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Elektrischer Schalter
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit Schnappkontakt,
bei dem eine Feder, die auf einer ebenen isolierenden Unterlage angeordnet ist,
bei einem auf sie ausgeübten Druck mit einem auf der Unterlage angeordneten Festkontakt
einen elektrischen Kontakt herstellt; Es besteht ein großer Bedarf an einfach aufgebauten
und billigen elektrischen Schaltern, insbesondere für EingabegerAte für elektronische
Schaltungen, wie z.B. Elektronenrechner, Um einen guten elektrischen Kontakt bei
solchen Schaltern zu erzielen und für den Benutzer des Schalters den Zeitpunkt der
Kontaktgabe spürbar zu machen, werden solche Schalter in der Regel als Schnappkontaktschalter
ausgebildet, bei dener ein Federglied mit Schnappeffekt vorhanden ist, das beim
Niederdrücken des Schalters plötzlich in eine andere Lage umschnappt und dabei den
elektrischen Kontakt schließt.
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Die Schnappfedern bestehen dabei aus Blattfedern, die in der Regel
durch Schlitze in mehrere parallele und miteinander zusammenhängende Teile unterteilt
sind und die durch Verkürzen eines Teiles der Feder oder durch Einspannen verspannt
sind, so daß sie beim Verbiegen nach einem bestimmten Weg plötzlich in eine zweite
Lage umschnappen Wenn auch solche Federn einen
verhältnismäßig einfachen
Aufbau haben so ist es je doch sehr schwierig, solche Federn mit einem definierten
und reproduzierbaren Schnappeffekt herzustellen, der auch über eine lange Gebrauchszeit
hinweg stabil bleibt. Die Schnappwirkung hängt nämlich in weitem Maße von dem Material
und der inneren Struktur des Federbleches ab. Bei den Bearbeitungsvorgängen zur
Herstellung solcher Schnappfedern wird jedoch durch Stanz-, Erwärmungs- und andere
Bearbeitungsgänge beispielsweise die kristalline Struktur des Materials so weitgehend
verändert, daß Keine Federn mit reproduzierbaren Schnappeigenschaften erhalten werden.
Auch Schwankungen in der Zusammensetzung und Struktur des Rohbleches zur Herstellung
solcher Schnappfedern machen es schwierig eine größere Anzahl von Federn mit repreduzarbaren
Schnappeigenschaften herzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter
mit Schnappkontakt zu schaffen, der einfach und billig herstellbar ist und bei dem
der Schnappeffekt vom Material und den Bearbeitungsvorgängen der Feder weitgehend
unabhängig ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des
Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen ge löst.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Schalters
gemäß der Erfindung beschrieben.
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Bei dem elektrischen Schalter gemäß der Erfindung wird eine Kegelfeder
verwendet, deren erste Windung zwar zur Erzielung einer Schnappwirkung verformt
ist, jedoch hat dieser verformte Teil mit der Federwirkung der Feder nichts zu tun,
so daß stets reproduzierbare und über lange Zeiten konstante Schnappeigenschaften
erhalten werden. Der Schnappschalter gemäß der Erfindung hat einen äußerst einfachen
Aufbau. Es werden nur eine isolierende Uni:erlage mit einem Festkontakt und die
Kegelfeder benötigt.
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Gera der Weiterbildung der Erfindung kann zusätzlich noch ein sehr
einfacher weiterer Festkontakt so angeordnet werden, daß er bei Betätigung der Feder
geöffnet wird, während der auf der Unterlage angeordnete Festkontakt bei der Betätigung
der Feder geschlossen wird.
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Die Erfindung und deren weitere Ausbildungsformen sollen anhand der
Figuren näher beschrieben werden.
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Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Schnappschalter gemäß der
Erfindung und Figur 2 zeigt die zugehörige Seitenansicht.
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Xn Figur 3 ist ein Schnitt durch die Teile der Feder nach der Schnittlinie
A-A von Figur 1 dargestellt.
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Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Schalter gemäß der Erfindung
besteht im wesentlichen aus der Kegelfeder 1, welche auf einer isolierenden Unterlage
2 so
befestigt ist, daß sich die größte Windung in der Nähe oder
auf der Unterlage befindet. Auf der isolierenden Unterlage ist weiter ein Festkontakt
6 angeordnet, der bei Betätigung der Kegelfeder 1 mit einer Federwindung in elektrischem
Kontakt kommt und dabei den Schalter schließt. Die unterste Windung der Kegelfeder
1 ist mit ihrem Ende auf der Unterlage 2 befestigt, beispielsweise so, wie dies
in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, daß das Ende der Feder durch ein Loch in
der Platte 2 hindurchgesteckt ist. Das auf der anderen Seite der Platte herausragende
Ende der Kegelfeder kann dann gleichzeitig als elektrischer Anschluß 10 verwendet
werden. Die Kegelfeder kann aber auch in irgend einer anderen Weise auf der Unterlage
befestigt sein.
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Ein Teil der auf der Unterlage angeordneten Windung der Kegelfeder
1 ist so ausgebildet und angeordnet, daß die darauffolgende Windung 4 der Kegelfeder
in der Projektion teilweise überlappend zu diesem Windungsteil angeordnet ist. Der
Teil der ersten Windung, der eine besondere Form aufweist, ist in den Figuren mit
3 bezeichnet.
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Er kann beispielsweise einen größeren Biegeradius haben als die übrigen
Teile der ersten Federwindung, vorzugsweise ist er jedoch im wesentlichen geradlinig
geformt.
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Beim Niederdrücken der Kegelfeder durch Ausübung eines Druckes auf
ihr oberstes Ende, wie dies in Figur 2 durch den Pfeil angedeutet ist, werden die
Windungen zusammengedrückt und nach einem bestimmten Weg kommt die zweite Windung
4 auf dem geradlinigen Teil 3 der ersten
Windung zu liegen. Da die
Windung 4 nur teilweise überlappend bezüglich des Windungsteiles 3 angeordnet ist,
wie dies aus Figur 1 entnommen werden kann, gleitet bei einem weiteren Druck auf
die Feder die Windung 4 von dem Windungsteil 3 nach innen ab, wodurch der angestrebte
Schnappeffekt erzielt wird. Die Windung 4 rutscht von dem Windungsteil 3 herunter
und schlägt auf die Unterlage 2 auf, wobei gleichzeitig ein anderer Teil der Windung
4, welcher in der Nähe des abschnappenden Teiles 3 angeordnet ist, den elektrischen
Kontakt mit dem Festkontakt 6 schließt. Beim Nachlassen des Druckes auf das oberste
Ende der Feder rutscht die Windung 4 wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück, indem
sie wieder an dem Windungsteil 3 der ersten Windung entlang nach oben gleitet. Ein
Teil des Festkontaktes 6, der durch die Platte 2 hindurchragt, kann in Form eines
elektrischen Anschlusses 11 ausgebildet sein.
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In einfacher Weise kann noch zusätzlich ein bei Federbetätigung sich
öffnender Kontakt vorgesehen sein. Ein solcher Kontakt besteht aus einem Festkontakt
7, der etwa parallel zur Unterlage 2 angeordnet ist und so weit zwischen die Windungen
der Feder 1 ragt, daß er eine Federwindung 9 von oben kontaktiert. Es ist ersichtlich,
daß beim Niederdrücken der Feder sich die Windung 9 von dem Festkontakt 7 entfernt
und diesen Kontakt damit öffnet. Durch geeignete Anordnung des Festkontaktes 7 und
durch federnde oder starre Ausbildung dieses Kontaktes kann eine beliebige Folge
von Öffnen und Schließen der einzelnen Kontakte erreicht werden.
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Zweckmäßig ist der Kontakt 7 durch einen Halter 8 auch auf der Unterlage
2 befestigt und vorzugsweise zur Bildung eines Anschlusses 12 durch diese hindurchgeführt.
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In den Figuren 1 und 2 sind somit alle wesentlichen Teile des Schalters
gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar einer Ausbildungsform, die mit einem öffnenden
und einem schließenden Kontakt versehen ist. Wie aus den Figuren entnommen werden
kann, hat der Schalter einen äußerst einfachen Aufbau und durch die Ausbildung der
Kegelfeder einen sehr gut reproduzierbaren Schnappeffekt. Vorzugsweise ist auf der
obersten Federwindung ein geeignetes Betätigungsglied angeordnet, wie z.B.
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ein BetAtigungsXnopf.
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Anhand der Figur 3, welche einen Schnitt durch die erste und zweite
Windung der Feder 1 längs der Schnittlinie A-A nach Figur 1 darstellt soll die Erzielung
der Schnappwirkung noch einmal erläutert werden. Der Windungsteil 3 der ersten Federwindung
ist direkt auf der Unterlage 2 angeordnesi Die zweite Windung 4 ist an die ser Stelle
so angeordnet, daß sie gegenüber der ersten Windung so weit nach innen versetzt
ist, daß beim Zusammendrücken der Federwindungen die Windung 4 auf dem Windungsteil
3 exzentrisch zur Auflage koma'., so daß bei weiterem Druck auf die Feder der Windungsteil
4 nach innen abgleitet und auf die Unterlage 2 aufschnappt.
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Um diesen Effekt zu erzielen, muß die Windung 4 an dieser Stelle bezüglich
des Windungsteiles 3 um einen Betrag v versetzt sein, der einen Wert zwischen Null
und dem Durchmesser d des Federdrahtes hat Durch geeignete
Bemessung
der Versetzung v kann der Schnappeffekt mehr oder weniger stark eingestellt werden.
Vorzugsweise ist die Versetzung v so bemessen, daß sie einen Wert zwischen Null
und dem halben Durchmesser d des Federdrahtes hat.
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Beim Zusammendrücken der Feder wird also zunächst die Federwindung
4 senkrecht nach unten gedrückt bis sie die in Figur 3 gestrichelt dargestellte
Lage 4'eingenommen hat, wobei die Windung 4 exzentrisch auf dem Windungsteil 3 aufliegt.
Bei weiterer Erhöhung des Druckes wird die Windung 4 nach innen verformt und schnappt
plötzlich aus der mit 4' bezeichneten Stellung in die mit 4" bezeichnete Stellung.
Der Sctinappeffekt hängt, wie gesagt, von der GröRe der Versetzung v ab. Der Schnappeffekt
kann natürlich auch durch andere Maßnahmen beeinflußt werden. Beispielsweise hängt
das Abschnappen außerdem noch von der Oberflächenrauhigkeit der Drähte 3 und 4 ab.
Bei glatter Drahtoberfläche werden die beiden Windungen leichter voneinander abgleiten
als bei aufgerauhter Oberfläche. In jedem Falle werden aber durch die Verformung
des Teiles 3 der ersten Windung die Federungseigenschaften der Feder überhaupt nicht
beeinflußt, da dieser Teil zur Federung nichts beiträgt, da er auf der Unterlage
2 aufliegt.
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L e e r s e i t e