere Zwangsöffnung erfolgt.Object of the present invention is therefore to improve a micro-switch of the type mentioned so that there is a secure positive opening at the possibility of further size reduction.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schaltstößel axial wirkende Führungen aufweist, zwischen dem Schaltstößel und den Führungen Spiel vorgesehen ist und dass beim Niederdrücken des Schaltstößels über den Abstützvorsprung ein Moment auf den Kragarm des Schaltstößels in Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke aufgebracht wird.This object is achieved in that the switch plunger has axially acting guides, is provided between the switch plunger and the guides game and that when depressing the switch plunger on the support projection a moment is applied to the cantilever of the switch plunger in the opening direction of the contact bridge.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, dass der Niederhalter des Kragarmes nicht nur entsprechend des Stößelweges nach unten bewegt wird, sondern dass zusätzlich aufgrund der Abstützung auf der dem Kragarm gegenüberliegenden Seite eine Drehbewegung auf den Kragarm einwirkt, so dass eine Durchbiegung des Kragarmes durch das auf den Kragarm wirkende Drehmoment kompensiert wird. Diese Lösung erlaubt daher die Beibehaltung des ursprünglichen Stößelwegs und erfordert auch keine stärkere Dimensionierung des Kragarmes oder gar die Verwendung teurer Materialien.By the solution according to the invention it is achieved that the hold-down of the cantilever is moved not only according to the ram way down, but that in addition due to the support on the opposite side of the cantilever arm a rotational movement acts on the cantilever, so that a deflection of the cantilever by the on the cantilever acting torque is compensated. This solution therefore allows the retention of the original ram travel and also requires no greater dimensioning of the cantilever or even the use of expensive materials.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Bereich der Feder, auf den der Abstützvorsprung wirkt, eine höhere Federkonstante auf, als die Kontaktbrücke an der Stelle, an der der Niederhalter des Kragarmes auf die Kontaktbrücke drückt.According to an advantageous embodiment, the region of the spring on which the supporting projection acts has a higher spring constant than the contact bridge at the point at which the hold-down of the cantilever presses on the contact bridge.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaltstößel zwei axial wirkende Führungen aufweist, wobei Kragarm und Abstützvorsprung zwischen den beiden Führungen liegen und wobei die beiden Führungen quer zur Achsrichtung des Schaltstößels gegeneinander versetzt sind. Auf diese Weise wird das auf den Hebelarm des Kragarms wirkende Öffnungsmoment verlängert, was zu einer weiteren Verbesserung der Zwangsöffnung führt.According to one embodiment of the invention it is provided that the switching plunger has two axially acting guides, wherein cantilever and Abstützvorsprung lie between the two guides and wherein the two guides are offset transversely to the axial direction of the switch plunger against each other. In this way, the force acting on the lever arm of the cantilever opening moment is extended, which leads to a further improvement of the forced opening.
  • Vorzugsweise weist dabei die untere Führung den gleichen seitlichen Abstand zur Stößelachse auf wie der AbstützvorsprungPreferably, the lower guide has the same lateral distance to the plunger axis as the support projection
  • Ferner wird bevorzugt, wenn die untere Führung aus zwei seitlich angeordneten Führungsrippen besteht, die in entsprechenden Nuten der Gehäusewand geführt sind.It is further preferred if the lower guide consists of two laterally arranged guide ribs, which are guided in corresponding grooves of the housing wall.
  • Besonders bevorzugt wird, wenn der Kragarm, der Abstützvorsprung und die seitlichen Führungsrippen einstückig mit dem Schaltstößel verbunden sind.It is particularly preferred if the cantilever, the support projection and the lateral guide ribs are integrally connected to the switch plunger.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    den Mikroschalter in einer Seitenansicht in der Ausgangsstellung,
    Fig. 2
    den Mikroschalter in einer Schnittansicht im Schaltpunkt,
    Fig. 3
    den Mikroschalter in einer Schnittansicht zu Beginn der Zwangsöffnung,
    Fig. 4
    den Mikroschalter in einer Schnittansicht, wobei sich der Schaltstößel in seiner Endlage befindet.
    In the following an embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show it:
    Fig. 1
    the microswitch in a side view in the starting position,
    Fig. 2
    the microswitch in a sectional view in the switching point,
    Fig. 3
    the microswitch in a sectional view at the beginning of the forced opening,
    Fig. 4
    the micro-switch in a sectional view, wherein the switch plunger is in its end position.
  • Die Zeichnung zeigt einen Mikroschalter in einer Schnittansicht, der ein Gehäuse 2 mit einem Gehäuseinnenraum 3 aufweist. Im Gehäuse 2 ist ein Schaltstößel 4 angeordnet, der zwei axiale Führungen 5 und 6 aufweist, die in zwei Lagerstellen 7 und 8 im Gehäuse 2 aufgenommen sind. Die im Gehäuseinnenraum angeordnete Führung 6 weist zwei seitlich am Schaltstößel angeordnete Führungsrippen 6a auf, die an der zugeordneten Lagerstelle 7 in zwei in der Gehäuseinnenwand vorgesehene Führungsnuten 7a eingreift. Die der Führung 6 gegenüberliegende Führung 5 und deren zugehörige Lagerstelle 8 weisen einen ovalen Querschnitt auf. Ferner ist am freien Ende des Schaltstößels 4 über einen Kragarm ein Niederhalter 10 angebracht. An der dem Kragarm 9 gegenüberliegenden Seite des Schaltstößels 4 ist ein Fortsatz mit einem Abstützvorsprung 12 angeordnet. Der Fortsatz 11 des Schaltstößels 4 wirkt mit dem Abstützvorsprung 12 auf das spangenförmig gebogene Ende einer elastisch verformbaren und elektrisch leitenden Kontaktbrücke 13, die eine bistabile Federanordnung, bestehend aus einem Druckfederteil 14 und einem Schaltkontakt 15 aufweist. Das Druckfederteil 14 und die Kontaktbrücke 13 sind einstückig ausgeführt und stützen sich zu beiden Seiten in den Ausbuchtungen 17 und 18 eines S-förmig gebogenen Festkontaktes 19 ab, wobei die Kontaktbrücke 13 in ihrer Position gehalten wird und mit dem Festkontakt 19 elektrisch leitend in Verbindung steht. Im Eingriffsbereich des Schaltkontaktes 15 sind zwei Festkontakte 20 und 21 angeordnet, die, wie auch der Festkontakt 19, elektrisch leitend mit außen am Gehäuse 2 angeordneten Anschlusskontakten 22, 23 und 24 in Verbindung stehen. Zusätzlich befinden sich an den geraden Abschnitten der spangenförmig gebogenen Kontaktbrücke 13 Verstärkungen 25.The drawing shows a micro-switch in a sectional view, which has a housing 2 with a housing interior 3. In the housing 2, a switch plunger 4 is arranged, which has two axial guides 5 and 6, which are accommodated in two bearing points 7 and 8 in the housing 2. The arranged in the housing interior guide 6 has two laterally arranged on the switch plunger guide ribs 6a, which engages the associated bearing point 7 in two provided in the housing inner wall guide grooves 7a. The guide 6 opposite guide 5 and its associated bearing 8 have an oval cross-section. Further, a hold-down 10 is attached to the free end of the switch plunger 4 via a cantilever. On the side opposite the cantilever 9 side of the switch plunger 4, an extension with a support projection 12 is arranged. The extension 11 of the switch plunger 4 acts with the support projection 12 on the clasp-shaped curved end of an elastically deformable and electrically conductive contact bridge 13, which has a bistable spring arrangement consisting of a compression spring part 14 and a switch contact 15. The compression spring part 14 and the contact bridge 13 are made in one piece and are supported on both sides in the recesses 17 and 18 of an S-shaped fixed contact 19, wherein the contact bridge 13 is held in position and is electrically conductively connected to the fixed contact 19 , In the engagement region of the switching contact 15, two fixed contacts 20 and 21 are arranged, which, like the fixed contact 19, are electrically conductively connected to the outside of the housing 2 arranged connection contacts 22, 23 and 24 in combination. In addition, there are reinforcements 25 on the straight sections of the bar-shaped bent contact bridge 13.
  • Im folgenden wird die Wirkungs und Funktionsweise des Mikroschalters näher erläutert. In der Ausgangsstellung (Fig. 1) bewirkt die Druckfeder 14, dass der Schaltkontakt 15 in der ersten Schaltstellung gehalten wird, unterstützt durch die Kraft der federelastischen Kontaktbrücke 13. Dabei ist der Anschlusskontakt 22 über den Festkontakt 19, über die Kontaktbrücke 13, über den Schaltkontakt 15, über den Festkontakt 20 mit dem Anschlusskontakt 24 verbunden. Wird nun der Schaltstößel 4 durch die äußere Krafteinwirkung in das Gehäuse gedrückt, so wirkt der Fortsatz 11 über den Abstützvorsprung 12 auf das gebogene Ende der federelastischen Kontaktbrücke 13, die dadurch eine elastische Verformung erfährt. Der Schaltstößel 4 ist dabei mit seinen zweiaxialen Führungen 5 und 6 in den zugeordneten Lagern 7 bzw. 7a und 8 geführt. Aufgrund der Formgebung der Führungen 5 und 6 sowie der ihnen zugeordneten Lager 7 und 8 ist der Schaltstößel 4 um seine Achse drehfest aber axial verschieblich gelagert. Wird der Schaltstößel 4 nun weiter ins Gehäuse bewegt (Fig. 2), neigt sich die Wirkungslinie der Druckfeder 14 bis die Wirklinie der Druckfeder 14 in der Schaltstellung durch aus der Berührungslinie zwischen Kontaktbrücke 13 und Abstützvorsprung 12 und der Verbindungslinie zwischen dem Übergang der Druckfeder 14 und in die Kontaktbrücke 13 gebildete Fläche zu liegen kommt. Für den Fall, dass der Kontakt zwischen dem Schaltkontakt 15 und dem Festkontakt 20 nicht verschweißt, sondern frei trennbar ist, erfolgt, sobald der Schaltstößel 4 über den Schaltpunkt hinaus in das Gehäuse 2 bewegt wird, das augenblickliche Umschalten des Kontaktes mit hoher Geschwindigkeit. Für den Fall jedoch, dass der Kontakt zwischen Festkontakt 20 und Schaltkontakt 15 verschweißt ist und ein Umschalten nicht erfolgen kann, kommt, kurz nachdem der Schaltstö-ßel 4 den Schaltpunkt überschritten hat, der Niederhalter 10 mit der Kontaktbrücke 13 in Eingriff. Dadurch, dass sich der Stößel 4 auf der dem Kragarm 9 gegenüberliegenden Seite mit dem am Fortsatz 11 angeordneten Abstützvorsprung an dem gebogenen Ende der Feder 14 abstützt, wird auf den Schaltstößel ein Moment in Richtung des Pfeiles M, also in Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke ausgeübt. Dieses Moment M bewirkt, dass der Niederhalter 10 weiter nach unten gedrückt wird, als der Verschiebeweg des Stößels an sich vorsehen würde. Sämtliches Spiel zwischen Schaltstößel und Führungen führt zu einem weiteren Absenken des Niederhalters. Auf diese Weise kann ein Nachgeben des Kragarmes aufgrund von Biegung besser kompensiert werden, ohne dass der Stößelweg vergrößert werden muß.In the following, the operation and operation of the micro-switch will be explained in more detail. In the starting position (FIG. 1), the compression spring 14 causes the switching contact 15 to be held in the first switching position, supported by the force of the spring-elastic contact bridge 13. In this case, the connection contact 22 is via the fixed contact 19, via the contact bridge 13, over the Switching contact 15, connected via the fixed contact 20 with the terminal contact 24. Now, if the switch plunger 4 is pressed by the external force in the housing, the extension 11 acts on the support projection 12 on the curved end of the resilient contact bridge 13, which thereby undergoes an elastic deformation. The switch plunger 4 is guided with its zweiaxialen guides 5 and 6 in the associated bearings 7 and 7a and 8. Due to the shape of the guides 5 and 6 and their associated bearings 7 and 8 of the switch plunger 4 is rotatably mounted about its axis but axially displaceable. If the switch plunger 4 is now moved further into the housing (FIG. 2), the line of action of the compression spring 14 tilts toward the line of action of the compression spring 14 in the switch position through the contact line between contact bridge 13 and support projection 12 and the connection line between the transition of the compression spring 14 and in the contact bridge 13 formed surface comes to rest. In the event that the contact between the switch contact 15 and the fixed contact 20 is not welded, but is freely separable, takes place as soon as the switch plunger 4 is moved beyond the switching point in the housing 2, the instantaneous switching of the contact at high speed. In the event, however, that the contact between the fixed contact 20 and switch contact 15 is welded and switching can not take place, shortly after the Schaltstö-sel 4 has exceeded the switching point, the hold-10 with the contact bridge 13 into engagement. Characterized in that the plunger 4 is supported on the cantilever 9 opposite side with the support projection arranged on the extension 11 at the bent end of the spring 14, a moment in the direction of the arrow M, ie in the opening direction of the contact bridge is exerted on the switch plunger. This moment M causes the hold-down 10 is pressed further down than the displacement of the plunger would provide itself. All play between switch plunger and guides leads to a further lowering of the hold-down. In this way, a yielding of the cantilever due to bending can be better compensated without the ram travel must be increased.
  • Um ein Trennen der Verschweißung sicherzustellen, kann der Schaltstößel so weit in das Gehäuse gedrückt werden, bis der Niederhalter die Schaltbrücke 13 direkt auf den Festkontakt drückt (vgl. Fig. 4).In order to ensure a separation of the welding, the switch plunger can be pushed so far into the housing until the hold-down presses the switching bridge 13 directly onto the fixed contact (see Fig. 4).

Claims (6)

  1. A microswitch (1) comprising a housing (2), a switching plunger (4) arranged in displaced relationship with the centre of said housing (2) and projecting from said housing, contacts (22, 23, 24) arranged on the housing side located opposite the switching plunger, and a contact bridge (13) which is adapted to be transferred from a first to a second switching position through the switching plunger (4) and a bistable spring (14), said switching plunger (4) being provided with a cantilevered arm (9) which projects on one side and on the projecting end of which a downholder (10) is provided for positive opening of the contact bridge (13), and a support projection, which acts on a resilient part of the spring (14) in spaced relationship with the switching plunger (4), being arranged on the switching plunger side located opposite the cantilevered arm (9), characterized in that the switching plunger (4) has axially effective guide means (5, 6), that a certain amount of play is provided between the switching plunger (4) and the guide means (5, 6), and that, when the switching plunger (4) is pressed down, a moment (M) will be applied via the support projection (12) to the cantilevered arm (9) of the switching plunger (4) in the opening direction of the contact bridge (13).
  2. A microswitch according to claim 1, characterized in that the spring (14) acted upon by the support projection (12) of the switching plunger (4) has a higher spring constant than the contact bridge (13) acted upon by the downholder (10) of the cantilevered arm (9).
  3. A microswitch according to claim 1 or 2, characterized in that the cantilevered arm (9) and the support projection (12) are located between the two guide means, and said two guide means being arranged such that they are displaced relative to one another transversely to the axial direction of the plunger (4).
  4. A microswitch according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the lateral distance between the lower guide means (6) and the axis of the plunger (4) is the same as that between the support projection (12) and the axis of the plunger (4).
  5. A microswitch according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the lower guide means (6) is provided with two guide ribs (6a), which are arranged laterally on the switching plunger (4) and which engage complementary guide grooves (7a) of the housing (2).
  6. A microswitch according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the cantilevered arm (9) and the support projection (12) as well as the guide ribs (6a) are integrally connected to the switching plunger.
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