DE2819795A1

DE2819795A1 - Schnappschalter

Info

Publication number: DE2819795A1
Application number: DE19782819795
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Phys Dr Baader
Original assignee: Elektromanufaktur Zangenstein Hanauer GmbH and Co KGaA
Current assignee: Elektromanufaktur Zangenstein Hanauer GmbH and Co KGaA
Priority date: 1978-05-05
Filing date: 1978-05-05
Publication date: 1979-11-08
Also published as: SE441967B; FR2425139A1; IT7921827A0; DE2819795C2; GB2020486A; IT1115175B; US4254313A; GB2020486B; BE876035A; FR2425139B1; SE7903904L; ES480744A1

Description

DR. ING. KAVUKSTHOFl·¹ I)U-K. ν. 1>ΚΟΠ MANN

DR. ING. I). BKIIK ΚΛΉ DIPI>. ING. U. GOKTZ ΡΑΤΕΝΤΛΝΛ VAI/TE SCiOO MÜNOI1 KX OO SCinVEIOEHSTHASSE 3 ■ΓΚΓ.ι:ΐΌΚ C 089) GO 20 51

THI.KCJHAMMK I PJtOTIiCTFATJSXT MUNCIIEIf

1A/G-47 809

Patentanmeldung

Anmelderin:

Elektromanufaktur Zangenstein Hanauer GmbH & Co 8471 Zangenstein

Titel;

Schnappschalter

S09845/0B51

BK. IN«. K. WUKSTHOFF

»U.K. ν. PKCIIMANN DK. IN«. I). JJKlIKKNS mn,. ΐΝ(ί. κ. (ίοιαζ ΡΑΤΚΝΤΛΝ«Ά1,ΤΕ

SCOO M Ü NCII KN OO TKLKFOH (OHO) GS SO Sl PHOTKOTl-ATKNT MpKOBKK

1A/G-47 809

Beschreibung

Schnappschalter

Die Erfindung betrifft einen Schnappschalter mit einer Schnappfeder, die

- an einem Träger befestigt ist,

- mindestens einen Schaltkontakt trägt, den sie mit dem Träger elektrisch leitend verbindet,

- und mindestens zwei Schenkel hat, die mit gegenseitiger Vorspannung ein geschlossenes Kräftesystem bilden, in dem mindestens ein druckbeanspruchter Schenkel durch Einwirkung einer äußeren Antriebskraft auf die Schnappfeder zwischen zwei Schaltstellungen umschnappen kann, in denen er verschiedene Biegungen aufweist.

Schnappschalter im Sinne der vorliegenden Erfindung sind mechanisch arbeitende Schalter, die unter dem Einfluß einer äußeren Antriebskraft abrupt von einer Schaltstellung in eine zweite umschnappen, wenn die Antriebskraft einen definierten kritischen Wert erreicht hat. Die Umschaltgeschwindigkeit zwischen den Schaltstellungen ist weitgehend unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich die Antriebskraft ändert.

Es ist ein Schnappschalter der eingangs beschriebenen Gattung bekannt/ dessen Schnappfeder eine Blattfeder ist, bei der zwei parallele Längsschlitze ein Paar äußerer Schenkel von einem mitt-

909845/05$ 1

47 809

leren Teil mit zu den äußeren Schenkeln paralleler Längserstreckung abgrenzen. Der mittlere Teil weist eine sich quer über seine gesamte Breite erstreckende Einprägung auf, durch die er eine Dickenverminderung und einen damit verbundenen Längenzuwachs erhalten hat. Der Längenzuwachs des mittleren Teils hat bei unverändert gebliebener Länge der den mittleren Teil rahmenartig umgebenden äußeren Schenkel zur Folge, daß der mittlere Teil eine Druckvorspannung aufweist, unter deren Einfluß er sich nach der einen oder anderen Seite der Ebene der beiden äußeren Schenkel auswölbt, während die beiden äußeren Schenkel unter einer entsprechenden Zugvorspannung stehen und eben bleiben. Dieser bekannte Schnappschalter, von dem die eingangs beschriebene Gattung abgeleitet ist, hat wesentliche Vorteile gegenüber anderen bekannten Schnappschaltern, bei denen eine Schnappfeder und/oder von ihr unter Vorspannung gehaltene Bauteile auf Schneiden gelagert sind. Die Vorteile des gattungsgemäßen Schnappschalters bestehen vorallem darin, daß beim Umschnappen nur innere Reibungswiderstände zu überwinden sind, die sehr gering und vorallem konstant sind, während die an Schneidenlagern auftretenden Reibungswiderstände von vorneherein größer sind und sich infolge von Verschleiß erheblich und in nicht genau vorausberechenbarer Weise zunehmen können. Außerdem eignet sich die Schnappfeder des bekannten gattungsgemäßen Schnappschalters gut als stromleitende Verbindung zwischen dem Träger und dem an der Schnappfeder befestigten Schaltkontakt, weil ein guter Stromübergang zwischen dem Träger und der Schnappfeder sich durch eine Klemmverbindung ohne weiteres gewährleisten läßt; der Übergangswiderstand an Sehneidenlagern ist dagegen von vorneherein erheblich und kann infolge von Verschmutzung und Verschleiß erheblich zunehmen. Nachteilig ist bei dem bekannten Schnappschalter der eingangs beschriebenen Gattung allerdings, daß die Vorspannung der Schnappfeder, die sich aus der Einprägung und dem damit verbundenen Längenzuwachs des mittleren Teils ergibt, in einer Massenfertigung nur äußerst schwer hinreichend konstant gehalten werden kann, weshalb man bei bekannten gattungsgemäßen Schnappschaltern bei gleichen

/3

909845/0B51

47 809

Konstruktionsdaten mit erheblichen Unterschieden der Umschnappcharakteristika rechnen muß. Im Ergebnis lassen sich also vorgegebene Bedingungen, bei denen Schaltzustände geändert werden sollen, mit bekannten gattungsgemäßen Schnappschaltern nicht genauer einhalten als mit den anderen bekannten Schnappschaltern, die Schneidenlager aufweisen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Schnappschalter zu schaffen, der sich auch unter den Bedingungen einer Großserienfertigung mit großer Genauigkeit auf ein vorgegebenes Umschnappverhalten einstellen läßt und dieses Verhalten im Verlauf einer langen Lebensdauer mit zahlreichen Schaltspielen nicht nennenswert ändert.

Die Aufgabe ist, ausgehend von einem Schnappschalter der eingangs beschriebenen Gattung, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schnappfeder zwischen benachbarten Enden zweier Schenkel eine Unterbrechung aufweist, die durch eine die Größe der Vorspannung bestimmende Schweißverbindung jedes dieser Schenkel mit dem Träger überbrückt ist.

Es ist - auch unter den Bedingungen einer Serienfertigung einfach, zwei durch eine Unterbrechung voneinander getrennte Schenkel in eine Stellung zu bringen, in der die Schnappfeder insgesamt unter einer genau definierten Vorspannung steht. Es ist ferner einfach, die genannten Schenkel in dieser Stellung derart mit dem Träger und gegebenenfalls auch unmittelbar miteinander zu verschweißen, daß die eingestellte Vorspannung aufrechterhalten wird. Diese Möglichkeit besteht unabhängig davon, ob die beiden mit dem Träger verschweißten Schenkel ursprünglich aus einem Stück bestanden haben oder ob sie ursprünglich selbständige Bauteile waren. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es jedoch in der Regel vorzuziehen, daß sämtliche Schenkel in einem Stück hergestellt werden und somit schon ein einheitliches Ganzes bilden, ehe sie mit dem Träger verschweißt werden.

909845/0551

47 809

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in einer Zeichnung schematisch dargestellt sind. Es zeigt:

Fig.1a eine Teildraufsicht eines ersten Schnappschalters; Fig.1b den Schnitt I-I in Fig.1a;

Fig.2a eine Teildraufsicht eines zweiten Schnappschalters; Fig.2b den Schnitt II-II in Fig.2a; Fig.3a eine Teildraufsicht eines dritten Schnappschalters; Fig.3b den Schnitt III-III in Fig.3a und

Fig.3c einen der Fig.3b entsprechenden Schnitt des dritten Schnappschalters während seiner Montage auf einer Vorrichtung zum Einstellen seiner Vorspannung.

Der in Fig.1a und 1b dargestellte Schnappschalter hat eine Schnappfeder 12 in Gestalt einer rechteckigen Blattfeder mit zwei parallelen Längsschlitzen 14, die ein Paar äußerer Schenkel 16 derart begrenzen, daß sie nur an ihren beiden Enden miteinander und mit einem mittleren Teil der Schnappfeder 12 zusammenhängen. Der mittlere Teil besteht aus zwei mittleren Schenkeln 18, die durch eine Unterbrechung 20 voneinander getrennt sind. Die beiden Längsschlitze 14 werden durch die Unterbrechung 20 etwa in ihrer Mitte miteinander verbunden, so daß sich insgesamt eine H-förmige Aussparung ergibt. Die beiden durch die Unterbrechung 20 voneinander getrennten mittleren Schenkel sind durch je zwei der Unterbrechung 20 eng benachbarte Schweißpunkte 22 an einem starren Träger 24 derart befestigt, daß die Gesamtlänge der beiden mittleren Schenkel 18 und des die Unterbrechung 20 überbrückenden Teils des Trägers 2 4 größer ist als die Länge jedes der beiden äußeren Schenkel 16. Die beiden mittleren Schenkel 18 können infolgedessen nicht in der gemeinsamen Ebene der äußeren Schenkel 16 liegen, sondern bilden einen Bogen, der sich entweder nach der einen oder nach der anderen Seite der gemeinsamen Ebene der äußeren Schenkel 16 wegwölbt. Dabei stehen die beiden äußeren Schenkel 16 unter einer Zugvorspannung und die beiden mittleren Schenkel 18 unter einer Druckvorspannung; sämtliche Schenkel und 18 bilden zusammen mit dem Träger 24 ein bistabiles System,

909845/0551 · _/5

47 809

dh ein System, das nur unter Einwirkung einer äußeren Kraft aus e^iner Endstellung in eine andere Endstellung umspringt und umgekehrt.

Der Träger 24 ist an einem nur in Fig.1b und dort auch nur andeutungsweise dargestellten Gehäuse 2 6 aus Isolierstoff befestigt. An dem Gehäuse 2 6 sind im Abstand vom Träger 24 und voneinander zwei Kontakte 2 8 und 30 einander gegenüber angeordnet. Das eine Ende der Schnappfeder 12 ragt in den Zwischenraum zwischen den beiden Kontakten 28 und 30 und trägt einen Schaltkontakt 32, der gemäß Fig.1b am oberen gehäusefesten Kontakt 28 anliegt. Die Schnappfeder 12 ist so bemessen, daß sie in ihrer aus Fig.1b ersichtlichen Schaltstellung bestrebt ist, den an ihr befestigten Schaltkontakt 32 weiter nach oben zu drücken als es der obere gehäusefeste Kontakt 28 erlaubt, und daß sie unter der Einwirkung einer mit -dem Pfeil 34 in Fig. 1b angedeuteten Kraft in eine Schaltstellung umspringt, in der sie bestrebt ist, den Schaltkontakt 32 weiter nach unten zu drücken als es der untere gehäusefeste Kontakt 30 erlaubt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Schaltkontakt 32 jeweils mit einem ausreichenden Kontaktdruck an einem der beiden gehäusefesten Kontakte 28 und 30 anliegt. Die Größe des Kontaktdruckes ist bei gegebenem Abstand zwischen den gehäusefesten Kontakten 28 und 30 festgelegt durch die Größe der Vorspannung, die beim Herstellen der Schweißverbindung zwischen den mittleren Schenkeln und dem Träger 24 entstanden ist.

Die Einzelteile des in Fig.2a und 2b dargestellten Schnappschalters sind, soweit vergleichbar, mit gleichen Bezugsziffern versehen, wie die Einzelteile des in Fig.1a und 1b dargestellten Schnappschalters, wobei jedoch unterschiedliche Ausgestaltungen durch Indizes angedeutet sind. Die Schnappfeder 12' entspricht in ihrem äußeren Umriß der Schnappfeder 12, unterscheidet sich jedoch darin, daß ihre beiden Längsschlitze 14' nicht mittig, sondern endseitig durch eine Unterbrechung 20' miteinander verbunden sind, so daß die Schnappfeder 12 eine insgesamt U-förmige

/6

909845/0551

47 809

Aussparung aufweist, die einen einzigen mittleren Schenkel 18' begrenzt. Anstelle des gemäß Fig.1a und 1b verhältnismäßxg einfach gestalteten Trägers 24 ist gemäß Fig.2a und 2b ein gabelförmiger Träger 24' vorgesehen, der zwei in einer gemeinsamen Ebene liegende, zinkenartige äußere Teile 3 6 und ein nach unten gebogenes zinkenartiges mittleres Teil 38 aufweist. Die beiden äußeren Schenkel 16' der Schnappfeder 12' sind mit den beiden äußeren Teilen 36 des Trägers 24' verschweißt, während der mittlere Schenkel 18' der Schnappfeder 12' mit dem mittleren Teil 38 des Trägers 24' verschweißt ist. Beim Herstellen der Schweißverbindungen ist die Schnappfeder 12' in eine Vorspannung versetzt worden, die bewirkt, daß ihr mittlerer Schenkel 18' in ihrer aus Fig.2b ersichtlichen Schaltstellung S-förmig gekrümmt ist. Aus dieser Schaltstellung kann die Schnappfeder 12' in entsprechender Weise wie die Schnappfeder 12 in eine Stellung umschnappen, in welcher der Schaltkontakt 32 am unteren gehäusefesten Kontakt 30 anliegt. Das Umschnappen geschieht dadurch, daß eine mit dem Pfeil 34' in Fig.2b angedeutete Kraft auf die beiden äußeren Teile 36 des Trägers 24' einwirkt und dadurch eine elastische Verformung des Trägers bewirkt. Die im Träger 24' selbst entstehenden elastischen Rückstellkräfte können je nach Bemessung der Schnappfeder 12' und des Trägers 24' ausreichen oder nicht ausreichen, um der Schnappfeder 12' ein Rückschnappen in die aus Fig.2b ersichtliche Schaltsteliung aufzuzwingen, wenn die mit dem Pfeil 34' angedeutete äußere Antriebskraft wegfällt.

Der in Fig.3a und 3b dargestellte Schnappschalter unterscheidet sich von dem in Fig.2a und 2b dargestellten vorallem dadurch, daß anstelle der schmalen Unterbrechung 20' eine in Längsrichtung der Schnappfeder 12' sehr viel breitere Unterbrechung 20" das Paar äußerer Schenkel 16" vom mittleren Schenkel 18" trennt. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß ein insgesamt starrer Träger 24" mit zwei in Längsrichtung der Schnappfeder 12 gegeneinander versetzten Flanschen 40 und 42 vorgesehen ist. Der Flansch 40 erstreckt sich über die gesamte Breite der

/7

909845/0551-

47 809

- V-

Schnappfeder 12" und ist mit deren beiden äußeren Schenkeln 16" verschweißt, während der Flansch 42 nur die Breite des mittleren Schenkels 18" hat und mit diesem verschweißt ist. Diese Gestaltung ermöglicht es, die beiden äußeren Schenkel 16" durch eine mit dem Pfeil 34" in Fig.3b angedeutete Kraft so zu verformen, wie mit gestrichelten Linien angedeutet; diese Verformung hat die Folge, daß die Schnappfeder 12" in die Schaltstellung umspringt, bei der ihr Schaltkontakt 32 am unteren gehäusefesten Kontakt 30 anliegt.

Die Schnappfeder 12" des in Fig.3a und 3b dargestellten Schnappschalters erhält ihre Vorspannung dadurch, daß zunächst das Paar äußerer Schenkel 16" mit dem Flansch 40 des Trägers 24" verschweißt wird und beide zusammen gemäß Fig.3c auf eine Grundplatte 44 aufgelegt werden. Die Grundplatte 44 hat eine Aussparung 46, die einen Teil des Trägers 24" aufnimmt und dadurch den Träger sowie die Schnappfeder V." in einer bestimmten Lage festhält. In die Grundplatte 44 ist eine Stellschraube 48 senkrecht eingeschraubt, die mit ihrem freien Ende den an der Schnappfeder 12" schon festgenieteten Schaltkontakt 32 abstützt und dadurch das in Fig. 3c linke Ende der Schnappfeder 12" in einer bestimmten Höhenstellung festhält. Sodann wird das freie Ende des mittleren Schenkels 18" der Schnappfeder am Flansch 42 des Trägers 24" angeschweißt, wobei die Grundplatte 44 als ortsfeste Elektrode dient, die mit einer in der Senkrechten beweglichen Elektrode 50 zusammenwirkt.

909845/0551

Claims

Ansprüche

ί1.J Schnappschalter mit einer Schnappfeder, die . - an einem Träger befestigt ist,

^: - mindestens einen Schaltkontakt trägt, den sie mit dem Träger elektrisch leitend verbindet,

- und mindestens zwei Schenkel hat, die mit gegenseitiger Vorspannung ein geschlossenes Kräftsystem bilden, in dem mindestens ein druckbeanspruchter Schenkel durch Einwirkung einer äußeren Antriebskraft auf die Schnappfeder zwischen zwei Schaltstellungen umschnappen kann, in denen er verschiedene Biegungen aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Schnappfeder (12; 12';12") zwischen benachbarten Enden zweier Schenkel (16,18;16', 18'; 16",18") eine Unterbrechung (20;20·;20") aufweist, die durch eine die Größe der Vorspannung bestimmende Schweißverbindung (Schweißpunkte 22) jedes dieser Schenkel mit dem Träger (24;24⁽; 24") überbrückt ist.
2. Schnappschalter nach Anspruch 1, dessen Schnappfeder eine Blattfeder ist, bei der zwei parallele Längsschlitze ein Paar äußerer Schenkel von einem mittleren Teil abgrenzen, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterbrechung (20;20';20") die beiden Längsschlitze (14;14';14") miteinander verbindet.
3. Schnappschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung (20) auf halber Länge der beiden Längsschlitze (14) angeordnet ist und den mittleren Teil in ein Paar druckbeanspruchter Schenkel (18) unterteilt.

/2

I0SS4S/05S

47 809
4. Schnappschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterbrechung (20';20") benachbarte Endender beiden Längsschlitze (14';14") miteinander verbindet und ein Paar zugbeanspruchter äußerer Schenkel (16';16") von einem druckbeanspruchten mittleren Schenkel (18';18") trennt.
5. Schnappschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die durch die Unterbrechung (20';2 0") voneinander getrennten Schenkel (16',18';16",18") an je einem von zwei gegeneinander beweglichen Teilen (36,38) des Trägers (24') angeschweißt sind.

909845/0551