DE3209286A1

DE3209286A1 - Schnappschalter

Info

Publication number: DE3209286A1
Application number: DE19823209286
Authority: DE
Inventors: Aubrey Michael Epping Essex Crick; Robert James Cheshunt Hertfordshire Hodges; Charles Eric Bishop's Stortford Hertfordshire Rogers
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1982-03-13
Publication date: 1982-11-04
Also published as: US4398071A; GB2095912B; FR2503444A1; JPS57174813A; GB2095912A

Description

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R. J . Hodge s-A.H. Cn" ck-C. E. Rogers 48-17-1

SchnappschaLter

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schnappschalter, insbesondere zur Verwendung in der Automobilindustrie, für industrielle Anwendungen und für Haushaltsgeräte.

Für solche Anwendungen werden Schalter benotigt, die billig sind, sich leicht herstellen lassen und schnell und eindeutig schalten. Eine Schalterkonstruktion, die diese Be^ra dingungen für solche Anwendungsfälle erfüllt, ist in der deutschen Patentanmeldung P 30 35 781 beschrieben.

Bei dem Schalter gemäß der Siteren Anmeldung wird unter anderem ein Streifen aus federndem metallischen Material als bewegliches Element verwendet, der in einem Rahmen so angeordnet ist, daß er gebogen ist. Ein quer über die Mitte des Streifens angeordneter Stab hält den Streifen so unter Druck, daß eine Hafte des Streifens von der ebenen Fläche des Rahmens weggebogen ist, während die andere Hälfte im wesentlichen parallel zur ebenen Fläche verläuft.

Auf der von der ebenen Fläche des Rahmens abgewandten Seite des Federstreifens ist eine Betätigungsvorrichtung angeordnet, durch deren Druck der Federstreifen zwischen zwei stabilen Zuständen umgeschnappt werden kann, Per Streifen

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hat mindestens eine einen Kontakt tragende Zunge/ die sich paraLLeL zum Streifen erstreckt und die sich mit diesem bewegt, wenn der gebogene Streifen infoLge des Drukkes der Betätigungsvorrichtung umschnappt. Die an der Zunge angeordneten Kontakte arbeiten mit Festkontakten zusammen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen SchnappschaLter, bei dem ein gebogener Streifen vorgesehen ist, an den eine Kontakte tragende Zunge angeformt ist, zu vereinfachen.

Bei dem Schnappschalter gemäß der Erfindung ist der Streifen aus federndem Netall in einem metallischen Träger eingespannt, wobei der Streifen so angeordnet ist, daß er gebogen ist und von einer stabilen Stellung in eine zweite stabile Stellung umschnappen kann. Der an den Streifen an geformte Kontakte tragende Arm, der sich im allgemeinen parallel von einem Ende des gebogenen Streifens zum anderen Ende hin erstreckt, gelangt beim Umschnappen des Streifens von einer Lage in eine zweite Lage, wobei die Kontakte des Streifens in mindestens einer Stellung fest stehende Kontakte berühren. Der Träger hat eine konkav ge formte innere Fläche, an der der gebogene Streifen in seiner ersten Lage anliegt. Der Träger steht in elektrischem Kontakt mit einem äußeren Anschluß des Schalters und damit auch der die Kontakte tragende Arm. Ein Betäti gungsglied ist so angeordnet, daß es auf den gebogenen Streifen an einer SteLle einwirkt, die zwischen der Mitte des Streifens und dem anderen Ende des Streifens liegt. Durch die Einwirkung des Betätigungsgliedes wird der Streifen zum Umschnappen zwischen seinen beiden Lagen gebracht und damit der die Kontakte tragende Arm von einer Position in die andere gebracht.

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Die Erfindung soll anhand der Figuren beschrieben werden.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Schnappwirkung, wobei ein C-förmig gebogener Streifen verwendet wird.

Fig. 2 zeigt vereinfacht das Prinzip gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt in ExplosionsdarsteL lung die einzelnen Teile des SchnappschaLters gemäß der Erfindung,

Fig. 4 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch den S'chalter von Fig. 3.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungs· form des Streifens und der Kontakt zunge,, wie sie bei dem Schalter nach den Fig. 3 und 4 verwendet werden.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht einer anderen Ausführungs- form des Streifens und der Kontakt zunge, die bei einem Schalter gemäß der Erfindung verwendet werden können.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist ein gebogener Streifen aus federndem Metall, wie z.B. Phosphorbronce oder gewissen rostfreien Stählen, mit seinen Enden in Vertiefungen Z, 3 eines rahmenförmigen Trägers gehalten. Wie aus dem unteren Teil von Fig. 1 ersichtlich ist, besteht der Metallstreifen aus zwei Teilen 4 und 5. Von diesen stellt der Teil 4 den gebogenen Teil dar, während der Teil 5 ein Arm ist.

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der an seinem Ende Kontakte 6 trSgt. Wenn der Teil 4 zwischen seinen beiden Endstellungen durch eine auf ihn bei F1 einwirkende Kraft zum Umschnappen gebracht wird, schnappt er in die mit 7 bezeichnete Lage um, die gestrichelt dargestellt ist. Während des Umschnappens durchläuft er eine Lage, die mit 8 bezeichnet ist, woraus ersichtlich ist, daß zum Beginn des Umschaltvorganges der Kontaktdruck zunächst ansteigt, und daß die Kontakte an einem Punkt geöffnet werden, bei dem die Betätigungskraft absinkt und sich dem Wert Null nähert. Das Zurückschnappen wird bewirkt durch eine Kraft F2. Bei jedem Umschnappen wird auch die Lage des Kontaktarmes 5 verändert, wobei er einen relativ langen Weg zurücklegt, so daß also ein guter Kontaktdruck zwischen den beweglichen und den festen Kontakten vorhanden ist.

Die Betätigungskraft wirkt also auf jeder Seite des gebogenen Streifens ein und der Umschnappvorgang ist symmetrisch bezüglich einer Linie, welche die beiden Lager des Streifens verbindet. Der Abstand y zwischen dem Lager 3 und dem Punkt, an dem die Betätigungskraft F1 oder F2 einwirkt, ist so gewählt, daß eine positive Schnappwirkung eintritt und eine prellfreie Arbeitsweise der Kontakte. Die besten Ergebnisse wurden erzielt, wenn der Abstand y etwa 1/4 der Streifen länge beträgt.

Die Betätigungskraft hängt von der Differenz zwischen der Streifenlänge und dem Abstand zwischen den beiden Lagern ab.

Wenn der Streifen in Kunststoff gelagert ist, so ändern sich die Abmessungen, was einen nachteiligen Effekt auf die Arbeitsweise des Schalters hat. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird die Anordnung von Fig. 2 verwendet.

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Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist ein metallischer Träger 10 vorgesehen, der beispielsweise aus hartem Messing besteht und der an seiner inneren Fläche 11 kurvenförmig ausgebildet ist. In der Nähe der Enden sind zwei Ansätze 12 und 13 angeordnet, die aus dem Trägermaterial herausgebogen sind. An einem Ende des Trägers ist ein flacher Streifen 14 angeordnet, der den Hittelkontakt des Schalters darstellt. Der gebogene Metallstreifen 15 wird in seiner Lage durch die Ansätze 12 und 13 und die beiden Kunststoff widerlager 16 und 17 gehalten. In einer Schalterstellung liegt der gebogene Streifen an der kurvenförmigen inneren Fläche 11 des Trägers 10 an, wobei der Kontaktarm 18 die dargestellte Lage einnimmt, so daß er an dem Kontakt anliegt, der an dem umgebogenen Ende des festen Kontaktträ- gers 19 angeordnet ist. In der anderen Schalterstellung hat der Metallstreifen 15 eine Position, wie sie durch die gestrichelten Linien bei 20 dargestellt ist, wobei der Kontaktarm eine Stellung hat, wie sie bei 21 eingezeichnet ist, wo er einen Kontakt berührt, der auf dem umgebogenen Ende des anderen festen Kontaktträgers 22 angeordnet ist. Der Schalter ist also ein bistabiler Umschalter»

Der Schaltvorgang wird bewirkt durch einen Kipphebel 23, der bei 24 in Kunststoff gelagert ist. Der Kipphebel liegt auf einer konvexen Aufwölbung 25 des Tragers 10 auf, so daß er sowohl eine rollende als auch eine Kippbewegung ausfuhrt. Der Kipphebel 23 hat einen sich nach unten erstreckenden Ansatz 26 mit zwei Stiften, von denen jeder auf einer Seite des Streifens 15 angeordnet ist» Wenn der Kipphebel 23 zwischen seinen Endlagen in dem Lager 24 be wegt wird, wird der Schatter umgeschaltet.

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Durch Verwendung eines metallischen Trägers für den gebogenen Streifen werden die Schwierigkeiten vermieden, die bei einem Träger aus Kunststoff auftreten, nämlich Unstabilität, Abnutzungserscheinungen und Empfindlichkeit gegen Wasser. Zusätzlich wird ein Kontakt mit niedrigem Widerstand zwischen dem Kontaktstreifen und dem gemeinsamen Ausgangsanschluß erhalten und es werden nur wenige Teile benötigt. Der Metallträger wird hergestellt durch Ausstanzen und Verformen von Messingblech, wodurch ein fester und stabiler Rahmen erhalten wird mit herausgebogenen Ansätzen zur genauen Positionierung der Enden des gebogenen Streifens. Wenn der Schalter zusammengebaut ist, so wird durch die gebogenen Kunststoffstreifen erreicht, daß der Federstreifen nicht aus seinen Lagerungen herausspringt. Obwohl dies nicht aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist ein Teil des Metallträgers ausgeschnitten, damit sich der Kontaktarm zwischen seinen beiden Endstellungen bewegen kann.

Die ganze Anordnung ist in einem geformten Kunststoff körper gelagert, wodurch die einzelnen Teile ihre genaue Position erhalten, wie dies aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, von denen die Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des Schalters zeigt und Fig. 4 einen Schnitt durch den zusammengebauten Schalter darstellt.

Der geformte Kunst stoff körper 30 nach Fig. 3 hat drei Schlitze 31 zur Aufnahme der drei Anschlüsse 32, 33 und 34, von denen der Anschluß 34 an den Metallträger 35 angeformt ist. Der Träger hat einen U-förmigen Querschnitt und bei 36 einen Ausschnitt wie oben erwähnt, der eine Bewegung des Kontaktarmes erlaubt. Die Ansätze zur Lagerung des gebogenen Streifens sind bei 37 und 38 dargestellt.

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Der gebogene Streifen 40, der in den Ansätzen 37 und 38 gelagert ist, hat einen angeformten Kontaktarm 41, welcher geeignete Kontakte trägt, z.B. solche aus Edelmetall, für das Zusammenwirken mit gleichen Kontakten ander umgebogenen Fläche der Anschlüsse 32 und 33.

Im oberen Teil von Fig. 3 ist der den Schalter betätigende Kipphebel 42 dargestellt. Er ist ein Formteil aus Kunststoff und ist hohl. Er hat an beiden Seiten Ansätze 43, die im zusammengebauten Zustand leicht beweglich in Löchern 44 des Kunststoff körpers 30 gelagert sind. Die Kanten des Kipphebels 42 Liegen auf den konvexen Ansätzen 46 des Metallträgers auf und ergeben eine gute und abriebfreie Lagerung. Innerhalb des Kipphebels 42 ist eine Rippe 47 angeordnet, die zwei Stifte 48, 49 trägt, von denen nur der Stift 49 in Fig. 3 sichtbar ist. Je einer der beiden Stifte liegt auf einer Seite des gebogenen Streifens 40 und sie dienen dazu, den Schalter zwischen den zwei EndstelLungen umzuschalten, wenn der Kipphebel betätigt wird.

Fig. 4 zeigt die einzeLnen Teile des Schalters im zusammen" gebauten Zustand. In dieser Figur ist die Lage der beiden Stifte 48 und 49 bezüglich des gebogenen Streifens zu sehen. Die Enden des Kipphebels passen in die Ausnehmungen 50 und 51 des Grundkörpers 30.

Verschleiß- und Ermüdungserscheinungen an dem gebogenen Streifen und an dem Kontaktarm können durch geeignete Formgebung weitgehend vermindert werden, wie beispielsweise aus Fig. 5 ersichtlich ist, wo die inneren Ecken 60 und 61 mit einer Abrundung versehen sind. Bei einer Ausführungsform

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war der Streifen 15 mm lang, 8,5 mm breit und die Abrundungsradien der Ecken 60 und 61 betrugen 0,5 bzw. 1,0 mm. Der größere Radius war am Kontaktarm angeordnet. Der Streifen hatte einen bogenförmigen Ausschnitt 62 an seinem äufie· ren Rand, der einen Radius von 9,0 mm hat. Der Streifen hatte eine Dicke von 0,15 mm und bestand aus Beryllium-Kupfer-Legierung.

In bestimmten Fällen können der gebogene Streifen und der Kontaktarm einen schichtförmigen Aufbau haben, wie die Seitenansicht von Fig. 6 zeigt. Hier besteht der Streifen aus Beryllium-Kupfer und hat an beiden Seiten Auflagen aus rostfreiem Stahl oder einem Kohlenstoffstahl, um die Schalteigenschaften zu verbessern. Der Kontaktarm besteht, wie dargestellt, nur aus Beryllium-Kupfer und trägt Kon takte aus Nickel-Silber.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der gebogene Streifen in ausgebogenen Teilen des metallischen Trägers gelagert. Die Enden des Streifens können jedoch auch in anderer Weise im Träger gelagert sein.

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Claims

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GHBH
FREIBURG

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Patentansprüche

Π·/ Elektrischer Schnappschalter mit einem Sshnappstreifen, der zwischen zwei Widerlagern C-förmig gewölbt eingespannt ist und bei dem durch einen in Längsrichtung verlaufenden Einschnitt ein angeformter Kontaktarm gebildet ist, bei dem der Schnappstreifen durch Druck auf die Wölbung mittels eines BetStigungsgIiedes von einer stabilen Lag© in eine zweite stabile Lage umschnappbar ist und dabei der angeformte Kontaktarm mit dem freien Ende in mindestens einer Lag® des Schnappstreifens einen feststehenden Kontakt berührt, dadurch gekennzei c Ii η e i, daß die beiden Ein· spannstellen (12, 13) des Streifens (15) an einem metallischen Trageglied (10) gebildet sind, das eine konkav geformte AnlageflSche (11) für den Streifen (15) in seiner ersten Lage hat, daß das Trageglied (10) mindestens einen elektrischen Anschluß (14) hat und daß das Betätigungsglied (23) von beiden Seiten auf den Streifen (15) an einer Stelle einwirken kann, die zwischen der Mitte des Streifens (15) und einem Ende des Streifens (15) liegt»
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Trageglied (10) gegenöber der konkaven

ZT/P21-Fr/ki - 2 -

9.3.1982

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Fläche eine ebene Begrenzung mit einem konvex geformten Ansatz (46) zwischen seinen Enden hat und daß das Betätigungsglied ein Kipphebel (42) ist, der kippbar auf dem konvex geformten Ansatz (46) des Tragegliedes (10) abrollbar angeordnet ist.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kipphebel (42) ein Ansatz (47) angeformt ist, der zwei zylindrische Stifte (48, 49) trägt, von denen der eine Stift an der Oberseite und der andere an der Unterseite des

Streifens (15) liegt.
4. SchaLter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Streifens (15) in ausgebogenen Ansätzen (37, 38) des Tragegliedes (36) gelagert sind und daß der Streifen (15) durch anschließend an das Trageglied (36) angeordnete Kunststoffstreifen in seiner Position gehalten ist.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Trageglied (36), Kontaktträger (32, 33) und Betätigungsglied (42) in einem wannenförmigen Kunststoff körper (30) gelagert sind, aus dem die Kontaktträger (32, 33) und der Anschluß (34) des Tragegliedes (10) auf einer Seite herausragen und der Ausnehmungen (50, 51) zur Aufnahme der gekippten Seite des Kipphebels (42) hat.