DE3039256A1 - Widerstandswertveraenderliches schaltorgan - Google Patents
Widerstandswertveraenderliches schaltorganInfo
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Description
BOSCH-SIEMENS HAUSGERÄTE GMBH · 8 München 80, 19.09.1980
Stuttgart Hochstraße 17
TZP 80/642 Kes/NN/ant
Widerstands wertveränderliches Schaltorgan
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein widerstandswertveränderliches
Schaltorgan, welches durch Drucklbelastung für eine nachgeschaltete elektrische Schaltungsanordnung einen
SchaltVorgang auslöst, unter Verwendung einer Elastomer-Substanz,
in welcher Partikel aus leitendem Material eingebettet sind.
Es ist hinlänglich bekannt, Elastomere, z„B. Silikon-Kautschuk,
mit Partikeln aus leitendem Material zu versehen, um diese Substanz für Schalterzwecke zu verwenden (DT-OS 20 ^5 385 und
DT-OS 22 61 683). Als elektrisch leitfähiges Material wird normalerweise
Ruß oder ein Metallpulver verwendet. Der Vorteil dieser bekannten Anordnungen besteht darin, daß damit besonders
funktionssichere konstruktive Gestaltungen und ein hohes Widerstandsverhältnis zwischen dem Ein- und dem Ausschaltezustand
zu erzielen ist. Darüber hinaus ist es auch bekannt, derartige mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzte Elastomer-Schichten
dazu zu verwenden, um Schaltelemente zu kontaktieren. Auch in diesem Falle wird die Tatsache genutzt, daß durch die Elastizität
der Elastomer-Substanz eine sichere Kontaktgabe erfolgt und durch die entsprechende Anreicherung mit elektrisch leiten-
- γ-k
TZP 80/642
den Partikeln der Übergangswiderstand einerseits im wesentlichen gleich bleibt und andererseits möglichst niedrig ist.
Es ist aber auch bekannt, daß eine gewisse Abhängigkeit von der einwirkenden Betätigungskraft zum sich auswirkenden Widerstandswert
dieser mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzten Elastomer-Substanzen besteht (Markt und Technik Nr. 37
vom 17. September 1979, Seite 8;i). Die bekannten Kennlinien
zeigen einen Verlauf der Widerstands/Kraftbeziehung mit einem
im wesentlichen parallel zur Widerstandsachse verlaufenden Kurvenzweig, welcher im Bereich oberhalb des Widerstandswertes
O in einen Kurvenzweig parallel zur Kraftachse relativ schnell
bekannten umgeleitet wird. Dieser Kurvenverlauf kommt dem/Anwendungszweck
als im wesentlich binäres Schaltorgan entgegen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung,
ein durch Druckeinwirkung in seinem Ohm'schen Widerstandsweit
veränderliches Meßorgan bereitzustellen, mit Hilfe dessen es möglich ist, ohne hohen technischen Aufwand elektrisch auswirkbare
Kraftmessungen durchzuführen.
Ein widerstandsveränderliches Sehaltorgan, das diesen Anforderungen
gerecht wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine elastisch bei ansteigender Krafteinwirkung verformbare
Schicht aus Elastomer-Substanz mit gegenüber bekannten mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzten Elastomer-Schaltkontakten
geringer Durchsetzung von elektrisch leitfähigen Partikeln einer leitfähigen Flächen gegenüber angeordnet ist, und daß die-
stetig
se Anordnung als druckabhängig in seinem Widerstandswert/veränderlicher Meßfühler einer elektrischen Auswerteschaltung zugeordnet
ist.
— 3 —
TZP 80/642
Im Gegensatz zu "bekannten Anordnungen, "bei denen mit elektrisch
leitenden Partikeln durchsetzte Elastomer-Schaltkontakte zum Durchführen möglichst binär digitaler Schaltvorgänge genutzt
wird, wird bei der Anordnung gemäß der Erfindung die Elastoaier-Substanz
modifiziert mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzt, so daß diese Anordnung Tbei ansteigender Krafteinwirlomg
eine möglichst direkt proportional zu dieser Krafteinwirkung
verlaufende Änderung des Widerstands/ erfährt. Damit kann diese Anordnung als elektrisch auswertbarer Meßfühler für Kraftmessungen
nutzbar gemacht werden. Unter den Begriff Kraftmessungen
fallen auch Gewichtsbestimmungen. Die Verwendung von Elastomere hat den bekannten Vorteil, daß Umwelteinflüsse unter den normal
auftretenden Bedingungen sich nicht nachteilig auf das Verhalten der Substanz auswirken. Da sich Elastomer-Materialien bekanntermaßen
auch vorzüglich als Auflagen z.B. für Behälter und Gefäße eignen, sind diese Auflagen bei deren Ausgestaltung
in erfindungsgemäßer Weise als Gewichtsmeßfühler einsetzbar.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das erfindungsgemfiße
wert
Widerstands/veränderliche Schaltorgan dadurch gekennzeichnet, daß der der Druckbelastung ausgesetzte Bereich der mit den elektrisch leitenden Partikeln durchsetzten Schicht aus Elastomer-Substanz mit einer Schicht aus reiner Elastomer-Substanz überzogen ist. Damit wird erreicht, daß die mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzte Schicht nach außen elektrisch isolierend abgeschirmt ist. Es bietet sich die Möglichkeit an, die
Widerstands/veränderliche Schaltorgan dadurch gekennzeichnet, daß der der Druckbelastung ausgesetzte Bereich der mit den elektrisch leitenden Partikeln durchsetzten Schicht aus Elastomer-Substanz mit einer Schicht aus reiner Elastomer-Substanz überzogen ist. Damit wird erreicht, daß die mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzte Schicht nach außen elektrisch isolierend abgeschirmt ist. Es bietet sich die Möglichkeit an, die
vermeiden Elastomer-Schichten direkt miteinander zu/vulkanisieren.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das
wert
Widerstands/veränderliche Schaltorgan dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzte Schichten aus Elastomer-Substanz, an denen jeweils ein Anschlußkontakt fest angeordnet ist, sich in einem flächigen Bereich gegenüberstehen. Da der Übergangswiderstand zwischen der mit leitenden Partikeln durchsetzten Schicht aus Elastomer-Substanz bei Krafteinwirkung besonders veränderlich ist, wirkt sich die zweiseitig* Anordnung dieser Elastomer-Substanzen für Steuerzwecke besonders günstig aus.
Widerstands/veränderliche Schaltorgan dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzte Schichten aus Elastomer-Substanz, an denen jeweils ein Anschlußkontakt fest angeordnet ist, sich in einem flächigen Bereich gegenüberstehen. Da der Übergangswiderstand zwischen der mit leitenden Partikeln durchsetzten Schicht aus Elastomer-Substanz bei Krafteinwirkung besonders veränderlich ist, wirkt sich die zweiseitig* Anordnung dieser Elastomer-Substanzen für Steuerzwecke besonders günstig aus.
- γ- C.
TZP 80/642
Dieser Effekt wird noch verbessert dadurch, daß in einer diese Weiterbildung der Erfindung besonders ausstaltenden ¥eise
die sich gegenüberliegenden Flächen der mit elektrisch leitenden
Partikeln durchsetzten Schichten aus Elastomer-Substanz gegeneinander verzahnt ausgestaltet sind.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung
wert
ist das widerstandsiveränderliche Schaltorgan dadurch gekennzeichnet,
daß eine mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzte Schicht aus Elastomer-Substanz zwei flächig angeordneten
Gegenkontakten gegenüberliegt. Diese Anordnung weist zwei Übergangsflächen auf, wodurch ebenfalls ein günstiges Kraft-Weg-Verhalten
erzielt wird. Darüber hinaus ist diese Anordnung' als flaches Bauteil technisch gut herstellbar.
Es ergibt sich, in diesem Zusammenhang auch die Möglichkeit,
die aufvulkanisierte Schicht aus reiner Elastomer-Substanz mit einer ebenen Grundplatine aus elektrisch isolierendem Material
zu vervulkanisieren. Dabei werden die Anschlußkontakte mit einvulkanisiert.
Ausführungsbeispiele nach den Merkmalen der Erfindung sind anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. -i eine Seitenansicht mit zwei Elastomer-Schichten
,
Fig. 2 diese Anordnung in einer Draufsicht,
Fig. 3 eine weitere Anordnung mit einer Elastomer-Schicht in einer geschnittenen
Seitenansicht,
GQPY-
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Fig. 4 eine Draufsicht auf diese Anordnung und
Fig. 5 eine Druckfühleranordnung in einem Rohrverbindung s s tück.
Gemäß den Figuren 1 und 2 sind zwei Schichten 1 aus mit elektrisch
leitenden Partikeln durchsetzter Elastomer-Substanz angeordnet. Die elektrisch leitenden Partikeln "bestehen aus "beispielsweise
Ruß, Edel-Metall-Pulver oder Kupfer-Pulver. Die
sich gegenüberliegenden Flächen der Elastomer-Schichten 1 sind gegeneinander verzahnt ausgebildet, so daß eine größere Flächenerstreckung erzielt wird. Die beiden Elastomer-Schichten 1 sind
mit Kupferkontaktanschlüssen 2 versehen, welche die Verbindung zur elektrischen Auswerteschaltung bilden. Auf die mit elektrisch
leitenden Partikeln durchsetzten Elastomer-Schichten 1 sind Schichten 3 aus reinem Elastomer-Material aufvulkanisiert, um
eine elektrische Isolation gegenüber der Umgebung zu erzeugen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 .ist eine
kupferkaschierte Leiterplatte 4 aus elektrisch isolierendem
Material als Trägerplatte angeordnet auf der durch bekannte Ätzverfahren Kontaktanschlüsse 5 ausgebildet sind.Den beiden Kontaktanschlüssen
5 gegenüber liegt eine Schicht 6 mit einer mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzten Elastomer-Substanz.
Mit dieser ist eine weitere, darüberliegende Schicht 7 aus reiner Elastomer-Substanz vervulkanisiert, welche im Bereich ihrer
Ränder auf die Schaltungsplatte 4 und die darauf angeordneten Kontakte 5 aufvulkanisiert ist. In der Mitte der Schaltungsplatte
4 ist eine Öffnung 8 vorgesehen, welche zum Druckausgleich dient.
-6 -
COPY
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Die Fig. 5 zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht
ein Rohrverbindungsstück 9» in denen ein ähnlich der
Ausführungsform gemäß den Figuren 3 und 4 ausgestaltetes Druck/ Widerstandswandlerelement eingefügt ist. Die Aaschlußkontakte
10 sind radial herausgeführt.
6 Patentansprüche
5 Figuren
5 Figuren
Claims (6)
- TZP 80/642Patentansprüchewert
1.) Widerstandslveränderliches Schaltorgan, welches durch Druck-"belastimg für eine nachgeschaltete elektrische Schaltungsanordnung einen Schaltvorgang auslöst, unter Verwendung einer Elastomer-Substanz, in welcher Partikeln aus leitendem Material eingebettet sind,dadurch gekennzeichnet, daß eine elastisch "bei ansteigender Krafteinwirkung verformbare Schicht (l,6) aus Elastomer-Substanz mit gegenüber bekannten mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzten Elastoiner-Schaltkontakten geringer Durchsetzung von elektrisch leitfähigen Partikeln einer leitfähigen Flächen gegenüber angeordnet ist, und daß diese Anordnung als druckabhängigstetig
in seinem Widerstandswert I veränderlicher Meßfühler einer elektrischen Auswerteschaltung angeordnet ist. - 2. Widerstandsveränderliches Schaltorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Druckbelastung ausgesetzte Bereich der mit elastisch leitenden Partikeln durchsetzten Schicht (l,6) aus Elastomer-Substanz mit einer Schicht (357) aus reiner Elastomer-Substanz überzogen ist.
- 3. Widerstandsveränderliches Schaltorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzte Schichten (l) aus Elastomer-Substanz, an denen jeweils ein Anschlußkontakt (2) fest angeordnet ist, sich in einem flächigen Bereich gegenüberstehen.COPYο '·■* TZP 80/642-y-
- 4. Widerstandsveränderliches Schaltorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, an das die sich gegenüberliegenden Flächen der mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzte Schichten (l) aus Elastomer-Substanz gegeneinander verzahnt ausgebildet sind.
- 5. Widerstandsveränderliches Schaltorgan nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit elektrisch leitenden Partikeln durchsetzte Schicht (6) aus Elastomer-Substanz zweiflächig angeordneten Gegenkotitakten (5) gegenüberliegt.
- 6. Widerstandsveränderliches Schaltorgan nach Anspruch 2 und Anspruch 55 dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7) aus reiner Elastomer-Substanz mit einer ebenen Grundplatine (4) aus elektrisch isolierendem Material vervulkanisiert ist.
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Cited By (3)
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| US7464613B2 (en) | 2003-01-07 | 2008-12-16 | Iee International Electronics & Engineering S.A. | Pressure sensor comprising an elastic sensor layer with a microstructured surface |
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