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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Elektroschalter mit fühlbarem
Effekt.
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Die
Erfindung bezieht sich im Besonderen auf einen sehr kleinen Schaltertyp,
der einen kontaktführenden
Träger
aufweist, welcher ein Gehäuse
auf dem Boden bildet, auf dem mindestens zwei feststehende elektrische
Kontaktstücke
platziert sind, und das ein insgesamt kuppenartiges Schaltglied
aufnimmt, das aus einem stationären
Ruhestatus auf Grund der Einwirkung eines Betätigungselements elastisch verformbar
ist, insbesondere bei der Betätigung
eines Drückers,
der auf den mittleren Teil des Schaltglieds ungefähr vertikal
in Richtung zum Boden des Gehäuses
zum Zwecke der Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen
den zwei feststehenden Kontaktstücken
einwirkt.
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Wenn
gemäß dieser
Konstruktion auf den mittleren Teil des insgesamt kuppenartigen
Schaltglieds eingewirkt wird, verlässt dieses plötzlich seinen
stationären
Ruhestatus, um eine elektrische Verbindung zwischen einem feststehenden
Kontaktstück herzustellen;
im Allgemeinen zwischen einem seitlichen Kontaktbereich, gegen den
der untere Peripherierand des Schaltglieds auflagert, und einem
mittleren feststehenden Kontaktbereich, der auf den mittleren Teil
des Schaltglieds auftrifft, welcher aus einem leitfähigen Material
hergestellt ist.
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Die
plötzliche Änderung
des Zustands des Schaltglieds gibt dem Anwender, der direkt oder
indirekt auf den Betätigungsdrücker einwirkt,
eine fühlbare
Sinnesempfindung der Zustandsänderung
des Schaltglieds und demzufolge der Änderung des Elektroschalters.
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Gemäß einer
bekannten Konstruktion ist das Schaltglied beispielsweise in Form
einer gewölbten Scheibe
oder aus einem Element hergestellt, das ein flaches Gewölbeprofil
in einer Gesamtprismenform aufweist.
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Zwei
Beispiele einer solchen Konstruktionsausführung sind in den Patent-Dokumentationen FR-A-2
734 398 und FR-A-2 735 276 beschrieben und dargestellt.
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Der
zunehmend hohe Umfang bei der Miniaturisierung der Komponenten,
die in den Elektronikgeräten
untergebracht und insbesondere auf Leiterplatten montiert sind,
führt dazu,
dass die Abmessungen dieser Komponenten äußerst signifikant reduziert
werden, sowohl im Hinblick auf deren Standfläche auf der Leiterplatte als
auch bezüglich
deren vertikaler Höhe
oberhalb der Leiterplatte.
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Abgesehen
von der Miniaturisierung der Komponenten und demzufolge deren Schalter
ist es auch erstrebenswert, die Anzahl der elektronischen Komponenten
in Verbindung mit den Schaltern zu reduzieren, ganz gleich, ob es
sich dabei um integrierte Komponenten oder diskrete Schaltungen
handelt.
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Diese
Komponenten, insbesondere Transistoren, werden zusammen mit einem
Schalter benötigt,
wenn gewünscht
ist, in Verbindung mit einem einzigen Schalter mehrere separate
Schalterkanäle anwenden
zu können.
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Für diesen
Zweck ist in dem Patent WO-A-99/28937 ein Elektroschalter mit fühlbarem Effekt
in der zuvor erwähnten
Art vorgestellt worden, der sehr kleine Abmessungen aufweist und
ein Mehrwegeschalten zulässt,
ohne dass aufeinander abgestimmte Elektronikkomponenten eingesetzt
werden müssen,
wie beispielsweise Transistoren.
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In
dieser Patentdokumentation umfasst dieser Schaltertyp:
- – einen
Träger,
der ein Gehäuse
im Boden bildet, auf dem mindestens zwei feststehende elektrische
Kontaktstücke
platziert sind;
- – eine
Kontaktplatte, die aus einem leitfähigen Material hergestellt
ist, die mindestens zwei Kontaktzungen aufweist, und die zwischen
einem Element zur Betätigung
des Schalters und dem Boden des Gehäuses vertikal platziert ist
und unter Einwirkung des Betätigungselements
von einem stationären
Ruhestatus, in welchem sich jede Kontaktzunge vertikal oberhalb
eines zugehörigen
feststehenden Kontaktstückes befindet,
in einen aktiven Kontaktstatus schalten kann, in welchem jede Kontaktzunge
mit dem zugehörigen feststehenden
Kontaktstück
in Kontakt ist; und
- – ein
insgesamt kuppenartiges Schaltglied, das aus einem stationären Ruhestatus
auf Grund der Einwirkung eines Betätigungselements elastisch verformbar
ist, das auf den mittleren Teil des Schaltglieds ungefähr vertikal
in Richtung zum Boden des Gehäuses
zum Zwecke der Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen
den zwei feststehenden Kontaktstücken über die
Kontaktplatte einwirkt.
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Nach
dieser in der Patentdokumentation vorgestellten Konstruktion ist
eine Zwischenkontaktplatte vertikal zwischen dem Schaltglied und
dem Boden des Gehäuses
angeordnet und das Betätigungselement
wirkt direkt oder indirekt auf das Schaltglied ein.
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Während seiner
plötzlichen
Abwärtsbewegung
gelangt der mittlere Teil des Schaltglieds mit den freien Enden
der Kontaktzungen der Kontaktplatte in Eingriff, um diese Kontaktzungen
elastisch nach unten zu verformen. Am Ende der Auslösungsbewegung
werden die Kontaktzungen somit jeweils fast gleichzeitig in einen
elektrischen Kontakt mit deren zugehörigen feststehenden Kontaktstücken gebracht.
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Eine
einfache Auslösungsfunktion
auf das einzige Schaltglied ermöglicht
es somit, die Ausgangsklemmen – fast
gleichzeitig – elektrisch
zu verbinden, um so das Schalten von mehreren elektrischen Kanälen zu gewährleisten,
die mit den Ausgangsklemmen des Schalters verbunden sind, zum Beispiel
von drei Kanälen.
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Bei
einer solchen Konstruktion „belegt" der mittlere Teil
des monostationären
Schaltglieds die freien Enden der Kontaktzungen, die sich mit einer relativ
großen
Verformungsbewegung elastisch durchbiegen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, ein weiteres Beispiel einer Konstruktion
mit einem Elektroschalter des zuvor erwähnten Typs vorzustellen, der eine
verbesserte Zuverlässigkeit
und eine weitere Reduzierung in dessen Abmessungen ermöglicht.
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Zu
diesem Zweck stellt die Erfindung einen Schalter zur Verfügung, der
dadurch gekennzeichnet ist, dass das Schaltglied vertikal zwischen
dem Boden des Gehäuses und
einem mittleren Teil der Kontaktplatte angeordnet ist, um so eine
hohe vertikale Lage der Kontaktplatte für ihren Ruhestatus zu bilden,
und dadurch, dass die Kontaktplatte mindestens ein Paar elastisch
verformbare, sich gegenüberliegende
Stabilisierungszweige aufweist, die sich vom mittleren Teil erstrecken,
von denen die freien Enden gegen den Boden des Gehäuses auflagern.
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Auf
Grund dieser Konstruktion beteiligt sich das Schaltglied nicht mehr
direkt bei der Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen
den Kontaktzungen und deren zugehörigen feststehenden Kontaktstücken, die
aus der vertikalen Abwärtsbewegung
der Kontaktplatte resultieren. Die Kontaktzungen sind am Ende ihrer
Abwärtsbewegung
nur leicht durchgebogen.
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Gemäß weiteren
kennzeichnenden Merkmalen der Erfindung sind:
die Kontaktzungen
elastisch verformbar;
die Kontaktzungen zueinander parallel
liegend;
jede Kontaktzunge befindet sich auf einer Ebene mit dem
Kontaktplatte;
die Stabilisierungszweige liegen ungefähr parallel
zu den Kontaktzungen;
die Kontaktzungen befinden sich paarweise
gegenüberliegend
mit ihren Scheitelpunkten, die mit dem mittleren Teil der Kontaktplatte
verbunden sind, von dem sie sich in Freiträgerform erstrecken;
der
Elektroschalter weist zwei Kontaktzungenpaare auf, die mit den vier
zugehörigen
feststehenden Kontaktstücken
in Eingriff gelangen können;
die
Kontaktplatte besitzt ein Paar Stabilisierungszweige, die quer zwischen
den zwei Kontaktzungenpaaren angeordnet sind;
die Kontaktplatte
besitzt zwei Paar Stabilisierungszweige, die quer zwischen den zwei
benachbarten Kontaktzungenpaaren angeordnet sind;
alle feststehenden
Kontaktstücke
befinden sich ungefähr
in der gleichen Ebene;
eine der Kontaktzungen der Kontaktplatte
ist permanent verformt, so dass sich ihr freies Ende permanent in
einem elektrischen Kontakt mit einem zugehörigen feststehenden Elektrokontaktstück befindet,
welches vom Betriebsstatus der Kontaktplatte unabhängig ist.
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Weitere
kennzeichnenden Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim
Lesen der detaillieren, nachstehenden Beschreibung offensichtlich, für die bezüglich eines
besseren Verständnisses
auf die anhängenden
Zeichnungen Bezug genommen wird, welche zeigen:
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1 ist eine perspektivische
Ansicht in aufgelösten
Einzelteilen, welche einen Träger
mit feststehenden Kontaktstücken,
ein Schaltglied und eine Kontaktplatte darstellt, die zu einem Elektroschalter mit
fühlbarem
Effekt gehören,
die gemäß den Grundsätzen der
Erfindung produziert worden sind.
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2 ist eine Draufsicht [einer
Grundrissansicht], welche die verschiedenen Komponenten der 1 in einer bestückten Position
und in einem stationären
Ruhestatus des Schaltglieds und der Kontaktplatte mit einer teilweise
aufgeschnittenen Darstellung veranschaulicht.
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3 ist eine Längsschnittansicht
der Linie 3-3 der 2.
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4 ist eine Längsschnittansicht
der Linie 4-4 der 2.
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5 und 6 sind Ansichten, die eine Ähnlichkeit
zu jenen der 3 und 4 aufweisen, in welchen das
Schaltglied und die Kontaktplatte mit dessen Kontaktzungen in einer
Position zur Herstellung eines Kontaktes zwischen den verschiedenen
Kanälen des
Elektroschalters dargestellt sind.
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7 ist eine teilweise Draufsicht,
die eine Ähnlichkeit
zu 2 aufweist und eine
alternative Ausführungsform
darstellt.
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1 zeigt einen kontaktführenden
Träger nach
einer allgemein bekannten Konstruktionsausführung, der im Wesentlichen
aus einem Körper
oder Gehäuse 12 besteht,
das aus einem isolierenden Kunststoff geformt und in diesem Fall
aus einer rechtwinkeligen Parallelflachgesamtform besteht.
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Der
Körper 12 ist
durch quer verlaufende Seitenflächen 14 und
longitudinale Seitenflächen 16 begrenzt
sowie durch eine untere Fläche 18 und durch
eine horizontale obere Fläche 20,
zu welcher sich ein Gehäuse 22 hin öffnet.
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Das
Gehäuse 22 ist
durch eine Umfangswand 24 mit rechtwinkeligem Profilumriss
und durch einen Boden 25 begrenzt, der in etwa eben und
parallel zu den unteren 18 und oberen 20 Flächen verläuft.
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Der
Körper 12 wurde
durch ein Überformen von
leitfähigen
Elementen hergestellt, die in dem in den Figuren veranschaulichten
Beispiel eine Serie von vier feststehenden elektrischen Kontaktstücken 26 bilden.
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Der
Elektroschalter umfasst außerdem
Betätigungsmittel
und eine obere Abschlussplatte in einer allgemein bekannten Ausführung (nicht
dargestellt).
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Jedes
feststehende elektrische Kontaktstück 26 besteht aus
einem Metallband, das so gebogen ist, dass sein inneres Ende 28,
das im Innern des Elektroschalters 10 lokalisiert ist,
auf dessen flachen Boden 25 angeordnet ist, wobei dieses
etwas angehoben über
dem Boden ist, wogegen dessen äußeres Ende 30 vom Äußeren des
Gehäuses 12 länglich und über die
quer verlaufende Seitenfläche 16 hinaus hervorsteht,
um eine Anschlussklemme auszubilden, die in dieser Ausführung zulässt, dass
der Elektroschalter 10 auf einer Platine (nicht dargestellt)
montiert wird, zum Beispiel unter Anwendung der Oberflächenmontagetechnik
für Komponenten.
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Die
feststehenden Kontaktstücke 26 sind hierin
in ihrer Anzahl vier, die längsseitig
parallel zueinander angeordnet und paarweise als feststehende Kontakte 26 verbunden
sind, die außerdem
auf dem Boden 25 des Gehäuses 22 zu zweimal
zwei longitudinal ausgerichtet sind.
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Die
oberen Flächen
der inneren Kontaktstückenden 28 befinden
sich in der gleichen Ebene parallel zur Ebene des Bodens 25.
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Nach
einem bekannten Design umfasst der Schalter 10 ein Schaltglied 36,
das so ausgelegt ist, dass es im Gehäuse 22 untergebracht
wird, wobei dieses Element aus einem Blech hergestellt ist, zum Beispiel
aus einem Metallblech, das insgesamt eine gewölbeartige Gestalt in Form einer
Kuppenhaube aufweist, wobei der untere Kreisumriss 38 eine
Form und Abmessungen besitzt, die mit denen der Aussparungsvertiefung 32 aufeinander
abgestimmt sind, welche sich im Boden des Gehäuses befindet, und welche durch
einen Umfangsteil 34 mit einer Zusatzbreite und durch vier
longitudinal orientierte Vertikalpartitionen 40 begrenzt
ist, die zu den inneren Enden 28 der feststehenden Kontaktstücke 26 benachbart sind,
wobei die freien Enden 42 der Vertikalpartitionen 40 an
der Positionierung des monostationären Kuppenschaltglieds 36 durch
das in Eingriff gelangen mit dessen unterem Rand 38 beteiligt
sind.
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Der
untere Umriss 38 der Kuppe definiert eine untere Allzweckfläche für das Schaltglied 36,
um am Boden 25 des Gehäuses
aufzulagern.
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Die
allgemeine Konkavität
des Schaltglieds 36 ist in Richtung des Bodens 25 gewandt
und das Schaltglied kann – ins
Gegenteil zu seiner Eigenelastizität – in eine senkrechte Schaltgliedrichtung
V aus dessen stationärem
Ruhestatus, der in den 1, 2 und 3 dargestellt ist, in einen unstationären Auslösungsschaltstatus
verformt werden, der in den 5 und 6 veranschaulicht ist.
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Nach
einem bekannten Design ändert
ein Schaltglied 36 den Status plötzlich über einen definierten Auslösungsschaltweg
hinaus, um so dem Anwender einen fühlbare Sinnesempfindung der
Auslösungsschaltung
zu vermitteln.
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Die
Auslösungsschaltung
kann mittels eines Betätigungsdrückers (nicht
dargestellt) ausgeführt werden,
der ein herkömmlicher
Drücker
ist und sich in die senkrechte Richtung V erstreckt oder, zum Beispiel
und als Alternative dazu, mittels eines seitlich funktionierenden
Drückers
des Typs, der in der Patentdokumentation FR-A-2 735 276 beschrieben
und dargestellt ist.
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Gemäß den Grundsätzen der
Erfindung, und um zwischen den verschiedenen feststehenden Kontaktstücken 26 fast
gleichzeitig einen elektrischen Kontakt herstellen zu können, ist
eine Kontaktplatte 44 zwischen dem Betätigungselement (nicht dargestellt)
und dem Schaltglied 36 angeordnet.
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Die
Kontaktplatte 44 ist eine Bodenkontaktplatte, die aus einem
leitfähigen
Material hergestellt ist, das beispielsweise durch Ausschneiden
aus einem dünnen
Metallblech produziert wurde, um ihm eine Verbundnetzform verleihen
zu können,
wie anhand eines Beispiels in den Figuren dargestellt ist.
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Bei
dem in den Figuren dargestellten Beispiel, in denen das isolierende
Gehäuse 12 vier
feststehende Kontaktstücke 26 besitzt,
ist die Kontaktplatte 44 so ausgeschnitten, dass sie vier
elektrische Kontaktzungen 50 aufweist und jede davon einem feststehenden
Kontaktstück 26 entsprechend
zugeordnet ist. Gleichermaßen
wie die feststehenden Kontaktstücke 26 sind
die Kontaktzungen 50 parallel zueinander angeordnet und
paarweise zu zweimal zwei ausgerichtet.
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Wie
insbesondere in den 1 und 2 zu erkennen ist, erstreckt
sich jede Kontaktzunge 50 longitudinal in Freiträgerform
von einem mittleren Teil 46 wie ein Querstreifen, wobei
die Länge
einer jeden Kontaktzunge dergestalt ist, dass deren abgerundetes,
freies Ende 52 sich mit dem inneren Ende 28 eines
zugehörigen
feststehenden Kontaktstückes 26 des
Gehäuses 12 in
einer Linie befindet.
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Im
Ruhestatus der Kontaktplatte 44 erstrecken sich die Kontaktzungen 50 in
die grundsätzliche Ebene
der Kontaktplatte 44.
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Jedes
Paar der zwei längs
ausgerichteten Kontaktzungen 50 ist in diesem dargestellten
Beispiel am quer verlaufenden Ende des mittleren Teils 46 der
Kontaktplatte platziert.
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Zwischen
den zwei Kontaktzungenpaaren 50 und von dem mittleren Abschnitt
des mittleren Teils 46 der Kontaktplatte 44 befinden
sich zwei sich gegenüberliegende
Stabilisierungs- und Auflagerungszweige 54 der Kontaktplatte 44.
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In
einer Draufsicht, wie sie in 2 dargestellt
ist, erweitert sich der Stabilisierungszweig 54 von seinem
Scheitel trichterförmig,
der ihn mit dem mittleren Teil 46 der Kontaktplatte 44 verbindet.
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Jeder
Stabilisierungszweig 54 ist senkrecht nach unten gebogen,
wogegen der mittlere Teil 46 eben und horizontal verläuft.
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Daher
lagert das freie Ende 56 eines jeden Stabilisierungszweiges
gegen einen gegenüberliegenden
Teil des Bodens 25 auf, wobei dieser Teil quer durch die
Vertikalpartitionen 40 und längsseitig durch das Umfangsteil 34 mit
seiner Zusatzbreite begrenzt wird.
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Folglich
definieren die Stabilisierungszweige eine hohe vertikale Ruheposition
der grundsätzlichen Ebene
der Kontaktplatte 44, wobei die Ebene der Kontaktzungen 50 – und sie
positionieren damit auch die Kontaktplatte – sich quer längsseitig
zu dem Gehäuse 22 befinden.
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Die
hohe Ruhelage der Kontaktplatte 44 ist so angeordnet, dass
die untere Seite 47 ihres mittleren Teils etwas von der konvexen
oberen Fläche 37 der
Kuppe 36 beabstandet ist. Durch eine Vorbelastung des Stabilisierungszweiges 54 bringt
das Betätigungselement
die untere Seite 47 mit der Kuppe 36, 37 in Kontakt.
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In
dieser Situation gibt es natürlich
einen kleinen vertikalen Abstand zwischen jeder Kontaktzunge 50 und
dem inneren Ende 48 des zugehörigen feststehenden Kontaktstückes 26,
wie dies in 4 ersehen
werden kann.
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Der
Betriebsvorgang des Elektroschalters 10, der nun beschrieben
wurde, ist wie folgt:
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Beginnend
aus der Ruheposition, die in 2 dargestellt
ist, löst
der Anwender den Mechanismus aus, indem er direkt oder indirekt
auf den mittleren Teil 46 des Schaltglieds 36 (senkrecht
nach unten) einwirkt, um gleichzeitig auf die Kuppe 36 einzuwirken
und eine Auslösungsschaltung
aus der stationären
Position zu veranlassen, die in den 3 und 4 dargestellt ist, um sozusagen
die plötzliche
Verformung der Kuppe 36 zu bewirken, die damit ihre unstationäre Anordnung
und ihre Lage erreicht, wie sie in 5 dargestellt
ist.
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Aufgrund
der plötzlichen
Abwärtsbewegung der
Kuppe 36 senkt sich plötzlich
der mittlere Teil 36 der Kontaktplatte 44, der
zwischen dem Betätigungselement
und der Kuppe 36 senkrecht „eingeklemmt" wird, und die komplette
Kontaktplatte 44 ändert
daher ihren Status, um so in ihre untere Lage vertikal zu gelangen,
wie dies in den 5 und 6 dargestellt ist.
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Diese
Abwärtsbewegung
der Kontaktplatte 44 wird gegen die Eigenelastizität der Stabilisierungszweige 54 ausgeführt.
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Am
Ende des Auslösungsschaltweges
werden somit alle vier Kontaktzungen 50 fast gleichzeitig in
einen elektrischen Kontakt gebracht – jede davon mit dem unteren
Ende 28 des zugehörigen
feststehenden Kontaktstückes 26,
wie dies in 6 ersehen
werden kann.
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Während der
senkrechten Abwärtsbewegung
der Kontaktplatte 44 „landet" somit das freie Ende 52 einer
Kontaktzunge auf dem inneren Ende 28 des zugehörigen feststehenden
Kontaktstückes, und
jede Kontaktzunge wird anschließend
elastisch durchgebogen, um so den elektrischen Kontakt zu gewährleisten.
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Das
einfache Ausführen
eines Auslösungsvorgangs
auf den mittleren Teil 46 der Kontaktplatte 44 und
somit auf das einzige Schaltglied 36 ermöglicht es
demzufolge, die vier Ausgangsklemmen 30 fast gleichzeitig
miteinander elektrisch zu verbinden, um so das Schalten von mehreren
elektrischen Kanälen
bereitstellen zu können,
die mit den Ausgangsklemmen 30 des Elektroschalters 10 angeschlossen sind,
in diesem Fall sozusagen mit drei Kanälen.
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Nach
Freigabe der auf das Betätigungselement
ausgeübten
Kraft bewirkt die Elastizität
des monostationären
Kuppenschaltglieds 36, dass es automatisch in seinen Ruhestatus
zurückkehrt,
wobei es sich über
dem mittleren Teil 36 der Kontaktplatte senkrecht nach oben
bewegt und es somit in dessen hohe Ruheposition mittels des Stabilisierungszweiges 54 elastisch
zurückkehrt.
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Um
zu gewährleisten,
dass der Elektroschalter ordnungsgemäß abgedichtet ist, kann ein
Flachdichtungsfilm (nicht dargestellt) vorgesehen werden, der beispielsweise
aus einer Verbundhaftung um dessen Peripherie mit der Oberfläche des
Umfangsteils 34 mit der Zusatzbreite besteht.
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Bei
der in 7 dargestellten,
alternativen Ausführungsform
weist die Kontaktplatte 44 zwei Paar sich gegenüberliegende
Stabilisierungszweige 54 auf, die an den beiden entgegengesetzten,
quer verlaufenden Enden des mittleren Teils 46 ausgelegt sind,
wobei die zwei Kontaktzungenpaare hier benachbart und zwischen den
Stabilisierungszweigen 54 angeordnet sind.
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Nach
einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform ist eine der Kontaktzungen 50 von Anfang
an permanent verformt, indem sie so gebogen ist, dass deren freies
Ende 52 permanent mit einem zugehörigen, feststehenden Kontaktstück 26 des
isolierenden Gehäuses 12 anhaltend
in Kontakt ist, wobei dies in jedem Fall der Status des Schaltglieds 36 bleibt.
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Demzufolge
bildet eine der Ausgangsklemmen 30 den gemeinsamen Referenzkontakt
der Kontaktplatte 44, wobei diese Konstruktionsausführung die
nachgeschaltete Elektronikanordnung von Signalen vereinfacht, die
zur Herstellung des elektrischen Kontaktes bezüglich dreier Kanäle führt, indem
insbesondere auch das Ausführen
eines elektrischen Prüfvorgangs
bezüglich
des Auslösungsstatus
des Elektroschalters erleichtert wird.
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Aufgrund
der Präsenz
einer Metallkontaktplatte ist es auch möglich, das kuppenförmige Schaltglied
aus einem nicht leitfähigen
Material herzustellen.