DE69409178T2

DE69409178T2 - Drucktastenschalter

Info

Publication number: DE69409178T2
Application number: DE69409178T
Authority: DE
Inventors: Kiyotaka Naitou
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 1993-08-09
Filing date: 1994-08-08
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: DE69409178D1; EP0638914B1; EP0638914A1; JPH0757586A; US5655650A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucktastenschalter für ein Fensterhebersystem eines Kraftfahrzeuges, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Schalter ist beispielsweise in der EP-A-0 235 880 beschrieben.

Beschreibung des Standes der Technik

In der Vergangenheit haben Gummikontakte für Drucktastenschalter die Vorteile des Bereitstellens eines stabilen Schaltzustandes im Vergleich mit Takten des mechanischen Typs, ausgezeichnete Prelleigenschaften und Kostengünstigkeit bereitgestellt und wurden somit in unterschiedlichen Anwendungen, unter anderem Videorekordern, Audioanlagen, drahtlosen Geräten, Kopierern, Telefonen oder dergleichen verwendet.
Es wurde jedoch nur eine geringe Anzahl von Gummikontakten bei in Fahrzeugen anzuordnenden Drucktastenschaltern aus dem Grund verwendet, daß ein Betätigungsgefühl, das für in Fahrzeugen angeordnete Drucktastenschalter notwendig ist, nicht bereitgestellt werden konnte, das heißt, die folgenden Anforderungen wurden nicht erfüllt: (i) eine hohe Last und ein langer Hub zur Verhinderung von Fehlfunktionen; und (ii) eine hohe Last, ein langer Hub und ein eindeutiges Schaltgefühl, das für die Bedienungsperson ausreichend ist, den Schaltvorgang zu erkennen.
Um ein derartiges Betätigungsgefühl zu erhalten, wurde bislang die Verwendung einer Feder oder dergleichen in Kombination mit Gummikontakten in Erwägung gezogen, wie in Fig. 3 gezeigt.
Gemäß Fig. 3 sind zwei isolierende Gummikontakte 2a und 2b in einer lateralen Stellung auf einer gedruckten Schaltkreiskarte 1 angeordnet, auf der ein Kupferfilmmuster ausgebildet ist und verschiedene elektronische Teile angeordnet sind. Ein Gehäuse 3 weist linke und rechte Zapfen 4a und 4b mit rohrförmiger Formgebung an Stellen jeweils entsprechend den Gummikontakten 2a und 2b auf. Das Gehäuse 3 ist auf der gedruckten Schaltkreiskarte 1 so angeordnet, daß die Gummikontakte 2a und 2b innerhalb der jeweiligen Zapfen 4a und 4b positioniert sind. Säulenförmige Schubplatten 5 mit einem Außendurchmesser im wesentlichen gleich oder etwas kleiner als der Innendurchmesser der Zapfen 4a und 4b sind jeweils auf den Gummikontakten 2a und 2b angeordnet, wobei ihre oberen Abschnitte außerhalb der linken und rechten Zapfen 4a und 4b liegen.
Jeder der Gummikontakte 2a und 2b beinhaltet einen scheibenförmigen Kontaktabschnitt 21 in Anlage mit der zugehörigen Schubplatte 5, einen sich konisch erweiternden Abschnitt 22, der einstückig mit einem oberen Umfang des Kontaktabschnittes 21 ausgebildet ist und einen ringförmigen Abschnitt 23, der einstückig mit einem unteren Ende des sich konisch erweiternden Abschnittes 22 ausgebildet ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Die unteren Enden der Zapfen 4a und 4b sind gegen die ringförmigen Abschnitte 23 gepreßt, um die Gummikontakte 2a und 2b in den Zapfen 4a, 4b jeweils ohne Lageverschiebung zu befestigen.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist ein rohrförmiger Zapfen 7 einstückig in einer Mittenlage zwischen den Zapfen 4a und 4b an einer oberen Oberfläche des Gehäuses 3 ausgebildet und eine Feder 8 mit einer Länge größer als die Höhe des Zapfens 7 ist in dem Zapfen 7 aufgenommen. Ein Gleitelement 9 mit einem Außendurchmesser im wesentlichen gleich oder etwas kleiner als der Innendurchmesser des Zapfens 7 ist in einen oberen Abschnitt des Zapfens 7 eingesetzt, wobei ein oberer Abschnitt der Feder 8 in einer Ausnehmung 10 aufgenommen ist, die in einer unteren Oberfläche des Gleitelementes 9 ausgebildet ist. Das Gleitelement 9 weist eine obere äußere Oberfläche auf, welche gekrümmt ausgeformt ist und auf dem Gleitelement 9 ist ein Tastenhebel 11 angeordnet.
Der Tastenhebel 11 weist einen im wesentlichen flachen Basisabschnitt 11a, einen Gleitkontaktabschnitt 11b, der sich von einer Mitte einer unteren Oberfläche des Basisabschnittes 11a einstückig nach unten ausbaucht für einen Gleitkontakt mit einem oberen Endabschnitt des Gleitelementes 9, eine Ausnehmung 11c, welche in der Mitte des Gleitkontaktabschnittes 11b ausgebildet ist und den oberen Endabschnitt des Gleitelementes 9 lösbar aufnimmt und umfangseitige Seitenwände 11d auf, welche einstückig an vorderen und hinteren Umfängen des Basisabschnittes 11a ausgebildet sind. Obgleich in Fig. 3 nicht gezeigt, sind die Umfangseitenwände 11d von einer äußeren Oberfläche des Zapfens 7 für eine Drehung um eine Stützwelle an ihrem unteren Mittelpunkt gelagert, wobei der gesamte Tastenhebel 11 nach unten entgegen der Vorspannkraft der Feder 8 geschoben wird Wenn beispielsweise im Betrieb der Tastenhebel 11 an seinem linken Ende niedergedrückt wird, dreht sich der gesamte Tastenhebel 11 um die Stützwelle. Sodann bewegt sich das linke Ende des Tastenhebels nach unten und der Boden einer linken Wand der umfangseitigen Wände 11d drückt die entsprechende Schubplatte 5, welche wiederum den Gummikontakt 2a verformt. Ein scheibenförmiger Leiter 12, der an einer unteren Oberfläche des Kontaktabschnittes 21 angeordnet ist, bewegt sich nach unten in Kontakt mit einem leitfähigen Abschnitt der gedruckten Schaltkreiskarte 1, um einen Schalterkontakt zu schließen. Wenn der Tastenhebel 11 an seinem rechten Ende niedergedrückt wird, wird ein ähnlicher Vorgang durchgeführt, so daß der Gummikontakt 2b deformiert wird.
Dieser Typ von Druckknopfschalter stellt ein befriedigendes Schalterbetätigungsgefühl dar, wenn die Beziehung zwischen einem Hub S und einer Betätigungslast F (F-S-Diagramm) durch eine Kurve vertreten wird, welche den Verlauf von Fig. 4 hat. Wenn bei der Konstruktion von Fig. 3 der Tastenhebel 11 an einem Ende (linkes Ende) niedergedrückt wird, wie gestrichelt dargestellt, gleitet das Gleitelement 9 in der Ausnehmung 11c. Die elastische Nachgiebigkeit der Feder 8 erzeugt, wenn das Gleitelement 9 von der Ausnehmung 11c entfernt wird, eine Spitzenlast F2, die in dem F-S-Diagramm von Fig. 4 dargestellt ist, um das Betätigungsgefühl zu erzeugen.
Zu dieser Zeit wirken die Gummikontakte 2a und 2b nur als Kontakte.
Bei der Konstruktion nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 3 wird jedoch das tatsächliche Betätigungsgefühl durch die Zusammenwirkung der Rückstellkräfte der Feder 8 und der Gummikontakte 2a und 2b bestimmt. Dies führt dazu, daß eine Mehrzahl von Faktoren das Gefühl bestimmt und es ist demzufolge schwierig, ein befriedigendes Betätigungsgefühl zu erzeugen.
Weiterhin weist die Konstruktion nach dem Stand der Technik eine große Anzahl von Teilen auf, so die Feder 8 und das Gleitelement 9, was zu erhöhten Kosten und einer erhöhten Schaltergröße führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Drucktastenschalter auf: ein Gehäuse, in welchem eine gedruckte Schaltkreiskarte angeordnet ist; einen niederzudrückenden oberen Tastenhebel, wobei der obere Tastenhebel an dem Gehäuse zur Drehung um eine Stützwelle angeordnet ist; zwei rohrförmige Vorsprünge, die in dem Gehäuse ausgebildet sind; und zwei Gummikontakte, welche jeweils in den Vorsprüngen aufgenommen sind und jeweils bei Empfang von Druck auf den oberen Tastenhebel über eine Schubplatte deformiert werden, um einen Schalterkontakt zu schließen, der auf der gedruckten Schaltkreiskarte ausgebildet ist, wobei jeder der Gummikontakte aufweist: einen Kontaktabschnitt mit einer oberen Oberfläche, welche die Schubplatte berührt und einer unteren Oberfläche, an der ein Leiter zum Schließen des Schalterkontaktes angeordnet ist; einen sich konisch erweiternden Abschnitt, der einstückig am Umfang des Kontaktabschnittes ausgebildet ist; und einen ringförmigen Abschnitt, der einstückig an dem unteren Ende des sich konisch erweiterenden Abschnittes ausgebildet und auf der gedruckten Schaltkreiskarte angeordnet ist, wobei daß die folgenden Beziehungen erfüllt sind: 0.3 ≤ d/a ≤ 0.7, 4 ≤ d/t ≤ 6, 1.0 ≤ d/h ≤ 1.4, 150º ≤ θ ≤ 165º, und 1.5 ≤ h ≤ 3, wobei t die Dicke des sich konisch erweiternden Abschnittes ist, d die Länge des sich konisch erweiternden Abschnittes ist, a ein Innendurchmesser des ringförmigen Abschnittes ist, θ ein Öffnungswinkel ist, der durch eine innere Seitenoberfläche des sich konisch erweiternden Abschnittes und der oberen Oberfläche der gedruckten Schaltkreiskarte gebildet wird, und h der Abstand zwischen einer Bodenoberfläche des Leiters und der oberen Oberfläche der gedruckten Schaltkreiskarte ist.
Bei dem Gummikontakt gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Kontaktabschnitt, dem sich konisch erweiternden Abschnitt und dem ringförmigen Abschnitt sind die jeweiligen Abmessungen auf die voranstehenden Werte gesetzt, so daß eine ausreichende Betätigungslast und ein klares Schaltgefühl bereitgestellt werden, wie es für in Fahrzeugen anzuordnenden Schaltern notwendig ist, ohne daß die herkömmliche Feder und das Gleitelement verwendet werden. Dies schafft einen preiswerten, klein bauenden, in Fahrzeugen anzuordnenden Drucktastenschalter.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drucktastenschalter zu schaffen, der eine geringere Anzahl von Teilen aufweist und ein befriedigendes Betätigungsgefühl alleine mit Gummikontakten schafft.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Vorderansicht im Querschnitt auf eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Gebrauch;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht im Querschnitt auf den Stand der Technik; und
Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen Hub und Betätigungslast, welche das Betätigungsgefühl bei einem herkömmlichen Schalter veranschaulicht.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 ist eine Vorderansicht im Querschnitt auf eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Gebrauch. Fig. 2 ist eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung von Fig. 1.
Gemäß Fig. 2 weist ein Gummikontakt gemäß der vorliegenden Erfindung einen scheibenförmigen Kontaktabschnitt 311, einen sich konisch erweiternden Abschnitt 312, der einstückig an einem unteren Umfang des Kontaktabschnittes 311 ausgebildet ist und einen ringförmigen Abschnitt 313 auf, der einstückig an einem unteren Ende des sich konisch erweiternden Abschnittes 312 ausgebildet ist. Der Gummikontakt ist aus Silikongummi mit einer Härte von 50 bis 70 (Japanese Industrial Standards; JIS A). Ein scheibenförmiger Leiter 32 ist an einer unteren Oberfläche des Kontaktabschnittes 311 angebracht.
Die Abmessungen t, d, a, θ und h gemäß Fig. 2 werden so gesetzt, daß sie die folgenden Beziehungen erfüllen: 0.3 ≤ d/a ≤ 0.7, 4 ≤ d/t ≤ 6, 1.0 ≤ d/h ≤ 1.4, 150º ≤ θ 165º, 1.5 ≤ h ≤ 3. Dies erlaubt, daß der Gummikontakt eine Spitzenlast (F2) von 300 bis 600 gf, einen Hub (S2) von 1.5 bis 3 mm, eine Schaltrate ((F2 - F1) x 100/F2) von 40 bis 60% und einen Schaltwert (F2/S2) von nicht weniger als 130 hat. Somit werden eine ausreichende Betätigungslast für einen in einem Fahrzeug anzuordnenden Schalter, ein langer Hub und ein eindeutiges Schaltgefühl geschaffen.
Ein Drucktastenschalter, der die Gummikontakte mit den voranstehenden Charakteristiken verwendet, ist wie in Fig. 1 gezeigt ausgebildet. Zwei Gummikontakte 31a und 31b gemäß Fig. 2 sind lateral in einer Position auf einer gedruckten Schaltkreiskarte 1 angeordnet. Ein Gehäuse 33 weist linke und rechte Zapfen 34a und 34b von rohrförmiger Formgebung mit einer geschlossenen oberen Oberfläche auf, die einstückig an Positionen entsprechend jeweils den Gummikontakten 31a und 31b ausgeformt sind. Das Gehäuse 33 ist auf der gedruckten Schaltkreiskarte 1 so angeordnet, daß die Gummikontakte 31a und 31b jeweils innerhalb der Zapfen 34a und 34b liegen. Eine obere Hälfte eines jeden der Zapfen 34a und 34b steht so nach oben, daß er höher als eine obere Oberfläche des Gehäuses 33 ist.
Die unteren Enden der Zapfen 34a und 34b sind gegen die ringförmigen Abschnitte 313 der Gummikontakte 31a und 31b gedrückt, um die Gummikontakte 31a und 31b jeweils ohne Lageverschiebung in den Zapfen 34a und 34b festzulegen.
Gemäß Fig. 1 sind Durchgangsöffnungen 36a und 36b jeweils in der Mitte der oberen Wände der Zapfen 34a und 34b ausgebildet. Scheibenförmige Basisplattenabschnitte 37a1 und 37b1 der Schubplatten 37a und 37b sind in den Zapfen 34a und 34b jeweils an den Gummikontakten 31a und 31b aufgenommen. Polabschnitte 37a2 und 37b2 verlaufen vertikal zu und einstückig mit und mittig an den Basisplatenabschnitten 37a1 und 37b1 und verlaufen nach außen durch die Durchgangsöffnungen 36a und 36b der Zapfen 34a und 34b.
Ein Tastenhebel 39 mit einem im wesentlichen flachen Basisabschnitt 39a und Umfangsseitenwänden 39b, welche einstückig mit vorderen und hinteren Umfängen des Basisabschnittes 39a ausgebildet sind, ist über den Polabschnitten 37a2 und 37b2 der Schubplatten 37a und 37b angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt. Eine Stützwelle 40, die sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen erstreckt, ist in einer Zwischenlage zwischen den Zapfen 34a und 34b an einer oberen Oberfläche des Gehäuses 33 ausgebildet. Die Umfangsseitenwände 39b des Tastenhebels 39 sind an ihrem unteren Mittelpunkt durch die Stützwelle 40 drehbar gelagert. Wenn beispielsweise im Betrieb der Tastenhebel 39 an seinem linken Ende niedergedrückt wird, dreht sich der gesamte Tastenhebel 39 um die Stützwelle 40. Sodann wird das linke Ende des Tastenhebels 39 nach unten bewegt und der linke Abschnitt der Bodenfläche des Basisabschnittes 39a drückt den Polabschnitt 37a2 der Schubplatte 37a, welche wiederum den Gummikontakt 31a verformt. Der Leiter 32 an der unteren Oberfläche des entsprechenden Kontaktabschnittes 311 wird in Kontakt mit der gedruckten Schaltkreiskarte 1 gebracht, wodurch ein Schalterkontakt geschlossen wird. Wenn der Tastenhebel 39 an seinem rechten Ende niedergedrückt wird, läuft ein ähnlicher Vorgang ab, so daß der Gummikontakt 31b verformt wird.
Bei den Gummikontakten 31a und 31b gemäß den Figuren 1 und 2 wird das Betätigungsgefühl durch die Formgebung und das Material des sich konisch erweiternden Abschnittes 312 bestimmt. Wenn die Wanddicke T des sich konisch erweiternden Abschnittes 312 anwächst oder wenn die Härte des Gummikontaktmaterials anwächst, wächst die Spitzenlast F2 in dem F-S-Diagramm von Fig. 4 an. Andererseits, wenn die Spitzenlast abnimmt neigt, die Haltbarkeit im Betrieb dazu abzunehmen. Um eine Betätigungslast und einen Hub zu schaffen, der für einen in einem Fahrzeug anzuordnenden Schalter geeignet ist und um ein klares Schaltgefühl zu haben, werden die jeweiligen Abmessungen t, d, a, θ, h der Gummikontakte 31a und 31b von Fig. 2 wie oben beschrieben so gesetzt, daß sie die folgenden Beziehungen erfüllen: 0.3 ≤ d/a ≤ 0.7, 4 ≤ d/t ≤ 6, 1.0 ≤ d/h ≤ 1.4, 150º ≤ 165º, 1.5 ≤ h ≤ 3 und ein Silikongummi mit einer Härte von 50 bis 70 (Japanese Industrial Standards; JIS A) wird verwendet. Dies schafft eine Spitzenlast von 300 bis 600 gf, einen Hub von 1.5 bis 3 mm, eine Schaltrate von 40 bis 60 % und einen Schaltwert von nicht weniger als 130. Bevorzugte Charakteristiken der Gummikontakte für den in einem Fahrzeug anzuordnenden Schalter werden auf diese Weise erzielt.
Die Gummikontakte 31a und 31b können eine ausreichende Betätigungslast und ein klares Schaltgefühl schaffen, welches für in Fahrzeugen anzuordnende Schalter notwendig ist, ohne andere Teile, wie beispielsweise eine herkömmliche Feder und ein Gleitelement in Kombination zu verwenden.
Es sei festzuhalten, daß das Material der Gummikontakte 31a und 31b nicht auf den oben beschriebenen Silikongummi eingeschränkt sein muß.
Obgleich die Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben wurde, ist die voranstehende Beschreibung in allen Aspekten illustrativ und nicht einschränkend. Es versteht sich von daher, daß eine Vielzahl von Modifikationen und Variationen gemacht werden kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Ein Drucktastenschalter für Fensterheber eines Kraftfahrzeugs mit:

einem Gehäuse (33), in welchem eine gedruckte Schaltkreiskarte (1) angeordnet ist;

einem niederzudrückenden oberen Tastenhebel, wobei der obere Tastenhebel (39) an dem Gehäuse (33) zur Drehung um eine Stützwelle (40) angeordnet ist;

zwei rohrförmigen Vorsprüngen (34a, 34b), die in dem Gehäuse (33) ausgebildet sind; und

zwei Gummikontakten (31a, 31b), welche jeweils in den Vorsprüngen (34a, 34b) aufgenommen sind und jeweils bei Empfang von Druck auf den oberen Tastenhebel (39) über eine Schubplatte (37a, 37b) deformiert werden, um einen Schalterkontakt zu schließen, der auf der gedruckten Schaltkreiskarte (1) ausgebildet ist,

wobei jeder der Gummikontakte (31a, 31b) aufweist:

einen Kontaktabschnitt (311) mit einer oberen Oberfläche, welche die Schubplatte berührt, und

einer unteren Oberfläche, an der ein Leiter (32) zum Schließen des Schalterkontaktes angeordnet ist;

einen sich konisch erweiternden Abschnitt (312), der einstückig am Umfang des Kontaktabschnittes (311) ausgebildet ist; und

einen ringförmigen Abschnitt (313), der einstückig an dem unteren Ende des sich konisch erweiterenden Abschnittes (312) ausgebildet und auf der gedruckten Schaltkreiskarte (1) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Beziehungen erfüllt sind:

0.3 ≤ d/a ≤ 0.7,

4 ≤ d/t ≤ 6,

1.0 ≤ d/h ≤ 1.4

150º ≤ θ ≤ 165º, und

1.5 ≤ h ≤ 3,

wobei t die Dicke des sich konisch erweiternden Abschnittes (312) ist,

d die Länge des sich konisch erweiternden Abschnittes (312) ist,

a ein Innendurchmesser des ringförmigen Abschnittes (313) ist,

θ ein Öffnungswinkel ist, der durch eine innere Seitenoberfläche des sich konisch erweiternden Abschnittes (312) und eine Linie senkrecht zu einer oberen Oberfläche der gedruckten Schaltkreiskarte (1) gebildet wird, und

h der Abstand zwischen einer Bodenoberfläche des Leiters und der oberen Oberfläche der gedruckten Schaltkreiskarte (1) ist.

2. Der Drucktastenschalter für Fensterheber eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Gummikontakte (31a, 31b) aus Silikongummi gefertigt sind.