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In eine gedruckte Schaltung eingesetztes, bedienbares Miniatur-Schaltungselement,
insbesondere für Hörgeräte Die Erfindung betrifft ein in eine gedruckte Schaltung
eingesetztes, bedienbares Miniatur-Schaltungselement, insbesondere fflr Hörgeräte,
mit einem drehbaren Bedienungsorgan und mit in einem elektrisch isolierenden scheibenförmigen
Kontaktträger angeordneten Kontaktelementen zum Herstellen mindestens einer trennbaren
undXoder einen Widerstand enthaltenden elektrischen Verbindung zwischen Leiterenden
der gedruckten Schaltung.
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Hörgeräte, vor allem die am Kopf getragenen Geräte, wie z.B. Hörbrillen
und Hinterohrgeräte, sind soweit wie möglich miniaturisiert, um unauffällig getragen
werden zu können.
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Trotz der Kleinstbauweise muss der Benutzer die Möglichkeit haben,
sein Gerät jeweils richtig einzustellen, d.h. es müssen bedienbare Schaltungselemente,
wie Betriebsschalter, Lautstarkenregler usw. vorhanden sein. Ueblicherweise enthalten
solche Hdrgeräte noch zusätzliche, nur von dem Fachmann einzustellende Anpassungs-Schaltungselemente
in Form von Schaltern und Potentiometern,
die nur mittels eines
Werkzeuges bedient werden können.
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Diese bedienbaren Schaltungselemente beanspruchen im Hörgerätgehäuse
einen verhältnismässig grossen Raum, so dass die Grösse des Hörgerätes wesentlich
davon abhängig ist, in wie kleinen Ausführungen die bedienbaren Schaltungselemente
erhältlich sind.
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Bekannte Miniaturschalter enthalten ausser den Kontaktfedern ein
Kugel-Rastgesperre, durch das die einzelnen Schaltstellungen eines Rotors bestimmt
sind, und meist mehrere Lotfahnen zum Anschliessen der Leiter an den Schalter. Die
Miniatur-Schalter und -Potentiometer werden z.B. an die Trägerplatte der gedruckten
Schaltung angeklebt oder angeschraubt, wobei die Bedienungsorgane, kleine Hebel
oder Knöpfe, aus dem Gehäuse herausragen, so dass sie gegen mechanische Einwirkungen
von aussen nicht besonders geschützt sind und wegen der feinen und mechanisch empfindlichen
Bauteile häufig Beschädigungen der bedienbaren Schaltungselemente auftreten, die
ein Auswechseln derselben erforderlich machen.
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Obgleich bedienbare Miniatur-Schaltungselemente sehr kleiner Ausführung
bekannt sind, sind für eine weitere Miniaturisierung der Hörgeräte noch kleinere
Schaltungselemente mit gleicher oder eher kleinerer Störanfälligkeit erwünscht.
Zudem weisen die bekannten bedienbaren Miniatur-Schaltungselemente sowohl für den
Konstrukteur von Hörgeräten wie für den Praktiker Nachteile auf: für den Konstrukteur,
dass er für die Anschlüsse oder Lötfahnen zusätzlichen Platz vorsehen muss, der
insbesondere bei Miniaturschaltern für mehrere getrennte elektrische Schaltfunktionen
und dementsprechend vielen Anschlüssen verhältnismässig gross ist, da die Anschlüsse
bzw. Lötfahnen einen gewissen Mindestabstand voneinander haben müssen, um einwandfreie
Lötverbindungen zu ermöglichen, und für den Praktiker, dass für eine kurzschlussfreie
Herstellung der sehr kleinen und feinen Lötverbindungen spezielle Vorrichtungen
oder erhebliche Sorgfalt und Kenntnisse erforderlich sind, wobei vor allem das Herausnehmen
eines beschädigten Schaltungselementes, insbesondere eines solchen mit mehreren
Anschlossen und das Einsetzen eines neuen mit Schwierigkeiten verbunden ist und
deswegen ein filr die HörgerAte-Benutzer befriedigender
Servicedienst
oft nicht gewährleistet werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein als Schalter oder Potentiometer ausführbares
Miniatur-Schaltungselement zu schaffen, welches auf einfache Weise ohne spezielle
Vorrichtungen insbesondere auf der Trägerplatte einer gedruckten Schaltung befestigbar
und an die Leiterenden anschliessbar ist, wobei für die Leiteranschlüsse auf der
Trägerplatte weniger Platz beansprucht werden soll, als bei bekannten Schaltungselementen
dieser Art, und welches bei einer für solche Schaltungselemente üblichen mechanischen
Störanfälligkeit in einer kleineren Ausführung herstellbar ist als das entsprechende
Schaltungselement bekannter Bauweise.
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Das erfindungsgemässe, in eine gedruckte Schaltung eingesetzte, bedienbare
Miniatur-Schaltungselement ist dadurch gekennzeichnet, dass der scheibenförmige
Kontaktträger mit in eine elektrische Leitung der gedruckten Schaltung tragende
Trägerplatte einsetzbaren Haltemitteln kraft- oder formschlüssig verbunden ist,
dass die Kontaktelemente in dem scheibenförmigen Kontaktträger über eine ebene Seitenfläche
desselben hinausragend derart angeordnet sind, dass sie mit den Leiterenden der
gedruckten Schaltung kontaktieren, und dass den Kontaktelementen zur Herstellung
von Leiterverbindungen ein Kurzschliesser oder eine Widerstandsbahn zugeordnet ist.
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Bei dem erfindungsgemässen Schaltungselement erfolgt die Verbindung
der Kontaktelemente mit den Leiterenden demnach mit der Befestigung der Haltemittel
für den Kontaktträger in der Trägerplatte der Schaltung, wobei keine weiteren Anschlussteile,
wie Lötfahnen verwendet werden, so dass der bisher für diese Teile auf der Trägerplatte
vorzusehende Platz gänzlich für die Anordnung der Leiter zur Verfügung steht.
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Der Kontaktträger kann mit einer zentralen Schaltachse fest verbunden
sein, deren eines Ende ein Aussengewinde trägt, so dass die Schaltachse durch eine
Bohrung in der Trägerplatte gesteckt und von der anderen Seite mittels einer Schraubenmutter
festgeschraubt werden kann. Beim Anziehen der Schraubenmutter werden dann die Kontaktelemente,
die bei dieser Ausführung vorzugsweise Spitzen aufweisen, auf die Trägerplatte gepresst,
wobei die Spitzen in die an den entsprechenden Stellen vorgesehenen Leiterenden
eingedrückt
werden und eine sichere Kontaktgabe gewährleisten. Diese Befestigung des Kontaktträgers
auf der Trägerplatte ist besonders einfach und kann ohne Spezialwerkzeuge ausgeführt
werden.
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Soll das Schaltungselement ein Potentiometer sein, so kann der Kontaktträger
zwei durch eine Widerstandsbahn miteinander verbundene Kontaktelemente enthalten
und auf der Schaltachse kann ein in Form eines zylindrischen Gehäuses ausgebildetes
Bedienungsorgan mit einem auf der Widerstandsbahn gleitenden Schleifer drehbar gelagert
sein.
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Für einen Schalter werden vorzugsweise die Kontaktelemente im Kreis
rings um die zentrale Schaltachse des Kontaktträgers angeordnet, und jedes Schaltelement
kann auf seinem der Spitze entgegengesetzten Ende eine Vertiefung aufweisen und
ferner kann auf der Schaltachse ein dem Druck einer Feder ausgesetzter Rotor drehbar
und verschiebbar angeordnet sein, welcher in die Vertiefungen der Kontaktelemente
einrastende Kugeln enthält. Die Kugeln des Rotors können hierbei aus Metall bestehen
und mindestens einige derselben können durch Kontaktbrücken im Rotor miteinander
elektrisch leitend verbunden sein, so dass der Rotor mit den Kugeln sowohl das Rastgesperre
als auch den Kurzschliesser des Schalters bildet.
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Eine solche Ausführung, bei der die Funktionen der Rastrierung und
des Kurzschliessens von Kontaktelementen durch einen einzigen Teil ausgeführt werden,
ermöglicht eine besonders weitgehende Miniaturisierung des Schaltungselementes.
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Der Kontaktträger kann auch um seine Achse drehbar in der Trägerplatte
und einem auf ihr befestigten Gehäuse gelagert sein, wobei die Kontaktelemente dann
Metallkugeln sein kann nen, die im Gehäusedeckel befindliche Bohrungen einrasten
können und auf der anderen Seite des Kontaktträgers mit den Leiterenden der Trägerplatte
in Kontakt gebracht werden können. Dies ergibt eine besonders einfache Ausführung
eines Schaltungselementes.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
und der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 im Schnitt ein als Potentiometer ausgebildetes bedienbares
Miniatur-Schaltungselement nach der Erfindung, Fig. 2 das Schaltungselement der
Fig. 1 in Aufsicht, Fig. 3 im Schnitt ein als Schalter für häufige Schaltvogänge
ausgebildetes Miniatur-Schaltungselement nach der Erfindung, Fig. 4 im Schnitt ein
als Schalter für seltene Schaltvorgänge ausgebildetes Miniatur-Schaltungselement
nach der Erfindung, und Fig. 5 das Schaltungselement der Fig. 4 in Aufsicht.
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In den Figuren 1 und 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für
ein als Potentiometer für ein Hörgerät ausgebildetes Miniatur-Schaltungselement
nach der Erfindung dargestellt.
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Solche Knopfpotentiometer werden z.B. zur Einstellung der Lautstärke
benutzt und weisen im allgemeinen einen aus dem Hörgerät-Gehäuse herausragenden
Knopf zur Bedienung durch den Hörgerät-Benutzer auf. Das in Fig. 1 und 2 gezeigte
Schaltungselement weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, das als Handrad oder Knopf
dient und dessen aus elektrisch isolierendem Material, z.B. aus Kunststoff bestehender
Mantel 2 auf der Aussenfläche gerändelt ist, um eine sichere Bedienung zu gewährleisten.
Im aus Metall bestehenden Gehäuse-Deckel 3 ist eine Schaltachse 4 ebenfalls aus
Metall koaxial zum Gehäuse angeordnet und drehbar gelagert. Am deckelseitigen Ende
weist die Schaltachse 4 einen federnden Teller 5 auf, an dessen Unterseite der Gehäusedeckel
anliegt. Das andere, mit einem Aussengewinde 6 versehene Ende der Schaltachse 4
ragt aus dem Gehäuse 1 heraus und trägt eine Schraubenmutter 7. Den Gehäuseboden
bildet ein scheibenförmiger Kontaktträger 8 aus elektrisch isolierendem Material,
vorzugsweise aus Kunststoff, der auf der Schaltachse 4 befestigt ist und im Durchmesser
etwas kleiner als der Gehäuse-Innendurchmesser ist, so dass Gehäuse und Gehäuseboden
gegeneinander leicht gedreht werden können. Im Kontaktträger 8 sind zwei Kontaktelemente
9 z.B. einander diametral gegenüberliegend angeordnet, deren Kontaktspitzen 10 aus
der Stirnfläche
des Kontaktträgers herausragen und bis über die
durch die bodenseitige Kante des Gehäuses 1 bestimmte Ebene hinausreichen. Das vorstehend
nach seinen äusseren Merkmalen beschriebene Schaltungselement hat z.B. einen Aussendurchmesser
von 5 mm und eine Gehäusehöhe von 2 mm. Zur Befestigung des Schaltungselementes
auf z.B.
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einer gedruckten Schaltung braucht lediglich in deren Trägerplatte
15 eine Bohrung 16 vorgesehen werden, in die das vorstehende Ende der Schaltachse
4 eingesetzt wird. Durch Aufschrauben und Anziehen der Schraubenmutter 7 werden
die Kontaktspitzen 10 in die Enden gedruckter Leitungen 17 eingedrückt und man erhält
ohne weitere Hilfsmassnahmen eine sichere Kontaktgabe zwischen den Leitern und den
Kontaktelementen des Schaltungselementes. Auf der Trägerplatte wird hierbei kein
Platz für Anschlusselemente, wie Lötfahnen, beansprucht und vor allem kommt die
bisher meist erforderliche, zeitraubende und sorgfältig auszuführende Herstellung
von Lötverbindungen beim Anschliessen des Schaltungselementes in Fortfall.
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Wie weiter in den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, besitzt der Kontaktträger
8 auf seiner anderen Stirnfläche eine kreisbogenförmige Widerstandsbahn 12, durch
die die beiden Kontaktelemente 9 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Verbindung
der Widerstandsbahn 12 mit den vorzugsweise zusammen mit der Schaltachse 4 in den
Kontaktträger 8 eingespritzten Kontaktelementen 9 erfolgt zweckmässig durch Vernieten.
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An der Unterseite des aus Metall bestehenden Gehäusedeckeis 3 ist
mittels eines Zapfens 13 das eine Ende eines federnden Schleifers 14 befestigt,
dessen anderes Ende auf der Widerstandsbahn 12 aufliegt. Der Schleifer 14 weist
eine Oeffnung auf und ist über die Schaltachse 4 geschoben, so dass eine elektrische
Verbindung der Widerstandsbahn 12 über den Schleifer 14, den Gehäusedeckel 3 und
die Schaltachse 4 mit der Schraubenmutter 7 sichergestellt ist. Der an den Abgriff
des derart erhaltenen Potentiometers anzuschliessende weiter 18 liegt in diesem
Falle auf der Unterseite der Trägerplatte 15, wobei die Kontaktgabe durch Anziehen
der Schraubenmutter 7 erfolgt.
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Wie ersichtlich ist die Montage dieses Schaltungselementes höchst
einfach und zum Auswechseln eines beschädigten
Potentiometers ist
dann lediglich das Lösen der Schraubenmutter 7 erforderlich.
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Fig. 3 zeigt im Schnitt ein Miniatur-Schaltungselement, das als Schalter
für häufige Schaltvorgänge ausgebildet ist. Rein äusserlich unterscheidet sich das
Schaltungselement der Fig. 3 nicht wesentlich von dem vorstehend beschriebenen,
in Fig. 1 gezeigten Potentiometer-Schaltungselement. Das z.B. ganz aus Kunststoff
bestehende zylindrische Gehäuse la weist anstelle des gerändelten Mantels einen
vom Mantel 2a radial abstehenden Hebelarm 19 auf, der bei im Hörgerät montierten
Schaltungselement aus dem Hörgerätgehäuse herausragt, um die Bedienung des Schalters
durch den Benützer des Gerätes zu ermöglichen. Die Schaltachse 4 weist am oberen
Ende einen Flansch oder Teller 5 auf, an dessen Unterseite der Gehäusedeckel 3a
anliegt. Das untere Ende der Schaltachse 4 trägt ein Aussengewinde 6, auf das eine
Schraubenmutter 7 aufgeschraubt werden kann. Der als Gehäuseboden angeordnete, elektrisch
isolierende Kontaktträger 8a enthält mehrere, auf einem zur Schaltachse konzentrischen
Kreis angeordnete Schaltelemente 9a, deren Spitzen 10 aus der unteren Stirnfläche
des scheibenförmigen Kontaktträgers 8a herausragen. Die Anzahl der Kontaktelemente
ist von der Menge der verschiedenen elektrischen Schaltfunkt ionen des jeweiligen
Schalters und von der Anzahl der mechanischen Rastfunktionen abhängig. In die oberen
Enden der Schaltelemente 9a sind Vertiefungen 11 eingebohrt.
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Der Kurzschliesser des Schalters besteht aus einem scheibenförmigen
Rotor 20, der im Gehäuse la auf der Schaltachse 4 drehbar und verschiebbar angeordnet
ist und durch eine sich an der Unterseite des Gehäusedeckels 3a abstützende Schraubenfeder
23 an die obere Stirnfläche des Kontaktträgers 8a angedrückt wird. Der Gehäusedeckel
3a weist auf der Unterseite einen Mitnehmernocken 24 auf, der in eine Bohrung im
Kurzschliesser-Rotor 20 einrastet, so dass bei einer Drehung des Gehäuses la mittels
des Hebelarmes 19 um die feststehende Schaltachse 4 der Rotor 20 mitgenommen wird.
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.Auf der dem Kontaktträger 8a zugewandten Stirnseite enthält der
z.B. aus Kunststoff bestehende Rotor 20 eine
Anzahl Bohrungen 26a,
in denen Metall-Kugeln 21 geführt sind. Die Anzahl Metall-Kugeln 21 ist von der
Anzahl verschiedener Schaltfunktionen des jeweiligen Schalters abhängig und die
Bohrungen 26a sind so angeordnet, dass die Kugeln 21 in die Vertiefungen 11 der
Kontaktelemente 9a einrasten können. In den Rotor 20 ist mindestens eine aus elektrisch
gut leitendem Material bestehende Kontaktbrücke 22 eingespritzt, durch die die Kugeln
21 elektrisch miteinander verbunden sind. Im einfachsten Falle besteht die Kontaktbrücke
22 aus einer Metallscheibe, die den Boden der Bohrungen 26a bedeckt. Besitzt der
Schalter mehrere getrennte Schaltfunktionen, so bilden mehrere, in den Rotor 20
elektrisch voneinander isoliert eingespritzte Scheibensegmente Kontaktbrücken für
die jeweils elektrisch zu verbindenden Kugeln 21. Wie bereits erwähnt, wird der
Rotor 20 durch die Schraubenfeder 23 an den Kontaktträger 8a angedrückt, so dass
bei in die Vertiefungen 11 der Kontaktelemente 9a eingerasteten Kugeln 21 die elektrische
Kurzschlussverbindung von Kontaktelementen durch die Kugeln 21 und die Brücke 22
hergestellt ist. Gleichzeitig wirkt der Rotor 20 jedoch auch als Rastgesperre für
den Schalter, wobei die Kugeln 21 sowohl als Leiterelement zur Herstellung von Kurzschlussverbindungen
zwischen den Schaltelementen als auch als Sperrelemente für die Rasterung der Schaltwege
benutzt werden und die Schraubenfeder 23 neben dem für eine sichere elektrische
Verbindung nötigen Kontaktdruck gleichzeitig auch den notwendigen Rastdruck liefert.
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Aufgrund dieser Massnahmen ist es möglich, den vorstehend beschriebenen
Miniatur-Schalter in seinen Massen kleiner herzustellen, als einen Schalter bisher
üblicher Konstruktion mit den gleichen Schaltfunktionen. Bei den einzelnen Schaltvorgängen
werden hierbei die Enden der gedruckten Leitungen nicht beansprucht, da die Kugeln
in die Schaltelemente einrasten, so dass das Schaltungselement auch bei sehr häufigem
Schalten eine lange Lebensdauer besitzt.
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Ein Hörgerät enthält im allgemeinen auch Schaltungselemente zum Einstellen
des Frequenzganges, der Dynamikcharakteristik usw., die vom Hörgeräte-Akustiker
bei der Anpassung dem individuellen Gehörverlust des Benutzers entsprechend eingestellt
werden.
Da nachträgliche Aenderungen der Einstellung durch den Benutzer unerwünscht sind,
sind diese Schaltungselemente nur durch ein spezielles Werkzeug, wie z.B. mittels
eines Miniatur-Schraubenziehers bedienbar. Schalter für diesen Zweck werden praktisch
nur bei der Anpassung einigemale geschaltet und werden deshalb mechanisch wenig
beansprucht. Unter Anwendung der vorstehend dargelegten Lehren können solche "Trimmerschalter"
besonders einfach und in sehr kleinen Grössen hergestellt werden.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen im Schnitt bzw. in Aufsicht ein Ausführungsbeispiel
für einen "Trimmerschalter". Der in Fig. 4 und 5 dargestellte Schalter besitzt wiederum
einen scheibenförmigen Kontaktträger 8b vorzugsweise aus Kunststoff, der zusammen
mit einer zentralen Schaltachse 4b als einheitlicher Teil hergestellt ist. Der Kontaktträger
8b kann mit dem unteren Ende der Schaltachse 4b in eine Bohrung 25 in der Trägerplatte
15 einer gedruckten Schaltung eingesetzt werden, so dass er leicht drehbar ist.
Das obere Ende der Schaltachse 4b weist einen Schlitz 31 für die Bedienung mittels
eines Schraubenziehers auf.
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Der scheibenförmige Kontaktträger 8b enthält im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Bohrung 26b. Das in dieser Bohrung 26b geführte Kontaktelement ist eine Metall-Kugel
27, deren Durchmesser grösser ist als die Scheibendicke des KontakttrS-gers, so
dass sie oben und unten über diesen herausragt. Das Schaltergehäuse 28 besteht aus
einem U-förmig gebogenen federnden Blechstreifen und enthält ausser einer zentralen
Bohrung für die Aufnahme des oberen Teiles der Schaltachse 4b im dargestellten Beispiel
drei Rastöffnungen 30 oder entsprechende Rastvertiefungen, in die das Kugel-Kontaktelement
27 einrasten kann. Zur Befestigung des Schaltergehäuses 28 auf der Trägerplatte
15 der gedruckten Schaltung kann diese Schlitze 29 zur Aufnahme der Gehäuseseitenwände
enthalten, deren Enden nach dem Einsetzen einfach umgebogen werden können, wie dies
in Fig. 4 ersichtlich ist. Das Schaltergehäuse 28 kann, falls erwünscht, selbst
an einen gedruckten Leiter 32 der Trägerplatte 15 angeschlossen werden, indem seine
Seitenwand mit dem Leiter 32 durch eine Lötstelle 33 oder mittels eines elektrisch
leitenden Klebers verbunden wird. Das elektrisch
leitende und federnde
Metallgehäuse des Schalters dient hier sowohl als Kurzschliesser für die Schalterelemente,
da die Metallkugel 27 über dasbGehäuse elektrisch verbunden ist, als auch als Rastgesperre,
da die Kugel 27 in die Rastöffnungen 30 des Gehauses einrastet, wobei der federnde
Sehäusececkel den nötigen Kontakt- und Rastdruck liefert. Nach der Montage des Schalters
kontaktiert die Metallkugel 27 direkt die Enden der gedruckten Leitungen 17 auf
der Trägerplatte 15. Die Abriebsfestigkeit der gegedruckten Leiter 17 ist im allgemeinen
ausreichend hoch, oder kann ohne Schwierigkeiten entsprechend hoch gemacht werden,
so dass eine genügende Anzahl Schaltungen ausgeführt werden können, ohne dass zwischen
den Leiterenden kurzschliessende Brücken entstehen.
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Der vorstehend beschriebene Trimmerschalter besteht nur aus drei verschiedenen
Teilen, dem Gehäuse, dem Rotor und den Kugeln, die einfach herzustellen snd. Der
Schalter kann auf besonders einfache Weise -:ontiert und demontiert werden, wobei
keinerlei speweller Hilfsmittel dazu erforderlich sind.