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Die
vorliegende Erfindung ist auf ein Schaltelement zur Erzeugung zumindest
eines elektrischen Signals oder Schaltzustandes zum Verriegeln,
Entriegeln, Öffnen
und/oder Schließen
von einem Sicherheits-/oder Schließsystem, insbesondere bei Fahrzeugen,
gerichtet gemäß der dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Dabei kann dieses Schaltelement
in einem Türgriff
angeordnet sein, wobei außer
dem Schaltelement noch weitere elektrische und/oder elektronische
Bauteile vorhanden sein können.
Beispielsweise können
in dem Türgriff
noch ein Näherungssensor
und ein Betätigungssensor
sowie zumindest ein Teil der Auswerteelektronik vorhanden sein.
Auch kann das Schaltelement selbst als Berührungs- oder Betätigungssensor
dienen.
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Aus
der Offenlegungsschrift
DE
10 2004 040 395 A ist beispielsweise ein elektrisches Bauelement in
Form eines elektrischen Schalters bekannt, welches in Tastaturen,
Bedienfeldern oder dergleichen verwendet wird. Dieses Schaltelement
besteht aus verschiedenen Elementen, die zusammen zu einem Bauteil
zusammengesetzt sind. Das gesamte Schaltelement wird dann mit seinem
Gehäuse
auf einer Leiterbahn, insbesondere durch die SMD (Surface Mounted
Device)-Technik, angeordnet. Damit das Schaltelement selbst gegen
Umwelteinflüsse
geschützt
ist, ist unter anderem eine Dichtlippe im Gehäuse vorgesehen. Insgesamt gesehen
ist jedoch der Aufbau des elektrischen Schaltelementes aufwendig
und kostspielig.
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Ferner
ist aus dem Gebrauchsmuster
DE 9312171.7 U1 bekannt, ein elektrisch leitendes
Element mittels der sogenannten THD (Through Hole Device)-Technik
auf einer Trägerplatte
als elektrisches Schaltelement anzuordnen. Allerdings hat die sogenannte
THD-Technik den Nachteil, dass eine automatisierte Fertigung kaum
möglich
ist. Folglich muss das elektrische Element von Hand auf der Leiterplatte
angeordnet und verlötet
werden.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Weiterentwicklung für das zuvor
genannte elektrische Bauteil bekannt, welches nun durch die bereits
erwähnte SMD-Technik
auf einer Trägerplatte
angeordnet werden kann. Die Patentschrift
DE 198 23 894 C1 offenbart
hierzu einen Schnappscheibenschalter mit Befestigungselement, wobei
die Schnappscheibe mittels des Befestigungselements auf der Trägerplatte durch
die SMD-Technologie aufgelötet
wird. Allerdings weist dieses elektrische Schaltelement den Nachteil
auf, dass es nicht gegen Umwelteinflüsse geschützt ist, so dass die vorgesehenen
Schaltkontakte für
die elektrische Verbindung den Umwelteinflüssen ausgesetzt sind und dadurch
leicht korrodieren können.
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Um
diesen Nachteil bei einem Berührungsschalter
in einem Türaußengriff
zu vermeiden, wird in der Offenlegungsschrift
DE 101 32 925 A1 vorgeschlagen,
ein Piezo-Element
als Schaltelement zu verwenden. Allerdings haben Piezo-Elemente
grundsätzlich
den Nachteil, dass sie keine taktile Rückmeldung bei einer Betätigung ausgeben.
Dieser Nachteil kann wiederum durch elektromechanische Schaltelemente
ausgeglichen werden. Allerdings müssen diese wieder aufwendig
gegen Umwelteinflüsse
gekapselt sein.
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Aus
der Offenlegungsschrift
DE
103 31 947 A1 ist ein Schaltelement für Griffe bei Türen oder Klappen
an Fahrzeugen bekannt, welches mediendicht durch ein Gehäuse verschlossen
ist. Folglich ist das Schaltelement auch gegen Umwelteinflüsse geschützt. Allerdings
benötigt
dieses Schaltelement eine hohe Einbautiefe, da auf der Trägerplatte
ein kompletter Mikroschalter angeordnet ist. Dieser Mikroschalter
weist ebenfalls ein eigenes Gehäuse
und einen Kontaktbetätiger
sowie weiteren Bauteilen auf.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun darin zu sehen, ein Schaltelement
mit einer geringen Einbautiefe und wenigen Bauteilen zu erhalten,
welches einfach und kostengünstig
herstellbar ist. Zusätzlich
soll dieses Schaltelement auch eine taktile Rückmeldung an einem Bediener
bei seiner Betätigung
liefern. Diese Aufgabe wird durch ein Schaltelement mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst,
denen folgende besondere Bedeutung zukommt.
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Das
erfindungsgemäße Schaltelement
weist zumindest ein Kontaktelement auf, womit durch eine Betätigung des
Schaltelements eine elektrische Verbindung zwischen mindestens zwei
vorhandenen elektrischen Schaltkontakten erzeugbar ist. Des Weiteren
ist eine Trägerplatte
vorgesehen, die unter anderem elektrische Anschlusskontakte für das Schaltelement
aufweist. Diese Anschlusskontakte können einfach nur aus Leiterbahnen
bestehen oder aus sogenannten Lötpads,
an denen beispielsweise eine elektrische Leitung anschließbar ist.
Darüber
hinaus ist ein Gehäuse
für das
Schaltelement vorgesehen, welches das Kontaktelement und zumindest
teilweise oder ganz die Trägerplatte – gegen
Umwelteinflüsse
geschützt – umgibt.
Die Trägerplatte
selbst ist dabei ganz oder teilweise ortsfest im Gehäuse angeordnet.
Sofern die Trägerplatte
komplett im Gehäuse
angeordnet ist, führt
nur noch eine Anschlussverbindung aus dem Schaltelement, insbesondere
dem Gehäuse,
heraus. Ist dagegen die Trägerplatte
nur teilweise im Gehäuse
angeordnet, so kann der herausragende Teil der Trägerplatte
mit seinen Leiterbahnen zum Anschluss des Schaltelements dienen. Weiter
ist es bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement
vorgesehen, dass die Schaltkontakte, die durch das Kontaktelement
elektrisch miteinander verbindbar sind, direkt auf der Trägerplatte
angeordnet sind. Um nunmehr eine Betätigung des Schaltelements zu ermöglichen,
ist am oder im Gehäuse
ein bewegliches Betätigungselement
vorgesehen, wodurch eine Bewegung und/oder Verformung des Kontaktelements
bewirkt wird, wodurch das elektrische Signal oder ein elektrischer
Zustand erreichbar ist. Da die Schaltkontakte direkt auf der Trägerplatte
angeordnet sind, auf die das Kontaktelement elektrisch leitend wirkt,
ist eine besonders platzsparende Ausgestaltung des Schaltelements
möglich.
Auch wird durch die Bewegung und/oder Verformung des Kontaktelements
eine taktile Rückmeldung
an den Bediener geliefert. Da das Gehäuse nicht nur um das Kontaktelement
und die Schaltkontakte, sondern auch zumindest teilweise um die
Trägerplatte
angeordnet ist, wird das Schaltelement insgesamt gegen Umwelteinflüsse geschützt. Des
Weiteren kann das gesamte Schaltelement mit seinem Gehäuse in einer anderen
Baueinheit integriert werden.
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Weitere
Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen
2 bis 16.
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Um
eine gute Leitfähigkeit
zwischen dem Kontaktelement und den Schaltkontakten zu erreichen,
können
die Schaltkontakte punktförmig
aus einer Oberfläche
der Trägerplatte
herausragen. Dabei können
die Schaltkontakte kappenartig aus der Trägerplatte hervorstehen. Die
Schaltkontakte können dazu
auf einem Lötpad
am Ende einer Leiterbahn auf der Trägerfläche angelötet, aufgeschweißt oder sonst
wie angeordnet sein. Die Schaltkontakte selbst können vergoldet sein, damit
ihre Oberfläche
kaum korrodiert. Ebenfalls können
zumindest die Gegenflächen
des Kontaktelements, die mit den Schaltkontakten zusammenwirken,
vergoldet sein.
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Bei
einer besonderen Variante der Erfindung ist zumindest ein Schaltkontakt
fest mit dem Kontaktelement über
einen oder mehrere vorgegebene Haltebereiche elektrisch leitend
miteinander verbunden. In einer Ruhestellung des Kontaktelements
ist ein weiterer Schaltkontakt nicht mit dem Kontaktelement verbunden.
Wird nun das Kontaktelement in seine Schaltstellung gebracht, so
ist das Kontaktelement zusätzlich mit
dem weiteren Schaltkontakt elektrisch leitend verbunden. Somit kann
dann ein Strom zwischen den Schaltkontakten über das Kontaktelement fließen. Bei
diesem Beispiel ist das Kontaktelement zweckmäßigerweise form-, kraft- und/oder
stoffschlüssig
auf der Trägerplatte
elektrisch leitend angeordnet.
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Bei
einer gegensätzlichen
Variante des erfindungsgemäßen Schaltelements
ist das Kontaktelement an dem Betätigungselement form-, kraft- und/oder
stoffschlüssig
angeordnet. Bei einer Betätigung
des Schaltelements wird dann das Kontaktelement auf die Trägerplatte,
insbesondere auf die Schaltkontakte, abgesenkt, wodurch die elektrische Verbindung
zwischen den Schaltkontakten hergestellt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist es zweckmäßig, dass
kein Schaltkontakt permanent mit dem Kontaktelement, welches an
dem Betätigungselement
angeordnet ist, verbunden ist.
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Damit
das Kontaktelement selbstständig
aus der Schaltstellung in seine Ruhestellung wechseln kann, ist
optional eine Feder vorgesehen, durch die das Kontaktelement von
den Schaltkontakten weggedrückt
wird. Zweckmäßigerweise
kann hierzu die Feder zwischen der Trägerplatte und dem Kontaktelement
angeordnet sein. Zur Halterung der Feder können zusätzliche Führungsstücke vorhanden sein.
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Ebenfalls
ist es denkbar, dass das Kontaktelement als Schnappscheibe oder
Brücke
ausgestaltet ist, wobei die Schnappscheibe, insbesondere einen kalottenförmigen Bereich
aufweist, welcher bei einer Betätigung
des Schaltelements verformbar ist. Durch die Verformung der Schnappscheibe
wird die elektrische Verbindung zwischen den Schaltkontakten über den
kalottenförmigen
Bereich hergestellt. Zweckmäßigerweise
weist das Kontaktelement reversibel verformbares Material auf, wenn
eine Verformung des Kontaktelements bei einer Betätigung des
Schaltelements stattfindet. Durch die somit vorhandenen mechanischen
Spannungen kann das Kontaktelement selbstständig aus der Schaltstellung
in die Ruhestellung wechseln. Folglich kann bei einem derart ausgestalteten
Kontaktelement auf eine zusätzliche
Feder für
den Schaltwechsel verzichtet werden. Somit ist das Kontaktelement
selbst als Federelement ausgestaltet, um aus der Schaltstellung
selbstständig
in die Ruhestellung zu gelangen. Selbstverständlich kann optional eine zusätzliche
Feder für
den Schaltwechsel vorgesehen sein.
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Da
das gesamte Kontaktelement nicht aus einem durchgehend elektrisch
leitenden Material bestehen muss, ist wenigstens ein elektrisch
leitender Bereich vorzusehen, der zwischen den Schaltkontakten eine
elektrische Verbindung herstellt. Beispielsweise ist es denkbar,
dass das gesamte Kontaktelement aus einem verformbaren Kunststoffmaterial
besteht, auf dem eine elektrisch leitende Metallfolie bereichsweise
aufgedampft oder geschweißt
ist. Diese Metallfolie dient dann zur Herstellung der elektrischen
Verbindung zwischen den beiden Schaltkontakten. Selbstverständlich kann
auch das gesamte Kontaktelement aus einem elektrisch leitenden Material
bestehen. Um eine optimale elektrische Verbindung zu erhalten, kann
das Kontaktelement eine elektrisch leitende Ausbuchtung aufweisen,
die mit den Schaltkontakten auf der Trägerplatte in der Schaltstellung
zusammenwirkt. Zusätzlich
kann in der Trägerplatte
wenigstens eine Vertiefung vorgesehen sein, in welche die Ausbuchtung
des Kontaktelements hineinragen kann, wenn dieses in der Schaltstellung
verweilt. Durch die elektrisch leitende Ausbuchtung am Kontaktelement
ist es möglich,
die Schaltkontakte in unmittelbarer Nähe zueinander auf der Trägerplatte
anzuordnen. Somit kann auch die Baubreite des erfindungsgemäßen Schaltelements reduziert
werden.
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Um
eine einfache Montage der Trägerplatte im
Gehäuse
zu ermöglichen,
sind Gegenführungsmittel
an der Trägerplatte
vorhanden, die mit Führungsmitteln
im Gehäuse
zusammenwirken. Diese Gegenführungsmittel
in der Trägerplatte
können
aus kreisförmigen,
ovalen, dreieckigen, viereckigen oder andersartigen Durchbrüchen bestehen.
Die Führungsmittel
weisen vorzugsweise eine gleichförmige Querschnittsfläche zum
Gegenführungsmittel
auf. Um eine einwandfreie Montage des Schaltelementes zu garantieren,
sind vorzugsweise zwei Gegenführungsmittel
mit unterschiedlichen Querschnittsflächen in der Trägerplatte
angeordnet, die mit entsprechenden Führungsmitteln, dass heißt mit vergleichbaren
Querschnittsflächen
zu den Gegenführungsmitteln,
zusammenwirken. Durch die Maßnahme kann
erreicht werden, dass eine Trägerplatte
nur in ihrer richtigen Ausrichtung im Gehäuse des Schaltelements angeordnet
werden kann. Zusätzlich
können diese
zapfenartigen Führungsmittel
auch zur Befestigung der Trägerplatte
im Gehäuse
dienen. Hierzu wird die Trägerplatte
durch die zapfenartigen Führungsmittel
die zusätzlich
an ihrem Ende mit Sicherungsscheiben oder Sicherungssplinten oder Schrauben
versehen sind, im Gehäuse
ortsfest fixiert. Auch ist es denkbar, dass die Führungsmittel aus
Kunststoffzapfen bestehen, wodurch die Trägerplatte durch eine randseitige
Verformung der Kunststoffzapfen ortsfest im Gehäuse positioniert werden kann.
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Ferner
ist es optional möglich,
dass beispielsweise nur ein dreieckförmiger Vorsprung als Führungsmittel
am Gehäuse
vorgesehen ist, welcher mit einer entsprechenden Ausnehmung im Eckbereich
der Trägerplatte
als Gegenführungsmittel
zusammenwirkt.
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Zur
Fixierung der Trägerplatte
im Gehäuse kann
zusätzlich
ein Sicherungselement eingesetzt werden, wobei die Trägerplatte
zwischen einem Anschlagelement und dem Sicherungselement im Gehäuse fixierbar
ist. Dieses Sicherungselement kann eine ähnliche Grundfläche wie
die Trägerplatte
aufweisen, wobei randseitig weggebogenen Zacken vorgesehen sind,
mit denen sich das Sicherungselement an der Gehäuseinnenseite verkrallt. Durch
diese Maßnahme
ist die Trägerplatte
form- und/oder kraftschlüssig im
Gehäuse
gehalten. Um den Innenraum des Gehäuses gegen Umwelteinflüsse zu schützen, kann
das Gehäuse
rückseitig
durch eine Vergussmasse abgedichtet werden. Diese Vergussmasse kann
das Gehäuse
mit der vorinstallierten Trägerplatte
und dem Sicherungselement mediendicht verschließen.
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Ebenfalls
ist es denkbar, dass die Trägerplatte
zwischen dem Anschlagelement und einer Hinterschneidung im Gehäuse gehalten
ist. Bei dieser Variante kann auf das zusätzliche Sicherungselement verzichtet
werden, da ein oder mehrere Vorsprünge im Gehäuse eine direkte form- und/oder
kraftschlüssige
Befestigung der Trägerplatte
im Gehäuse
ermöglichen.
Die Trägerplatte
wird somit durch eine Clips-Verbindung im Gehäuse fixiert. Auch bei dieser Variante
kann zusätzlich
eine Vergussmasse zur Abdichtung des Schaltelements verwendet werden.
Anstelle der Vergussmasse ist es auch möglich, eine Dichtung zu verwenden.
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Damit
eine Bewegung und/oder Verformung des Kontaktelements durch das
Betätigungselement möglich ist,
muss das Betätigungselement
beweglich im Gehäuse
angeordnet sein. Hierzu kann das Betätigungselement beispielsweise über eine
abgedichtete sowie geschlossene Führung im Gehäuse gesichert
sein. Folglich stellt das Betätigungselement
ein getrenntes Bauteil zum Gehäuse
dar.
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Allerdings
ist auch denkbar, das Betätigungselement
einstückig
zum Gehäuse
auszugestalten, in dem das Betätigungselement,
insbesondere mittels einer flexiblen Membrane, am Gehäuse gehalten
ist. Diese Membrane ermöglicht
dann eine Relativbewegung des Betätigungselements zum restlichen
Gehäuse.
Vorteilhafterweise ist bei dieser Ausführung das Gehäuse mit
dem Betätigungselement durch
eine Drei-Kunststoffkomponenten Spritztechnik einstückig hergestellt.
Das eigentliche schalenförmige
Gehäuse
weist einen formfesten Kunststoff auf, an dem eine Membrane aus
einem elastischen Kunststoff angespritzt ist. An der elastischen
Membrane ist dann wiederum das formfeste Betätigungselement angeordnet,
so dass das Betätigungselement beweglich
am Gehäuse
vorgesehen ist. Hierdurch kann das Schaltelement absolut mediendicht
ausgestaltet werden.
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Zweckmäßigerweise
weist das Betätigungselement
einen Stößel auf,
welcher innerhalb des Gehäuses
angeordnet ist und auf das Kontaktelement bei einer Betätigung des
Schaltelements wirkt. Dieser Stößel kann
einstückig
zum Betätigungselement ausgestaltet
sein. Auch kann der Stößel bewegbar am
Betätigungselement
angeordnet werden, um somit die Schaltcharakteristik, insbesondere
das taktile Verhalten des Schaltelements, zu verbessern. Dabei ist
es vorstellbar, dass der Stößel federbelastet
am Betätigungselement
angeordnet ist. Um möglichst eine
gleichmäßige Kraftverteilung
auf das Kontaktelement zu ermöglichen,
kann der Stößelfuß tellerartig ausgestaltet
sein.
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Zur
Vermeidung von Zerstörungen
des Kontaktelements kann zusätzlich
zumindest ein Abstandselement vorgesehen sein, wodurch ein Mindestabstand
zwischen dem Betätigungselement
und der Trägerplatte
vorgebbar ist. Dieses Abstandselement ist zweckmäßigerweise zwischen dem Betätigungselement
und der Trägerplatte anzuordnen.
Somit kann das Betätigungselement
nur bis zu einem vorgebbaren Abstand auf das Kontaktelement gedrückt werden.
Ebenfalls kann noch ein Volumenreduzierstück innerhalb des Gehäuses angeordnet
werden, um das Innenraumvolumen des in sich geschlossenen Schaltelements
zu reduzieren. Hierdurch lassen sich die Wirkung von Druckdifferenzen
zwischen den Innenraumdruck und dem äußeren Druck verringern, um
somit eine Fehlfunktion des Schaltelements durch diese Druckdifferenzen
auszuschließen.
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Ferner
können
an der Gehäuseaußenseite Halte-
und/oder Führungselemente
vorgesehen sein, womit das Gehäuse
in einer zusätzlichen
Baueinheit, insbesondere einem Türgriff
oder dergleichen, integrierbar ist. Durch diese Halte- und/oder
Führungselemente
kann eine einfache und sichere Montage in der zusätzlichen
Baueinheit ermöglicht
werden. Die Halte- und/oder Führungselemente
können
aus Stegen, Vorsprüngen,
Anlageflächen,
Hinterschneidungen oder dergleichen bestehen.
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Zusätzlich ist
die vorliegende Erfindung auf eine Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch
17 für ein
Sicherungs- und/oder Schließsystem,
insbesondere für
einen Türgriff
bei Fahrzeugen, mit einem integrierten Schaltelement nach einem
der Ansprüche 1
bis 16 gerichtet. Das eingesetzte Schaltelement kann als Betätigungs- und/oder Berührungssensor an
der Innen- oder Außenseite
des Türgriffes
angeordnet werden. Selbstverständlich
kann der Türgriff noch
weitere elektrische oder elektromechanische Bauteile aufweisen.
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Weitere
Maßnahmen
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der
nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen
ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen zum Teil schematisch
dargestellt. Es zeigen:
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1a einen
Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltelement mit einer
Schnappscheibe, die ortsfest auf einer Trägerplatte angeordnet ist,
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1b eine
schematische Darstellung eines weiteren Kontaktelementes, welches
ortsfest an einem Betätigungselement
angeordnet ist,
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1c eine
schematische Darstellung eines anderen Kontaktelementes, welches
ortsfest an zwei Punkten mit dem Betätigungselement verbunden ist,
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2a einen
Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Schaltelements,
wobei das Kontaktelement ortsfest auf der Trägerplatte angeordnet ist und
das Betätigungselement
einteilig zum Stößel ausgestaltet
ist,
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2b einen
Querschnitt durch ein zusätzliches
Schaltelement, bei dem die Trägerplatte
durch eine Hinterschneidung form- und/oder kraftschlüssig im
Gehäuse
angeordnet ist,
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3 eine
dreidimensionale Darstellung eines beispielhaften Schaltelements,
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4 eine
dreidimensionale Ansicht von der Rückseite eines Gehäuses mit
integriertem Betätigungselement,
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5 eine
Draufsicht auf eine Trägerplatte mit
nah aneinander angeordneten Schaltkontakten und
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6 eine
Draufsicht auf eine weitere Trägerplatte
mit einem dreieckförmigen
Schaltelement und einem punktförmigen,
mittig angeordneten Schaltkontakt.
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In
der 1a ist ein erfindungsgemäßes Schaltelement 1 mit
einem Kontaktelement 7, welches ortsfest auf einer Trägerplatte 9 angeordnet
ist, gezeigt. Dieses Kontaktelement 7 ist dabei als Schnappscheibe 7a ausgestaltet,
welche an ihren Haltebereichen 7b form-, kraft- und/oder
stoffschlüssig
an der Trägerplatte 9 befestigt ist.
Dabei kann eine elektrisch leitende Verbindung (z. B. durch eine Lötverbindung)
zwischen der Schnappscheibe 7a und der Trägerplatte 9 bestehen.
Um nun ein elektrisches Signal oder eine Veränderung des Schaltzustandes
des Schaltelements 1 zu erzeugen, muss das Betätigungselement 3 in
Richtung des Pfeils 26 niedergedrückt werden. Damit das Betätigungselement 3 relativ
zum Gehäuse 2 beweglich
ist, ist dieses über
eine flexible Membrane 5 im Gehäuse 2 gelagert. Bei
dieser Abwärtsbewegung
des Betätigungselementes 3 drückt der
Stößel 3b mit
seinem tellerartigen Stößelfuß 3d auf
die Schnappscheibe 7a. Hierdurch wird die Schnappscheibe 7a derart
verformt, dass ihr kalottenförmiger
Bereich 7c in Richtung der Trägerplatte 9 gedrückt wird,
so dass eine elektrische Verbindung zwischen den Schaltkontakten 8 und
der elektrisch leitenden Ausbuchtung 7d, die mittig im
kalottenförmigen
Bereich 7c angeordnet ist, hergestellt wird. Da die beiden
Schaltkontakte 8 mit Leiterbahnen 10 in oder an
der Trägerplatte 9 verbunden
sind, kann somit dieses elektrische Signal an die Anschlußkontakte 12 weitergeleitet
werden. An diesen Anschlußkontakten 12 kann
beispielsweise eine elektrische Leitung 16 angeschlossen
sein, die am anderen Ende einen Stecker aufweist. Die elektrische
Leitung 16 selbst kann aus einem mehradrigen Kabel bestehen.
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Um
eine Zerstörung
des Kontaktelements 7 bzw. der Schnappscheibe 7a zu
verhindern, ist zwischen dem Betätigungselement 3 und
der Trägerplatte 9 zumindest
ein Abstandselement 4 vorgesehen. Im konkreten Fall (s. 1a)
sind insgesamt zwei C-förmige
Abstandselemente 4 rückseitig
an dem Betätigungselement 3 angeordnet.
In der 4 sind diese beiden Abstandselemente 4 deutlich
zu erkennen. Zusätzlich
ist der Stößel 3b,
der auf das Kontaktelement 7 bei einer Betätigung des
Betätigungselements 3 wirkt,
federbelastet im Betätigungselement 3 gehalten.
Hierzu weist der Stößel 3b einen
pilzförmigen
Stößelkopf 3c auf,
der innerhalb der Führung 3a im
Betätigungselement 3 formschlüssig aufgenommen
ist. Zusätzlich
ist die Feder 3e zwischen dem Stößel 3b, insbesondere
dem Stößelfuß 3d,
und der Rückseite
des Betätigungselements 3 vorgesehen. Durch
diese federbelastete Anordnung des Stößels 3b im Betätigungselement 3 ist
es möglich,
dass nur eine gewisse Kraft, die durch die Feder 3e vorgegeben
ist, auf das Kontaktelement 7 übertragen werden. Selbstverständlich kann
auch noch eine weitere Feder, beispielsweise zwischen der Trägerplatte 9 und
dem Betätigungselement 3,
vorgesehen sein, um dieses aus der Schaltstellung in die Ruhestellung zu überführen. Bei
dem Schaltelement 1 aus 1a handelt
es sich um einen Taster, der nur ein Signal liefert, wenn das Betätigungselement 3 niedergedrückt wird.
Sofern noch eine Rastmechanik im Gehäuse 2 vorgesehen ist,
kann das Schaltelement 1 auch als Raster oder Schalter
ausgebildet sein.
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Das
bereits erwähnte
Abstandselement 4 kann optional auch zwischen dem Betätigungselement 3 und
einem Vorsprung im Gehäuse 2 angeordnet
sein, um einen Mindestabstand 25 zwischen dem tellerartigen
Stößelfuß 3d und
der Trägerplatte 9 zu bewahren.
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Damit
das Schaltelement 1 mediendicht verschlossen ist, kann
das Gehäuse 2 rückseitig
mit einer Vergussmasse 21 verschlossen werden. Zuvor muss
jedoch die Trägerplatte 9 ortsfest
im Gehäuse 2 montiert
werden. Hierzu weist das Gehäuse 2 ein großflächiges Anschlagelement 6,
welches aus einem Absatz besteht, auf, an dem die Trägerplatte 9 im
Gehäuse 2 zu
liegen kommt. Zusätzlich
sind am Gehäuse 2 zapfenartige
Führungsmittel 14 vorgesehen,
die verschiedene Querschnittsflächen
aufweisen können,
um eine falsche Montage der Trägerplatte 9 zu
verhindern. Zu diesem Zweck wirken die Führungsmittel 14 mit
Gegenführungsmittel 15 in
der Trägerplatte 9 zusammen.
Die Gegenführungsmittel 15 bestehen
dabei aus Durchbrüchen,
die gleichförmige
Querschnittsflächen
zu ihren entsprechenden Führungsmittel 14 aufweisen.
Auch ist es denkbar, die Trägerplatte 9 durch
die Führungsmittel 14 im
Gehäuse 2 zu
arretieren, in dem beispielsweise zusätzliche Sicherungsscheiben,
-splinte oder dergleichen an den Führungsmitteln 14 angreifen.
Im konkreten Fall des Schaltelements 1 aus 1a kommt
jedoch ein zusätzliches
Sicherungselement 17 zum Einsatz, um die Trägerplatte 9 sicher
im Gehäuse 2 zu
halten. Hierzu weist das Sicherungselement 17 randseitig abgebogene,
dreieckförmige
Zacken auf, mit denen sich das Sicherungselement 17 an
der Gehäuseinnenseite
verankert. Auch dieses Sicherungselement 17 kann mit Gegenführungsmittel 15 versehen
sein, um ebenfalls eine falsche Montage zu vermeiden. Abschließend kann das
mit der Trägerplatte 9 und dem
Sicherungselement 17 vormontierte Schaltelement 1 mit
der Vergussmasse 21 abgedichtet werden.
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Der
selbstständige
Schaltwechsel des Schaltelements 1 aus seiner Schaltstellung
in die Ruhestellung wird einerseits durch die flexible Membrane 5 für das Betätigungselement 3 bewirkt
und andererseits durch das in der Schaltstellung verformte Kontaktelement 7.
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In
den 1b und 1c ist
eine weitere grundlegende Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schaltelements 1 schematisch
dargestellt. Dabei ist das Kontaktelement 7 nicht ortsfest
(wie in 1a) an der Trägerplatte 9 angeordnet,
sondern an dem Betätigungselement 3,
insbesondere dem Stößel 3b.
In der 1b kommt eine Brücke 7b als Kontaktelement 7 zum
Einsatz. Um den selbstständigen
Schaltwechsel des Schaltelements 1 aus der Schaltstellung
die Ruhestellung zu ermöglichen, kann
optional die Feder 24 zwischen der Trägerplatte 9 und dem
Kontaktelement 7 bzw. dem Stößel 3b vorgesehen
sein. Dabei kann der Stößel 3b – wie in 1a gezeigt –, in der
Führung 3a des
Betätigungselements 3 angeordnet
sein. Wird nun das Betätigungselement 3 niedergedrückt, so
wird auch der Stößel 3b mit
dem fest daran angeordneten Kontaktelementen 7 bzw. der
Brücke 7b in
Richtung des Pfeils 26 auf die Trägerplatte 9 gepresst.
Hierbei wird der Kontakt zwischen den beiden Schaltkontakten 8, die
auf der Trägerplatte 9 angeordnet
sind, durch die Brücke 7b hergestellt.
Wie in 1b weiter zu erkennen ist, kann
auf der Trägerplatte 9 und
an dem Stößel 3b jeweils
ein Führungsstück zur sicheren
Aufnahme der Feder 24 vorgesehen sein. Gleichzeitig können diese
beiden Führungsstücke auch
als Abstandselemente 4 dienen.
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In
der 1c ist eine weitere Variante für das erfindungsgemäße Schaltelement 1 dargestellt. Hierbei
kommt eine M-förmige
leitende Brücke 7b als Kontaktelement 7 zum
Einsatz, die an zwei Stellen form- und/oder kraftschlüssig mit
dem Stößel 3b verbunden
sein kann. Dieser Stößel 3b kann
wiederum in der Führung 3a des
Betätigungselements 3 angeordnet
sein. Ebenfalls kann der Stößel 3b – genauso wie
bei dem Ausführungsbeispiel
aus 1b – direkt an
dem Betätigungselement 3 vorgesehen
sein. In der 1c sind die beiden Schaltkontakte 8 nahe beieinander
auf der Trägerplatte 9 angeordnet,
wobei sie beispielsweise durch eine Vertiefung 11 in der Oberfläche der
Trägerplatte 9 voneinander
getrennt sind. Diese Vertiefung 11 dient zur Aufnahme der Spitze
der elektrisch leitenden Ausbuchtung 7d in der Schaltstellung.
Bei dieser Ausführungsform
braucht nicht das gesamte Kontaktelement 7 elektrisch leitend
ausgestaltet sein, sondern es reicht aus, wenn nur die Ausbuchtung 7d elektrisch
leitend ist. Um eine selbstständige
Rückstellung
des Schaltelements 1 aus der Schaltstellung in die Ruhestellung
zu unterstützen,
drücken
sich die beiden Beine der M-förmigen
Brücke 7b an
der Trägerplatte 9 ab.
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In
der 2a wird ein erfindungsgemäßes Schaltelement 1 offenbart,
bei dem das Betätigungselement 3 und
der Stößel 3b einstückig ausgestaltet sind.
Auch dieses Betätigungselement 3 ist über eine Membrane 5 am
Gehäuse 2 beweglich
gelagert. Bei einem Druck auf das Betätigungselement 3 bewegt sich
dieses in Richtung des Pfeils 26, wodurch gleichzeitig
das fest an der Trägerplatte 9 angeordnete Kontaktelement 7 so
verformt wird, dass es mit seinem kalottenförmigen Bereich 7c einen
elektrischen Kontakt zum mittig angeordneten Schaltkontakt 8 herstellt.
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Optional
können
im Schaltelement 1 auch noch Anzeigelemente 13,
insbesondere LED's
angeordnet sein, um beispielsweise die Erzeugung des elektrischen
Signals bei der Betätigung
des Schaltelements 1 optisch anzuzeigen. Damit das von
den Anzeigeelemente 13 ausgesendete Licht sichtbar ist, sind
im Gehäuse 2,
der Membrane 5 und/oder dem Betätigungselement 3 lichtdurchlässige Abschnitte vorgesehen.
Diese lichtdurchlässigen
Abschnitte können
aus einem durchsichtigen Kunststoff bestehen. Es sei an dieser Stelle
erwähnt,
dass selbstverständlich
auch noch weitere elektrische und/oder elektronische Bauelemente
in der Schaltvorrichtung 1 vorgesehen sein können.
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Im
Gegensatz zur 2a, wird in der 2b die
Trägerplatte 9 nicht
durch ein zusätzliches
Sicherungselement 17, sondern durch den dreieckförmigen Vorsprung 19 mit
der anschließenden
Hinterschneidung 18 im Gehäuse 2 gesichert. Dabei
geht die Trägerplatte 9 mit
dem Vorsprung 19 eine sogenannte Clips-Verbindung ein.
Um trotzdem den Innenraum des Schaltelements 1 abzudichten,
kann eine zusätzliche
Dichtung 20 im Bereich des Vorsprungs 19 bzw.
der Hinterschneidung 18 vorgesehen sein. Diese Dichtung 20 kann
beispielsweise einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Auch kann die
Dichtung 20 einen U-förmigen
Querschnitt aufweisen, wobei die Trägerplatte 9 in die
offene Seite des U's
eingreift. Somit würde
die gesamte Trägerplatte 9 randseitig
durch die Dichtung 20 mit dem U-förmigen Querschnitt umgeben
werden.
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Bei
den bisher erwähnten
Ausführungsbeispielen
des erfindungsgemäßen Schaltelements 1 kann
auch das Betätigungselement 3 optional
(dass heißt
nicht über
die Membrane 5) über
eine geschlossene Führung
im Gehäuse 2 angeordnet
sein. Hierbei können
auch das Betätigungselement 3 und
der Stößel 3b einstückig oder
mehrteilig zueinander ausgestaltet sein.
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In
der 3 ist eine dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen Schaltelements 1 dargestellt.
Dieses Schaltelement 1 kann beispielsweise in einem Türaußengriff
von einem Fahrzeug angeordnet sein, um ein Sicherungs- und/oder
Schließsystem
anzusteuern. Zu diesem Zweck sind an dem Gehäuse 2 Halte/Führungselemente 22 vorgesehen, um
das Schaltelement 1 in einer weiteren Baueinheit, wie zum
Beispiel einem Türgriff,
zu integrieren. Der elektrische Anschluss des Schaltelements 1 kann über die
elektrische Leitung 16 erfolgen. Auch ist es denkbar, dass
die Trägerplatte 9 derart
ausgestaltet ist, dass sie mit ihren Leiterbahnen 10 aus
dem Gehäuse 2 herausragt
und gleichzeitig als Trägerplatte 9 für weitere
elektrische oder elektronische Bauelemente dient.
-
In
der 4 ist nur das Gehäuse 2 des Schaltelements 1 mit
dem integrierten Betätigungselement 3 rückseitig
dargestellt. Hierbei ist deutlich das Anschlagelement 6,
welches aus einem Absatz im Gehäuse 2 besteht,
zu erkennen. Ebenfalls sind die zapfenförmigen Führungsmittel 14 sichtbar,
wobei ein Führungsmittel 14 einen
quadratischen Querschnitt und das andere einen kreisrunden Querschnitt
aufweist. Selbstverständlich
sind auch andersartige Querschnitte für die Führungsmittel 14 denkbar,
die mit entsprechenden Gegenführungsmitteln 15 in
der Trägerplatte 9 zusammenwirken.
Um das Innenvolumen des Schaltelements 1 zu reduzieren,
ist ein Volumenreduktionselement 23 im Gehäuse 2 vorgesehen,
welches form- und/oder kraftschlüssig
im Gehäuse 2 angeordnet
sein kann. Auch ist es denkbar, dass dieses an dem Gehäuse 2 angespritzt
oder angeschweißt
ist. Von der Rückseite
des Betätigungselements 3 gehen
die beiden C-förmigen Abstandselemente 4 sowie
der Stößel 3b aus.
Außen am
Gehäuse 2 kann
beispielsweise noch ein längsseitig
ausgestalteter Steg als Halte-/Führungselement 22 vorgesehen
sein, um einen fälschlichen
Einbau des Schaltelements 1 in der zusätzlichen Baueinheit zu vermeiden.
-
In
der 5 und 6 ist nur eine Draufsicht auf
eine Trägerplatte 9 ohne
das Gehäuse 2 und das
Betätigungselement 3 dargestellt.
Dabei werden noch einmal verschiedene elektrische Anschlussmöglichkeiten
für das
Kontaktelement 7 gezeigt. In der 5 kommt
beispielsweise eine Schnappscheibe 7a zum Einsatz, die
ortsfest an der Trägerplatte 9 angeordnet
ist. Zur besseren Übersicht
ist die Schnappscheibe 7a nur gestrichelt dargestellt.
Diese Schnappscheibe 7a wird über ihre Haltebereiche 7e auf
der Trägerplatte 9 gehalten.
Hierbei kann eine elektrische Verbindung der Schnappscheibe 7a zu den
Leiterbahnen 10 bestehen. Wie weiter zu erkennen ist, sind
zwei Schaltkontakte 8 mittig unter der Ausbuchtung 7d der
Schnappscheibe 7a angeordnet. Bei einer Betätigung des
Schaltelements 1 wird nun diese elektrisch leitende Ausbuchtung 7d auf
die Schaltkontakte 8 gedrückt. Hierdurch entsteht eine elektrische
Verbindung zwischen den Schaltkontakten 8, die ebenfalls
eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlusskontakten 12 erzeugt.
Ebenfalls kann, sofern die Schnappscheibe 7a komplett elektrisch
leitend ausgestaltet ist, eine elektrische Verbindung zwischen den
Leiterbahnen 10, die an den Haltebereich 7e der
Schnappscheibe 7a angeordnet sind und zumindest einen Schaltkontakt 8 hergestellt werden.
Ferner sind in der 5 noch die verschiedenen Querschnitte
für die
Gegenführungsmittel 15 dargestellt.
-
In
der 6 kommt eine dreieckförmige Schnappscheibe 7a zum
Einsatz. Diese ist mit ihren Haltebereich 7e elektrisch
leitend mit der Trägerplatte 9 verbunden.
Bei einer Betätigung
des Schaltelements 1 wird eine elektrische Verbindung zwischen dem mittig
unter dem Kontaktelement 7 angeordneten Schaltkontakt 8 und
den an dem Haltebereich 7e vorgesehenen Schaltkontakten 8 hergestellt.
Somit sind die Haltebereiche 7e der Schnappscheibe 7a stets
elektrisch leitend mit den nach außen stehenden Schaltkontakten 8 verbunden.
-
Abschließend ist
zu erwähnen,
dass die hier dargestellten Ausführungsbeispiele
für das
erfindungsgemäße Schaltelement 1 beliebig
miteinander kombinierbar sind, sofern sie sich nicht explizit ausschließen.
-
- 1
- Schaltelement
- 2
- Gehäuse
- 3
- Betätigungselement
- 3a
- Führung
- 3b
- Stößel
- 3c
- Stößelkopf
- 3d
- Stößelfuß (tellerartig)
- 3e
- Feder
für Stößel
- 4
- Abstandselement
(C-förmig)
- 5
- Membrane
- 6
- Anschlagelement
- 7
- Kontaktelement
- 7a
- Schnappscheibe
- 7b
- Brücke (M-Förmig)
- 7c
- kalottenförmiger Bereich
- 7d
- Ausbuchtung
(elektrisch leitend)
- 7e
- Haltebereich
- 8
- Schaltkontakt
- 9
- Trägerplatte
- 10
- Leiterbahn
- 11
- Vertiefung
- 12
- Anschlußkontakt
- 13
- Anzeigeelement
- 14
- Führungsmittel
- 15
- Gegenführungsmittel
- 16
- elektrische
Leitung
- 17
- Sicherungselement
- 18
- Hinterschneidung
- 19
- Vorsprung
- 20
- Dichtung
- 21
- Vergussmasse
- 22
- Halte-/Führungselemente
- 23
- Volumenreduktionselement
- 24
- Feder
- 25
- Mindestabstand
- 26
- Pfeil
für Bewegungsrichtung
von 3 bzw. 7