EP0160796B1 - Schalteranordnung - Google Patents
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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- H01H27/00—Switches operated by a removable member, e.g. key, plug or plate; Switches operated by setting members according to a single predetermined combination out of several possible settings
- H01H27/06—Key inserted and then turned to effect operation of the switch
-
- H—ELECTRICITY
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- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/12—Means for earthing parts of switch not normally conductively connected to the contacts
Definitions
- the invention relates to a switch arrangement according to the preamble of claim 1 and is based on DE-A-3 204 020.
- a key switch with a cylinder lock in which the lock cylinder is a movable contact element which is permanently connected to ground via a housing wall which carries the key switch and is grounded.
- the key switch is used to ground one end of a winding of an ignition coil in the locked state of the cylinder lock by means of an axial displacement of the metal locking cylinder, so that no ignition voltage can be built up in the ignition coil.
- the locking cylinder must be grounded with a metal lock housing and a metal housing wall for the key switch. This document does not intend to protect circuit parts against static charges when the key switch is touched.
- DE-A-2 402 123 describes a cylinder lock whose metal locking cylinder is located in a plastic housing.
- the locking cylinder is connected to a first pole of a voltage source via a connecting lug radially led out of the plastic housing.
- the tumblers formed by pin columns are each connected to the second pole of the voltage source via consumers.
- metallic parts of selected pin columns can be brought into contact with the locking cylinder, so that a circuit is closed in this way.
- the locking cylinder itself forms a movable contact element. Protection of circuit parts against static charges is also not considered in this embodiment.
- such a key switch is hardly suitable for use on printed circuit boards because of its radially protruding design.
- a rotary switch is known from US-A-3 710 042, the shaft of which is intended for actuating an adjustable contact element is continuously grounded via the shaft holder. This avoids endangering users or service personnel if there is a voltage on the switch shaft due to any fault in the device having the rotary switch.
- the invention has for its object to design a switch arrangement of the type mentioned with the simplest possible means so that a harmful influence of electrostatic discharge pulses on the circuits connected to the switch arrangement is avoided.
- the earth connection element is connected to the earth of the device receiving the switch arrangement when the switch arrangement is installed, so that a user can discharge himself by touching or inserting the key via this earth connection. Although this discharge current may be uncomfortable for the user, a harmful influence on the electrical or electronic components connected to the switch arrangement is avoided.
- the radial dimensions of conventional switch arrangements can be retained, which is particularly advantageous with regard to the assembly of such switch arrangements on printed circuit boards with the narrow arrangement of components which is customary in these.
- the ground connection element is preferably designed as a plug connection with two plug elements directed coaxially to the locking cylinder, one of which is connected to the locking cylinder.
- the one plug element can be formed by a socket arranged on the bottom of the switch housing, while the locking cylinder is connected to an axially directed pin which engages in the socket and rotates in the switch housing when the locking cylinder is rotated.
- This embodiment is extremely simple and reliable, at least as long as the lock cylinder is rotated with the key both in its switched-on position and in its switched-off position.
- the switch arrangement defined in independent claim 4 solves the problem on which the invention is based with the advantage that only a single part, namely the contact spring, is required for the ground connection. This solution is therefore inexpensive to manufacture and easy to assemble.
- FIG. 1 shows a switch arrangement, generally designated 10, with a switch housing 12, comprising a lower first housing part 14, into which an upper second housing part 16 is clipped in a manner not shown.
- Fixed contact pins 20 are arranged in the bottom 18 of the lower housing part 14 and can be soldered into corresponding grid openings in a printed circuit board 22.
- a locking cylinder 24 is rotatably mounted, which can be rotated by means of a key 26.
- the locking cylinder 24 has at its lower end an axially directed, angular extension 28 which engages in a complementary recess of an actuating element 30 in order to rotate the same when the locking cylinder 24 rotates.
- the actuating element 30 is rotatably mounted in the lower housing part 14 by means of a radial flange 32 and has a radial nose 34, which serves to press a movable contact element 36 against the fixed contact elements 20 and thus to establish a switching connection. If the actuating element 30 is rotated by 90 ° from the position shown in FIG. 1, the movable contact element 36 becomes free and can lift off from the fixed contact element due to its spring-elastic pretension, so that the switching connection is interrupted.
- a contact pin 44 arranged in the axial direction of the latter is used, which penetrates the bottom of the lower housing part 14 and comes into contact with the metallic extension 28 of the locking cylinder 24 through the actuating element 30.
- the contact pin 44 is connected to an earth path of the printed circuit board 22. Regardless of the position of the locking cylinder 24, there is therefore always a conductive connection between the locking cylinder 24 and an earth line. If an operator who has become statically charged in the room grips the key 26 or the locking cylinder 24, the latter is usually charged accordingly. Differential voltages to the environment of a few thousand volts can easily arise.
- FIG. 2 The embodiment according to FIG. 2 is similar to the embodiment described in FIG. 1, however, instead of a contact pin 44 on the bottom of the lower housing part 14, a contact plate 48 is attached with a solder pin 46, on which there is the bottom of the lower housing part 14 and that Actuating element 30 supports in a bore 50 penetrating helical compression spring 52 which tensions a contact pin 54 against the underside of the locking cylinder 24.
- this solution has the advantage that the contact pin 54 is always kept in close contact with the locking cylinder 24 by the compression spring 52.
- the locking cylinder 24 carries at its lower end a contact pin 56 which engages in a contact socket 58 which is embedded in the bottom of the lower housing part 14 and penetrates the actuating element 30 and which in turn is connected to a soldering pin 60.
- FIGS. 4 and 5 A particularly preferred embodiment is shown in FIGS. 4 and 5.
- a plate spring 64 On a radially inwardly projecting support surface 62 of the lower housing part 14 there is a plate spring 64, the outer contour of which is essentially square in adaptation to the cross section of the switch housing and which has a circular cutout 66 for the locking cylinder 24.
- radial slots 68 By means of radial slots 68, four sectors 70 are formed in the plate spring 64, which are bent upwards in the manner shown in FIG. 6, so that they abut the bottom 72 of the locking cylinder 24.
- the plate spring 64 can be connected to a ground line of the connected printed circuit board 22 via contact pins 74 (FIG. 4) arranged in the lower housing part 14.
- This solution has the advantage that a large-area and thus safe, low-resistance and low-induction conductive connection is created between the locking cylinder 24 and a ground line.
- the plate spring 64 is easy and inexpensive to produce as a stamped part and can be installed in the switch housing 12 in the simplest way.
- FIGS. 6 and 7 finally shows an embodiment which is also very inexpensive and easy to manufacture and assemble.
- the conductive connection between the locking cylinder 24 and a corresponding grounding line on the printed circuit board 22 takes place via a wire-shaped contact spring 76 which is anchored at one end in a blind hole 78 in the bottom of the lower housing part 14 and at the other end on the diametrically opposite side of the Switch housing is passed through an opening 80 in the bottom of the lower housing part 14 and inserted into a corresponding grid hole in the printed circuit board 22.
- the contact spring 76 is bent around the locking cylinder 24 so that it abuts the bottom 72 of the locking cylinder housing over part of this distance.
- the design of the plate spring 64 and the wire-shaped contact spring can also be such that they rest on the locking cylinder 24 instead of on the bottom 72 of the locking cylinder housing.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und geht aus von der DE-A- 3 204 020.
- In trockenen Räumen, insbesondere wenn sie mit Bodenbelägen aus Kunststoffen ausgelegt sind, ist es ein bekanntes Phänomen, daß sich die Personen in diesen Räumen statisch aufladen. Bei einer Schalteranordnung mit Schlüsselbetätigtem Schließzylinder besteht dann die Gefahr, daß elektrostatische Aufladungen auf den Schließzylinder übertragen werden, wenn die elektrostatisch aufgeladene Person den Schalter berührt. Zwischen dem Schließzylinder und Teilen anderen Potentials in dem mit dem Schlüsselschalter verbundenen Gerät bildet sich ein elektrisches Feld aus, das wiederum in den in diesem Feld liegenden Elementen Spannungen beträchtlicher Höhe induzieren kann. Diese können ausreichen, Schaltkreise zu zerstören oder zumindest Fehlschaltungen zu bewirken. Dies spielt insbesondere dann eine Rolle, wenn der Schlüsselschalter direkt auf einer Leiterplatte montiert ist.
- Aus der oben erwähnten DE-A- 3 204 020 ist daher zwischen dem Zylinderschloss und dem Drehschalter ein zylindrisches Verbindungsstück aus einem elektrisch isolerenden Werkstoff angeordnet, das einerseits mit dem drehbaren Teil des Zylinderschlosses und anderseits mit dem Rotor des Drehschalters in Eingriff steht und eine zum Erreichen der gewünschten Spannungsfestigkeit ausreichende Länge aufweist.
- Aus der US-A-4 264 792 ist ein Schlüsselschalter mit einem Zylinderschloß bekannt, bei dem der Schließzylinder ein bewegliches Kontaktelement darstellt, das über eine den Schlüsselschalter tragende und geerdete Gehäusewand ständig mit Masse verbunden ist. Der Schlüsselschalter dient dazu, durch eine axiale Verschiebung des metallenen Schließzylinders ein Ende einer Wicklung einer Zündspule im abgeschlossenen Zustand des Zylinderschlosses zu erden, so daß in der Zündspule keine Zündspannung aufgebaut werden kann. Die Erdung des Schließzylinders setzt ein metallenes Schloßgehäuse und eine metallene Gehäusewand für den Schlüsselschalter voraus. An einen Schutz von Schaltungsteilen gegen statische Aufladungen beim Berühren des Schlüsselschalters ist in dieser Druckschrift nicht gedacht.
- In der DE-A-2 402 123 wird ein Zylinderschloß beschrieben, dessen metallener Schließzylinder sich in einem Kunststoffgehäuse befindet. Der Schließzylinder ist über eine radial aus dem Kunststoffgehäuse herausgeführte Anschlußfahne an einen ersten Pol einer Spannungsquelle angeschlossen. Die von Stiftsäulen gebildeten Zuhaltungen sind jeweils über Verbraucher mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle verbunden. Beim Einführen eines geeigneten Schlüssels und bei einer Drehung des Schließzylinders können metallische Teile ausgewählter Stiftsäulen mit dem Schließzylinder in Kontakt gebracht werden, so daß auf diese Weise ein Stromkreis geschlossen wird. Ebenso wie bei der Ausführungsform gemäß der US-A-4 264 792 bildet der Schließzylinder selbst ein bewegliches Kontaktelement. An einen Schutz von Schaltungsteilen gegen statische Aufladungen ist auch bei dieser Ausführungsform nicht gedacht. Darüber hinaus ist ein derartiger Schlüsselschalter wegen seiner radial ausladenden Bauweise für die Verwendung auf Leiterplatten kaum geeignet.
- Schließlich ist aus der US-A-3 710 042 ein Drehschalter bekannt, dessen zur Betätigung eines verstellbaren Kontaktelementes bestimmte Welle über die Wellenhalterung ständig geerdet ist. Dadurch wird eine Gefährdung von Benutzern oder Servicepersonal vermieden, wenn durch irgendeinen Fehler in dem den Drehschalter aufweisenden Gerät eine Spannung an der Schalterwelle anliegt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteranordnung der eingangs genannten Art mit möglichst einfachen Mitteln so auszubilden, daß ein schädlicher Einfluß elektrostatischer Entladungsimpulse auf die mit der Schalteranordnung verbundenen Schaltungen vermieden wird.
- Für diese Aufgabe wird im Kennzeichen des Anspruchs 1 eine erste erfindungsgemäße Lösung angegeben.
- Das Masseanschlußelement wird beim Einbau der Schalteranordnung mit der Erde des die Schalteranordnung aufnehmenden Gerätes verbunden, so daß sich ein Benutzer beim Berühren oder Einstecken des Schlüssels über diese Masseverbindung entladen kann. Dieser Entladungsstrom mag zwar für den Benutzer unangenehm sein, ein schädlicher Einfluß auf die mit der Schalteranordnung verbundene elektrischen oder elektronischen Bauelemente wird jedoch vermieden. Die radialen Abmessungen herkömmlicher Schalteranordnungen können jedoch beibehalten werden, was insbesondere im Hinblick auf die Montage derartiger Schalteranordnungen auf Leiterplatten mit der bei diesen üblichen engen Anordnung von Bauelementen von Vorteil ist.
- Vorzugsweise ist das Masseanschlußelement als Steckverbindung mit zwei koaxial zum Schließzylinder gerichteten Steckelementen ausgebildet, von denen eines mit dem Schließzylinder verbunden ist. Beispielsweise kann das eine Steckelement von einer am Boden des Schaltergehäuses angeordneten Buchse gebildet sein, während der Schließzylinder mit einem axial gerichteten Stift verbunden ist, der in die Buchse eingreift und sich beim Drehen des Schließzylinders in dem Schaltergehäuse mitdreht. Diese Ausführungsform ist äußerst einfach und zuverlässig, zumindest solange der Schließzylinder jeweils mit dem Schlüssel sowohl in seine Einschaltstellung als auch in seine Ausschaltstellung gedreht wird.
- Es gibt jedoch auch Schalteranordnungen, bei denen der Schließzylinder zum Einschalter einmal verdreht wird, jedoch nach der Kontaktgabe sofort wieder durch eine Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurückgedreht wird. Bei dieser Ausführungsform besteht die Gefahr, daß bei der vorstehend beschriebenen Steckverbindung der feste Sitz des mit dem Schließzylinder verbundenen Stiftes in der Buchse das selbsttätige Zurückdrehen des Schließzylinders verhindert. In diesem Fall kann es zweckmäßiger sein, wenn die leitende Verbindung ein unter Federbelastung am Schließzylinder schleifend anliegendes Kontaktelement umfaßt.
- Die im unabhängigen Anspruch 4 definierte Schalteranordnung löst die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe mit dem Vorteil, daß nur ein einziges Teil, nämlich die Kontaktfeder für den Masseanschluß benötigt wird. Diese Lösung ist daher preiswert in der Herstellung und einfach in der Montage.
- Eine weitere, sehr sichere Lösung erhält man bei der Schalteranordnung gemäß Anspruch 5. Die großflächige Anlage der Tellerfeder an dem Schließzylinder gewährleistet eine zuverlässige Kontaktgabe.
- Die folgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen. Es zeigen
- Fig. 1 einen die Schließzylinderachse enthaltenden Schnitt durch eine Schalteranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 2 und 3 jeweils einen die Schließzylinderachse enthaltenden Teilschnitt durch eine zweite bzw. dritte Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 4 eine Draufsicht auf das offene Schaltergehäuse in Richtung der Schließzylinderachse auf eine vierte Ausführungsform der Erfindung,
- Fig. 5 einen Teilschnitt entlang Linie V-V in Figur 4, wobei der Schließzylinder mit eingezeichnet ist und
- Fig. 6 und 7 den Figuren 4 und 5 entsprechende Darstellungen einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
- In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Figur 1 erkennt man eine allgemein mit 10 bezeichnete Schalteranordnung mit einem Schaltergehäuse 12, umfassend ein unteres erstes Gehäuseteil 14, in das ein oberes zweites Gehäuseteil 16 in nicht dargestellter Weise eingeklipst ist. Im Boden 18 des unteren Gehäuseteiles 14 sind feststehende Kontaktstifte 20 angeordnet, welche in entsprechende Raster- öffnungen einer Leiterplatte 22 einlötbar sind.
- In dem oberen Gehäuseteil 16 ist ein Schließzylinder 24 drehbar gelagert, der mittels eines Schlüssels 26 verdreht werden kann. Der Schließzylinder 24 trägt an seinem unteren Ende einen axial gerichteten kantigen Fortsatz 28, der in eine komplementäre Vertiefung eines Betätigungselementes 30 eingreift, um dieses bei einer Drehung des Schließzylinders 24 mitzudrehen. Das Betätigungselement 30 ist mittels eines radialen Flansches 32 in dem unteren Gehäuseteil 14 drehbar gelagert und weist eine radiale Nase 34 auf, die dazu dient, ein bewegliches Kontaktelement 36 an die feststehenden Kontaktelemente 20 anzudrücken und damit eine Schaltverbindung herzustellen. Wird das Betätigungselement 30 aus der in der Figur 1 dargestellten Stellung um 90° verdreht, so wird das bewegliche Kontaktelement 36 frei und kann aufgrund seiner federelastischen Vorspannung von dem feststehenden Kontaktelement abheben, so daß die Schaltverbindung unterbrochen ist.
- Zur Herstellung eines Massekontaktes zwischen einer Erdungsleitung der Leiterplatte 22 und dem Schließzylinder 24 dient ein in Achsrichtung des letzteren angeordneter Kontaktstift 44, der den Boden des unteren Gehäuseteils 14 durchsetzt und mit dem metallischen Fortsatz 28 des Schließzylinders 24 durch das Betätigungselement 30 hindurch in Berührung tritt. Der Kontaktstift 44 ist mit einer Erdungsbahn der Leiterplatte 22 verbunden. Unabhängig von der Stellung des Schließzylinders 24 besteht damit stets eine leitende Verbindung zwischen dem Schließzylinder 24 und einer Erdungsleitung. Greift eine Bedienungsperson, die sich im Raum statisch aufgeladen hat, an den Schlüssel 26 oder den Schließzylinder 24, so wird letzterer üblicherweise entsprechend aufgeladen. Dabei können ohne weiteres Differenzspannungen zur Umgebung in Höhe von einigen tausend Volt entstehen. Ohne die permanente Erdung des Schließzylinders 24 bestünde die Gefahr, daß sich die auf dem Schließzylinder befindlichen Ladungen unkontrolliert über eines des Kontaktelemente 36 und 20 entladen, wodurch der Signalfluß in einer angeschlossenen Schaltung empfindlich gestört werden kann. Diese unkontrollierte Entladung des Schließzylinders 24 über Teile der angeschlossenen Schaltung wird durch die permanente leitende Verbindung mit einem Masseanschluß vermieden.
- Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist ähnlich der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform, wobei jedoch anstelle eines Kontaktstiftes 44 an dem Boden des Gehäuseunterteiles 14 eine mit einem Lötstift 46 versehene Kontaktplatte 48 befestigt ist, auf der sich eine den Boden des Gehäuseunterteiles 14 und das Betätigungselement 30 in einer Bohrung 50 durchsetzende Schraubendruckfeder 52 abstützt, die einen Kontaktstift 54 gegen die Unterseite des Schließzylinders 24 spannt. Gegenüber der Lösung gemäß Fig. 1 hat diese Lösung den Vorteil, daß der Kontaktstift 54 durch die Druckfeder 52 stets in enger Berührung mit dem Schließzylinder 24 gehalten wird.
- Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform trägt der Schließzylinder 24 an seinem unteren Ende einen Kontaktstift 56, der in eine in dem Boden des Gehäuseunterteiles 14 eingelassene und das Betätigungselement 30 durchsetzende Kontaktbuchse 58 eingreift, die ihrerseits mit einem Lötstift 60 verbunden ist.
- Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist in den Fig 4. und 5 dargestellt. Auf einer radial nach innen ragenden Stützfläche 62 des Gehäuseunterteiles 14 liegt eine Tellerfeder 64 auf, deren Außenumriß in Anpassung an den Querschnitt des Schaltergehäuses im wesentlichen quadratisch ist und die einen kreisförmigen Ausschnitt 66 für den Schließzylinder 24 besitzt. Durch radiale Schlitze 68 sind in der Tellerfeder 64 vier Sektoren 70 gebildet, die in der in der Fig. 6 ersichtlichen Weise nach oben gebogen sind, so daß sie am Boden 72 des Schließzylinders 24 anliegen. Die Tellerfeder 64 ist über im Gehäuseunterteil 14 angeordnete Kontaktstifte 74 (Fig. 4) mit einer Masseleitung der angeschlossenen Leiterplatte 22 verbindbar. Diese Lösung hat den Vorteil, daß eine großflächige und damit sichere, niederohmige und induktionsarme leitende Verbindung zwischen dem Schließzylinder 24 und einer Masseleitung geschaffen wird. Zudem ist die Tellerfeder 64 als Stanzteil einfach und preiswert herzustellen und auf einfachste Weise in dem Schaltergehäuse 12 zu montieren.
- Die Ausführungsform gemäß den Fig. 6 und 7 schließlich zeigt eine ebenfalls sehr preiswert und einfach herzustellende und zu montierende Ausführungsform. Die leitende Verbindung zwischen dem Schließzylinder 24 und einer entsprechenden Erdungsleitung auf der Leiterplatte 22 erfolgt über eine drahtförmige Kontaktfeder 76, die mit ihrem einen Ende in ein Sackloch 78 in dem Boden des Gehäuseunterteiles 14 verankert ist und mit ihrem anderen Ende auf der diametral gegenüberliegenden Seite des Schaltergehäuses durch eine Öffnung 80 in dem Boden des Gehäuseunterteiles 14 hindurchgeführt und in eine entsprechende Rasterbohrung der Leiterplatte 22 eingesteckt ist. Zwischen dem Sackloch 78 und der Durchbrechung 80 ist die Kontaktfeder 76 um den Schließzylinder 24 so herumgebogen, daß sie auf einem Teil dieser Strecke an dem Boden 72 des Schließzylindergehäuses schleifend anliegt. Dadurch ergibt sich wiederum ein niederohmiger Kontakt zwischen der Kontaktfeder 76 und dem Schließzylinder 24. Die Ausbildung der Tellerfeder 64 und der drahtförmigen Kontaktfeder kann auch so getroffen sein, daß sie an dem Schließzylinder 24 statt an dem Boden 72 des Schließzylindergehäuses anliegen.
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