DE3703546A1

DE3703546A1 - Schalter mit einer geschlossenen schaltmatte

Info

Publication number: DE3703546A1
Application number: DE19873703546
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl Ing Leitner; Robert Dipl Ing Herrmann; Konrad Dipl Farnbauer-Schmidt
Original assignee: Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1987-02-06
Publication date: 1988-08-18

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Bei einem bekannten Schalter dieser Art (DE-OS 33 09 816) liegt auf einer relativ steifen Grundplatte ein Folienschalter aus zwei parallel zueinander und mit Abstand voneinander angeordneten Schaltfolien auf. An gegenüberstehenden Stellen der Schaltfolien befinden sich Kontaktflächen, die im unbetätigten Zustand offene Schaltkontaktstrecken bilden. Die obere Schaltfolie trägt zusätzlich im Bereich dieser Kontaktflächen weitere Kontaktflächen, welchen mit Abstand eine weitere Kontaktfläche gegenübersteht. Diese Kontaktfläche befindet sich im Scheitel einer domförmigen Ausbauchung einer auf die obere Schaltfolie aufgesetzten Schaltmatte. In der Betätigungsrichtung dieser mechanisch übereinander in Reihe angeordneten Schaltstrecken ist ein in gleicher Richtung verschiebbar gelagerter Betätigungsknopf oberhalb der Ausbauchung angeordnet. Dieser im Wirkungsbereich der Schaltkontaktstrecken verschiebbar gelagerte Betätigungsknopf dient zum Niederdrücken der Schaltmatte und zum Betätigen der zugeordneten Schaltkontaktstrecken. Dabei sind Schaltkontaktstrecken nicht nur mechanisch in Reihe sondern auch parallel angeordnet. Wird hierbei auf den Bestätigungsknopf keine äußere Kraft ausgeübt, dann steht der auf die Ausbauchung einwirkende Ansatz des Betätigungsknopfes außerhalb bzw. oberhalb der Betätigungszone der Ausbauchung, so daß die Schaltkontaktstrecken unbetätigt, im vorliegenden Fall also geöffnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schalter gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs Maßnahmen zu treffen, durch welche mit einfachen Mitteln die Schaltkontaktstrecke (n) ausgehend von einer Ruhelage nach einer Betätigung, in einer dauernd betätigten Stellung gehalten werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs.

Bei einem Aufbau eines Schalters gemäß der Erfindung mit quer zur Betätigungsrichtung der Schaltkontaktstrecke verschiebbar geführtem Betätigungsknopf wird der Betätigungsknopf durch die der Schaltkontaktstrecke zugeordnete innere Rückstellkraft nicht mehr selbsttätig in seine Ausgangslage zurückgestellt. Steht demnach der dem Betätigungsknopf zugeordnete Ansatz neben einer Schaltstrecke, dann erfolgt keine Beeinflussung dieser Schaltstrecke. Wird der Ansatz dagegen seitlich in die Betätigungszone hineingeschoben, dann erfolgt beispielsweise über eine schräge Ebene eine Verstellung der Schaltkontaktstrecke, solange der Ansatz über dem Betätigungsknopf steht und nicht durch eine äußere Kraft aus der Betätigungzone herausgeschoben wird. Die Schaltkontaktstrecke geht dann durch die ihr zugeordnete Rückstellkraft in ihre Ausgangslage zurück. Weist die mit dem Ansatz zusammenwirkende Schaltmatte domförmige Ausbauchungen auf, dann genügt das seitliche Aufschieben des Ansatzes auf diese Ausbauchung in einer Höhe, die das Niederdrücken der Ausbauchung nach sich zieht. Dabei braucht die Ausbauchung nicht selbst mit einer Kontaktfläche versehen zu sein, sondern es kann auch eine darunter angeordnete Schaltfolie, z.B. mit einer freigestanzten, in die Ausbauchung ragenden Lasche, mit einer Kontaktfläche aufweisen, welche beim Niederdrücken der Ausbauchung mit einer weiteren Kontaktfläche der entsprechenden Schaltkontaktstrecke in Verbindung tritt.

Die Ausbauchung kann jedoch auch einen zentralen, versteiften Abschnitt aufweisen, welcher als Wippe ausgebildet ist und über eine umlaufende Membran mit der Schaltmatte verbunden ist. Die Wippe ist dabei vorzugsweise in ihrem mittleren Bereich auf der dem Ansatz abgewandten Seite über ein Lager abgestützt. Außerdem ist wenigstens einem Arm der Wippe mindestens eine Schaltkontaktstrecke zugeordnet. Wird bei diesem Aufbau der dem Betätigungsknopf zugeordnete Ansatz auf einen Arm der Wippe aufgeschoben, dann wird die zugeordnete Schaltstrecke betätigt. Durch weiteres Verschieben des Betätigungsknopfes über das Kipplager hinweg zum anderen Arm der Wippe hin hebt sich der zu erst niedergedrückte Arm wieder ab und es wird dafür der zweite Arm der Wippe niedergedrückt. Die zuerst betätigte Schaltstrecke wird dabei wieder in ihre ursprüngliche Lage zurückgestellt, während die dem zweiten Arm zugeordnete Schaltkontaktstrecke betätigt wird. Daneben ist es aber auch möglich, die Schaltmatte parallel und mit Abstand von einer Grundmatte anzuordnen, also einen üblichen Folienschalteraufbau zu wählen, wobei der Ansatz des Betätigungsknopfes in seinem jeweiligen Wirkungsbereich die Schaltmatte nur in einem begrenzten Bereich dauernd in niedergedrückter Lage hält. Durch Verschieben des Ansatzes nach der Seite quer zur Betätigungsrichtung einer im Verschiebeweg des Ansatzes liegenden Schaltstrecke wird diese Schaltstrecke betätigt und dafür gegebenenfalls eine andere Schaltstrecke freigegeben. Sofern bei anhaltendem Niederdrücken die Schaltmatte eine dauernde Verformung erfährt, die ein selbsttätiges Rückstellen einer Schaltstrecke nicht gewährleistet, kann unter der Schaltmatte eine dauerelastische, elektrisch leitende Kontaktfeder angeordnet werden, die mit der Schaltmatte über den Ansatz lediglich in einem begrenzten Bereich in niedergedrückter Lage gehalten werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines mit einer Wippe ausgestatteten Schalters im Querschnitt,

Fig. 2 eine Unteransicht der Wippe und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Schaltmatte mit Wippe im unbetätigten Zustand.

Einem Schalter ist ein Gehäuse (1) zugeordnet, das eine relativ steife Grundplatte (2) aufweist. Auf dieser Grundplatte (2) liegt eine beispielsweise als Folie ausgebildete Grundmatte (3) auf, die an ihrer der Grundplatte (2) abgewandten Seite mit Kontaktflächen (4, 5) beschichtet ist. Diese Kontaktflächen (4) können mit äußeren Anschlußleitungen verbunden sein. Auf der Grundmatte (3) ruht ggf. mit Abstand eine Schaltmatte (6), die einen zentralen, versteiften Abschnitt aufweist, der als Wippe (7) mit zwei Armen (8, 9) ausgebildet und über eine umlaufende Membran (10) mit der übrigen Schaltmatte verbunden ist. Die Abstützung (7) erfolgt in ihrem mittleren Bereich auf der der Grundmatte (13) zugewandten Seite über ein Kipplager, das einen an die Wippe (7) angeformten Lagersteg (11) aufweist, welcher in eine angepaßte Vertiefung (12) oder einen Ausschnitt der Grundmatte (3) bzw. der Grundplatte (2) eingreift.

Bei der Herstellung der Schaltmatte (6) wird vorzugsweise gemäß Fig. 3 die Wippe (7) symmetrisch ausgeformt und die Membran (10) so ausgebildet, daß die Wippe (7) ohne äußere Betätigungskraft auf Grund der dauerelastischen Wirkung der Membrane (10) in der dargestellten Symmetrielage verbleibt.

Dabei besteht die Schaltmatte (6) vorzugsweise aus einem Silikonmaterial, wobei die Wippe (7) mit der Membran durch Spritzen in einem Spritzwerkzeug oder durch termische Verformung in einem Preßwerkzeug hergestellt wird. Die Länge der Membran (10) ist dabei so bemessen, daß sie die beim Kippen auftretenden Hubbewegungen der Wippe unbehindert zuläßt. Vorzugsweise wird die Wippe (7) durch die Membran (10) gemäß Fig. 3 über die obere Ebene der Schaltmatte (6) angehoben, so daß im unbetätigen Zustand eine domförmige Ausbauchung gebildet ist. Die Arme (8, 9) der Wippe (7) tragen an ihren der Grundmatte (3) zugewandten Seiten ebenfalls Kontaktflächen (13), die über Anschlußleitungen mit äußeren Anschlüssen verbunden sein können oder lediglich als Kontaktbrücken benachbart angeordnete Kontaktflächen (4 bzw. 5) bei entsprechender Betätigung der Wippe (7) überbrücken. An jedem Arm (8, 9) der Wippe (7) befinden sich vorliegend z. B. jeweils nebeneinander zwei voneinander getrennte Kontaktflächen (13), so daß über jeden der Arme (8, 9) mehrere aus den Kontaktflächen (4, 13 bzw. 5, 13) gebildete Schaltkontaktstrecken betätigt werden können.

Im Gehäuse (1) ist im Wirkungsbereich der Schaltkontaktstrecken (4, 13; 5, 13) ein Betätigungsknopf (14) vorgesehen, der in einer Aussparung (15) quer zur Betätigungsrichtung der Schaltkontaktstrecken bzw. parallel zur Grundmatte (3) verschiebbar geführt ist. Der Betätigungsknopf (14) weist einen zur Schaltmatte (6) bzw. Grundmatte (3) hin vorstehenden Ansatz (16) mit in Verschieberichtung geneigten Anlaufflanken (17) auf. Dieser Ansatz (16) steht gemäß Fig. 1 auf dem Rücken des Armens (9) der Wippe (7) so auf, daß die zugehörigen Gegenkontakte (13) auf den Kontaktflächen (5) aufsetzten und die entsprechende Schaltkontaktstrecke geschlossen hält. Da der Ansatz (16) mit dem Betätigungsknopf (14) in der Betätigungsrichtung der Schaltkontaktstreckenabgestützt ist, bleibt die dargestellte Schaltstellung solange erhalten, bis der Ansatz (16) vom Arm (9) durch seitliches Verschieben des Betätigungsknopfes (14) durch eine äußere Kraft her untergeschoben wird.

Es ist somit eine mechanische Speicherung des dargestellten Schaltzustandes auf Dauer erreicht, solange nicht durch äußere Kraftaufwendung der Betätigungsknopf (14) verstellt wird. Durch Verschieben des Betätigungsknopfes (14) in der Weise, daß der Ansatz (16) über das Kipplager (11, 12) hinweg auf den Rücken des Armes (8) verstellt wird, wird der bis dahin mit Abstand von den Kontakten (4) gehaltene Arm (8) der Wippe (7) nach unten gedrückt, bis die Gegenkontakte (13) auf den Kontaktflächen (4) aufliegen. Gleichzeitig wird der gegenüber dem Arm (8) spitzwinklig stehende Arm (9) mit seinen Gegenkontakten (13) von den Kontaktflächen (5) abgehoben. Der Ansatz (16) wird somit beim Verschieben des Betätigungsknopfes (14) jeweils in bzw. aus der Betätigungszone der Schaltkontaktstrecken gestellt und dementsprechend der Schaltzustand der Schaltstrecken verändert. Nachdem die Lage des Ansatzes (16) nur durch äußere Kraftaufwendung verändert werden kann, bleibt somit der jeweils eingeschaltete Schaltzustand über den Zeitraum der Krafteinwirkung auf den Betätigungsknopf (14) hinaus erhalten.

Der Ansatz (16) kann jedoch auch seitlich über die Wippe hinaus soweit verstellt werden, daß er von den Armen (8) bzw. (9) heruntergleitet. Dann nimmt die Wippe (7) den in Fig. 3 dargestellten neutralen Schaltzustand ein, in welchem keine der Kontaktstrecken (4, 13 bzw. 5, 13) geschlossen ist. Über die Anlaufschräge (17) kann dann der Ansatz (16) wieder auf einen der Arme (8, 9) aufgeschoben und der gewünschte Schaltzustand eingestellt werden.

Es ist möglich, eine einfache domförmige Ausbauchung vorzusehen, auf die der Ansatz (16) aufgeschoben wird, um eine dauernde Betätigung der zugehörigen Schaltstrecke zu erreichen.

Daneben kann als Schaltmatte auch eine parallel und mit Abstand von der Grundmatte (3) angeordnete Schaltfolie vorgesehen werden, wobei zwischen der Schaltmatte und der Grundmatte wenigstens eine Schaltkontaktstrecke vorgesehen sein kann. Der Ansatz (16) wird dann so geordnet, daß die Schaltmatte im Bereich des Ansatzes (16) immer zur Grundmatte hin durchgedrückt ist. Befindet sich im Bereich des Ansatzes eine Schaltstrecke, dann ist diese betätigt. Wird der Ansatz jedoch seitlich verschoben, dann wandert in gleicher Weise auch der niedergedrückte Bereich der Schaltmatte zur Seite mit, der sich jeweils unter dem Ansatz befindet. Wird demnach der Ansatz in die Betätigungszone einer anderen Schaltkontaktstrecke oder in einen neutralen Bereich gestellt, dann wird die zuerst betätigte Schaltkontaktstrecke wieder frei gegeben und die in der Betätigungszone des Ansatzes liegende neue Schaltstrecke betätigt. Fehlt eine weitere Schaltstrecke, dann wird lediglich die zuerst betätigte Schaltkontaktstrecke freigegeben. Durch eine Reihenanordnung von mehreren Schaltkontaktstrecken in der Verschieberichtung des Betätigungsknopfes kann dadurch ein Stufenschalter erzeugt werden, Sofern dabei die Schaltmatte bei länger dauernder Betätigung an einer Stelle bleibende Verformungen erleidet, kann der Schaltmatte auch ein besonderes dauerelastisches Element im Bereich der Schaltkontaktstelle zugeordnet werden, das die Schaltmatte nach einer Entlastung wieder in die Ausgangslage zurückführt. Vorzugsweise ist eine dauerelastische, elektrisch leitende Kontaktfeder vorgesehen, die mit der Schaltmatte lediglich in dem begrenzten Bereich in niedergedrückter Lage gehalten wird, auf den der Ansatz des Betätigungsknopfes einwirkt.

Es ist damit ein Schiebeschalter mit Folienschaltercharakteristik geschaffen, der einen dichten Abschluß der Schaltkontaktstrecken ermöglicht, eine mechanische Speicherung des Schaltzustandes aufweist und keinen Verschleiß im Kontaktbereich durch große Verschiebung der zugehörigen Kontakte erleidet.

Claims

1. Schalter mit einer geschlossenen Schaltmatte über wenigstens einer Schaltkontaktstrecke und mit einem im Wirkungsbereich der Schaltkontaktstrecke verschiebbar gelagerten Bestätigungsknopf zum Niederdrücken der Schaltmatte und Betätigen einer Schaltkontaktstrecke mittels eines Ansatzes, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsknopf (14) quer zur Betätigungsrichtung der Schaltkontaktstrecke (4, 13-5, 13) verschiebbar geführt ist und mit dem Ansatz (16) in die Betätigungszone der Schaltmatte (6) im Bereich mindestens einer Schaltkontaktstrecke stellbar ist oder steht.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatte (6) als Betätigungszone wenigstens eine zum Betätigungsknopf hin ausgeformte domförmige Ausbauchung (7, 10) aufweist, der eine Schaltstrecke (4, 13; 5, 15) zugeordnet ist und daß die Ausbauchung (7, 10) im Verschiebeweg des Ansatzes (16) steht.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatte (6) einen zentralen, versteiften Abschnitt aufweist, der als Wippe (7) ausgebildet und über eine umlaufende Membran (10) mit der übrigen Schaltmatte (6) verbunden ist, daß die Wippe (7) in ihrem mittleren Bereich auf der dem Ansatz (16) abgewandten Seite über ein Kipplager (11, 12) abgestützt ist und daß wenigstens einem Arm (8, 9) der Wippe (7) mindestens eine Schaltkontaktstrecke (4, 13; 5, 13) zugeordnet ist.

4.Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz über einen Verschiebeweg verstellbar ist, der wenigstens von einem Arm (8) der Wippe (7) über das Kipplager (11, 12) hinweg zum anderen Arm (9) der Wippe (7) reicht.

5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kipplager einen an die Wippe angeformten Lagersteg (11) aufweist, der in eine angepaßte Vertiefung (12) oder einen Ausschnitt in einer Grundmatte (2, 3) eingreift.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmatte (3) Kontaktflächen (4, 5) einer oder mehrer Schaltkontaktstecken (4, 13 bzw. 5, 13) trägt, welchen eine oder mehrer Gegenkontakte (13) an dem oder den Armen (8, 9) der Wippe (7) gegenüberstehen.

7. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatte parallel und mit Abstand von einer Grundmatte angeordnet ist, und daß der Ansatz in seinem jeweiligen Wirkungsbereich die Schaltmatte nur in einem begrenzten Bereich dauernd in niedergedrückter Lage hält.

8. Schalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Verschiebeweg des Ansatzes wenigstens zwei Schaltkontaktstrecken angeordnet sind.

9. Schalter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundmatte (3) wenigstens eine Kontaktfläche (4, 5) einer Schaltkontaktstrecke (4, 13, 5, 13) angeordnet ist, der eine der Schaltmatte (6) zugeordnete Kontaktfläche (13) gegenübersteht.

10. Schalter nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Schaltmatte eine dauerelastische, elektrisch leitende Kontaktfeder angeordnet ist, die mit der Schaltmatte lediglich in einem begrenzten Bereich in niedergedrückter Lage gehalten ist.