DE19604128C1 - Schaltanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung mit zwei in un­ terschiedlichen Strukturebenen übereinander angeordneten Kon­ taktflächen, die jeweils zumindest teilweise elektrisch leit­ fähig sind und die durch eine elastisch komprimierbare Iso­ lierstruktur im unbelasteten Ruhezustand zueinander beabstan­ det und bei einer Druckbelastung von außen wenigstens auf Hö­ he der Druckbelastung miteinander kontaktierbar sind.

Eine solche Schaltanordnung ist in Form einer Schaltmatte aus der DE 35 07 922 C2 bekannt. Die Schaltmatte weist zwei durch eine elastisch komprimierbare Isolierstruktur zueinander be­ abstandete flexible Kontaktflächen auf. Eine der beiden die Kontaktflächen darstellenden elektrisch leitfähigen Kontakt­ folien ist zu der anderen Kontaktfolie hin mit Auswölbungen versehen, die Kontaktvorsprünge bilden. Beide Kontaktfolien sind außen von einer elastischen Beschichtung umschlossen, die gleichzeitig die Auswölbungen in der einen Kontaktfolie fixiert. Durch das Anschließen der Kontaktflächen an einen gemeinsamen Stromkreis wird bei einer Kontaktierung der Kon­ taktflächen ein Schaltvorgang bewirkt. Ein redundanter Auf­ bau der Schaltanordnung ist bei dieser Lösung nicht vorgese­ hen.

Es ist auch eine Schaltmatte mit einem redundanten Aufbau durch zwei voneinander unabhängige Schaltkreise bekannt (DE 42 40 622 C2), bei der in einfacher Weise eine entsprechend vergrößerte Anzahl von Kontaktflächen übereinander gestapelt ist. Dadurch ergibt sich jedoch eine vergrößerte Bauhöhe. Die redundante Schaltanordnung gemäß der DE 42 40 622 C2 ist ent­ weder als Schaltmatte oder als Schaltplatte aufgebaut.

Aus der GB 1 521 474 sind Schaltanordnungen bekannt, die zwei in einer gemeinsamen Strukturebene kammartig ineinandergrei­ fende, elektrisch leitfähige Strukturen aufweisen, die an ei­ nen einzelnen, gemeinsamen Schaltkreis angeschlossen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltanordnung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die einen redundanten Aufbau aufweist, ohne in ihrer Bauhöhe gegenüber einfachen Schalt­ anordnungen vergrößert zu sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede der beiden Kon­ taktflächen deckungsgleich zu der anderen Kontaktfläche in ihrer Strukturebene jeweils mit wenigstens zwei elektrisch leitfähigen Strukturen versehen ist, die jeweils an einen ge­ trennten Schaltkreis anschließbar sind, und die jeweils meh­ rere streifenartige Strukturabschnitte aufweisen, die - ab­ wechselnd den verschiedenen Schaltkreisen zugeordnet - neben­ einander und jeweils gegeneinander isoliert angeordnet sind. Dadurch wird in einfacher Weise ein redundanter Aufbau der Schaltanordnung geschaffen, ohne daß die Bauhöhe der Schaltanordnung gegenüber bekannten Schaltanordnungen mit einfachem Schaltkreis vergrößert ist. Denn durch die Anord­ nung der elektrisch leitfähigen Strukturabschnitte in einer gemeinsamen Strukturebene - jedoch den unterschiedlichen Schaltkreisen zugeordnet - werden bei einer Druckbelastung immer zwei unterschiedliche Strukturabschnitte mit den deckungsgleichen Strukturabschnitten der anderen Kontaktfläche kontaktiert, wodurch gleichzeitig beide Schaltkreise geschal­ tet werden. Durch den identischen Aufbau beider Kontaktflä­ chen, d. h. durch die jeweils exakt übereinander angeordneten und über den identischen Stromkreis einander zugeordneten elektrisch leitfähigen Strukturen in beiden Strukturebenen und damit an beiden Kontaktflächen wird somit bei einer Druckbelastung von außen und einer daraus resultierenden Kon­ taktierung der Schaltanordnung immer gleichzeitig eine dop­ pelte - oder bei einer größeren Anzahl von Schaltkreisen eine entsprechend mehrfache - Schaltung erzielt, so daß ein ent­ sprechender Schaltvorgang mit doppelter oder mehrfacher Si­ cherheit durchgeführt wird. Selbstverständlich müssen die streifenartigen Strukturabschnitte so schmal ausgebildet und/oder so dicht nebeneinander in den übereinander ausgerichte­ ten Strukturebenen angeordnet sein, daß bei einer Druckbela­ stung auch gleichzeitig wenigstens zwei Strukturabschnitte kontaktiert werden. Je nach dem speziellen Anwendungsgebiet als Schaltmatte, als Schaltplatte oder als Schaltleiste für eine Schließkantensicherung wird die Dimensionierung der Strukturabschnitte entsprechend auf den jeweiligen Einsatz­ fall angepaßt.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die leitfähigen Struktu­ ren zumindest teilweise ineinandergreifend und gegeneinander isoliert in der jeweiligen Strukturebene angeordnet. Dadurch ist es möglich, die leitfähigen Strukturen jeweils einstückig auszubilden und dennoch die zur Verfügung stehende Kontakt­ fläche weitgehend vollständig auszunützen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei leitfähige Strukturen in jeder Strukturebene vorgesehen, die kammartig ineinandergreifen. Dies ist eine besonders einfach herstell­ bare Ausführung, die aufgrund der kammartigen Ausbildung der Strukturen eine mäanderförmig zwischen diesen verlaufende Isolierung bewirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die leitfähigen Strukturen auf einer flexiblen Trägerfolie aufgebracht. Diese Ausführung ist besonders vorteilhaft für den Einsatz der Schaltanordnung als Schaltmatte. Die leitfähigen Strukturen können dabei in einfacher Weise entweder auf der flexiblen Trägerfolie aufgeklebt oder aber durch entsprechende Be­ schichtung aufgebracht sein. Vorteilhaft sind die leitfähigen Strukturen als Zuschnitt aus einer elektrisch leitfähigen flexiblen Leiterfolie herstellbar und mit einer entsprechen­ den Deckmatte oder -platte verklebbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die leitfähigen Strukturen auf einer starren Trägerplatte aufgebracht. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für den Einsatz als steife Schaltplatte. Ist die Trägerplatte als Leiterplatte - insbesondere aus Epoxidharz - ausgebildet, so sind die leitfähigen Strukturen durch entsprechendes Abätzen der lei­ tenden Beschichtung der Leiterplatte in an sich bekannter Weise erzielbar.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend sind bevorzugte Ausführungs­ beispiele der Erfindung beschrieben und anhand der Zeichnun­ gen dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer perspektivischen Explosi­ onsdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Schaltanordnung in Form einer Schaltmatte,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Schaltanordnung ähnlich Fig. 1 in Form einer Schaltmatte oder einer Schaltplatte, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die leitfähigen Strukturen der Schaltanordnungen nach den Fig. 1 oder 2.

Eine erfindungsgemäße Schaltanordnung in Form einer Schalt­ matte nach Fig. 1 ist aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich schematisch dargestellt, wobei insbesondere die Dimensionie­ rung der verschiedenen, nachfolgend näher beschriebenen Bau­ teile übertrieben dargestellt ist und bei einer praktischen Ausführung anders gestaltet ist. Die Schaltmatte weist eine flexible Deckmatte (1) auf, die die Abdeckung der Schaltmatte bildet. Die Schaltmatte weist außerdem eine Grundplatte (2) auf, die mit einem nach oben abragenden Rand (6) versehen ist, auf den die Deckmatte (1) aufgesetzt wird. Sowohl die Deckmatte (1) als auch die Grundplatte (2) sind jeweils aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Die Deck­ matte (1) und die Grundplatte (2) einschließlich des Randes (6) werden beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Gußverfahren unlösbar miteinander verbunden. Auf der der Grundplatte (2) zugewandten Unterseite der Deckmatte (1) weist die Deckmatte (1) eine nachfolgend näher beschriebene elektrisch leitfähige Kontaktfläche (3, 4) auf. Auf der der Deckmatte (1) zugewandten Oberseite der Grundplatte (2) ist eine weitere, mit der Kontaktfläche (3, 4) der Deckmatte (1) deckungsgleiche Kontaktfläche (3a, 4a) vorgesehen, die eben­ falls nachfolgend näher beschrieben wird.

Jede Kontaktfläche (3, 4; 3a, 4a) weist jeweils eine Struk­ turebene auf, in der jeweils zwei elektrisch leitfähige Strukturen (3, 4 bzw. 3a, 4a) angeordnet sind. Die Kontakt­ flächen und damit auch die Strukturebenen sind parallel zu­ einander angeordnet. Die elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) sind jeweils aus einer elektrisch leitfähigen, flexiblen Leiterfolie hergestellt und mit der Oberseite der Grundplatte (2) bzw. der Unterseite der Deckmatte (1) verbun­ den, insbesondere verklebt. Die beiden, jeweils in einer Strukturebene angeordneten elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a), die jeweils gemeinsam eine Kontaktfläche bil­ den, sind kammförmig gestaltet, wobei die beiden einander in einer gemeinsamen Strukturebene zugeordneten Strukturen (3, 4 bzw. 3a, 4a) jeweils streifenförmige Strukturabschnitte auf­ weisen, die kammartig ineinandergreifen. Die beiden leitfähi­ gen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) in jeder Strukturebene sind derart spiegelsymmetrisch zueinander gestaltet, daß die streifenförmigen Strukturabschnitte der einen Struktur (3) jeweils in die zwischen den streifenförmigen Strukturab­ schnitten der anderen Struktur (4) verbleibenden Zwischen­ räume eingreifen, ohne daß die streifenförmigen Strukturab­ schnitte oder die übrigen Bereiche der Strukturen (3, 4; 3a, 4a) einer Strukturebene jedoch miteinander elektrisch in Ver­ bindung stehen. Die beiden elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) einer Strukturebene, die gemeinsam eine Kon­ taktfläche bilden, sind vielmehr gegeneinander isoliert, wo­ bei diese Isolierung über die gesamte Kontaktfläche mäander­ förmig zwischen den beiden Strukturen (3, 4; 3a, 4a) ver­ läuft. Im Bereich der mäanderförmigen Isolierung sind die Strukturen einschließlich der streifenförmigen Strukturab­ schnitte zueinander beabstandet und gegebenenfalls durch das Einfügen eines isolierenden Materialstreifens zusätzlich von­ einander getrennt.

Die beiden elektrisch leitfähigen Strukturen (3 und 3a) sowie die beiden elektrisch leitfähigen Strukturen (4 und 4a), die jeweils in den übereinanderliegenden Strukturebenen angeord­ net sind, sind identisch zueinander ausgebildet und deckungs­ gleich übereinander ausgerichtet. Die elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) einer gemeinsamen Strukturebene sind von den elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) der anderen Strukturebene durch eine Isolierstruktur in Form einer Lochschaumstruktur (5) voneinander getrennt, die sich über die gesamte, durch die Kontaktflächen begrenzte Wirkflä­ che der Schaltmatte als Zwischenlage zwischen den beiden Strukturebenen erstreckt. Die isolierende Lochschaumstruktur ist elastisch komprimierbar und weist ein Lochmuster auf, de­ ren Abmessungen an die Dimensionen der streifenförmigen Strukturabschnitte der elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) angepaßt sind. Auch die Dicke der Lochschaumstruk­ tur (5) ist derart an die auftretenden Druckbelastungen der Schaltmatte angepaßt, daß bei den vorgegebenen Anforderungen funktionssicher entsprechende Schaltvorgänge ausgelöst wer­ den.

Die jeweils deckungsgleich übereinanderliegenden, elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 3a bzw. 4, 4a) sind jeweils mit elektrischen Anschlüssen (7, 7a; 8, 8a) verbunden, die diese an jeweils einen gemeinsamen Schaltkreis anschließen. Wie aus Fig. 3 erkennbar ist, werden die beiden voneinander unabhän­ gigen, durch die Anschlüsse (8, 8a bzw. 7, 7a) gebildeten elektrischen Schaltkreise an eine an sich bekannte Auswerte­ einheit (9) angeschlossen.

In jeder Strukturebene liegen somit abwechselnd die streifen­ förmigen Strukturabschnitte der beiden voneinander getrennten Schaltkreise nebeneinander, so daß bei einer Druckbelastung auf die Deckmatte (1) in jedem Fall zwei streifenförmige Strukturabschnitte mit den korrespondierenden Strukturab­ schnitten der unteren Kontaktfläche kontaktiert werden, wo­ durch in jedem Fall auch beide Schaltkreise geschaltet wer­ den. Dadurch ergibt sich ein redundanter Aufbau der Schaltanordnung, obwohl sich aufgrund der Anordnung beider Schaltkreise in jeweils lediglich einer gemeinsamen Struktur­ ebene eine gegenüber einfachen Schaltanordnungen ohne redun­ danten Aufbau vergleichbare Bauhöhe ergibt.

Die elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) nach den Fig. 1 und 3 können aus allen Arten von leitfähigen Folien hergestellt sein, die eine ausreichende Flexibilität für eine Kontaktierung aufweisen. Auch die Trägerbauteile, beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Deckmatte (1) und die Grund­ platte (2), können aus allen Arten von elektrisch nicht leit­ fähigen, entsprechend flexiblen Trägerplatten oder -folien hergestellt sein.

Selbstverständlich ist die flächenförmige Anordnung der elek­ trisch leitfähigen Strukturen von zwei oder mehr Schaltkrei­ sen in einer gemeinsamen Strukturebene nicht auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt. Auch andere Formen von labyrinthartig ineinandergreifenden oder aneinanderge­ reiht nebeneinander angeordneten elektrisch leitfähigen Strukturen und Strukturabschnitten werden aufgrund ihrer Funktionsgleichheit ebenso von der erfindungsgemäßen Lösung erfaßt.

Die Schaltanordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 geringfügig. Diese Schalt­ anordnung stellt eine Schaltplatte dar, bei der die elek­ trisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) in nicht näher dargestellter Weise auf Leiterplatten, insbesondere aus Epoxidharz, vorgesehen sind. Diese Leiterplatten sind weitge­ hend starr, wobei die die oberen leitfähigen Strukturen (3, 4) tragende Leiterplatte mit der Unterseite der Deckplatte (1a) und die die unteren leitfähigen Strukturen (3a, 4a) tra­ gende Leiterplatte mit der Grundplatte (2a) verbunden ist.

Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung ist eine Kombination aus einer Schaltmatte und einer Schaltplatte vorgesehen, bei der die obere leitfähige Struk­ tur wesentlich flexibler als die untere leitfähige Struktur gestaltet und/oder an einer flexiblen Deckplatte angeordnet ist.

Da die Leiterplatten aufgrund ihrer gegenüber flexiblen Fo­ lien erhöhten Festigkeit lediglich eine äußerst begrenzte Flexibilität aufweisen, ist die als Zwischenlage zwischen den übereinanderliegenden Leiterplatten vorgesehene Isolierstruk­ tur (5a) gegenüber der Lochschaumstruktur (5) nach Fig. 1 verschieden ausgebildet. Die Isolierstruktur (5a) weist eine Vielzahl von scheibenförmigen Isolierelementen auf, die je­ weils aus einem elastisch komprimierbaren Isoliermaterial, insbesondere einem Isolierschaum, hergestellt sind und in ih­ rem Durchmesser an die Breite der streifenförmigen Abschnitte angepaßt sind. Die Isolierelemente (5a) sind über die durch die elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) geschaf­ fene Kontaktierungsfläche verteilt angeordnet, wobei sie je­ weils einen so großen Abstand zueinander aufweisen, daß eine sichere Kontaktierung der Strukturen (3, 4) der oberen Lei­ terplatte mit den Strukturen (3a, 4a) der unteren Leiterplat­ te bei einer entsprechenden Druckbelastung gewährleistet ist. Der Anschluß der elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) der übereinanderliegenden Leiterplatten an unterschied­ liche Schaltkreise entspricht der Ausgestaltung nach Fig. 1, so daß diesbezüglich auf die zugehörige Beschreibung verwie­ sen wird.

Claims (6)

1. Schaltanordnung mit zwei in unterschiedlichen Struktur­ ebenen übereinander angeordneten Kontaktflächen, die jeweils zumindest teilweise elektrisch leitfähig sind und die durch eine elastisch komprimierbare Isolierstruktur im unbelasteten Ruhezustand zueinander beabstandet und bei einer Druckbela­ stung von außen wenigstens auf der Höhe der Druckbelastung miteinander kontaktierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Kontaktflächen deckungsgleich zu der an­ deren Kontaktfläche in ihrer Strukturebene jeweils mit wenig­ stens zwei elektrisch leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) versehen ist, die jeweils an einen getrennten Schaltkreis an­ schließbar sind, und die jeweils mehrere streifenartige Strukturabschnitte aufweisen, die - abwechselnd den verschie­ denen Schaltkreisen zugeordnet - nebeneinander und jeweils gegeneinander isoliert angeordnet sind.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) zumindest teilweise ineinandergreifend und gegeneinander isoliert in der jeweiligen Strukturebene angeordnet sind.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei leitfähige Strukturen (3, 4; 3a, 4a) in jeder Strukturebene vorgesehen sind, die kammartig ineinandergrei­ fen.

4. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) auf einer flexiblen Trägerfolie aufgebracht sind.

5. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) auf einer starren Trägerplatte aufgebracht sind.

6. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Strukturen (3, 4; 3a, 4a) als Zuschnitt aus einer elektrisch leitfähigen flexiblen Leiterfolie hergestellt sind.