DE102011016945B4

DE102011016945B4 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102011016945B4
Application number: DE102011016945A
Authority: DE
Inventors: Michael Geppert; Gerd Rudolph
Original assignee: Methode Electronics Malta Ltd
Current assignee: Methode Electronics Malta Ltd
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: JP6078866B2; JP2012199239A; DE102011016945A1; US20130068600A1

Abstract

Schaltvorrichtung, aufweisend ein Gehäuse (2), ein Betätigungsglied (3) zur Aufnahme einer Druckbetätigung, wenigstens zwei metallische Kontaktelemente (5, 6), wobei wenigstens ein Kontaktelement (5) eine gemeinsame Kontaktstelle (51) ist und wenigstens ein weiteres Kontaktelement (6) ein Schaltkontakt (61) ist, wobei die Kontaktelemente (5, 6) von außerhalb des Gehäuses (2) elektrisch kontaktierbar sind, einen Sprungschaltmechanismus (9), der betätigt wird, wenn das Betätigungsglied (3) in die vorgesehene Position gedrückt wird, wobei der Sprungschaltmechanismus (9) wenigstens ein erstes Betätigungselement (10), an welchem im Bereich eines ersten Endes (101) wenigstens ein Kontaktteil (81) zur Trennung bzw. Kontaktierung mit dem wenigstens einen Schaltkontakt (61), der seitlich, zu der Innenwand des Gehäuses (2) hin, angeordnet ist, angebracht ist und das mit dem zweiten Ende (102) an der gemeinsamen Kontaktstelle (51) drehbar gelagert ist, und ein zweites Betätigungselement (11) aufweist, das über ein zweites Ende (112) über das Betätigungsglied (3) Druck aufnehmen...

Description

Es wird eine Schaltvorrichtung zum exakten Schalten zwischen wenigstens zwei Schaltstellungen angegeben.
Aus der JP 2010073662 A ist eine zuvor bezeichnete Schaltvorrichtung offenbart. Diese Schaltvorrichtung weist den Nachteil auf, dass sie durch einen sehr komplizierten Aufbau gebildet ist.
Zum Stand der Technik gehört des Weiteren die JP 2008210654 A , die ebenfalls eine Schaltvorrichtung offenbart. Die Schaltvorrichtung weist ein Gehäuse, ein Betätigungsglied zur Aufnahme einer Druckbetätigung sowie wenigstens zwei metallische Kontaktelemente auf. Wenigstens ein Kontaktelement ist eine gemeinsame Kontaktstelle und wenigstens ein weiteres Kontaktelement ist ein Schaltkontakt. Dieser Schaltkontakt befindet sich etwa mittig im Gehäuse. Die Kontaktelemente sind von außerhalb des Gehäuses elektrisch kontaktierbar. Die Schaltvorrichtung weist einen Sprungschaltmechanismus auf, der betätigt wird, wenn das Betätigungsglied in die vorgesehene Position gedrückt wird. Der Sprungschaltmechanismus weist wenigstens ein erstes Betätigungselement auf, an welchem im Bereich eines ersten Endes wenigstens ein Kontaktteil zur Trennung bzw. Kontaktierung mit dem wenigstens einen Schaltkontakt angebracht ist, und das mit dem zweiten Ende an der gemeinsamen Kontaktstelle drehbar gelagert ist. Der Sprungschaltmechanismus weist ein zweites Betätigungselement auf, das über ein erstes Ende über das Betätigungsglied einen Druck aufnehmen kann. Eine Spannfeder ist zwischen dem ersten Betätigungselement und dem zweiten Betätigungselement angeordnet. Das zweite Betätigungselement ist an seinem zweiten Ende an einem separaten Lagerelement, das in der Nähe der gegenüberliegenden Innenkante des Gehäuses angeordnet ist, abgestützt. Der Kontaktteil ist einstückig zusammen mit dem ersten Betätigungselement ausgebildet. Durch die etwa mittige Anordnung des Schaltkontaktes besteht keine Möglichkeit der doppelten spiegelbildlichen Anordnung der Bauteile. Eine doppelte elektrische Schaltweise, das heißt eine elektrische Trennung von Schaltkreisen bei gleichzeitiger mechanischer Koppelung ist nicht möglich.
Aus der DE 10 2006 011 930 B3 ist ein elektrischer Schalter bekannt, bei dem ein Kontaktteil mit ein oder mehreren Federelementen unterschiedlicher Länge offenbart ist und die Federelemente an ihren Enden zu den Schaltkontakten hin einen Schaltkontaktpunkt aufweisen. Der Schalter zeigt des Weiteren ein Betätigungsglied und/oder einen Gehäusedeckel, der/die über ein Dichtungselement gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist/sind, sowie ein wannenförmig ausgebildetes Gehäuse. Auch bei diesem Stand der Technik ist durch die etwa mittige Anordnung des Schaltkontaktes keine Möglichkeit der doppelten spiegelbildlichen Anordnung der Bauteile gegeben.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung unter Zugrundelegung des Standes der Technik weiterzuentwickeln, die einen einfacheren Aufbau aufweist und zuverlässiger funktioniert. Insbesondere soll der zur Verfügung stehende Raum des Gehäuses so gut wie möglich ausgenutzt werden, wodurch eine besonders kompakte Gesamtgröße des Bauteils erreicht werden kann. Ferner soll der Vorteil der doppelten elektrischen Schaltweise, d. h. elektrischen Trennung von Schaltkreisen bei gleichzeitiger mechanischer Koppelung erreicht werden.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Die Aufgabe ist bei einer Schaltvorrichtung gelöst, die ein Gehäuse, ein Betätigungsglied zur Aufnahme einer Druckbetätigung und wenigstens zwei metallische Kontaktelemente aufweist. Wenigstens ein Kontaktelement bildet eine gemeinsame Kontaktstelle und wenigstens ein Kontaktelement ist ein Schaltkontakt. Die Kontaktelemente sind von außerhalb des Gehäuses elektrisch kontaktierbar. Die Schaltvorrichtung weist einen Sprungschaltmechanismus auf, der betätigt wird, wenn das Betätigungsglied in die vorgesehene Position gedrückt wird. Der Sprungschaltmechanismus weist wenigstens ein erstes Betätigungselement auf, an welchem im Bereich eines ersten Endes wenigstens ein Kontaktteil zur Trennung bzw. Kontaktierung mit den wenigstens einen Schaltkontakt angebracht ist. Das erste Betätigungselement ist mit dem zweiten Ende an der gemeinsamen Kontaktstelle drehbar gelagert. Der Sprungschaltmechanismus weist ein zweites Betätigungselement auf, das über ein erstes Ende über das Betätigungsglied Druck aufnehmen kann. Das zweite Betätigungselement ist an seinem zweiten Ende an der dem gemeinsamen Kontakt des Gehäuses gegenüberliegenden Innenkante des Gehäuses drehbar gelagert. Das zweite Betätigungselement ist an seinem zweiten Ende an der Innenkante des Gehäuses drehbar gelagert, die der Querseite des Gehäuses mit dem gemeinsamen Kontakt gegenüber liegt. Der wenigstens eine Kontakt ist seitlich, zu der Innenwand des Gehäuses hin, angeordnet. Zwischen dem ersten Betätigungselement und dem zweiten Betätigungselement ist eine Spannfeder angeordnet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Betätigungselement an seinem ersten Ende wenigstens eine Aussparung aufweist. In die Aussparungen greift vorzugsweise wenigstens ein Vorsprung ein, der an einer Innenkante des Gehäuses angebracht ist, an dem das zweite Ende des zweiten Betätigungselements gelagert ist. Durch den Vorsprung ist das zweite Betätigungselement gegen ein seitliches Verrutschen gesichert. Der Vorsprung ist vorzugsweise in seiner Form an die Form der Aussparung des zweiten Betätigungselements angepasst, so dass diese ineinandergreifen können. Anstelle einer Aussparung können auch zwei oder mehrere Aussparungen an dem zweiten Ende des zweiten Betätigungselements vorgesehen sein. An der Innenkante des Gehäuses sind hierbei dann entsprechend mehrere geeignete Vorsprünge vorhanden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem ersten Betätigungselement verbundene Kontaktteil gegen den Schaltkontakt vorgespannt ist. Durch die Vorspannung des Kontaktteils ist gewährleistet, dass das Kontaktteil einen ausreichend hohen Schleifwiderstand aufbringt, der durch die Bewegung des Sprungschaltmechanismus überwunden werden muss. Ist die Spannkraft der Spannfeder zwischen dem ersten und zweiten Betätigungselement größer als der Schleifwiederstand des Kontaktteils, schnappt der Sprungschaltmechanismus um und das Kontaktteil rutscht von dem Schaltkontakt auf eine Ruheposition bzw. von der Ruheposition auf den Schaltkontakt. Lastet auf dem Betätigungsglied kein Druck mehr, schnappt der Sprungschaltmechanismus durch die Spannkraft der Spannfeder wieder zurück in seine stabile Ausgangsposition. Das Kontaktteil rutscht hierbei wieder zurück auf den Schaltkontakt bzw. in die Ruheposition.
Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine Schaltkontakt seitlich, zu der Innenwand des Gehäuses hin angeordnet sind. Das mit dem ersten Betätigungselement verbundene Kontakteil ist zwischen dem ersten Betätigungselement und dem Schaltkontakt angeordnet. Vorzugsweise ist der Schaltkontakt in Kontakt zu der Innenwand des Gehäuses angeordnet, oder ist in einer Vertiefung der Innenwand angeordnet. Bei einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung mit zwei Schaltkontakten bildet die Innenwand zwischen den Schaltkontakten vorzugsweise einen ebenen Übergang. Dadurch wird erreicht, dass das Kontaktteil ohne Überwindung eines zusätzlichen Hindernisses zwischen den beiden Schaltkontakten gleiten kann. Der bzw. die Schaltkontakte selbst können jedoch für eine definierte gewünschte Erhöhung bzw. Erniedrigung des Schleifwiderstandes des Kontaktteils Vertiefungen oder Erhöhungen aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den wenigstens zwei ersten metallischen Kontaktelementen wenigstens zwei zweite metallische Kontaktelemente angeordnet sind. Hierbei bildet wiederum ein Kontaktelement einen gemeinsamen Kontakt und das weitere Kontaktelement ist ein Schaltkontakt. Die gemeinsamen Kontakte sowie die Schaltkontakte der ersten zwei metallischen Kontaktelemente sind jeweils parallel zu den zweiten zwei metallischen Kontaktelementen angeordnet. Zwischen einem Paar von zwei metallischen Kontaktelementen ist vorzugsweise jeweils ein Sprungschaltmechanismus angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese weitere Anordnungen von metallischen Kontaktelementen aufweist. Vorzugsweise ist zwischen zwei benachbarten Paaren von wenigstens zwei metallischen Kontaktelementen ein Sprungschaltmechanismus angeordnet.
Hierbei können metallischen Kontaktelemente auch beidseitig mittels zwei synchron schaltenden Sprungschaltmechanismen geschaltet werden. Bei einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung mit mehreren Sprungschaltmechanismen werden diese vorzugsweise synchron über ein gemeinsames Betätigungsglied geschaltet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten oder weiteren metallischen Kontaktelemente von den wenigstens zwei ersten metallischen Kontaktelementen sowie untereinander jeweils elektrisch isoliert sind.
Durch den Aufbau der Schaltvorrichtung ist es möglich, einen absolut synchron schaltenden Schalter zur Verfügung zu stellen, wobei eine einzelne Schalteinheit vorzugsweise jeweils drei Kontaktelemente umfassen, die einen gemeinsamen Kontakt und zwei Schaltkontakte umfasst. Es können mehrere Schalteinheiten zu einem zusammengefasst werden, um eine höhere Ausfallsicherheit zu erreichen.
Die zweiten bzw. weiteren metallischen Kontaktelemente sind von außerhalb des Gehäuses elektrisch kontaktierbar. Hierzu ragen die metallischen Kontaktelemente vorzugsweise aus dem Boden des Gehäuses ausreichend weit heraus.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres von außerhalb des Gehäuses kontaktierbares metallisches Kontaktelement aufweist. Vorzugsweise ist pro Gruppe von zwei Kontaktelementen – gemeinsame Kontaktstelle und ein Schaltkontakt – ein weiteres Kontaktelement vorgesehen. Das weitere Kontaktelement bildet einen weiteren Schaltkontakt. Der Sprungschaltmechanismus ist hierbei vorzugsweise zur Trennung bzw. Kontaktierung zwischen dem ersten Schaltkontakt und dem zweiten Schaltkontakt vorgesehen.
Die Kontaktelemente, wenigstens das erste Betätigungselement sowie das Kontaktteil und die Spannfeder bestehen aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise elektrisch leitfähigem Metall, wobei die einzelnen Bauteile aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien hergestellt sein können. Das zweite Betätigungselement ist notwendigerweise nicht Teil einer elektrischen Verbindung und kann daher sowohl aus elektrisch isolierenden Materialien, wie Kunststoff als auch aus elektrisch leitfähigen Materialien, wie Metallen bestehen Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erstes Betätigungselement ein weiteres Kontaktteil zur Trennung bzw. Kontaktierung mit den zwei weiteren Schaltkontakten aufweist, wobei das weitere Kontaktteil gegen die zwei weiteren Schaltkontakte vorgespannt ist.
Vorzugsweise sind die beiden mit dem ersten Betätigungselement verbundenen Kontakteile elektrisch voneinander isoliert.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement zwei mechanisch miteinander verbundene Bauteile aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltvorrichtung sind die beiden Bauteile des ersten Betätigungselements über ein Isolierelement mechanisch miteinander verbunden. Durch die mechanische Verbindung der beiden Bauteile des ersten Betätigungselements wirken die beiden Bauteile wie ein gemeinsames Element wobei die einzelnen Bauteile elektrisch voneinander isoliert sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil in ein oder mehrere Federelemente unterteilt ist. Vorzugsweise weisen wenigstens zwei der Federelemente des Kontaktteils eine unterschiedliche Länge auf. Bei einem Aufbau des Kontaktteils mit zwei Federelementen, die unterschiedliche Längen aufweisen, wird ein redundanter Aufbau des Kontaktteils erreicht. Durch diesen Aufbau des Kontaktteils ist jederzeit gewährleistet, dass das Kontaktteil sicher einen elektrischen Kontakt zu den Schaltkontakten aufweist, wenn es im Bereich dieser ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente an ihren, an den Schaltkontakten anliegenden Enden jeweils wenigstens einen die Federelemente überragenden Schaltkontaktpunkt aufweisen. Die Schaltkontaktpunkte der Federelemente bilden die elektrische Verbindung zu den Schaltkontakten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkontakte im Bereich der Kontaktbereiche mit den Schleifkontaktstellen wenigstens eine definierte Unebenheit aufweisen. Durch eine definierte Unebenheit beispielsweise in Form eines Vorsprungs oder einer Vertiefung kann der Schleifwiderstand zwischen dem Kontaktteil und den Schleifkontaktstellen definiert beeinflusst, zum Beispiels erhöht oder verringert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied mittels eines Dichtungselements gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Durch das Dichtungselement ist gewährleistet, dass möglichst wenige Verunreinigungen in das Innere des Gehäuses eindringen können. Des Weiteren wird durch das Dichtungselement eine Reduktion der durch den Sprungschaltmechanismus verursachten Geräuschentwicklung erreicht. Schaltvorrichtungen mit einem sprunghaft schaltenden Schaltmechanismus weisen für gewöhnlich eine möglicherweise störende Geräuschentwicklung auf. Durch eine Abdichtung des Gehäuses kann die Geräuschentwicklung deutlich reduziert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel mittels eines Dichtungselements gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Das Dichtungselement ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es das Gehäuse und den Gehäusedeckel umlaufend abdichtet. Durch eine Abdichtung der Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Gehäusedeckel wird eine weitere Reduktion störender Geräusche erreicht. Der Gehäusedeckel kann mit dem vorzugsweise wannenförmigen Gehäuse über beispielsweise eine Schnappverbindung verbunden sein. Alternativ kann der Gehäusedeckel auch mit dem Gehäuse mechanisch fest verbunden, beispielsweise verklebt oder verschweißt sein. Ist der Gehäusedeckel mit dem Gehäuse verschweißt oder verklebt, kann auch auf das weitere Dichtungselement verzichtet werden, wenn gewährleistet ist, dass die Klebefuge oder die Schweißnaht eine ausreichende Abdichtung bildet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse wannenförmig ausgebildet ist. Unter einem wannenförmigen Gehäuse ist zu verstehen, dass das Gehäuse einen Boden aufweist von dem sich vorzugsweise vier Seitenwände vorzugsweise senkrecht nach oben erstrecken. Im Boden des Gehäuses sind vorzugsweise Durchbrüche vorhanden, durch die die metallischen Kontaktelemente geführt sind. Die Durchführungen sind vorzugsweise an die Größe und Form der metallischen Kontaktelemente formschlüssig angepasst. Durch ein wannenförmiges Gehäuses kann effektiv verhindert werden, dass beispielsweise beim Verlöten der Schaltvorrichtung flüssiges Lötmaterial in den Innenraum des Gehäuses eindringen kann. Bei der Verwendung eines wannenförmigen Gehäuses mit einem umlaufenden Dichtungselement zwischen dem Gehäuse und dem Gehäusedeckel wird eine besonders gute Abdichtung des Gehäuses erreicht. Der Gehäusedeckel kann jedoch auch mit dem Gehäuse verklebt oder verschweißt sein, wobei hierbei ein zusätzliches Dichtungselement weiterhin mit vorgesehen sein kann, oder es kann auf das zusätzliche Dichtungselement verzichtet werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch den Aufbau des Sprungschaltmechanismus dieser in ungedrückter Stellung gehalten ist, wenn kein Druck auf das Betätigungsglied ausgeübt wird. Der Sprungschaltmechanismus weist eine stabile Position auf, bei der das Betätigungsglied in ungedrückter Stellung ist. Bei gedrückter Stellung des Betätigungsglieds befindet sich der Sprungschaltmechanismus in einer instabilen Stellung.
Durch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist eine einfache und zuverlässige Durchführung von Schaltvorgängen möglich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Es zeigen:
1 eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Schaltvorrichtung,
2 einen Querschnitt durch die Schaltvorrichtung gemäß 1,
3a und 3b verschiedene Ansichten der Schaltvorrichtung ohne Gehäuse,
4 ein Kontaktteil,
5 eine weitere Ansicht der Schaltvorrichtung ohne Gehäuse bei Betätigung,
6a und 6b verschiedene Ansichten des Sprungschaltmechanismus der Schaltvorrichtung,
7 eine dreidimensionale Ansicht des zweiten Betätigungselements des Sprungschaltmechanismus und
8a und 8b verschiedene Ansichten der Anordnung des zweiten Betätigungselements im Gehäuse der Schaltvorrichtung.
In 1 ist eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 dargestellt. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Gehäusedeckel 23. Zur Betätigung der Schaltvorrichtung 1 weist diese ein Betätigungsglied 3 auf, das über die Oberseite der Schaltvorrichtung 1 betätigt werden kann. Das Betätigungsglied 3 ist über ein Dichtungselement 13 gegenüber dem Gehäusedeckel 23 abgedichtet. Aus der Unterseite des Gehäuses 2 der Schaltvorrichtung 1 ragen mehrere Kontaktelemente 5, 6, 7, 15, 16, 17 zur Kontaktierung der Schaltvorrichtung 1 hervor.
In 2 ist ein Querschnitt durch die Schaltvorrichtung 1 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform dargestellt. Im Inneren des wannenförmigen Gehäuses 2 der Schaltvorrichtung 1 ist ein Sprungschaltmechanismus 9 angeordnet. Der Sprungschaltmechanismus 9 umfasst ein erstes Betätigungselement 10 und ein zweites Betätigungselement 11, die miteinander über eine Spannfeder 12 verbunden sind. Zur Betätigung der Schaltvorrichtung 1 wird ein Druck über das Betätigungsglied 3 auf der Oberseite der Schaltvorrichtung 1 ausgeübt. Das Betätigungsglied 3 ist über eine Öffnung 4 im Gehäusedeckel 23 nach außen geführt. Zwischen dem Gehäuse 2 und dem Gehäusedeckel 23 ist in der dargestellten Ausführungsform ein umlaufendes Dichtungselement 14 angeordnet. Durch das Dichtungselement 14 wird die Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und dem Gehäusedeckel 23 gegen eindringende Verunreinigungen geschützt, wobei gleichzeitig eine Reduktion der nach außen dringenden Geräusche bei der Betätigung des Sprungschaltmechanismus 9 erreicht wird.
Das Betätigungsglied 3 überträgt den Druck auf das zweite Betätigungselement 11, das hierbei nach unten schwenkt. Das zweite Betätigungselement 11 ist an der linken Innenkante des Gehäuses abgestützt. Der Gehäusedeckel 23 weist im Bereich der Abstützstelle des zweiten Betätigungselements 11 einen Zapfen auf, der sich von dem Gehäusedeckel 23 in das Gehäuse 2 hinein erstreckt. Der Zapfen 24 ragt vorzugsweise so tief in das Gehäuse 2 hinein, dass das zweite Betätigungselement 11 im Bereich seiner Abstützstelle an einer ungewünschten Bewegung senkrecht nach oben gehindert wird. Der Zapfen 24 lässt dem zweiten Betätigungselement 11 ausreichend Raum, so dass die Drehbewegung für das Umschnappen des Sprungschaltmechanismus 9 weiterhin möglich ist. Alternativ kann an der Innenwand des Gehäuses 2 in diesem Bereich anstelle eines Zapfens 24 ausgehend vom Gehäusedeckel 23 ein ausreichend groß dimensionierter Vorsprung an der Innenwand des Gehäuses 2 vorgesehen sein, der die gleiche Funktion erfüllt, wie der Zapfen 24.
Durch die Bewegung des zweiten Betätigungselements 11 wird die Spannfeder 12 gespannt die, sobald die Zugkraft der Spannfeder 12 groß genug ist, das erste Betätigungselement 10 aus seiner stabilen Ruheposition bewegt. Das erste Betätigungselement 10 schwenkt hierbei nach unten, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem gemeinsamen Kontaktelement 5 und einem Kontaktelement 7 umgeschaltet wird auf das weitere Kontaktelement 6. Lastet auf dem Betätigungsglied 3 kein Druck springt der Sprungschaltmechanismus 9 aus seiner instabilen Lage wieder zurück in seine stabile Ausgangslage, die in 2 dargestellt ist.
In den 3a und 3b sind verschiedene Ansichten der Schaltvorrichtung 1 ohne Gehäuse 2 dargestellt. Das erste Betätigungselement 10 des Sprungschaltmechanismus ist, wie in 3A zu erkennen ist, an einem gemeinsamen Kontakt 151 abgestützt. Die Abstützstelle des ersten Betätigungselements 10 an dem gemeinsamen Kontakt 151 bildet den Drehpunkt des ersten Betätigungselements 10. An dem ersten Betätigungselement 10 ist ein Kontaktteil 82 angebracht. Das Kontaktteil 82 ist parallel zu dem ersten Betätigungselement 10 angeordnet. Bei der Bewegung des ersten Betätigungselements 10 wird das Kontaktteil 82 mit bewegt, so dass das Kontaktteil 82 bei der Schwenkbewegung des ersten Betätigungselements 10 zwischen dem ersten Schaltkontakt 171 und den zweiten Schaltkontakt 161 mit verschwenkt wird. Das Kontaktteil 82 bildet zusammen mit dem ersten Betätigungselement 10 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktelement 15 und den beiden weiteren Kontaktelementen 16 bzw. 17.
Das erste Betätigungselement 10 ist mit einem Ende an einer Abstützstelle an den gemeinsamen Kontaktstellen 51 drehbar gelagert. Die Abstützstelle ist in der dargestellten Ausführungsform als Stufe an den gemeinsamen Kontaktstellen 51 ausgeführt. Hierbei weist der Gehäusedeckel 23 in diesem Bereich vorzugsweise einen sich in das Gehäuse erstreckenden Zapfen auf, der verhindert, dass sich das erste Betätigungselement 10 von der Abstützstelle zu weit nach oben entfernt. Alternativ kann dies durch eine geometrische Ausgestaltung der gemeinsamen Kontaktstellen 51 beispielsweise in Form einer Kerbe erfolgen.
Bei der in 3b dargestellten Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 wurden die vorderen Kontaktelemente 15, 16, 17 sowie das vordere Kontaktteil 82 entfernt, so dass der Sprungschaltmechanismus 9 zwischen den Kontaktelementen 15, 16, 17 bzw. 5, 6, 7 sichtbar ist.
In der 4 ist beispielhaft eine Ausführungsform des Kontaktteils 81 dargestellt. Das Kontaktteil 81 weist zwei unterschiedlich lange Federelemente 811 und 812 auf. Die Länge L1 des ersten Federelements 811 ist hierbei größer als die Länge L2 des zweiten Federelements 812. Das erste Federelement 811 umgibt das zweite Federelement 812 U-förmig.
In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen kann das Kontaktteil 81 auch nur einen oder mehrere gefederte Arme aufweisen.
Das Kontaktteil 81 weist an dem rechten Ende zwei Öffnungen 815 auf über die es an dem ersten Betätigungselement 10 des Sprungschaltmechanismus 9 befestigbar ist. Das Kontaktteil 81 kann beispielsweise mittels Laserschweißen, Löten oder eines anderen geeigneten Verfahren mechanisch fest mit dem ersten Betätigungselement mechanisch fest verbunden sein. An den sich gegenüberliegenden Enden der Federelemente 811, 812 weisen diese Schaltkontaktpunkte 813, 814 auf.
Durch die Ausgestaltung des Kontaktteils 81 mit zwei oder mehr Federelementen 811, 812 wird eine höhere Zuverlässigkeit der Schaltvorrichtung erreicht. Bei einigen Anwendungen ist es jedoch ausreichen, wenn das Kontaktteil 81 nur ein Federelemente aufweist.
Durch die Anordnung der Federelemente 811, 812, die unterschiedliche Längen L1, L2 aufweisen, kann zudem der Schleifwiederstand zwischen dem Kontaktteil 81 und den Schaltkontakten definiert variiert werden. Zur weiteren Erhöhung des Schleifwiderstandes zwischen den Schaltkontakten und dem Kontaktteil können die Schaltkontakte mit geometrisch ausgestalteten Vorsprüngen, Vertiefungen usw. versehen sein, die von dem oder den Schaltkontaktpunkten der Federelemente vor einem umschalten erst überwunden werden müssen. Durch derartige geometrische Ausgestaltungen der Schaltkontakte ist ein definierter Schleifwiderstand einstellbar.
In 5 ist eine weitere Ansicht der Schaltvorrichtung 1, analog zu der in 3b gezeigten Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 dargestellt. Die Schaltvorrichtung 1 ist in 5 bei Betätigung des Betätigungsgliedes 3 gezeigt, wobei der Sprungschaltmechanismus 9 in eine instabile Lage umgeschnappt ist. Das Kontaktteil 81 liegt hierbei an dem zweiten Schaltkontakt 61 an.
In den 6a und 6b sind verschiedene Ansichten des Sprungschaltmechanismus 9 der Schaltvorrichtung 1 dargestellt. In 5a ist der Sprungschaltmechanismus 9 zusammen mit dem Betätigungsglied 3 dargestellt. Der Sprungschaltmechanismus 9 setzt sich zusammen aus einem ersten Betätigungselement 10 und einem zweiten Betätigungselement 11 die über eine Spannfeder 12 miteinander verbunden sind. Das erste Betätigungselement 10 ist im Bereich eines ersten Endes 101 nach unten verschwenkbar. An dem gegenüberliegenden Ende 102 des ersten Betätigungselements 10 ist dieses abgestützt wobei die Abstützstelle an der gemeinsamen Kontaktstelle, die in 6a nicht dargestellt ist, drehbar gelagert. Das zweite Betätigungselement 11 ist an einem ersten Ende 111 drehbar an einer Innenkante des Gehäuses der Schaltvorrichtung gelagert ist. Das gegenüberliegende zweite Ende 112 des zweiten Betätigungselements 11 schwenkt bei einer Betätigung des Betätigungsglieds 3 nach unten. Das Betätigungsglied 3 drückt hierbei vorzugsweise direkt auf das zweite Ende 112 des zweiten Betätigungselements 11.
Im Bereich der Spannfeder 12 ist in 6a schematisch ein Isolierteil 8 angedeutet. Das Isolierteil 8 verbindet die beiden Bauteile 103, 104 des ersten Betätigungselements 10 mechanisch miteinander. Die beiden Bauteile 103, 104 des ersten Betätigungselements 10 sind in 6b, in dreidimensionaler Ansicht des Sprungschaltmechanismus 9 erkennbar.
In 6b ist auch zu erkennen, dass die Spannfeder 12 an einer vorzugsweise metallischen Öse 105 eines Bauteils 103 des ersten Betätigungselements 10 eingehängt ist. Alternativ kann die Spannfeder auch an dem weiteren Bauteil 104 des ersten Betätigungselements 10 eingehängt sein. Durch das, in 6a dargestellte Isolierteil 8, dass die beiden Bauteile 103, 104 des ersten Betätigungselements 10 mechanisch miteinander verbindet, wirkt die auf die Spannfeder 12 einwirkende Kraft somit auf beide Bauteile 103, 104 des ersten Betätigungselements 10. In 6b ist auch zu erkennen, dass das zweite Betätigungselement 11 an seinem ersten Ende 111 eine Aussparung 113 aufweist. Das zweite Betätigungselement 11 ist im Detail in 7 dargestellt.
In 7 ist eine dreidimensionale Ansicht des zweiten Betätigungselements 11 des Sprungschaltmechanismus 9 dargestellt. Das zweite Betätigungselement 11 weist an seinem ersten Ende 111 eine Aussparung 113 auf. Die Aussparung 113 ist in der, in 7 dargestellten Ausführungsform des zweiten Betätigungselements 11, U-förmig ausgeführt. An seinem zweiten Ende 112 weist das zweite Betätigungselement 11 eine Öffnung 114 auf. Über die Öffnung 114 kann die Spannfeder 12, die in den 6a und 6b dargestellt ist, an dem zweiten Betätigungselement 11 eingehängt werden. Bei einer Bewegung des zweiten Betätigungselements 11 wird somit über die Spannfeder 12 eine Zugkraft auf das erste Betätigungselement 10 ausgeübt.
In den 8a und 8b sind verschiedene Ansichten der Anordnung des zweiten Betätigungselements 11 im Gehäuse 2 der Schaltvorrichtung 1 dargestellt. In den 8a und 8b wurden Teile des Sprungschaltmechanismus nicht dargestellt, um einen besseren Blick auf die Anordnung des zweiten Betätigungselements 11 in dem Gehäuse 2 der Schaltvorrichtung 1 zu ermöglichen. Das zweite Betätigungselement 11 ist an seinem ersten Ende 111 an einer Innenkante 21 des Gehäuses 2 drehbar gelagert. An der Innenkante 21 des Gehäuses 2 ist vorzugsweise ein Vorsprung 22 angeordnet, der in die Aussparung 113 am ersten Ende 111 des zweiten Betätigungselements 11 eingreift. Durch den Vorsprung 22 und die Aussparung 113 wird ein seitliches Verrutschen des zweiten Betätigungselements 11 im Gehäuse verhindert. Die Form des Vorsprungs 22 sowie die Form der Aussparung 113 sind möglichst kompatibel zueinander ausgeführt. Die Form des Vorsprungs 22 dem die Form der Aussparung 113 sind nicht auf die in den Figuren dargestellten Formen beschränkt.
In der 8b ist auch zu erkennen, dass die beiden Schaltkontakte 61 und 71 an der Innenwand des Gehäuses 2 derart angebracht sind, dass zwischen den beiden Schaltkontakten 61, 71 ein Teil 24 der Innenwand des Gehäuses 2 angeordnet ist, so dass eine möglichst ebene Oberfläche von dem ersten Schaltkontakt 61 über die Innenwand des Gehäuses zu den zweiten Schaltkontakt 71 gegeben ist. Dadurch kann das Kontaktteil 81 bei einer Bewegung des ersten Kontaktteils leicht zwischen den beiden Schaltkontakten 61 bzw. 71 hin und her gleiten. Die Innenwand des Gehäuses 2 auf der gegenüberliegenden Seite, im Bereich der weiteren Schaltkontakte 161 bzw. 171 ist entsprechend ausgebildet. Die gemeinsamen Kontaktstellen, an denen das erste Betätigungselement drehbar gelagert ist, sind vorzugsweise von den Seitenwänden des Gehäuses 2 beabstandet angeordnet, damit das erste Betätigungselement an diesem drehbar gelagert werden kann. Die gemeinsamen Kontaktstellen sind jedoch vorzugsweise derart weit voneinander seitlich beabstandet, dass das Betätigungsglied 3 ausreichend Raum zur Verfügung steht, um zwischen den gemeinsamen Kontaktstellen auf und ab bewegt zu werden.
In den 1 bis 8b ist nur eine Ausführungsform der Schaltvorrichtung mit zwei Gruppen von drei Kontaktelementen (5, 6, 7 bzw. 15, 16, 17) dargestellt. Die Schaltvorrichtung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. So kann die Schaltvorrichtung auch mehr als zwei Gruppen von Kontaktelementen aufweisen. Vorzugsweise ist jeweils zwischen zwei benachbarten Gruppen von Kontaktelementen ein Sprungschaltmechanismus angeordnet. Vorzugsweise sind mehrere Sprungschaltmechanismen über ein gemeinsames Betätigungsglied betätigbar, so dass ein synchroner Schaltvorgang für alle Gruppen von Kontaktelementen erfolgt.
Bei der in den 1 bis 8b dargestellten Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 erfolgt bei einem Schaltvorgang zuerst eine Trennung des Kontaktteils von dem ersten Schaltkontakt bevor die Kontaktierung des zweiten Schaltkontakts erfolgt. Alternativ kann bereits eine Kontaktierung des zweiten Schaltkontakts erfolgen, bevor eine Trennung von dem ersten Schaltkontakt erfolgt ist.
Obwohl die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in den 1 bis 8b nur für eine Ausführungsform mit einer gemeinsamen Kontaktstelle und zwei Schaltkontakten gezeigt ist, kann die erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung nur einem Schaltkontakt pro Seite aufweisen, der bei Betätigung des Sprungschaltmechanismus eine elektrische Verbindung zwischen der gemeinsamen Kontaktstelle und einem Schaltkontakt aus einer ungeschalteten Position erfolgt, oder aber eine Trennung der elektrischen Verbindung aus einer geschalteten Position in eine ungeschaltete Position.
Bezugszeichenliste

1: Schaltvorrichtung
2: Gehäuse
21: Innenkante des Gehäuses 2
22: Vorsprung an der Innenkante 21
23: Gehäusedeckel
24: Zapfen
3: Betätigungsglied
4: Öffnung im Gehäusedeckel 23
5: Kontaktelement
51: gemeinsame Kontaktstelle
6: Kontaktelement
61: Schaltkontakt
7: Kontaktelement
71: Schaltkontakt
8: Isolierelement
81: Kontaktteil
811: Federelement
812: Federelement
813: Schaltkontaktpunkt
814: Schaltkontaktpunkt
815: Öffnung
82: Kontaktteil
9: Sprungschaltmechanismus
10: erstes Betätigungselement
101: erstes Ende des ersten Betätigungselements 10
102: zweites Ende des ersten Betätigungselements 10
103: Bauteil des ersten Betätigungselements 10
104: Bauteil des ersten Betätigungselements 10
105: Öse
11: zweites Betätigungselement
111: erstes Ende des zweiten Betätigungselements 11
112: zweites Ende des zweiten Betätigungselements 11
113: Aussparung
114: Öffnung
12: Spannfeder
13: Dichtungselement
14: Dichtungselement
15: Kontaktelement
151: gemeinsame Kontaktstelle
16: Kontaktelement
161: Schaltkontakt
17: Kontaktelement
171: Schaltkontakt
L1: Länge des Federelements 811
L2: Länge des Federelements 811

Claims

Schaltvorrichtung, aufweisend ein Gehäuse (2), ein Betätigungsglied (3) zur Aufnahme einer Druckbetätigung, wenigstens zwei metallische Kontaktelemente (5, 6), wobei wenigstens ein Kontaktelement (5) eine gemeinsame Kontaktstelle (51) ist und wenigstens ein weiteres Kontaktelement (6) ein Schaltkontakt (61) ist, wobei die Kontaktelemente (5, 6) von außerhalb des Gehäuses (2) elektrisch kontaktierbar sind, einen Sprungschaltmechanismus (9), der betätigt wird, wenn das Betätigungsglied (3) in die vorgesehene Position gedrückt wird, wobei der Sprungschaltmechanismus (9) wenigstens ein erstes Betätigungselement (10), an welchem im Bereich eines ersten Endes (101) wenigstens ein Kontaktteil (81) zur Trennung bzw. Kontaktierung mit dem wenigstens einen Schaltkontakt (61), der seitlich, zu der Innenwand des Gehäuses (2) hin, angeordnet ist, angebracht ist und das mit dem zweiten Ende (102) an der gemeinsamen Kontaktstelle (51) drehbar gelagert ist, und ein zweites Betätigungselement (11) aufweist, das über ein zweites Ende (112) über das Betätigungsglied (3) Druck aufnehmen kann und das an seinem ersten Ende (111) an der, dem gemeinsamen Kontakt (51) des Gehäuses (2) gegenüberliegenden Innenkante (21) des Gehäuses (2) drehbar gelagert ist, und bei dem eine Spannfeder (12) zwischen dem ersten Betätigungselement (10) und dem zweiten Betätigungselement (11) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite Betätigungselement (11) an seinem ersten Ende (111) wenigstens eine Aussparung (113) aufweist, in die wenigstens ein Vorsprung (22) an der Innenkante (21) des Gehäuses (2) eingreift, wodurch das zweite Betätigungselement (11) gegen ein seitliches Verrutschen gesichert ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, bei der das mit dem ersten Betätigungselement (10) verbundene Kontaktteil (81) gegen den wenigstens einen Schaltkontakt (61) vorgespannt ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, bei der parallel zu den ersten zwei metallischen Kontaktelementen (5, 6) wenigstens zwei zweite metallische Kontaktelemente (15, 16) angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die zweiten zwei metallischen Kontaktelemente (15, 16) von den ersten zwei metallischen Kontaktelementen (5, 6) elektrisch isoliert sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die zweiten metallischen Kontaktelemente (15, 16) von außerhalb des Gehäuses (2) elektrisch kontaktierbar sind und eine gemeinsame Kontaktstelle (151) und wenigstens einen Schaltkontakt (161) umfassen.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der das erste Betätigungselement (10) ein weiteres Kontaktteil (82) zur Trennung bzw. Kontaktierung mit dem weiteren Schaltkontakt (161) aufweist, das gegen den weiteren Schaltkontakt (161) vorgespannt ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die beiden mit dem ersten Betätigungselement (10) verbundenen Kontakteile (81, 82) elektrisch voneinander isoliert sind.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, bei der das erste Betätigungselement (10) zwei mechanisch miteinander verbundene Bauteile (103, 104) aufweist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 9, bei dem die beiden Bauteile (103, 104) des ersten Betätigungselements (10) über ein Isolierelement (8) mechanisch miteinander verbunden sind.
Schaltvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, bei der der Schaltkontakt (6 bzw. 61) bei stabiler Position des Sprungschaltmechanismus (9) mit der gemeinsamen Kontaktstelle (5 bzw. 51) elektrisch leitend verbunden oder von dieser getrennt ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die ein weiteres von außerhalb des Gehäuses (2) kontaktierbares metallisches Kontaktelement (7 bzw. 17) aufweist, das einen weiteren Schaltkontakt (71 bzw. 171) bildet, wobei der Sprungschaltmechanismus (9) zur Trennung bzw. Kontaktierung zwischen dem ersten Schaltkontakt (61 bzw. 161) und dem zweiten Schaltkontakt (71 bzw. 171) vorgesehen ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, bei der das Kontaktteil (81, 82) ein oder mehrere Federelemente (811, 812) aufweist, wobei die wenigstens zwei der Federelemente (811, 812) eine unterschiedliche Länge (L1, L2) aufweisen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 13, bei der das oder die Federelemente (811, 812) an ihren, an den Schaltkontakten (61, 71, bzw. 161, 171) anliegenden Enden jeweils wenigstens einen die Federelemente (811, 812) überragenden Schaltkontaktpunkt (813, 814) aufweisen.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Schaltkontakte (6, 7 bzw. 16, 17) im Bereich der Kontaktbereiche mit den Schleifkontaktpunkten (813, 814) wenigstens eine definierte Unebenheit aufweisen.
Schaltvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, bei der das Betätigungsglied (3) und/oder der Gehäusedeckel (23) über ein Dichtungselement (13) gegenüber dem Gehäuse (2) abgedichtet sind und/oder das Gehäuse (2) wannenförmig ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, bei der das Betätigungsglied (3) durch den Aufbau des Sprungschaltmechanismus (9) in ungedrückter Stellung gehalten ist.