DE3035781A1

DE3035781A1 - Elektrischer schnappschalter

Info

Publication number: DE3035781A1
Application number: DE19803035781
Authority: DE
Inventors: Stephen Leslie Bishops Stortford Hertfordshire Amphlett; Robert James Cheshunt Hertfordshire Hodges; Thomas Meirion Bishops Stortford Hertfordshire Jackson
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1979-10-16
Filing date: 1980-09-23
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE3035781C2; FR2468196A1; FR2468196B1; US4336429A; JPS5699924A; GB2061005B; GB2061005A

Description

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Elektrischer Schnappschalter

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schnappschalter mit einem streifenförmigen Schnappblech, das gewölbt eingespannt ist, so daß es in zwei Lagen umschnappbar ist und bei dem bewegliche Kontakte durch das Schnappblech betätigt werden, die mit Festkontakten zusammenarbeiten und Betätigungsmittel so angeordnet sind, daß das Schnappblech damit zum Umschnappen gebracht werden kann, insbesondere zur Verwendung in Fahrzeugen, für industrielle Anwendung und für Verbrauchergeräte.

Für solche Anwendungen werden Schalter benötigt, die billig und leicht hergestellt werden können und die im Betrieb schnell und eindeutig schalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen einfach aufgebauten und leicht und billig herstellbaren Schalter mit eindeutig definierten Schalterstellungen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden.

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Figur 1 zeigt scheinatisch das Grundelement des Schalters gemäß der Erfindung.

Die Figuren 2a und 2b zeigen zwei Ausführungsformen der Anordnung der beweglichen Kontakte bei dem Schalter nach Figur 1.

Die Figuren 3a bis 3f zeigen andere Ausführungsformen für die Anordnung der beweglichen Kontakte bei einem. Schalter nach Figur 1.

Figur M- zeigt schematisch eine Variante von Figur 3.

Figur 5 zeigt, teilweise im Schnitt, in vergrößerter Darstellung einen Schalter mit beweglichen Kontakten nach Figur 3a.

Der elektrische Schalter basiert auf der Schnappwirkung einer flachen Feder. Aus Figur 1 kann entnommen werden, daß das Schnappblech 1 in einem Rahmen 2 eingespannt gehalten ist, der in seinen Innenabmessungen kürzer ist als das Schnappblech 1, das in seiner Mitte durch einen Stab oder dergleichen so nach unten gehalten wird, daß es die in Figur 1 dargestellte gebogene Form annimmt. Der Teil des Bleches, der in Figur 1 zwischen dem Stab 3 und dem linken Ende des Rahmens 2 angeordnet ist, ist vom Rahmen weggebogen und der Teil des Bleches zwischen dem Stab 3 und dem rechten Ende des Rahmens 2 liegt an dem ebenen Boden des Rahmens 2 an, und verläuft im allgemeinen parallel zu diesem Boden.

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fienn der gebogene Teil des streifenformigen Schnappblecnes Gingedrückt wird, so wird ein Instabilitätspunkt erreicht, bei dem das Blech umschnappt und sich danach wieder in einer stabilen Lage befindet. In dieser zweiten Lage ist der gebogene Teil nach Figur 1 so angeordnet, da/6 er am Boden des Rahmens 2 anliegt, und zwar im wesentlichen parallel zu diesem, während der andere Teil vom Rahmen 2 weggebogen ist. Infolge des ebenen Bodens des Rahmens und der Lage des Stabes 3 relativ zu den Einspannpunkten des Bleches, liegt vor dem Umscnnappen der abgebogene Teil des Bleches auf der linken oder Aktivierungsseite. Dies wird dadurch erreicht, daß der Boden des Rahmens 2 parallel zum Blech verläuft, jedoch geringfügig niedriger liegt als dieses selbst, d.h. niedriger als eine imaginäre Linie, welche die Endeinspannpunkte und den zentralen Einspannpunkt miteinander verbindet. Dies ist wesentlich, weil eine solche Anordnung dem Schalter eine genau gewünschte Schnappwirkung erteilt.

Um als Schalter wirken zu können, muß der Streifen bewegliche Kontakte tragen oder auf solche einwirken. Wenn der Streifen selbst Kontakte trägt, ist das Material dieser Kontakte auf elektrisch gut leitende Metalle beschränkt. Wenn der Streifen selbst die Kontakte trägt, ist es wesentlich, daß die Art der Anbringung der Kontakte die Schnappwirkung des Schalters nicht beeinflußt. Aus diesem Grunde ist es nicht erwünscht, Kontakte anzuschweißen, da dadurch die Schnappwirkung beeinträchtigt wird. Außerdem brechen solche Kontakte manchmal langsam durch, bevor der Streifen umschnappt.

Diese Nachteile können durch die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen vermieden werden.

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Ein Paar von Kontakten wird auf einem Kontaktträgerstreifen aus elektrisch gut leitendem Material angeordnet, das nicht notwendigerweise federndsein muß, wie z.B. Phosphorbronce oder Berylliumkupfer. Diese Anordnung ist in Figur 2 dargestellt, wo der Streifen 5 die beiden beweglichen Kontakte 6 trägt und der Streifen 5 in der Nähe des

S O

Schnappbleches 1 nach Figur 1 angeordnet ist, daß der Kontaktträgerstreifen 5 rechtwinkelig zu dem Schnappblech 1 verläuft. Zwischen den beiden Streifen ist eine feste Verbindung vorhanden und wegen eines gewissen Spielraumes zwischen den beiden Streifen wird die Umsehaltfunktion nicht beeinträchtigt.

Bei der Anordnung nach Figur 2a ist der Kontaktträgerstreifen 5 klammerartig ausgebildet, d.h. seine Enden sind um die Kanten des Schnappbleches nerumgebogen, wobei sie in Ausnehmungen oder Ausschnitten in den Kanten des Schnappbleches 1 liegen. Die umgebogenen Enden können auch in Rillen oder Löchern im Schnappblech angeordnet sein. Bei der Anordnung nach Figur 2b reichen die Enden des Streifens 5 durch Löcher im Schnappblech 1 hindurch, sind jedoch nicht nach innen umgebogen.

Bei der Anordnung nach Figur 2 arbeitet jede bewegliche Kontaktanordnung als Brückenkontakt, welche mit zwei festen Kontakten im Boden des Rahmens des Schalters zusammenarbeitet. Jede Beeinflussung durch die Kontakte und die Toleranzen wird dadurch vermieden, daß der Streifen 5 in gewissem Maße beweglich ist.

Ein Schalter mit Anordnungen, wie sie in Figur 2 dargestellt sind, kann als einzelner Schließer oder einzelner Öffner

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verwendet werden. Wenn zwei Streifen 5 vorhanden sind, kann an einer Seite des Stabes 3 ein Umschalter vorgesehen sein.

Bei dieser Anordnung kann als Material für das Schnappblech 1 das Material benutzt werden, das die besten mechanischen Eigenschaften hat, z.B. sehr hart gewalzter rostfreier Stahl oder ein getemperter und gehärteter Stahlstreifen aus sehr kohlenstoffreichem Stahl.

Bei einer anderen Ausführungsform sind einer oder mehrere Längsschlitze im Schnappblech vorgesehen. Beispiele für solche Anordnungen sind in Figur 3 dargestellt. In allen Fällen deutet die gestrichelte Mittellinie die Kippachse an, die durch die Anordnung des Stabes 3 nach Figur 1 bestimmt ist. In allen in Figur 3 dargestellten Fällen sind die Enden des Schnappbleches eingespannt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Das Schnappblech besteht aus zwei oder drei Teilen, von denen einer die mechanischen Eigenschaften bestimmt, während der andere oder die anderen die elektrischen Eigenschaften bestimmen. Wie dies später erläutert wird, können die durch die Längsschlitze gebildeten Zungen, wie beispielsweise 10 und -11, für ihre elektrische Funktion einen kleinen Stift aus Kontaktmaterial tragen.

In der einfachsten Form_; beispielsweise wie dies in Figur 3d oder in Figur 3e dargestellt ist, arbeitet der Schalter als einfacher Schließer oder Offner mit einem Kontakt an einem Ende einer Zunge, wie z.B. den Zungen 12 und 13, der mit einem Festkontakt im Boden zusammenarbeitet. In einem solchen Falle wird ein zuverlässiger Kontakt dadurch erhalten, daß sich der Kontaktteil an der Zunge während

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der Betätigung an dem Festkontakt reibt. Bei den Anordnunggen nach Figur 3a, Figur 3b, Figur 3c und Figur 3f, bei denen zwei solcher Zungen an dem Streifen vorgesehen sind, kann durch die Anordnung von zwei Festkontakten eine Ums chaItfunktion erzielt werden.

Abhängig von den Strom- und von den Spannungswerten, für die der Schalter bestimmt ist, und ob er zum Schalten von Wechselspannung oder Gleichspannung dient, können die Kontaktflächen aus der reinen Schnappblechoberflache, aus platierten Oberflächen oder aus kleinen Kontakten bestehen, die an den Zungen angebracht sind, beispielsweise durch Schweißen.

Eine Erhöhung des Materialvolumens an den Kontaktpunkten der Zunge kann in verschiedener Weise erzielt werden, von denen eine in Figur 4 dargestellt ist. Hier ist das Ende der Zunge auf sich selbst zurückgebogen. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines profilierten Schnappbleches, bei dem die Kontaktzunge dicker ist als der mechanische Teil des Bleches. Eine solche Vergrößerung des Materialvolumens ist in zweifacher Hinsicht vorteilhaft. Einmal steht mehr Material für die Funkenerosion zur Verfügung, was wesentlich ist, wenn Gleichströme mittlerer Stärke geschaltet werden sollen, so daß die Lebensdauer der Vorrichtung verlängert wird. Zweitens hilft die Vergrößerung des Volumens dazu, den Kontaktdruck zu vergrößern, indem sie die Masse und die Steifheit beeinflußt.

Ein anderer Weg zur Erhöhung des Kontaktdruckes über den, der auf den mechanischen Eigenschaften des Schnappbleches

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beruht, besteht darin, eine zusätzliche Feder zu verwenden, die einen zusätzlichen Druck auf die Zunge ausübt, wenn der Schalter sich in eingeschaltetem Zustand befindet.

Es sind auch Abwandlungen der Schalterkonstruktion möglich. So kann aus Figur 3 entnommen werden, daß auch Kontaktzungen an beiden Enden des Schnappbleches gebildet werden können, damit der Schalter als Umschalter arbeiten kann. Es können auch mehrere Schnappbleche nebeneinander angeordnet werden, um einen Doppelpol- oder Mehrpolschalter zu erhalten, der durch ein einziges Betätigungsglied geschaltet werden kann. Schließlich können auch zwei Schnappbleche übereinander angeordnet werden, die durch eine isolierende Schicht getrennt sind, um zwei Schaltpole zu erhalten.

Das Blechmaterial für die Anordnungen von Figur 3 und 4-muß die entsprechenden elektrischen und auch die entsprechenden mechanischen Eigenschaften erfüllen. Da rostfreier Stahl sich nicht eignet, da er einen hohen Widerstand hat, werden Kupferlegierungen, wie z.B. Berylliumkupfer oder Phοsphorbronce, benutzt. Die Schaltcharakteristik kann abgewandelt werden, um verschiedene Bedien ungs anf order ungen und Belastungen zu erfüllen, indem die Dicke des Bleches, seine Breite und Länge und die Länge in Beziehung zum Rahmen und der Betätigungspunkt entsprechend gewählt werden.

Der Schnappschalter eignet sich für die meisten Typen von Betätigungsgliedern, wie z.B. Kipphebel, Drucktasten und

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Schieber. Figur 5 zeigt eine Schalteranordnung mit einem Schnappblech nach Figur 3a mit Kipphebelbetätigung. Der Schalter hat einen aus Rahmen und Boden bestehenden Grundkörper 20, der etwa 50 bis 62 mm lang ist und eine ebene Bodenfläche 21 mit einer hervorstehenden Rippe in der Mitte hat, die in der gleichen Richtung verläuft, wie der als Drehlager dienende Stab 22. Dieser-Stab liegt auf dem mittleren Teil eines Schnappbleches 2 3 auf, das beispielsweise aus Berylliumkupfer besteht. In die Bodenfläche 21 sind zwei Festkontakte 24 und 25 eingebettet, die Kontaktknöpfe aus Edelmetall tragen, wie dies in der Figur dargestellt ist.

Das Schnappblech hat zwei flache Zungen 26 und 27, von denen jede ebenfalls einen Kontaktknopf trägt, die so angeordnet sind, daß sie mit den Kontaktknöpfen der Kontakte 24 bzw. 25 zusammenarbeiten. Auf der von der Bodenfläche 21 abgewandten Seite des Schnappbleches 23 ist der Kipphebel 2 8 angeordnet, der einstückig mit dem Stab 2 2 ausgebildet ist. Der Kipphebel wird durch den Deckel 29 in seiner Lage gehalten. Der ürundkörper 20, der Kipphebel 2 8 und der Deckel 2 9 bestehen aus einem geeigneten Kunststoff.

Durch Betätigung des Kipphebels 2 8 wird der Schalter in der zuvor beschriebenen Weise betätigt.

Je nach der Ausbildung des Betätigun-gselernentes, wie z.B. des Kipphebels 28, kann der Schalter bistabile oder monostabile Eigenschaften haben.

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Abwandlungen dieses Schalteraufbaues sind möglich. So können beispielsweise Kontaktzungen an beiden Enden des Schnappbleches angeordnet sein, so daß der Schalter als Umschalter arbeiten kann. Es können auch mehrere Schnappbleche nebeneinander angeordnet sein, um einen Doppeloder Mehrpolschalter zu erhalten, der durch einen einzigen Kipphebel betätigt wird. Zwei Schnappbleche können auch übereinander angeordnet sein, wobei sie durch eine isolierende Schicht voneinander getrennt sind, um einen Doppelpolschalter zu erhalten.

Das Schnappblechmaterial für diese zweite entkoppelte Lösung muß sowohl die entsprechenden elektrischen Eigenschaften als auch die mechanischen Eigenschaften haben. Infolge seines hohen vtfidersxandes eignet sich rostfreier Stahl nicht, so daß eine Kupferlegierung wie z.B. Berylliumkupfer oder Phosphorbronce benutzt wird. Wenn jedoch die mechanischen Eigenschaften des Materials, wie z.B. von rostfreiem Stahl, besonders erwünscht sind, kann dieses mit Kupfer plattiert werden, um die Leitfähigkeit zu verbessern.

Die Eigenschaften des Schalters können abgewandelt werden, um bestimmte Anforderungen und Leistungsbelastungen zu erfüllen, indem die Dicke des Schnappbleches, seine Breite und Länge und die Blechlänge relativ zum Gehäuse, so-, wie der Betätigungspunkt entsprechend gewählt werden.

Bezüglich Figur 3 und sx^eziell bezüglich Figur 3d soll darauf hingewiesen werden, daß die kontakttragende Zunge 12 sich im Bedarfsfall auch über die Mittellinie

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• ν, -

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hinaus erstrecken kann. Dies ist beispielsweise angezeigt, wenn der Schalter als Netzschalter für Wechselstrom ausgebildet wird, damit gemäß den Normen ein 3 mm-Zwischenraum zwischen den offenen Kontakten vorhanden ist. Dies wird normalerweise durch Verlängerung der Zunge 12 erreicht.

Von den. oben erwähnten Abwandlungen in der Konstruktion des Schalters sollen nun einige im Detail betrachtet werden. Der mit einem zentralen Kipplager ausgestattete Kipphebel, der in Figur 5 dargestellt ist und der einstückig mit dem Stab 22 ausgebildet ist, kann auch an jedem Ende mit einer Drucktaste versehen sein. Ein solcher Kipphebel mit Drucktasten kann dadurch in dem Schalterrahmen gehalten werden, daß ein Querstab parallel zu dem Stab 22 vorgesehen ist.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, an jeder Seite eine Drucktaste vorzusehen, die beiderseits eines zentralen Gliedes angeordnet sind, deren Oberfläche parallel zur Oberfläche des Schalterrahmens verläuft. Dieses zentrale Glied trägt den Stab 22 oder ist einstückig mit diesem ausgebildet. Die Drucktasten können einzeln durch weitere Lager am Schalterrahmen getragen werden. Eine andere Möglichkeit zur Betätigung der Drucktasten besteht in einem drehbaren Knopf, der an seiner inneren Fläche einen abgeschrägten Teil hat, und der so angeordnet wird, daß er die eine oder die andere Drucktaste nach unten drückt.

Im Falle der Verwendung eines Betätigungsgliedes in Form eines Schiebers, wie sie oft in Fahrzeugen verwendet

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werden, kann der Schieber auf jeder Seite seines Ilittelteiles einen abgeschrägten Ansatz haben, welcher das Eindrücken des Federstreifens bewirkt, um den Schaltvorgang auszulösen.

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Claims

Patentanwalt

Dipl.-Phys. Leo Thul O Π Ο CT ·7 ο

Stuttgart J U J 0 / ö I

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Deutsche ITT Industries GmbH, Freiburg

Ansprüche

Elektrischer Schnappschalter mit einem streifenförmigen Schnappblech, das gewölbt eingespannt ist, so daß es in swei Lagen umschnappbar ist und bei dem bewegliche Kontakte durch das Schnappblech betätigt werden, die mit Festkontakten zusammenarbeiten und Betätigungsmittel so angeordnet sind, daß das Schnappblech damit zum Umschnappen gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnappblech (1) mit seinen Schmalseiten in einem Rahmen (2, 20) mit ebenem Boden (21) dicht oberhalb des Bodens eingespannt ist und etwa in der Mitte seiner Längsausdehnung durch einen sich quer zum Schnappblech (1) erstreckenden und im Rahmen (2, 20) gehaltenen Stab (3, 22) dicht oberhalb des Bodens gehalten ist, so daß ein Teil des Schnappbleches (1) zwischen einer Einspannstelle und dem Stab (3, 22) anliegend an den Boden (21) verläuft und der andere Teil zwischen dem Stab (3, 22) und der anderen Einspannstelle vom 3oden (21) weggewölbt ,ist und beim Eindrücken des gewölbten Teiles durch die Betätigungsmittel sich die Lage der beiden Teile des Schnappbleches (1) jeweils umkehrt.

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2.) Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stab (3, 22) gegenüberliegend eine parallel zu diesem verlaufende Rippe im Boden (21) des Rahmens (2, 20) angeordnet ist.
3.) Schnappschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsmittel ein Kipphebel (28) vorgesehen ist, der sich in Richtung des Schnappbleches (1) erstreckt und auf der vom Schnappblech (1) abgewandten Seite des Stabes (3, 22) auf diesem kippbar gelagert ist.
M-.) Schnappschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (28) auf jeder Seite des Stabes (3, 22) einen gegen das Schnappblech (1) hin gerichteten Ansatz hat.
5.) Schnappschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel einstückig mit dem Stab (3, 22) ausgebildet ist.
6.) Schnappschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (28) durch einen über dem Kipphebel angeordneten und im Rahmen (2, 20) befestigten Deckel (29) in seiner Lage gehalten ist.
7.) Schnappschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (28) die Form eines Stabes hat, an dessen Enden je eine Drucktaste angeordnet ist·.-

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8.) Schnappschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Kipphebel (2 8) durch einen Querstab im Rahmen (2, 20) gehalten ist, der parallel zum Stab (3, 22) oberhalb des Kipphebels im Rahmen (2, 20) befestigt ist.
9.) Schnappschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsglied zwei Drucktasten vorgesehen sind, die auf beiden Seiten des Stabes (3, 22) angeordnet sind.
10.) Schnappschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungselement ein längs des Schnappbleches (1) verschiebbarer Schieber dient, der zwei gegen das Schnappblech (1) hin gerichtete Ansätze hat.
11.) Schnappschalter nacu einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontakte (6) auf einem quer zum Schnappblech (1) angeordneten Kontaktträgerstreifen (5) aus elektrisch gut leitendem Material angeordnet sind, der mit dem Schnappblech (1) bewegungsschlüssig verbunden ist.
12.) Schnappschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträgerstreifen (5) mit seinen Enden das Schnappblech (1) umfaßt.
13.) Schnappschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträgerstreifen (5) mit seinen Enden durch Löcher im Schnappblech (1) hindurchgreift.

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14.) Schnappschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktträgerstreifen (5) mit seinen Enden in Vertiefungen oder Ausnehmungen in den Längskanten des Schnappbleches (1) gelagert ist.
15.) Schnappschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Kontakte (6) an Zungen (10, 11, 12, 13) angeordnet sind, die einen Teil des Schnappbleches (1) bilden und durch einen oder mehrere, in Längsrichtung des Schnappbleches (1) verlaufende Schlitze gebildet sind (Figur 3).

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