DE1590170C

DE1590170C - Pressure medium operated membrane switch

Info

Publication number: DE1590170C
Authority: DE
Inventors: Ludwig 7050 Waiblingen; Heinlein Werner 7131 Pinache Reichert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckmittelbetätigten Membranschalter mit einer an das Druckmittel angeschlossenen Druckkammer und einer mehrere elektrische Kontakte aufnehmenden Schaltkammer, die beide durch eine in einer Aufnahmebohrung des Schaltergehäuses liegende, zum Druckmitteleinlaß hin vorgewölbte Membran dichtend getrennt sind.The invention relates to a pressure medium-actuated membrane switch with a pressure medium connected pressure chamber and a switching chamber accommodating several electrical contacts, both of which are located in a receiving bore of the switch housing, to the pressure medium inlet protruding membrane are sealingly separated.

Ein derartiger Schalter ist z. B. durch die deutsche Patentschrift 1 030 189 bekannt. Dort wird beim Zusammenbau des Schalters die Membran an ihrem äußeren Rand unter Zwischenlage einer ringförmigen Stahlplatte in axialer Richtung zusammengedrückt und im Schaltergehäuse sich vorwölbend festgespannt. Die Begrenzung der axialen Zuspannung ist durch eine Gehäuseschulter gegeben, die als Axialanschlag für die Stahlplatte dient. Damit bei diesem Einspannvorgang kein Membranmaterial zwischen der Gehäuseschulter und der Stahlplatte eingequetscht wird, was zu Membranbeschädigungen führt, müssen die Höhe der Gehäuseschulter, die Dicke der Membran, der Durchmesser der Aufnahmebohrung und der Außendurchmesser der Membran genau bemessei sein. Dies verteuert den Schalter und erhöht den Ausschuß bei Serienfertigung. Außerdem ist es schwierig, den Montagepreßdruck so zu bemessen, daß die Gehäuseschulter nicht verformt und der Spalt für die Membran nicht zu klein gedrückt wird.Such a switch is z. B. from the German patent 1 030 189 known. There will be when assembling of the switch, the membrane on its outer edge with the interposition of an annular Steel plate compressed in the axial direction and clamped in the switch housing in a protruding manner. The limitation of the axial clamping is given by a housing shoulder, which acts as an axial stop serves for the steel plate. So that there is no membrane material between during this clamping process the housing shoulder and the steel plate are squeezed, which leads to membrane damage the height of the housing shoulder, the thickness of the membrane, the diameter of the mounting hole and the outer diameter of the membrane must be precisely measured. This makes the switch more expensive and increases the Scrap in series production. In addition, it is difficult to measure the assembly pressing pressure so that the housing shoulder is not deformed and the gap for the membrane is not pressed too small.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und einen Membranschalter zu schaffen, der sehr einfach und billig herzustellen ist, bei dem keine genauen Toleranzen einzuhalten sind und dessen Membran die beiden Schaltkammern des Schalters trotzdem sicher gegeneinander abdichtet.It is the object of the present invention to avoid these disadvantages and to provide a membrane switch which is very simple and inexpensive to manufacture is, in which no exact tolerances have to be observed and its membrane the two Switching chambers of the switch nevertheless reliably sealed against each other.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die eingebaute Membran in entlastetem Zustand höchstens so dick ist wie die Axialabmessung ihrer Aufnahmebohrung und daß sie durch das auf sie einwirkende Druckmittel auf eine der Axialabmessung der Aufnahmebohrung entsprechende Dicke gestaucht und unter Druckspannung an deren Randbereiche satt anliegend bei zunehmendem Betätigungsdruck mit wachsender Berührungsringfläche die beiden Schalterkammern gegeneinander abdichtet.This object is achieved according to the invention in that the built-in membrane is relieved State is at most as thick as the axial dimension of its mounting hole and that it is through the pressure medium acting on them to one of the axial dimensions of the receiving bore corresponding Thickness compressed and under compressive stress on their edge areas snugly with increasing actuation pressure the two switch chambers are sealed against each other as the contact ring surface increases.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing, namely shows

F i g. 1 einen Membranschalter, unbetätigt, im Schnitt,F i g. 1 a membrane switch, not actuated, in section,

F i g. 2 den gleichen Schalter bei Druckeinwirkung,F i g. 2 the same switch when pressure is applied,

F i g. 3 eine Membran vor ihrem Einbau,F i g. 3 a membrane prior to its installation,

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform der Membran vor dem Einbau,F i g. 4 a second embodiment of the membrane before installation,

F i g. 5 eine dritte Ausführungsform der Membran vor dem Einbau, ·.-....F i g. 5 shows a third embodiment of the membrane before installation, ·.-....

F i g. 6 ein anderes Schaltergehäuse.F i g. 6 another switch housing.

Der Membranschalter besteht aus einem metallischen Gehäuse 1, dessen Unterteil 2 eine Druckkammer 3 für die Aufnahme eines über einen Stutzen 4 zuströmenden Druckmittels bildet. In dieser Kammer 3 liegt nahe einem Druckmitteleinlaß 5 eine untere Ringschulter 6. Über dieser ist eine zylindrische Aufnahmebohrung 7 für eine Membran 8 mit zylindrischer Mantelfläche 8' (F i g. 3) vorgesehen. Die Membran 8 ist aus einem ölbeständigen, elastischen Werkstoff, wie Gummi oder ähnlichem Material, in einem Spritzvorgang hergestellt. Der Durchmesser der Aufnahmebohrung 7 ist kleiner als der Außendurchmesser der Membran 8. Anschließend an die Aufnahmebohrung 7 ist im Schaltergehäuse 1 eine ' obere Ringschulter 9 angeordnet, auf die eine Metallscheibe 10 aufgesetzt ist, die mit ihrem Außendurchmesser in eine an die obere Ringschulter 9 anschließende Bohrung 11 paßt. Die Metallscheibe 10 ist durch einen nach ihrem Einsetzen vom Schaltergehäuse 1 abgescherten Ringspan 12 im Gehäuse 1 festgehalten. Die Axialbemessung der zwischen den Schultern 6 und 9 liegenden Aufnahmebohrung 7 istThe membrane switch consists of a metallic housing 1, the lower part 2 of which is a pressure chamber 3 forms for receiving a pressure medium flowing in via a nozzle 4. In this chamber 3 is near a pressure medium inlet 5, a lower annular shoulder 6. Above this is a cylindrical one Mounting hole 7 is provided for a membrane 8 with a cylindrical outer surface 8 '(FIG. 3). The membrane 8 is made of an oil-resistant, elastic material such as rubber or a similar material, produced in one injection process. The diameter of the receiving hole 7 is smaller than that Outside diameter of the membrane 8. Subsequent to the receiving bore 7 is a in the switch housing 1 'Upper annular shoulder 9 is arranged, on which a metal disc 10 is placed, which with its outer diameter fits into a bore 11 adjoining the upper annular shoulder 9. The metal disc 10 is held in the housing 1 by a ring chip 12 sheared off the switch housing 1 after it was inserted. The axial dimensioning of the receiving bore 7 lying between the shoulders 6 and 9 is

ίο um einige zehntel bis zu einem Millimeter größer als die Dicke der scheibenförmigen Membran 8. Die Membran wölbt sich bei ihrem Einbau in die Aufnahmebohrung 7 auf Grund der unterschiedlichen Durchmesser gegen den Druckmitteleinlaß 5 hin vor.ίο a few tenths to a millimeter larger than the thickness of the disk-shaped membrane 8. The membrane bulges when it is installed in the receiving bore 7 due to the different diameters towards the pressure medium inlet 5 before.

Dabei wird der Werkstoff der Membran 8 von allen Seiten gegen deren Mittelpunkt gedrückt. In den durch die Vorwölbung gebildeten Raum zwischen der Membran und der Metallscheibe 10 ist ein Druckpilz 13 eingesetzt, der mit einem Kopf 14 an der Membran 8 anliegt und mit einem Schaft IS durch eine mittige Bohrung 16 der Metallplatte 10 in eine Schaltkammer 17 des Schalters hineinragt und dort mit elektrischen Kontakten zusammenwirkt.The material of the membrane 8 is pressed from all sides against its center. In the The space formed by the protrusion between the membrane and the metal disk 10 is a pressure mushroom 13 is used, which rests with a head 14 on the membrane 8 and with a shaft IS through a central bore 16 of the metal plate 10 protrudes into a switching chamber 17 of the switch and there interacts with electrical contacts.

In der F i g. 1 sind die beweglichen Schalterteile in der Stellung gezeigt, die sie einnehmen, wenn die Druckkammer 3 ohne Druck ist. Wird dem Membranschalter über den Einlaß 5 Druckmittel zugeführt, so geht die Membran 8 aus ihrer vorgewölbten Nullage nach oben. Dabei wird die Vorwölbung eingedrückt und verringert und, da sich der Außendurchmesser der Membran nicht ändern kann, wird das Membranmaterial gestaucht, d. h. die Membran wird dicker. Nach kurzem Hub verdickt sie sich dabei derart, daß ihre Axialabmessung so groß wird wie der Abstand der Gehäuseschultern 6 und 9 oder, mit anderen Worten, wie die Länge der Aufnahmebohrung 7. Dadurch wird sie unter Druckspannung zwischen den beiden Gehäuseschultern 6 und 9 fest eingezwängt. Die Lage, welche die beweglichen Schalterteile dann einnehmen, ist in der F i g. 2 dargestellt. Dort ist zu erkennen, daß die Abdichtung der Membran bei zunehmendem Druck in der Druckkammer 3 immer besser wird. Dadurch hält der Schalter auch hohen Versuchs- und Berstdrücken von über 100 atü stand, ohne undicht zu werden. Der Druckpilz 13 ist mit seinem Schaft 15 in die Schaltkammer 17 eingedrungen und betätigt die Kontakte in der Schaltkammer 17. Bei absinkendem Druck des Druckmit-In FIG. 1 the movable switch parts are shown in the position they assume when the Pressure chamber 3 is without pressure. If pressure medium is fed to the membrane switch via inlet 5, so the membrane 8 goes up from its bulging zero position. The protrusion is then pressed in and reduced and, since the outer diameter of the membrane cannot change, will the membrane material compressed, d. H. the membrane becomes thicker. After a short stroke, it thickens such that their axial dimension is as large as the distance between the housing shoulders 6 and 9 or, with In other words, like the length of the receiving hole 7. This puts it under compressive stress between the two housing shoulders 6 and 9 firmly wedged. The location of the moving switch parts then take is in FIG. 2 shown. There it can be seen that the sealing of the membrane becomes better and better with increasing pressure in the pressure chamber 3. This also makes the switch stop withstood high test and burst pressures of over 100 atmospheres without leaking. The push button 13 is with its shaft 15 penetrated into the switching chamber 17 and actuated the contacts in the switching chamber 17. When the pressure of the pressure medium drops

- tels geht die Membran 8 wieder selbsttätig in ihre Ausgangslage zurück. Diese Bewegung kann bei Bedarf noch durch Federkraft unterstützt werden. Die beweglichen Kontakte in der Schaltkammer 17 nehmen dann ebenfalls wieder ihre Ausgangslage ein. Die F i g. 4 zeigt eine andere Ausbildung einer Membran' 18. Diese ist vor ihrem Einbau bereits gewölbt, ihr Durchmesser ist nicht größer als derjenige der Aufnahmebohrung 7. Die Vorwölbung 19 kann auf beliebige Art, z. B. beim Spritzen oder durch Warmverformung, hergestellt sein. Die Wandstärke der Membran ist, zumindest an ihrem Rand, geringer als die Axialabmessung ihrer Gehäuseaufnahmebohrung 7. Die Membran wird so in das Schaltergehäuse 1 eingebaut, daß ihre Vorwölbung dem Druckmitteleinlaß 5 zugekehrt ist. Bei Druckmitteleinwirkung wird ihre Vorwölbung ebenfalls eingedrückt, das Membranmaterial wird gestaucht, und die Membran 18 verdickt sich so, daß sie sich dichtend in dem Schaltergehäuse 1 festsetzt und die Druckkammer 3- by means of the membrane 8 automatically goes back into their Starting position back. This movement can be supported by spring force if necessary. the Movable contacts in the switching chamber 17 then also resume their starting position. The F i g. 4 shows another design of a membrane 18. This is already arched before its installation, its diameter is not greater than that of the receiving bore 7. The protrusion 19 can in any way, e.g. B. in injection molding or by hot forming. The wall thickness of the membrane is, at least at its edge, smaller than the axial dimension of its housing receiving bore 7. The membrane is installed in the switch housing 1 so that its protrusion is the pressure medium inlet 5 is facing. When pressure medium is applied, its protrusion is also depressed, the Membrane material is compressed, and the membrane 18 thickens so that they are sealingly in the Switch housing 1 and the pressure chamber 3

von der Schaltkammer 17 sicher trennt. Die Membran kann auch mit einem Durchmesser ausgeführt sein, der größer als der Durchmesser der Aufnahmebohrung ist; dadurch wird schon bei entlasteter Membran die Druckkammer 3 besonders sicher äbgedichtet. Außerdem ist es auch möglich, die Membran ursprünglich als flache Scheibe aus halbelastischem Material herzustellen und sie so in das Schaltergehäuse einzubauen. Mit der Zeit nimmt sie dann von selbst eine vorzugsweise bei ihrem Ausbau erkennbare Form an, die der in der F i g. 4 dargestellten entspricht.from the switching chamber 17 safely separates. The membrane can also be designed with a diameter be larger than the diameter of the receiving hole; as a result, even when the membrane is relieved the pressure chamber 3 is particularly securely sealed. It is also possible to use the membrane originally produced as a flat disk made of semi-elastic material and put it in the switch housing to be built in. Over time, it then automatically takes one that is preferably recognizable when it is being expanded The form that is shown in FIG. 4 shown corresponds.

In F i g. 5 ist eine dritte Form einer Membran 20 dargestellt, die eine doppelkegelige Mantelfläche 20' hat. Die Kanten schmiegen sich besonders gut an die Wand der Aufnahmebohrung 7 an, dichten also auch bei unbelasteter Membran gut ab; eine derart geformte Mantelfläche gibt aber auch beim Stauchen der Membran 20 infolge Druckeinwirkung besonders schnell nach, so daß die Kontakte schon bei geringem Anstieg des im Einlaß 5 herrschenden Drucks betätigt werden. Auch unter Druck dichtet, diese Membran daher die beiden Schalterkammern 3 und 17 sicher gegeneinander ab.In Fig. 5 shows a third form of a membrane 20 which has a double-conical lateral surface 20 ' has. The edges nestle particularly well against the wall of the receiving bore 7, so they also seal performs well with an unloaded membrane; but there is also a surface area shaped in this way during upsetting the membrane 20 particularly quickly as a result of the action of pressure, so that the contacts even at low Increase in the pressure prevailing in inlet 5 can be actuated. This membrane seals even under pressure therefore the two switch chambers 3 and 17 securely from each other.

Die F i g. 6 zeigt schließlich ein anderes Schaltergehäuse 21, bei dem eine Aufnahmebohrung 22 für die Membran nicht zylindrisch, sondern kegelig ausgebildet ist. Die Metallscheibe 10 ist bereits eingeschert dargestellt. Diese Gehäuseausbildung ist vorzugsweise dadurch erreicht, daß beim Einscheren der Metallscheibe 10 die Schulter 9 des Schaltergehäuses 21 durch den Pressendruck derart verformt ist, daß die Aufnahmebohrung 22 oben kleiner ist als unten. Eine derartige Aufnahmebohrung 22 gewährleistet ebenfalls ein sattes Anliegen einer Membran nach Art einer der F i g. 3 bis 5 am Gehäuse, da schon bei geringer Belastung ein kleiner Bereich der Mambran satt anliegt und bei zunehmender Belastung dieser Bereich immer größer wird.The F i g. 6 finally shows another switch housing 21, in which a receiving bore 22 for the membrane is not cylindrical but conical. The metal disk 10 has already been reeved shown. This housing training is preferably achieved in that the reeving Metal disk 10, the shoulder 9 of the switch housing 21 is deformed by the press pressure in such a way that the receiving hole 22 is smaller at the top than at the bottom. Such a receiving bore 22 is guaranteed likewise a full concern of a membrane in the manner of one of the FIGS. 3 to 5 on the housing, there already when the load is low, a small area of the mambran fits snugly and when the load increases this area is getting bigger and bigger.

Claims

40 claims:

1. Pressure medium operated membrane switch with a pressure chamber connected to the pressure medium and a multiple electrical contact receiving switching chamber, both through one located in a receiving bore of the switch housing, bulging towards the pressure medium inlet Membrane are sealingly separated, characterized in that the built-in Membrane (8, 18, 20) in the unloaded state is at most as thick as the axial dimension (Distance 6 to 9) of their receiving bore (7, 22) and that they are through the acting on them Pressure medium to a thickness corresponding to the axial dimension of the receiving bore (7, 22) compressed and under compressive stress on their edge areas (6, 7, 10) snugly fitting with increasing Actuating pressure seals the two switch chambers (3, 17) against each other as the contact ring surface increases.

2. Membrane switch according to claim 1, characterized in that the membrane (8, 18, 20) in As is known per se, before installation is a flat plate that has a larger diameter than their receiving bore (7, 22).

3. Membrane switch according to claim 1, characterized in that the membrane (18) in expanded Condition is bulging.

4. Membrane switch according to claim 1 or 3, characterized in that the outer diameter of the membrane (18) is at least equal to the diameter of its receiving bore (7, 22).

5. Membrane switch according to claim 3 or 4, characterized in that the membrane (18) is already bulging before it is installed.

6. Membrane switch according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Membrane (8, 18, 20) made of an oil-resistant, elastic material in a spraying process is.

7. Membrane switch according to claim 3 or 4, characterized in that the membrane (18) is made of a semi-elastic material.

8. Membrane switch according to one of claims 1 to 7, characterized in that the The outer surface (8 ') of the membrane (8) is cylindrical.

9. Membrane switch according to one of claims 1 to 7, characterized in that the The outer surface (20 ') of the membrane (20) is conical.

10. Membrane switch according to one of claims 1 to 9, characterized in that the The receiving bore (7) is cylindrical.

11. Membrane switch according to one of claims 1 to 9, characterized in that the The receiving bore (22) is tapered.

12. Membrane switch according to claim 11, characterized in that the conical receiving bore (22) is produced when the metal disc (10) is reeved by material deformation caused by the press pressure.

1 sheet of drawings