DE19634051C1 - Schalteranordnung mit mindestens einer Drucktaste - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung mit mindestens einer Taste in einem elektrischen Gerät. Durch Betätigung der Taste wird ein in einem Träger geführter Stößel derart in eine Betätigungsrichtung bewegt, daß ei­ ne in die Betätigungsrichtung liegende Kontakteinheit betätigt wird.

Bei einer derartigen aus DE 44 05 754 A1 bekannten Anordnung weist eine Leiterplatte im Anschluß an einen Schaltkontakte tragenden Bereich eine Verlängerung auf, die offen bar keine Leiterzüge trägt, und dort sind Druck­ tasten schwenkbar gelagert, die mit einem flachen Abschnitt auf Zapfen oder Stößel drücken, die mit einer Schaltmatte im Bereich der sogenannten Dome, nämlich Aufwölbungen der aus Isolierstoffmaterial bestehenden Schaltmatte im Bereich der Kontakte, einstückig verbunden sind und durch Betätigen der Taste an den Kontakten der Leiterplatte, die als feste Leiter­ platte oder flexible Schaltfolie ausgebildet sein kann, zur Anlage kommen. An den Stellen, an denen die Stößel an den Kontakten zur Anlage kommen, weisen die Stößel einen leitfähigen Belag auf, so daß hierdurch die elektri­ sche Verbindung zwischen den Kontakten der Leiterplatte hergestellt wird.

Wollte man die bekannte Anordnung so abwandeln, daß die Zapfen durch Druckknöpfe betätigbar sind, die durch Aussparungen in einer Frontplatte des elektrischen Geräts ragen und vom Benutzer betätigbar sind, so ergibt sich das Problem, daß durch Summierung von Fertigungstoleranzen die Po­ sitionen der einzelnen Schaltdome oder allgemeiner der schaltbaren Kon­ taktbereiche der Leiterplatte nur in einem relativ großen Toleranzbereich definiert sind, und daß zusätzliche Toleranzen im Zusammenhang mit der Anordnung der Leiterplatte samt Kontaktbereich im Bereich der Frontplatte auftreten. Dies kann es erforderlich machen, die Tasten sehr genau zu posi­ tionieren, was einerseits die Kosten erhöht, andererseits aber im Einzelfall unmöglich sein kann, wenn beispielsweise der gegenseitige Abstand der Ta­ sten anders gewählt werden muß als der gegenseitige Abstand der schaltba­ ren Kontaktbereiche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anordnung zu schaffen, bei der die geschilderten Toleranzen ausgeglichen werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Taste und Stößel aneinander gegenüber liegenden Berührungsflächen zueinander senkrecht zur Betätigungsrichtung verschiebbar sind und beide Teile unab­ hängig von der Verschiebung bewegbar in die Betätigungsrichtung sind.

Von Vorteil ist dabei, daß der Einfluß von Toleranzen auf die Betätigbarkeit der Kontakte ausgeschlossen werden.

Als elektrisches Gerät kommen für die Erfindung verschiedenartige Geräte in Frage, beispielsweise eine Geschirrspülmaschine oder ein sonstiges Haus­ haltsgerät, oder aber lediglich ein in einem eigenem Gehäuse untergebrach­ ter elektrischer Schalter. Die Schaltkontakte sind vorzugsweise, wie an sich bekannt, als Schaltdome einer Schaltmatte oder auch Schaltfolie bzw. Foli­ entastatur ausgeführt.

Der Stößel bildet bei der Erfindung ein Konstruktionselement, das zwischen die Taste und den Schaltdom, oder allgemeiner schaltbaren Kontaktbereich, eingebracht ist, und dieses Konstruktionselement kann von der Funktion her die Betätigungskraft auf den Kontaktbereich übertragen und ist gleich­ zeitig in der Lage, die Positionsungenauigkeiten (Mittenversatz) zu kompensieren. Der Stößel ist so konstruiert, daß er in einer am Träger der Leiterplatte angeformten Geometrie geführt wird, die die erforderliche Po­ sitionsgenauigkeit des Stößels relativ zum Kontaktbereich, an dem die Schaltfunktion ausgeführt werden soll, realisiert. Dadurch, daß vorzugsweise diejenige Fläche der Taste, die mit der ihr zugewandten Fläche des Stößels zusammenwirkt, zumindest in Richtung der möglicherweise auftretenden Toleranzen größer ist als die Stößelfläche, kann ein möglicherweise großer seitlicher Versatz zwischen der Taste und dem Stößel im Vergleich zu einer exakten gleichachsigen Anordnung vorliegen, ohne daß die Funktionsfähig­ keit der Schaltervorrichtung leidet. Wenn zur Vereinfachung die aneinander anliegenden Flächen des Stößels und der Taste als kreisförmig angenommen werden mit den Durchmessern D1 und D2, so ist ausgehend von einer exakt gleichachsigen Lage eine Relativverschiebung von (D1 + D2)/2 möglich, bis der mechanische Kontakt zwischen den genannten Teilen endet.

Insbesondere ist vorzugsweise der Stößel so geführt, daß eine Hemmung seiner Bewegung durch Kräfte, die ein Verkanten des Stößels herbeizufüh­ ren bestrebt sind, nicht auftreten kann. Vorzugsweise ist der Stößel ein se­ parates Teil, also insbesondere nicht fest mit der Kontaktanordnung oder Schaltmatte verbunden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den An­ sprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehre­ ren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen

Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch ein elektrisches Gerät im Bereich von dessen Frontplatte, wobei eine Drucktaste sichtbar ist,

Fig. 2 einen der Fig. 1 ähnlichen Schnitt bei einem anderen Gerät, bei dem mehrere, im Beispiel zwei, Drucktasten sichtbar sind, gegen­ über Fig. 1 verkleinert.

Das nicht in Gesamtansicht dargestellte Gerät 1 ist im Beispiel eine Geschirr­ spülmaschine, die wie bekannt ein im wesentlichen quaderförmiges Gehäu­ se hat, an dem zum Be- und Entladen der Geschirrspülmaschine eine um ei­ ne untere horizontale Achse schwenkbare Tür angeordnet ist, oberhalb von der mehrere Drucktasten (Tasten) an einer bei aufgestellter Maschine verti­ kal verlaufenden Frontplatte 3 vorgesehen sind. Im Inneren des Geräts 1 ist neben anderen elektrischen Einrichtungen, die hier nicht interessieren (z. B. ein Antriebsmotor oder eine Steuerelektronik), eine Schaltervorrichtung 5 so befestigt, daß sie der Frontplatte 3 dicht benachbart ist.

Die Schaltervorrichtung 5 weist eine Leiterplatte 7 (oder eine flexible Schal­ tungsfolie) mit aufgedruckten Leitern auf, von denen im Beispiel nur zwei Leiter 8 und 8′ sichtbar sind. Diese sollen zur Auslösung eines Schaltvorgangs elektrisch überbrückt werden, wenn eine Taste 10, die im Beispiel im we­ sentlichen rotationssymmetrisch um eine Achse 11 der Taste 10 ausgebildet ist und auch als Druckknopf bezeichnet werden kann, vom Benutzer betä­ tigt wird, indem dieser auf eine äußere Kappe 12 der Taste 10 drückt. Hierzu ist an der Leiterplatte 7 eine sogenannte Schaltmatte 13 (oder eine Schaltfo­ lie bzw. Folientastatur) dicht an liegend befestigt, die im Bereich der Kontak­ te 8 und 8′ einen sogenannten Dom 15 (das ist eine Aufwölbung) aufweist, an dessen Innenseite oberhalb der Kontakte 8 und 8′ eine Metallisierung 17 angeordnet ist. Der Dom 15 und zweckmäßig die ganze Schaltmatte 13 ist aus federnd elastischem Kunststoff gebildet. Alternativ kann der Dom 15 auch aus federnden Metallscheiben (Schnappscheiben) aufgebaut werden.

Betätigt werden die einzelnen Kontaktbereiche mit Tasten, die durch die Frontplatte hindurch auf die Kontaktbereiche drücken. Bei einem Druck auf die Taste 10 verschiebt diese einen Stößel 19, der mit seinem der Taste 10 abgewandten Ende an dem Dom 15 anliegt und auf diesen drückt. Dabei wird dieser zusammengedrückt, und es wird die Metallisierung 17 gegen die Kontakte 8 und 8′ gedrückt und stellt damit die elektrische Verbindung zwi­ schen diesen her. Im Beispiel beträgt der Hub des Stößels 19 etwa 0,5 mm. Der Stößel ist im Beispiel weder mit der Taste noch mit dem Schaltdom fest verbunden. Läßt der Benutzer die Taste 10 los, so werden einerseits die Kap­ pe 12 und der auf den Stößel 19 wirkende Teil der Drucktaste 10 durch einen federnden Bereich eines an der Innenseite ihrer Kappe 12 angeordneten Teils 21 aus elastisch verformbaren Kunststoff, im Beispiel Silikongummi, wieder nach außen bewegt, und andererseits kann durch das elastische Rückfedern des Doms 15 der Stößel 19 ebenfalls nach außen (in Fig. 1 nach oben) bewegt werden. Beim Gerät 1 verläuft, wie aus den obigen Ausfüh­ rungen hervorgeht, die Achse 11 und die Verschieberichtung des Stößels 19 horizontal.

Die Leiterplatte 7 zusammen mit der auf ihr befestigten Schaltmatte 13 ist an einem Träger 25 aus elektrisch isolierendem Kunststoff befestigt, so daß die Leiterplatte 7, die Schaltmatte 13, der Stößel 19 und der Träger 25 eine Baueinheit, nämlich die Schaltervorrichtung 5, bilden. Ein Befestigungsvor­ sprung 26 des Trägers 25 zum Befestigen der Leiterplatte 7 ist in Fig. 1 sicht­ bar.

Der Träger 25 weist im Bereich der Taste 10 einen im wesentlichen rohrför­ migen Ansatz 27 auf, in dem der Stößel 19 linear verschiebbar geführt und gelagert ist. Der Stößel 19 ist im Träger 25 unverlierbar gehalten. Der Stößel 19 ist, ausgehend von einer kreiszylindrischen Form, mit einer Längsnut 29 versehen, die parallel zu seiner Längsachse 31 verläuft, und in diese Längs­ nut 29 greift ein Rastvorsprung 33 des rohrförmigen Ansatzes 27 ein, der na­ he dem inneren (in der Darstellung der Fig. 1 unteren) Ende des Ansatzes 27 vorgesehen ist. Der Vorsprung 33 weist nach außen hin eine Einführschräge 34 auf, mit der ein in die Längsnut 29 hineinreichender Rastzahn 35 des Stö­ ßels 19 zusammenwirkt. Bei der Montage kann, solange die Leiterplatte 7 und die Schaltmatte 13 nicht vorhanden ist, der Stößel 19 vom inneren Ende her (in der Darstellung der Fig. 1 von unten her) in den Innenraum des rohr­ förmigen Ansatzes 27 eingeführt werden, bewegt dabei den Vorsprung 33 elastische federnd etwas zurück und bildet anschließend zusammen mit dem Vorsprung 33 eine unverlierbare Befestigung, die verhindert, daß der Stößel 19 in der Darstellung der Fig. 1 nach unten herausfallen kann. Der Rastzahn 35 bildet aber keinen Endanschlag für die Bewegung des Stößels 19 beim Drücken der Taste 10, weil dadurch die sichere Kontaktierung der Kon­ takte 8 und 8′ beeinträchtigt sein könnte. Am Stößel 19 ist an der dem Rast­ zahn 35 gegenüberliegenden Seite ein ähnlich dem Rastzahn 35 ausgebilde­ ter Anschlag 39 vorgesehen, der verhindert, daß der Stößel das Innere des rohrförmigen Stutzens 27 nach außen hin (in der Fig. 1 nach oben) verlassen kann. Der Vorsprung 33 und die Längsnut 29 bilden eine Drehsicherung für den Stößel 19.

Die Anordnung ist so getroffen, daß im Bereich der aneinander anliegenden Flächen des Stößels und der Taste Platz für eine beträchtliche seitliche Ver­ schiebung dieser Flächen ist, und die Antriebsverbindung besteht, solange sich die Flächen berühren.

In demjenigen Längenbereich des rohrförmigen Ansatzes 27, in dem sich das in Fig. 1 obere Ende 41 des Stößels 19 bei Nichtbetätigung und im betä­ tigten Zustand befindet, ist der Innendurchmesser des rohrförmigen Be­ reichs 27 bei 43 vergrößert. Die Taste 10 überträgt die vom Benutzer aufge­ brachte Kraft über eine an dem Teil 21 vorgesehene, am oberen Ende 41 des Stößels an liegende Fläche 45 auf den Stößel. Die aneinander anliegenden Flächen sind im wesentlichen rund oder können jede andere geeignete Geometrie aufweisen, der Durchmesser der Fläche 45 ist im Beispiel größer als der Durchmesser des Stößels 19. Die Achse 11 der Taste 10 kann gegen­ über der Achse 31 des Stößels 19 einen Versatz aufweisen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Es ist also möglich, daß sie nicht fluchtend angeordnet ist. Die Taste 10 samt der Frontplatte 3 könnte relativ zu dem Stößel 19 in Fig. 1 so­ gar noch weiter nach rechts versetzt liegen, und zwar noch um so viel wei­ ter, wie dies die Zwischenräume 51 und 53 zulassen, die sich zwischen dem am Stößel anliegenden Bereich des Teils 21 und dem verbreiterten Bereich 43 einerseits und zwischen einem flanschartigen Teil 54 und einem kreiszy­ lindrischen Wandteil 55 des Trägers 25 andererseits befinden. Die Taste 10 könnte bei Bedarf auch in der entgegengesetzten Richtung verlagert ange­ ordnet sein. Eine derartige Verlagerung oder ein derartiger Versatz kann sich zwangsläufig aufgrund von Fertigungstoleranzen ergeben. Die Vermei­ dung oder zumindest starke Verkleinerung solcher Fertigungstoleranzen kann im Einzelfall entweder nur sehr schwer möglich sein oder aber zu einer erhöhten Kostenbelastung führen, die bei dem betreffenden Produkt un­ erwünscht ist.

Von außen betrachtet ist bei dem Gerät 1 die Taste 10 exakt mittig in der Aussparung 57, die für sie in der Frontplatte 3 gelassen wurde, und somit er­ gibt sich für den Benutzer ein optisch ansprechendes Aussehen des Geräts.

Das oben beschriebene federnde Zurückstellen der Taste 10 erfolgt da­ durch, daß an dem Teil 21 ein ringwulstförmiger Vorsprung 61 oder eine andere geeignete Geometrie, wie beispielsweise mehrere fingerartige Vor­ sprünge, vorhanden ist, der sich in der Fig. 1 nach unten richtet und an ei­ ner ebenen Wand 63 des Trägers 25 an liegt. Beim Druck auf die Taste 10 wird der Silikongummi besonders im Bereich des Vorsprungs 61 elastisch federnd verformt und stellt nach Loslassen der Taste 10 die Taste 10 zurück.

Die Taste 10 ist lose zwischen die Frontblende 3 und den Träger 25 einge­ setzt und wird durch den federnden Vorsprung 61 in ihrer durch den flanschartigen Vorsprung 54 begrenzten vordersten Stellung gehalten, so­ lange sie nicht gedrückt wird.

Der seitliche Versatz zwischen den Achsen 11 und 31 kann beispielsweise deswegen vorhanden sein, weil infolge von Fertigungstoleranzen der Träger 25 nicht an der genau richtigen Stelle montiert werden konnte, wobei ange­ nommen werden kann, daß die Frontplatte 3 ein Teil der Gehäusevorder­ wand ist und insgesamt unbeweglich relativ zu dem Gerät 1 ist. Statt dessen kann die Frontplatte ein separat (mit Toleranzen) montierbares Teil sein, welches wiederum in ein Bedienelementengehäuse montiert wird.

Wie Fig. 2 zeigt, kann der Versatz zwischen den Achsen 11 und 31 insbeson­ dere bei einer Anordnung mit mehreren Tasten unvermeidlich sein, wenn beispielsweise der Abstand von Mitte zu Mitte zwischen den beiden Tasten 110 und 110′ in Fig. 2 von dem Abstand von Mitte zu Mitte zwischen den bei­ den Stößeln 19, die diesen Tasten zugeordnet sind, abweicht. Im Beispiel der Fig. 2 ist der genannte Abstand zwischen den Tasten 110 und 110′ kleiner als der zwischen den beiden Stößels 19. Im übrigen weist die Fig. 2 mit Ausnah­ me der Tatsache, daß mehrere Tasten vorhanden sind, keine wesentlichen konstruktiven Abweichungen von der Anordnung nach Fig. 1 auf. Die Befe­ stigung der Leiterplatte 107 an dem Träger 125 ist in Fig. 2 nicht dargestellt.

Der Stößel 19 ist durch sein Führungselement, im Beispiel den rohrförmigen Ansatz 27, bezüglich des zu schalten den Kontaktbereichs mit möglichst ge­ ringen Toleranzen angeordnet, was sich einfach bewerkstelligen läßt. Dies gilt entsprechend, wenn mehrere Stößel vorhanden sind.

Im Beispiel der Fig. 1 hat der Stößel 19 einen Durchmesser von 4 mm, die übrigen Abmessungen können der weitgehend maßstäblichen Zeichnung entnommen werden, wobei allerdings die Leiterplatte 7 und die Schaltmat­ te 13 nicht maßstäblich dargestellt sind. Die Frontplatte kann aus Metall oder anderem Material, wie Glas oder Kunststoff, bestehen. In Fig. 2 beträgt der Abstand der Tasten von Mitte zu Mitte etwa 25 mm.

Claims (3)

1. Schalteranordnung mit mindestens einer Taste (10) in einem elektrischen Gerät (1),

• a) wobei durch Betätigung der Taste (10) ein in einem Träger (25) ge­ führter Stößel (19) in eine Betätigungsrichtung derart bewegt wird,
• b) daß eine in die Betätigungsrichtung liegende Kontakteinheit (8, 8′, 17, 15, 13) betätigt wird,
  dadurch gekennzeichnet,
• c) daß die Taste (10) eine Berührungsfläche (45) zu einer gegenüber liegenden Berührungsfläche (41) am Stößel (19) aufweist,
• d) daß Stößel (19) und Taste (10) an den Berührungsflächen (41, 45) senk­ recht zur Betätigungsrichtung zueinander verschiebbar sind, und
• e) daß die Taste (10) und der Stößel (19) unabhängig von der Verschiebung bewegbar in die Betätigungsrichtung sind.

2. Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (19) ohne feste Verbindung mit der Kontaktanordnung (8, 8′, 17, 15, 13) ist, vorzugsweise diese lose berührt.

3. Schalteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im Träger (25) und am Stößel (19) Mittel (33, 35, 39) vorgesehen sind, so daß der Stößel (19) nicht aus dem Träger (25) fallen kann, selbst wenn die Kontakteinheit (8, 8′, 17, 15, 13) erst in einem späteren Montageschritt eingesetzt wird.