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Schnappsc halter
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Die Erfindung betrifft einen Schnappschalter mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bekannte kleinbauende Mikroschalter dieser Art sind nur für elektrische
Spannungen bis zu maximal 250 Volt vorgesehen und besitzen im Inneren des Mikroschaltergehäuses
eine über den Sprungmechanismus zu bewirkende kleine Kontaktöffnungsweite von etwa
0,3 mm. Derartige Mikroschalter mit kleiner Kontaktöffnungsweite sind deshalb nur
für Steuerstromkreise geeignet und können wegen der nicht ausreichenden Sicherheit
nicht als alleinige Mittel zum unmittelbaren Abschalten bzw. Trennen eines elektrischen
Gerätes vom Netz vorgesehen werden.
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Grundsätzlich sind die bekannten Mikroschalter dazu bestimmt, nur
in den Fällen angewendet zu werden, in denen die Sicherheit, insbesondere der Berührungsschutz,
nicht von der Kontaktöffnungsweite abhängt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schnappschalter mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß
eine
baugleich kleine Mikroschalterausführung mit hoher Sicherheit für hohe elektrische
Spannungen über 500 Volt und einer Eignung als alleiniges Mittel zum unmittelbaren
Abschalten bzw. Trennen eines elektrischen Gerätes vom Netz erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile
und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche,
der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer
Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt.
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Es stellen dar: FIG. 1 eine vergrößerte Seitenansicht eines als Öffner
ausgeild eten erfindungsgemäßen Schnappschalters mit abgenommenem seitlichen Deckel,
FIG. 2 eine geschnittene Ansicht gemäß der Linie II-II des Schnappschalters der
FIG. 1, FIG. 3 eine vergrößerte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schnappschalters
ähnlich der FIG. 3, jedoch in einer Ausführung als Schließer,
FIG.
4 eine geschnittene Ansicht gemäß der Linie IV-IV des Schnappschalters der FIG.
3, FIG. 5 eine Seitenansicht des Schnappschalters der FIG. 1 bis 4 etwa in Orginalgröße,
FIG. 6 eine Schnalseitenansicht des Schnappschalters der FIG. 5, FIG. 7 eine schematische
Darstellung des Schaltmechanismus des Schnappschalters der FIG.
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1 bis 6 und FIG. 8 eine schematische Teildarstellung des Schaltmechanismus
der FIG. 7 bezüglich des Kurvenverlaufs des Schaltkontaktes bei Zwangsöffnung Der
in der Zeichnung dargestellte Schnappschalter ist als Mikroschalter 1 ausgeführt,
der ein im wesentlichen flachrechteckförmiges Mikroschaltergehäuse 2 aufweist, das
eine Bodenwandung 3, eine Seitenwand 4, eine Deckwand 5, zwei Stirnwände 6,7 und
einen Seitenwanddeckel 8 sowie zwei Befestigungslöcher 9 besitzt.
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In der Mitte des Mikroschaltergehäuses 2 ist für die Schaltbetätigung
ein Stößel 10 vorgesehen, der in einer Ausnehmung der Deckwand 5 in Längsrichtung
der Mittenachse 11 axial verschiebbar gelagert ist.
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Der aus dem Mikroschaltergehäuse 2 herausragende
Betätigungsteil
des Stößels 10 weist eine Rundung 12 auf. An der im Innenraum 13 des Mikroschaltergehäuses
2 befindlichen gegenüberliegenden Seite des Stößels 10 ist ein Anschlagbund 14 ausgebildet.
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An der unteren Bodenwandung 3 des Mikroschaltergehäuses 2 ragen zwei
auf Abstand zueinander parallel angeordnete elektrische Anschlüsse 15, 16 heraus,
die als Flachstecker ausgeführt sind.
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Der eine Anschluß 15 besitzt einen Festkontakt 17 17, der am kurzen
Schenkel des L-förmigen Anschlusses 15 ausgebildet ist und sich im Innenraum 13
des Mikroschaltergehäuses 2 befindet. Der Anschluß 15 ist in der Ebene der Stirnwand
7 nach unten aus dem Mikroschaltergehäuse 2 herausgeführt. Der andere Anschluß 16
befindet sich nahe der Mittenachse 11 und weist in Verlängerung einen sich im Innenraum
13 von der Bodenwandung 3 in Richtung zur Deckwand 5 erstreckenden Halter 18 auf.
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An diesem Halter 18 ist ein im Innenraum 13 befindlicher Sprungmechanismus
19 vorgesehen, der am oberen Endbereich des Halters 18 an einem Drehlager 20 angelenkt
ist. Das Drehlager 20 befindet sich dabei in der Nähe des Anschlagbundes 14 des
Stößels 10. Der Sprungmechanismus 19 weist einen Steuerarm 21 und einen Schaltarm
22 auf, die in einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sind, wobei der Schaltarm
22 mit einem am einen Ende ausgebildeten Lagerteil 23 an einem Schwenklager 24 des
bogenförmig ausgeführten Endbereichs des
Steuerarms 21 schwenkbeweglich
gelagert ist. Der andere Endteil 25 des Steuerarms 21 ist am Drehlager 20 des Halters
18 schwenkbeweglich gelagert.
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Der Steuerarm 21 ist in seinem oberen Bereich etwa dachförmig ausgebildet
und weist dazu eine Abbiegung 26 auf, so daß der eine kurze Schenkel des Steuerarms
21 in Richtung zum Drehlager 20 geneigt ist, während der andere längere Schenkel
des Steuerarms 21 zum Schwenklager 24 hin abfällt. Die Abbiegung 26 des Steuerarms
21 befindet sich genau im Bereich der Mittenachse 11 unmittelbar unter dem Stößel
10, wobei dessen Anschlagbund 14 auf dem First der Abbiegung 26 aufliegt. Beim Betätigen
des Stößels 10 drückt somit der Anschlagbund 14 auf die Abbiegung 26, so daß der
Steuerarm 21 um die Achse des Drehlagers 20 nach unten schwenkt.
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Dem Sprungmechanismus 19 ist zudem eine Zugfeder 27 zugeordnet, die
sich im wesentlichen in Längsrichtung des Schaltarms 22 erstreckt. Das eine Ende
der Zugfeder 27 ist außerhalb des Bereichs des Sprungmechanismus 19 in der Zeichnung
links neben dem Schwenklager 24 an einem Zapfen 28 des Mikroschaltergehäuses 2 festgelegt.
Das andere Ende der Zugfeder 27 ist in eine Ausnehmung 29 des Schaltarms 22 eingehakt.
Diese Ausnehmung 29 befindet sich exakt im Bereich der Mittenachse 11 auf Abstand
unterhalb der Abbiegung 26 des Steuerarms 21 und des Stößels 10.
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Der Schaltarm 22 ist ebenfalls im wesentlichen zweischenklig ausgeführt
und besitzt dazu einen Biegewinkel 30, der praktisch entgegengesetzt zur dachförmigen
Abbiegung 26 des Steuerarms 21 ausgeführt ist und gemäß der Darstellung in der Zeichnung
sich unmittelbar rechts neben dem Halter 18 befindet. Die Länge des von dem Biegewinkel
30 nach links zum Schwenklager 24 abstrebenden Schenkels ist somit etwas größer
als die vom Biegewinkel 30 nach rechts abstrebende Schenkellänge. An dem vom Schwenklager
24 entfernt liegenden rechten freien Ende des Schaltarms 22 ist ein Schaltkontakt
31 ausgebildet, der mit dem Festkontakt 17 zusammenwirkt. Der Sprungmechanismus
19 ist mit dem Steuerarm 21 und dem Schaltarm 22 bezüglich der Formgebung und Lagerung
der Teile so ausgeführt, daß die Kontaktöffnungsweite 32 zwischen dem Festkontakt
17 und dem Schaltkontakt 31 mindestens 3,5 mm beträgt und damit etwa gleich der
Länge des den Schaltkontakt 31 tragenden Schenkels 33 des Schaltarms 22 vom Biegewinkel
30 bis zum Schaltkontakt 31 entspricht. Die mindestens 3,5mm große Kontaktöffnungsweite
32 ist wesentlich größer als der vom Stößel 10 bei Betätigung zurückzulegende Vorlaufweg
34 zwischen der Ruhestellung des Stößels 10 und dem Schaltpunkt. Der Vorlaufweg
34 des Stößels 10 ist weitgehend definiert und beträgt etwa 0,9 bis 1,8 mm. Aufgrund
dieser großen Kontaktöffnungsweite 32 ist der Mikroschalter 1 eindeutig als Geräteschalter
ausgeführt, der eine
derart hohe Sicherheit besitzt, daß er als
alleiniges Mittel für eine direkte Abschaltung eines elektrischen Gerätes vom Netz
verwendet werden kann.
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Die FIG. 1 zeigt deutlich, daß bei betätigtem Sprungmechanismus 19
der in der Öffnungsstellung gestrichelt dargestellte Schaltkontakt 31 derart weit
über dem Festkontakt 17 sich befindet, daß er etwa in der Ebene der dachförmigen
Abbiegung 26 des Steuerarms 21 liegt. Außerdem ist zu erkennen, daß der Abstand
zwischen dem Drehlager 20 des Steuerarms 21 und dem Biegewinkel 30 des Schaltarms
22 ungefähr gleich der Kontaktöffnungsweite 32 ist, die zwischen dem Festkontakt
17 und dem Schaltkontakt 31 in der Öffnungsstellung besteht. Die dachförmige Abbiegung
26 für den Stößel 10 ist außerdem ungefähr dreimal weiter vom Schwenklager 24 des
Schaltarms 22 entfernt als vom Drehlager 20 des Halters 18, wodurch eine tibersetzung
des Sprungmechanismusschaltweges erzielt wird. Schließlich ist zu erkennen, daß
zwischen dem Biegewinkel 30 des Schaltarms 22 und dem Schwenklager 24 des Sprungmechanismus
19 ein größerer Abstand besteht als zwischen der dachförmigen Abbiegung 26 des Steuerarms
21 und dem Schwenklager 24.
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Um bei dem in der FIG. 1 dargestellten Mikroschalter 1 eine Zwangstrennung
bzw. Zwangs öffnung des Schaltkontaktes
31 vom Festkontakt 17 zu
erzielen, ist unter dem Schenkel 33 ein erstes Widerlager 35 vorgesehen, das an
der dem Biegewinkel 30 zugewandten Vorderkante des Festkontaktes 17 ausgebildet
ist. Ein zweites Widerlager 36 befindet sich ebenfalls unter dem Schenkel 33 des
Schaltarms 22 in der Nähe der Winkelabbiegung 30 sowie dem Halter 18.
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Dieses zweite Widerlager 36 ist an der unteren Bodenwandung 3 des
Mikroschaltergehäuses 2 angeordnet.
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Den FIG. 7 und 8 ist das Schaltprinzip des Mikroschalters 1 zu entnehmen.
Der Sprungmechanismus 19 besteht im wesentlichen aus dem Steuerarm 21, dem Schaltarm
22 und der Zugfeder 27, die ein Schubkurbelgetriebe bilden. Vöm Anschluß 16 aus
erfolgt die Stromzuführung über den Steuerarm 21 und den Schaltarm 22 zum Schaltkontakt
31, der gegen den Festkontakt 17 anschlagbar bzw. von diesem trennbar ist. Die Zugfederschwinge
27 dient der Beschleunigung des Schenkels 33 und damit auch des Schaltkontaktes
31. Die Zugfeder 27 dient außerdem der Rückführung des Schubkurbelgetriebes in die
Ruhestellung nach der Wegnahme der Schubeinleitung am Stößel 10. Der Schaltkontakt
31 beschreibt im Bereich der Kontaktöffnungsweite 32 die Koppelkurve 37, wenn die
Schubeinleitung über den Stößel 10 erfolgt.
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Wenn nach der Schubeinleitung über den Stößel 10 das Schwenklager
24 die Längsachse der Zugfeder27
kreuzt, wird der Sprungmechanismus
19 im Bereich des Schenkels 33 instabil. Infolge der Kraft der Zugfeder 27 entfernt
sich der Schaltkontakt 31 vom unteren Festkontakt 17 diskontinuierlich und schläg
am oberen Festkontakt 17' an. Sofern das Abheben des Schaltkontaktes 31 vom unteren
Festkontakt 17 behindert ist, wird über den Stößel 10 ein weiterer Schub eingeleitet,
so daß der Schenkel 33 am Widerlager 35 an der Vorderkante des Festkontaktes 17
anschlägt. Zu der von der Zugfeder 27 herrührenden Abhebekraft kommt nun die im
Hebebrerhältnis zwischen dem Schaltkontakt 31 und dem Widerlager 35 sowie dem Schwenklager
24 und dem Widerlager 35 am Schwenklager 24 verstärkt anliegende Kraft zur Wirkung
und trennt den Schaltkontakt 31 vom Festkontakt 17. Bei einem etwaigen weiteren
Zusammenkleben der Kontakte erfolgt eine weitere Schubeinleitung über den Stößel
10, so daß der Schenkel 33 am zweiten Widerlager 36 anschlägt. Der Schaltkontakt
31 wird jetzt vom Festkontakt 17 zusätzlich hebelübersetzt abgehoben, so daß eine
sichere Zwangstrennung der Kontakte gewährleistet ist. Dasselbe gilt sinngemäß beim
Abheben des Schaltkontaktes 31 vom oberen Festkontakt 17' (Schließer FIG. 3), wenn
eine Abhebehemmung vorliegt. Der Schenkel 33 schlägt dann an dem Widerlager 38 an,
das sich in einem größeren Abstand von der Bodenwandung 3 über dem Schenkel 33 des
Schaltarms 22 etwas unterhalb des Drehlagers 20 zwischen diesem und dem Festkontakt
17' befindet.
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Einschränkend kann hier jedoch nur die über setzt verstärkte Kraft
der Zugfeder 27 zur Wirkung gelangen. Dem Trennen des Schaltkontaktes 31 von dem
unteren Festkontakt 17 bzw. dem oberen Festkontakt 17' kommt in jedem Falle der
parallel zu den Festkontakten verlaufende Schiebe- bzw.
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Zugweg des Verlaufs der Koppelkurve 37 zusätzlich entgegen.
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Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß anstelle eines bisher
verwendeten bedeutend größeren Schalters nunmehr der ausgesprochen klein bauende
erfindungsgemäße Schnappschalter als alleiniges Mittel zur Abschaltung eines Gerätes
vom Netz vorgesehen werden kann. Der Mikroschalter 1 ist zudem bei größeren Spannungen
( 500 Volt) einsetzbar und besitzt eine Zwangsöffnung der Schaltkontakte.
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Bei der Zwangsöffnung werden die Kontakte ohne federndes Zwischenglied
mechanisch aufgerissen.
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Außerdem sind die Kontakte 17 und 31 dabei aufgrund der kreisbogenförmigen
Schalthebelbewegung und der parallelen relativen Verschiebung auf den Kontaktflächen
selbstreinigend.