DE4126042A1 - Elektrischer schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Derartige Schalter sind in vielfacher Ausführung im Handel erhältlich, bespielsweise als Drehschalter, bei dem durch eine Drehbewegung des Betätigungsorganes der Schaltvorgang ausgelöst wird oder als Schiebeschalter, bei dem durch eine Linearbewegung des Betätigungsorganes der Schaltvorgang ausgelöst wird.

Bei diesen bekannten Schaltern wird der Brückenkontakt durch einen Federarm gebildet, der bei Betätigung des Schalters über die Schaltkontakte gleitet. Diese Gleitbe­ wegung des Federarmes hat nach einigem Gebrauch einen Abrieb der Schaltkontakte zur Folge, was zwar einerseits für ein Reinigen der Kontakte erwünscht ist, andererseits aber zu unerwünschtem Verschleiß führt, namentlich wenn die Schaltkontakte mit leitfähigem Lack überdruckt sind. Zur Lösung dieses Problemes werden in der Praxis die Schaltkontakte galvanisch oberflächenbehandelt, was arbeitsaufwendig ist und daher die Produkte verteuert.

Bei Tastenfeldern, wie z. B. Tastaturen für Taschenrech­ ner, Fernbediengeber etc., ist es bekannt, über einer Schaltkontakte tragenden Leiterplatte eine flexible Schaltmatte anzuordnen, die gegenüberliegend zueinander zu verbindenden Schaltkontakten elektrisch leitfähige Bereiche aufweist (vgl. DE/GM 75 40 879, DE/AS 24 48 587). Diese bekannten Tastaturen schalten den gewünschten Kontakt nur solange, wie eine aktive Betätigung von Hand vorliegt. Als Schalter, der beliebig lange eine gewünschte Schaltstellung einnimmt, sind sie daher nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Schalter zu schaffen, der einfach herzustellen und zu montieren ist und weitestgehend verschleißfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten elektrischen Schalter durch die im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Kurz zusammengefaßt verwendet der Schalter nach der Erfindung statt einer Schleiferfeder eine flexible Schaltmatte - wzb ein Elastomer - mit elektrisch leitfähigen Bereichen, die zum Schalten ausgewählter Kontakte durch das Betätigungsorgan dauerhaft niederge­ drückt werden. Eine Reibung zwischen elektrisch leitfähi­ gen Teilen findet damit nicht mehr statt. Ein Vorsprung bzw. Nocken des Betätigungsorganes gleitet über die den elektrisch leitfähigen Bereichen abgewandte Seite der Schaltmatte, was eine Art Abrollbewegung ergibt, die weitgehend abriebfrei verläuft und durch die verrichtete Walkarbeit bei Verformung der Schaltmatte auch eine Dämpfung der Bewegung des Schaltorganes zur Folge hat. Damit können auch Kontakte mit einer niederohmigen Kohleschicht verwendet werden. Eine galvanische Oberflä­ chenbehandlung der Kontakte ist nicht erforderlich. Auch ist die Montage vereinfacht, da Kontaktfedern entfallen und die elektrisch leitfähigen Bereiche aufgrund ihrer Integration mit der Schaltmatte gleichzeitig montiert werden können.

Ein solcher Schalter kann als Dreh- oder Schiebeschalter realisiert sein, wobei der den eigentlichen Schaltvorgang auslösende Vorsprung als drehbare Walze bzw. Rolle ausgebildet sein kann, was einerseits den Verschleiß mindert und andererseits eine weichere Abrollbewegung gestattet. Zur Fixierung des Schalters in vorbestimmten Stellungen können Rasterungen vorgesehen sein. Diese können nach einem Ausführungsbeispiel als Vertiefungen in der Oberseite der Schaltmatte ausgebildet sein. Sie können auch als Rasterungen im Gehäuse ausgebildet sein, in die eine Rastnase des Betätigungsorganes eingreift.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig 1 einen Querschnitt eines Drehschalters nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt der Schaltmatte der Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Kontaktseite der Schaltmatte;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Leiterbahnplatte der Fig. 1 zur Darstellung der Anordnung der Schaltkontakte; und

Fig. 5 eine Draufsicht ähnlich Fig. 4, jedoch für einen Schiebeschalter;

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt eines Schiebe­ schalters; und

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Schaltmatte des Schiebeschalters der Fig. 6.

Der Drehschalter der Fig. 1 bis 4 besitzt folgende Grundkomponenten: Eine Leiterbahnplatte 1, eine Schaltmat­ te 2, ein Betätigungsorgan 3 und ein Gehäuse 4.

Die Leiterbahnplatte 1 (vgl. Fig. 4) weist einen ringför­ migen Kontakt 11 und mehrere in gleichmäßigen Abständen um den ringförmigen Kontakt 11 herum angeordnete ringseg­ mentförmige Gegenkontakte 12 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Gegenkontakte 12 gezeigt. Die Anzahl der Gegenkontakte, und damit die Anzahl der Schaltstellungen, ist jedoch frei wählbar und wird nur durch das Auflösungsvermögen des Schalters begrenzt. Je nach Abstand der Gegenkontakte 12 zueinander kann auch ein "überlappender" Schaltbetrieb vorgesehen sein, dergestalt, daß bei fortschreitender Bewegung des Schaltorganes der zuvor geschlossene Schalter noch geschlossen bleibt, der daneben liegende Schalter geschlossen wird und erst dann der erstgenannte Schalter geöffnet wird.

Der Kontakt 11 und die Gegenkontakte 12 sind durch Leiterbahnen 13 mit Anschlüssen 14 verbunden, die hier am Rand der Leiterbahnplatte liegen. Dort können Lötösen, Lötfahnen oder sonstige Anschlußkontakte vorhanden sein.

Besonders vorteilhaft kann die Schalterstruktur in eine Leiterplatte integriert werden, womit jegliche zusätzli­ chen Verbindungselemente entfallen.

Die Leiterbahnplatte 1 besitzt eine mittige Bohrung 15, durch welche ein Drehzapfen 32 (Fig. 1) des Betätigungsor­ ganes 3 hindurchragt.

Die Schaltmatte 2 liegt auf der Kontaktseite der Leiter­ bahnplatte auf, wobei die gemeinsame Ebene zwischen der Kontaktseite der Leiterbahnplatte 1 und der "Schaltseite" der Schaltmatte 2 als "Schaltebene" bezeichnet wird.

Im Ausführungsbeispiel eines Drehschalters hat die Schaltmatte 2 eine von der Schaltebene abstehende, ringförmige Erhebung 21, an deren der Schaltebene zugewandten Seite ein Kontaktgeber 22 in Form eines elektrisch leitfähigen Ringes angebracht ist. Die ringförmige Erhebung 21 ist über flexibel federnde Bereiche 23 mit dem Rest der Schaltmatte 2 verbunden. Aufgrund dieser federnden Bereiche 23 kann die Erhebung 21 an ausgewählten Stellen durch Niederdrücken in Richtung zur Schaltebene verformt werden, so daß der Kontaktgeber 22 die Schaltebene berührt und einen ausgewählten Gegenkontakt 12 mit dem Kontakt 11 elektrisch verbindet.

Auch die Schaltmatte besitzt eine mittige Bohrung 24, deren Durchmesser dem der Bohrung 15 der Leiterbahnplatte 1 entspricht.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das Betätigungsorgan 3 ein Drehknopf 31, der mit einem Drehzapfen 32 gegenüber dem Gehäuse 4 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 4 besitzt einen kaminartig aufsteigenden Zentrierbund 42, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Drehzapfens 32 entspricht. Der Außendurchmesser des Zentrierbundes 42° entspricht dem Durchmesser der Bohrungen 15 und 24.

Der Drehzapfen 32 hat mehrere Längsschlitze 33 sowie an seinem Ende radial nach außen vorspringende Rastnasen 34, so daß der Drehzapfen 32 in das Gehäuse eingesetzt und dann verriegelt werden kann.

Das Betätigungsorgan 3 besitzt im Ausführungsbeispiel eines Drehschalters einen radial nach außen vorspringenden Nocken 35, dessen Mittelachse 36 senkrecht zur Drehachse 37 des Betätigungsorganes liegt. Der Nocken 35 ist so angeordnet, daß bei in das Gehäuse 4 eingerastetem Drehorgan die Erhebung 21 der Schaltmatte 2 soweit in Richtung zur Schaltebene niedergedrückt ist, daß der leitfähige Bereich 22 die Schaltebene kontaktiert.

Statt eines Nockens 35 kann auch eine drehbare Walze vorgesehen sein, die ein leichteres Abrollen ermöglicht. Wird ein nicht-rollender Nocken 35 verwendet, so ist es von Vorteil, die Oberseite der Erhebung 21 mit einem Gleitmittel zu beschichten.

Die Leiterbahnplatte 1 und die Schaltmatte 2 sind über die Bohrungen 15 bzw. 24 an dem Zentrierbund 42 zentriert. Zusätzlich weist das Gehäuse 4 Arretierarme 41 mit Rastnasen 43 auf, die durch Öffnungen 25 der Schaltmatte und durch entsprechende Öffnungen der Leiterbahnplatte hindurchragen und diese aufgrund der Rastnasen arretieren.

Durch Drehen des Drehknopfes 31 gleitet der Nocken 35 längs der ringförmigen Erhebung 21 und drückt diese zur Kontaktgabe gegen die Leiterbahnplatte. Je nach Drehstel­ lung kann somit selektiv einer der Gegenkontakte 12 elektrisch mit dem ringförmigen Kontakt 11 verbunden werden.

Es ist auch möglich, mehrere Nocken 35 in vorbestimmten Abständen zueinander vorzusehen, so daß gleichzeitig mehrere Schaltkontakte geöffnet bzw. geschlossen werden können.

Auch ist es möglich, die Schaltmatte 2 mit zwei oder mehr leitfähigen Bereichen zu versehen, die konzentrisch zueinander liegen. Der Drehknopf 31 hat in diesem Falle eine entsprechende Anzahl von radial gegeneinander versetzt angeordneten Nocken bzw. Walzen 35, wobei dann das Muster der Kontakte auf der Leiterbahnplatte entspre­ chend anzupassen ist.

Das im Zusammenhang mit einem Drehschalter beschriebene Funktionsprinzip läßt sich ohne weiteres auch auf Schiebeschalter übertragen, wie aus Fig. 5 bis 7 zu ersehen ist. Das Betätigungsorgan ist dann ein Schieber 35, der längs einer Führungsbahn verschoben wird. Diese Führungsbahn kann geradlinig oder auch gekrümmt sein. Der leitfähige Bereich 22 der Schaltmatte 2 verbindet dann, je nach Stellung des Schiebers 35, einen der Gegenkon­ takte 12′ mit dem Kontakt 11′. Der leitfähige Bereich 22 (Fig. 6) überdeckt dabei die Kontakte 11′ und 12′ (Fig. 5), wobei die Erhebung 21 (Fig. 6 und 7) im wesentlichen geradlinig gestreckt verläuft und an ihren beiden Enden abgerundet ist, damit die federnden Bereiche 24 keine zu scharfen Übergänge haben, die in den Endbereichen sonst zu einer übermäßigen Materialbeanspruchung führen würden.

Claims (10)

1. Elektrischer Schalter mit mindestens zwei Schaltkon­ takten, die durch einen von einem Betätigungsorgan bewegbaren Brückenkontakt miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenkontakt durch mindestens einen leitfähigen Bereich (22) einer Schaltmatte (2) aus flexiblem Material gebildet ist, wobei der leitende Bereich (22) bei geöffnetem Schalter in einem Abstand von den zugeordneten Schaltkontakten (11, 12) angeordnet ist, und daß das Betätigungsorgan (3) einen Nocken bzw. eine Walze (35) aufweist, der bzw. die die Schaltmatte (2) in einem auswählbaren Bereich so verformt, daß der leitende Bereich (22) die zugeordneten Schaltkontakte (11, 12) kontaktiert.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatte (2) derart geformt ist, daß der leitende Bereich (22) im Ruhezustand einen Abstand von einer Ebene aufweist, in welcher die Schaltkontakte (11, 12) liegen.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmatte (2) eine Erhebung (22) aufweist, an deren den Kontakten (11, 12) zugewandten Seite der leitende Bereich (21) angeordnet ist und daß die Erhebung (21) durch elastisch federnde Bereiche (21) aus der die Schaltkontakte tragenden Ebene herausgedrückt wird.

4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche l bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungs­ organ ein Drehknopf (31) mit einem radial vorsprin­ genden Nocken bzw. einer radial vorspringenden Walze (35) ist.

5. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungs­ organ ein linear verschiebbares Element ist mit einer Nocke bzw. Walze (35).

6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken bzw. die Walze (35) drehbar im Betätigungsorgan (3) gelagert ist.

7. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Rasterungen vorgesehen sind, die das Betätigungsorgan (3) in vordefinierten Stellungen halten.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterungen Vertiefungen auf der dem Nocken bzw. der Walze (35) zugewandten Oberfläche der Erhebung (21) sind.

9. Elektrischer Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterungen am Gehäuse (4) des Schalters angebracht sind und ein Rastorgan an dem Betätigungsorgan (3) vorhanden ist.

10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (11, 12) mit elektrisch leitfähigem Lack, insbeson­ dere Kohlenstofflack beschichtet sind.