DE19961728C1 - Elektrischer Schalter - Google Patents
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Abstract
Es wird ein elektrischer Schalter vorgeschlagen, welcher hauptsächlich aus einem ortsfeste elektrische Kontaktelemente und bewegbare elektrische Kontaktelemente aufnehmenden Gehäuse besteht, an welchem zumindest ein Betätigungselement verstellbar gelagert ist, so daß dieses, ausgehend von seiner Neutralstellung, in zumindest eine Funktionsstellung zu verstellen ist. Zu dem Zweck, einen elektrischen Schalter zu schaffen, der auf einfache Art und Weise zuverlässig gegen einen kurzfristigen Funktionsausfall - bedingt durch Vordringen von Feuchtigkeit - auch bei höherer Beanspruchung geschützt ist, weist die flexibel ausgeführte Schaltmatte zumindest in ihrem Randbereich eine umlaufend vorhandene Dichtzone auf, die mit ihrer Unterseite zumindest direkt an der Oberseite der Leiterplatte zur Anlage kommt, wobei mit der Festlegung des Gehäuseoberteiles am Gehäuseunterteil unter Aufbringung von Preßkräften die Dichtzone zwischen einem zumindest teilweise umlaufend am Gehäuseoberteil vorhandenen Dichtsteg und einem zumindest teilweise umlaufend am Gehäuseunterteil vorhandenen Dichtsteg klemmend gehalten ist.
Description
Die vorliegende Erfindung geht von einem gemäß dem Oberbegriff des
Hauptanspruches konzipierten elektrischen Schalter aus.
Derartige elektrische Schalter sind in der Regel dafür vorgesehen, die Ein- und
Ausschaltung von Stromkreisen bzw. die Umschaltung von einem auf einen
anderen Stromkreis zu ermöglichen. Bei solchen mit ortsfesten und
zugehörigen bewegbaren Kontaktelementen versehenen elektrischen Schaltern
sind die bewegbaren Kontaktelemente jeweils in jeweils einem domartigen
Bereich einer flexiblen Schaltmatte und die zugehörigen ortsfesten
Kontaktelemente auf einer der Schaltmatte zugeordneten elektrischen
Leiterplatte vorhanden. Die Betätigung solcher elektrischer Schalter erfolgt
durch ein Niederdrücken einer Drucktaste, ein Verschwenken einer Wipptaste
oder ein Verschieben einer Schiebetaste usw., wodurch die bewegbaren
Schaltkontakte funktionsgerecht verstellt werden. Dabei sind die
Betätigungselemente ausgehend von ihrer Neutralstellung in zumindest eine
Funktionsstellung bringbar. Die Funktionsstellungen können rastend und/oder
tastend ausgeführt sein.
Ein mit einer Schaltmatte versehener elektrischer Schalter ist durch die DE 198 12 249 C1
bekanntgeworden. Bei diesem elektrischen Schalter liegt die
flexibel ausgeführte Schaltmatte mit Bereichen ihrer Unterseite flächig auf der
die ortsfesten Kontaktelemente aufweisenden elektrischen Leiterplatte auf.
Durch eine solche Ausbildung des Gehäuses bzw. die Anordnung der flexiblen
Schaltmatte ist bereits ein gewisser Schutz vor dem Eindringen von
Feuchtigkeit (Spritzwasserschutz) in den Innenraum des Gehäuses bzw.
Vordringen zu den elektrischen Kontaktelementen sowie
elektrischen/elektronischen Bauteilen gewährleistet. Bei höherer
Beanspruchung, z. B. schwallweise auftretendem Wasser usw., kann
Feuchtigkeit jedoch relativ schnell in den Innenraum des Gehäuses gelangen
und somit kurzfristig bis zu den Kontaktelementen und den
elektrischen/elektronischen Bauteilen vordringen, so daß es dadurch
letztendlich kurzfristig zum Ausfall eines solchen elektrischen Schalters
kommen kann. Insbesondere unter Sicherheitsaspekten ist dies jedoch nicht
tolerabel.
Durch die DE 196 26 626 A1 ist weiterhin ein elektrischer Schalter mit einem
ortsfeste und zugehörige bewegbare Kontaktelemente aufnehmenden
Gehäuse bekanntgeworden, wobei Betätigungselemente mit den in domartig
ausgeführten Bereichen einer flexiblen Schaltmatte angeordneten, bewegbaren
Kontaktelementen zusammenwirken, wobei die zugehörigen ortsfesten
Kontaktelemente Bestandteil einer auf einem Substrat befindlichen
Leiteranordnung sind und wobei die Schaltmatte mit Bereichen ihrer Unterseite
flächig auf dem am Gehäuseunterteil ortsfest gehaltenem Substrat zur Anlage
kommt.
Dabei weist die Schaltmatte auch zumindest in ihrem Randbereich eine
umlaufend vorhandene Dichtzone auf, die mit ihrer Unterseite direkt an der
Oberseite des Substrats zur Anlage kommt, wobei mit der Festlegung des
Gehäuseoberteils am Gehäuseunterteil unter Aufbringung von Preßkräften ein
zumindest teilweise umlaufend am Gehäuseoberteil vorhandener Dichtsteg an
der einen Zone zur Anlage kommt.
Eine solche Ausführungsform eines elektrischen Schalters ist aber nicht optimal
gegen das Vordringen von Feuchtigkeit in den Bereich der Kontaktstellen
geschützt.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
elektrischen Schalter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der auf einfache
Art und Weise zuverlässig gegen einen kurzfristigen Funktionsausfall, bedingt
durch Vordringen von Feuchtigkeit auch bei höherer Beanspruchung geschützt
ist.
Bei einem solchermaßen ausgebildeten elektrischer Schalter ist besonders
vorteilhaft, daß die für den Feuchtigkeitsschutz notwendige elastische Dichtung
einstückig durch eine Funktionserweiterung der zwingend notwendigen
Schaltmatte realisiert ist und somit separate elastische Dichtelemente nicht
notwendig sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes
sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand von zwei in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 prinziphaft einen ersten elektrischen Schalter in
Explositionsdarstellung
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Schalter gemäß Fig. 1
(ohne Steckeraufnahme am Gehäuseunterteil)
Fig. 3 prinziphaft einen zweiten elektrischen Schalter in
Explosionsdarstellung
Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Schalter gemäß Fig. 3
Fig. 5 das Detail Z gemäß Fig. 3 in vergrößerter Darstellung im
Schnitt.
Ähnliche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, besteht ein elektrischer Schalter
hauptsächlich aus einem ortsfeste elektrische Kontaktelemente und
bewegbare elektrische Kontaktelemente aufnehmenden Gehäuse, an welchem
mehrere Betätigungselemente 1 verstellbar gelagert sind, so daß diese
ausgehend von ihrer Neutralstellung in jeweils zumindest eine
Funktionsstellung zu verstellen sind.
Wie außerdem aus den Figuren hervorgeht, umfaßt das Gehäuse im
wesentlichen ein Gehäuseoberteil 2 und ein Gehäuseunterteil 3. Am
Gehäuseunterteil 3 ist ortsfest eine elektrische Leiterplatte 4 festgelegt. Die
bewegbaren elektrischen Kontaktelemente 5 sind in jeweils in jeweils einem
domartigen Bereich einer flexibel ausgeführten Schaltmatte 6 angeordnet. Die
zugehörigen ortsfesten Kontaktelemente 7 sind an dafür vorgesehenen Stellen
der Leiterplatte 4 vorhanden. An die der Betätigungsoberfläche abgewandte
Unterseite der Betätigungselemente 1 sind zur Beeinflussung der zugehörigen
bewegbaren Kontaktelemente 5 Ansätze 8 angeformt.
Wie insbesondere aus Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, kommen die Ansätze 8
eines Betätigungselementes 1 zur Beeinflussung der zugeordneten
Kontaktelemente 5 jeweils direkt an der Kopffläche 9 des jeweils zugeordneten
domartigen Bereiches der Schaltmatte zur Anlage. Vier weitere
Betätigungselemente 1 kommen mit ihren Ansätzen 8 zwecks Beeinflussung
von zugeordneten bewegbaren Kontaktelementen 5 unter Zwischenschaltung
von Betätigungsbrücken 10 ebenfalls an Kopfflächen 9 von domartigen
Bereichen der Schaltmatte zur Anlage. Die Betätigungsbrücken 10 ermöglichen
einen markant spürbaren Doppelhub der weiteren Betätigungselemente 1 bei
deren Betätigung in ein und dieselbe Betätigungsrichtung. Alle bewegbaren
Kontaktelemente 5 sind einstückig Bestandteil einer einzigen flexibel
ausgeführten Schaltmatte 6. Die flexibel ausgeführte Schaltmatte 6 weist an
ihrem Randbereich eine ringförmig angeordnete Dichtzone 11 und innerhalb
derselben mehrere durch Zwischenbereiche voneinander getrennte weitere
Dichtzonen 21 auf.
Wie weiterhin insbesondere aus Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, liegen die eine
Dichtzone 11 und die weiteren Dichtzonen 21 mit jeweils ihrer Unterseite flächig
auf der Oberseite der Leiterplatte 4 auf. Bei Festlegung des Gehäuseoberteiles
2 am Gehäuseunterteil 3 werden die eine Dichtzone 11 und die weiteren
Dichtzonen 21 unter Aufbringung von Preßkräften auf die Oberseite der
Leiterplatte 4 gedrückt. Zur Erzeugung von definierten Preßkräften ist ein
schmal ausgeführter erster Dichtsteg 12 ringförmig an die Unterseite des
Gehäuseoberteiles 2 angeformt. Bis auf kleine Unterbrechungen ist der erste
Dichtsteg 12 wie ein Ring an das Gehäuseoberteil 2 umlaufend angeformt, so
daß die eine Dichtzone 11 entsprechend gleichmäßig mit Preßkräften
beaufschlagt wird. Die eine Dichtzone 11 ist somit unter Preßwirkung zwischen
der am Gehäuseunterteil 3 ortsfest gehaltenen Leiterplatte 4 und dem an der
Unterseite des Gehäuseoberteiles 2 vorhandenen einen Dichtsteg 12
eingeklemmt. Wie weiter insbesondere aus den Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht,
sind an das Gehäuseoberteil 2 weitere Dichtstege 13 angeformt, welche unter
Ausübung von Preßkräften an den weiteren Dichtzonen 21 der flexibel
ausgeführten Schaltmatte 6 zur Anlage kommen. Insbesondere sind diese
weiteren Dichtstege 13 im Bereich von Befestigungsdomen 14 und
Zwischenwandungen 15 des Gehäuseoberteiles 2 einstückig an diesem
vorhanden und ebenfalls schmal ausgeführt, damit die flexible Schaltmatte 6 im
Bereich ihrer weiteren Dichtzonen 21 gleichmäßig mit Preßkräften beaufschlagt
wird. Über mehrere Schrauben 16 wird das Gehäuseoberteil 2 letztendlich fest
mit dem Gehäuseunterteil 3 verbunden, wodurch gleichzeitig die zur
Abdichtung notwendigen Preßkräfte erzeugt werden. Das Gehäuseoberteil 2
und das Gehäuseunterteil 3 sind maßlich derart aufeinander abgestimmt, daß
die flexible Schaltmatte 6 im Bereich ihrer einen Dichtzone 11 und ihrer
weiteren Dichtzonen 21 durch den einen Dichtsteg 12 und die weiteren
Dichtstege 13 um einen definierten Betrag komprimiert wird. Auf einfache und
kostengünstige Art und Weise ist somit ein auch unter schwierigen
Bedingungen zuverlässig arbeitender Schutz gegen das Eindringen von
Feuchtigkeit realisiert.
Wie insbesondere aus Fig. 3 und Fig. 4 hervorgeht, kommen die Ansätze 8 des
einen Betätigungselementes 1 zur Beeinflussung der zugeordneten domartigen
Bereiche und damit der zugehörigen Kontaktelemente 5 unter
Zwischenschaltung von Betätigungsstößeln 16 an den Kopfflächen 9 der
domartigen Bereiche zur Anlage. Alle Kontaktelemente 5 sind einstückig
Bestandteil einer einzigen flexibel ausgeführten Schaltmatte 6. Die flexibel
ausgeführte Schaltmatte 6 weist im Bereich ihrer Außenkante eine ringförmig
angeordnete Dichtzone 11 auf.
Wie insbesondere aus den Fig. 3, 4 und 5 hervorgeht, umfaßt die ringförmige
Dichtzone 11 der flexibel ausgeführten Schaltmatte 6 einen die Stirnkanten der
elektrischen Leiterplatte 4 umfassenden Dichtkragen 17, welcher als
umlaufender, in Richtung des Gehäuseunterteiles 3 vorstehender Ansatz
vorhanden ist. Außerdem ist an die Dichtzone 11 der flexibel ausgeführten
Schaltmatte 6 ein im Querschnitt pilzkopfartig ausgebildeter Dichtfortsatz 18
angeformt. Der Dichtfortsatz 18 ragt dabei nach außen von der Dichtzone 11
ab und stellt ein die flexible Schaltmatte 6 ringförmig umgebendes, einstückiges
Gebilde dar. Zur Aufnahme des Dichtfortsatzes 18 ist an das Gehäuseoberteil 2
ein entsprechender Dichtsteg 12 und an das Gehäuseunterteil 3 ebenfalls ein
entsprechender weiterer Dichtsteg 19 angeformt. Sowohl der eine Dichtsteg 12
als auch der weitere Dichtsteg 19 stellen ein ringförmiges Gebilde dar, welches
den Außenwandungen des Gehäuseoberteiles 2 bzw. den Außenwandungen
des Gehäuseunterteiles 3 einstückig zugehörig ist.
Wie insbesondere aus den Fig. 4 und Fig. 5 hervorgeht, liegt die Dichtzone 11
mit ihrer Unterseite flächig auf der Oberseite der Leiterplatte 4 auf. Bei
Festlegung des Gehäuseoberteiles 2 am Gehäuseunterteil 3 wird der
Dichtfortsatz 18 unter Aufbringung von Preßkräften zwischen dem an das
Gehäuseoberteil 2 angeformten einen Dichtsteg 12 und dem an das
Gehäuseunterteil 3 angeformten weiteren Dichtsteg 19 haltend aufgenommen.
Sowohl der eine Dichtsteg 12 als auch der weitere Dichtsteg 19 sind umlaufend
an die Außenwandungen des Gehäuseoberteiles 2 bzw. an die
Außenwandungen des Gehäuseunterteiles 3 angeformt und weisen an ihren
einander zugewandten Stirnflächen jeweils eine V-förmig eingeformte
Dichtkontur 20, 22 auf. Der Dichtfortsatz 18 ist somit quasi formschlüssig
zwischen der Dichtkontur 20 des einen Dichtsteges 12 und der Dichtkontur 22
des weiteren Dichtsteges 19 unter Preßsitz festgelegt. Über mehrere
Clipsverbindungen 25 wird das Gehäuseoberteil 2 letztendlich fest mit dem
Gehäuseunterteil 3 verbunden, wodurch gleichzeitig die zur Abdichtung
notwendigen Preßkräfte erzeugt werden. Das Gehäuseoberteil 2 und das
Gehäuseunterteil 3 sind maßlich derart aufeinander abgestimmt, daß die
flexible Schaltmatte 6 im Bereich des Dichtfortsatzes 18 ihrer ersten Dichtzone
11 durch den einen Dichtsteg 12 und den weiteren Dichtsteg 19 um einen
definierten Betrag komprimiert wird. Auf einfache und kostengünstige Art und
Weise ist somit ein auch unter schwierigen Bedingungen zuverlässig
arbeitender Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit realisiert.
Wie insbesondere aus Fig. 3 und Fig. 4 hervorgeht, weist die flexible
Schaltmatte 6 einstückig fünf Aufnahmetaschen 24 auf. Die Aufnahmetaschen
24 sind dafür vorgesehen, um auf der Leiterplatte 4 befindliche
elektrische/elektronische Bauteile 23 wirkungsvoll vor dem Einfluß von
Feuchtigkeit zu schützen. Solche elektrischen/elektronischen Bauteile 23
können zum Beispiel als Microcomputer, Relais, Leuchtdiode, Kontaktteil,
Widerstand usw. ausgeführt sein. Das Gehäuseunterteil 3 stellt ein
wannenförmig geschlossenes Gebilde dar, welches also bis auf seine dem
Gehäuseoberteil 2 zugewandte, offene Seite feuchtigkeitsdicht ausgeführt ist.
Weil der unter der Leiterplatte 4 vorhanden Raum - wie bereits näher
beschrieben - durch die erste Dichtzone 11 der flexiblen Schaltmatte 6
wirkungsvoll gegen den Eintritt von Feuchtigkeit geschützt ist, können ohne
weiteres auch an der Unterseite der Leiterplatte 4 elektrische/elektronische
Bauteile 23 angebracht sein, die gegen das Einwirken von Feuchtigkeit
geschützt werden müssen.
Claims (12)
1. Elektrischer Schalter mit einem aus Kunststoff hergestellten Gehäuse, an
welchem zumindest ein Betätigungselement (1) gelagert ist, das
ausgehend von seiner Neutralstellung in zumindest einer
Betätigungsrichtung verstellbar ist, wobei an dessen der
Betätigungsoberfläche abgewandten Unterseite Ansätze vorhanden sind,
die mit jeweils in jeweils einem domartigen Bereich einer flexiblen
Schaltmatte (6) angeordneten bewegbaren Kontaktelementen (5)
zusammenwirken, die mit auf einer Leiterplatte (4) vorhandenen ortsfesten
Kontaktelementen (7) kooperieren, wobei die Schaltmatte mit Bereichen
ihrer Unterseite flächig auf der am Gehäuseunterteil (3) ortsfest
gehaltenen Leiterplatte zur Anlage kommt, wobei die Schaltmatte
zumindest in ihrem Randbereich eine umlaufend vorhandene, mit ihrer
Unterseite direkt an der Oberseite der Leiterplatte zur Anlage kommende
Dichtzone (11) aufweist, der ein zumindest teilweise umlaufend am
Gehäuseoberteil (2) vorhandener Dichtsteg (12) bei Festlegung des
Gehäuseoberteiles am Gehäuseunterteil unter Aufbringung von
Preßkräften zugeordnet ist und wobei die flexibel ausgeführte Schaltmatte
bei Festlegung des Gehäuseoberteiles am Gehäuseunterteil zumindest
klemmend zwischen dem einen Dichtsteg (12) des Gehäuseoberteiles (2)
und einem zumindest teilweise umlaufend am Gehäuseunterteil (3)
vorhandenen weiteren Dichtsteg (19) festgelegt ist.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
eine Dichtsteg (12) als umlaufender Ring an den Außenbereich der
Unterseite des Gehäuseoberteiles (2) angeformt ist.
3. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest teilweise umlaufend an die eine Dichtzone
(11) der flexibel ausgeführten Schaltmatte (6) ein die Stirnkanten der
elektrischen Leiterplatte (4) umfassender Dichtkragen (17) angeformt ist.
4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß umlaufend an den Randbereich der flexibel
ausgeführten Schaltmatte (6) ein davon abragender Dichtfortsatz (18)
angeformt ist.
5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Dichtfortsatz (18) im Querschnitt pilzkopfartig
ausgebildet ist.
6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest in den angeformten einen Dichtsteg (12)
des Gehäuseoberteiles (2) eine Dichtkontur (20) eingebracht ist.
7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß in den angeformten einen Dichtsteg (12) des
Gehäuseoberteiles (2) und in den angeformten weiteren Dichtsteg (19)
des Gehäuseunterteiles (3) umlaufend jeweils eine zur Aufnahme des
Dichtfortsatzes (18) vorgesehene Dichtkontur (20, 22) eingebracht ist.
8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dichtkontur (20, 22) V-förmig ausgebildet ist.
9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die flexibel ausgeführte Schaltmatte (6) zur
geschützten Aufnahme von elektrischen/elektronischen Bauteilen (23)
zumindest eine Aufnahmetasche (24) aufweist, die lediglich an der der
elektrischen Leiterplatte (4) zugewandten Seite offen ausgeführt ist.
10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuseoberteil (2) und das Gehäuseunterteil
(3) mittels zumindest einer Schraube (16) fest miteinander verbindbar sind.
11. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuseoberteil (2) und das Gehäuseunterteil
(3) mittels zumindest einer Clipsverbindung (25) fest miteinander
verbindbar sind.
12. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuseoberteil (2) mit weiteren Dichtstegen
(13) unter Ausübung von Preßkräften direkt an weiteren Dichtzonen (21)
der flexibel ausgeführten Schaltmatte (6) dichtend zur Anlage kommt.
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