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Mikroschalter0 Die Erfindung betrifft einen Mikroschalter mit einer
durch einen Druckknopf umschnappbaren, über ihre Enden im Schaltergehäuse im wesentlichen
S-förmig verspannten Blattfeder, an der ein zur Berührung mit zwei gegenüberliegenden
festkontakten vorgesehenes Kontaktstück befestigt ist0 Die bekannten Mikroschalter
der vorgena.nnten Art haben den Nachteil, daß bei ihnen außer der Blattfeder noch
weitere Schalterelemente benötigt werden, um einen einigermaflen konstanten Kontaktdruck
zu erhalten. Unter diesem Gesichtspunkt. sind der Blattfeder meistens ein separater
Betätigungshebel und ein besonderer Kontaktgeber zugeordnet, und werden besonders
hohe Kontaktdrhcke verlangt, da.nn ist
meistens außerdem eine sogenannte
Korrekturfeder vorgesehen, die in der Verschiebericbtung des OruckkllopIes wirksam
ist, um bei solchen hohen Içontaktdrticken eine noch einigerma.ßen niedrige Betätigungskraft
iür den Druckknopf zu erhalten.
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Solche zusätzlichen Scha.lterelemente verteuern nicht nur die Herstellung,
sie komplizieren vielmehr auch den Zusammenbau und stellen außerdem Störgrößen für
eine einwandfreie Funktionsweise des Schalters da.rO Für die Verhaltnisse in der
unmittelbaren Umgebung der Blattfeder muß für die bekannten Mikroschalter weiterhin
als nachteilig beurteilt werden, daß für deren Umschnappen eine doch erhebliche
Betätigungskraft .benötigt wird, daß es meistens nahezu unmöglich ist, einen vergleichsweise
hohen Kontaktdruck überhaupt zu erhalten, daß die Windet oder Schnapposition des
beweglichen Kontaktstückes sehr oft äußerst unstabil ist und daß schließlich die
Konta.ktstabilität der Kontakte nur schwierig erhalten werden kann.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Mikroschalter
der eingangs genannten Art bereitzustellen, der in der Umgebung der Blattfeder keine
weiteren Betätigungselemente benötigt, auch dann nicht, wenn für den Druckknopf
eine vergleichsweise niedrige Betätigungskraft und für die Kontakte ein vergleichsweise
hoher Kontaktdruck angestrebt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Blattfeder
in einen zur Wirkverbindung mit dem Druckknopf vorgesehenen Abschnitt und in einen
davon abgegabelten, der Befestigung des einen Kontaktstückes dienenden Abschnitt
aufgeteilt ist. Dieser letztere Abschnitt hat vorzugsweise eine nahe der Befestigungsstelle
des Kontaktstückes liegende Abbiegung.
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Es wird damit ein Mikroschalter zur Verfügung gestellt, dessen Druckknopf
sich mit einer sehr niedrigen Betätigungskraft verschieben läßt, obwohl für die
Kontakte hohe Kontaktdrücke
vorhanden sind. Weiterhin ist die }ftnde-
oder Schnapposition des an der Blattfeder befestigten Kontaktstückes äußerst stabil.
Da die Bla.ttfeder bei der Druckknopfbetätigung eine gewisse Verdrehung erfährt,
wird dadurch a.uch das an ihr befestigte Kontaktstück eine nach der Seite wirkende
Kraft aus geübt, wodurch ein Ankleben desselben an die Festkontakte verhindert wird0
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung schematisch dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Perspektivansicht eines
Mikroschalters nach der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Mikroschalter
gern. Fig0 i, Fig0 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt, wobei der Deckel,
der Druckknopf und die Blattfeder entfernt sind, Fig. 4 eine Perspektivansicht der
Blattfeder, die für den Mikroschalter gem. den Fig, 1 bis 3 verwendet ist, Fig.
5 Perspektivansichten der Befestigungsstücke für das eine Ende der Blattfeder und
für die Festkontakte, Fig. 6 und 7 Perspektivansichten der Blattfeder gern. zwei
alterna.tiven Ausführungsformen, Fig. 8 eine Schemadarstellung der Blattfeder und
der unmittelbar zugeordneten Schalterteile eines Mikroschalters beka.nnter Ausführungsform,
Fig. 9 ein Kraftliniendia.gramm zur Erläuterung der bei einem Mikroschalter geme
Erfindung im Ausgleich stehenden Kräfte, und Fig. 10 ein der Fig. 9 im wesentlichen
entsprechendes Era.ftliniendiagramm für eine Blattfeder etwa.s anderer Ausführungsform.
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Ausweislich der Fig. 8 ist bei den bekannten Mikroschaltern der vorliegend
interessierenden Art eine über ihre Enden etwa S-örmig am Schaltergehäuse verspannte
Blattfeder 30 vorhanden, an der etwa mittig ein Kontaktstück 31 befestigt ist0 Dieses
Kontaktstück 31 ist zur Ber;whrung mit zwei gegenüberliegenden Festkontakten vorgesehen,
von welchen der eine als Öffnungskontakt und der andere als Schließkontakt wirksam
isto Die Blattfeder 30 wird durch einen Druckknopf 32 umgeschnappt, für dessen Betätigung
dann eine höhere Kraft aufzubringen ist, wenn infolge einer entsprechenden Verspannung
der Blattfeder zwischen dem Kontaktstück 31 und den Festkontakten ein höherer Kontaktdruck
vorliegt. Sofern dieser Kontaktdruck weniger hoch ist, wird die Betätigungskraft
für den Druckknopf 32 entsprechend niedriger. Nachteilig an dieser bekannten Schalterkonstruktion
ist folglich, daß die Betätigungskraft für den Druckknopf 32 nur auf Kosten des
Kontaktdruckes erniedrigtwerden kann. Ein weiterer Nachteil ist darin erkennbar,
daß durch den direkten Angriff des Druckknopf es an der Blattfeder keine Möglichkeit
besteht zu einer Vergrößerung des Verschiebeweges des Druckknopfes vor Auslösung
des Umschnappvorganges der Bla.ttfeder, was für einzelne Anwendungsfälle solcher
Mikroschalter durchaus erwünscht sein kann. Ein noch zu erwähnender Hauptnachteil
solcher bekannter Mikroschalter ist schließlich darin erkennbar, daß die Wende-
bzw. Schna.pposition der Blattfeder äußerst unstabil ist, so daß es enorme Schwierigkeiten
bereitet, einen derartigen Mikroschalter mit bestimmten, konstant bleibenden Kennlinien
auszustatten, Der Mikroschalter nach der vorliegenden Erfindung besteht aus einem
Deckel 1, der a.uf einen Grundkörper 2 a.ufsteckbar ist.
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Der Grundkörper 2 hat metallische Anschlußstücke 3, 4 und 5, von welchen
das Anschlußstück 3 der gemeinsamen Stromzuführung dient, während an den Anscblußstücken
4 und 5 die Öffnungs-und Schließkontakte befestigt sind.
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Der Deckel 1 haltert einen verschieblich angeordneten Druckknopf 6,
der mit einer Blattfeder 14 in Berührung bringbar ist. An dem der den Grundkörper
2 vorsteheuden Ende des Anschlußstückes 3 ist ein L-förmiges Befestigungsstück 7
für das eine Ende dieser Blattfeder 14 befestigt, deren entsprechende Endkante in
einer Rille 8 im einen Schenkel dieses Befestigungsstückes 7 zur Verankerung kommt.
Gleichartig sind an den entsprechenden Enden der Anschlußstücke 4 und 5 ebenfalls
etwa L-förmige Befestigungsstücke 9 und 11 befestigt, an deren einem Schenkel jeweils
ein Festkontakt 10 bzwo 12 angeordnet ist. Die Festkontakte 10, 12 liegen auf verschiedenen
Seiten der Blattfeder 14, deren anderes Ende in einer Kerbe 13 des aus einem Isoliermaterial
bestehenden Grundkörpers 2 verankert ist.
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An der Blattfeder 14 ist an einer außermittigen Stelle eine Kontaktstck
22 befestigt, das mit den Festkontakten 10, 12 in Berührung kommen kann, An einer
bezüglich dieses Kontaktstückes 22 ferner von der Mitte gelegenen Stelle W ist die
Blattfeder 14 gegabelt, so daß zwei Abschnitte 15 und 16 vorliegen, von welchen
der Abschnitt 15 füthie Wirkverbindung mit dem Druckknopf 6 vorgesehen ist0 In diesem
Abschnitt 15 ist im übrigen noch eine längsverlauf ende Sicke 23 ausgebildet, während
der andere Abschnitt 16 eine Abbiegung 16a aufweist, die bezüglich des Kontaktstückes
22 an einer näher zu der Mitte der Blattfeder 14 gelegenen Stelle ausgebildet ist0
Die freie Endkante 17 dieses anderen Abschnittes 16 ist zur Wirkverbindung mit der
Rille 8 des Befestigungsstückes 7 am Anschlußstück 3 vorgesehen, während die Endkante
19 zur Wirkverbindung mit der Kerbe 13 vorgesehen ist. Über die Endka.nten i7, 19
vorstehende Vorsprünge 18 und 20 erhöhen die Verankerungswirkung der Blattfeder
14 bezüglich der Rille 8 und der Kerbe 13o Die tür den Abschnitt i6 der Blattfeder
14 vorgesehene Abbiequng 16a unterteilt diesen Abschnitt in zwei Bereiche, die
über
die Abbiegung eine eindeutige Abgrenzung gegeneinander erfahren. Durch diese eindeutige
Abgrenzung erhält die Blattfeder 14 in einer noch näher zu erläuternden Weise einen
extrem hohen Stabilisierungsfaktor, wodurch die Schaltqualität des Scha.lters im
Vergleich zu a.llen bekannten Schaltern derselben Gattung extrem verbessert wird0
Wie die Abbiegung i6a im einzelnen gestaltet wird, ist in diesem Zusammenhang an
sich von untergeordneter Bedeutung, es sollte lediglich darauf geachtet werden,
daß die Abbiegung etwa in der Mitte der Blattfeder angeordnet wird, so daß die beiden
durch sie geschaffenen Bereiche des Abschnittes 16 eine etwa gleiche Größe haben
Diese Bereiche sind im montierten Zustand der Blattfeder 14 entgegengesetzt gekrümmt,
und die entsprechenden Krümmungen erfahren eine Unterbrechung durch die Abbiegung
i6a.
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Sofern das Kontaktstück 22 entsprechend Fig0 2 mit dem Festkontakt
12 in Berührung steht, ergibt sich für die an der Blattfeder 14 im Ausgleich stehenden
Kräfte das Kraftliniendiagramm der Fig0 9 Daraus können für die in den Koordinatenrichtungen
x und y im Ausgleich stehenden Kräfte die beiden folgenden Gleichungen abgeleitet
werden: Tt cos e1 - T" cos e2 - 0 (Tt sin @1+ Ttt sin e2) - R = O Sofern
in diesem Spannungszustand der Blattfeder 14 der Druckknopf 6 niedergedrückt wird,
wird die Betätigungskraft über den Abschnitt 15 auf den Abschnitt 16 der Blattfeder
übertragen, so daß dieser Abschnitt zu einem bestimmten Zeitpunkt umschnappt und
dabei dann das Kontaktstück 22 mit dem Festkontakt 10 in Berührung kommt0 Da der
Druckknopf 6 am äußren Ende des einen Abschnittes 15 angreift, ist für den Verschiebeweg
des Druckknopfes ein größerer Freiheitsgrad geschaffen, d.h. durch eine entsprechende
Wahl der Länge des Abschnittes 15 zwischen dem Angriffspunkt des Druckknopf es 6
und dem Angriffssunkt der Endkante 19 in der Kerbe 13 kann man den Verschiebeweg
des
Druckknopfes 6 so verändern, daß sich das Kontaktstück 22 entweder
früher oder später von dem Festkontakt 12 löst. Weil der Druckknopf 6 an dem abgegabelten
Abschnitt 15 der Blattfeder 14 angreift, kann darüber auch die Betätigungskraft
für den Druckknopf entsprechend niedrig eingestellt werden, ohne daß dabei eine
Beeinträchtigung des Kontaktdruckes erfolgen würde.
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Weil für den Konta.ktdruck nur der Verspannungsgrad des Abschnittes
16 maßgebend ist, kann der Kontaktdruck folglich sehr hoch sein, ohne daß darunter
die geringe Betätigungskraft für den Druckknopf leidet. In diesem Zusammenhang ist
die Abbiegung 16a dieses Abschnittes 16 darin vorteilhaft, daß sie als eine Art
Hebelpunkt wirkt, an welchem die entgegengesetzt gerichteten Kräfte T' sin ei und
T" sin e2 zum Ausgleich komsen Dadurch wird die Blattfeder stabilisiert, so daß
für den Schalter eine entsprechend stabile Schaltcharakteristik erhalten wird0 Sofern
eine solche Abbiegung nicht vorhanden ist, ist die 5chaltcharakteristiR des Schalters
um diesen Stabilisierungsfaktor verschlechtert, was ohne weiteres aus Fig. 10 in
Gegenhberstellung zu Fig0 9 hervorgeht.
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Ein weiterer Vorteil der Ausbildung der Blattfeder 14 ist darin zu
erblicken, daß durch die Anordnung des Abschnittes 15 im wesentlichen parallel zu
dem Abschnitt 16 auf letzteren beim Betätigen des Druckknopf es 6 eine Kraft einwirkt,
welche diesen Abschnitt 16 um seine Längsachse zu verdrehen versucht.
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Dadurch wird das an dem Abschnitt 16 befestigte Kontaktstück 22 nach
der Seite weggezogen, wodurch die bei solchen Schaltern immer vorhandene Neigung
zu einem gegenseitigen Ankleben der Kontakte wesentlich verringert wird.
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In den Fig0 6 und 7 sind noch nsei a.lternative Ausführungsformen
der Blattfeder 14 gezeigt, Gemäß Fig. 6 kann die Blattfeder 14 auch etwa Y-förmig
gestaltet sein, wobei die beiden, von der Befestigungsstelle für das Kontaktstück
22 ausgehenden Schenkel 25 und 26 ungleich lang sein sollten An dem einen Schenkel
25 greift wiederum der Druckknopf 6 an, während
der andere Schenkel
26 mit seiner freien Endkante in der Rille 8 des Befestigungsstückes 7 an dem Anschlußstück
3 verankert wird. Bei der Blattfeder in der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind die
beiden Abschnitte 15 und 16 aus einem Stanz-und Biegevorgang der Blattfeder 14 gewonnen,
bezüglich weber sich diese Abschnitte nach oben erheben. Auch hier dient wieder
der eine Abschnitt 15 der Wirkverbindung mit dem Druckknopf 6, während an dem anderen
Abschnitt 16 das Kontaktstück 22 befestigt ist0