DE202014007091U1

DE202014007091U1 - Schaltvorrichtung

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Publication number: DE202014007091U1
Application number: DE201420007091
Authority: DE
Original assignee: Methode Electronics Malta Ltd
Current assignee: Methode Electronics Malta Ltd
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2014-10-21
Anticipated expiration: 2024-09-06

Abstract

Schaltvorrichtung, aufweisend einen Sockel 25, ein Gehäuse (2), ein Betätigungsglied (3), wenigstens zwei metallische Kontaktelemente (5, 6), wobei wenigstens ein Kontaktelement (5) eine gemeinsame Kontaktstelle (51) ist und wenigstens ein weiteres Kontaktelement (6) ein Schaltkontaktelement (61) ist, das in oder an der Sockelwand (251) des Sockels (25) angeordnet ist, wobei die Kontaktelemente (5, 6) von außerhalb des Gehäuses (2) elektrisch kontaktierbar sind, einen Schaltmechanismus (9), der betätigt wird, wenn das Betätigungsglied (3) in die vorgesehene Position gedrückt wird, wobei der Schaltmechanismus (9) ein erstes Betätigungselement (10) und ein zweites Betätigungselement (11) umfasst, die über eine Spannfeder (12) miteinander verbunden sind, das erste Betätigungselement (10) wenigstens ein Kontaktteil (81) zur Trennung bzw. Kontaktierung mit dem wenigstens einen Schaltkontaktelement (61) aufweist, wobei das zweite Betätigungselement (11) an seinem zweiten Ende (112) U-förmig nach oben zurückgebogen ist, so dass das Betätigungsglied (3) bei Betätigung auf dessen umgebogenes Endstück (112) des zweiten Betätigungselements (11) auftrifft.

Description

Es wird eine Schaltvorrichtung zum exakten Schalten zwischen wenigstens zwei Schaltstellungen angegeben.
Aus der JP 2010073662 A ist eine zuvor bezeichnete Schaltvorrichtung offenbart. Diese Schaltvorrichtung weist den Nachteil auf, dass sie durch einen sehr komplizierten Aufbau gebildet ist.
Die auf die Anmelderin zurückgehende DE 10 2011 016 945.8 zeigt eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung, die bereits eine sehr gut funktionierende Einheit darstellt. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass derartige Schaltvorrichtungen über viele Jahre einwandfrei funktionieren müssen und dabei Schaltzyklen von 300000 und mehr zuverlässig ausgeführt werden müssen. Darüber hinaus werden derartige Schaltvorrichtungen vielfach in Kraftfahrzeugen eingesetzt und sind damit erheblichen Temperaturschwankungen und Feuchtigkeitsproblemen ausgesetzt, wie z. B. im Mittelbereich des Fahrzeuginnenraumes. Bei der Ausgestaltung der DE 10 2011 016 945.8 waren darüber hinaus die Schaltkontaktelemente in der Wand des Gehäuses integriert, was die Herstellung der Schaltvorrichtung insgesamt aufwändiger macht.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einen noch einfacheren Aufbau aufweist und noch zuverlässiger funktioniert und die sich kostengünstiger herstellen lässt.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Die Aufgabe ist bei einer Schaltvorrichtung gelöst, die einen Sockel, der die wesentlichen Bauteile der Gesamtvorrichtung aufnimmt, ein Gehäuse, ein Betätigungsglied zur Aufnahme einer Druckbetätigung und wenigstens zwei metallische Kontaktelemente aufweist.
Die Schaltvorrichtung besteht in ihrem Grundaufbau aus einem Sockel, auf dessen Aussenrand das Gehäuse aufgetzt wird. Der Sockel ist vorzugsweise von seinem Aussenrand etwas beabstandet wannenförmig ausgestaltet, wobei die Sockelwand nicht durchgängig umlaufend über eine gleich Höhe aufweisen muss. Die Verbindung zwischen Aussenrand des Sockels und dem Gehäuse kann komplementär zueinander abgestuft sein oder etwa über eine Nut-Feder-Verbindung verfügen.
Wenigstens ein Kontaktelement bildet eine gemeinsame Kontaktstelle und wenigstens ein Kontaktelement ist ein Schaltkontaktelement. Das wenigstens eine Schaltkontaktelement, nachfolgend auch Kontaktelement genannt, ist dabei in oder an der Sockelwand angeordnet. Das den Schaltkontakt zum Kontaktelement bewerkstelligende wenigstens eine Kontaktteil liegt an dem Schaltkontaktelement an.
Die Kontaktierung findet an der äußeren Sockelwand statt. Die Kontaktelemente sind von außerhalb des Sockels elektrisch kontaktierbar. Die Schaltvorrichtung weist einen Sprungschaltmechanismus auf, der betätigt wird, wenn das Betätigungsglied in die vorgesehene Position gedrückt wird. Der Sprungschaltmechanismus weist wenigstens ein erstes Betätigungselement auf, an welchem im Bereich eines ersten Endes wenigstens ein Kontaktteil zur Trennung bzw. Kontaktierung mit dem wenigstens einen Schaltkontaktelement angebracht ist. Das erste Betätigungselement ist mit dem zweiten Ende an der gemeinsamen Kontaktstelle drehbar gelagert. Der Sprungschaltmechanismus weist ein zweites Betätigungselement auf, das über ein erstes Ende über das Betätigungsglied Druck aufnehmen kann. Das zweite Betätigungselement ist an seinem zweiten Ende an der Innenkante des Gehäuses drehbar gelagert, die der Querseite des Gehäuses mit dem gemeinsamen Kontakt gegenüber liegt.
An seinem zweiten Ende ist das zweite Betätigungselement U-förmig oder gabelförmig nach oben zurückgebogen, so dass das Betätigungsglied nicht auf das im wesentlich nach oben aufgerichtete vertikale Ende der umgebogenen Stirnseite des zweiten Betätigungselements auftrifft sondern auf dessen umgebogenes Endstück. Hierdurch entstehen sanftere, materialschonendere Schaltvorgänge, die zu einer deutlichen Verlängerung der Lebensdauer der Schaltvorrichtung beitragen, wie Dauerversuche überraschenderweise bestätigt haben.
Als U-förmig wird auch eine C-Form, Omega-Form, elliptische Form oder Gabelform verstanden. Das umgebogene Teil kann eine glatte oder etwa wellige Form aufweisen.
Zwischen dem ersten Betätigungselement und dem zweiten Betätigungselement ist eine Spannfeder angeordnet.
Das Schaltkontaktelement ist vorzugsweise im wesentlichen flächig ausgestaltet.
Der Sockel weist vorzugsweise eine nach oben ausgerichtete wannenartige Erhöhung auf, die vorzugsweise umlaufend ist und vom Aussenrand des Sockels beabstandet verläuft. Diese wannenförmige Erhöhung wird nachfolgend auch Sockelwand genannt.
Sockel und Sockelwand sind vorzugsweise materialeinheitlich, ebenso das vorzugsweise auf dem Aussenrand des Sockels aufgesetzte Gehäuse. Sockel und Sockelwand sowie Gehäuse können aus Kunststoff, gefülltem Kunststoff, oder sonstigem geeignetem Material bestehen.
Sockel und Sockelwand einerseits und Gehäuse andererseits sind vorzugsweise gasdicht und/oder fluiddicht miteinander verbunden. Sie sind vorzugsweise wasserdampfundurchlässig. Die Verbindung kann durch Verschweissen, Verkleben oder durch eine andere herkömmliche Verbindungstechnik bewerkstelligt werden. Die Verbindung wird vorzugsweise automatisiert vorgenommen.
Zwischen dem Sockel und dem Gehäuse kann stattdessen ein umlaufendes Dichtungselement angeordnet sein. Durch das Dichtungselement wird die Verbindung zwischen dem Socckel und dem Gehäuse gegen eindringende Verunreinigungen geschützt, wobei gleichzeitig eine Reduktion der nach außen dringenden Geräusche bei der Betätigung des Sprungschaltmechanismus erreicht wird. Auch wenn diese Ausführungsform als erfindungsbezogen gelten kann, wird sie im Vergleich zu den zuvor genannten Ausführungsformen nicht bevorzugt, da sie deren Vorteile nicht gleichermaßen effektiv verwirklichen kann.
Der Sockel nimmt die einzelnen, nachfolgend beschriebenen Bauteile auf, wodurch sich der Herstellungsprozess auf wenige Einzelschritte reduzieren lässt, was sich günstig auf die Kosten auswirkt.
Dadurch dass der Sockel oder die Sockelwand das wenigstens eine Schaltkontaktelement aufnimmt oder dieses an der Sockelwand angeordnet ist, wird die Herstellung ebenfalls begünstigt im Vergleich zu seiner Anordnung in oder an der Wand des Gehäuses. Da das wenigstens eine Kontaktelement in entsprechend ausgeformte Ausnehmungen der Sockelwand eingepasst werden kann, wird hierdurch eine stabile Anordnung des wenigstens einen Kontaktelements gewährleistet, was eine Grundvoraussetzung für eine sichere und dauerhafte Kontaktermöglichung ist.
Das den Schaltkontakt zum Schaltkontaktelement bewerkstelligende wenigstens eine Kontaktteil ist vorzugsweise ein federartiges Element, das an dem Schaltkontaktelement anliegt. Nachfolgend wird es als Federelement bezeichnet. Das Federelement ist ein Kontaktteil.
Das Federelement kann aus jedwedem Material hergestellt werden, das vorzugsweise eine dauerhafte Elastizität gewährleistet.
Vorzugsweise sind wenigstens zwei Federelemente vorhanden, die eine unterschiedliche Länge (L1, L2) aufweisen. Dadurch wird eine redundande Kraft an allen Kontaktpunkten erreicht, was sich bei langwährendem Dauereinsatz als vorteilhaft erweist.
Das Federelement kann etwa die Ausgestaltung einer Blattfeder, Flachfeder, Formfeder, eines Drahtbiegeteils aufweisen, bevorzugt muß das Federelement elastisch und leitfähig sein.
Da zwei unterschiedlich lange Federelemente bevorzugt sind, kann das Federelement vorzugsweise etwa die Grundform einer flächig verbreiterten Büroklammer mit einem längeren äusseren und einem kürzeren inneren Teil aufweisen, das etwa die Form eines Blattteils aufweisen kann.
Mithin tragen bei einer solchen letztgenannten Ausgestaltung zwei Kontaktpunkte eines solchen Blattteils zu insgesamt vier Kontaktsituationen bei angenommenen Vorhandensein von zwei Kontaktelementen bei, was zu der Erzielung der erwähnten redundanten Kraft an allen Kontaktpunkten führt.
Durch die vorzugsweise erfolgende Vorspannung des Federelements, das gegen das Kontaktelement je Betätigung der Schaltvorrichtung gedrückt wird, werden Toleranzen, insbesondere im Fall von Materialermüdungeserscheinungen bei langwährendem Einsatz, viel besser kompensiert als das bei herkömmlichen Schaltvorrichtungen der Fall sein kann.
Das wenigstens eine Schaltkontaktelement ist an oder innerhalb der Sockelwand angeordnet. Die Sockelwand kann dabei jedenfalls bereichsweise über eine passgenaue Ausnehmung zur Aufnahme des Schaltkontaktelements verfügen.
Die Sockelwand ist in diesem Bereich vorzugsweise höher als die im übrigen Bereich des Sockels verlaufende wannenartige Erhöhung. Deshalb kann die Sockelwand in diesem Bereich auch ein weiteres Schaltkontaktelement aufnehmen, das von dem ersteren jedoch elektrisch isoliert angordnet sein muss. Zu diesem Zweck kann ein Zwischenstück oder ein Materialbereich der Sockelwand die gewünschte räumliche Trennung der Schaltkontaktelemente bewirken. Andere herkömmliche Isolationsmaterialien, sind ebenfalls geeignet.
Das oder die Schaltkontktelement(e) ist/sind vorzugsweise flächenbündig in die Sockelwand eingefügt.
Das vorzugsweise zwei Federelemente aufweisende Kontaktteil gleitet vorzugsweise per Reibkontakt über das oder die Schaltkontaktelement(e). Sind zwei Schaltkontaktelemente vorhanden, so kontaktiert das eine Federelement in einer Stellung das nicht-leitende Zwischenstück der Sockelwand während das andere Federlement das Schaltkontaktelement berührt. Bewegt sich das Federelement durch Betätigung des Betätigungsgied aufwärts oder abwärts so ändert sich die Kontaktstellung zu den Schaltkontelementen entsprechend.
In einer anderen Kontakausführung kontaktieren die Kontaktpunkte des Federelements einen Kontaktbereich während der andere Teil des Federelements an dem nicht kontaktführenden Bereich anliegt, so dass eine Kurzschlußsituation ausgeschlossen wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Betätigungselement an seinem zweiten Ende wenigstens eine Aussparung aufweist. In die Aussparungen greift vorzugsweise wenigstens ein Vorsprung ein, der an einer Innenkante der Sockelwand angebracht ist, an der das zweite Ende des zweiten Betätigungselements gelagert ist. Durch den Vorsprung ist das zweite Betätigungselement gegen ein seitliches Verrutschen gesichert. Der Vorsprung ist vorzugsweise in seiner Form an die Form der Aussparung des zweiten Betätigungselements angepasst, so dass diese ineinandergreifen können. Anstelle einer Aussparung können auch zwei oder mehrere Aussparungen an dem zweiten Ende des zweiten Betätigungselements vorgesehen sein. An der Innenkante des Gehäuses sind hierbei dann entsprechend mehrere geeignete Vorsprünge vorhanden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem ersten Betätigungselement verbundene Kontaktteil gegen das Schaltkontaktelement vorgespannt ist. Durch die Vorspannung des Kontaktteils ist gewährleistet, dass das Kontaktteil einen ausreichend hohen Schleifwiderstand aufbringt, der durch die Bewegung des Sprungschaltmechanismus überwunden werden muss. Ist die Spannkraft der Spannfeder zwischen dem ersten und zweiten Betätigungselement größer als der Schleifwiderstand des Kontaktteils, schnappt der Sprungschaltmechanismus um und das Kontaktteil rutscht von dem Schaltkontaktelement auf eine Ruheposition bzw. von der Ruheposition auf das Schaltkontaktelement. Lastet auf dem Betätigungsglied kein Druck mehr, schnappt der Sprungschaltmechanismus durch die Spannkraft der Spannfeder wieder zurück in seine stabile Ausgangsposition. Das Kontaktteil rutscht hierbei wieder zurück auf das Schaltkontaktelement bzw. in die Ruheposition.
Statt eines Sprungschaltmechanismus kann auch ein anderer geeigneter Schaltmechanismus vorgesehen werden. So kann etwa ein Schaltmechanismus via Kulissenführung gewählt werden. Nachfolgend soll lediglich zur Vereinfachung von Sprungschaltmechanismus gesprochen werden.
Das mit dem ersten Betätigungselement verbundene Federelement ist zwischen dem ersten Betätigungselement und dem Schaltkontaktelement angeordnet.
Bei einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung mit zwei Schaltkontakten bildet die Sockelwand zwischen den Schaltkontakten vorzugsweise einen ebenen Übergang. Dadurch wird erreicht, dass das Kontaktteil ohne Überwindung eines zusätzlichen Hindernisses zwischen den beiden Schaltkontakten gleiten kann. Der bzw. die Schaltkontakte selbst können jedoch für eine definierte gewünschte Erhöhung bzw. Erniedrigung des Schleifwiderstandes des Kontaktteils Vertiefungen oder Erhöhungen aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den wenigstens zwei ersten metallischen Schaltkontaktelementen wenigstens zwei zweite metallische Schaltkontaktelemente angeordnet sind. Hierbei bildet wiederum ein Kontaktelement einen gemeinsamen Kontakt und das weitere Kontaktelement ist ein Schaltkontakt. Die gemeinsamen Kontakte sowie die Schaltkontakte der ersten zwei metallischen Kontaktelemente sind jeweils parallel zu den zweiten zwei metallischen Kontaktelementen angeordnet. Zwischen einem Paar von zwei metallischen Kontaktelementen ist vorzugsweise jeweils ein Sprungschaltmechanismus angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese weitere Anordnungen von metallischen Schaltkontaktelementen aufweist. Vorzugsweise ist zwischen zwei benachbarten Paaren von wenigstens zwei metallischen Schaltkontaktelementen ein Sprungschaltmechanismus angeordnet.
Hierbei können metallischen Schaltkontaktelemente auch beidseitig mittels zwei synchron schaltenden Sprungschaltmechanismen geschaltet werden. Bei einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung mit mehreren Sprungschaltmechanismen werden diese vorzugsweise synchron über ein gemeinsames Betätigungsglied geschaltet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten oder weiteren metallischen Schaltkontaktelemente von den wenigstens zwei ersten metallischen Schaltkontaktelementen sowie untereinander jeweils elektrisch isoliert sind.
Durch den Aufbau der Schaltvorrichtung ist es möglich, einen absolut synchron schaltenden Schalter zur Verfügung zu stellen, wobei eine einzelne Schalteinheit vorzugsweise jeweils drei Kontaktelemente umfassen, die einen gemeinsamen Kontakt und zwei Schaltkontakte umfasst. Es können mehrere Schalteinheiten zu einem zusammengefasst werden, um eine höhere Ausfallsicherheit zu erreichen.
Die zweiten bzw. weiteren metallischen Kontaktelemente sind von außerhalb des Sockels elektrisch kontaktierbar. Hierzu ragen die metallischen Kontaktelemente vorzugsweise aus dem Boden des Sockels ausreichend weit heraus.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres von außerhalb des Gehäuses kontaktierbares metallisches Schaltkontaktelement aufweist. Vorzugsweise ist pro Gruppe von zwei Schaltkontaktelementen – gemeinsame Kontaktstelle und ein Schaltkontakt – ein weiteres Schaltkontaktelement vorgesehen. Das weitere Kontaktelement bildet einen weiteren Schaltkontakt. Der Sprungschaltmechanismus ist hierbei vorzugsweise zur Trennung bzw. Kontaktierung zwischen dem ersten Schaltkontaktelement und dem zweiten Schaltkontaktelement vorgesehen.
Die Schaltkontaktelemente, wenigstens das erste Betätigungselement sowie das Kontaktteil und die Spannfeder bestehen aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise elektrisch leitfähigem Metall, wobei die einzelnen Bauteile aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien hergestellt sein können. Das zweite Betätigungselement ist notwendigerweise nicht Teil einer elektrischen Verbindung und kann daher sowohl aus elektrisch isolierenden Materialien, wie Kunststoff als auch aus elektrisch leitfähigen Materialien, wie Metallen bestehen
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement ein weiteres Kontaktteil zur Trennung bzw. Kontaktierung mit den zwei weiteren Schaltkontakten aufweist, wobei das weitere Kontaktteil gegen die zwei weiteren Schaltkontakte vorgespannt ist.
Vorzugsweise sind die beiden mit dem ersten Betätigungselement verbundenen Kontakteile elektrisch voneinander isoliert.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungselement zwei mechanisch miteinander verbundene Bauteile aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltvorrichtung sind die beiden Bauteile des ersten Betätigungselements über ein Isolierelement mechanisch miteinander verbunden.
Durch die mechanische Verbindung der beiden Bauteile des ersten Betätigungselements wirken die beiden Bauteile wie ein gemeinsames Element wobei die einzelnen Bauteile elektrisch voneinander isoliert sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil in ein oder mehrere Federelemente unterteilt ist. Vorzugsweise weisen wenigstens zwei der Federelemente des Kontaktteils eine unterschiedliche Länge auf. Bei einem Aufbau des Kontaktteils mit zwei Federelementen, die unterschiedliche Längen aufweisen, wird ein redundanter Aufbau des Kontaktteils erreicht. Durch diesen Aufbau des Kontaktteils ist jederzeit gewährleistet, dass das Kontaktteil sicher einen elektrischen Kontakt zu den Schaltkontakten aufweist, wenn es im Bereich dieser ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente an ihren, an den Schaltkontakten anliegenden Enden jeweils wenigstens einen die Federelemente überragenden Schaltkontaktpunkt aufweisen. Die Schaltkontaktpunkte der Federelemente bilden die elektrische Verbindung zu den Schaltkontakten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkontaktelemente im Bereich der Kontaktbereiche mit den Schleifkontaktstellen wenigstens eine definierte Unebenheit aufweisen. Durch eine definierte Unebenheit beispielsweise in Form eines Vorsprungs oder einer Vertiefung kann der Schleifwiderstand zwischen dem Kontaktteil und den Schleifkontaktstellen definiert beeinflusst, zum Beispiel erhöht oder verringert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel wannenförmig ausgebildet ist. Unter einem wannenförmigen Sockel ist zu verstehen, dass dieser einen Boden aufweist von dem sich vorzugsweise vier Seitenwände vorzugsweise senkrecht nach oben erstrecken.
Im Boden des Sockels sind vorzugsweise Durchbrüche vorhanden, durch die die metallischen Kontaktelemente geführt sind. Die Durchführungen sind vorzugsweise an die Größe und Form der metallischen Kontaktelemente formschlüssig angepasst. Durch den wannenförmigen Sockel kann effektiv verhindert werden, dass beispielsweise beim Verlöten der Schaltvorrichtung flüssiges Lötmaterial in den Innenraum des Sockels eindringen kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch den Aufbau des Sprungschaltmechanismus dieser in ungedrückter Stellung gehalten ist, wenn kein Druck auf das Betätigungsglied ausgeübt wird. Der Sprungschaltmechanismus weist eine stabile Position auf, bei der das Betätigungsglied in ungedrückter Stellung ist. Bei gedrückter Stellung des Betätigungsglieds befindet sich der Sprungschaltmechanismus in einer instabilen Stellung.
Durch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist eine einfache und zuverlässige Durchführung von Schaltvorgängen möglich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Es zeigen:
1 eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Schaltvorrichtung,
2 einen Querschnitt durch die Schaltvorrichtung gemäß 1, von oben betrachtet
3 einen Querschnitt durch die Schaltvorrichtung gemäß 1, seitlich betrachtet
4 und 5 Ansichten der Schaltvorrichtung ohne Gehäuse
6 ein Kontaktteil
7 eine weitere Ansicht der Schaltvorrichtung ohne Gehäuse bei Betätigung,
8a und 8b verschiedene Ansichten der Anordnung des zweiten Betätigungselements im Sockel der Schaltvorrichtung
9 eine dreidimensionale Ansicht des zweiten Betätigungselements des Sprungschaltmechanismus.
In 1 ist eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 dargestellt. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst einen Sockel 25 des Gehäuses 2. Zur Betätigung der Schaltvorrichtung 1 weist diese ein Betätigungsglied 3 auf, das über die Oberseite der Schaltvorrichtung 1 betätigt werden kann. Das Betätigungsglied 3 ist über ein Dichtungselement 13 gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet. Aus der Unterseite des Sockels 25 der Schaltvorrichtung 1 ragen mehrere Kontaktelemente 5, 6, 7, 15, 16, 17 zur Kontaktierung der Schaltvorrichtung 1 hervor.
In 2 sowie 4, 5 und 6 ist ein Querschnitt durch die Schaltvorrichtung 1 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform dargestellt. Im Inneren des wannenförmigen Sockels 25 der Schaltvorrichtung 1 ist ein Sprungschaltmechanismus 9 angeordnet. Der Sprungschaltmechanismus 9 (in 4 und 6 gezeigt) umfasst ein erstes Betätigungselement 10 und ein zweites Betätigungselement 11, die miteinander über eine Spannfeder 12 verbunden sind. Zur Betätigung der Schaltvorrichtung 1 wird ein Druck über das Betätigungsglied 3 auf der Oberseite der Schaltvorrichtung 1 ausgeübt. Das Betätigungsglied 3 ist über eine Öffnung 4 im Gehäuse 2 nach außen geführt.
Das Betätigungsglied 3 überträgt den Druck auf das zweite Betätigungselement 11, das hierbei nach unten schwenkt. Das zweite Betätigungselement 11 ist an der linken Innenkante des Gehäuses abgestützt.
Durch die Bewegung des zweiten Betätigungselements 11 wird die Spannfeder 12 gespannt die, sobald die Zugkraft der Spannfeder 12 groß genug ist, das erste Betätigungselement 10 aus seiner stabilen Ruheposition bewegt. Das erste Betätigungselement 10 schwenkt hierbei nach unten, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem gemeinsamen Kontaktelement 5 und einem Kontaktelement 7 umgeschaltet wird auf das weitere Kontaktelement 6. Lastet auf dem Betätigungsglied 3 kein Druck, springt der Sprungschaltmechanismus 9 aus seiner instabilen Lage wieder zurück in seine stabile Ausgangslage, die in 4 dargestellt ist.
Die 2 und 3 zeigt die Gehäuseanordnung, in die der Schaltmechanismus eingebettet ist. In den 2 und 3 wurden die Teile des Schaltmechanismus nicht dargestellt, um einen besseren Blick auf die Anordnung der zweiten Betätigungselemente 10 und 11 in dem Gehäuse 2 der Schaltvorrichtung 1 zu ermöglichen. Das zweite Betätigungselement 11 ist an seinem ersten Ende 111 an einer Innenkante 21 des Gehäuses 2 drehbar gelagert. An der Innenkante 21 des Gehäuses 2 ist vorzugsweise ein Vorsprung 22 (nicht gezeigt) angeordnet, der in die Aussparung 113 am ersten Ende 111 des zweiten Betätigungselements 11 eingreift (9). Durch den Vorsprung 22 und die Aussparung 113 wird ein seitliches Verrutschen des zweiten Betätigungselements 11 im Gehäuse verhindert. Die Form des Vorsprungs 22 sowie die Form der Aussparung 113 sind möglichst kompatibel zueinander ausgeführt. Die Form des Vorsprungs 22 dem die Form der Aussparung 113 sind nicht auf die dargestellten Formen beschränkt.
In der 2 und 3 ist auch zu erkennen, dass die beiden Schaltkontakte 61 und 71 an der Sockelwand 251 des Sockels 25 derart angebracht sind, dass zwischen den beiden Schaltkontakten 61, 71 ein Teil 24 der Sockelwand 251 angeordnet ist, so dass eine möglichst ebene Oberfläche von dem ersten Schaltkontaktelement 61 über die Sockelwand 251 zu dem zweiten Schaltkontaktelement 71 gegeben ist. Dadurch kann das Kontaktteil 81 bei einer Bewegung des ersten Kontaktteils leicht zwischen den beiden Schaltkontakten 61 bzw. 71 hin und her gleiten. Die Sockelwand 251 auf der gegenüberliegenden Seite, im Bereich der weiteren Schaltkontakte 161 bzw. 171 ist entsprechend ausgebildet.
Die gemeinsamen Kontaktstellen, an denen das erste Betätigungselement drehbar gelagert ist, sind vorzugsweise von den Seitenwänden des Sockels 25 beabstandet angeordnet, damit das erste Betätigungselement an diesem drehbar gelagert werden kann. Die gemeinsamen Kontaktstellen sind jedoch vorzugsweise derart weit voneinander seitlich beabstandet, dass das Betätigungsglied 3 ausreichend Raum zur Verfügung steht, um zwischen den gemeinsamen Kontaktstellen auf und ab bewegt zu werden.
In den 4 und 5 sind verschiedene Ansichten der Schaltvorrichtung 1 ohne Sockel 25 und Gehäuse 2 dargestellt. Das erste Betätigungselement 10 des Sprungschaltmechanismus ist, wie in 4 zu erkennen ist, an einem gemeinsamen Kontakt 151 abgestützt. Die Abstützstelle des ersten Betätigungselements 10 an dem gemeinsamen Kontakt 151 bildet den Drehpunkt des ersten Betätigungselements 10. An dem ersten Betätigungselement 10 ist ein Kontaktteil 82 angebracht. Das Kontaktteil 82 ist parallel zu dem ersten Betätigungselement 10 angeordnet. Bei der Bewegung des ersten Betätigungselements 10 wird das Kontaktteil 82 mit bewegt, so dass das Kontaktteil 82 bei der Schwenkbewegung des ersten Betätigungselements 10 zwischen dem ersten Schaltkontaktelement 171 und den zweiten Schaltkontaktelement 161 mit verschwenkt wird. Das Kontaktteil 82 bildet zusammen mit dem ersten Betätigungselement 10 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktelement 15 und den beiden weiteren Kontaktelementen 16 bzw. 17.
Das erste Betätigungselement 10 ist mit einem Ende an einer Abstützstelle an den gemeinsamen Kontaktstellen 51 drehbar gelagert. Die Abstützstelle ist in der dargestellten Ausführungsform als Stufe an den gemeinsamen Kontaktstellen 51 ausgeführt. Hierbei weist der das Gehäuse 2 in diesem Bereich vorzugsweise einen sich in den Sockel 25 erstreckenden Zapfen auf, der verhindert, dass sich das erste Betätigungselement 10 von der Abstützstelle zu weit nach oben entfernt. Alternativ kann dies durch eine geometrische Ausgestaltung der gemeinsamen Kontaktstellen 51 beispielsweise in Form einer Kerbe erfolgen.
Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 wurden die vorderen Kontaktelemente 15, 16, 17 sowie das vordere Kontaktteil 82 entfernt, so dass der Sprungschaltmechanismus 9 zwischen den Kontaktelementen 15, 16, 17 bzw. 5, 6, 7 sichtbar ist.
In der 6 ist beispielhaft eine Ausführungsform des Kontaktteils 81 dargestellt. Das Kontaktteil in der Ausgestaltung als Federelement hat etwa die Grundform einer flächig verbreiterten Büroklammer mit einem längeren äußeren und einem kürzeren inneren Teil, das etwa die Form eines Blattteils aufweist. Das Kontaktteil 81 weist zwei unterschiedlich lange Federelemente 811 und 812 auf. Die Länge L1 des ersten Federelements 811 ist hierbei größer als die Länge L2 des zweiten Federelements 812. Das erste Federelement 811 umgibt das zweite Federelement 812 U-förmig.
Die Federelemente 811 und 812 sind gegen die Schaltkontaktelemente 61, 71 bzw. 161, 171 vorgespannt und bewirken die vorbeschriebene Kontaktierung mit diesen.
In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen kann das Kontaktteil 81 auch nur einen oder mehrere gefederte Arme aufweisen.
Das Kontaktteil 81 weist an dem rechten Ende zwei Öffnungen 815 auf über die es an dem ersten Betätigungselement 10 des Sprungschaltmechanismus 9 befestigbar ist. Das Kontaktteil 81 kann beispielsweise mittels Laserschweißen, Löten oder eines anderen geeigneten Verfahrens mechanisch fest mit dem ersten Betätigungselement mechanisch fest verbunden sein. An den sich gegenüberliegenden Enden der Federelemente 811, 812 weisen diese Schaltkontaktpunkte 813, 814 auf.
Durch die Ausgestaltung des Kontaktteils 81 mit zwei oder mehr Federelementen 811, 812 wird eine höhere Zuverlässigkeit der Schaltvorrichtung erreicht. Bei einigen Anwendungen ist es jedoch ausreichend, wenn das Kontaktteil 81 nur ein Federelemente aufweist.
Durch die Anordnung der Federelemente 811, 812, die unterschiedliche Längen L1, L2 aufweisen, kann zudem der Schleifwiderstand zwischen dem Kontaktteil 81 und den Schaltkontaktelementen 61, 71 definiert variiert werden. Zur weiteren Erhöhung des Schleifwiderstandes zwischen den Schaltkontakten und dem Kontaktteil können die Schaltkontaktelemente mit geometrisch ausgestalteten Vorsprüngen, Vertiefungen usw. versehen sein, die von dem oder den Schaltkontaktpunkten der Federelemente vor einem Umschalten erst überwunden werden müssen. Durch derartige geometrische Ausgestaltungen der Schaltkontakte ist ein definierter Schleifwiderstand einstellbar.
In 7 ist eine weitere Ansicht der Schaltvorrichtung 1, analog zu der in 5 gezeigten Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 dargestellt. Die Schaltvorrichtung 1 ist in 7 bei Betätigung des Betätigungsgliedes 3 gezeigt, wobei der Sprungschaltmechanismus 9 in eine instabile Lage umgeschnappt ist. Das Kontaktteil 81 liegt hierbei an dem zweiten Schaltkontaktelement 61 an.
In den 8a und 8b sind verschiedene Ansichten des Sprungschaltmechanismus 9 der Schaltvorrichtung 1 dargestellt. In 8a ist der Sprungschaltmechanismus 9 zusammen mit dem Betätigungsglied 3 dargestellt. Der Sprungschaltmechanismus 9 setzt sich zusammen aus einem ersten Betätigungselement 10 und einem zweiten Betätigungselement 11 die über eine Spannfeder 12 miteinander verbunden sind. Das erste Betätigungselement 10 ist im Bereich eines ersten Endes 101 nach unten verschwenkbar. An dem gegenüberliegenden Ende 102 des ersten Betätigungselements 10 ist dieses abgestützt wobei die Abstützstelle an der gemeinsamen Kontaktstelle, die in 8a nicht dargestellt ist, drehbar gelagert. Das zweite Betätigungselement 11 ist an einem ersten Ende 111 drehbar an einer Innenkante des Gehäuses der Schaltvorrichtung gelagert ist. Das gegenüberliegende zweite Ende 112 des zweiten Betätigungselements 11 schwenkt bei einer Betätigung des Betätigungsglieds 3 nach unten. An seinem zweiten Ende 112 ist das zweite Betätigungselement 11 U-förmig oder gabelförmig nach oben zurückgebogen, so dass das Betätigungsglied 3 nicht auf das im wesentlich nach oben aufgerichtete vertikale Ende der umgebogenen Stirnseite des zweiten Betätigungselements auftrifft sondern auf dessen umgebogenes Endstück 112 des zweiten Betätigungselements 11 (5, 7).
Im Bereich der Spannfeder 12 ist in 8a schematisch ein Isolierteil 8 angedeutet. Das Isolierteil 8 verbindet die beiden Bauteile 103, 104 des ersten Betätigungselements 10 mechanisch miteinander. Die beiden Bauteile 103, 104 des ersten Betätigungselements 10 sind in 8b, in dreidimensionaler Ansicht des Sprungschaltmechanismus 9 erkennbar.
In 8b ist auch zu erkennen, dass die Spannfeder 12 an einer vorzugsweise metallischen Öse 105 eines Bauteils 103 des ersten Betätigungselements 10 eingehängt ist. Alternativ kann die Spannfeder auch an dem weiteren Bauteil 104 des ersten Betätigungselements 10 eingehängt sein. Durch das, in 8a dargestellte Isolierteil 8, dass die beiden Bauteile 103, 104 des ersten Betätigungselements 10 mechanisch miteinander verbindet, wirkt die auf die Spannfeder 12 einwirkende Kraft somit auf beide Bauteile 103, 104 des ersten Betätigungselements 10. In 8b ist auch zu erkennen, dass das zweite Betätigungselement 11 an seinem ersten Ende 111 eine Aussparung 113 aufweist. Das zweite Betätigungselement 11 ist im Detail in 9 dargestellt.
In 9 ist eine dreidimensionale Ansicht des zweiten Betätigungselements 11 des Sprungschaltmechanismus 9 dargestellt. Das zweite Betätigungselement 11 weist an seinem ersten Ende 111 eine Aussparung 113 auf. Die Aussparung 113 ist in der, in 9 dargestellten Ausführungsform des zweiten Betätigungselements 11, U-förmig ausgeführt. An seinem zweiten Ende 112 weist das zweite Betätigungselement 11 eine Öffnung 114 auf. Über die Öffnung 114 kann die Spannfeder 12, die in den 8a und 8b dargestellt ist, an dem zweiten Betätigungselement 11 eingehängt werden. Bei einer Bewegung des zweiten Betätigungselements 11 wird somit über die Spannfeder 12 eine Zugkraft auf das erste Betätigungselement 10 ausgeübt.
In den 1 bis 8b ist nur eine Ausführungsform der Schaltvorrichtung mit zwei Gruppen von drei Kontaktelementen (5, 6, 7 bzw. 15, 16, 17) dargestellt. Die Schaltvorrichtung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. So kann die Schaltvorrichtung auch mehr als zwei Gruppen von Kontaktelementen aufweisen. Vorzugsweise ist jeweils zwischen zwei benachbarten Gruppen von Kontaktelementen ein Sprungschaltmechanismus angeordnet. Vorzugsweise sind mehrere Sprungschaltmechanismen über ein gemeinsames Betätigungsglied betätigbar, so dass ein synchroner Schaltvorgang für alle Gruppen von Kontaktelementen erfolgt.
Bei der in den 1 bis 8b dargestellten Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 erfolgt bei einem Schaltvorgang zuerst eine Trennung des Kontaktteils von dem ersten Schaltkontaktelement bevor die Kontaktierung des zweiten Schaltkontakts erfolgt. Alternativ kann bereits eine Kontaktierung des zweiten Schaltkontakts erfolgen, bevor eine Trennung von dem ersten Schaltkontaktelement erfolgt ist.
Obwohl die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in den 1 bis 8b nur für eine Ausführungsform mit einer gemeinsamen Kontaktstelle und zwei Schaltkontakten gezeigt ist, kann die erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung nur einem Schaltkontaktelement pro Seite aufweisen, der bei Betätigung des Sprungschaltmechanismus eine elektrische Verbindung zwischen der gemeinsamen Kontaktstelle und einem Schaltkontaktelement aus einer ungeschalteten Position erfolgt, oder aber eine Trennung der elektrischen Verbindung aus einer geschalteten Position in eine ungeschaltete Position.
Bezugszeichenliste

1: Schaltvorrichtung
2: Gehäuse
21: Innenkante des Gehäuses 2
22: Vorsprung an der Innenkante 21
24: Zapfen
25: Sockel
251: Sockelwand
3: Betätigungsglied
4: Öffnung im Gehäuse 2
5: Kontaktelement
51: gemeinsame Kontaktstelle
6: Kontaktelement
61: Schaltkontaktelement
7: Kontaktelement
71: Schaltkontaktelement
8: Isolierelement
81: Kontaktteil
811: Federelement
812: Federelement
813: Schaltkontaktpunkt
814: Schaltkontaktpunkt
815: Öffnung
82: Kontaktteil
9: Sprungschaltmechanismus
10: erstes Betätigungselement
101: erstes Ende des ersten Betätigungselements 10
102: zweites Ende des ersten Betätigungselements 10
103: Bauteil des ersten Betätigungselements 10
104: Bauteil des ersten Betätigungselements 10
11: zweites Betätigungselement
111: erstes Ende des zweiten Betätigungselements 11
112: zweites Ende des zweiten Betätigungselements 11
113: Aussparung
114: Öffnung
12: Spannfeder
13: Dichtungselement
15: Kontaktelement
151: gemeinsame Kontaktstelle
16: Kontaktelement
161: Schaltkontaktelement
17: Kontaktelement
171: Schaltkontaktelement
L1: Länge des Federelements 811
L2: Länge des Federelements 811

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010073662 A [0002]
DE 102011016945 [0003, 0003]

Claims

Schaltvorrichtung, aufweisend einen Sockel 25, ein Gehäuse (2), ein Betätigungsglied (3), wenigstens zwei metallische Kontaktelemente (5, 6), wobei wenigstens ein Kontaktelement (5) eine gemeinsame Kontaktstelle (51) ist und wenigstens ein weiteres Kontaktelement (6) ein Schaltkontaktelement (61) ist, das in oder an der Sockelwand (251) des Sockels (25) angeordnet ist, wobei die Kontaktelemente (5, 6) von außerhalb des Gehäuses (2) elektrisch kontaktierbar sind, einen Schaltmechanismus (9), der betätigt wird, wenn das Betätigungsglied (3) in die vorgesehene Position gedrückt wird, wobei der Schaltmechanismus (9) ein erstes Betätigungselement (10) und ein zweites Betätigungselement (11) umfasst, die über eine Spannfeder (12) miteinander verbunden sind, das erste Betätigungselement (10) wenigstens ein Kontaktteil (81) zur Trennung bzw. Kontaktierung mit dem wenigstens einen Schaltkontaktelement (61) aufweist, wobei das zweite Betätigungselement (11) an seinem zweiten Ende (112) U-förmig nach oben zurückgebogen ist, so dass das Betätigungsglied (3) bei Betätigung auf dessen umgebogenes Endstück (112) des zweiten Betätigungselements (11) auftrifft.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Kontaktteil (81) zwei unterschiedlich lange Federelemente (811) und (812) aufweist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Länge L1 des ersten Federelements (811) größer als die Länge L2 des zweiten Federelements (812) ist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorherstehenden Ansprüche, bei der das mit dem ersten Betätigungselement (10) verbundene Kontaktteil (81) gegen den wenigstens einen Schaltkontaktelement (61) vorgespannt ist.
Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Federelemente (811) und (812) gegen das oder die Schaltkontaktelement(e) (61), (71) vorgespannt sind.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der auf dem Aussenrand des Sockels (25) das Gehäuse (2) aufgesetzt wird.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der das wenigstens eine Schaltkontaktelement (61) an oder innerhalb der Sockelwand (251) des Sockels (25) angeordnet ist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der die Sockelwand (251) jedenfalls bereichsweise eine passgenaue Ausnehmung zur Aufnahme des Schaltkontaktelements (61) aufweist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der das zweite Betätigungselement (11) an seinem zweiten Ende (112) wenigstens eine Aussparung (113) aufweist, in die wenigstens ein Vorsprung (22) an der Innenkante (21) des Gehäuses (2) eingreift, wodurch das zweite Betätigungselement (11) gegen ein seitliches Verrutschen gesichert ist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der parallel zu den ersten zwei metallischen Kontaktelementen (5, 6) wenigstens zwei zweite metallische Kontaktelemente (15, 16) angeordnet sind.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der die zweiten zwei metallischen Kontaktelemente (15, 16) von den ersten zwei metallischen Kontaktelementen (5, 6) elektrisch isoliert sind.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der die zweiten metallischen Kontaktelemente (15, 16) von außerhalb des Sockels (25) elektrisch kontaktierbar sind und eine gemeinsame Kontaktstelle (151) und wenigstens einen Schaltkontaktelement (161) umfassen.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der das erste Betätigungselement (10) ein weiteres Kontaktteil (82) zur Trennung bzw. Kontaktierung mit dem weiteren Schaltkontaktelement (161) aufweist, das gegen den weiteren Schaltkontaktelement (161) vorgespannt ist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der die beiden mit dem ersten Betätigungselement (10) verbundenen Kontakteile (81, 82) elektrisch voneinander isoliert sind.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der das erste Betätigungselement (10) zwei mechanisch miteinander verbundene Bauteile (103, 104) aufweist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der die beiden Bauteile (103, 104) des ersten Betätigungselements (10) über ein Isolierelement (8) mechanisch miteinander verbunden sind.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der der Schaltkontaktelement (6 bzw. 61) bei stabiler Position des Sprungschaltmechanismus (9) mit der gemeinsamen Kontaktstelle (5 bzw. 15) elektrisch leitend verbunden oder von dieser getrennt ist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, die ein weiteres von außerhalb des Gehäuses (2) kontaktierbares metallisches Kontaktelement (7 bzw. 17) aufweist, das einen weiteren Schaltkontaktelement (71 bzw. 171) bildet, wobei der Sprungschaltmechanismus (9) zur Trennung bzw. Kontaktierung zwischen dem ersten Schaltkontaktelement (61 bzw. 161) und dem zweiten Schaltkontaktelement (71 bzw. 171) vorgesehen ist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der das oder die Federelemente (811, 812) an ihren, an den Schaltkontakten (61, 71, bzw. 161, 171) anliegenden Enden jeweils wenigstens einen die Federelemente (811, 812) überragenden Schaltkontaktpunkt (813, 814) aufweisen.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der die Schaltkontakte (6, 7 bzw. 16, 17) im Bereich der Kontaktbereiche mit den Schleifkontaktpunkten (813, 814) wenigstens eine definierte Unebenheit aufweisen.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der das Betätigungsglied (3) und/oder der Gehäusedeckel (23) über ein Dichtungselement (13) gegenüber dem Gehäuse (2) abgedichtet sind und/oder das Gehäuse (2) wannenförmig ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, bei der das Betätigungsglied (3) durch den Aufbau des Sprungschaltmechanismus (9) in ungedrückter Stellung gehalten ist.