DE3313937A1

DE3313937A1 - ELECTRIC SWITCH

Info

Publication number: DE3313937A1
Application number: DE19833313937
Authority: DE
Inventors: Manfred 1000 Berlin Koslar
Original assignee: Createc Gesellschaft fuer Elektrotechnik mbH
Current assignee: Createc Gesellschaft fuer Elektrotechnik mbH
Priority date: 1983-04-15
Filing date: 1983-04-15
Publication date: 1984-10-18
Also published as: EP0139730A1; WO1984004200A1

Abstract

Electric switch having at least one electrically conducting contact ball ranged in a support and enabling to connect at least two contacts. There is further provided a switch plate with at least one recess, on which the contacts are segmentally brought to the recess, similarly to a conducting track. The ball is collected in a support and movably guided by said support in paralell to the surface of the switch plate, thereby enabling the ball to be engaged in the recess.

Description

Elektrischer SchalterElectric switch

Elektrischer Schalter Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach der Gattung des Hauptanspruchs.Electrical Switch The invention relates to an electrical switch according to the genre of the main claim.

Schalter für elektrische und elektronische Geräte sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. In diesen Geräten werden vielfach Leiterplatten bzw. Platinen verwendet, wobei teilweise die Leiterbahnen auf den Platinen als Kontaktflächen für Schalter dienen, die mit Hilfe von federnden Kontaktbrücken verbunden werden.Switches for electrical and electronic equipment come in a variety of embodiments known. In these devices, printed circuit boards or PCBs used, with some of the conductor tracks on the PCBs as contact surfaces serve for switches that are connected with the help of resilient contact bridges.

Andere bekannte Schalter weisen als Kontaktelement, das zwei Kontakte verbinden soll, Kugeln auf, die in Ausnehmungen in den Kontakten einrasten.Other known switches have two contacts as a contact element to connect, balls that snap into recesses in the contacts.

Ein derartiger Schalter ist aus der DE-OS 26 17 704 bekannt, der einen Isolierstoffkörper aufweist, an dem sich gegenüberstehend Paare von gestanzten elektrischen Kontakten befestigt sind.Die elektrische Verbindung zwischen den sich gegegenüberstehenden Kontaktpaaren, die jeweils an entsprechende elektrische Leiter angeschlossen sind, erfolgt über eine Kugel, die in einem Träger geführt ist und von diesem zwischen die sich gegenüberstehenden Kontakte geschoben wird. Dabei weisen die Kontakte Bohrungen auf, in die die Kugel einrasten kann.Such a switch is known from DE-OS 26 17 704, the one Has insulating body on which opposing pairs of punched electrical The electrical connection between the opposing contacts Contact pairs, which are each connected to the corresponding electrical conductor, takes place via a ball which is guided in a carrier and from this between the opposing ones Contacts is pushed. The contacts have holes into which the ball can snap into place.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter insbesondere für elektrische oder elektronische Geräte mit gedruckten Leiterplatten oder dergleichen zu schaffen, der bei einfachem Aufbau, kostengünstiger Herstellung und zuverlässiger Reproduzierbarkeit in der Fertigung auch nach langandauernder Benutzung eine einwandfreie elektrische Verbindung gewährleistet, wobei er den speziellen Erfordernissen der räumlichen Dichte und der Komplexität moderner Schaltungen gerecht werden soll.The invention is based on the object of an electrical switch in particular for electrical or electronic devices with printed circuit boards or the like to create the simple structure, inexpensive production and reliable reproducibility in production even after long periods of time Use ensures a perfect electrical connection, whereby he special Meet the requirements of spatial density and the complexity of modern circuits shall be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of the main claim solved in connection with the features of the preamble.

Das Vorsehen von Bohrungen in üblichen Schaltern bzw. Leiterplatten, an die leiterbahnähnlich Kontakte segmentartig herangeführt sind, wobei diese Kontakte von einer durch einen Träger geführten und verschiebbaren und in die Bohrung einrastbaren Kugel überbrückt werden, sind eine Vielzahl von Vorteilen gegeben. Der Schalter weist einen sehr einfachen Aufbau auf und besteht in seiner einfachsten Ausführungsform nur aus zwei mechanischen Teilen. Toleranzprobleme, die bei jeder Schalterfertigung auftreten, können zum größten Teil gelöst werden. Die als Kontaktelement verwendete Kugel paftsich ohne Schwierigkeiten unabhängig von möglichen Toleranzen einem Lochrand immer derart an, daß die Lochrandkante linienförmig an der Kugeloberfläche anliegt.The provision of holes in conventional switches or circuit boards, are brought up to the conductor track-like contacts in segments, these contacts from one guided by a carrier and displaceable and latchable in the bore Ball bridged, there are a number of advantages. The desk has a very simple structure and consists in its simplest embodiment only made of two mechanical parts. Tolerance problems that arise in every switch production occur can be resolved for the most part. The one used as a contact element Ball pafts itself without difficulty regardless of possible tolerances a hole edge always in such a way that the edge of the hole is a line on the surface of the sphere is present.

Sollte die Rasthöhe Toleranzen unterworfen sein, so gleicht dies die Kugel durch eine mehr oder weniger hohe Eintauchtiefe aus. Dies gilt entsprechend für den Fall, daß sich die Kontaktflächen auf der Schalterplatine während der Lebensdauer an den Bohrungen geringfügig einarbeiten sollten, da die eintauchende Kugel für den Ausgleich dieser Wegänderungen sorgt.If the detent height is subject to tolerances, this is the same as the Sphere through a more or less high immersion depth. This applies accordingly in the event that the contact surfaces on the switch board during the service life should work in slightly on the holes, as the immersing ball for compensates for these changes in path.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich Löcher fertigungstechnisch verhältnismäßig genau geometrisch reproduzieren lassen. Die bei dem Schalter verwendete Kugel ist ein sehr gutes Rastelement, da sie bei geringster Rollreibung einen deutlich spürbaren Rastpunkt auch bei einem geringen Niveauunterschied aufweist, wobei durch Beaufschlagen der Kugel mit einer Federkraft und einen dadurch hervorgerufenen Anlagedruck das Einrasten weiterhin verbessert wird. Dadurch, daß die Kugel in dem Träger einen genügenden Bewegungsspielraum hat, wird ein einwandfreies Einrasten und damit eine einwandfreie Kontaktgabe auch gegeben, wenn die jeweiligen Löcher bzw. Bohrungen in der Oberflächenebene unterschiedliche Toleranzen aufweisen. Dadurch, daß die Kugel in dem Träger beweglich geführt ist, liegt sie nicht immer in gleichen Bereichen an den Kontakten an, sondern wird durch das Rollen immer wieder in eine andere Position gebracht, so daß unendlich viele Kontaktkreise zur Verfügung stehen.Another advantage is that holes are manufacturing technology Can be geometrically reproduced relatively precisely. The one used with the switch The ball is a very good locking element, as it clearly shows you with the slightest rolling friction has a noticeable locking point even with a slight difference in level, whereby through Applying a spring force to the ball and the resulting contact pressure the engagement is further improved. The fact that the ball in the carrier a has sufficient freedom of movement, a perfect engagement and thus a Perfect contact is also given when the respective holes or bores have different tolerances in the surface plane. Because the Ball is movably guided in the carrier, it is not always in the same areas at the contacts, but is constantly rolling into a different position brought so that an infinite number of contact circles are available.

Durch die Längs- bzw. Drehbewegung des Trägers parallel zur Oberfläche der Platine hebt sich die von dem Träger geführte Kugel senkrecht von den Kontaktlinien ab, so daß eine schnelle und genaue Trennung der elektrischen Verbindung möglich ist. Dabei kann die Konfiguration der Kontaktflächen direkt an den Bohrungen derart gewählt werden, daß der Rollweg der Kugel nach Abheben von den Kontakt linien außerhalb der Leiterbahnen ausschließlich auf Isolationsmaterial aufliegt, wodurch der Abrieb durch Reibung, sowohl an der Kugel als auch an den Kontakten äußerst gering ist, wobei auch an den aufliegenden metallenen Flächen kaum Abrieb entsteht, da durch das Rollen der Kugel nur eine Rollreibung vorhanden ist.Due to the longitudinal or rotary movement of the carrier parallel to the surface of the circuit board, the ball guided by the carrier rises vertically from the contact lines so that a quick and precise separation of the electrical connection is possible is. The configuration of the contact surfaces can be done directly on the bores in this way be chosen that the roll path of the ball after lifting from the contact lines outside the conductor tracks rests exclusively on insulation material, which causes abrasion due to friction, both on the ball and on the contacts, is extremely low, there is hardly any abrasion even on the metal surfaces on top of it, as it does the rolling of the ball is only a rolling friction.

Durch den einfachen Aufbau des Schalters kann sein Zusammenbau unabhängig von einem Lötvorgang vorgenommen werden. Dadurch können zuerst alle auf der Leiterplatte vorhandenen Bauelemente aufgebracht werden und verlötet werden. Die Leiterplatte kann nach dem Löten einem Waschvorgang unterzogen werden, so daß beim Löten auftretende Säuren, Dämpfe und Kolophonium, die auf die Kontaktflächen gelangen können, von diesen entfernt werden können.The simple structure of the switch allows it to be assembled independently can be made by a soldering process. This lets everyone on the circuit board first existing components are applied and soldered. The circuit board can be subjected to a washing process after soldering, so that occurring during soldering Acids, vapors and rosin that can get on the contact surfaces from these can be removed.

Damit entfällt die bisher vorhandene Notwendigkeit, Schalter auf Leiterplatinen möglichst gut abgedichtet aufzubauen.This eliminates the previous need for switches on printed circuit boards to be built as well sealed as possible.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.The measures specified in the subclaims are further advantageous further developments and improvements possible.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.The invention is illustrated in the drawing and is described in the following Description explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine Schalterplatine mit Kontaktkugeln; Fig. 2 in einer teilweise geschnittenen Ansicht den gesamten Aufbau des erfindungsgemäßen Schalters; und Fig. 3 einen Schnitt und eine Aufsicht auf den die Kugeln führenden Träger.The figures show: FIG. 1 schematically a switch circuit board with contact balls; FIG. Fig. 2 in a partially sectioned view of the entire structure of the invention Switch; and FIG. 3 shows a section and a plan view of the one leading the balls Carrier.

In Fig. 1 ist eine Schalterplatine 5 dargestellt, die mehrere Ausnehmungen 4 in Form von Bohrungen oder gestanzten Löchern aufweist. Auf dieser Schalterplatine 5 können sich mehrere elektrische und elektronische Bauelemente befinden. Die Schalterplatine 5 ist auf ihrer Oberfläche mit Leiterbahnen 6 in Form von gedruckten Schaltungen oder dergleichen versehen. Die Leiterbahnen 6 sind segmentartig an die Ausnehmungen 4 herangeführt und von diesen unterbrochen. Die Figur zeigt schematisch, wie die unterbrochenen Leiterbahnen elektrisch verbunden werden. Dazu sind als Kontaktelemente Kugeln 3 vorgesehen, die parallel zu der Oberfläche der Schalterplatine 5 entsprechend dem Pfeil 13 bewegt werden und in die Ausnehmungen 4 einrasten. Die Kugeln 3 sind elektrisch leitend und ihre Oberfläche ist hart vernickelt und dann mit einem ftlr Kontaktwerkstoffe typischen Material, zum Beispiel Silber, Gold, Platin oder Zinn, galvanisiert. Auch die Leiterbahnen können zur besseren Kontaktgabe im Bereich der Ausnehmungen 4 mit einem entsprechenden Material versehen sein.In Fig. 1, a switch board 5 is shown, which has several recesses 4 in the form of bores or punched holes. On this switch board 5 there can be several electrical and electronic components. The switch board 5 is on its surface with conductor tracks 6 in the form of printed circuits or the like. The conductor tracks 6 are segment-like on the recesses 4 brought up and interrupted by these. The figure shows schematically how the interrupted conductor tracks are electrically connected. These are used as contact elements Balls 3 are provided, which are parallel to the surface of the switch board 5 accordingly are moved by arrow 13 and snap into recesses 4. The balls 3 are electrically conductive and its surface is hard nickel-plated and then with a ftlr Contact materials typical material, for example silver, gold, platinum or tin, galvanized. The conductor tracks can also be used for better contact in the area of the Recesses 4 can be provided with an appropriate material.

Die Kugeln 3 liegen mit einem als Kreisring ausgebildeten Teil ihrer Oberfläche an dem Rand der Ausnehmungen und damit an den segmentförmig an die Ausnehmungen 4 herangeführten Teilen der Leiterbahnen 6 an, so daß die Leiterbahnen 6 elektrisch über die Kugeln 3 verbunden sind.The balls 3 are formed as a circular ring part of their Surface on the edge of the recesses and thus on the segments of the recesses 4 brought up parts of the conductor tracks 6, so that the conductor tracks 6 electrically are connected via the balls 3.

Zur Verbesserung der Kontaktgabe wird ein durch die Pfeile 14 angedeuteter Kontakt- bzw. Rastdruck auf die Kugeln 3 ausgeübt.In order to improve the contact, an arrow 14 is indicated Contact or latching pressure is exerted on the balls 3.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Schalter in zusammengebautem Zustand. Die Kugeln 3 werden von einem in Fig. 3 näher dargestellten käfigartigen Träger 1 gehalten. Dieser Träger 1 weist entsprechend der Anzahl der zu bewegenden Kugeln Hohlräume 2 zur Aufnahme der Kugeln auf, die zylinderförmig oder kalottenförmig ausgebildet sind.Fig. 2 shows the switch according to the invention in the assembled state. The balls 3 are supported by a cage-like carrier shown in more detail in FIG. 3 1 held. This carrier 1 has according to the number of balls to be moved Cavities 2 for receiving the balls, which are cylindrical or dome-shaped are trained.

Oberhalb der Hohlräume 2 ist der Träger 1 an seiner Oberfläche bogenförmig ausgeschnitten, so daß die Hohlräume 2 durch zungenförmige Lappen 8 begrenzt werden, die als Federelemente dienen. Die Hohlräume 2 weisen an ihren der Schalterplatine 5 zugewandten Rändern keilförmige Vorsprünge auf. In der Mitte des Trägers 1 befindet sich eine Bohrung 9 und ein zur Mittellinie parallel laufender Schlitz 10, in denen der eigentliche Betätigungsknopf oder Knebel des Schalters rastend federnd aufgenommen ist.Above the cavities 2, the carrier 1 is arcuate on its surface cut out so that the cavities 2 are delimited by tongue-shaped flaps 8, which serve as spring elements. The cavities 2 have at their the switch board 5 facing edges on wedge-shaped projections. In the middle of the support 1 is located a bore 9 and a slot 10 running parallel to the center line, in which the actual operating button or toggle of the switch is resiliently received with a latching action is.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist der Träger, der als Kunststoffspritzteil hergestellt werden kann, in nicht eingebautem Zustand über seine Längsachse bogenförmig ausgebildet.As can be seen from Fig. 3, the carrier is made as a plastic injection-molded part can be produced, in the non-installed state, arcuate along its longitudinal axis educated.

Beim Montieren des Schalters werden die Kugeln 3 in die Hohlräume 2 eingedrückt, wobei die Wandungen der Hohlräume ausgeweitet werden und somit der Widerstand durch die keilförmigen Vorsprünge 12 überwunden wird. Die Kugeln rasten in die Hohlräume 2 ein und können nicht verloren gehen, da die keilförmigen Vorsprünge ein Herausrollen verhindern. Der Träger 1 wird durch ein Gehäuse 11, das mit der Schalterplatine 5 zum Beispiel durch Schrauben verbunden ist, auf die Oberfläche der Schalterplatine 5 gedrückt, so daß der Träger insgesamt unter Spannung parallel zur Oberfläche der Schalterplatine 5 liegt. Dadurch werden auf die Kugeln Kräfte senkrecht zur Platinenoberfläche erzeugt, die sie gegen die Leiterbahnen 6 bzw.When assembling the switch, the balls 3 are in the cavities 2 pressed in, whereby the walls of the cavities are expanded and thus the resistance is overcome by the wedge-shaped projections 12. The balls snapped into the cavities 2 and cannot be lost because the wedge-shaped projections roll out impede. The carrier 1 is supported by a housing 11, which is connected to the switch board 5 is connected, for example by screws, to the surface of the switch board 5 pressed so that the carrier as a whole under tension parallel to the surface of the Switch board 5 is located. This creates forces on the balls perpendicular to the surface of the board generated, which they against the conductor tracks 6 or

in die Ausnehmungen 4 drücken. Außerdem werden die Kugeln 3 durch die zungenförmigen Lappen 8 niedergedrückt, die ihrerseits eine gewisse Federwirkung haben, um einen Ausgleich bei verschiedenen Höhenunterschieden vornehmen zu können. Somit ist der Träger 1 einerseits ein Führungs-- und Halterungselement für die Kugeln und andererseits dient er als Kontaktandruckfeder und als Rastfeder. Entsprechend ist die Kugel sowohl ein verbindendes Kontaktelement als auch ein Rastelement.press into the recesses 4. In addition, the balls 3 by the tongue-shaped flap 8 depressed, which in turn has a certain spring effect in order to be able to compensate for different height differences. Thus, the carrier 1 is on the one hand a guide and holding element for the balls and on the other hand it serves as a contact pressure spring and a detent spring. Corresponding the ball is both a connecting contact element and a locking element.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Kugeln 3 durch den Träger 1 in einer Längsbewegung parallel zur Oberfläche der Schalterkarte 5 bewegt. Eine in die Ausnehmung 4 eingerastete Kugel 3 wird dabei senkrecht von der Kontaktlinie abgehoben, wobei die Schrägen an den keilförmigen Vorsprüngen 12 unter die Kugel 3 greifen und diese bei der Bewegung aus den Löchern herausheben, so daß der Abhebedruck vermindert wird. Bei dieser Ausführungsform weist der Träger 1 vier Hohlräume 2 zur Aufnahme der Kugeln 3 auf. Selbstverständlich kann auch eine andere Anzahl von Kugeln vorgesehen sein, wobei diese mit entsprechenden in der Schalterplatine 5 vorgesehenen Ausnehmungen, die auch rastermäßig angeordnet sein können, zusammenarbeiten.In the present embodiment, the balls 3 are through the carrier 1 in a longitudinal movement parallel to the surface of the switch card 5 emotional. A snapped into the recess 4 ball 3 is perpendicular to the Contact line lifted, the bevels on the wedge-shaped projections 12 below grab the ball 3 and lift it out of the holes as it moves, so that the lift-off pressure is reduced. In this embodiment, the carrier 1 has four Cavities 2 to accommodate the Balls 3 on. Of course you can a different number of balls can also be provided, these with corresponding provided in the switch board 5 recesses, which are also arranged in a grid be able to work together.

Auch kann der Träger 1 in einer Drehbewegung verschoben werden.The carrier 1 can also be displaced in a rotary movement.

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Claims

Claims Electrical switch with at least one in one insulating carrier arranged electrically conductive contact ball, over the at least two contacts can be connected, characterized in that a switch board (5) is provided with at least one recess (4) on the conductor track-like segment-like the contacts (6) are brought up to the recess (4) and that the Ball (3) movable through the carrier (1) parallel to the surface of the switch board (5) out and can be locked into the recess (4).

2. Switch according to claim 1, characterized in that the carrier (1) has at least one cavity (2) in which the movable ball (3) is received and is led.

3. Switch according to claim 1 or 2, characterized in that the Ball (3) is acted upon by a spring force perpendicular to the switch board (5).

4. Switch according to claim 2, characterized in that the cavity (2) of the carrier (1) is cylindrical or dome-shaped.

5 .. Switch according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the carrier (1) is designed as a plastic injection-molded part that is not assembled State is arcuate and parallel to the surface of the switch circuit board (5) clamped by a clamping element (11), pressed against the surface and under Pressure is displaceable by an actuating part (7), the pressure over the carrier (1) is transferred to the ball (5).

6. Switch according to claim 5, characterized in that the clamping element a switch housing (11) firmly connected to the switch board (5).

7. Switch according to one of claims 2 to 6, characterized in that that the carrier (1) has at least one tongue-shaped spring element (8) which presses the ball (3) onto the switch board (5) and / or into the recess (4).

8. Switch according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the carrier (1) has recesses (9, 10) for resiliently locking reception of the actuating element (7).

9. Switch according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the carrier (1) in a longitudinal or rotary movement parallel to the switch board (5) is slidable.

10. Switch according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the contacts (6) on the recesses (4) and / or the ball (3) with gold, platinum, Silver or tin are provided.

11. Switch according to one of claims 1 to 10, characterized in that that the switch board (5) has several bores (4), which are in a grid are arranged and that the balls (3) in a corresponding grid dimension in the carrier (1) are included.

12. Switch according to one of claims 2 to 11, characterized in that that the respective cavity (2) of the carrier (1) on its the switch board (5) facing area has wedge-shaped projections (12).

13. Switch according to one of claims 1 to 12, characterized in that that the switch board (5) simultaneously to accommodate electrical and electronic Serves construction sites.