DE2925653C2 - Elektrischer Schalter - Google Patents

Description

55

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 ^M Unterlage angeordneten Festkontakt einen elektrischen Kontakt herstellt.

Solche elektrischen Schalter sind bereits in vielfältiger Ausführung bekannt, zumal ein großer Bedarf an einfach aufgebauten und billigen Schaltern besteht, insbesondere für Eingabegeräte für elektronische Schnltungen, 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 denen ein Federglied mit Schnappeffekt vorhanden ist, das beim Niederdrücken des Schalters plötzlich in eine andere Lage umschnappt und dabei den elektrischen Kontakt schließt Die Schnappfedern bestehen bekanntlich 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 verspannnt 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 jedoch sehr schwierig, solche Federn mit einem definierten und reproduzierbaren Schnappeffekt herzustellen, der auch über eine lange Gebrauchszeit hinweg stabil uleibt 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 erhaltf.n werden. Auch Schwankungen in ufer Zusammensetzung und Struktur des Rohbleches zur Herstellung solcher Schnappfedern machen es schwierig, eine größere Anzahl von Federn mit reproduzierbaren Schnappeigenschaften herzustellen.

Bekannt ist auch bereits ein elektrischer Schalter mit Schnappkontakt (DE-OS 22 24 555), bei dem in einem Gehäuse eine Schraubendruckfeder angeordnet ist die beim Betätigen einer Drucktaste in Achsrichtung zusammengedrückt wird. Die Feder ist an wenigstens einem Ende drehbeweglich gelagert Beim Zusammendrücken erfährt sie daher plötzlich eine seitliche Ausknickung, wodurch ein Kontakt geschlossen wird. Bei dieser Anordnung ist ein Gehäuse mit einem entsprechenden Federlager erfoiderlich, in dem an geeigneter Stelle der Innenwandung Festkontakte angeordnet sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter mit Schnappkontakt der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß trotz einfachem Aufbau der Schnappeffekt vom Material und den Bearbeitungsvorgängen der Feder weitgehend unabhängig ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 beschriebenen Mittel gelöst

Dadurch können vorteilhafterweise stets reproduzierbare und über lange Zeiten konstante Schnappeigenschaften erhalten werden. Der beschriebene Schnappschalter hat zudem einen äußerst einfachen Aufbau, da nur eine isolierende Unterlage und die Kegelfeder benötigt werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert

Fig. I zeigt eine Draufsicht auf einen Schnappschalter der beschriebenen Art.

F i g. 2 zeigt die zugehörige Seitenansicht. In

F i g. 3 ist ein Schnitt durch die Teile der Feder nach der Schnittlinie A-A von F i g. 1 dargestellt.

Der in den Fig. I und 2 dargestellte Schalter der beschriebenen Art besteht im wesentlichen aus der Kcgclfcdcr I. 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 F i g. 1 und 2 dargestellt ist, daß das Ende der Feder durch ein Loch in der Platte 2 hindnchgesteckt 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.

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 Er kann beispielsweise einen größeren Biegeradius haben als die übrigen Trdle der ersten Federwindung, vorzugsweise ist er jedoch im wesentlichen geradlinig geformt Beim Niederdrücken der Kegelfeder durch Ausübung eines Druckes auf ihr oberstes Ende, wie dies in Fig.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 F i g. 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 hindurchrtgt kann in Form eii:es elektrischen Anschlusses 11 ausgebildet sein.

In einfacher Weise kann noch zusätzlich ein bei Federbetätigung sich öffnender Kontakt vorgesehen sein. Ein solcher Kontakt btTteht 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.

Zweckmäßig ist der Kontakt 7 durch einen Halter 8 auch auf der Unterlage 2 befestigt und vorzugsweise zur Bildung eines Anschlusses 12 durch diese hindurchgefühlt

In den F i g. 1 und 2 sind somit alle wesentlichen Teile des beschriebenen Schalters dargestellt, und zwar einer Ausbildungsform, die mit einsm 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. ein Betätigungsknopf.

Anhand der F i g. 3, welche einen Schnitt durch die erste und zweite Windung der Feder 1 längs der Schnittlinie A-A nach Fi g. 1 darstellt soll die Erzielung der Schnappwirkung noch einmal erläutert werden. Der Windungsteil 3 der ersten Feclerwindu·*.^ ist direkt auf der Unterlage 2 angeordnet. Die zweite Windung 4 ist an dieser 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 kommt, so daß bei weiterem Druck auf die Feder die Windung 4 nach innen abgleitet und auf die Unterlage 2 aufschnappt Um diesen Effekt zu erzielen, muß die Windung 4 an dies-er Stelle bezüglich des Windungsteiles 3 um einen Betrag ν versetzt sein, der einen Wert zwischen Null und dem Durchmesser d des Federdrahtes hat Durch geeignete Bemessung der Versetzung ν kann der Schnappeffekt mehr oder weniger stark eingestellt werden. Vorzugsweise ist die Versetzung ν so bemessen, daß sie einen Wert zwischen Null und dem halben Durchmesser d des Federdrahtes hat

Beim Zusammendrücken der Feder wird also zunächst die Federwindung 4 senkrecht nach unten gedruckt bis sie die in Fig.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 Schnappeffekt hängt, wie gesagt, von der Größe der Versetzung ν 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 Dtahtoberfläche werden die beiden Windungen leichter voneinander abgleiten als bei aufgerauhter Oberfläche, in jedem Falle werden aber durdi 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter mit Schnappkontakt, bei dem sine 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (1) eine Kegelfeder ist und ein in der Nähe der Unterlage (2) angeordneter Windungsteil (3) der ersten Windung der Feder (1) eine solche Lage hat, daß beim Niederdrücken der Feder (1) die nächste Federwindung (4) teilweise auf den Windungsteil (3) zum Aufliegen kommt und bei weiterem Niederdrücken der Feder (1) von dem Windungsteil (3) abgleitet und der Festkontakt (6) in der Nähe des Windungsteiles (3) so angeordnet ist, daß die zweite Windung (4) nach dem Abgleiten mit dem Festkontakt (6) einen elektrischen Kontakt herstellt.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch M gekennzeichnet, daß der WindsiRgstei! (3) der Feder (1) einen größeren Biegeradius hat als die anschließenden Teile der gleichen Windung.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungsteil (3) der Feder (1) im wesentlichen geradlinig ist und tangential zur zweiten Windung (4) der Feder (1) verläuft

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 die zweite Windung (4) der Feder (1) bezüglich des Windungsteiles (3) so » angeordner ist, daß ihre Projektion auf den Windungsteil (3) um einen Betrag nach innen versetzt ist, der zwischen Nuts und dem Durchmesser des Federdrahtes, vorzugsweise zwischen Null und dem halben Durchmesser des Federdrahtes liegt

5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungstei! (3) anschließend an die Befestigungsstelle (5) der Feder (1) auf der Unterlage (2) angeordnet ist

6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 bis 5, <o dadurch gekennzeichnet, daß ein etwa parallel zur Unterlage (2) angeordneter Festkontakt (7) vorgesehen ist, der eine oberhalb der Unterlage verlaufende Federwindung (9) im entspannten Zustand der Feder (1) an der Oberseite kontaktiert «5

7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel zur Unterlage angeordnete Festkontakt (7) auf der Unterlage (2) gehaltert ist

8. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 bis 7, so dadurch gekennzeichnet, daß ein Beitätigungsglied auf der obersten Federwindung angeordnet ist