DE19700848C1 - Elektrische Schalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung, insbesondere für einen tragbaren Codegeber eines Diebstahl­ schutzsystems für ein Kraftfahrzeug.

Bei einer bekannten Schalteinrichtung (EP 0 600 943 B1) ist ein Tastschalter auf einer Leiterplatte angeordnet. Ein die Leiterplatte umgebendes Gehäuse weist eine nachgiebige Hülle im Bereich des Tastschalters auf. Wenn das Gehäuse im Bereich des Tastschalters niedergedrückt wird, so wird der Tastschal­ ter geschaltet. Solche Schalteinrichtungen weisen allerdings relativ große Abmessungen auf.

Eine weitere bekannte Schalteinrichtung (DE 79 01 665 U1) weist einen Tastschalter auf, der eine Tellerfeder aufweist, die auf einer Leiterplatte aufliegt. Als Gehäusewand der Schalteinrichtung ist eine flexible Folie vorgesehen, die ein Niederdrücken des Tastschalters zuläßt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Schalteinrich­ tung zu schaffen, die geringe Abmessungen hat und dabei si­ cher zu betätigen ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Dabei weist die Schalteinrichtung ein Gehäuse auf, in dem eine Leiterplatte angeordnet ist. Die Leiterplatte weist eine Ausnehmung auf, in der ein Schaltelement angeordnet ist. Die Außenwand des Gehäuses ist im Bereich des Schaltelements elastisch ausgebildet, so daß bei Ausüben einer Betätigungskraft auf das Gehäuse eine Schaltfunktion durchgeführt wird. Bei dieser Schalteinrich­ tung sind alle Bauelemente auf einer Seite der Leiterplatte angeordnet sein. Somit verringert sich die Bauhöhe der Schalteinrichtung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben. So kann das Schaltelement ein Tast­ schalter sein, der durch eine federnde Zunge der Leiterplatte durch Pressen gegen eine Außenwand des Gehäuses geschaltet wird. Falls das Schaltelement durch metallene Federbleche ge­ bildet wird, so kann die Bauhöhe sehr gering gemacht werden. Vorteilhafterweise weist das Gehäuse Abstützelemente auf, die die Leiterplatte im Bereich des Schaltelements abstützen. So­ mit wird die Schalteinrichtung vor Fehlbetätigungen ge­ schützt. Falls das Gehäuse mit einer elastischen Folie abge­ deckt wird, so kann einerseits das Schaltelement leicht betä­ tigt und andererseits das Gehäuse gut abgedichtet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schalt­ einrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte der Schalt­ einrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Leiterplatte eines weite­ ren Ausführungsbeispiels der Schalteinrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Schalteinrichtung gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Schalteinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung weist ein Gehäuse 1 (Fig. 1) auf, das von einer nachgiebigen, elastischen Ab­ deckfolie 2 verschlossen wird. In dem Gehäuse 1 ist eine Lei­ terplatte 3 angeordnet, auf deren Bauteileseite zumindest ein Schaltelement (in Fig. 1 in Form eines Tastschalters 4) und mehrere, nur schematisch dargestellte Bauelemente 5 ange­ bracht sind. Die Bauelemente 5 sind Teil einer Schaltung, die ein von der Schalteinrichtung erzeugtes Schaltsignal auswer­ tet.

Der Tastschalter 4 ist dabei auf einer federnden Zunge 6 (Fig. 2) der Leiterplatte 3 angeordnet. Die Zunge 6 entsteht durch eine halbumlaufende Ausnehmung (in Fig. 2 in Form ei­ ner etwa u-förmigen Nut 7). Dadurch wirkt die Zunge 6 wie ei­ ne einseitig eingespannte Blattfeder.

Der Tastschalter 4 ist an der Spitze der Zunge 6, und zwar auf der Unterseite (= Bauteileseite) der Leiterplatte 3 ange­ ordnet. Der Tastschalter 4 ist über nicht dargestellte Lei­ terbahnen auf der Leiterplatte 3 mit der Schaltung elektrisch verbunden.

Der Bereich um die Nut 7 herum ist durch Abstützelemente 8 des Gehäuses 1 abgestützt (der Bereich, in denen die Abstütz­ elemente 8 liegen, sind in der Figur durch eine schraffierte Fläche dargestellt), damit nicht die gesamte Leiterplatte 3 niedergedrückt wird, wenn eine Betätigungskraft auf den Tast­ schalter 4 ausgeübt wird.

Wenn nun die Schalteinrichtung bedient wird, so wird eine Be­ tätigungskraft 9 (in der Fig. 1 durch den Pfeil dargestellt) von oben auf die Abdeckfolie 2 im Bereich des Tastschalters 4 ausgeübt. Da die Abdeckfolie 2 elastisch nachgiebig ausgebil­ det ist, wird folglich die Zunge 6 nach unten bewegt. Dadurch wird der Tastschalter 4 gegen die untere Innenwand des Gehäu­ ses 1 gedrückt. Infolgedessen wird der Tastschalter 4 ge­ schaltet, und zwar von einem ersten Schaltzustand (offen) in einen zweiten Schaltzustand (geschlossen) oder umgekehrt.

Die Leiterplatte 3 ist dabei relativ dünn ausgebildet, so daß die Zunge 6 gut federt, aber möglichst nicht bricht. Nur wenn der Tastschalter 4 niedergedrückt wird, so wird er auch ge­ schaltet. Werden benachbarte Stellen außerhalb des Bereichs der Abstützelemente 8 mit einer Betätigungskraft 9 von oben beaufschlagt, so wird der Tastschalter 4 nicht betätigt.

Statt eines Tastschalters 4 können auch andere Schaltelemen­ te, wie Schaltfolien oder dergleichen verwendet werden, bei denen durch Ausüben einer Betätigungskraft 9 ein Schaltsi­ gnal ausgelöst wird. Wichtig ist jedoch, daß die Leiterplatte eine Ausnehmung aufweist, in deren Bereich das Schaltele­ ment (im ersten Ausführungsbeispiels ist dies der Tastschal­ ter 4 zusammen mit der federnden Zunge 6) angeordnet ist. Das Schaltelement ist gut federnd ausgebildet, damit die Schalt­ funktion auch sicher durchgeführt wird. Nach dem Ausüben der Betätigungskraft 9 wird die elektrische Verbindung sofort wieder unterbrochen. Dadurch wird ein sicheres Betätigen der Schalteinrichtung gewährleistet.

In den Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung dargestellt. Dabei tragen funktions­ gleiche Elemente dieselben Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2.

Als Schaltelement dient bei diesem Ausführungsbeispiel ein metallenes Federelement 10 und ein metallenes Kontaktelement 11. Das Kontaktelement 11 ist als dünnes, gerades Federblech ausgebildet. Es ragt in den Bereich einer Ausnehmung (hier ein etwa rechteckförmiges Loch 12) in der Leiterplatte 3. Das Federelement 10 ist stufenförmig ausgebildet und durch das Loch 12 hindurch bis zur Unterseite der Leiterplatte 3 ge­ führt. Sowohl das Federelement 10 als auch das Kontaktelement 11 sind jeweils an einem Ende auf der Oberseite (= Bauteile­ seite) der Leiterplatte 3 auf elektrischen Anschlußflächen 13, z. B. durch Löten befestigt.

Wenn eine Betätigungskraft 9 von unten auf die Außenwand des Gehäuses 1 im Bereich des Lochs 12 ausgeübt wird (siehe Pfeil in Fig. 4), so wird das Federelement 10 nach oben gedrückt und berührt das Kontaktelement 11. Da sowohl das Federelement 10 als auch das Kontaktelement 11 elektrisch leitend sind, wird dann eine elektrische Verbindung zwischen dem Federele­ ment 10 und dem Kontaktelement 11 hergestellt. Infolgedessen wechselt das Schaltelement von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand über (oder umgekehrt) . Es wird also auf diese Weise ein Schaltsignal erzeugt.

Das Federelement 10 und das Kontaktelement 11 sind über die Anschlußflächen 13 der Leiterplatte 3 mit Leiterbahnen elek­ trisch verbunden, die ihrerseits mit den Bauelementen 5 der Schaltung auf der Leiterplatte 3 verbunden sind. In der Schaltung kann somit das Schaltsignal ausgewertet werden.

Mit einer solchen Ausführungsform wird eine Schalteinrichtung geschaffen, die sehr geringe Ausmaße aufweist, da das Schal­ telement in Form des Kontaktelements 11 und des Federelements 10 nur geringfügig über die Leiterplatte 3 hinausragt. Eine solche Schaltvorrichtung kann daher beispielsweise in einer sogenannten Smart Card (scheckkartengroße Chipkarte) verwen­ det werden.

Falls das Federelement 10 aus einem federnden Stahlblech her­ gestellt ist, so besitzt dieses einerseits federnde und and­ rerseits elektrisch leitende Eigenschaften. Somit ist ein si­ cheres Betätigen der Schalteinrichtung möglich.

Wenn die Betätigungskraft 9 nicht mehr auf das Federelement 10 einwirkt, so kehrt das Federelement 10 aufgrund seiner fe­ dernden Eigenschaften in seine Ausgangsposition zurück. Folg­ lich wird die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktele­ ment 11 und dem Federelement 10 getrennt. Infolgedessen kann das Schaltelement von seinem zweiten Schaltzustand in seinen ersten Schaltzustand zurückkehren (oder umgekehrt).

In der Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung dargestellt. Dabei tragen funktionsgleiche Elemente dieselben Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2.

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Schalteinrichtung eine geformte und vorgespannte Kontaktfeder 14 (Fig. 5) auf, die ihre Form oder ihre Stellung sprungar­ tig verändert, solange eine Betätigungskraft 9 auf die Wöl­ bung der Kontaktfeder 14 ausgeübt wird (gestrichelt darge­ stellte Kontaktfeder 14 in der Fig. 5). Wenn die Betäti­ gungskraft 9 zurückgenommen wird, so springt die Kontaktfeder 14 in ihre ursprüngliche Stellung (durchgezogen dargestellte Kontaktfeder 14 in der Fig. 5) zurück.

Die Kontaktfeder 14 kann dabei in ihrer Bewegung von dem Ge­ häuse 1 geführt werden. Hierzu weist das Gehäuse 1 Führungs­ kammern auf, in denen der Rand der Kontaktfeder 14 gelagert ist und durch die die Bewegung der Kontaktfeder 14 geführt wird.

Das sprunghafte Übergehen von einer Stellung in eine andere ist vorteilhafterweise mit einem deutlich akustisch wahrnehm­ baren knackendem Geräusch verbunden, so daß der Benutzer hört, daß die Schalteinrichtung betätigt wurde. Solche Schal­ telemente werden umgangssprachlich auch als Knackfrosch" be­ zeichnet.

Die Kontaktfeder 14 ist mit ihrer Wölbung in einem runden oder rechteckförmigen Loch 12 der Leiterplatte 3 angeordnet. Der Rand der Kontaktfeder 14 ist im Bereich von elektrischen Anschlußflächen 13 auf der Leiterplatte 3 angeordnet. Wenn die Kontaktfeder 14 niedergedrückt wird, so schnappt der Rand der Kontaktfeder 14 auf die Anschlußflächen 13 auf der Lei­ terplatte 3 auf. Somit wird eine elektrische Verbindung zwi­ schen der Kontaktfeder 14 und der jeweiligen Anschlußfläche 13 hergestellt.

Da die Kontaktfeder 14 durchgängig elektrisch leitend ausge­ bildet ist, wird letztendlich eine elektrisch Verbindung zwi­ schen den beiden Anschlußflächen 13 hergestellt. Folglich wird das Schaltsignal erzeugt. Wenn die Betätigungskraft 9 wieder nachläßt, so springt der Rand der Kontaktfeder 14 wie­ der zurück in seine Ausgangsstellung, d. h. die Kontaktfeder 14 hat dann keinen elektrischen Kontakt mehr mit den An­ schlußflächen 13, so daß die elektrische Verbindung zwischen den Anschlußflächen 13 wieder unterbrochen ist.

Es ist vorteilhaft, solch eine Schalteinrichtung für einen tragbaren Codesender für ein Diebstahlschutzsystem eines Kraftfahrzeugs zu verwenden. Mit der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung kann der Codegeber in seinen Abmessungen sehr klein ausgebildet werden. Bei Betätigen der Schaltein­ richtung wird in der Schaltung des Codegebers ein Codesignal infolge des Schaltsignal ausgelöst. Das Codesignal wird über einen Sender des Codesenders ausgesendet. Das Codesignal wird von einem Empfänger des Diebstahlschutzsystems im Kraftfahr­ zeug empfangen. Mit dem Codesignal weist der Codegeber seine Berechtigung nach (Authentifikation), Türen des Kraftfahr­ zeugs zu ent-/verriegeln und/oder eine Wegfahrsperre des Kraftfahrzeugs zu lösen.

Die erfindungsgemäße Schalteinrichtung kann auch bei weiteren Anwendungsfällen eingesetzt werden, bei denen ein Schaltele­ ment mit der Hand zu betätigen ist und bei denen es auf eine kleine Ausführungsform der Schalteinrichtung ankommt. So kann die Schalteinrichtung bei allen Arten von tragbaren Fernbe­ diensendern eingesetzt werden.

Das Gehäuse 1 ist vorteilhafterweise aus Polycarbonat herge­ stellt. Ebenso kann die Abdeckfolie 2 aus Polycarbonat herge­ stellt sein. Statt einer Abdeckfolie 2 kann auch ein eigener zumindest im Bereich des Schaltelements elastisch ausgebilde­ ter Deckel das Gehäuse 1 verschließen. Durch die Abdeckfolie 2 oder den Deckel wird das Gehäuseinnere staub- und wasser­ dicht verschlossen. Das Schaltelement wird dadurch geschützt.

Das Federelement 10, das Kontaktelement 11 und die Kontaktfe­ der 14 können aus einem metallenen Federstahl hergestellt sein, der gut elektrisch leitfähig sein sollte. Für die Er­ findung ist es jedoch unwesentlich, aus welchem Material die­ se Elemente 10, 11 und 14 hergestellt sind. Wichtig ist hin­ gegen, daß sie einerseits gut elektrisch leitend und anderer­ seits federn ausgebildet sind.

Wenn die Schalteinrichtung bei einer sogenannten Smart Card verwendet wird, so kann die Dicke der Smart Card kleiner als etwa 3 mm gemacht werden. Da das Schaltelement in der Regel von außen nicht sichtbar ist, kann auf der Außenseite des Ge­ häuses 1 im Bereich des Schaltelements eine Markierung vorge­ sehen werden, damit der Benutzer weiß, auf welche Stelle er drücken muß, um einen Schaltvorgang durchzuführen.

Die Schalteinrichtung kann auch auf einem Schlüsselgriff ei­ nes Zünd-/Türschlüssels angeordnet sein, wobei ein Codesignal bei Betätigen der Schalteinrichtung ausgesendet wird. Das Ge­ häuse 1 kann auch eine beliebige sonstige Form annehmen. Durch die Schalteinrichtung kann das Gehäuse 1 sehr klein ausgebildet werden.

Bei einer solchen Schalteinrichtung tritt in der Regel Kon­ taktprellen auf. Bei Kontaktprellen wird beim Schalten an­ statt eines einzigen definierten Schaltimpulses mehrere Im­ pulse geliefert, die von der nachfolgenden Schaltung mögli­ cherweise als mehrere Schaltvorgänge interpretiert werden könnten. Um dies zu verhindern können für sich bekannte Ent­ prellschaltungen in der Schaltung verwendet werden, die das Schaltsignal nach dem Entprellen an die Schaltung weiterlei­ ten.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung ist es, daß die Leiterplatte 3 nur einseitig bestückt werden braucht. Alle Bauelemente 5 und das Schaltelement sind dann auf der Bauteileseite der Leiterplatte 3 befestigt. Somit werden die äußeren Abmessungen der Schalteinrichtung (Bauhöhe) verrin­ gert. Außerdem hat dies den Vorteil, daß sowohl das Schalte­ lement als auch die Bauelemente 5 in einem einzigen Arbeits­ gang mit der Leiterplatte 3 verlötet werden können.

Vorteilhaft ist es, wenn als Bauelemente 5 nur SMD-Bau­ elemente (Surface Mounted Device) verwendet werden, deren Bauhöhe ohnehin gering ist. Dadurch werden die Abmessungen der Schalteinrichtung weiter verringert.

Die Bauelemente 5 können auch mit einem Leitkleber an der Leiterplatte 3 befestigt werden. Denn für die Erfindung ist es unwesentlich, wie die Bauelemente 5 an der Leiterplatte 3 befestigt sind und elektrisch mit dieser verbunden sind.

Das Gehäuse 1, die Abdeckfolie 2 oder der Deckel brauchen le­ diglich im Bereich des Schaltelements nachgiebig ausgebildet zu sein. Es können Leiterplatten 3 aus einem herkömmlichen Material, wie zum Beispiel FR4^®, verwendet werden. Die Lei­ terplatten 3 weisen eine Ausnehmung in Form eines Lochs 12 oder einer Nut 7 im Bereich des Schaltelements aufweisen. Die Dicke der Leiterplatte 3 kann kleiner als 0,3 mm sein. Bei einer solchen Dicke wirkt die Zunge 6 der Leiterplatte 3 fe­ dernd. Selbstverständlich können auch Folienleiterplatten verwendet werden, die ohnehin flexibel ausgebildet sind.

Claims (6)

1. Elektrische Schalteinrichtung, insbesondere für einen tragbaren Codegeber eines Diebstahlschutzsystems für ein Kraftfahrzeug, mit

• - einem Gehäuse (1), dessen Außenwand im Bereich eines Schalt­ elements (4, 6; 10, 11; 14) elastisch ausgebildet ist,
• - einer Leiterplatte (3), die in dem Gehäuse (1) angeordnet ist,
• - einer Ausnehmung (7; 12) in der Leiterplatte (3), und mit
• - dem Schaltelement (4, 6, 7; 10, 11; 14), das in der Ausneh­ mung (7; 12) angeordnet ist sowie mit der Leiterplatte (3) verbunden ist, wobei das Schaltelement bei Betätigen der Schalteinrichtung derart bewegt wird, so daß die Schaltein­ richtung von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand übergeht.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein Tastschalter (4) ist, der an einer federnden Zunge (6) befestigt ist, die ihrerseits Teil der Leiterplatte (3) ist und in der Ausnehmung (7) angeordnet ist, wobei der Tastschalter (4) bei Betätigen der Schaltein­ richtung gegen eine Wand des Gehäuses (1) gedrückt wird, wo­ durch der Tastschalter (4) geschaltet wird.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement zwei elektrisch leitende Federelemente (10, 11) aufweist, die an der Leiterplatte (3) befestigt sind und die sich bei Betätigen der Schalteinrichtung berühren.

4. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) zumindest ein Ab­ stützelement (8) aufweist, das um die Ausnehmung (7; 12) an­ geordnet ist und das die Leiterplatte (3) gegen das Gehäuse (1) abstützt.

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des Gehäuses (1) durch eine elastische Ab­ deckfolie (2) gebildet ist, die zumindest im Bereich des Schaltelements (4, 6, 7; 10, 11; 14) angeordnet ist.

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein elektrisch leitendes Federelement (14) aufweist, das durch das Gehäuse (1) in der Ausnehmung (12) gehalten wird und das bei Betätigen eine elektrische Verbindung zwischen Anschlußflächen (13) der Leiterplatte (3) herstellt.