DE8432393U1

DE8432393U1 - Thermoschalter, insbesondere Temperaturbegrenzer

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Publication number: DE8432393U1
Application number: DE8432393U
Authority: DE
Original assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Current assignee: INTER CONTROL Hermann Koehler Electrik GmbH and Co KG
Priority date: 1984-11-06
Filing date: 1984-11-06
Publication date: 1985-02-28
Also published as: EP0181573B1; EP0181573A2; EP0181573A3; DE3575634D1

Description

8/13 (84651)

5.11.1984 · ;;..

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-6-

TERGAU & POHL PATENTANWÄLTE

HeFNERSPL 3 POSTF. 119347 85OO NÜRNBERG 11

Inter Control Hermann Köhler Elektrik GmbH & Co KG
Schafhofstr. 30, 8500 Nürnberg 10

Thermoschalter, insbesondere Temperaturbegrenzer

Die Erfindung betrifft einen Thermoschalter, insbesondere einen Temperaturbegrenzer mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Ein bereits vorgeschlagener Schalter dieser Art hat zur thermischen Auslösung eine Bimetallsprungscheibe, die im Ruhezustand einseitig konkav, im erregten Zustand einseitig konvex gebogen ist. Diese Sprungscheibe ist flächig auf einem einseitig eingespannten biegsamen Kontaktarm durch Haltelaschen befestigt, die den Sprungscheibenrand übergreifen. Im erregten Zustand hebt die Bimetallsprungscheibe infolge ihrer den Kontaktarm zugewandten Konvexkrümmung das Kontaktende des Kontaktarms von dem sockelfesten Gegenkontakt des Schalters ab.

Entsprechend gesetzlichen Bestimmungen müssen solche Thermoschalter so beschaffen sein, daß sie nach einer thermischen Auslösung nicht selbsttätig wieder einschalten. Dies hat zur Folge, daE die temperaturabhängige Biegecharakteristik solcher Bimetallsprungscheiben so ausgelegt sein muß, daß bei Abkühlung des Schalters bis in den Bereich der Umgebungstemperatur

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14 C <

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kein Zurückklappen von der Konvex- in die Konkavstellung erfolgt. Der Rücksprungpunkt liegt in der Praxis aus Sicherheitsgründen in der Größenordnung von beispielsweise -20⁰C. Bimetallsprungscheiben dieser Art sind wegen ihrer kritischen Biegecharakteristik nur sehr kompliziert und aufwendig herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gesetzlichen Bestimmungen . bezüglich des Wiedereinschaltens von Thermoschaltern mit Hilfe von einfachen Bimetallsprungscheiben mit normaler, unkritischer temperaturabhängiger Biegecharakteristik zu erfüllen. Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 1 gelöst, indem zwischen dem Kontaktarm und die Bimetallsprungscheibe eine bistabile Stahlsprungscheibe eingelegt wird. Wenn hier von "Stahlsprungscheiben" die Rede ist, so ist darauf hinzuweisen, daß dabei auch Sprungscheiben aus einem andersartigen Material zur Verwendung kommen können, sofern diese die benötigten bistabilen Elastizitätseigenschaften aufweisen.

Durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruches 2 wird eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung beschrieben. Durch die flächige Anlage der Sprungscheiben aneinander ist eine besonders verzögerungsfreie Übertragung der Auslösekräfte gewährleistet. Beide Scheiben werden quasi gleichzeitig aus ihrem konkaven in den konvexen Krümmungszustand übergeführt. Durch den in Kontaktöffnungsrichtung wirkenden Rücksetzstift wird die mechanische Belastung der Stahlsprungscheibe bei ihrem Rücksetzen in die Ruhestellung verringert.

Eine besonders einfache Halterung beider Sprungscheiben am Kontaktarm ist durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 3 beschrieben. Wesentlich dabei ist,

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daß beide Scheiben nicht starr miteinander und mit dem Kontaktarm verbunden, sondern etwas gegeneinander verrückbar gelagert sind. Dadurch werden beim Auslösevorgang keine Zugspannungen oder Scherkräfte auf die Scheiben ausgeübt, womit die Zuverlässigkeit solcher Thermoschalter erhöht wird.

Eine besonders einfache Ausbildung der Halte lachen ist durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 4 möglich. Durch flächendeckungsgleiche Sprungscheiben müssen außerdem herkömmliche Thermoschalter in ihrer Grundkonstruktion nicht verändert werden.

Weiterhin ist es für die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung anzumerken, daß für die Sprungscheiben sowohl kreis- als auch rechteckförmige oder andersartig ausgebildete Sprungscheiben verwendet werden können.

Die nachfolgenden Ansprüche beschreiben besonders vorteilhafte Ausführungsformen, die die mechanische Belastung der Sprungscheiben, insbesondere der bistabilen Stahlsprungscheibe, vermindern. Dadurch wird die Schadensanfälligkeit solcher Thermoschalter herabgesetzt.

Gemäß den Kennzeichnungsmerkmalen des Anspruches 5

wird die Handkraft nicht unmittelbar auf den fcücksetzstift ausgeübt, sondern - mittelbar über eine Aufgleit- !jchrägflache - durch einen gesondert vorgesehenen Betä r.igungsknopf, wobei die Verschieberichtung des Betäti- gungsknopfes in der durch die Sprungscheiben aufgespannte Ebene erfolgt. Dadurch ist eine sehr flache Bauweise (bezogen auf die Sprungscheibenflächen) des Thermoschalters möglich. Als weiterhin besonders vor-

gg teilhaft erweist sich die Kraftbegrenzung, die infolge

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der Kraftumlenkung (Druckrichtung des Betätigungsknopfes ist rechtwinklig zur Verschieberichtung des Rücksetzstiftes) erzielt werden kann. Es muß lediglich die Steigung der Aufgleitschrägflache entsprechend gewählt und die miteinander zusammenwirkenden Teile des Betätigungsknopfes aus etwas nachgiebigem Material ausgebildet werden, so daß die Kraftbegrenzung erreicht wird. Darüber hinaus ist es von Vorteil, daß die manuell aufgebrachte Druckkraft über den Sockelboden oder aus diesem hervorstehende Anschlußkontaktstreifen gerade in die Schalterhalterung eingeleitet wird, so daß Biegekräfte beispielsweise auf die Anschlußkontakte (mit diesen ist in der Regel der Schalter in einer Einsteckhalterung befestigt) vermieden werden.

besonders vorteilhaft für die Reproduzierbarkeit der Rücksetzkraft ist eine Ausbildung des Schalters gemäß Anspruch 5, weitere Vorteile betreffend die Kraftbegrenzung und die flache Bauweise ergeben sich aus der überlappenden Bauweise der sich gegenseitig beeinflussenden Teile gemäß Anspruch 7.

Durch Anspruch 8 ist eine besonders weiche Kraftübertragung vom Betätigungsknopf auf die Stahlsprungscheibe möglich.

Ansprüche 9-12 lehren eine kompakte, robuste und dauerhaft zuverlässig funktionierende Bauweise der gegenseitigen Führungselemente, durch Anspruch 9 werden die gg Sprungscheiben von den sie umgebenden Elementen wie Betätigungsknopf und Führungsorgane weitgehend geschützt .

Die Neuerung ist anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles und einer genauen

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Fig.	1
Fig.	CVJ
Fig.	3
Fig.	4

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Funktionsbeschreibung näher erläutert. Insbesondere aus den Funktionsschemata gemäß Fig. 3-5 werden die Erfindungsvorteile der im Anspruch 1 beschriebenen Lösung der Aufgabe deutlich. Es zeigen:

eine Seitenansicht des neuerungsgemäßen Schalters ,
eine weitere Ansicht in Pfeilrichtung II gemäß Fig. 1, teilweise im Schnitt.
Fig. 3 Funktionsschema: Schalter im Ruhezustand,

Funktionsschema: Schalter im thermischen Auslö-

sezustand,
Fig. 5 Funktionsschema: Schalter im wiedereinschaltbe-

reiten Zustand.
15

Der Schalter 1 weist zur thermischen Auslösung im Ruhezustand (der Ruhezustand ist in Fig. 2,3 dargestellt) einseitig konkav, im erregten Zustand einseitig konvex gebogene Sprungscheiben (Bimetallsprungscheibe 2, bistabile Stahlsprungscheibe 2A) auf, die an einem einseitig eingespannten Kontaktarm 3 im wesentlichen flächig anliegen und durch die Scheibenränder 4 übergreifende Haltelaschen 5 befestigt sind. Im erregten Zustand hebt die Bimetallsprungscheibe 2 durch Ausbiegung des Kontaktarmes 3 infolge ihrer Konvexkrümmung das Kontaktende 6 von einem Gegenkontakt 7 ab, der über einen Kontaktträger 8 an einem Schaltersockel & des Schalters 1 befestig*. :'.&t. Gleichzeitig damit wird auch die bistabile Stahlsprungsc'-seibe 2A von ihrer Konkavkrümmung in die Konvexkrümmung übergeführt. Der Schalter befindet sich nun in seinem thermischen Auslösezustand analog der schematischen Darstellung in Fig. 4. Der durch den Thermoschalter geschützte Stromkreis ist unterbrochen. Bei Abkühlen der Bimetallüprungscheibe 2 schnappt diese bei Erreichen einer bestimmten Tempera-

-11-tur wieder in ihre Konkavstellung gemäß Fig. 5 zurück.

Den gesetzlichen Bestimmungen entsprechend wird jedoch der Kontakt nicht wieder geschlossen, da die bistabile Stahlsprungscheibe 2A weiterhin in ihrer Konvexstellung verbleibt und damit eine den Kontakt offenhaltende Gegenkraft aufbaut. Das Verbleiben in dieser Stellung wird dadurch gewährleistet, daß beide Sprungscheiben 2,2A miteinander und diese mit dem Kontaktarm 3 nicht starr verbunden sind. Damit kann kein Biegemoment von der Bimetallsprungscheibe auf die bistabile Stahlsprungscheibe ausgeübt werden. Das manuelle Rücksetzen des Schalters in die geschlossene Stellung analog Fig. 3 erfolgt durch den Rücksetzstift 10, der am Schaltersockel 9 mittelbar befestigt und der rechtwinklig zur Stahlsprungscheibenflache axial verschiebbar angeordnet ist. Er beaufschlagt etwa das Zentrum 11 der Stahlsprungscheibe 2A in Kontaktöffnungsrichtung durch Druck auf einen Betätigungsknopf 16.

An dem den Sprungscheiben 2,2A abgewandten Ende 12 des Rücksetzstiftes 10 ist eine Aufgleitschrägflache 13 vorgesehen, die mit einem Vorsprung 14 am inneren Ende 15 des Betätigungsknopfes 16 zusammenwirkt, der rechtwinklig zum Rücksetzstift verschiebbar am Schaltersockel 9 geführt ist. Die Aufgleitschrägflache 13 ist derart zum Betätigungsende 17 des Betätigungsknopfes 16 hingeneigt, daß der Rücksetzstift 10 beim Eindrücken des Betätigungsknopfes 16 in Pfeilrichtung :8 in Pfeilrichtung 19 verschoben wird.

Gehalten ist der Rücksetzstift 10 mit seinem den Sprungscheiben abgewandten Ende 12 an einem biegeelastischen Sockelvorsprung 20, der an seiner der Stahlsprungscheibe 2A abgewandten Rückseite 21 die Aufgleitschrägflache 13 trägt. Der Sockelvorsprung 20 ist als

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in Verschieberichtung 18 des Betätigungsknopfes 16 verlaufende Rippe ausgebildet, deren mit der Aufgleitschrägfläche 13 versehenes Schwenkende 22 von dem ebenfalls rippenförmig ausgebildeten inneren Ende 15 des Betätigungsknopfes 16 Überlappt ist.

Das rippenartige innere Ende 15 des Betätigungsknopfes 16 ist darüber hinaus rechtwinklig zur Verschieberichtung 18 federnd ausgebildet, so daß es beim Aufgleiten auf die Aufgleitschrägflache in Pfeilrichtung 23 ausfedern kann.

Der Betätigungsknopf 16 ist auf einem u-förmigen Bügel 24 des Schaltersockels 9 gelagert, der den den Rücksetzstift 10 tragenden Sockelvorsprung 20 umgreift und mit diesem im wesentlichen gleichebig ausgebildet ist. An den Außenseiten 25 seiner U-Schenkel 26 ist der Bügel 24 mit Längsführungen (Nuten) versehen, in welchen Führungselemente (Stege) von am Betätigungsknopf 16 angeordneten, in Verschieberichtung parallel zu den U-Schenkeln weisenden seitlichen Längsvorsprüngen 27 verschiebbar gelagert sind.

Der Bügel 24 ist mit einem Teil des Schaltersockels 9, die Längsvorsprünge 27 mit dem Betätigungsknopf 16 einstückig aus Kunststoff gespritzt.

Der Betätigungsknopf 16 ist an seiner Unterseite 29 mit einem zapfenartigen Führungsvorsprung 30 versehen, der quer zur Verschieberichtung 18 geschlitzt ist und mit seinem Schlitz einen flächig in Verschieberichtung liegenden Kontaktarmhalter 31 übergreift bzw. auf diesem geführt ist. In einer Sacklochausnehmung 32 des Führungsvorsprunges 30 ist eine Druckfeder 33 gelagert, die sich mit ihrem schalterinneren Ende an der dem Betätigungsknopf 16 zugewandten Kante 34 des Kontaktarmhalters 31 abstützt.

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1 Oie Mittellängsachse 35 des Betätigungsknopfes 16 verläuft etwa in der Erstreckungsebene der Sprungschei- $>e 2,2A die etwa die Mittellängsebene des Schalters 1 bildet. Die Führungsorgane (U-förmiger Bügel 24 sowie die Längsvorsprünge 27 des Betätigungsknopfes 16) sind gegenüber der Mittellängsebene versetzt angeordnet, wie sich insbesondere aus der Ansicht gemäß Fig. 2 ergibt.

^In Fig. 1 ist besonders deutlich zu sehen, daß die Längsvorsprünge 27 an ihrem dem Betätigungsknopf abgewandten (unteren) Ende mit nach innen weisenden klauenartigen Fortsätzen 36 versehen sind, die in Seitenausnehmungen 37 des U-förmigen Bügels eingreifen, deren Länge etwa dem Verschiebeweg des Betätigungsknopfes 16 entspricht. Der U-förmige Bügel 24 ist im Übergangsbereich der U-Schenkel in das Querhaupt 38 mit Abschrägungen 39 versehen.

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PATENTANWÄLTE HB=NERSPL 3 - POSTF. 119347

8500 NÜRNBERG 11

Bezugszeichenliste

1 Schalter

2 Bimetallsprungscheibe

2A bistabile Stahlsprungscheibe

3 Kontaktarm

4 Scheibenrand

5 Haltelaschen

6 Kontaktende

7 Gegenkontakt

8 Kontaktträger

9 Schaltersockel

10 Rücksetzstift

11 Zentrum v. 2A

12 Ende v. 10

13 Aufgleitschrägflache

14 Vorsprung

15 Ende

16 Betätigungsknopf

17 Betätigungsende

18 Pfeilrichtung 19

20 SockeIvorsprung

21 Rückseite

22 Schwenkende

23 Pfeilrichtung

24 Bügel

25 Außenseiten

26 U-Schenkel

27 Längsvorsprung

28 Stege

29 Unterseite

30 Führungsvorsprung

31 Kontaktarmhalter

32 Sacklochausnehmung

33 Druckfeder

34 Kante

35 Mittellängsachse

36 Fortsätze

37 Ausnehmungen

38 Querhaupt

39 Abschrägung

Claims

8/13 (84651 ) ,. .

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TERGAU & POHL

. PATENTANWÄLTE

HEt=NERSPL. 3 · POSTF. 119347 8500 NÜRNBERG 11

Inter Control Hermann Köhler Elektrik GmbH &. Co KG
Schafhofstr. 30, 8500 Nürnberg 10

Ansprüche

1. Thermoschalter, insbesondere Temperaturbegrenzer

,_ mit folaenden Merkmalen:
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- Der Schalter weist einen einseitig eingespannten, biegsamen Kontaktarm auf,

— der zur thermischen Auslösung eine in Ruhestellung konkav auf sich zu gewölbte Bimetallsprungscheibe trägt und

— dessen Kontaktarmende im thermischen AMslösezustand durch Umklappen der Bimetallsprungscheibe aus ihrer Konkav- in die Konvexkrümmung von einem Gegenkontakt des Schalters abgehoben

- An einem Schaltersockel ist ein etwa rechtwinklig

zur Sprungscheibenfläche axial verschiebbarer Rücksetzstift angeordnet,

gekennzeichnet durch

eine zwischen der Bimetallsprungscheibe (2) und dem 30

Kontaktarm (3) eingelegte, bistabile Stahlsprungscheibe (2A).

2. Schalter nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
35

- Die bistabile Stahlsprungscheibe (2A) liegt in

Ruhestellung flächig an der Bimetallsprungscheibe (2) an,

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bei der thermischen Auslösung ist die Stahlsprungscheibe (2A) mittels Kraftbeaufschlagung durch die Bimetallsprungscheibe (2) und den Kontaktarm (3) ebenfalls aus ihrem konvexen in den konkaven Krümmungszustand überführbar,

im thermischen Auslösezustand ist die konvex gewölbte Fläche der Stahlsprungscheibe (2A) unmittelbar oder über die parallel zu dieser verlaufenden Kontaktarmfläche mittelbar vom Rücksetzstift (10) in Kontaktöff nungsrichtung (19) be r.uf sch lagbar .

Schalter nach Anspruch 1 nder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die bistabile Stahlsprungscheibe (2A) und die Bimetallsprungscheibe (2) gemeinsam durch diese beiden Bauteile in ihrem Randbereich mit Beweglichkeitsspiel übergreifende, am Kontaktarm (3) angeformte Haltelaschen (5) gelagert werden.

Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die bistabile Stahlsprungscheibe (2A) flächendeckungsgleich mit der Bimetallsprungscheibe (2) ausgebildet ist.

Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- An dem den Sprungscheiben (2,2A) abgewandten Ende (12) des Rücksetzstiftes (10) ist eine Aufgleitschrägfläche (13) angeordnet,

- ein Betätigungsknopf (16) zur manuellen Rücksetzung der Stahlsprungscheibe (2A) in die konkave Ruhezustand-Stellung ist rechtwinklig zur Längsachse des Rücksetzstiftes (10) verschiebbar an

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einem Schaltersockel (9) gelagert und beaufschlagt mit seinem dem Betätigungsende (17) abgewandten inneren Ende (15) die schräg zum Betätigungsende (17) hinweisende Aufgleitschragfläche (13).

Schalter nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Rücksetzstift (10) mit seinem den Sprungscheiben (2,2A) abgewandten Ende (12) an einem biegeelastischen Sockelvorsprung (20) angeordnet ist, der an seiner den Sprungscheiben (2,2A) abgewandten Rückseite (21) die Aufgleitschragfläche (13) trägt.

Schalter nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Sockelvorsprung (20) als in Verschieberichtung (18) des Betätigungsknopfes (16) verlaufende Rippe ausgebildet ist, deren mit der Aufgleitschragfläche (13) versehenes Schwenkende (22) von dem ebenfalls rippenförmig ausgebildeten inneren Ende (15) des Betätigungsknopfes (16) überlappt ist.

8. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß das innere rippenartige Ende (15) des Betätigungsknopfes (16) rechtwinklig zu dessen Verschieberichtung (18) federnd ausgebildet ist.

9. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Betätigungsknopf (16) auf einem U-förmigen Bügel (24) des Schaltersockels (9) gelagert ist,

-4-

der den den Rücksetzstift (10) tragenden Soc*elvorsprung (20) umgreift und mit diesem im wesentlichen gleichebig verläuft sowie an den Außenseiten f25 < seiner U-Schenkel (26) mit Längsführungen versehe^ ist, in welchen Führungselemente (Stege 28) von am Betätigungsknopf (16) angeordneten, in Verschieberichtung (18) weisenden seitlichen Längsvorsprüngen (27) verschiebbar gelagert sind.

"10. Schalter nach einem der vornergehenden Ansprüche 5 bis 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Bügel (24) mit einem Sockelteil, die Längsvorsprünge (27) mit dem Betätigungsknopf (16) einstückig aus Kunststoff ausgebildet sind.

11. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

daß ^der Betätigungsknopf (16) mit einem an seiner Unterseite (29) angeordneten, quer zur Verschieberichtung (18) geschlitzten zapfenartigen Führungsvorsprung (30) einen etwa parallel zu den Sprungscheiben (2,2A) verlaufenden plattenförmigen Kontaktarmhalter (31) übergreift.

12. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

^{daß in} einer Sackloch-Ausnehmung (32) des Führungsvorsprunges (30) eine Druckfeder (33) angeordnet ist, die an der dem Betätigungsknopf (16) zugewandten Kante (34) des Kontakt8irmhalters (31) abgestützt ist.

-δ-¹3. Scalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittellängsachse (35) des Betätigungsknopfes (16) etwa in der Erstreckungsebene (Mittel längsebene des Schalters) der Sprungscheiben liegt und die Führungsorgane (U-förmiger Bügel 24 mit Längsführungen, Längsvorsprünge 27 des Betätigungsknopfes 16) gegenüber der Mittellängsebene seitenversetzt angeordnet sind.

14„ Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Schaltersockel (9) aus zwei parallel nebeneinanderliegenden Isolierstoffteilen besteht, deren eines in Richtung des Betätigungsknopfes (16) einstückig in den U-förmigen Bügel (24) übergeht.

15. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 14,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Längsvorsprünge (27) an ihrem dem Betätigungsknopf (16) abgewandten Ende mit nach innen weisenden klauenartigen Fortsätzen (36) versehen sind, die in Seitenausnehmungen (37) des U-förmigen Bügels (24) eingreifen, deren Länge etwa dem Verschiebeweg des Betätigungsknopfes (16) entspricht .

16. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 15,

dadurch gekennzeichnet,

daß der U-förmige Bügel (24) im Übergangsbereich der U-Schenkel (26) in das Querhaupt (38) mit Abschrägungen versehen ist.