DE3829301C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Schnapp­ schalter zur Montage auf einer Leiter­ platte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Schnappschalter dieser Art (DE-PS 28 02 133) sind die Halteteile, die die im Bereich der Schaltarmbewegung angeordneten Gegenkontaktstücke sowie gleichzeitig den Schaltarm lagern, unmittelbar auf einer ersten Fläche einer Leiterplatte aufgesetzt und weisen Verlängerungen auf, die auf der Leiterplat­ tenunterseite zur mechanischen Befestigung der Halte­ teile und zur gleichzeitig herzustellenden elektri­ schen Verbindung mit den dort verlaufenden Leiterbah­ nen verlötet sind. Hierdurch gelingt es, mit wenigen Einzelteilen beim Aufbau eines Schnappschalters mit Vorspannungsfeder auszukommen, da die Leiterplatte gleichzeitig eine Art Gehäuse, jedenfalls tragendes Lagerteil für den Schalteraufbau bildet. Problematisch ist hierbei aber die Notwendigkeit, daß in geeigneter Weise durch äußere Bewegungseinwirkung eine Umschal­ tung des Schaltarms möglich ist. Zu diesem Zweck ist ein gesondertes Betätigungselement vorgesehen, wel­ ches an der Leiterplatte getrennt zu den Halteteilen gelagert ist und durch seine eigene Verschwenkbarkeit die mit ihrem anderen Ende an ihm angelenkte Vorspan­ nungsfeder so gegenüber dem Lagerpunkt des Schaltarms in ihrer Position verändert, daß je nach der Lage des äußeren Betätigungselements unterschiedliche Über­ totpunktstellungen des Schaltarms und damit eine Anlage an verschiedenen Gegenkontaktstücken möglich sind. Problematisch ist hierbei bis zu einem gewissen Grade die Einleitung der äußeren Schaltkräfte auf das Betä­ tigungselement, welches dann wiederum über die Vor­ spannungsfeder den Schaltarm umschaltet; da die Lei­ terplatte ein flächiges Gebilde ist, greifen äußere Schaltkräfte üblicherweise parallel zu dieser am Be­ tätigungselement an,wobei auch die Gefahr besteht, daß das auf der Leiterplatte gelagerte Betätigungs­ element aus seiner Lagerung verschoben wird oder sonst­ wie eine Verkantung erfährt.

Es ist ferner bei einem Schnappschalter mit Kontakt­ arm und Zugfeder bekannt (DE-AS 11 54 546), den Schaltarm mittels eines U-förmigen Haupthalteteils zu lagern, an welchem auch die mit dem Schaltarm ver­ bundene Vorspannungsfeder angreift. Dabei ist dieser bekannte Schnappschalter in der üblichen Ausbildungs­ form eines Mikroschalters in einem eigenen, geschlos­ senen Gehäuse gelagert und verfügt über einen vertikal etwa im mittleren Bereich der Vorspannungsfeder an­ greifenden Stößel, der im Gehäuse gelagert ist und von einem äußerlich zugänglichen Betätigungselement verschoben wird, welches federnd nachgiebig in einer schlitzförmigen Aufnahme des Mikroschaltergehäuses gelagert ist.

Bei einem Bedienungsgerät mit Eingabetastatur ist es ferner bekannt (DE-OS 31 35 139), einzelne Tast­ schalter auf der Bauelementenseite einer Leiterplatte einschließlich Gehäusekapselung und sonstigem, nicht dargestellten Aufbau zu lagern, wobei diese Leiter­ plattenseite zur Bodenfläche eines das Bedienungsge­ rät aufnehmenden Gehäuses und die Lötseite der Leiter­ platte zum Gehäusedeckel und zur Bedienungsfläche des Gerätes gewandt ist.

Bei einem Mikroschalter ist es ferner bekannt (EP-OS 02 60 659), einen einen Schalter betätigenden Stößel mittels einer Dichthülse in Form einer Gummikappe abzudichten, wobei die Dichthülse in eine Ringausneh­ mung am Stößelende eingreift.

Schließlich ist es bei einem weiteren Mikroschalter bekannt (US-PS 32 42 281), im Vorspannungsfeder und Schaltarm lagernden Haupthalteteil mittels Eckkanten in Seitenwänden Lagerpunkte für ein Betätigungsglied zu bilden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen besonders einfach aufgebauten Schalter als EIN-/ AUS-Schalter oder Umschalter zu schaffen, der unmit­ telbar auf einer Leiterplatte als lagerndes Gehäuse­ element aufgebaut ist und dessen Schaltbetätigung problemlos durch einen einfachen, separat gelagerten Stößel möglich ist, so daß der ganze Schalter auf kleinstem Raum untergebracht werden kann.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß durch die Schalterbetätigung von unten durch eine Öffnung in der Schalterkomponenten lagernden Leiterplatte ein besonders einfach aufgebautes Betätigungselement Verwendung finden kann, welches ohne die Notwendigkeit, die Vorspannungsfeder selbst zu lagern oder aufzunehmen, dennoch die Schaltarmbewe­ gung schnappschalterartig durchführen kann und wobei, was von besonderer Bedeutung ist, der einfache, das Betätigungselement bildende Stößel vertikal zur Lei­ terplatte an der Vorspannungsfeder direkt angreift und daher auch die Schaltarmbewegung nicht in einer Ebene parallel zur Leiterplatte, sondern vertikal zu dieser veranlaßt.

Da wegen der auf der Leiterplatte sonst noch anzubrin­ genden oder auf dieser unterzubringenden und zu befe­ stigenden weiteren Schaltungskomponenten stets eine gewisse Höhe auf der Bauelementenseite der Leiterplat­ te erforderlich ist, kann diese Höhe für die Schalt­ armbewegung ausgenutzt werden, ohne daß ein solcher Schalter daher besonders viel Platz auf der Leiterplat­ te selbst benötigt.

Besonders vorteilhaft eignet sich diese Schalterkon­ zeption für Leiterplatten, die in ein die Leiterplat­ te aufnehmendes Vergußgehäuse eingesetzt und vergos­ sen sind, wobei gleichzeitig das Vergußgehäuse Füh­ rungsaufgaben im Bereich des Schaltstößels überneh­ men kann. Die Schalterbetätigung erfolgt dann über den Stößel von der Unterseite, durch das Ver­ gußgehäuse und die Leiterplatte.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserun­ gen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, die auf der Leiterplatte aufgebauten Schalterkomponenten zusätzlich von einem Gehäuse abzu­ decken bzw. zu umgeben, wobei dieses Gehäuse aber keine tragenden oder lagernden Aufgaben mit Bezug auf die Schalterkomponenten übernimmt, sondern ledig­ lich eine umhüllende Schutzfunktion hat. Ferner kann der Schaltstößel mit einer Dichthülse abgedichtet wer­ den, so daß der gesamte Aufbau gegen Feuchtigkeit, eindringende Schmutzpartikel und dgl. geschützt ist und für beliebige Geräte als elektronische Schaltungs­ komponente, insbesondere Elektrohandwerkzeuge einge­ setzt werden kann. Vorteilhaft ist ferner die Möglich­ keit der Vormontage von Haupthalteteil, Schaltarm und Vorspannungsfeder, da der Schaltarm an vorsprin­ genden Eckkanten von seitlichen Halteteilschenkeln zur Anlage kommt und nicht unter Federdruck wegsprin­ gen kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 stark schematisiert den Aufbau eines Schalters mit Schalterbetätigung im Schnitt, komplettiert durch ein den Schalter umgebendes Gehäuse und ein die Leiterplatte aufnehmendes Vergußgehäu­ se und

Fig. 2 als Teilausschnitt schematisiert und in per­ spektiver Darstellung eine Ansicht des Haupt­ halteteils von unten.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Darstellung der Fig. 1 zeigt lediglich einen Teil­ ausschnitt einer Leiterplatte mit diese aufnehmendem Vergußgehäuse, wobei nur der Teil dargestellt ist, der den Schalter lagert. Dabei ist die Leiterplatte mit 10 und der auf dieser befestig­ te Schalter insgesamt mit 11 bezeichnet. Der Schalter umfaßt ein Hauptlager- oder Halteteil 12, welches in Fig. 2 nochmals im größeren Detail, dargestellt ist und allgemein eine böckchenartige Struktur auf­ weist, auf die weiter unten noch weiter eingangen wird. Dieses Haupthalteteil 12 ist von einer allgemein U-förmigen Gestalt und weist Verlängerungen 13a, 13b auf, die entsprechende Bohrungen oder Öffnungen der Leiterplatte 10 durchsetzen und bis zu deren Leiter­ bahnenseite und geringfügig über diese hinaus geführt sind. Hierdurch ist ein Verlöten der Verlängerungen 13a, 13b, wie bei 14 angedeutet möglich, so daß sich gleichzeitig ein sicherer Halt für das Haupthalteteil auf der Leiterplatte und die elektrische Verbindung zu den Anschlüssen auf der Leiterbahnenseite herstel­ len läßt.

Das Haupthalteteil 12 lagert gleichzeitig in einer zurückgenommenen Ausnehmung 15 den Schaltarm 16, der in den beiden möglichen, von ihm einzunehmende Stellungen in Fig. 1 gezeigt ist. Am Schaltarm 16 greift bei 17 eine Vorspannungsfeder 18 an, die mit ihrem anderen Ende bei 19 durch eine hintere Öffnung in der Rückwand des Halteteils geführt und dort be­ festigt ist.

Der genaue Aufbau des Haupthalteteils 12 ist in Fig. 2 gezeigt und umfaßt neben der Rückwand 20 zwei von dieser in der Zeichenebene nach links ausgehende, einander mit vorgegebenen Abstand gegenüberliegende Seitenwände 21a, 21b, so daß sich hierdurch die allge­ mein U-förmige Gestalt ergibt. Dabei ist darauf hin­ zuweisen, daß in Fig. 2 das Haupthalteteil 12 in einer verglichen mit der Fig. 1 umgedrehten Position gezeigt ist, also mit Ansicht von unten. Man erkennt, daß die beiden Seitenwände 21a, 21b untere Längskanten 22 bilden, mit denen das Haupthalteteil 12 auf der Leiter­ platte 10 aufliegt. Diesem gegenüberliegend sind vordere Eckanschläge 22′ (beidseitig) gebildet, an denen der Schalt­ arm in einem vormontierten Zustand des Haupthalteteils, also dieses, Schaltarm und Vorspannungsfeder, anliegt und so bis zum Einsetzen in die Leiterplatte gehalten ist.

Entsprechend gehen von der Rückwand 20 die erwähnten Verlängerungen 13a, 13b aus, die angrenzend zur Rück­ wand zu beiden Seiten jeweils flügelartige Verbreiterungen 23 bilden, die ebenfalls als Anschlagflächen zur Auf­ lage auf der Leiterplatte 10 dienen. Man erkennt im übrigen, daß dieses Haupthalteteil aus einem flächigen Stanzstück gebildet ist, denn die beiden äußeren Flügel­ einsätze 23 sind aus den Ausnehmungen 24 der Seiten­ wände herausgebogen.

Nach vorn weisen die Seitenwände eine kniekehlenartige Einbuchtung 25 auf, die das Stützlager für den Schalt­ arm 16 bildet, so daß dieser gegenüber dem Haupthalte­ teil 12 durch diese Punktlagerung verschwenkbar ist.

Es ist noch ein weiteres Halteteil 26 vorgesehen, welches bei 27 den Gegenkontakt für das Kontaktstück 16a am Schaltarm 16 bildet; Haupthalteteil 12 und weiteres Halteteil 26 bestehen bevorzugt aus einem geeigneten, elektrisch leitenden Metall, wobei das weitere Halteteil 26 mit dem Gegenkontakt 27 auch in Form eines einstückigen Biegestücks noch eine Kontakt­ anschlußfahne 28 aufweisen kann. Auf jeden Fall ver­ fügt auch das weitere Halteteil 26 über nach unten gerichtete Fortsetzungen oder Verlängerungen 29, die der Befestigung dieses Halteteils in Durchtritts­ bohrungen der Leiterplatte 10 dienen, wo sie auf der gegenüberliegenden Seite verlötet sind.

In der in der Fig. 1 gezeigten Ausgangsposition, in welcher die Vorspannungsfeder ihre erste Position kürzester Länge und dabei geradlinig verlaufend, wie durch A gekennzeichnet einnimmt, befinden sich der Federanlenkpunkt 17 am Schaltarm 16 und der andere Anlenkpunkt 19 an der Rückwand 20 des Haupthalteteils 12 in etwa auf gleicher Höhe und unterhalb des Lager­ schwenkpunktes 11 für den Schaltarm 16, gebildet von den Ausnehmungen 25 der Seitenwände 21a, 21b. Es handelt sich daher hier um eine stabile Totpunktlage und die Schaltarmbewegung in die andere Schaltarm­ position, in welcher der Schaltarm am Gegenkontakt 27 anliegt, erfolgt dann dadurch, daß bei 30 in der Zeichnung in der Fig. 1 von unten auf die Feder ge­ drückt wird, so daß diese sich sozusagen nach oben ausbeult und schließlich die mit B gekennzeichnete zweite Endposition einnimmt, in welcher sich der mitt­ lere Bereich der Vorspannungsfeder 18 über dem Lager­ punkt 11 für den Schaltarm 16 befindet, so daß - bei Aufrechterhaltung der stationären An­ lenkung des anderen Federendes bei 19 an der Rück­ wand 20 - durch die so verlagerte Feder der Schalt­ arm nach oben gezogen wird, so daß sich nunmehr der Federanlenkpunkt am Schaltarm 16 bei 17′ befindet.

Diese Position nimmt der Schalter so lange ein, wie die Feder 18 abgedrückt wird.

Zur Betätigung dieses Umschaltvorgangs über die Feder­ einwirkung ist ein Stößel 31 vorgesehen, der die Leiter­ platte 10 senkrecht durchsetzt und, beispielsweise mit einem verbreiterten Kopfteil 31a, in der Zeichen­ ebene der Fig. 1 von unten gegen den mittleren Bereich der Vorspannungsfeder 18 drückt und diese bei weiterem Nachdrücken in die hochgewölbte B-Form bringt.

Der Stößel 31 ist bevorzugt in einer abgesetzten Führungsbohrung 32 eines die Leiterplatte 10 aufnehmenden Vergußgehäuses 33 geführt; dieser Vergußgehäuse 33 ver­ fügt über eine Bodenplatte 34 und einstückig daran an­ gesetzt eine zur Aufnahme der Vergußmasse beispiels­ weise geschlossene Umrandung 35, wobei die Führungs­ bohrung 32 für den Stößel 31 von einer nach oben und unten gerichteten Verdickung 36 der Bodenplatte 34 des Vergußgehäuses 33 gebildet ist.

Dabei kann der nach oben, also in Richtung auf die Leiterplatte 10 verlaufende Vorsprung 36a der Ver­ dickung 36 mit einem oberen verjüngten Ringvorsprung 37 die Bohrung 38 in der Leiterplatte 10 durchsetzen, so daß diese gegenüber dem Vergußgehäuse 33 auch vor­ fixiert wird und schon bei der Montage einen sicheren Halt erlangt, wobei der verbreitete Kopf 31a in einem eigenen verbreiterten Bohrungsteil 32a der Führungs­ bohrung 32 für den Stößel 31 aufgenommen ist.

Durch die Vorspannungskraft der Feder in der Ausgangs­ position A wird der Stößel 31 automatisch nach außen gedrückt und erhält daher eine hinreichende Vorspannung; das Eindrücken des Stößels in Richtung des Pfeils C, was einer Krafteinwirkung auf die Vorspannungsfeder 18 in deren Mitte etwa entsprechend dem Doppelpfeil D in Fig. 2 entspricht, ergibt sich dann durch eine geeignete äußere Betätigung, wodurch der Stößel den Hub H zurück­ legt, bis der Schaltarm umschaltet und bei dem in die­ ser Ausführungsform dargestellten einfachen Ein-/Aus­ schalter in den durch die Anlage an Gegenkontakt 27 markierten Einschaltzustand übergeht.

Es kann empfehlenswert sein, den Stößel 31 nach außen noch mittels einer elastischen Dichthülse 38 abzu­ dichten, die beispielsweise aus Gummi oder einem sonstigen geeigneten Elastomer bestehen kann und am unteren Teil der Verdickung 36 als äußere Bandage fest anliegt, sich in Richtung auf das Stößelende verjüngt und in einer Ringausnehmung 39 am Stößel ein­ greift. Bei Betätigung des Stößels wölbt sich dann die Dichthülse, wie gestrichelt gezeichnet, nach außen aus.

In einer weiteren Ausgestaltung vorliegender Erfindung können, falls gewünscht, die Schalterkomponenten von einem nach unten, also in Richtung auf die Leiterplatte 10 offenen (Teil) Gehäuse noch umschlossen sein; ein solches Gehäuse ist bei 40 angedeutet und bildet eine angenäherte Kastenform, die durch übliche Verrastungs­ mittel, beispielsweise in Form von die Leiterplatte durchsetzenden, hackenförmigen Vorsprüngen, an der Leiterplatte befestigt ist.

In gleicher Weise kann dann schließlich die zur Ver­ vollständigung des Schalteraufbaus zur Bildung eines Regelbausteins, beispielsweise zur Drehzahlregulierung von Werkzeugmaschinen u. dgl., auf der Leiterplatte noch angeordnete Elektronik mit eingegossen werden, wobei das Gehäuse 40 ein Eindringen der Vergußmasse in den Schalterbereich verhindert.

Die Betätigung des Stößels 31 kann dann in beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise und mit Vorteil durch einen geräteseitigen Schieber, der beispielsweise mit einer in der senkrechten Ebene allmählich ansteigenden Schrägfläche auf den Stößelbereich aufläuft und diesen in der Zeichenebene der Fig. 1 nach oben drückt. Der nach dem Verguß fertige Baustein kann daher so wie in den Figuren lediglich als Teilausschnitt dargestellt, in ein entsprechend auszurüstendes Gerät eingesetzt und in diesem so befestigt werden, daß der erwähnte geräte­ seitige Schieber dann auf den Stößel einwirken kann.

Claims (11)

1. Elektrischer Schnappschalter zur Montage auf einer Leiterplatte, mit einem beweglichen Schaltarm und mindestens einem im Bereich der Schaltarmbewegung angeordneten Gegenkontakt, einer eine Vorspannung erzeugenden, am Schaltarm angrei­ fenden Feder und einem einer äußeren Schalteinwir­ kung ausgesetzten Betätigungselement (Stößel), ferner mit einem Haupthalteteil, gegen welches sich der Schaltarm abstützt und das unmittelbar auf der Leiterplatte aufgesetzt und an dieser befe­ stigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) an dem den Schaltarm (16) lagernden Haupthalte­ teil (12) auch die Vorspannungsfeder (18) gela­ gert ist und den Schaltarm in eine Übertot­ punktposition (A) vorspannt,
• b) ein zur Schaltarmbewegung die Leiterplatte (10) senkrecht durchsetzender Stößel (31) vorgesehen und
• c) so gelagert ist, daß er vertikal auf den mitt­ leren Bereich der Vorspannungsfeder (18) auf­ trifft und diese mit Bezug auf den Anlenkpunkt (17, 17′) der Feder (18) am Schaltarm (16) so verlagert, daß sich für die Dauer der Einwirkung eine zweite Schalterposition des Schaltarms ergibt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschalterkomponenten einschließlich Haupthalteteil (12) mit Schaltarm und Vorspannungs­ feder sowie weiterem, den Gegenkontakt (27) bei Umschaltung bildendem Halteteil (26) auf der Be­ stückungsseite der tragenden Leiterplatte (10) angeordnet sind, von welcher Verlängerungen (13a, 13b; 29) der Halteteile (12, 26) bis zur Leitersei­ te ragen und dort zur Befestigung verlötet sind.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Übertotpunktposition (A) der Vorspannungsfeder dieser parallel zur Leiterplatte (10) verläuft und ihre Anlenkpunkte (17, 19) am Schaltarm (16) und am Haupthalteteil (12) in einer Ebene liegen, die sich unterhalb der Lagerpunkt­ ebene des Schaltarms (16) am Haupthalteteil (12) befindet.

4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (31) die Leiter­ platte (10) von unten durchsetzt und auf die in der Übertotpunktposition (A) geradlinig gestreckte Vorspannungsfeder (18) auftrifft, die um den Hub (H) hochgedrückt den Schaltarm (16) zur Anlage an das Gegenkontaktstück (27) mitnimmt.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte von einem Vergußgehäuse (33) aufgenommen ist, welches mit einer Verdickung (36) im Bereich des Stößels eine Stößelführung (32) bildet, die den Stößel (31) durch eine Bohrung in der Leiterplatte (10) auf die Vorspannungsfeder (18) ausgerichtet hält.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelführung (32) eine stufenartige Kontur mit einer oberen Durchmesser­ vergrößerung zur Aufnahme eines Stößelkopfes (31a) bildet.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel durch eine Dicht­ hülse (38) abgedichtet ist.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichthülse den über die Verdickung (36) im Vergußrahmen (33) hinausragende Stößelteil abdichtet, an der Verdickung (36) bandagenartig anliegt und in eine Ringausnehmung am Stößelende eingreift.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Haupthalteteil eine U-för­ mige Form hat mit einer Rückwand (20) und von die­ ser einstückig ausgehenden Seitenwänden (21a, 21b), die mit beidseitigen Hinterschneidungen (25) den Lagerpunkt für den Schaltarm (16) bilden, wobei die Vorspannungsfeder (18) an der Rückwand (20) des Haupthalteteils (12) angelenkt ist.

10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von der Rückwand (20) in Richtung auf die Lei­ terplatte die Verlängerungen (13a, 13b) ausgehen, die sich mit zurückgesetzten flügelartigen Ver­ breiterungen (23) an der Leiterplattenoberfläche abstützen.

11. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände mit Eckkanten (22′) (beidsei­ tig) Anschläge für den Schaltarm bilden, um diesen im vormontierten Zustand - Haupthalteteil (12), Vorspannungsfeder (18) und Schaltarm (16) - zu fixieren.