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EP 1 619 701 A1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
(43) |
Veröffentlichungstag: |
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25.01.2006 Patentblatt 2006/04 |
(22) |
Anmeldetag: 25.05.2005 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI
SK TR |
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Benannte Erstreckungsstaaten: |
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AL BA HR LV MK YU |
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Priorität: |
21.07.2004 DE 102004035193
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Anmelder: Schaltbau GmbH |
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81677 München (DE) |
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Erfinder: |
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- Mayer, Wolfgang
85540 Haar (DE)
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Vertreter: Grünecker, Kinkeldey,
Stockmair & Schwanhäusser
Anwaltssozietät |
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Maximilianstrasse 58 80538 München 80538 München (DE) |
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(57) Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikroschalter mit einem Gehäuse, mit einem versetzt
zur Mitte des Gehäuses angeordneten, aus dem Gehäuse ragenden Schaltstößel, mit auf
der dem Schaltstößel gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordneten Kontakten
und mit einem über den Schaltstößel und eine bistabile Feder aus einer ersten in eine
zweite Schaltstellung überführbaren Kontaktbrücke, wobei der Schaltstößel einen einseitig
auskragenden Kragarm aufweist, an dessen auskragendem Ende ein Niederhalter zum Zwangsöffnen
der Kontaktbrücke vorgesehen ist. Um einen Mikroschalter der eingangs genannten Art
so zu verbessern, dass bei der Möglichkeit zur weiteren Baugrößenverringerung eine
sichere Zwangsöffnung erfolgt, ist vorgesehen, dass auf der dem Kragarm gegenüberliegenden
Seite des Schaltstößels eine mit Abstand zum Schaltstößel auf einen nachgiebigen Teil
der Feder wirkender Abstützvorsprung angebracht ist, dergestalt, dass beim Niederdrücken
des Schaltstößels über den Abstützvorsprung ein Moment (M) auf den Kragarm des Schaltstößels
in Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke aufgebracht wird.
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[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Mikroschalter mit einem Gehäuse, mit einem versetzt
zur Mitte des Gehäuses angeordneten, aus dem Gehäuse ragenden Schaltstößel, mit auf
der dem Schaltstößel gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordneten Kontakten
und mit einer, über den Schaltstößel und eine bistabile Feder aus einer ersten in
eine zweite Schaltstellung überführbaren Kontaktbrücke, wobei der Schaltstößel einen
einseitig auskragenden Kragarm aufweist, an dessem auskragenden Ende ein Niederhalter
zum Zwangsöffnen der Kontaktbrücke vorgesehen ist.
[0002] Ein solcher Mikroschalter ist beispielsweise aus der EP-618603 B1, die auf die Anmelderin
vorliegender Patentanmeldung zurückgeht, bekannt. Bei dem bekannten Mikroschalter
ist eine bistabile Federanordnung vorgesehen, die ein schnelles Öffnen der Schaltkontakte
bewirkt, um den während des Schaltens durch Spannungsüberschlag auftretenden Kontaktabbrand
zu verringern. Da dennoch nicht völlig ausgeschlossen werden kann, dass es aufgrund
zu großer Stromstärken oder Oxidation der Kontaktstellen zu einem Verschweißen zwischen
den Schaltkontakten kommt, sieht der bekannte Mikroschalter vor, dass an dem Kragarm
ein Niederhalter vorgesehen ist, der im weiteren Verlauf des Schaltstößels auf die
Kontaktbrücke einwirkt und eine Zwangsöffnung der Kontakte verursacht. Bei Mikroschaltern
kleinster Bauart tritt das Problem auf, dass der Kragarm aufgrund seiner Dimensionierung
nachgeben kann. Um eine sichere Zwangsöffnung zu erreichen, müsste daher der Stößelweg
verlängert werden, oder der Kragarm entsprechend stärker dimensioniert werden. Beide
Maßnahmen würden die Baugröße des Mikroschalters negativ beeinflussen. Die Möglichkeit,
den Schaltstößel mit einem Kragarm aus einem Werkstoff mit höherem Elastizitätsmodul
herzustellen, führt zu Kostennachteilen.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Mikroschalter der eingangs
genannten Art so zu verbessern, dass bei der Möglichkeit zur weiteren Baugrößenverringerung
eine sichere Zwangsöffnung erfolgt.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf der dem Kragarm gegenüberliegenden
Seite des Schaltstößels eine mit Abstand zum Schaltstößel auf einen nachgiebigen Teil
der Feder wirkende Abstützvorsprung aufgebracht ist, dergestalt, dass beim Niederdrücken
des Schaltstößels über den Abstützvorsprung ein Moment auf den Kragarm des Schaltstößels
in Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke aufgebracht wird.
[0005] Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, dass der Niederhalter des Kragarmes
nicht nur entsprechend des Stößelweges nach unten bewegt wird, sondern dass zusätzlich
aufgrund der Abstützung auf der dem Kragarm gegenüberliegenden Seite eine Drehbewegung
auf den Kragarm einwirkt, so dass eine Durchbiegung des Kragarmes durch das auf den
Kragarm wirkende Drehmoment kompensiert wird. Diese Lösung erlaubt daher die Beibehaltung
des ursprünglichen Stößelwegs und erfordert auch keine stärkere Dimensionierung des
Kragarmes oder gar die Verwendung teurer Materialien.
[0006] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Bereich der Feder, auf den der
Abstützvorsprung wirkt, eine höhere Federkonstante auf, als die Kontaktbrücke an der
Stelle, an der der Niederhalter des Kragarmes auf die Kontaktbrücke drückt.
[0007] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaltstößel zwei
axial wirkende Führungen aufweist, wobei Kragarm und Abstützvorsprung zwischen den
beiden Führungen liegen und wobei die beiden Führungen quer zur Achsrichtung des Stößels
gegeneinander versetzt sind. Auf diese Weise wird das auf den Hebelarm des Kragarms
wirkende Öffnungsmoment verlängert, was zu einer weiteren Verbesserung der Zwangsöffnung
führt.
[0008] Vorzugsweise weist dabei die untere Führung den gleichen seitlichen Abstand zur Stößelachse
auf wie der Abstützvorsprung.
[0009] Ferner wird bevorzugt, wenn die untere Führung aus zwei seitlich angeordneten Führungsrippen
besteht, die in entsprechenden Nuten der Gehäusewand geführt sind.
[0010] Besonders bevorzugt wird, wenn der Kragarm, der Abstützvorsprung und die seitlichen
Führungsrippen einstückig mit dem Schaltstößel verbunden sind.
[0011] Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- den Mikroschalter in einer Seitenansicht in der Ausgangsstellung,
- Fig. 2
- den Mikroschalter in einer Schnittansicht im Schaltpunkt,
- Fig. 3
- den Mikroschalter in einer Schnittansicht zu Beginn der Zwangsöffnung,
- Fig. 4
- den Mikroschalter in einer Schnittansicht, wobei sich der Schaltstößel in seiner Endlage
befindet.
[0012] Die Zeichnung zeigt einen Mikroschalter in einer Schnittansicht, der ein Gehäuse
2 mit einem Gehäuseinnenraum 3 aufweist. Im Gehäuse 2 ist ein Schaltstößel 4 angeordnet,
der zwei axiale Führungen 5 und 6 aufweist, die in zwei Lagerstellen 7 und 8 im Gehäuse
2 aufgenommen sind. Die im Gehäuseinnenraum angeordnete Führung 6 weist zwei seitlich
am Schaltstößel angeordnete Führungsrippen 6a auf, die an der zugeordneten Lagerstelle
7 in zwei in der Gehäuseinnenwand vorgesehene Führungsnuten 7a eingreift. Die der
Führung 6 gegenüberliegende Führung 5 und deren zugehörige Lagerstelle 8 weisen einen
ovalen Querschnitt auf. Ferner ist am freien Ende des Schaltstößels 4 über einen Kragarm
ein Niederhalter 10 angebracht. An der dem Kragarm 9 gegenüberliegenden Seite des
Schaltstößels 4 ist ein Fortsatz mit einem Abstützvorsprung 12 angeordnet. Der Fortsatz
11 des Schaltstößels 4 wirkt mit dem Abstützvorsprung 12 auf das spangenförmig gebogene
Ende einer elastisch verformbaren und elektrisch leitenden Kontaktbrücke 13, die eine
bistabile Federanordnung, bestehend aus einem Druckfederteil 14 und einem Schaltkontakt
15 aufweist. Das Druckfederteil 14 und die Kontaktbrücke 13 sind einstückig ausgeführt
und stützen sich zu beiden Seiten in den Ausbuchtungen 17 und 18 eines S-förmig gebogenen
Festkontaktes 19 ab, wobei die Kontaktbrücke 13 in ihrer Position gehalten wird und
mit dem Festkontakt 19 elektrisch leitend in Verbindung steht. Im Eingriffsbereich
des Schaltkontaktes 15 sind zwei Festkontakte 20 und 21 angeordnet, die, wie auch
der Festkontakt 19, elektrisch leitend mit außen am Gehäuse 2 angeordneten Anschlusskontakten
22, 23 und 24 in Verbindung stehen. Zusätzlich befinden sich an den geraden Abschnitten
der spangenförmig gebogenen Kontaktbrücke 13 Verstärkungen 25.
[0013] Im folgenden wird die Wirkungs- und Funktionsweise des Mikroschalters näher erläutert.
In der Ausgangsstellung (Fig. 1) bewirkt die Druckfeder 14, dass der Schaltkontakt
15 in der ersten Schaltstellung gehalten wird, unterstützt durch die Kraft der federelastischen
Kontaktbrücke 13. Dabei ist der Anschlusskontakt 22 über den Festkontakt 19, über
die Kontaktbrücke 13, über den Schaltkontakt 15, über den Festkontakt 20 mit dem Anschlusskontakt
24 verbunden. Wird nun der Schaltstößel 4 durch die äußere Krafteinwirkung in das
Gehäuse gedrückt, so wirkt der Fortsatz 11 über den Abstützvorsprung 12 auf das gebogene
Ende der federelastischen Kontaktbrücke 13, die dadurch eine elastische Verformung
erfährt. Der Schaltstößel 4 ist dabei mit seinen zweiaxialen Führungen 5 und 6 in
den zugeordneten Lagern 7 bzw. 7a und 8 geführt. Aufgrund der Formgebung der Führungen
5 und 6 sowie der ihnen zugeordneten Lager 7 und 8 ist der Schaltstößel 4 um seine
Achse drehfest aber axial verschieblich gelagert. Wird der Schaltstößel 4 nun weiter
ins Gehäuse bewegt (Fig. 2), neigt sich die Wirkungslinie der Druckfeder 14 bis die
Wirklinie der Druckfeder 14 in der Schaltstellung durch aus der Berührungslinie zwischen
Kontaktbrücke 13 und Abstützvorsprung 12 und der Verbindungslinie zwischen dem Übergang
der Druckfeder 14 und in die Kontaktbrücke 13 gebildete Fläche zu liegen kommt. Für
den Fall, dass der Kontakt zwischen dem Schaltkontakt 15 und dem Festkontakt 20 nicht
verschweißt, sondern frei trennbar ist, erfolgt, sobald der Schaltstößel 4 über den
Schaltpunkt hinaus in das Gehäuse 2 bewegt wird, das augenblickliche Umschalten des
Kontaktes mit hoher Geschwindigkeit. Für den Fall jedoch, dass der Kontakt zwischen
Festkontakt 20 und Schaltkontakt 15 verschweißt ist und ein Umschalten nicht erfolgen
kann, kommt, kurz nachdem der Schaltstößel 4 den Schaltpunkt überschritten hat, der
Niederhalter 10 mit der Kontaktbrücke 13 in Eingriff. Dadurch, dass sich der Stößel
4 auf der dem Kragarm 9 gegenüberliegenden Seite mit dem am Fortsatz 11 angeordneten
Abstützvorsprung an dem gebogenen Ende der Feder 14 abstützt, wird auf den Schaltstößel
ein Moment in Richtung des Pfeiles M, also in Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke ausgeübt.
Dieses Moment M bewirkt, dass der Niederhalter 10 weiter nach unten gedrückt wird,
als der Verschiebeweg des Stößels an sich vorsehen würde. Sämtliches Spiel zwischen
Schaltstößel und Führungen führt zu einem weiteren Absenken des Niederhalters. Auf
diese Weise kann ein Nachgeben des Kragarmes aufgrund von Biegung besser kompensiert
werden, ohne dass der Stößelweg vergrößert werden muß.
[0014] Um ein Trennen der Verschweißung sicherzustellen, kann der Schaltstößel so weit in
das Gehäuse gedrückt werden, bis der Niederhalter die Schaltbrücke 13 direkt auf den
Festkontakt drückt (vgl. Fig. 4).
1. Mikroschalter (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem versetzt zur Mitte des Gehäuses
(2) angeordneten, aus dem Gehäuse ragenden Schaltstößel (4), mit auf der dem Schaltstößel
gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordneten Kontakten (22, 23, 24) und mit
einem über den Schaltstößel (4) und eine bistabile Feder (14) aus einer ersten in
eine zweite Schaltstellung überführbaren Kontaktbrücke (13), wobei der Schaltstößel
(4) einen einseitig auskragenden Kragarm (9) aufweist, an dessen auskragendem Ende
ein Niederhalter (10) zum Zwangsöffnen der Kontaktbrücke (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Kragarm (9) gegenüberliegenden Seite des Schaltstößels (4) eine mit Abstand
zum Schaltstößel (4) auf einen nachgiebigen Teil der Feder (14) wirkender Abstützvorsprung
angebracht ist, dergestalt, dass beim Niederdrücken des Schaltstößels (4) über den
Abstützvorsprung (12) ein Moment (M) auf den Kragarm (9) des Schaltstößels (4) in
Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke (13) aufgebracht wird.
2. Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) auf die der Abstützvorsprung (12) des Schaltstößels (4) wirkt, eine
höhere Federkonstante aufweist, als die Kontaktbrücke (13), auf die der Niederhalter
(10) des Kragarmes (9) wirkt.
3. Mikroschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltstößel (2) axial wirkende Führungen (5, 6) aufweist, wobei Kragarm (9)
und Abstützvorsprung (12) zwischen beiden Führungen liegen und wobei die beiden Führungen
quer zur Achsrichtung des Stößels (4) gegeneinander versetzt angeordnet sind.
4. Mikroschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Führung (6) den gleichen seitlichen Abstand zur Stößelachse (4) aufweist
wie der Abstützvorsprung (12).
5. Mikroschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Führung (6) zwei seitlich am Stößel (4) angebrachte Führungsrippen (6a)
aufweist, die in entsprechende Führungsnuten (7a) des Gehäuses 2 eingreifen.
6. Mikroschalter nach einem der Anprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragarm (9) und der Abstützvorsprung (12) sowie die Führungsrippen (6a) einstückig
mit dem Schaltstößel verbunden sind.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.
1. Mikroschalter (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem versetzt zur Mitte des Gehäuses
(2) angeordneten, aus dem Gehäuse ragenden Schaltstößel (4), mit auf der dem Schaltstößel
gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordneten Kontakten (22, 23, 24) und mit
einem über den Schaltstößel (4) und eine bistabile Feder (14) aus einer ersten in
eine zweite Schaltstellung überführbaren Kontaktbrücke (13), wobei der Schaltstößel
(4) einen einseitig auskragenden Kragarm (9) aufweist, an dessen auskragendem Ende
ein Niederhalter (10) zum Zwangsöffnen der Kontaktbrücke (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Kragarm (9) gegenüberliegenden Seite des Schaltstößels (4) eine mit Abstand
zum Schaltstößel (4) auf einen nachgiebigen Teil der Feder (14) wirkender Abstützvorsprung
angebracht ist, dergestalt, dass beim Niederdrücken des Schaltstößels (4) über den
Abstützvorsprung (12) ein Moment (M) auf den Kragarm (9) des Schaltstößels (4) in
Öffnungsrichtung der Kontaktbrücke (13) aufgebracht wird und der Schaltstößel (2)
axial wirkende Führungen (5,6) aufweist, wobei Kragarm (9) und Abstützvorsprung (12)
zwischen beiden Führungen liegen und wobei die beiden Führungen quer zur Ausrichtung
des Stößels (4) gegeneinander versetzt angeordnet sind.
2. Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) auf die der Abstützvorsprung (12) des Schaltstößels (4) wirkt, eine
höhere Federkonstante aufweist, als die Kontaktbrücke (13), auf die der Niederhalter
(10) des Kragarmes (9) wirkt.
3. Mikroschalter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Führung (6) den gleichen seitlichen Abstand zur Stößelachse (4) aufweist
wie der Abstützvorsprung (12).
4. Mikroschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Führung (6) zwei seitlich am Stößel (4) angebrachte Führungsrippen (6a)
aufweist, die in entsprechende Führungsnuten (7a) des Gehäuses 2 eingreifen.
5. Mikroschalter nach einem der Anprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragarm (9) und der Abstützvorsprung (12) sowie die Führungsrippen (6a) einstückig
mit dem Schaltstößel verbunden sind.