DE3109313C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, mit einer aus einem Isoliermaterial bestehenden Grund­ platte, mit einer leitfähigen Gummilage, die auf der Grundplatte angeordnet ist und bei Druckbeaufschlagung leitend mit, mit einer aus Isoliermaterial bestehenden oberen Lage auf der leitfähigen Gummilage, mit einem gedruckten Leitungsmuster, bestehend aus Schaltkontakten, Sammelleitungen und Anschlußteilen für das Verbinden des elektrischen Schalters mit einer elektrischen Einrichtung, wobei die obere Lage in den Schaltkontakten entsprechenden Bereichen zum Zusammendrücken der leitfähigen Gummilage herunterdrückbar ist, und mit einer an der Grundplatte angebrachten Abdeckung, welche die obere Lage und die leitfähige Gummilage aufnimmt.

Ein derartiger elektrischer Schalter ist aus der US-PS 40 55 735 bekannt, wobei die Schaltkontakte bei der dort beschriebenen Anordnung an der Grundplatte befestigt sind. Die Anordnung ist dabei dort so getroffen, daß die Schaltkontakte unter einer bei Druckbeaufschlagung leit­ fähigen Gummilage angeordnet sind und dadurch miteinander verbunden werden können, daß man die leitfähige Gummilage und die obere Lage zusammenpreßt. Es sind aber große Kompressionskräfte bei der Anordnung gemäß der US-PS 40 55 735 erforderlich, damit tatsächlich eine Verbindung der Schaltkontakte zustandekommt, welche sich auf der darunterliegenden Grundplatte befinden. Eine weitere Unzulänglichkeit des bekannten Schalters ist darin zu sehen, daß eine Vielzahl von Drähten benötigt werden, um die jeweiligen Schaltkontakte mit ihrer dazugehörigen elektrischen Einrichtung zu verbinden. Außerdem sind die Anschlußteile dort nicht im zentralen Bereich der oberen Lage oder der Grundplatte vorgesehen, vielmehr sind diese an seitlichen Bereichen der Grundplatte angebracht. Wenn der Schalter gemäß der US-PS 40 55 735 betätigt wird, sind aber nicht nur die bereits erwähnten hohen Kompressions­ kräfte zur Kontaktherstellung erforderlich. Vielmehr findet dort eine sehr starke Kompression und Expansion der leit­ fähigen Gummilage durch die Druckeinwirkung und das an­ schließende Nachlassen des Druckes statt, damit die jeweiligen Kontakte geschlossen werden und sich anschließend wieder Öffnen. Auf diese Weise unterliegen die Schaltkontakte einer starken Scheuerwirkung, was Verschleiß und Fehl­ funktionen mit sich bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter der eingangs genannten Art anzugeben, der im Betrieb eine große Lebensdauer besitzt und auf kleinem Raum unter­ bringbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen Schalter der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß das gedruckte Leitungsmuster an der Unterseite der oberen Lage angebracht ist und auf der Oberfläche der leitfähigen Gummilage aufliegt, daß die Anschlußteile in einem zentralen Bereich der oberen Lage und in einer aneinander angrenzenden Anordnung ange­ bracht sind, und daß für das Verbinden zu einer elektrischen Einrichtung ein leitendes Verbindungsteil vorgesehen ist, welches eine Vielzahl von durch Isolierelemente getrennten leitfähigen Elementen aufweist und die Grundplatte und die leitfähige Gummilage durchsetzend angeordnet ist.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schalters ist vorge­ sehen, daß über den Schaltkontakten eine Drucktaste in der Abdeckung angeordnet ist, mit der die obere Lage herunter­ drückbar ist.

Weiterhin erweist es sich als zweckmäßig, wenn beim erfindungsgemäßen Schalter die leitfähige Gummilage aus mehreren leitfähigen Gummilagenstücken besteht.

Beim erfindungsgemäßen elektrischen Schalter ist die Anordnung in vorteilhafter Weise so getroffen, daß an der Unterseite der oberen Lage die Schaltkontakte angebracht sind und unmittelbar auf der durch Druckeinwirkung lei­ tenden Gummilage die obere Lage angeordnet ist, so daß die Schaltkontakte mit der leitfähigen Gummilage in Berührung stehen. Die Schaltkontakte werden dabei durch das Herunterdrücken der oberen Lage gegen die leitfähige Gummi­ lage leitend, wobei eine solche Konstruktion den Vorteil mit sich bringt, daß es ausreicht, wenn bereits kleine Kräfte auf die obere Lage wirken, da dann bereits die Schaltkontakte verbunden werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters ist darin zu sehen, daß keine unerwünschten hohen Kräfte und Reibungseinwirkungen entstehen, sondern nur ein geringfügiges Zusammendrücken und anschließendes Entspannen der Gummilage stattfindet. Dadurch scheuert die Gummilage die Kontakte nicht ab, mit der Folge, daß sich eine lange Lebensdauer der Schaltkontakte und damit des elektrischen Schalters insgesamt ergibt. Außerdem wird der Aufbau des elektrischen Schalters dadurch vereinfacht, daß aufgrund der gewählten Anordnung der Schaltkontakte und der Anschlußteile im mittleren Bereich die Verbindung mit der zugehörigen elektrischen Einrichtung erleichtert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine elektronische Uhr, die mit einem elektrischen Schalter gemäß der Erfindung ausgerüstet ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht in vergrößertem Maß­ stab längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht in vergrößertem Maßstab längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine Schnittansicht in vergrößertem Maß­ stab längs der Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines leitenden Verbindungsteiles für den elektrischen Schalter;

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine bei Druckbeauf­ schlagung leitende Gummilage;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Unterseite einer oberen Lage, auf die ein Leitungsmuster aufgedruckt ist;

Fig. 8 eine Schnittansicht einer zweiten Aus­ führungsform des elektrischen Schalters;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer dritten Aus­ führungsform des elektrischen Schalters;

Fig. 10 einen Querschnitt durch den elektrischen Schalter gemäß Fig. 9;

Fig. 11 eine der Fig. 9 ähnliche Darstellung einer vierten Ausführungsform des elektrischen Schalters;

Fig. 12 eine der Fig. 9 ähnliche Darstellung einer fünften Ausführungsform des elektrischen Schalters;

Fig. 13 einen Querschnitt durch den elektrischen Schalter gemäß Fig. 12;

Fig. 14 eine perspektivische Darstellung eines beim Schalter gemäß Fig. 12 und 13 vor­ gesehenen leitenden Verbindungsteiles;

Fig. 15 eine Draufsicht auf eine Grundplatte;

Fig. 16 eine Schnittansicht einer sechsten Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Schalters;

Fig. 17 einen Querschnitt durch den elektrischen Schalter gemäß Fig. 16,;

Fig. 18 eine Draufsicht auf eine bei Druckbeauf­ schlagung leitende Gummilage;

Fig. 19 eine Draufsicht auf einen elektrisch leitenden Gummirahmen;

Fig. 20 eine Draufsicht auf eine obere Lage; und in Fig. 21 eine Draufsicht auf eine Grundplatte.

Ein in den Fig. 1 bis 4 dargestelltes Uhrengehäuse 10 weist an der einen Seite seiner Oberseite eine Ausnehmung 11 zur Aufnahme eines elektrischen Schalters 20 auf, der mit einer Vielzahl von Drucktasten versehen ist. Im mittleren Bereich der Ausnehmung 11 ist ein rechteckiger Durchbruch 12 vorge­ sehen, der mit einem Raum 13 zur Aufnahme eines Moduls oder einer elektrischen Einrichtung 30 des elektronischen Teiles der Uhr in Verbindung steht.

Der Schalter 20 umfaßt eine Grundplatte 21 aus Isoliermaterial, eine darüber angeordnete leitfähige Gummilage 22, die bei Druckbeaufschlagung leitend wird, eine darüber angeordnete obere Lage 23 aus Isoliermaterial sowie eine Abdeckung 24. Die Grundplatte 21, die obere Lage 23 und die Abdeckung 24 bestehen aus Kunststoff. Die bei Druckbeaufschlagung lei­ tende Gummilage 22 besteht aus Gummi, in den ein elektrisch leitendes Pulver eingearbeitet ist. Wenn die leitfähige Gummilage 22 mit Druck beaufschlagt wird, so wird sie elektrisch leitend. Die Grundplatte 21 besteht aus einem Plattenteil 21 a und einem in den Durchbruch 12 eingreifenden Schenkelteil 21 b. Das Plattenteil 21 a weist eine den Durch­ bruch 12 umschließende Nut 21 c für einen O-Ring 25 und eine Vertiefung 21 d in seiner Oberfläche auf. Das Schenkelteil 21 b ist mit einem Umfangsvorsprung 21 e und einer Öffnung 21 f zur Aufnahme eines elektrisch leitenden Verbindungsteiles 27 versehen.

Das elektrisch leitende Verbindungsteil 27 besteht aus Gummi und enthält ein elektrisch leitfähiges Pulver; das Verbindungs­ teil 27 besteht aus einer Anzahl von leitfähigen Elementen 27 a, die gemäß Fig. 5 durch elektrisch isolierende Isolierelemente 27 b voneinander getrennt sind. Die bei Druckbeaufschlagung leitende Gummilage 22 ist mit einem Durchbruch 22 a versehen, der der Öffnung 21 f des Schenkelteiles 21 b entspricht.

Gemäß Fig. 7 ist auf die Unterseite der oberen Lage 23 ein Leitungsmuster aufgedruckt, das aus Sammelleiterbahnen 40 und getrennten Leiterbahnen 41 besteht. Jede Sammelleiterbahn 40 bildet mit gabelförmigen, getrennten Leiterbahnen 41 ein Paar von Schaltkontakten. Die Sammelleiterbahnen sind über Ver­ bindungsteile mit einem Klemmen- oder Anschlußteil 43 verbunden, während die einzelnen getrennten Leiterbahnen 41 jeweils über ein Verbindungsteil 45 mit einem Anschlußteil 44 verbunden sind. Das Anschlußteil 43 für die Sammelleiterbahnen befindet sich im mittleren Bereich der oberen Lage 23, während die anderen Anschlußteile 44 für die getrennten Leiterbahnen auf beiden Seiten des Anschlußteiles 43 angeordnet sind, so daß sie in der nachstehend beschriebenen Weise mit den leitfähigen Elementen 27 a des leitenden Verbindungsteiles 27 in Berührung bringbar sind.

Die Abdeckung 24 weist an ihrer Unterseite eine Ausnehmung 24 a zur Aufnahme der Grundplatte 21 sowie der oberen Lage 23 und außerdem Öffnungen 24 b entsprechend den Schaltkontakten auf. Um jede Öffnung 24 b herum ist eine Vertiefung 24 c zur Aufnahme eines Flansches 28 a einer Drucktaste 28 ausgebildet. Beim Zusammenbau des Schalters wird die bei Druckbeaufschlagung leitende leitfähige Gummilage 22 in die Vertiefung 21 d der Grundplatte 21 eingesetzt, und die obere Lage 23 wird derart auf die leitfähige Gummilage 22 aufgelegt, daß ihr Leitungs­ muster an der leitfähigen Gummilage 22 anliegt. Anschließend wird der Umfangsrand der oberen Lage 23 zur wasserdichten Abdichtung in geeigneter Weise, z. B. durch Ultraschallschweißen, an der Grundplatte 21 befestigt.

Die einzelnen Drucktasten 28 werden in die jeweiligen Öffnungen 24 b eingesetzt, und die Grundplatte 21 wird mit der Abdeckung 24 verbunden und an dieser mit Hilfe eines Klebemittels befestigt. Weiterhin wird an der Abdeckung 24 eine Beschriftungsplatte 29 angeklebt. Das leitende Ver­ bindungsteil 27 wird in die Öffnung 21 f der Grundplatte 21 so eingesetzt, daß die einzelnen Anschlußteile 43 und 44 mit dem zugeordneten leitfähigen Element 27 a verbunden sind. Nach dem Einsetzen des O-Ringes 25 in die Nut 21 c ist der elektrische Schalter 20 mit seiner Vielzahl von Drucktasten fertiggestellt. Der Schalter 20 wird in die Ausnehmung 11 im Uhrengehäuse 10 eingesetzt, indem man die Schenkelteile 21 b der Grundplatte 21 in den Durchbruch 12 einführt. Zwischen dem Umfangsvorsprung 21 e und dem Uhrengehäuse 10 wird ein E-förmiger Sicherungsring oder Sprengring 26 eingesetzt. Der Schalter 20 ist damit am Uhrengehäuse 10 befestigt. Im zusammengebauten Zustand ist jedes leitfähige Element 27 a mit einer nicht dargestellten Klemme bzw. einem Anschluß mit der elektrischen Einrichtung 30 elektrisch verbunden.

Wenn eine der Drucktasten 28 gedrückt wird, wird die obere Lage 23 gegen die bei Druckbeaufschlagung leitende Gummilage 22 angedrückt. Dabei wird der Teil der leitfähigen Gummilage 22, der die von Leiterbahnen 40 und 41 gebildeten Schaltkontakte überspannt, zusammengedrückt. Der betreffende Bereich der leitfähigen Gummilage 22 wird dabei leitend, so daß die Kontaktteile über die bei Druckbeaufschlagung leitende Gummilage 22 elektrisch miteinander verbunden sind und somit der die Anschlußteile 43 und 44 enthaltende Schaltkreis geschlossen ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen elektrischen Schalter werden die Schaltkontakte durch Zusammendrücken der bei Druckbeauf­ schlagung leitenden Gummilage 22 miteinander verbunden. In dem Schalter sind nur wenig auslenkbare bzw. durchbiegbare Teile vorhanden, so daß die leitfähige Gummilage 22 eine verbesserte Haltbarkeit besitzt. Weiterhin sind die Schaltkontakte des elektrischen Schalters mit den leitfähigen Elementen 27 a des leitenden Verbindungsteiles 27 verbunden, die in einem mittleren Bereich zusammengefaßt sind. Aus diesem Grunde kann die Anschlußfläche in dem Schalter und an dem Modul bzw. der elektrischen Einrichtung der elektronischen Uhr verkleinert werden. Der elektrische Schalter kann daher mit kleinen Abmessungen ausgebildet sein und besitzt eine lange Lebensdauer im Betrieb.

Bei der in Fig. 8 dargestellten abgewandelten Ausführungsform ist der elektrische Schalter nicht mit Drucktasten versehen. Die obere Lage 23 liegt dabei mittels Öffnungen 24 e in der Abdeckung 24 nach außen frei. Durch Herunterdrücken der nach außen freiliegenden Teile der oberen Lage 23 können mit einem geeigneten Gegenstand die betreffenden Schalt­ kontakte in gleicher Weise wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform geschlossen werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 und 10 weist die Grundplatte 21 zwei Vertiefungen 21 d auf. Die bei Druck­ beaufschlagung leitende Gummilage 22 ist dabei in zwei Teile unterteilt, die jeweils in die Vertiefungen 21 d eingesetzt sind. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der zuerst beschriebenen Ausführungsform, so daß ihre Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie in den Fig. 2 bis 4 bezeichnet sind.

Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform des elektrischen Schalters, der ähnlich aufgebaut ist, wie die Ausführungs­ form gemäß Fig. 8 und bei der die Grundplatte 21 mit vier Vertiefungen 21 d ausgebildet ist. Die bei Druckbeaufschlagung leitende Gummilage 22 ist in vier Teile unterteilt, die jeweils in eine der Vertiefungen 21 d eingesetzt sind. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 und 10 kann auch in diesem Falle der Schalter in wirtschaftlicher Weise mit einer kleinen Menge des Materials der leitfähigen Gummilage 22 hergestellt werden, das bei Druckbeaufschlagung leitend wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 12 bis 15 ist der Schalter ohne die obere Lage 23 ausgelegt. Gemäß Fig. 15 ist das Leiterbahnmuster mit den Sammelleiterbahnen 40 und den getrennten Leiterbahnen 41 auf die Grundplatte 21 aufgedruckt. Die Anschlußteile 43 und 44 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 21 f in der Grundplatte 21 angeordnet. Das leitende Verbindungsteile 27 weist an seiner Oberseite gemäß Fig. 14 einen Flansch 27 c auf. Die bei Druckbeauf­ schlagung leitende Gummilage 22 hat einen Durchbruch 22 a zur Aufnahme des Flansches 27 c des leitenden Verbindungs­ teiles 27.

Zum Zusammenbauen des Schalters werden die bei Druckbeauf­ schlagung leitende Gummilage 22 und die Grundplatte 21 in die Ausnehmung 24 a der aus Metall bestehenden Abdeckung 24 einge­ setzt. Ansätze 24 d der Abdeckung 24 werden umgebogen, um die leitfähige Gummilage 22 und die Grundplatte 21 so an der Abdeckung 24 zu befestigen, daß die Anschlußteile 43 und 44 gegen die leitfähigen Elemente 27 a des Flansches 27 c ange­ drückt werden. Die Leiterbahnen an der Grundplatte 21 sind dann mit dem leitenden Verbindungsteil 27 verbunden.

Beim Drücken einer Drucktaste 28 wird der entsprechende Teil der leitfähigen Gummilage 22 zusammengedrückt, so daß die Schaltkontakte auf der Grundplatte 21 durch die leit­ fähige Gummilage überbrückt werden. Wie bei der Ausführungs­ form gemäß Fig. 8 kann dabei die bei Druckbeaufschlagung leitende Gummilage 22 über eine Öffnung unmittelbar zusammen­ gedrückt werden, um die Schaltkontakte zu schließen.

Bei der weiteren Ausführungsform gemäß den Fig. 16 bis 21 weist ein Schalter 50 eine Grundplatte 51, eine auf dieser Grundplatte 51 angeordnete, bei Druckbeaufschlagung leitende Gummilage 52, einen die leitfähige Gummilage 52 umschließenden, elektrisch leitenden Gummirahmen 53, eine obere Lage 54 auf der leitfähigen Gummilage 52 und dem Gummirahmen 53 sowie eine Abdeckung 55 auf. Die Grundplatte 51 und die obere Lage 54 bestehen aus einem Kunststoff, während die Abdeckung 55 aus Metall besteht.

Die bei Druckbeaufschlagung leitende Gummilage 52 ist gemäß Fig. 18 mit einem Durchbruch bzw. einer Öffnung 52 a versehen. Der leitende Gummirahmen 53 gemäß Fig. 19 ist auf die leit­ fähige Gummilage 52 aufsetzbar.

Gemäß Fig. 20 ist auf die Unterseite der oberen Lage 54 ein Leitungsmuster aufgedruckt, das eine Sammelleiterbahn 56 sowie einzelne bzw. getrennte Kontakte 57 aufweist. Die Sammel­ leiterbahn 56 ist mit einem Anschlußteil 58 verbunden, und die einzelnen Kontakte 57 sind über ein Verbindungsteil 59 mit einem Anschlußteil 63 verbunden.

Auf die Grundplatte 51 ist ein weiteres Leitungsmuster aufge­ druckt, das gemäß Fig. 21 eine Sammelleiterbahn 60, den Kontakten 57 entsprechende Kontakte 61 und ein Verbindungsteil 62 umfaßt, welches die Kontakte 61 mit der Sammelleiterbahn 60 verbindet. Letztere ist über den Gummirahmen 53 elektrisch mit der Sammelleiterbahn 56 verbunden. Die übrigen Teile sind die gleichen wie bei dem Schalter gemäß Fig. 2 und daher mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Der Zusammenbau des Schalters erfolgt durch das Umbiegen von Ansätzen 55 d der Abdeckung 55.

Beim Drücken von einer der Drucktasten 28 wird die obere Lage 54 gegen die bei Druckbeaufschlagung leitende Gummilage 52 ange­ drückt, so daß der betreffende Bereich der leitfähigen Gummi­ lage 52 zusammengedrückt wird. Dabei sind die betreffenden Kontakte 57 und 61 durch den zusammengedrückten Bereich der leitfähigen Gummilage 52 elektrisch miteinander verbunden. Somit ist ein Schaltkreis geschlossen, der ein leitfähiges Element 27 a, ein Anschlußteil 58, die Sammelleiterbahn 56, Kontakte 61 und 57 sowie ein Anschlußteil 63 enthält.

Claims (3)

1. Elektrischer Schalter, mit einer aus einem Isolier­ material bestehenden Grundplatte (21), mit einer leitfähigen Gummilage (22), die auf der Grund­ platte (21) angeordnet ist und bei Druckbeaufschlagung leitend wird,
mit einer aus Isoliermaterial bestehenden oberen Lage (23) auf der leitfähigen Gummilage (22),
mit einem gedruckten Leitungsmuster, bestehend aus Schalt­ kontakten (40, 41), Sammelleitungen (42, 45) und Anschluß­ teilen (43, 44) für das Verbinden des elektrischen Schalters mit einer elektrischen Einrichtung, wobei die obere Lage (23) in den Schaltkontakten (40, 41) entsprechenden Bereichen zum Zusammendrücken der leitfähigen Gummilage (22) herunter­ drückbar ist, und mit einer an der Grundplatte (21) ange­ brachten Abdeckung (24), welche die obere Lage (23) und die leitfähige Gummilage (22) aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das gedruckte Leitungsmuster an der Unterseite der oberen Lage (23) angebracht ist und auf der Oberfläche der leitfähigen Gummilage (22) aufliegt,
daß die Anschlußteile (43, 44) in einem zentralen Bereich der oberen Lage (23) und in einer aneinander angrenzenden Anordnung angebracht sind,
und daß für das Verbinden zu einer elektrischen Ein­ richtung (30) ein leitendes Verbindungsteil (27) vorge­ sehen ist, welches eine Vielzahl von durch Isolierelemente (27 b) getrennten leitfähigen Elementen (27 a) aufweist und die Grundplatte (21) und die leitfähige Gummilage (22) durchsetzend angeordnet ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Schaltkontakten (40, 41) eine Drucktaste (28) in der Abdeckung (24) angeordnet ist, mit der die obere Lage (23) herunterdrückbar ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Gummilage (22) aus mehreren leit­ fähigen Gummilagenstücken besteht.