Die vorliegende Erfindung geht von einem elektrischen Schnapp¬ schalter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches aus.

Schnappfederschaltwerke sind in vielfältigsten Ausführungsformen bekannt. Gemeinsames Ziel ist es, die eigentliche Schaltge¬ schwindigkeit, die Schaltkraft und den Schaltweg unabhängig zu machen von der Betätigung des Schalters.

In der DE 3807411 A1 wird ein Schnappschaltelement beschrieben, bei dem eine Kontaktbrücke über einen im Gehäuse geradlinig ge¬ führten Schieber betätigt wird. Der Schieber wiederum wird über einen Schnappfedermechanismus mittels eines federvorgespannten Stößels aktiviert, wobei in den Schieber nochmals beidseitig Kipphebel eingreifen. Der Aufwand für die Funktionstrennung ist beträchtlich und führt zu einem komplizierten Aufbau.

Neben vielen anderen Ausführungsformen von Schnappfedern hat sich eine Bauform verstärkt durchgesetzt,, wie sie in der DE 3236255 A1 beschrieben wird. Eine Schnappfeder mit einer in einem Stützlager abgestützten Federzunge wird hierbei durch Stößel betätigt, die jeweils auf die beiden Außenschenkel der Schnappfeder wirken. Der Strom fließt hierbei von der Lagerung am eingespannten Ende über die äußeren Schenkel der Feder und von der Federzungenlagerung über die Federzunge zu den Kontaktpunkten.

Die DE 3438304 A1 zeigt eine Doppelschnappfeder der vorerwähnten Bauart, wobei die Feder in der Mitte zwischen den Schaltfunkti- onsbereichen gelagert ist. Flächige Schaltstößel betätigen die einzelnen Schnappfedern jeweils an den äußeren Schenkeln der Feder.

Die DE 38 01 991 C2 zeigt einen Kippschalter mit zwei integrier¬ ten Schnappschaltelementen, die in Abhängigkeit von der Stellung des Kipphebels betätigt werden. Entsprechende Stößel wirken jeweils auf die beiden Außenschenkel der Schnappschaltelemente, deren Federzungen in Stützlagern unter Vorspannung eingeklemmt sind. Der Strom fließt von der Lagerung am eingespannten Ende über die äußeren Schenkel und von der Federzungenlagerung über die Federzunge zum Kontaktkopf. Um eine ausreichende Kontaktierung zu gewährleisten, muß nur ein Punkt des balligen Kontaktkopfes mit dem Gegenkontakt in Berührung kommen.

Die DE 4003241 C2 zeigt einen Druckschalter mit integrierter Schnappfeder.

Darüber hinaus ist aus der EP 0 074 004 A2 ein Druckschalter bekannt, in dessen Gehäuse zwei ortsfeste Kontaktpunkte angeord¬ net sind, die von einer Kontaktbrücke verbunden werden. Ein Betätigungsglied wirkt über eine Bügelfeder auf die Kontakt¬ brücke. Beim Vorwärtshub wird mittels der aus Runddraht gefer¬ tigten Bügelfeder ein Schnappeffekt ausgelöst, um ein definier¬ tes Schaltverhalten und eine befriedigende Kontaktierung zu erzielen. Der Rückhub erfolgt mittels einer zusätzlichen Druck¬ feder, ohne die ein Rückhub nicht stattfinden könnte. Bei dieser Art des Rückhubes zeigt der Schalter ein von der Betätigung abhängiges Schaltverhalten. Die Kontaktbrücke und die Bügelfeder stehen nicht in direkter Wirkverbindung, so daß das Schaltver¬ halten von mehreren Toleranzen beeinflußt wird und nur in diesem Rahmen definiert ist.

Bei allen mit vorgenannten Schnappfedern ausgerüsteten Schalter¬ bauarten wird als Ausgangsmaterial für die Feder ein aus Feder— bronze oder Kupfer/Beryllium-Legierung bestehendes Blech einge¬ setzt. An das Federmaterial wird einerseits die Forderung an gute Leitfähigkeit gestellt und andererseits werden federge¬ rechte hohe mechanische Eigenschaften erwartet. Dabei werden an Dickentoleranzen und Oberflächengüte des Vormaterials

sowie Gratfreiheit des fertigen Stanzteils sehr hohe Anforderun¬ gen gestellt. Diese an sich gegenläufigen Materialanforderungen hinsichtlich mechanischem Schaltverhalten (Federwirkung) und guter elektrischer Leitfähigkeit führen zwangsläufig bei der konstruktiven Auslegung der vorgenannten Schnappfedern zu Kompromissen. Aufgrund dieses Zwanges gehen die Überlegungen dahin, Schalt- und Leiterfunktion zu trennen. Hiermit ist die Möglichkeit gegeben, beide Funktionsbereiche nach den eigentlichen Bedürfnissen zu optimieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalter mit Schnappfederef¬ fekt zu schaffen, der getrennte Lösungen für die mechanische Funktion "Schalten" und die elektrische Funktion "Kontakte überbrücken" beinhaltet, wobei durch die Konstruktion und Wahl der Materialien ein äußerst günstiges Gesamtergebnis hinsichtlich Funktionalität, geringer Teilevielfalt und hoher Montagefreundlichkeit erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Schnappschaltelement einteilig aus einem Runddraht hergestellt ist, und daß das Kontaktelement innerhalb des Schnappschaltele¬ mentes kardanisch gehalten ist.

An die Stelle der aus dem Stand der Technik bekannten Blattfeder tritt eine aus Federstahl gebogene Runddrahtfeder. Die Stromfüh¬ rung beim Schalten erfolgt nicht über bestimmte Bereiche der Feder, sondern durch Überbrückung von zwei Kontaktpunkten durch eine in die Runddrahtfeder montierte Kontaktbrücke. Die Kontakt¬ brücke ist in der Drahtfeder leicht kardanisch gehalten, was eine sichere Kontaktgabe garantiert. Anstelle einer runden Kontaktbrücke können auch ovale, längliche Kontaktbrücken eingesetzt werden, falls ein größerer Kontaktabstand der Kontaktpunkte dies konstruktiv erfordert.

Der bei einer Blattfeder benötigte Aufnahmesockel aus Leitermaterial entfällt, die Lagerung der Drahtfeder erfolgt durch einen Sockel, der Bestandteil eines sowieso vorhandenen Isolierstoffgehäuses ist, das gleichzeitig die zum Zwecke des Schaltens zu kontaktierenden Punkte, z. B. in Form von Leiterbahnen, trägt. Die Leiterbahnen können aus runden bzw. flachen Drähten oder aus gedruckten Leiterbahnen mit Kontaktnieten bestehen.

Die Betätigung des Schnappschaltelementes erfolgt über Stößel, die auf die äußeren Schenkel der Feder wirken. Somit ist es möglich, alle gängigen Schaltprinzipien wie Druck-, Wippen-, Schiebe-, Zug-, Dreh- und Kippbetätigung zu realisieren, unter Zuhilfenahme gängiger bekannter mechanischer Hilfsmittel wie Hebel, Winkelhebel, schiefe Ebene, Kurvenscheibe, Exzenter, Noppenscheibe und dergleichen.

Die dreidimensionale Gestaltung und die vorgespannte Lagerung des Schnappschaltelementes bewirken bei der Druckausübung auf die äußeren Schenkel eine Spreizung der das Kontaktelement haltenden Federteile. Um sicherzustellen, daß die Position des Kontaktelementes auch während der Betätigung des Schnappschaltelementes aufrecht gehalten wird, bestehen in Abhängigkeit von der konstruktiven Gestaltung der Feder hierzu verschiedene Lösungsmoglichkeiten, die aus den Unteransprüchen 4 bis 8 hervorgehen. Einerseits können zusätzliche Haltemittel angeordnet werden, andererseits kann die eigentliche Geometrie des Schnappschaltelementes verändert werden.

Bei festgelegter Geometrie und festen Außenabmessungen läßt sich die Federkraft relativ einfach durch Änderungen des Federdrahtdurchmessers variieren. Die Verwendung von Federstahl anstelle Kupfer/Beryllium läßt bei gleicher Beanspruchung naturgemäß eine wesentlich kleinere Bauweise zu. Eine Verstellung der Betätigungskräfte und -wege ist durch Verschiebung des Stößels auf den Federschenkeln zu erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Figuren l bis 4 werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erklärt.

Figur l zeigt eine perspektivische Teilansicht eines Schnappschalters.

Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles des Schnappschaltelementes.

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispieles des Schnappschaltelementes.

Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispieles des Schnappschaltelementes.

Ein elektrischer Schnappschalter l, der vorab allgemein beschriebenen Bauart, z. B. Öffner/Schließer setzt sich hauptsächlich zusammmen aus einem Gehäuse 2, einem im Gehäuse 2 verschiebbar geführten Betätigungsglied 3, einem dem Betätigungsglied 3 zugeordneten Schnappschaltelement 4, einem Kontaktelement 5, und mindestens zwei stromführenden Kontaktpunkten 6 und 7. Zu der in diesem Schnappschalter l realisierten Anordnung gehört weiter ein Träger 8, der Bestandteil des Gehäuses 2 ist. Das Schnappschaltelement 4 ist eine gebogene Runddrahtfeder, die mit einer Seite 9 in einer Lagerstelle 10 des Trägers 8 aufgenommen ist. Von einer gegenüberliegenden Seite 11 ragt eine nach oben gewölbte U- fδrmige Feder 12 in das Schnappschaltelement 4 hinein, die sich in einer weiteren Lagerstelle 13 des Trägers 8 unter leichter Vorspannung abstützt. Die Feder 12 ist vorzugsweise so breit ausgelegt, wie es seitliche Schenkel 14 und 15 des rahmenartigen Schnappschaltelementes 4 zulassen.

Im hinteren Bereich 16 der Feder 12 sind deren innere Schenkel 17 und 18 leicht halbrund nach außen ausgeformt, um das Kontaktelement 5 mit seiner umlaufenden Ringnut 19 aufzunehmen. Die Ringnut 19 ist etwas breiter als der Drahtdurchmesser D ausgebildet, wodurch das Kontaktelement 5 eine kardanische Lagerung erhält. Der Einbau des Kontaktelementes 5 erfolgt durch eine Öffnung 20 in dem Schnappschaltelement 4, indem diese beim Eindrücken des Kontaktelementes 5 leicht federnd geöffnet wird, bis das Kontaktelement 5 seine Position erreicht hat. Das Kontaktelement 5 ist aus fertigungstechnischen Gründen vornehmlich rund ausgeführt, kann aber auch im Bereich seiner balligen Kontaktoberflächen 21 und 22 länglich und/oder oval ausgeführt werden, wenn z. B. größere Kontaktabstände bzw. bstände der Leiterbahnen dies erforderlich machen. In diesem Fall ist eine gehäuseseitig hier nicht näher dargestellte Verdrehsicherung notwendig. Die Kontaktoberflächen 21 und 22 können ein- oder beidseitig gerade oder wie dargestellt ballig ausgeführt werden.

In der gestrichelten Schaltposition wirkt das Kontaktelement 5 als Brücke und schließt den Kontakt zwischen den Kontaktpunkten 6 und 7, im Beispiel ausgeführt mit Runddrähten aus Leitermaterial, die in dafür im Gehäuse 2 vorgesehenen Vertiefungen 23 und 24 liegen und in nicht dargestellter Weise gehalten werden. Sie sind Bestandteil der schalterinternen Verdrahtung.

Das Schnappschaltelement 4 ist an seiner Seite 9 offen. Damit sich die seitlichen Schenkel 14 und 15 unter Beanspruchung nicht aus der Lagerstelle 10 herausbewegen können, sind beidseitig im Gehäuse 2 Führungselemente 25 und 26 vorgesehen.

Die Übertragung einer von außen auf den Schnappschalter 1 aufgebrachten Kraft erfolgt im einfachsten Fall durch eine nicht näher dargestellte Drucktaste, in der das Betätigungsglied 3 integriert ist. Die Rückstellung erfolgt über das Schnappschaltelement 4 selbst. Weitere Betätigungsmδglichkeiten

des im nicht gezeigten Teil des Gehäuses 2 geführten Betätigungsgliedes 3 sind natürlich Hebel und Winkelhebel sowie Wippen, Schieber quer zur Betätigungsrichtung mit Keil- oder Kegelelementen, Nocken- oder Exzenterscheiben.

In der Darstellung gemäß Figur 1 arbeitet der Schnappschalter l aus einer oberen Ruheposition heraus als Schließer, wenn in die gestrichelte Position geschaltet wird, umgekehrt als Öffner. Werden in der oberen Stellung ebenfalls zwei nicht näher dargestellte Leiterbahnen anstelle eines isolierten -Anschlagpunktes kontaktiert, ergibt sich eine Wechslerfunktion.

Die Figuren 2 bis 4 beschränken sich auf die Darstellung des Schnappschaltelementes 4 und zeigen Varianten, die bei Betätigung des Schnappschaltelementes 4 einer möglichen Spreizung der seitlichen Schenkel 14, 15 entgegenwirken. Die rahmenartige, gewölbte Konstruktion zur Förderung des Schnappeffektes läßt unter Druckausübung kurzzeitig eine auswärts gerichtete Bewegung der seitlichen Schenkel 14, 15 zu, so daß die Lagerung des Kontaktelementes 5 währenddessen Undefiniert ist.

Die inneren Schenkel 17, 18 des Schnappschaltelementes 4 gemäß Figur 2 werden nach der Montage des Kontaktelementes 5 mit einer Klammer 27 zusammen gehalten. Die Klammer 27 unterstützt die einschnürende Wirkung der Feder 12 zwischen Kontak element 5 und Lagerstelle 13.

In Figur 3 ist ein Drahtabschnitt 28 beidseitig der Öffnung 20 an der Seite 11 des Schnappschaltelementes 4 befestigt. Die Verbindung zwischen dem Drahtabschnitt 28 und dem Schnappschaltelement 4 ist starr ausgeführt und kann durch Schweißen, Löten, Crimpen oder ähnliche dauerhafte Befestigungsmethoden erfolgen. Vorteilhafterweise ist der Drahtabschnitt 28 nur ein Teil eines langen Drahtes 29, an dem in definierten Abständen weitere Schnappschaltelemente 4 angeordnet sind. Es entsteht ein Ordnungs- und Transportmittel,

so daß die ansonsten vorhandene lose Anordnung von Schnappschaltelementen 4 vermieden wird. Erst unmittelbar vor der Montage wird das Schnappschaltelement 4 aus dem Draht 29 getrennt.

Eine weitere Variante des Schnappschaltelementes 4 ist in Figur 4 dargestellt. Die inneren 17, 18 und äußeren Schenkel 14, 15 kreuzen sich einmal, so daß die Betätigung des

Schnappschaltelementes 4 konstruktiv bedingt dann eine Verengung der Öffnung 20 zur Folge hat. Das Kontaktelement 5 ist also stetig sicher gelagert.

Bezugszeichenliste

Schnappschalter Gehäuse Betätigungsglied Schnappschaltelement Kontaktelement Kontaktpunkt Kontaktpunkt Träger Seite Lagerstelle gegenüberliegende Seite Feder Lagerstelle seitlicher Schenkel seitlicher Schenkel hinterer Bereich innerer Schenkel innerer Schenkel Ringnut Öffnung Kontaktoberfläche Kontaktoberfläche Vertiefung Vertiefung Führungselement Führungseiement Klammer Drahtabschnitt Draht Drahtdurchmesser