DE2162460A1

DE2162460A1 - Elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE2162460A1
Application number: DE19712162460
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-01-04
Filing date: 1971-12-16
Publication date: 1972-07-13
Also published as: DE2162460B2; CA946891A; US3694590A; DE2162460C3

Description

Jon L. Otterlei, Edina, Merilane, Minnesota, V.St.A.

"Elektrischer Schalter"

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter iriit einem isolierenden Gehäuse und einer Vielzahl von fest in diesem Gehäuse angeordneten elektrischen Kontakten sowie einem im Gehäuse beweglichen Gegenkontakte tragenden Stößel.

Elektrische Schalter, die elektrische Kontakte fest in einem aus isolierendem Material bestehenden Gehäuse aufweisen und einen Stößel besitzen, der Gegenkontakte aufweist, um gleitbar mit den festen Kontakten in Berührung zu kommen, sind bekannt. Weiterhin ist es bekannt, daß solche Schalter verkleinert werden können, Solche Verkleinerungen waren Anlaß zu vielen Anmeldungen. Zur Zeit werden Schalter dieser Art als Wellenwechselschalter in tragbaren Radios und Autoradiobausätzen in Bandrekorder, in Meßvorrichtungen, in Testeinrichtungen und anderen Instrumenten

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und besondere im Fernmeldewesen benutzt, um Schwachstromkreise hoher oder niedriger Frequenz zu schalten.

Im allgemeinen ^r ^:iwird die Qualität dieser bekannten elektrischen Schalter nach der Höhe und der Konstanz der Kontaktwiderstände ■ bemessen. Um einen möglichst niedrigen Kontaktwiderstandswert zu erreichen, muß der Druck zwischen den festen Kontakten und den beweglichen Gegenkontakten genau bemessen werden und konstant sein.

Bei den bekannten Ausführungsformen mußte zwischen einem zeitstabilen niedrigen Kontaktwiderstand und einem kostengünstigen Schalter, welcher schnell hergestellt und zusammengebaut werden kann, ein Ausgleich gesucht werden. Die bekannten Schalter haben jedoch bisher diesen beiden sich widersprechenden Forderungen nicht in ausreichender Weise entsprochen. Bisher wurde im allgemeinen eine Wendelfeder benutzt, um die beweglichen Kontakte nach außen von der Seitenwand des Stößelelementes zu bewegen, um derart die Anlage dieser Kontakte mit den fest angeordneten elektrischen Kontakten, die von dem isolierenden Gehäuse getragen werden, zu erreichen. Um einen genau ausbalancierten Kontaktdruck zu erzielen, war das Einsetzen der extrem kleinen Wendelfeder außerordentlich schwierig und um eine hohe Produktionszahl zu erreichen, waren erhebliche Investitionen bezüglich der Automatenausrüstung erforderlich. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde der Federdruck für die beweglichen Kontakte durch die Benutzung eines Kontaktelementes erzielt, der federnden

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Werkstoff aufwies und der wenigstens einen Teil dieser Elemente bildete, um so den nach außen gerichteten Druck der Kontakte zu erzeugen. Während solche Kontakte relativ kostengünstig herzustellen sind, besaßen sie aber nicht die stabile und den genau ausgelegten Kontaktdruck.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der vorstehend erläuterten bekannten Konstruktionen zu vermeiden.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst , daß der in Längsrichtung bewegliche Stößel wenigstens in einer seiner Seitenwände eine Ausnehmung aufweist, welche ein mit dem Stößel aus einem Teil bestehendes federartiges Teil aufnimmt, wobei elektrische Gegenkontakte mit den federartigen Teilen des Stößels in Kontakt stehen und von den federartigen Teilen nach außen bewegt werden, um mit den am Gehäuse festen Kontakten in Kontakt zu gelangen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dabei so vorgegangen, daß die Ausnehmung durch eine Vorderwand, eine Rückwand und Seitenwände definiert ist, wobei die Vorderwand eine Öffnung besitzt, die durch zwei mit dem Stößel aus einem Teil bestehende Flansche definiert wird und die federartigen Teile sich von der Rückwand zur Frontseite der Ausnehmung erstrecken.

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Vorzugsweise wird dabei so vorgegangen, daß jeder Gegenkontakt ebene und voneinander entfernte Endteile und ein nach außen gekrümmtes Mittelteil aufweist und daß federartige Teil die ebenen Endteile zur Vorderwand des Stößels und den gekrümmten mittleren Bereich zur Öffnung hin beaufschlagt.

Das federartige Teil weist ein Paar von unabhängig voneinander wirkenden elastischen Streifen auf, die miteinander verbundene Endteile besitzen und sich in divergierender Weise nach außen von einer Verbindungsstelle der beiden Endteile an der Rückwand zu jedem ebenen Endteil des eigentlichen Gegenkontaktes erstrecken

Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die federartigen Teile zwei unabhängig voneinander wirkende Federelemente aufweisen, die sich divergierend nach außen von der Rückwand der Ausnehmung zur Frontseite hin erstrecken und einen nach außen gekrümmten zentralen Bereich tragen, der mit den äußeren Endteilen der Federelemente aus einem Teil besteht und mit dem elektrisch leitenden Kontakt versehen ist.

Der vorstehend beschriebene Schalter ist kostengünstig herzustellen, leicht zusammenzubauen und trotzdem zuverlässig und betriebssicher. Durch die Herstellung der Federelemente als ein. Bauteil mit dem Stößel, beispielsweise durch Formung, wird die Gesamtanzahl der Bauteile reduziert und dadurch der Zusammenbau des Schalters wesentlich vereinfacht. Die zusätzlichen Werkzeug-

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kosten, um die Federelemente als Teil des Kolbens zu formen, sind vernachlässigbar, wobei der Zusammenbau der meist vollautomatisch hergestellten Einzelteile wirtschaftlich sinnvoll ist.

Weiterhin weist der Schalter gemäß der Erfindung einen niedrigen elektrischen Widerstand zwischen den Schaltkontakten auf und hält

diesen niedrigen Widerstand auch über eine große Anzahl von Betätigungsvorgängen .

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines umgedrehten

Stößels gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung des zusammengebauten Schalters mit einem isolierenden Gehäuse und einem

Stößel gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Stößel gemäß der Ebene

3-3 in Fig. 1, Fig. 4 einen Querschnitt durch den Stößel gemäß der Ebene 4-4

in Fig. 1,
Fig. 5 einen Querschnitt durch den zusammengebauten Schalter

gemäß der Schnittlinie 5-5 in Fig. 2, Fig. 6 einen Querschnitt durch den zusammengebauten Schalter gemäß der Ebene 6-6 in Fig. 2,

Fig. 7 eine Teildraufsicht auf einen Stößel mit einer abgeänderten Feder und Kontaktanordnung und

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Fig. 8 einen Querschnitt gemäß der Ebene 7-7 in Fig. 7.

In den Figuren 1 bis 6 weist ein elektrischer Schalter Io einen . langgestreckten Stößel 12 und ein aus isolierendem Werkstoff bestehendes Gehäuse IM- auf. Der Stößel 12 hat einen im allge-'meinen rechtwinkligen Axialquerschnitt und umfaßt sich gegenüberliegende Ober- und Unterseiten 2o und 21 und einander gegenüberliegende erste und zweite Seitenwände 24 und 25. Ein Mittelteil 26 erstreckt sich in Längsrichtung vom vorderen Ende 27 zum rückwärtigen Ende 28. Ein Teil des Mittelteiles 26 springt leicht in vertikaler Richtung von der Unterseite 21 nach außen vor.

Der Stößel 12 ist durch Gießen hergestellt und schafft ein erstes Paar von einander gegenüberliegend angeordneten Ausnehmungen 3oa und 3ob in den Seitenwandungen 24 und 25. Ein ähnliches Paar von Ausnehmungen 3oc und 3od sind in Längsrichtung im Abstand von den Ausnehmungen 3oa und 3ob angeordnet. Jedes Paar von Ausnehmungen ist ■ symmetrisch an gegenüberliegenden Seiten zum Mittelteil 26 angeordnet und jede Ausnehmung wird durch Vorder-, Seiten- und Rückwände definiert.

Da alle Ausnehmungen im wesentlichen identisch ausgebildet sind, soll nur eine solche Ausnehmung näher beschrieben werden. Die Ausnehmung 3oa wird durch eine sich in Längsrichtung erstreckende rückwärtige Wandung, die durch das Mittelteil 26 gebildet wird, und sich seitlich erstreckende Seitenwände 32 und 33 und zwei sich in Längsrichtung erstreckende Flansche 34 in der Stößel-

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seitenwand 24 gebildet. Die Flansche 34 bilden die Vorderwand der Ausnehmung 3oa. Die Flansche 34 definieren eine öffnung in der Seitenwand, so daß sich die Ausnehmung 3oa vom Mittelteil 26 aus nach außen zur Seitenwand 24 hin zu öffnet.

Der Stößel 12 weist im allgemeinen gleiche federartige Teile 4oa bis 4od auf, die mit ihm aus einem Teil geformt sind und sich vom Mittelteil 26 nach außen zu den Vorderwänden der Ausnehmungen 3oa bis 3od erstrecken. Im nachfolgenden soll lediglich das federartige Teil 4oa näher beschrieben werden. Wie

dies in der Zeichnung dargestellt ist, weist dieses federartige Teil 4oa des Stößels 12 zwei unabhängig voneinander wirkende elastische Streifen 41 und 42 auf, deren benachbarte Endteile fest an einer Verbindungsstelle 43 miteinander verbunden sind, die von dem Mittelteil 26 getragen sind. Die elastischen Streifen 41 und 42 erstrecken sich divergierend seitlich nach außen zu den Flanschen 34.

Wie dies besonders deutlich aus Fig. 6 zu ersehen ist, ist eine Vielzahl von einander ähnlichen elektrischen Gegenkontakten 5oa bis 5od in die Ausnehmungen 3oa bis 3od eingesetzt, und zwar zwischen die federartigen Teile 4oa bis 4od und die Flansche 34 des Stößels 12. Jeder der Kontakte, z.B. der Kontakt 5oa besteht aus einander gegenüberliegend angeordneten, im allgemeinen ebenen Endteilen 51 und 5 2 und einem seitlich nach außen gekrümmten Mittelteil 53, das sich zwischen den Endteilen erstreckt. Die Endteile 51 und 52 werden von dem äußeren Teil der unabhängig voneinander wirkenden elastischen Streifen 41 und 42 beauf-

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schlagt und diese zwingen die jeweils zugeordneten Endteile seitlich nach außen auf die Flansche 34 zu, um die Endteile mit diesen Flanschen zur Anlage zu bringen. In dieser Stellung ragen die gekrümmten Mittelteile jeder der Gegenkontakte seitlich nach außen vor, und zwar aus den Öffnungen in den Seitenwandungen des Stößels 12, die durch die Flansche 34 geschaffen werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, auf die diese aber nicht beschränkt ist, wird der Stößel 12 so geformt, daß er Kerben 6o und 61 in seinen Wandungen aufweist. Diese Kerben 6o und 61 werden benutzt, um den Stößel 12 in einer festen Schaltstellung zu sichern. Ein Kragenteil 62 des Stößels 12 liegt an einer Wendelfeder 63 an, die sich zwischen dem Kragenteil 62 und einem rückwärtigen Ende 64· des Gehäuses 14 so erstreckt, daß der Stößel 12 nach auswärts beaufschlagt wird. Die Benutzung der Wendelfeder 63 ermöglicht die Betätigung des Schalters Io als einen Momentschalter. Normalerweise ist ein nicht dargestellter Knopf oder Griff am rückwärtigen Ende 28 des Stößels 12 vorgesehen, um die Bewegung des Stößels 12 innerhalb des Gehäuses 14 leicht durchführen zu .können.

Ein langgestrecktes, aus isolierendem Werkstoff bestehendes Gehäuse 14 wird vorzugsweise durch ein kanalartiges unteres Teil 7o und eine obere Deckelfläche 72 gebildet, die so an dem kanalartigen Teil 7o angeordnet ist, daß ein Gehäuse gebildet wird. Das Gehäuse trägt eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten elektrischen Kontakten 8o und 82. Die Kontakte erstrecken sich vertikal durch das Gehäuse 14 längs der inneren vertikalen

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Wandung, die das kanalartige Teil 7 ο definieren. Wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, sind die elektrischen Kontakte 80 und 82 an jedem oberen Ende so ausgebildet, daß hier Lötverbindungen vorgenommen werden können, und an ihrem unteren Ende so, daß sie als Stecker benutzt werden können, wodurch der Schalter auf gedruckte Schaltungsanlagen aufgesetzt werden kann. Natürlich können auch andere Ausführungsformen für die Kontakte gewählt werden. Eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut 84 im kanalartigen Teil 7o nimmt das Mittelteil 26 des Stößels 12 auf, welches sich unter die Fläche 21 erstreckt und schafft dadurch ein Mittel, um den Stößel in dem Gehäuse zu führen. Das Gehäuse 14 umfaßt weiterhin einen Schlitz 85 in dem Deckelteil 72 zur Aufnahme

eines hakenartigen Teiles eines Stoppgliedes 86, welches sich

nach unten erstreckt, um mit der Kerbe 61 des Stößels 12 in

Verbindung zu kommen. Natürlich kann das Gehäuse 14 auch in

anderer Weise ausgebildet werden, wenn nur die Forderung erfüllt

wird, daß dieses Gehäuse elektrische Kontakte trägt, die in der Lage sind, mit den Gegenkontakten des Stößels 12 zusammenzuarbeiten .

Der Stößel 12 wird aus einem solchen Material hergestellt, daß die federartigen Teile, die mit ihm aus einem Teil bestehen, die ausreichende Federeigenschaft aufweisen. Da die federartigen Teile nur auf einem kurzen Federweg beansprucht werden, und vorzugsweise in Form von dünner Streifen ausgeformt werden, können zahlreiche Werkstoffe zur Herstellung dieser Teile benutzt werden. So kann beispielsweise ein Acetalharz, der unter

-lodem Handelsnamen "Delrin" von der Firma E.I. DuPont de Nemours & Co, in den Handel gebracht wird, eingesetzt werden. Das kanalartige Teil 7o des Gehäuses 14 wird vorzugsweise aus einem thermoplastischen Karbonatpolymer hergestellt, wie es unter dem Handelsnamen "Lexan 5oo" der General Electric Co. im Handel ist. Zahlreiche andere Werkstoffe können natürlich ebenso benutzt werden. Das Deckelteil 72 wird vorzugsweise aus einem hxtzebeständigen Material geformt, um dadurch den elastischen Werkstoff vor Beschädigungen während der Befestigung der elektrischen Leitungen an den Kontakten 80 und 82 zu verhindern. Im Handel sind zahlreiche solcher, diesen Forderungen entsprechenden Werkstoffe.

In der zusammengebauten Stellung wird der Stößel 12 einschließlich der elektrischen Kontakte 5oa bis 5od in das Gehäuse 14 eingesetzt. Die Bewegung des Stößels 12 innerhalb des Gehäuses 14 wird durch den Eingriff des Mittelteiles 26 in die längsgerichtete Nut 84 des Gehäuses sichergestellt. Unter dem Einfluß der federartigen Teile 4oa bis 4od wird das gekrümmte Mittelteil jedes Schleifkontaktes 5oa bis 5od seitlich nach außen von der Stößelseitenwand beaufschlagt. Wie dies dargestellt ist, hat jedes Mittelteil, beispielsweise das Mittelteil 53 des Kontaktes 5oa, eine Länge die ausreicht, um sich zwischen den beiden vom Gehäuse getragenen, zugeordneten Kontakten 80 ader 82 zu erstrecken. Auf diese Weise, durch Bewegung des Kolbens 12 in Längsrichtung zu dem vorwärtigen Ende 9o des Gehäuses 14, kommen die Kontakte 5oa bis 5od in schleifendem Eingriff mit den zugeordneten elektrischen Kontakten 80 bzw. 82, so daß dadurch der elektrische Stromkreis geschlossen wird.

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In Fig. 6 ist eine erste Schaltstellung des Stößels 12 dargestellt. In dieser Stellung ist das Stoppglied 86 in den Schlitz 85 eingesetzt und verhindert, daß der Stößel 12 sich in Längsrichtung nach außen vom rückwärtigen Ende 64 unter dem Druck der Feder 63 bewegen kann. Um den elektrischen Kontakt, der durch den Stößel 12 in der ersten oder rückwärtigen Stellung geschlossen wird, zu unterbrechen, wird der Stößel 12 gegen die Wirkung der Feder 63 zum vorderen Ende 9o durch das Aufbringen eines Druckes auf das rückwärtige Ende 28 des Stößels / bewegt. Wenn der Stößel 12 innerhalb des Gehäuses 14 gleitet, ermöglichen die federartigen Teile 4oa bis 4od eine seitlich nach innen gerichtete Bewegung der zugeordneten Kontakte 5oa bis 5od, um ein Zerstören derselben zu verhindern und um die Bewegung des Stößels zu erleichtern. In seiner zweiten oder vorderen Stellung wird der Stößel 12 durch ein übliches, nicht dargestelltes Verriegelungsmittel gehalten. Dieses Verriegelungsmittel kann in die Kerbe 6o greifen, so daß die Kontakte 5oa bis 5od eine elektrische Leitung zwischen anderen, zugeordneten Kontaktpaaren 8o längs einer Wand des Gehäuses 14 und zwischen ähnlich angeordneten anderen Kontaktpaaren 82 an der gegenüberliegenden Wand schaffen. Ein auf das rückwärtige Ende 28 des Stößels 12 aufgebrachter Druck bewegt die Verriegelungsvorrichtung in der Kerbe 6o und die Rückstellfeder stellt den Stößel 12 in seine erste oder rückwärtige Stellung ein.

In einer abgeänderten Ausführung, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, sind die mit der Ausführungsform gemäß den

Fig. 1 bis 6 identischen Teile auch mit identischen Bezugszeichen versehen. In dieser abgeänderten Ausführungsform sind ein Paar von federartigen Teilen 92 so geformt, daß zwei unabhängig voneinander wirkende Federelemente 93 und 94 geschaffen werden, die aneinander anliegende Endteile aufweisen und sich seitlich nach außen vom Verbindungsteil 96 in einer devergierenden Lage, erstrecken. Ein gewölbter zentraler Bereich 97 erstreckt sich voll zwischen den äußeren Teilen der Federelemente 93 und 94. Unter dem Einfluß der Federelemente 9 3 und 94 steht der zentrale Bereich 97 nach außen aus der öffnung in der Seitenwand des Stößels vor, wobei diese Seitenwand durch die Wandteile 98 jeder Ausnehmung gebildet werden. Die äußere Fläche des zentralen Bereiches 97 ist mit einem eleitenden Werkstoff 99, z.B. Silber überzogen, so daß eine leitende Verbindung zwischen den zugeordneten Kontakten in derselben Weise wie vorstehend beschrieben erreicht wird. Der leitende Werkstoff 99 kann plattiert oder auf das zentrale Teil der Vakuum aufgedampft sein. Ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 6 schafft die abgeänderte Ausführungsform einäfl genau'arbeitenden Kontaktdruck der über eine große Anzahl von Betätigungsvorgängen im wesentlichen konstant bleibt. Wie dies offensichtlich ist, erleichtert die abgeänderte Ausführungsform den Zusammenbau des Schalters.

Es ist zweckmäßig, daß die Federspannung, die auf die Gegenkontakte aufgebracht wird, an den einander gegenüberliegenden Enden derselben erzeugt wird und daß diese Federspannung jeweils voneinander unabhängig wifckt. Die Federteile des Stößels 12,die

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-lain den Fig. 1 bis 8 dargestellt sind, erreichen dieses Merkmal. Weiterhin sind seitliche Bewegungen der Gegenkontakte innerhalb der zugeordneten Ausnehmungen durch die Nachgiebigkeit der Federteile leicht möglich, so daß hierdurch der eigentliche Stößel leicht zwischen den verschiedenen Schaltstellungen bewegt werden kann. Für einen Fachmann ist offensichtlich, daß die federartigen Teile des Stößels 12 in verschiedenen Formen hergestellt werden können, und zwar so lange, wie diese federnden Teile aus einem Teil mit dem Stößel hergestellt werden und die zugeordneten Gegenkontakte nach außen auf die festen, von dem Gehäuse 14 getragenen Kontakten zu bewegen, so daß sie mit diesen zusammenwirken können.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche:

Elektrischer Schalter mit einem isolierenden Gehäuse und einer Vielzahl von fest in diesem Gehäuse angeordneten elektrischen Kontakten, sowie einem im Gehäuse beweglichen Gegenkontakte tragenden Stößel, dadurch gekennzeichnet, daß der in Längsrichtung bewegliche Stößel (12) wenigstens in einer seiner Seitenwände (24, 25) eine Ausnehmung (3o) aufweist, welche ein mit dem Stößel (12) aus einem Teil bestehendes, federartiges Teil (4oa) aufnimmt, wobei elektrische Gegenkontakte (5oa, 99) mit den federartigen Teilen des Stößels in Kontakt stehen und von den federartigen Teilen (Uoa) nach außen bewegt werden, um mit den am Gehäuse festen Kontakten (8o, 82) in Kontakt zu gelangen.

2. S8halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (3o) durch eine Vorderwand, eine Rückwand (26) und Seitenwände (32, 33) definiert ist, wobei die Vorderwand eine öffnung besitzt, die durch zwei mit dem Stößel (12) aus einem Teil bestehende Flansche (34) definiert wird und die federartigen Teile (Hoa) sich von der Rückwand (26) zur Frontseite der Ausnehmung (3o) erstrecken.

3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet* daß jeder Gegenkontakt (5oa) ebene und voneinander ent-

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fernte Endteile (51, 52) aufweist und das federartige Teile (Uoa) die ebenen Endteile (51, 52) zur Vorderwand äes Stößels und den gekrümmten mittleren Bereich zur öffnung hin beaufschlagt.

H. Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das federartige Teil (Uoa) ein Paar von unabhängig voneinander wirkenden elastischen Streifen (41, i*2) aufweist, die miteinander verbünde Endteile besitzen und sich in divergierender Weise nach außen von einer Verbindungsstelle (43) der beiden Endteile an der Rückwand (26) zu jedem ebenen Endteil (51, 52) des eigentlichen Gegenkontaktes (5oa) erstrecken.

5. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federartigen Teile zwei unabhängig voneinander wirkende Federelemente (93, 94) aufweisen, die sich divergierend nach außen von der Rückwand (26) der Ausnehmung (3o) zur Frontseite hin erstrecken und einen nach außen gekrümmten zentralen Bereich (97) tragen, der mit den äußeren Endteilen der Federelemente (93a 94) aus einem Teil besteht und mit dem elektrisch leitenden Kontakt (9g) versehen ist.

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