DE4316068C2 - Elektrischer Schnappschalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einem elektrischen Schnapp­ schalter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches aus.

Schnappfederschaltwerke sind in vielfältigsten Ausführungsformen bekannt. Gemeinsames Ziel ist es, die eigentliche Schaltge­ schwindigkeit, die Schaltkraft und den Schaltweg unabhängig zu machen von der Betätigung des Schalters.

In der DE 38 07 411 A1 wird ein Schnappschaltelement beschrieben, bei dem eine Kontaktbrücke über einen im Gehäuse geradlinig ge­ führten Schieber betätigt wird. Der Schieber wiederum wird über einen Schnappfedermechanismus mittels eines federvorgespannten Stößels aktiviert, wobei in den Schieber nochmals beidseitig Kipphebel eingreifen. Der Aufwand für die Funktionstrennung ist beträchtlich und führt zu einem komplizierten Aufbau.

Neben vielen anderen Ausführungsformen von Schnappfedern hat sich eine Bauform verstärkt durchgesetzt, wie sie in der DE 32 36 255 A1 beschrieben wird. Eine Schnappfeder mit einer in ei­ nem Stützlager abgestützten Federzunge wird hierbei durch Stößel betätigt, die jeweils auf die beiden Außenschenkel der Schnapp­ feder wirken. Der Strom fließt hierbei von der Lagerung am ein­ gespannten Ende über die äußeren Schenkel der Feder und von der Federzungenlagerung über die Federzunge zu den Kontaktpunkten.

Die DE 34 38 304 A1 zeigt eine Doppelschnappfeder der vorerwähnten Bauart, wobei die Feder in der Mitte zwischen den Schaltfunkti­ onsbereichen gelagert ist. Flächige Schaltstößel betätigen die einzelnen Schnappfedern jeweils an den äußeren Schenkeln der Feder.

Die DE 38 01 991 C2 zeigt einen Kippschalter mit zwei integrier­ ten Schnappschaltelementen, die in Abhängigkeit von der Stellung des Kipphebels betätigt werden. Entsprechende Stößel wirken jeweils auf die beiden Außenschenkel der Schnappschaltelemente, deren Federzungen in Stützlagern unter Vorspannung eingeklemmt sind. Der Strom fließt von der Lagerung am eingespannten Ende über die äußeren Schenkel und von der Federzungenlagerung über die Federzunge zum Kontaktkopf. Um eine ausreichende Kontaktierung zu gewährleisten, muß nur ein Punkt des balligen Kontaktkopfes mit dem Gegenkontakt in Berührung kommen.

Die DE 40 03 241 C2 zeigt einen Druckschalter mit integrierter Schnappfeder.

Bei den mit vorgenannten Schnappfedern ausgerüsteten Schalter­ bauarten wird als Ausgangsmaterial für die Blattfeder üblicherweise ein aus Feder­ bronze oder Kupfer/Beryllium-Legierung bestehendes Blech einge­ setzt. An das Federmaterial wird einerseits die Forderung an gute Leitfähigkeit gestellt und andererseits werden federge­ rechte hohe mechanische Eigenschaften erwartet. Dabei werden an Dickentoleranzen und Oberflächengüte des Vormaterials sowie Gratfreiheit des fertigen Stanzteils sehr hohe Anforderun­ gen gestellt. Diese an sich gegenläufigen Materialanforderungen hinsichtlich mechanischem Schaltverhalten (Federwirkung) und guter elektrischer Leitfähigkeit führen zwangsläufig bei der konstruktiven Auslegung der vorgenannten Schnappfedern zu Kompromissen. Aufgrund dieses Zwanges gehen die Überlegungen dahin, Schalt- und Leiterfunktion zu trennen. Hiermit ist die Möglichkeit gegeben, beide Funktionsbereiche nach den eigentlichen Bedürfnissen zu optimieren.

Aus der EP 0 074 004 A2 ist ein Druckschalter bekannt, in dessen Gehäuse zwei ortsfeste Kontaktpunkte angeord­ net sind, die von einer Kontaktbrücke verbunden werden. Ein Betätigungsglied wirkt über eine Bügelfeder auf die Kontakt­ brücke. Beim Vorwärtshub wird mittels der aus Runddraht gefer­ tigten Bügelfeder ein Schnappeffekt ausgelöst, um ein definier­ tes Schaltverhalten und eine befriedigende Kontaktierung zu erzielen. Der Rückhub erfolgt mittels einer zusätzlichen Druck­ feder, ohne die ein Rückhub nicht stattfinden könnte. Bei dieser Art des Rückhubes zeigt der Schalter ein von der Betätigung abhängiges Schaltverhalten. Die Kontaktbrücke und die Bügelfeder stehen nicht in direkter Wirkverbindung, so daß das Schaltver­ halten von mehreren Toleranzen beeinflußt wird und nur in diesem Rahmen definiert ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter mit Schnappfederef­ fekt zu schaffen, der getrennte Lösungen für die mechanische Funktion "Schalten" und die elektrische Funktion "Kontakte überbrücken" beinhaltet, wobei durch die Konstruktion und Wahl der Materialien ein äußerst günstiges Gesamtergebnis hinsichtlich Funktionalität, geringer Teilevielfalt und hoher Montagefreundlichkeit erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schnappschaltelement einteilig aus einem Runddraht hergestellt ist, und daß das Kontaktelement zwischen zwei Schenkeln des Schnappschaltelements kardanisch gehalten ist.

An die Stelle der aus dem Stand der Technik bekannten Blattfeder tritt eine aus Federstahl gebogene Runddrahtfeder. Die Stromfüh­ rung beim Schalten erfolgt nicht über bestimmte Bereiche der Feder, sondern durch Überbrückung von zwei Kontaktpunkten durch ein in die Runddrahtfeder montiertes Kontaktelement. Das Kontakt­ element ist in der Drahtfeder kardanisch gehalten, was eine sichere Kontaktgabe garantiert. Anstelle eines runden Kontaktelement können auch ovale, längliche Kontaktelemente eingesetzt werden, falls ein größerer Kontaktabstand der Kontaktpunkte dies konstruktiv erfordert.

Der bei einer Blattfeder benötigte Aufnahmesockel aus Leiterma­ terial entfällt, die Lagerung der Drahtfeder erfolgt durch einen Sockel, der Bestandteil eines sowieso vorhandenen Isolierstoff­ gehäuses ist, das gleichzeitig die zum Zwecke des Schaltens zu kontaktierenden Punkte, z. B. in Form von Leiterbahnen, trägt. Die Leiterbahnen können aus runden bzw. flachen Drähten oder aus gedruckten Leiterbahnen mit Kontaktnieten bestehen.

Die Betätigung des Schnappschaltelementes erfolgt über Stößel, die auf die äußeren Schenkel der Feder wirken. Somit ist es mög­ lich, alle gängigen Schaltprinzipien wie Druck-, Wippen-, Schiebe-, Zug-, Dreh- und Kippbetätigung zu realisieren, unter Zuhilfenahme gängiger bekannter mechanischer Hilfsmittel wie Hebel, Winkelhebel, schiefe Ebene, Kurvenscheibe, Exzenter, Noppenscheibe und dergleichen.

Bei festgelegter Geometrie und festen Außenabmessungen läßt sich die Federkraft relativ einfach durch Änderungen des Federdraht­ durchmessers variieren. Die Verwendung von Federstahl anstelle Kupfer/Beryllium läßt bei gleicher Beanspruchung naturgemäß eine wesentlich kleinere Bauweise zu. Eine Verstellung der Betäti­ gungskräfte und -wege ist durch Verschiebung des Stößels auf den Federschenkeln zu erreichen.

Anhand der einzigen Figur wird ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung näher erklärt.

Ein elektrischer Schnappschalter 1, der vorab allgemein be­ schriebenen Bauart, z. B. Öffner/Schließer setzt sich hauptsäch­ lich zusammen aus einem Gehäuse 2, einem im Gehäuse 2 verschieb­ bar geführten Betätigungsglied 3, einem dem Betätigungsglied 3 zugeordneten Schnappschaltelement 4, einem Kontaktelement 5, und mindestens zwei stromführenden Kontaktpunkten 6 und 7. Zu der in diesem Schnappschalter 1 realisierten Anordnung gehört weiter ein Träger 8, der Bestandteil des Gehäuses 2 ist. Das Schnappschaltelement 4 ist eine gebogene Runddrahtfeder, die mit einer Seite 9 in einer Lagerstelle 10 des Trägers 8 aufgenommen ist. Von einer gegenüberliegenden Seite 11 ragt eine nach oben gewölbte U-förmige Feder 12 in das Schnappschaltelement 4 hinein, die sich in einer weiteren Lagerstelle 13 des Trägers 8 unter leichter Vorspannung abstützt. Die Feder 12 ist vorzugsweise so breit ausgelegt, wie es seitliche Schenkel 14 und 15 des rahmenartigen Schnappschaltelementes 4 zulassen.

Im hinteren Bereich 16 der Feder 12 sind deren innere Schenkel 17 und 18 leicht halbrund nach außen ausgeformt, um das Kontakt­ element 5 mit seiner umlaufenden Ringnut 19 aufzunehmen. Die Ringnut 19 ist etwas breiter als der Drahtdurchmesser D ausgebildet, wodurch das Kontaktelement 5 eine kardanische Lagerung erhält. Der Einbau des Kontaktelementes 5 erfolgt durch eine Öffnung 20 in dem Schnappschaltelement 4, indem diese beim Eindrücken des Kontaktelementes 5 leicht federnd geöffnet wird, bis das Kontaktelement 5 seine Position erreicht hat. Das Kontaktelement 5 ist aus fertigungstechnischen Gründen vornehmlich rund ausgeführt, kann aber auch im Bereich seiner balligen Kontaktoberflächen 21 und 22 länglich und/oder oval ausgeführt werden, wenn z. B. größere Kontaktabstände bzw. Abstände der Leiterbahnen dies erforderlich machen. In diesem Fall ist eine gehäuseseitig hier nicht näher dargestellte Verdrehsicherung notwendig. Die Kontaktoberflächen 21 und 22 können ein- oder beidseitig gerade oder wie dargestellt ballig ausgeführt werden.

In der gestrichelten Schaltposition wirkt das Kontaktelement 5 als Brücke und schließt den Kontakt zwischen den Kontaktpunkten 6 und 7, im Beispiel ausgeführt mit Runddrähten aus Leitermate­ rial, die in dafür im Gehäuse 2 vorgesehenen Vertiefungen 23 und 24 liegen und in nicht dargestellter Weise gehalten werden. Sie sind Bestandteil der schalterinternen Verdrahtung.

Das Schaltschnappelement 4 ist an seiner Seite 9 offen. Damit sich die seitlichen Schenkel 14 und 15 unter Beanspruchung nicht aus der Lagerstelle 10 herausbewegen können, sind beidseitig im Gehäuse 2 Führungselemente 25 und 26 vorgesehen.

Die Übertragung einer von außen auf den Schnappschalter 1 aufge­ brachten Kraft erfolgt im einfachsten Fall durch eine nicht nä­ her dargestellte Drucktaste, in der das Betätigungsglied 3 inte­ griert ist. Die Rückstellung erfolgt über das Schnappschaltele­ ment 4 selbst. Weitere Betätigungsmöglichkeiten des im nicht gezeigten Teil des Gehäuses 2 geführten Betätigungsgliedes 3 sind natürlich Hebel und Winkelhebel sowie Wippen, Schieber quer zur Betätigungsrichtung mit Keil- oder Kegelelementen, Nocken- oder Exzenterscheiben.

In der Darstellung gemäß Fig. 1 arbeitet der Schnappschalter 1 aus einer oberen Ruheposition heraus als Schließer, wenn in die gestrichelte Position geschaltet wird, umgekehrt als Öffner. Werden in der oberen Stellung ebenfalls zwei nicht näher darge­ stellte Leiterbahnen anstelle eines isolierten Anschlagpunktes kontaktiert, ergibt sich eine Wechslerfunktion.

Bezugszeichenliste

1 Schnappschalter
2 Gehäuse
3 Betätigungsglied
4 Schnappschaltelement
5 Kontaktelement
6 Kontaktpunkt
7 Kontaktpunkt
8 Träger
9 Seite
10 Lagerstelle
11 gegenüberliegende Seite
12 Feder
13 Lagerstelle
14 seitlicher Schenkel
15 seitlicher Schenkel
16 hinterer Bereich
17 innerer Schenkel
18 innerer Schenkel
19 Ringnut
20 Öffnung
21 Kontaktoberfläche
22 Kontaktoberfläche
23 Vertiefung
24 Vertiefung
25 Führungselement
26 Führungselement
D Drahtdurchmesser.

Claims (5)

1. Elektrischer Schnappschalter mit einem Gehäuse (2) und mit einem zwei gehäusefeste Kontaktpunkte (6, 7) verbindenden, zwischen zwei Schaltstellungen beweglichem Kontaktelement (5), das durch ein auf das Schnappschaltelement (4) wirkendes, im Gehäuse (2) geführtes Betätigungsglied (3) von der einen Schaltstellung in die andere Schaltstellung überführbar ist, wobei nach der Überführung des Schnappschaltelementes (4) von der einen in die andere Schaltstellung, die Rückstellung des Schnappschaltelementes (4) in die ursprüngliche Schaltstellung durch das Schnappschaltelement (4) selbsttätig erfolgt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schnappschaltelement (4) einteilig aus ei­ nem Runddraht hergestellt ist, und daß das Kontaktelement (5) zwi­ schen zwei Schenkeln (17, 18) des Schnappschaltelementes (4) kardanisch gehalten ist.

2. Elektrischer Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Runddraht aus Federstahl besteht.

3. Elektrischer Schnappschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnappschaltelement (4) rahmenartig gebogen ist, wobei eine freie Seite (9) in einer Lagerstelle (10) eines Trägers (8) aufgenommen ist, und von einer gegen­ überliegenden Seite (11) eine nach oben gewölbte U-förmige Feder (12) in das Schnappschaltelement (4) hineinragt, die sich in einer weiteren Lagerstelle (13) des Trägers (8) unter leichter Vorspannung abstützt.

4. Elektrischer Schnappschalter, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (5) rund und mit einer ein- oder beidseitig balligen Kontaktoberfläche (21, 22) ausgebildet ist.

5. Elektrischer Schnappschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) Führungsele­ mente (25, 26) für das Schnappschaltelement (4) ausgebildet sind.