DE19632591C1 - Schaltanordnung mit elektrisch leitfähigen Kontaktierungsplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung mit einander in unterschiedlichen Ebenen parallel überla­ gernden, elastisch zumindest begrenzt verformbaren und elek­ trisch leitfähigen Kontaktierungsplatten, die durch Abstand­ selemente in ihrer Ruhestellung getrennt voneinander gehalten und in ihrer Funktionsstellung bei einer punkt- oder flächen­ förmigen Schaltdruckbelastung miteinander elektrisch kontak­ tierbar sind, wobei als Abstandselemente mehrere punktförmig wirksame, elastisch komprimierbare Isolierkörper über die ge­ samte gemeinsame Kontaktfläche der Kontaktierungsplatten ver­ teilt angeordnet sind, die derart gleichmäßig zueinander be­ abstandet und derart auf eine minimale Höhe komprimierbar sind, daß Schaltdruckbelastungen an beliebigen Stellen der Kontaktierungsfläche der Kontaktierungsplatten zu einer elek­ trischen Kontaktierung führen, wobei die Kontaktierungsfläche bis in die Randbereiche der Kontaktierungsplatten fortgeführt ist, und wobei die Isolierkörper bis in die Randbereiche der Kontaktierungsplatten verteilt angeordnet sind.

Aus dem DE-GM 71 42 981 ist eine Sicherheitsschaltmatte mit zwei übereinander angeordneten Kontaktierungsplatten bekannt, die durch eine Vielzahl von elastisch komprimierbaren Gummi- oder Kunststoffnoppen voneinander getrennt sind. Bei einer Druckbelastung auf die Kontaktierungsplatten erfolgt eine elektrische Kontaktierung, wobei die Gummi- oder Kunststoff­ noppen derart zwischen den beiden Kontaktierungsplatten ange­ ordnet sind, daß eine Ansprechempfindlichkeit bis zum Rand der Schaltmatte gewährleistet ist. Die Schaltmatte weist ei­ nen redundanten Aufbau durch einen Vierleiteranschluß mit ei­ ner geeigneten elektrischen oder logischen Schaltung auf.

Die DE-OS 21 38 919 offenbart eine Kontaktmatte, die eben­ falls zwei in unterschiedlichen Ebenen übereinander angeord­ nete Kontaktierungsflächen aufweist. Diese sind durch ela­ stisch komprimierbare Abstandsnoppen in kontaktfreiem Abstand gehalten. In den Randbereichen ist keine Kontaktierungsmög­ lichkeit gegeben.

Es ist allgemein bekannt, Schaltanordnungen in Form von zwei zueinander beabstandeten Blechplatten vorzusehen, wobei zwi­ schen den beiden parallel überlagerten Blechplatten isolie­ rende Abstandselemente vorgesehen sind. Eine elektrische Kon­ taktierung und damit ein entsprechender Schaltvorgang erfolgt durch eine punkt- oder flächenförmige Druckbelastung auf eine der beiden Blechplatten, wodurch die Kontaktflächen der bei­ den Blechplatten miteinander in Berührung geraten. Im Bereich der isolierenden Abstandselemente kann keine Kontaktierung zwischen den Blechplatten erfolgen, so daß inaktive Bereiche gebildet werden, die bezüglich der elektrischen Kontaktierun­ gen Totzonen darstellen. Eine Schaltfunktion ist somit bei einer Schaltdruckbelastung in diesen inaktiven Bereichen nicht gewährleistet. Um solche Schaltanordnungen jedoch als Sicherheitsfunktionselemente, insbesondere für Trittstufen in öffentlichen Verkehrsmitteln, einsetzen zu können, ist es vorgeschrieben, daß keine inaktiven Bereiche vorhanden sein dürfen. Die Überprüfung erfolgt durch anhand bestimmter Vor­ schriften definierte punkt- oder flächenförmige Schaltdruck­ belastungen mit Hilfe von punkt- oder flächenförmigen Prüf­ körpern, wobei gemäß einer DIN-Vorschrift der kleinste punkt­ förmige Prüfkörper einen Durchmesser von 11 mm aufweist.

Aus der DE 44 22 698 A1 ist eine Schaltanordnung bekannt, bei der solche inaktiven Bereiche vermieden werden. Dazu weisen die Abstandselemente elektrisch leitfähige und elastisch biegsame Kontaktzungen auf, die auf Isolierkörpern positio­ niert sind. Diese Kontaktzungen sind schräg zwischen den ge­ genüberliegenden Kontaktflächen der beiden Kontaktplatten ausgerichtet und ragen seitlich über den Isolierkörper hin­ aus, so daß bei einer Druckbelastung auch auf Höhe der Ab­ standselemente eine elektrische Kontaktierung erfolgt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltanordnung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln sowohl einen redundanten Aufbau als auch eine durchgehende elektrische Kontaktierung ohne Totzonen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens drei in un­ terschiedlichen Ebenen einander überlagerte Kontaktierungs­ platten vorgesehen sind, und daß die Isolierkörper in den verschiedenen Ebenen versetzt zueinander angeordnet sind. Durch die elastische Komprimierbarkeit der Isolierkörper und ihre - auf die vorgeschriebenen Prüfkörper bezogen - punkt­ förmige Gestaltung relativ zur gesamten Kontaktfläche der Kontaktierungsplatten wird auch bei Schaltdruckbelastungen auf Höhe eines jeweiligen Isolierkörpers zuverlässig eine elektrische Kontaktierung erzielt. Hierzu trägt auch die be­ grenzte elastische Verformbarkeit der Kontaktierungsplatten selbst bei, die in Verbindung mit der im komprimierten Zu­ stand lediglich noch äußerst geringen Höhe der Isolierkörper auch bei einer punkt förmigen Schaltdruckbelastung auf Höhe eines Isolierkörpers noch eine elektrische Kontaktierung ge­ währleistet. In besonders vorteilhafter Weise können die Iso­ lierkörper als einstückige Kunststoffschaumteile gestaltet sein, so daß sich ein sehr einfacher Aufbau der Schaltanord­ nung ergibt.

Durch die Verteilung bis in die Randbereiche ist es möglich, auch an den Randbereichen der Kontaktierungsplatte eine elek­ trische Kontaktierung zu erzielen. Dadurch werden übliche Isolierstreifen oder -raupen in den Randbereichen vermieden, die zwangsläufig zu Totzonen führen würden. Durch die Verset­ zung der Isolierkörper in den verschiedenen Ebenen zueinander ist es möglich, die Isolierkörper in einfacher Weise für den redundanten Aufbau der Schaltanordnung einzusetzen.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Randbereiche der Kon­ taktierungsplatten durch ein flexibles und nichtleitendes Schutzband miteinander verbunden, das im Bereich der Außen­ kanten der Kontaktierungsplatten festgelegt ist und den we­ nigstens einen Flächenspalt zwischen den Kontaktierungsplat­ ten verschließt. Die bis in den Randbereich verlegten, ela­ stisch komprimierbaren Isolierkörper in Kombination mit dem als Kantenschutz dienenden Schutzband ersetzen somit bekannte isolierende Randstreifen oder -raupen mit dem zusätzlichen Vorteil, daß auch in den Randbereichen eine elektrische Kon­ taktierung ermöglicht wird. Die Flexibilität des Schutzbandes ermöglicht ein Zusammendrücken der Randbereiche der Kontak­ tierungsplatten ohne eine Beschädigung des Schutzbandes.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend werden zwei Ausführungsbei­ spiele beschrieben und anhand der Zeichnungen dargestellt, wobei als bevorzugtes, erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel die Schaltanordnung nach den Fig. 3 und 4 angesehen wird.

Fig. 1 stellt einen teilweise aufgeschnittenen Teil einer Ausführungsform einer Schaltanordnung dar, bei der elastisch komprimierbare Isolierkörper bis in den Randbereich der Kontaktierungsplatten verlegt sind,

Fig. 2 die Schaltanordnung nach Fig. 1 in einer Funktions­ stellung, in der sie durch eine Schaltdruckbelastung belastet ist,

Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemä­ ßen Schaltanordnung ähnlich den Fig. 1 und 2 in ihrer unbelasteten Ruheposition, wobei die Schaltanordnung einen redundanten Aufbau aufweist, und

Fig. 4 die redundante Schaltanordnung nach Fig. 3 in einer durch eine Schaltdruckbelastung komprimierten Funk­ tionsposition.

Eine Schaltanordnung nach den Fig. 1 und 2 ist als Schalt­ platte oder als Schaltmatte aufgebaut und weist eine Deck­ matte (1) sowie eine Grundplatte (2) auf, zwischen denen die eigentliche Schaltanordnung positioniert ist. Die Schaltan­ ordnung weist eine als Blechplatte gestaltete obere Kontak­ tierungsplatte (3) und eine ebenfalls als Blechplatte gestal­ tete untere Kontaktierungsplatte (4) auf. Die beiden Kontak­ tierungsplatten (3 und 4) weisen die gleichen Abmessungen auf und überlagern einander parallel. Die Kontaktierungsplatten (3 und 4) sind durch elastisch komprimierbare Isolierkörper (5) zueinander beabstandet, die gleichmäßig verteilt über die gesamte zwischen den Kontaktierungsplatten (3 und 4) gebilde­ te Kontaktfläche zwischen den Kontaktierungsplatten (3 und 4) angeordnet sind. Jeder elastisch komprimierbare Isolierkörper (5) ist aus einem Kunststoffschaummaterial hergestellt und weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine zylindri­ sche Scheibenform auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser jedes Isolierkörpers (5) 10 mm. Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind für die Isolierkörper (5) andere Abmessungen vorgesehen, die abhängig von der Blechdicke, der elastischen Verformbarkeit und den Flächenabmessungen der Kontaktierungsplatten sind. Bei allen Ausführungsbeispielen stellen die Isolierkörper jedoch punkt­ förmige Abstandskörper dar, wobei der Begriff der Punktför­ migkeit auf den Begriff der Punktförmigkeit bei vorgeschrie­ benen punkt förmigen oder flächenförmigen Druckbelastungen auf die Schaltmatte oder Schaltplatte abgestimmt ist. Erfindungs­ gemäß weist der punktförmige Isolierkörper Abmessungen auf, die derart auf den kleinsten Prüfkörper bei einer vorge­ schriebenen punkt förmigen Schaltdruckbelastung auf die Schaltmatte oder Schaltplatte abgestimmt sind, daß in Kombi­ nation mit der Beabstandung zu den benachbarten Isolierkör­ pern (5) sowie in Kombination mit der Blechdicke und der ela­ stischen Verformbarkeit der Kontaktierungsplatten (3 und 4) an jeder beliebigen Stelle der durch die beiden Kontaktie­ rungsplatten (3 und 4) definierten Kontaktfläche eine elek­ trische Kontaktierung ermöglicht wird. Die aus Schaumstoff hergestellten Isolierkörper (5) müssen außerdem auf eine äu­ ßerst geringe Höhe komprimierbar sein, beim dargestellten Ausführungsbeispiel auf eine Höhe von ca. 0,4 mm. Die Kombi­ nation dieser zuvor beschriebenen Merkmale ergibt eine zuver­ lässige elektrische Kontaktierung auch bei der Belastung ei­ nes minimalen Prüfkörpers exakt auf Höhe eines Isolierkörpers (5). Somit werden inaktive Bereiche und Totzonen der elektri­ schen Kontaktierung zuverlässig vermieden.

Die Schaltanordnung nach den Fig. 1 und 2 weist außerdem hochsensible Kanten- oder Randbereiche auf, d. h. auch in den Kanten- oder Randbereichen wird eine elektrische Kontaktie­ rung ermöglicht. Dazu sind Isolierkörper auch direkt in den Randbereichen der Kontaktierungsplatten (3 und 4) in entspre­ chenden Abständen zueinander angeordnet, wobei die Isolier­ körper mit den Außenkanten (6 und 7) der Kontaktierungsplat­ ten (3 und 4) fluchtend abschließen. Um dennoch einen Schutz für den durch die Kontaktierungsplatten (3, 4) begrenzten In­ nenraum, d. h. den Flächenspalt, gegen Verschmutzungen oder Beschädigungen von außen zu bieten, sind die Außenkanten (6, 7) der Kontaktierungsplatten (3, 4) mit einem umlaufenden Schutzband (8) überzogen, das den Flächenspalt überdeckt und durch Verkleben sowohl an der oberen Kontaktierungsplatte (3) als auch an der unteren Kontaktierungsplatte (4) festgelegt ist. Durch die Flexibilität des Schutzbandes (8) behindert das Schutzband (8) das Zusammendrücken der Kontaktierungs­ platten (3, 4) nicht, und zwar auch dann nicht, wenn eine Druckbelastung direkt auf die Randbereiche der Kontaktie­ rungsplatten (3, 4) ausgeübt wird. Das Schutzband kann als einfaches, selbstklebendes Isolierband oder als selbstkleben­ des Gewebeband ausgebildet sein. Es kann auch als auf die Kanten- oder Randbereiche aufsteckbares, weiches Profilband mit vorzugsweise U-förmigem Profil ausgestaltet sein.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schaltanord­ nung als Schließer gestaltet und angesteuert, d. h. bei einer elektrischen Kontaktierung der Kontaktierungsplatten (3, 4) erfolgt ein Abfall einer Spannung (V₁) auf Null. Dieser Schaltvorgang ist schematisch dargestellt durch zwei elektri­ sche Leitungen (9), die der Kontaktierungsplatte (3) und der Kontaktierungsplatte (4) zugeordnet sind und an einen Span­ nungsmesser (10) angeschlossen sind.

Eine Schaltanordnung nach den Fig. 3 und 4 stellt eine Schaltmatte oder eine Schaltplatte dar, die ähnlich der Schaltanordnung nach den Fig. 1 und 2 aufgebaut ist. Wesent­ licher Unterschied zur Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist es lediglich, daß die Schaltanordnung einen redundanten Aufbau hat und aus drei Kontaktierungsplatten (3a, 4a, 4b) aufgebaut ist, die jeweils zueinander beabstandet übereinan­ dergelagert sind. Alle drei Kontaktierungsplatten (3a, 4a, 4b) sind als Blechplatten gestaltet und wie die Schaltanord­ nung nach den Fig. 1 und 2 zwischen einer Deckmatte (1a) und einer Grundplatte (2a) eingebettet. Die einzelnen Kontaktie­ rungsplatten (3a, 4a, 4b) sind jeweils durch elastisch kom­ primierbare Isolierkörper (5) voneinander getrennt, die zu den Isolierkörpern (5) nach den Fig. 1 und 2 identisch sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 sind jedoch die Isolierkörper (5) in den unterschiedlichen Ebenen zwischen den Kontaktierungsplatten (3a und 4a) einer­ seits und den Kontaktierungsplatten (4a und 4b) andererseits jeweils gleichmäßig versetzt zueinander angeordnet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Isolierkörper (5) bis in die Randbereiche der Kontaktierungsplatten (3a, 4a, 4b) ver­ teilt und die Außenkanten (6a, 6b, 7a) der Kontaktierungs­ platten (3a, 4a, 4b) sind mit einem Schutzband (8a) überzo­ gen, dessen Anordnung und Funktion sowie Aufbau dem Schutz­ band (8) nach den Fig. 1 und 2 entspricht. Die drei Kontak­ tierungsplatten (3a, 4a, 4b) sind derart miteinander über ei­ ne Steuereinheit elektrisch verbunden und geschaltet, daß sich zwei identische Schaltkreise ergeben, die eine Redundanz gewährleisten. Schematisch dargestellt ist dies in den Fig. 3 und 4 durch drei elektrische Leitungen (9a), die zu zwei Spannungsmessern (10, 11) führen. Im unbelasteten Ruhezustand der Schaltanordnung erfassen die Spannungsmesser (10 und 11) zwei Spannungen (V₁) und (V₂), bei einer Druckbelastung durch eine Druckkraft (F) auf die Deckmatte (1a) erfolgt bei beiden Spannungsmessern (10, 11) ein Spannungsabfall auf Null.

Selbstverständlich wirkt sowohl bei der Darstellung nach Fig. 2 als auch bei der Darstellung nach Fig. 4 die Druckkraft (F), die die Schaltdruckbelastung darstellen soll, auf die Deckmatte (1 bzw. 1a), die flächig mit der oberen Kontaktie­ rungsplatte (3 bzw. 3a) verbunden ist und die Druckkraft (F) auf die verschiedenen Kontaktierungsplatten (3, 4; 3a, 4a, 4b) weiterleitet.

Claims (3)

1. Schaltanordnung mit einander in unter­ schiedlichen Ebenen parallel überlagernden, elastisch zumin­ dest begrenzt verformbaren und elektrisch leitfähigen Kontak­ tierungsplatten, die durch Abstandselemente in ihrer Ruhe­ stellung getrennt voneinander gehalten und in ihrer Funk­ tionsstellung bei einer punkt- oder flächenförmigen Schalt­ druckbelastung miteinander elektrisch kontaktierbar sind, wo­ bei als Abstandselemente mehrere punktförmig wirksame, ela­ stisch komprimierbare Isolierkörper über die gesamte gemein­ same Kontaktfläche der Kontaktierungsplatten verteilt ange­ ordnet sind, die derart gleichmäßig zueinander beabstandet und derart auf eine minimale Höhe komprimierbar sind, daß Schaltdruckbelastungen an beliebigen Stellen der Kontaktie­ rungsfläche der Kontaktierungsplatten zu einer elektrischen Kontaktierung führen, wobei die Kontaktierungsfläche bis in die Randbereiche der Kontaktierungsplatten fortgeführt ist, kund wobei die Isolierkörper bis in die Randbereiche der Kon­ taktierungsplatten verteilt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei einander in unterschiedlichen Ebenen überlagerte Kontaktierungsplatten (3a, 4a, 4b) vorgesehen sind, wobei die Isolierkörper (5) in den verschiedenen Ebenen versetzt zueinander angeordnet sind.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Randbereiche der Kontaktierungsplatten (3a, 4a, 4b) durch ein flexibles und nichtleitendes Schutzband (8a) miteinander verbunden sind, das im Bereich der Außenkanten (6a, 6b, 7a) der Kontaktierungsplatten (3a, 4a, 4b) festge­ legt ist und den wenigstens einen Flächenspalt zwischen den Kontaktierungsplatten (3a, 4a, 4b) verschließt.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierkörper (5) aus einem Kunststoff­ schaummaterial hergestellt sind.