DE2922276C2

DE2922276C2 - Schalter

Info

Publication number: DE2922276C2
Application number: DE2922276A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Yokosuka Itoh
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1983-06-01
Also published as: GB2023935A; DE2922276A1; IT1116244B; FR2428315B1; IT7949327A0; GB2023935B; FR2428315A1; US4308439A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Schalter sind bereits bekannt (US-PS 59 485), wobei dort zwischen parallelen Schichten, die die Elektroden tragen, elastische Kontaktglieder vorgesehen sind, deren elektrische Leitfähigkeit stark zunimmt, wenn ein Druck auf sie ausgeübt wird. Bei einem derartigen Schalter stehen die Oberflächen der Elektroden ständig mit den Oberflächen der Kontaktglieder in Verbindung, so daß an den Oberflächen praktisch keine Abnutzung auftritt. Ein derartiger Schalter zeichnet sich daher durch hohe Betriebszuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer aus. Bei dem bekannten Schalter sind die Elektroden durch verhältnismäßig breite Metallfolien oder mit Metall beschichtete Folienbahnen gebildet.

Wenn jedoch bei so einem Schalter mehrere Elektroden derart angeordnet sein sollen, daß verschiedene elektrische Kontakte durch einen Druck auf eine eng begrenzte Fläche, entsprechend einer bestimmten Position in der bildlichen Darstellung der zu steuernden Einrichtung, unabhängig voneinander geschlossen werden können, so müssen die Elektroden und deren Zuleitungen u,U, eine verhältnismäßig komplizierte Forni aufweisen» Darüber hinaus ist sicherzustellen, daß bei einem Druck auf eine bestimmte Stelle des Schalters nur der an dieser Stelle -befindliche Kontakt geschlossen wird und die benachbarten Kontakte geöffnet bleiben. Es sind auch bereits solche Schalter bekannt, bei denen die Elektroden und Zuleitungen wenigstens einer Schicht des Schalters durch Ätzen oder Drucken von Leiterbahnen auf eine elastische Folie aufgebracht werden (DE-OS 23 38 746). Dies ist jedoch verhältnismäßig kompliziert und kostspielig. Darüber hinaus kann •eine derartige Folie leicht beschädigt werden. Ferner ist es aufgrund der hohen Flexibilität einer derartigen Folie schwierig, die Folie bei der Herstellung des Schalters derart zu befestigen, daß sich sämtliche Elektroden in einer korrekten Position befinden.

Schalter, bei denen die gegenüberliegenden Elektroden entweder erst durch den ausgeübten Druck miteinander in Berührung gebracht werden oder ständig miteinander in Berührung stehen und durch den ausgeübten Druck so fest zusammengedrückt werden, daß der Übergangswiderstand an der Berührungsfläche erheblich abnimmt, sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt (DE-AS 24 48 587, DE-OS 27 27 425). Bei solchen Schaltertypen hängt die Zuverlässigkeit, mit der die elektrische Verbindung hergestellt oder unterbrochen wird, von der Oberflächenbeschaffenheit der Elektroden ab und wird somit durch Verschmutzung oder Abnutzung der Oberflächen beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schalter der eingangs genannten Art die in den jeweils gewünschten Positionen anzubringenden Elektroden auf einfache Weise herzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst

Dadurch, daß die Elektroden durch die Leiterbahnen gedruckter Schaltungsplatten gebildet sind und derartige gedruckte Schaltungsplatten auch zu anderen Zwecken, etwa als Träger elektronischer Schaltungsbauteile, bereits weithin gebräuchlich sind, kann vorteilhafterweise zur Herstellung der Elektroden für einen Schalter der beschriebenen Art auf die bekannten kostengünstigen Methoden zur Herstellung handelsüblicher gedruckter Schaltungen zurückgegriffen werden. Darüber hinaus lassen sich die Schaltungsplatten aufgrund ihrer im Vergleich zu herkömmlicherweise verwendeten Folien geringen Flexibilität beim Zusammenbau des Schalters leichter handhaben. Insbesondere lassen sich die Schaltungsplatten in einfacher Weise genau positionieren, so daß sämtliche Elektroden in ihrer korrekten Lage gehalten werden. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Schalters besteht darin, daß die Schaltungsplatten verhältnismäßig widerstandsfähig gegen mechanische Beanspruchungen sind, so daß sie nicht so leicht beschädigt werden.

Andererseits ist die Flexibilität der gedruckten Schaltungsplatten noch ausreichend groß, daß ein Druck, der an einer bestimmten Stelle auf die Oberfläche der oberen, dem Benutzer zugewandten Schaltungsplatte ausgeübt wird, sich nicht gleichmäßig über die gesamte Schaltungsplatte verteilt, sondern unter leichter Durchbiegung der Schaltungsplatte auf

das an dieser Stella unmittelbar unterhalb der Schaltungsplatte befindliehe Kontaktglied übertragen wird, so daß sich der Widerstand dieses Kontaktgliedes drastisch verringert und eine leitende Verbindung zwischen den einander an dieser Stelle gegenüberliegenden Elektroden hergestellt wird. Die Durchbiegung der Schaltungsplatte im Bereich der benachbarten Kontaktglieder ist dabei so gering, daß hier kein Kontakt ausgelöst wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Elektroden der oberen Schaltungsplatte durch in dieser Schaltungsplatte vorgesehene Schlitze teilweise umgeben. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Durchbiegung der Schaltungsplatte auf ein verhältnismäßig kleines Gebiet beschränkt bleibt, so is daß die Abstände zwischen den einzelnen Kontaktgliedern verringert werden können.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert

Fig. la ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des beschriebenen Schalters;

Fig. Ib ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A'in F i g. 1 a;

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Fig. ta und veranschaulicht die verschiedenen gesteuerten Bereiche der bildlichen Darstellung;

Fig.3a ist eine Ansicht auf eine erste gedruckte Schaltungsplatte von unten;

F i g. 3b ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B' in F ig. 3a;

F i g. 4a ist eine Draufsicht auf eine isolierende Platte und zeigt eine Anzahl von elastischen, auf Druck ansprechenden Elementen;

Fig.4b ist ein Schnitt entlang der Linie C-C in F i g. 4a;

F i g. 5a ist eine Draufsicht auf eine zweite gedruckte Schaltungsplatte;

Fig. 5b ist ein Querschnitt entlang der Linie D-D'in F ig. 5a;

F i g. 6 ist ein Schnitt durch eine Ausführungsform des beschriebenen Schalters in Verbindung mit einer elektrischen Schaltung zur Erläuterung der Betriebsfunktion des Schalters;

Fig. 7a ist eine Draufsicht auf eine erste gedruckte Schaltungsplatte in einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig.7b ist ein Querschnitt entlang der Linie E-E'\n F ig. 7a;

F i g. 8a ist eine Draufsicht auf eine zweite gedruckte Schaltungsplatte in einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 8b ist ein Querschnitt entlang der Linie F-Pin F i g. 8a;

Fig.9 ist ein Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Fig. la und zeigt eine andere Ausführungsform einer Schaltungsplatte.

In der Zeichnung ist in F i g. 1 eine Folie 1 aus Kunststoff oder entsprechenden Materialien gezeigt, die flexibel und elektrisch isolierend ist und auf deren Oberfläche die Darstellung der Draufsicht eines Kraftfahrzeugs aufgedruckt ist, wie Fig.2 genauer zeigt. In Fig. 2 bezieht sich die Bezugsziffer 12-1 auf einen Kofferraumdeckel. Die Pfeile 12-2 bis 12-9 entsprechen der Öffnungs- bzw. Schließrichtung der Fahrzeugfenster, und die Bezugsziffer 12-10 betrifft die Tankklappe des Fahrzeugs.

Der beschriebene Schalter umfaßt eine gedruckte Schaltungsplatte 2 au^r einem flexiblen Material, auf deren Unterseite gemäß F i g, 3a und 3b eine Anzahl von Leiterelementen oder Elektroden 3-1 bis 3-10 aufgedruckt ist, von denen zur Vereinfachung nur die Elektrodan 3-1 bis 3-3 gezeigt sind. Diese Elektroden befinden sich in Positionen, die den Positionen der Pfeile 12-1 bis 12-10 in der Darstellung auf der Folie 1 entsprechen, und die Elektroden sind mit entsprechenden Klemmen 4-1 bis 4-10 verbunden, von denen nur die Klemmen 4-1 bis 4-3 näher bezeichnet sind. Die Klemmen befinden sich an einem Rand der gedruckten Schaltungsplatte Z Schätze 5 sind derart in der Schaltungsplatte 2 angebracht, daß sie die einzelnen Elektroden 3 teilweise umgeben, so daß die einzelnen Elektroden nur durch Druckkomponenten niedergedrückt werden können, die unmittelbar von oben auf diese Elektroden einwirken, ohne daß die Elektroden miteinander in Verbindung stehen.

Unter der gedruckten Schalungsplatte 2 ist eine isolierende, starre Platte 6 vorgesehen, die gemäß Fig.4a und 4b eine Anzahl von Ausnehmungen aufweist, in die Elemente 7-1 bis 7-10 aus Gummi eingebettet sind, die normalerweise nichtleitend sind, jedoch bei Ausübung eines Druckes leitend werden. Diese Elemente 7-1 bis 7-10, von denen nur die Elemente 7-1 bis 7-3 näher gezeigt sind, befinden sich in den entsprechenden Positionen der Elektroden 3-1 bis 3-10 über den Elementen.

Unter der die Elemente 7 aufnehmenden starren Platte 6 ist eine gedruckte Schaltungsplatte 8 vorgesehen, die in Fig.5a und 5b gezeigt ist Auf die obere Oberfläche der Schaltungsplatte 8 ist ein Muster aus Elektroden 9-1 bis 9-10 aufgedruckt, von denen der Einfachheit halber nur die Elektroden 9-1 bis 9-3 näher bezeichnet sind. Das Muster dieser Elektroden entspricht im wesentlichen dem Elektrodenmuster der F i g. 3a, und die Positionen der Elektroden entsprechen im wesentlichen denjenigen der Gummi-Elemente 7-1 bis 7-10, die über den Elektroden liegen. Die Elektroden 9-1 bis 9-10 sind mit entsprechenden Klemmen 10-1 bis 10-10 verbunden, von denen wiederum nur die Klemmen 10-1 bis 10-3 näher bezeichnet sind. Die Klemmen liegen an einem Rand der Schaltungsplatte 8.

Die Folie 1 und die Platten 2, 6 und 8 liegen gemäß F i g. I übereinander, so daß die Gummi-Elemente 7 sandwichartig zwischen den zugehörigen Elektroden 3 und 9 liegen. Die gesamte Anordnung liegt in einem Gehäuse 11 mit einer Öffnung, durch die die Darstellung auf der Folie 1 nach außen sichtbar ist.

Die Funktion der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist am besten aus Fig. 6 zu entnehmen. Mit 13 ist ein Finger eines Benutzers, mit 14 ein Relais, mit 15 eine Stromquelle und mit 16 ein Elektromagnet des Öffners eines Kofferraumdeckels eines Fahrzeugs bezeichnet.

Wenn der Benutzer die Folie 1 mit dem Finger 13 in der dem Kofferraumdeckel entsprechenden Position 12-1 niederdrückt, wird die Elektrode 3-1 nach unten durchgebogen und übt einen Druck auf das Gummi-Element 7-1 unterhalb der Elektrode aus, da die Folie 1 und die Schaltungsplatte 2 flexibel sind.

Der druckabhSngige, veränderliche Widerstand des Gummi-Elements 7-1 wird rasch von dem normalen Wert in Richtung der Druckausübung reduziert, so daß eine Bahn geringer Impedanz zwischen den Klemmen 4-1 und 10-1 über die Elektroden 3-1, das Gummi-Element 7-1 und die Elektrode 9-1 hergestellt wird. Dadurch wird ei .ir. Schaltung für das Relais 14 geschlossen, so daß das Relais 14 schließt und den Elektromagneten 16 erregt, der seinerseits den Koffer-

raumdeckel öffnet.

Auf diese Weise werden motorgetriebene Fensteröffner oder der Tankklappenöffner betätigt, so daß die zugehörigen Klemmen eine Einschaltung derartiger Einrichtung entsprechend einem Druck auf die Darstellung auf der Folie 1 ermöglichen. Weitere Einrichtungen, die mit dem beschriebenen Schalter verbunden werden können, sind etwa ein Motorhaubenöffner, ein elektrisch verstellbarer Rückspiegel und eine automatisch angetriebene Antenne.

In der Schaltung der Fig.6 kann das Relais 14 fortgelassen werden, wenn die zu steuernde Vorrichtung nicht mehr als wenige hundert mA benötigt, so daß diese Einrichtungen direkt mit den Klemmen 4 und 10 verbunden werden können. Weiterhin können Flip-Flop-Schaltungen vorgesehen sein, die verschiedene Schaltmöglichkeiten eröffnen und etwa auch einen Verriegelungsschalter betätigen, der entsprechend der Aufbringung eines Druckes öffnet und entsprechend der Aufbringung eines weiteren Druckes scniießi, uiier einen Schalter, der für einen gegebenen Zeitraum schließt.

Die trennenden Schütze 5 zwischen den Elektroden können fortgelassen werden, wenn die Elektroden weiter als 10 mm auseinanderliegen.

Da die Elektroden paarweise übereinanderliegen und in ihrer Lage der Betätigungs-Position 12 auf der Folie 1 entsprechen, kann der Flächenbereich, der für jede dargestellte Position 12 erforderlich ist, sehr gering gehalten werden, so daß die Anzahl der dargestellten Bereiche und damit die Anzahl der steuerbaren Vorrichtungen zunimmt.

Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 7a bis 8b gezeigt. In diesem Falle ist die gedruckte Schaltungsplatte 2 nicht mit Klemmen 4-1 bis 4-10 versehen, und die einzelnen Elektroden 9 der gedruckten Schaltungsplatte 6 sind jeweils in Segmente a und b zweigeteilt. Diese Segmente sind jeweils mit getrennten Klemmen 10-a und 10-6 verbunden, wie F i g. 8a zeigt. Wenn daher ein nach unten gerichteter Druck ausgeübt wird, übt beispielsweise die Elektrode 3-1 einen Druck auf das zugehörige Gummi-Element 7-1 aus, so daß sich eine Leitungsbahn niedriger Impedanz zwischen den Elektroden-Segmenten 9-1 a und 9-1 b ergibt. Dadurch entsteht eine Verbindung zwischen den Klemmen 10-la und 10-1 b,wie Fig.9zeigt.

Bei dem beschriebenen Schalter ist es möglich, die Lage und Funktion eines gewünschten Steuerorgans rasch zu erkennen. Da die Schaltung zahlreiche Schaltkontakte aufnehmen kann, ist die Größe sehr gering, und da der Schalter eine dünne, plattenförmige Struktur aufweist, kann er an beliebiger Stelle, etwa an einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs oder der Frontplatte eines elektrischen Geräts vorgesehen werden, so daß zahlreiche Unterbringungsmöglichkei-

iö ien besiehen.

Derartige flache Schalter bieten die Möglichkeit, auf der Oberfläche eine bildliche Darstellung der zu steuernden Einrichtung anzubringen und die Elektroden jeweils in dem Bereich der bild'ichen Darstellung anzuordnen, der ihre tatsächliche Funktion symbolisiert.

Auf diese Weise kann eine erhöhte Übersichtlichkeit der zur Steuerung einer Einrichtung erforderlichen Schalter oder Schaltergruppen erreicht werden.

Weg..:>i der Verwendung von Widerstandselementen mit druckabhängiger Widerstandsänderung ist die Wahrscheinlichkeit von fehlerhaften Kontakten gering. Schaltungsverbindungen werden durch sehr leichten Druck auf die mit der Darstellung versehene Folie hergestellt, so daß die Betätigung keine Schwierigkeiten bereitet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Schalu - mit einer elektrischen isolierenden, elastischen Folie, auf der eine AtKaW von zu steuernden Einrichtungen dargestellt ist, ersten s leitenden Elektroden, die flexibel in einer ersten Ebene unterhalb der Folie in Positionen angeordnet sind, die den Positionen der dargestellten zu steuernden Einrichtungen entsprechen, zweiten Elektroden, die in Positionen entsprechend den ι ο Positionen der ersten Elektroden in einer in Abstand parallel zu der ersten Ebene verlaufenden zweiten Ebene angeordnet sind. Klemmen zur elektrischen Verbindung der Elektroden mit einer äußeren Schaltung und zwischen den Elektroden angeordne- t5 ten Kontaktgliedern aus elastischem, flexiblem Material, deren elektrischer Widerstand entsprechend einem auf die Kontaktglieder ausgeübten Druck von einem hohen, eine elektrische Leitung blockierenden bis zu einem niedrigen, eine elektrisehe Leitaag gestattenden Wert veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten leitenden Elektroden (3) durch auf eine erste gedruckte Schaltungsplatte (2) aufgedruckte Leiterbahnen gebildet sind und daß die zweiten Elektroden (9) durch auf eine zweite gedruckte Schaltungsplatte (8) aufgedruckte Leiterbahnen gebildet sind.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Kontaktglieder (7) in Ausnehmungen einer isolierenden Platte (6) eingebettet sind, die sandwichartig zwischen den ersten und zweiten gedruckten Schaltungsplatten (2, 8) eingefügt ist

3. Schaker nach AnspriK.il 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hälfte der Klemmen (4) an einem Rand der ersten gedruck .en Schaltungsplatte (2) vorgesehen ist, während die andere Hälfte der Klemmen (4) am Rand der zweiten gedruckten Schaltungsplatte (8) vorgesehen ist.

4. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Klemmen (4) am Rand der zweiten gedruckten Schaltungsplatte (8) vorgesehen sind.

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste gedruckte Schaltungsplatte (2) eine Anzahl von Schlitzen (5) aufweist, die jede der ersten Elektroden (3) teilweise umgeben.