DE69805000T2

DE69805000T2 - Elektrischer schalter mit berührungseffekt, für mehrere wege, und mit einziger auslösevorrichtung

Info

Publication number: DE69805000T2
Application number: DE69805000T
Authority: DE
Inventors: Alain Janniere
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Deltatech Controls USA LLC
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: FR2771846B1; ES2175817T3; WO1999028937A1; EP1034554A1; DE69805000D1; US6323449B1; FR2771846A1; JP2001525589A; EP1034554B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit Berührungseffekt.
Die Erfindung betrifft im spezielleren einen Schal er von sehr kleinen Abmessungen des Typs, der eine Halterung umfaßt, die Kontakte trägt, welche eine Aufnahme im Boden begrenzt, in der zumindest zwei feste elektrische Kontakte angeordnet sind und die ein Ausrastorgan aufnimmt, das eine allgemeine bauchige Form aufweist, welches elastisch verformbar ist, ausgehend von einem stabilen Ruhezustand, unter der Wirkung eines Betätigungsorganes, insbesondere eines Druckknopfes, der auf den zentralen Teil des Ausrastorganes in eine Richtung wirkt, die im wesentlichen rechtwinklig zum Boden der Aufnahme ist, um eine elektrische Verbindung zwischen den zwei festen Kontakten herzustellen.
Gemäß dieser Konzeption, wenn man auf den zentralen Teil des Ausrastorganes mit einer allgemeinen Form einer Kuppel einwirkt, dieses seinen stabilen Ruhezustand in plötzlicher Weise verläßt, um eine elektrische Verbindung zwischen einem festen Kontakt, im allgemeinen seitlich, herzustellen, gegen den der untere periphere Rand des Ausrastorganes in Anlage kommt, und einem zentralen festen Kontakt, der auf den zentralen Teil des Ausrastorganes aufschlägt, welches aus einem leitenden Material gemacht ist.
Die plötzliche Änderung des Zustandes des Ausrastorganes vermittelt auf den Benutzer, der direkt oder indirekt auf den Betätigungsknopf einwirkt, einen taktilen Eindruck der Änderung des Zustandes des Ausrastorganes und somit der Änderung des Zustandes des Schalters.
Gemäß einer bekannten Konzeption ist das Ausrastorgan beispielsweise in der Form einer gebogenen Scheibe realisiert oder als Element mit rechteckiger Kontur und im allgemeinen pyramidaler Form.
Zwei Beispiele einer derartigen Konzeption sind in den Dokumenten FR-A-2.734.398 und FR-A-2.735.276 beschrieben und dargestellt.
Die starke fortschreitende Miniaturisierung der in den elektronischen Apparaten vorgesehenen Komponenten, die insbesondere auf einer gedruckten Schaltkreisplatine montiert sind, führt in deutlicher Weise zu einer Verringerung der Dimensionen dieser Komponenten, wie auch ihres Raumbedarfes auf der gedruckten Schaltkreisplatine, wie auch ihrer vertikalen Dicke über die Karte.
Neben der Miniatisierung der Komponenten, und daher der Schalter, ist es wünschenswert, auch die Anzahl der elektronischen Komponenten zu reduzieren, die mit den Schaltern verbunden sind, wobei es sich um integrierte diskrete Komponenten handelt.
Diese Komponenten, und insbesondere die Transistoren, sind notwendig in Verbindung mit einem Schalter, wenn man mehrere voneinander getrennte und mit einem einzelnen Schalter verbundene Schalterpfade vorsehen will.
Die Erfindung hat die Aufgabe, einen elektrischen Schalter mit Berührungseffekt vom Typ wie vorhergehend genannt vorzusehen, mit sehr kleinen Abmessungen, die es ermöglichen, mehrere Schaltpfade vorzusehen, ohne komplementäre elektronische Komponenten, wie Transistoren zu nutzen.
Hierzu schlägt die Erfindung einen elektrischen Schalter mit Berührungseffekt vor, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Zwischenkontaktplatte umfaßt, die aus einem leitenden Material gemacht ist, die vertikal zwischen dem Ausrastorgan und dem Boden der Aufnahme angeordnet ist und die zumindest zwei Kontaktzungen umfaßt, die elastisch verformbar sind. ausgehend von einen stabilen Ruhezustand, indem sich jede Kontaktzunge in der Ebene der Kontaktplatte erstreckt, unter der Wirkung des zentralen Teiles des Ausrastorganes, um jede in Kontakt mit einem festen zugeordneten Kontakt gegenüber dem Boden der Aufnahme zu bringen, um elektrisch zwischen den zwei festen Kontakten zu verbinden.
Gemäß anderer Charakteristika der Erfindung:
- Jede Kontaktzunge erstreckt sich ausgehend von einem Rand der Kontaktplatte und das freie Ende einer jeden Kontaktzunge oder -lamelle kann in Kontakt mit einem festen Kontakt kommen, unter der Wirkung des zentralen Teiles des Ausrastorganes;
- Die Kontaktzungen erstrecken sich längs parallel zueinander;
- Die Kontaktlamellen sind paarweise mit ihren freien Enden gegenüberliegend, angeordnet gegenüber dem zentralen Teil des Ausrastorganes;
- Jede Kontaktlamelle erstreckt sich ausgehend von einem Rand zu der Kontaktplatte vorstehend, wodurch die letztere in vertikale Anlage gegen den Boden der Aufnahme kommt und die festen Kontakte sind vertikal hinter die Anschlagsebene der Ränder der Kontaktplatte zurückversetzt angeordnet;
- Sämtliche festen Kontakte sind im wesentlichen in der selben Ebene angeordnet;
- Die Kontaktoberflächen der festen Kontakte sind im wesentlichen bündig mit dem ebenen Boden der Aufnahme und der Anlagerand der Kontaktplatte kommt vertikal in Anlagen gegen einen vorstehenden Teil, der in dem Boden der Aufnahme angeordnet ist;
- Die Kontaktzungen erstrecken sich längs vorstehend ausgehend von den zwei transversalen und parallelen und gegenüberliegenden Rändern der Kontaktplatte wodurch die letztere vertikale Anlagen gegen den Boden der Aufnahme kommt:
- Die zwei transversalen Anlageränder der Anlageplatte der Kontaktplatte sind untereinander über zwei parallele und gegenüberliegende Längsränder verbunden;
- In einer Variante ist eine der Kontaktzungen der Kontaktplatte in permanenter Weise deformiert, um in elektrischen Kontakt mit einem zugeordneten festen elektrischen Kontakt zu kommen, unabhängig vom Zustand des Ausrastorganes.
Andere Charakteristika und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung, wobei zum Verständnis derselben auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, darin zeigt:
- Die Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Halterung für feste Kontakte zeigt, eine Kontaktplatte und ein Ausrastorgan, als Teil eines elektrischen Schalters mit Berührungseffekt, realisiert gemäß der Lehre der Erfindung;
- Die Fig. 2 ist eine Schnittansicht, gemäß der Linie 2-2 der Fig. 4, welche die unterschiedlichen Komponenten der Fig. 1 in zusammengesetzter Position und im stabilen Ruhezustand des Ausrastorganes und der Kontaktzungen darstellt;
- Die Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, in der das Ausrastorgan und die Kontaktzungen in einer Position dargestellt sind, in der Kontakt zwischen den unterschiedlichen Schaltpfaden hergestellt wird;
- Die Fig. 4 ist eine Draufsicht der Fig. 2 mit einem teilweise herausgezogenen Ausrastorgan;
- Die Fig. 5 ist eine Detailansicht, die eine Ausführungsvariante der Kontaktplatte eines elektrischen Schalters gemäß den Lehren der Erfindung zeigt; und
- Die Fig. 6 ist eine detaillierte Ansicht im größeren Maßstab, die die gewünschte Deformation der Kontaktzungen darstellt.
In der Fig. 1 ist eine Halterung für Kontakte dargestellt, die gemäß einer allgemein bekannten Konzeption im wesentlichen aus einem Korpus oder Gehäuse 12 gebildet ist, realisiert durch Einspritzen eines isolierenden Kunststoffes und die hier eine allgemeinen parallelepipedische rechteckige Form aufweist.
Der Korpus 10 wird durch die seitlichen Transversal- 14 und Längsflächen 16 begrenzt durch eine Unterseite 18 und eine horizontale Oberseite 20, in der sich eine Aufnahme 22 öffnet.
Die Aufnahme 22 wird durch eine periphere Wand 24 mit rechteckiger Kontur begrenzt und durch einen Boden 25, der im wesentlichen eben und parallel zu der Unterseite 18 und der Oberseite 20 ist.
Der Korpus 12 ist realisiert durch Aufspritzen auf leitende Elemente, die bei den in den Figuren dargestellten Beispielen eine Reihe von vier festen elektrischen Kontakten 26 bildet.
Der Schalter umfaßt darüber hinaus einen Deckel zum Verschluß, der nicht dargestellt ist und eine bekannte Konzeption aufweist.
Wie man insbesondere in den Fig. 1 und 2 sieht, wird jeder elektrische Kontakt 26 durch ein Metallband gebildet, das derart gefaltet ist, daß sein inneres Ende 28, das im Inneren der Aufnahme 22 liegt, bündig mit dem ebenen Boden 25 der letzteren ist, wobei das äußere Ende 30 links über die Außenseite des Gehäuses 12 vorsteht, über die laterale Transversalseite 16, um eine Anschlußklemme zu bilden, die in dieser Konzeption die Montage des Schalters 10 auf einer gedruckten Schaltkreisplatine (nicht dargestellt) ermöglicht, beispielsweise gemäß der Technik der Flachübertragung der Komponenten.
Die festen Kontakte 26 sind hier in einer Anzahl von vier vorhanden, die sich längsparallel zueinander erstrecken und die paarweise mit festen Kontakten 26 verbunden sind, die zwei und zwei am Boden 25 der Aufnahme 22 ausgerichtet sind.
Die inneren Enden der Kontakte 28 sind in der selben Ebene angeordnet, die zur Ebene des Bodens 25 korrespondiert, wobei die letztere in Nachbarschaft der kleinen transversalen Seiten 23 der internen peripheren Wand 24 durch zwei Reliefsockel komplettiert ist, die durch Einspritzen mit dem Korpus aus isolierendem Material realisiert sind und somit jeweils eine horizontale Anlagefläche 34 bestimmen, die parallel zum ebenen Boden 25 ist, mit dem diese über eine Abschrägung 35 verbunden ist.
Gemäß einer bekannten Konzeption umfaßt der Schalter 10 ein Ausrastorgan 36, das vorgesehen ist, um in der Aufnahme 22 aufgenommen zu werden, die ein Element ist, das aus einem Blech, beispielsweise metallisch, realisiert ist, welches eine im Allgemeinen bauchige Form aufweist, deren Innenkontur 38 hier rechtwinklig ist und Dimensionen hat, die komplementär zu denjenigen der peripheren Innenwand 24 sind, um in der Aufnahme 22 aufgenommen zu werden.
Das Ausrastorgan 36 ist im Wesentlichen durch eine untere Fußfläche 40 und durch einen oberen zentralen Teil 42 gebildet.
Die untere Kontur 38 begrenzt eine allgemeine untere Anlageebene des Ausrastorganes 36 in der Aufnahme 22.
Die allgemeine Konkavität des Ausrastorganes 36 ist in Richtung des Bodens 25 gedreht und das Ausrastorgan kann deformiert werden, gegen seine eigene Elastizität, in eine vertikale Ausrastrichtung V und ausgehend von einem stabilen Ruhezustand, illustriert in den Fig. 1 und 2, in einen instabilen Zustand des Ausrastens und der Herstellung von elektrischen Kontakten wie in der Fig. 3 dargestellt.
Gemäß einer bekannten Konzeption wechselt das Ausrastorgan seinen Zustand in plötzlicher Art und Weise, in einer vorbestimmten Ausrastbewegung, in einer Weise, um auf den Benutzer den taktilen Eindruck des Ausrastens zu vermitteln.
Das Ausrasten kann mit Hilfe eines Betätigungsknopfes (nicht dargestellt) durchgeführt werden, bei dem es sich um einen klassischen Druckknopf handelt, der sich in die vertikale Richtung V erstreckt oder, beispielsweise bei einer Variante, einen lateralen Betätigungsdruckknopf vom Typ wie in dem Dokument FR-A-2.735.276 beschrieben und dargestellt.
Gemäß den Lehren der Erfindung und um quasi simultan einen elektrischen Kontakt zwischen den unterschiedlichen festen Kontakten 26 herzustellen, ist eine Kontaktplatte 44 axial zwischen dem Ausrastorgan 36 und den festen Kontakten 26 angeordnet.
Die Kontaktplatte 44 ist eine Platte aus einem leitenden Material, die beispielsweise durch Ausschneiden aus einem dünnen metallischen Blech realisiert ist, um ihr die Form eines Grills zu vermitteln, wie beispielhaft in den Figuren dargestellt.
Die Platte 44 umfaßt somit zwei transversale parallele und gegenüberliegende Ränder 46, die sich über die Breite der Platte erstrecken, welche untereinander über zwei Längsränder, parallel gegenüberliegend 48 verbunden sind, um einen peripheren Rand der Platte in der Form eines Quadrates zu bilden.
Die Kontaktplatte 44 ist vorgesehen, um mit ihren gegenüberliegenden transversalen Rändern 46 gegen die Anlageoberfläche 34 der Reliefsockel 32 in Anlage zu kommen.
In montierter Position und wie in der Fig. 2 zu sehen, ist die allgemeine Ebene der Kontaktplatte 24 vertikal nach oben bezüglich einer allgemeinen Ebene des Bodens 25 der Aufnahme 22 geneigt.
Bei dem in den Figuren dargestellten Beispiel, bei dem das isolierende Gehäuse 12 vier feste Kontakte 26 umfaßt, ist die Kontaktplatte 44 in einer Weise geschnitten, um vier elektrische Kontaktzungen 50 zu umfassen, von denen jede jeweils einen festen Kontakt 26 aufweist.
Im Endeffekt, wie insbesondere in der Fig. 4 zu sehen, erstreckt sich jede Kontaktzunge 50 in Längsrichtung vorstehend über einen transversalen korrespondierenden Rand 46 über und in Verlängerung des inneren Endes 28 eines entsprechenden festen Kontaktes 26 des Gehäuses 12.
In ihrem Ruhezustand, insbesondere in den Fig. 1 und 2 dargestellt, erstrecken sich die Kontaktzungen 50 in der allgemeinen Ebene der Kontaktplatte 44.
Wie die festen Kontakte 26 sind die Kontaktzungen 50 parallel untereinander und sind paarweise in einer Weise ausgerichtet, daß ihre freien abgerundeten Enden 52 sich längs gegenüber liegen und, wie die freien inneren Enden 28 der festen Kontakte 26 im Wesentlichen im Mittelpunkt des Bodens 25 der Aufnahme 22.
Auf diese Weise sind die vier freien Enden 52 allesamt vertikal im Wesentlichen in Verlängerung des zentralen aktiven Teiles 42 des monostabilen Ausrastorganes 36 angeordnet.
Die Funktion des Schalters 10, der beschreiben wurde, ist die folgende.
Ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten Ruheposition provoziert der Benutzer das Ausrasten durch direktes oder indirektes Betätigen des zentralen Teiles 42 des Ausrastorgenes 36 (vertikal nach unten), um das Ausrasten zu provozieren, ausgehend von der stabilen Position wie in Fig. 2 dargestellt, was die plötzliche Deformation der Rückseite 36 provoziert, um das Einnehmen der in der Fig. 3 dargestellten Position zu erzielen.
Während der plötzlichen Bewegung nach unten kommt der zentrale Teil 42 des Ausrastorgans 36 in Kooperation mit den freien Enden 52 der Kontaktzungen 50 der Kontaktplatte 44, um die letzteren elastisch nach unten zu deformieren, ausgehend aus deren Ruheposition, illustriert in der Fig. 2.
Zum Ende der Ausrastbewegung sind die vier Kontaktzungen 50 so quasi simultan in elektrischem Kontakt, jeweils mit dem inneren Ende 28 des zugeordneten festen Kontaktes 26, wie in Fig. 3 zu sehen.
Eine einfache Ausrastbetätigung auf das einzige Ausrastelement 36 ermöglicht somit die elektrische Verbindung zwischen den vier Ausgangsklemmen 30 quasi simultan, um eine Schaltung der mehreren mit den Ausgangsklemmen 30 verbundenen elektrischen Pfade des Schalters 10, d. h. hier drei Pfade sicherzustellen.
In einer Ausführungsvariante wie in Fig. 5 dargestellt, bei der identische oder ähnliche Teile der Kontaktplatte 44 zu denjenigen wie vorhergehend dargestellt mit den selben Bezugszeichen versehen sind, ist eine 50a der Kontaktzungen 50 von vorn herein in permanenter Weise durch Falten deformiert, so daß ihr freies Ende 52a permanent in Kontakt mit einen zugeordneten festen Kontakt 26 des isolierenden Gehäuses 12 steht und zwar unabhängig vom Zustand des Ausrastorganes 36.
Auf diese Weise, bei der die Ausgangsklemmen 30 den allgemeinen Bezugskontakt der Kontaktplatte 44 bilden, erleichtert diese Konzeption die elektronische Handhabung unterhalb der Signale die aus der Herstellung des elektrischen Kontaktes in den drei Pfaden resultieren, durch eine deutliche Erleichterung eines elektrischen Testvorganges des Zustandes des Ausrastens des Schalters.
In der Fig. 6 wurde die gewünschte Deformation der elastischen Kontaktzungen 50 dargestellt, wobei diese Deformation vor dem Ende der Ausrastbewegung des Organs 36 dargestellt ist.
Jede Kontaktzunge unterliegt einer elastischen Deformation, unter der Wirkung des zentralen Teiles 42 der Kuppel 36, die einer "S-Kurve" der Zunge entspricht. Diese Kurve mit zwei gegenüberliegenden Radien R1 und R2 ermöglicht es, eine Instabilität eines der Kontakte zu vermeiden, durch eine geringe Bewegung des zentralen Teiles 42 des Ausrastorganes 36. Die Kurve mit Radius R2 kann verstärkt werden, indem man die Distanz D, die die freien Enden 52 der Kontaktzungen 50 von der zentralen Achse der Kuppe 36 trennt, auf ein Minimum reduziert.
Aufgrund der Anwesenheit einer metallischen Kontaktplatte ist es auch möglich, das bauchige Ausrastelement aus einem nichtleitenden Material zu machen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Sie ist insbesondere nicht auf die Anzahl elektrischer Pfade beschränkt, die sie simultan herstellen kann.
Sie ist ebenfalls nicht auf den Fall eines Schalters begrenzt, der im Allgemeinen eine rechteckige Form hat, sondern findet auch Anwendung im Falle, indem das Ausrastorgan eine bauchige Scheibe ist, wobei die Platte oder der Kontaktgrill eine kreisförmige Form haben kann, mit Kontaktzungen, die sich radial zum Zentrum des Schalters erstrecken, vorstehend über einen lateralen Rand mit ringförmiger Kontur, wobei die freien Enden der festen Kontakte dabei gemäß eines Umfanges am Boden der korrespondierenden Ausnehmung angeordnet sind.

Claims

1. Elektrischer Schalter (10) mit Berührungseffekt, von dem Typ, der eine kontakttragende (26, 28, 30) Halterung (12) umfasst, die eine Aufnahme (22) in dem Boden (25) begrenzt, in der zumindest zwei feste elektrische Kontakte (26) angeordnet sind und die ein Ausrastorgan (36) aufnimmt, mit einer allgemein bauchigen Form, welches elastisch verformbar ist, ausgehend von einem stabilen Ruhezustand, unter der Wirkung eines Betätigungsorgans, das auf den zentralen Teil (42) des Ausrastorgans (36) in einer Richtung (V) wirkt, die im Wesentlichen rechtwinklig zum Boden (25) der Aufnahme (22) ist, um eine elektrische Verbindung zwischen den zwei festen Kontakten (26) herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass er Zwischenkontaktplatte (44) umfasst, die aus einem leitenden Material gemacht ist, welche vertikal zwischen dem Ausrastorgan (36) und dem Boden (25, 34) der Aufnahme angeordnet ist und die zumindest zwei Kontaktlamellen (50) umfasst, die elastisch verformbar sind, ausgehend von einem stabilen Ruhezustand, in dem jede Kontaktlamelle (50) sich in der Ebene der Kontaktplatte (44) erstreckt, unter der Wirkung des zentralen Teils (42) des Ausrastorgans (36), so dass jede (50, 52) in Kontakt mit einem jeweils zugeordneten festen Kontakt (26, 28) kommt, gegenüber dem Boden (25) der Aufnahme (22), um die festen Kontakte (26, 28, 30) elektrisch untereinander zu verbinden.

2. Elektrischer Schalter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich jede Kontaktlamelle (50) ausgehend von einem Rand (46) der Kontaktplatte (44) vorstehend erstreckt, und dadurch, dass das freie Ende (52) einer jeden Kontaktlamelle in Kontakt mit einem festen Kontakt (26, 28) unter der Wirkung des zentralen Teils (42) des Ausrastelements (36) kommen kann.

3. Elektrischer Schalter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlamellen (50) sich parallel zueinander längs erstrecken.

4. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlamellen (50) paarweise mit ihren freien Enden (52) gegenüberliegend sind, angeordnet gegenüber dem zentralen Teil (42) des Ausrastorgans (36).

5. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktlamelle (50) sich längs ausgehend von einem Rand (46) zu der Kontaktplatte (46) vorstehend erstreckt, wodurch die letztere vertikal in Anlage gegen den Boden (25, 34) der Aufnahme (22) kommt, und dadurch, dass die festen Kontakte (26, 28) vertikal hinter die Anschlagsebene (34) der Ränder (46) der Kontaktplatte (44) zurückversetzt angeordnet sind.

6. Elektrischer Schalter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass alle festen Kontakte (26, 28) im Wesentlichen in der selben Ebene angeordnet sind.

7. Schalter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (28) der festen Kontakte (26) im Wesentlichen bündig mit dem ebenen Boden (25) der Aufnahme (22) sind, und dadurch, dass der Anlagerand (46) der Kontaktplatte (44) vertikal in Anlage gegen einen Teil (32, 34) kommt, der vorstehend am Boden (25) der Aufnahme (22) angeordnet ist.

8. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 5-7, in Kombination mit einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlamellen (50) sich längs vorstehend ausgehend von den beiden transversalen parallelen und gegenüberliegenden Rändern (46) der Kontaktplatte (44) erstrecken, durch die die letztere vertikal in Anlage gegen den Boden (25, 34) der Aufnahme kommt.

9. Schalter nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden transversalen Anlageränder (46) der Kontaktplatte (44) untereinander durch zwei parallele und gegenüberliegende Längsränder (48) verbunden sind.

10. Elektrischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer (50a) der Kontaktlamellen der Kontaktplatte (44) in permanenter Weise deformiert ist, um in elektrischen Kontakt mit einem zugeordneten festen elektrischen Kontakt zu kommen, unabhängig vom Zustand des Ausrastorgans (36).