[0001] Die Erfindung betrifft -einen Schnappschalter mit
- einer Schnappfeder, die an einem Federträger befestigt ist und in einem Abstand
von diesem mindestens einen Schaltkontakt trägt,
- mindestens einem in bezug auf den Federträger ortsfesten Kontakt, an dem der Schaltkontakt
in einer Schaltstellung der Schnappfeder anliegt,
- einem Lenker, der in der Nähe des Federträgers schwenkbar gelagert ist und in einem
Abstand von seiner Lagerung sowie vom ortsfesten Kontakt mit der Schnappfeder verbunden
ist und einen Angriffspunkt für eine Betätigungskraft aufweist,
- einer Vorspannfeder, die auf den Lenker einwirkt und bestrebt ist, diesen mit Vorspannung
in einer Anschlagstellung zu halten,
- und einem Einstellglied, mit dem sich die Vorspannung der Feder einstellen läßt.
[0002] Schnappschalter werden in der Elektrotechnik häufig dazu benutzt, sicherzustellen,
daß Umschaltungen von elektrischen Kontakten schlagartig geschehen, sobald eine an
sich beliebig langsam veränderliche Eingangsgröße einen bestimmten kritischen Wert
erreicht hat. Schlagartige Umschaltungen sind notwendig, um eine sichere Kontaktgabe
zu erreichen und Kontaktbrand zu vermeiden. Häufig, beispielsweise bei Membran-Druckschaltern,
ist die Eingangsgröße eine Kraft, die eine einstellbare Vorspannung überwinden muß,
um ein Umschalten des Schnappschalters zu bewirken.
[0003] Bei einem bekannten Schnappschalter der beschriebenen Art ist die Vorspannfeder eine
Schraubendruckfeder, die sich einerseits an einer Einstellschraube abstützt und andererseits
unmittelbar gegen den Lenker drückt. Der Lenker ist auf einer körperlich ausgebildeten
Achse gelagert, die ortsfest derart angeordnet ist, daß der Lenker ausschließlich
zum Umschalten erforderliche Kräfte auf die Schnappfeder überträgt, diese aber von
Querkräften entlastet. Dies gilt sowohl für Querkraftkomponenten der auf den Lenker
einwirkenden Betätigungskraft wie auch für Querkraftkomponenten, die von der Vorspannfeder
auf den Lenker übertragen werden können. Zwischen der Schraubendruckfeder und der
Einstellschraube ist eine verdrehgesicherte Zwischenlage angeordnet, die verhindern
soll, daß die Einstellschraube, wenn sie zum Justieren des Schnappschalters gedreht
wird, die Schraubendruckfeder mitdreht und in dieser eine Torsionsspannung aufbaut,
die zunächst durch Haftreibung erhalten bleibt, sich aber früher oder später infolge
von Erschütterungen des Schnappschalters löst, wodurch sich die auf den Lenker einwirkende
Vorspannung, und damit die gesamte Schaltcharakteristik des Schnappschalters, um einen
nicht im Voraus feststehenden Betrag ändern würde.
[0004] Trotz dieser Maßnahmen - Entlastung der Schnappfeder von Querkräften, die das Umschnappverhalten
verändern könnten einerseits und Bemühungen, die Vorspannkraft konstant zu halten
andererseits - ist es bei bekannten Schnappschaltern der beschriebenen Gattung schwierig
und, wenn überhaupt, nur mit erheblichem fertigungstechnischen Aufwand möglich, über
längere Zeit hinweg zu garantieren, daß ein Umschaltvorgang dann und nur dann stattfindet,
wenn die Eingangsgröße einen mit engen Toleranzen vorgegebenen kritischen Wert erreicht
oder überschreitet. Diese Schwierigkeiten beruhen einerseits darauf, daß die Lage
der Schraubendruckfeder in bezug auf den Lenker nicht vollständig genau definierbar
ist und es sich infolgedessen nicht ausschließen läßt, daß beim Justieren des bekannten
Schnappschalters bestimmte Spannungen in der Schraubenfeder zunächst nur durch Haftreibung
erhalten bleiben und sich später infolge von Erschütterungen lösen; infolgedessen
kann sich beispielsweise die Lage der Federachse in bezug auf die Schwenkachse des
Lenkers ändern, was eine entsprechende Änderung des von der Schraubendruckfeder auf
den Lenker ausgeübten Drehmoments zur Folge hat. Andererseits ist die Größe der Lagerreibung,
die sich einer Schwenkung des Lenkers widersetzt, bei dem beschriebenen bekannten
Schnappschalter von Herstellungstoleranzen, zufälligen Verschiebungen des Lenkers
längs seiner Achse sowie von im Laufe der Zeit möglicherweise auftretender Lagerkorrosion
abhängig und läßt sich deshalb bei der Justierung des Schnappschalters nicht über
eine längere Zeitspanne im Voraus zutreffend berücksichtigen.
[0005] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Schnappschalter der eingangs
beschriebenen Gattung mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln derart zu gestalten,
daß die bei der ursprünglichen Justierung eingestellte Größe der zum Umschalten erforderlichen
kritischen Eingangskraft über praktisch.unbegrenzte Zeit mit hoher Genauigkeit erhalten
bleibt.
[0006] Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorspannfeder eine Blattfeder
ist, die einerseits am Lenker und andererseits an einem Hebel befestigt ist, der in
der Nähe des Federträgers in einem ortsfesten Lager gelagert ist und mittels des Einstellgliedes
schwenkeinstellbar ist.
[0007] Erfindungsgemäß dient also die bzw. jede Vorspannfeder zugleich als Lagerung für
den Lenker, wodurch dieser von äußerer Lagerreibung freigehalten wird. Die innere
Reibung innerhalb einer Blattfeder der hier interessierenden Art und Größe ist vernachlässigbar
gering. Dadurch, daß die bzw. jede Vorspannfeder am Lenker einerseits und an dem erfindungsgemäßen
Hebel andererseits befestigt ist, um Biegemomente vom Hebel auf den Lenker übertragen
zu können, ist eine Verschiebung zwischen der Vorspannfeder und den Bauteilen, zwischen
denen sie eingespannt ist, im Betrieb ausgeschlossen, so daß von der ursprünglich
eingestellten Vorspannung nachträglich nichts verlorengehen kann. Verluste an Federspannung
durch Ermüdung lassen sich durch geeignete Bemessung der Vorspannfeder bei dem erfindungsgemäßen
Schnappschalter mindestens ebenso gut ausschließen wie bei bekannten gattungsgemäßen
Schnappschaltern. Somit wird durch die Erfindung ein Schnappschalter geschaffen, der
seine ursprüngliche Einstellung erheblich genauer und auch bei Fertigung in großen
Serien erheblich zuverlässiger einhält als bekannte gattungsgemäße Schnappschalter.
Der erfindungsgemäße Schnappschalter ist auch gegen Korrosion weitgehend unempfindlich,
weil seine Arbeitsgenauigkeit von Lagerreibung unbeeinflußt ist. Die Reibung in der
Lagerung des Hebels ist für die Arbeitsgenauigkeit des Schnappschalters ohne Bedeutung,
da sie nur beim Justieren auftritt und der Hebel später nicht mehr bewegt wird.
[0008] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es ohne Bedeutung, wie das Einstellglied
gestaltet ist. So könnte als Einstellglied beispielsweise ein drehbarer Nocken oder
ein Keilschieber verwendet werden. Vorzuziehen ist jedoch im allgemeinen aus Gründen
der fertigungstechnischen Einfachheit ein Einstellglied in Form einer Schraube, wie
sie als Bauelement, wenngleich in anderer Anordnung, auch bei dem beschriebenen bekannten
Schnappschalter vorgesehen ist.
[0009] Mit der Angabe, daß der Schnappschalter mindestens eine Vorspannfeder aufweist, ist
eingangs schon angedeutet worden, daß es vorteilhaft sein kann, wenn mehr als eine
Vorspannfeder vorgesehen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
sind Lenker und Einstellhebel miteinander durch ein Paar Blattfedern verbunden, die
beiderseits der Schnappfeder angeordnet sind. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders
genaue und gegen Querkräfte besonders widerstandsfähige Lagerung des Lenkers.
[0010] Diese Ausführungsform ist vorzugsweise dadurch weitergebildet, daß die Blattfedern
mit Flanschen verschweißt sind, die seitlich von dem im Querschnitt U-förmigen Lenker
und dem entsprechend gestalteten Hebel wegragen, und daß die Schnappfeder innerhalb
dieser U-förmigen Querschnitte angeordnet ist.
[0011] Wenn der Lenker in bekannter Weise aus Blech ausgestanzt wird, läßt sich der erfindungsgemäße
Schnappschalter gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch herstellen, daß
der Lenker mit dem Hebel über eine Brücke zusammenhängend ausgestanzt wird, sodann
die Blattfeder oder Blattfedern mit Lenker und Hebel verschweißt werden und erst danach
die Brücke beseitigt wird. Dadurch wird der im Stanzwerkzeug festgelegte Abstand zwischen
Lenker und Hebel unverändert aufrechterhalten, und dieser Abstand bestimmt auch die
Biegecharakteristik der Blattfeder oder Blattfedern, wobei es auf eine besonders genaue
Anordnung der Schweißverbindungen zwischen jeder Blattfeder und dem Lenker einerseits
sowie dem Hebel andererseits nicht ankommt.
[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
erläutert. Es zeigt:
Fig.1 die Draufsicht eines erfindungsgemäßen Schnappschalters,
Fig.2 den Schnitt II-II in Fig.1, wobei der mit einer geringen Vorspannkraft justierte
Schnappschalter in einer ersten Schaltstellung dargestellt ist,
Fig.3 einen der Fig.2 entsprechenden Schnitt des Schnappschalters bei gleicher Justierung,
jedoch in seiner zweiten Schaltstellung,
Fig.4 eine der Fig.2 entsprechenden Schnitt desselben Schnappschalters, der ebenfalls
in seiner ersten Schaltstellung dargestellt, hier jedoch mit größtmöglicher Vorspannung
justiert ist,
Fig.5 den mit größtmöglicher Vorspannung justierten Schnappschalter in seiner zweiten
Schaltstellung,
Fig.6 den Schnitt VI-VI in Fig.1,
Fig.7 den Schnitt VII-VII in Fig.1 und
Fig.8 den Schnitt VIII-VIII in Fig.1.
[0013] In den Zeichnungen sind Teile eines Gehäuses 2 dargestellt, das aus elektrisch isolierendem
Kunststoff besteht und einen Boden 4 sowie eine Außenwand 6 aufweist. In das Gehäuse
2 ist ein Schnappschalter 10 eingebaut.
[0014] Zu den elektrisch leitenden Bauteilen des Schnappschalters 10 gehört 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 etwa in ihrer Mitte miteinander verbunden, so daß
sich insgesamt eine H-förmige Aussparung ergibt.
[0015] Die beiden durch die Unterbrechung 20 voneinander getrennten mittleren Schenkel 18
der Schnappfeder 12 sind zwischen einer Deckplatte 22 und einem Federträger 24, die
beide aus Metall bestehen, eingespannt und mit ihnen derart verschweißt, da
ß die Gesamtlänge der beiden mittleren Schenkel 18 und des die Unterbrechung 20 überbrückenden
Abschnittes der Deckplatte 22 sowie des Federträgers 24 größer ist als die Länge jedes
der beiden äußeren Schenkel 16. Die beiden mittleren Schenkel 18 können infolgedessen
nicht in einer gemeinsamen Ebene mit den äußeren Schenkeln 16 liegen, sondern bilden
entweder eine in bezug auf die äußeren Schenkel 16 erst nach oben, dann nach unten
und schließlich wieder nach oben gewölbte Schlangenlinie (Fig.2 und 4) oder einen
in bezug auf die beiden äußeren Schenkel 16 nach oben gewölbten Bogen (Fig.3 u.5).
Die am Federträger 24 befestigte Schnappfeder 12 ist somit bistabil; sie kann nur
unter Einwirkung einer äußeren Kraft zwischen einer ersten Schaltstellung (Fig.2 und
4) und einer zweiten Schaltstellung (Fig.3 und 5) hin und her springen.
[0016] Der Federträger 24 ist am Gehäuseboden 4 befestigt und weist eine durch diesen hindurch
nach außen ragende Lötfahne 26 auf.
[0017] Weitere elektrisch leitende Bauteile des Schnappschalters 10 sind zwei ortsfeste
Kontakte 28 und 30, die einander gegenüber beiderseits eines an der Schnappfeder 12
befestigten, doppelseitig ausgebildeten Schaltkontakts 32 an je einem Kontaktträger
34 bzw 36 befestigt sind. Die Kontaktträger 34 und 36 sind am Gehäuseboden 4 befestigt
und haben ebenfalls je eine durch diesen hindurchragende Lötfahne 38 bzw 40.
[0018] Somit verbindet der Schnappschalter 10 die Lötfahnen 26 und 38 miteinander, wenn
die Schnappfeder 12 ihre erste, in den Zeichnungen obere Schaltstellung gemäß Fig.2
und 4 einnimmt, wohingegen die Lötfahnen 26 und 40 miteinander verbunden sind, wenn
die Schnappfeder 12 ihre zweite, in den Zeichnungen untere Schaltstellung gemäß Fig.3
und 5 einnimmt.
[0019] Die hier dargestellte Schnappfeder 12 entspricht derjenigen gemäß der Patentanmeldung
P 28 19 795.7; darin sind auch weitere Beispiele von Schnappfedern dargestellt, die
neben weiteren, vorbekannten Schnappfedern für den vorliegenden Schnappschalter 10
geeignet sind.
[0020] Beiderseits des Federträgers 24 ist je ein Lagerbock 42 angeordnet, der mit dem Gehäuse
2 einstückig ausgebildet ist und eine Gelenkpfanne 44 aufweist. Die Gelenkpfanne 44
nehmen zwei Gelenkköpfe 46 auf, die an je einem hakenartigen Teil 48 eines Hebels
50 ausgebildet sind. Der Hebel 50 ist infolgedessen um eine ortsfeste Achse A schwenkbar,
die sich durch die Mittelpunkte der beiden Gelenkpfannen 44 erstreckt.
[0021] Der Hebel 50 umgreift mit seinen beiden hakenartigen Teilen 48 den Federträger 24
mit reichlichem Spiel, so daß er in einem weiten Winkelbereich um die Achse A schwenkeinstellbar
ist. Zum Einstellen des Hebels 50 ist ein Einstellglied 52 in Gestalt einer Kopfschraube
vorgesehen, die am von der Achse A entfernten Ende des Hebels 50 angreift und in den
Gehäuseboden 4 eingeschraubt ist.
[0022] Im Bereich-zwischen seinen hakenartigen Teilen 48 und dem Einstellglied 52 hat der
Hebel 50 einen etwa U-förmigen Querschnitt mit zwei Flanschen 54, die in einer zur
Achse A parallelen Ebene seitlich wegragen. Mit den beiden Flanschen 54 sind zwei
Vorspannfedern verschweißt, die als Blattfedern 56 ausgebildet sind und sich in derselben
Längsrichtung wie die Schnappfeder 12 auf deren beiden Seiten erstrecken. Während
die Schnappfeder 12 sich zwischen den beiden Lagerböcken 42 hindurcherstreckt, sind
die beiden Blattfedern 56 außerhalb der Lagerböcke angeordnet.
[0023] Die beiden Blattfedern 56 sind mit je einem zur Achse A ebenfalls parallelen Flansch
58 eines Lenkers 60 verschweißt und bilden gemeinsam eine Lagerung für den Lenker
60, die diesem Schwenkungen um die Achse A, jedoch keinerlei andere Bewegung ermöglicht.
Die Achse A ist zugleich Quermittellinie der Schnappfeder 12.
[0024] Am Lenker 60 ist ein Haken 62 ausgebildet, an dem das eine, vom Schaltkontakt 32
und vom Hebel 50 entfernte Ende der Schnappfeder 12 befestigt ist. Das vom Hebel 50
entfernte Ende 64 des Lenkers 60 selbst ragt in eine Aussparung 66 des Gehäuses 2
hinein, deren obere und untere Begrenzung je einen Anschlag für den Lenker 60 bilden.
Zwischen dem Haken 62 und dem Ende 64 ist am Lenker 60 schließlich ein kegelförmiger
Angriffspunkt 68 für einen Arm 70 eines Betätigungsgliedes ausgebildet.
[0025] Je nachdem, ob das Einstellglied 52 mehr oder weniger tief in den Gehäuseboden 4
eingeschraubt ist, liegt das Ende 64 des Lenkers 60 in Ruhestellung des Schnappschalters
10 mit einer mehr oder weniger großen Vorspannung an der oberen Begrenzung der Aussparung
66 an (Fig.2 und 4). Wenn jedoch der Arm 70 auf den Angriffspunkt 68 eine in den Zeichnungen
nach unten gerichtete Kraft P ausübt, die einen bestimmten, der Vorspannung entsprechenden
Betrag überschreitet, dann drückt diese Kraft P den Lenker 60 in seine untere Anschlagstellung
(Fig.3 und 5), und auf dem Weg dorthin springt die Schnappfeder 12 schlagartig um,
so daß deren Schaltkontakt 32, der ursprünglich am oberen ortsfesten Kontakt 28 angelegen
hat, sich schlagartig von diesem löst und an den unteren ortsfesten Kontakt 30 anlegt.
1. Schnappschalter mit
- einer Schnappfeder, die an einem Federträger befestigt ist und in einem Abstand
von diesem mindestens einen Schaltkontakt trägt,
- mindestens einem in bezug auf den Federträger ortsfesten Kontakt, an dem der Schaltkontakt
in einer Schaltstellung der Schnappfeder anliegt, :
- einem Lenker, der in der Nähe des Federträgers schwenkbar gelagert ist und in einem
Abstand von seiner Lagerung sowie vom Schaltkontakt mit der Schnappfeder verbunden
ist und einen Angriffspunkt für eine Betätigungskraft aufweist,
- mindestens einer Vorspannfeder, die auf den Lenker einwirkt und bestrebt ist, diesen
mit Vorspannung in einer Anschlagstellung zu halten,
- und einem Einstellglied, mit dem sich die Vorspannung der Feder einstellen läßt,
dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannfeder eine Blattfeder (56) ist, die einerseits
am Lenker (60) und andererseits an einem Hebel (50) befestigt ist, der in der Nähe
des Federträgers (24) in einem ortsfesten Lager (44) gelagert ist und mittels des
Einstellgliedes (52) schwenkeinstellbar ist.
2. Schnappschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lenker (60) und Hebel
(50) miteinander durch ein Paar Blattfedern (56) verbunden sind, die beiderseits der
Schnappfeder (12) angeordnet sind.
3. Schnappschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Blattfedern (56)
mit Flanschen (54,58) verschweißt sind, die seitlich von dem im Querschnitt U-förmigen
Lenker (60) und dem entsprechend gestalteten Hebel (50) wegragen und daß die Schnappfeder
(12) innerhalb dieser U-förmigen Querschnitte angeordnet ist.
4. Verfahren zum Herstellen eines Schnappschalters nach einem der Ansprüche 1 bis
3, wobei der Lenker aus Blech ausgestanzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenker
(60) mit dem Hebel (50) über eine Brücke zusammenhängend ausgestanzt wird, sodann
die Blattfeder oder Blattfedern (56) mit Lenker (60) und Hebel (50) verschweißt werden
und erst danach die Brücke beseitigt wird.