EP0583715B1 - Elektrisches Schaltgerät - Google Patents

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EP0583715B1
EP0583715B1 EP93112752A EP93112752A EP0583715B1 EP 0583715 B1 EP0583715 B1 EP 0583715B1 EP 93112752 A EP93112752 A EP 93112752A EP 93112752 A EP93112752 A EP 93112752A EP 0583715 B1 EP0583715 B1 EP 0583715B1
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EP
European Patent Office
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switching device
switching
spring
housing
fixed contact
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EP93112752A
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English (en)
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EP0583715A1 (de
Inventor
Heinz Dieter Schmitz
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ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/58—Electric connections to or between contacts; Terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H5/00—Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
    • H01H5/04—Energy stored by deformation of elastic members
    • H01H5/30—Energy stored by deformation of elastic members by buckling of disc springs

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching device, in particular switches or buttons, with a housing with connecting leads therein, with fixed contact pieces and at least one self-resetting movable contact piece, which is designed as a switching spring which is used in the housing moisture-tight, which fixed contact pieces with the in the housing molded or mechanically held connecting conductors are connected in one piece.
  • a switching device which is designed as a button with snap contact and has a low overall height.
  • the snap contact is arranged on a printed circuit board in the correct position and function, and is sealed and fixed airtight on the printed circuit board by means of an adhesive film.
  • this arrangement behaves similarly to a bellows, so that dust, moist air and the like are sucked into the switching system with each switching operation, unless all-round good adhesive adhesion of the cover film is guaranteed.
  • This is the problem of the arrangement described, since the snap contact and the adhesive film fixing it can only be applied after the printed circuit board has been fully assembled. In this case, solder residues and dirt and the like act as adhesion preventers, so that the adhesive bond can be interrupted locally.
  • This known switching device is of compact design, but due to the contact elements provided, it can lead to incorrect switching as a result of bouncing of the movable contact piece and erosion.
  • the switching spring serving as a movable contact piece has a triangular shape, that the contacting with the fixed contact pieces is provided at the corner points and in the middle of each triangular switching spring, that the switching spring has bulges at the points provided for contacting the fixed contact pieces and that the switch spring is glued airtight to the housing by means of adhesive film.
  • a preferred embodiment of the invention provides that at least two switching springs are provided, which are used to selectively contact a common fixed contact piece.
  • each switching spring has a triangular shape.
  • An arrangement of the switch springs, in which the switch springs are directed towards one another with their tips, has proven to be particularly advantageous when it comes to contacting a common fixed contact piece.
  • the housing is prepared in such a way that a precisely contoured receptacle allows the contact-fitting switching spring assembly to be inserted with a precise fit and enables a simple sealing at the edge between the housing and the spring surface.
  • the switching spring advantageously consists of a highly conductive spring material and is designed as a self-resetting snap contact.
  • the switching spring is curved or it can have a trough-shaped impression, which gives the switching spring a monostable switching behavior.
  • the switching springs In order to improve contacting with the fixed contact pieces, it may be expedient to provide the switching springs with bulges at the points provided for contacting. These bulges can be formed either by appropriate impressions or by molding.
  • the switching device according to the invention with all the configurations described above is designed as a short-stroke switching device with a switching travel ⁇ 2 mm.
  • a preferred use of the switching device according to the invention can be installed in a multiple switching device, for. B. window switch for motor vehicles may be provided, each switch spring by an actuator, for. B. rocker is acted upon.
  • an electrical switching device is shown in plan view, which has two pairs of switching springs 14 and a housing 12 made of plastic with fixed contact pieces 18, 20, 22 held therein in recesses 15.
  • the two switching springs 14 are flat and are arranged at a short distance from the fixed contact pieces 18, 20, 22.
  • the switching springs 14 are preferably made of highly conductive spring bronze and serve as a movable contact piece.
  • the fixed contact pieces 18, 20, 22 located below the relevant switching spring 14 are connected to one another and thereby one or more circuits are closed via conductor tracks 16.
  • the switching springs 14 are each slightly upwards, i. H. away from the fixed contact pieces, arched, which enables their function as a snap contact. Due to the material-related stiffness of the switching springs 14, these have the tendency to return to their starting position when they are pressed by pushing in the direction of the fixed contact pieces 18, 20, 22.
  • the electrical switching device shown and described in Figure 1 is shown in partial section in side view.
  • the other features shown are designated by the corresponding reference numerals as in FIG. 1.
  • the explanations in this regard accordingly also apply to the illustration in FIG. 2.
  • the sealing of the switching springs 14 in the plastic molded housing 12 can be provided in various ways. Either the switch springs 14 are taped in accordance with the switches of the known type by means of an adhesive film 24 in the plastic molded housing 12, so that the problem of the reduction in liability which occurs in the known switches as a result of solder residues and contamination cannot be taken care of here, or the switch springs 14 are shaped. and / or anchored in the plastic housing 12, e.g. B. clamped between lateral boundaries and sealed by means of sealing compound.
  • Such lateral boundaries can, for. B. be formed on each of the triangular sides of the switching spring 14 on the housing 12.
  • the triangular edges of the switch springs are each supported by the limits not shown here non-positively, whereby the elasticity inherent in the plastic is used. As a result, slight changes in distance when the switching spring 14 is actuated are irrelevant.
  • Another possibility of holding the switching springs 14 may be that on the plastic housing 12, for. B. hook-like formations are also provided in the region of the triangle sides, between which the switching springs 14 are guided and are held by the hook-shaped projection of the molding.
  • conductor tracks 16, resistors 30 and LED 32 are connected to one another.
  • the switching device shown in detail in FIG. 2 is a so-called window switch for installation in motor vehicles.
  • the switching springs 14 with the movable contact pieces are inserted into precisely fitting recesses 15, possibly with bead-like formations.
  • This contact arrangement 14 is sealed airtight with an adhesive film 24, so that the wear due to erosion is negligible when the contacts 14, 18, 20, 22 are actuated.
  • a button 26 is used to actuate the movable contact 14, which button has only a small switching travel due to the small switching stroke of the switching springs 14.
  • the low overall height of the switching device according to the invention proves to be advantageous, since switches of this type are often accommodated in the door trim of the motor vehicles, where, due to the design, there are only small installation depths and switches installed there may only have small overall heights.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere Schalter oder Taster, mit einem Gehäuse mit darin befindlichen Anschlußleitern, mit festen Kontaktstücken und wenigstens einem selbstrückstellenden beweglichen Kontaktstück, das als Schaltfeder ausgebildet ist, die im Gehäuse feuchtigkeitsdicht eingesetzt ist, welche festen Kontaktstücke mit den im Gehäuse umspritzten oder mechanisch gehaltenen Anschlußleitern einstükkig verbunden sind.
  • Es ist ein Schaltgerät vorgeschlagen worden, das als Taster mit Sprungkontakt ausgebildet ist und eine geringe Bauhöhe aufweist. Hierbei ist der Sprungkontakt auf einer Leiterplatte lage- und funktionsgerecht angeordnet und mittels einer Klebefolie luftdicht auf der Leiterplatte abgeklebt und fixiert. Bei Betätigung des Sprungkontaktes verhält sich diese Anordnung ähnlich einem Blasebalg, so daß bei jedem Schaltvorgang Staub, feuchte Luft und ähnliches in das Schaltsystem eingesaugt werden, sofern nicht eine allseits umschließende gute Klebehaftung der Abdeckfolie gewährleistet ist. Hierin liegt das Problem der beschriebenen Anordnung, da die Anbringung des Sprungkontaktes sowie der diesem fixierenden Klebefolie erst nach Fertigmontage der Leiterplatte erfolgen kann. Hierbei wirken Lötrückstände sowie Verschmutzungen und ähnliches als Haftverhinderer, so daß die Klebehaftung örtlich unterbrochen sein kann.
  • Ungünstig ist hierbei auch, daß der Sprungkontakt auf der Kupferschicht der Leiterplatte aufliegt und diese infolge der Schaltbewegung des Sprungkontaktes infolge Reibverschleiß stetig abgetragen wird. Hierdurch entstehen hohe Übergangswiderstände, welche sich nachteilig auf die Schaltleistung des Schaltgerätes auswirken.
  • Aus der US-A-4331851 ist ein Schaltgerät mit einer Leiterplatte mit darauf montierten Schaltkontaktstellen zur Dateneingabe bekannt, wobei jeweils ein sehr flaches, das heißt mit einer Dicke entsprechend etwa der Leiterplattendicke, Gehäuse mit einer nach oben offenen Ausnehmung, in welche einerseits feste Kontaktstücke mit daran befindlichen Anschlußleitern und darüber einer scheibenförmigen Schnappfeder aus leitenden Material angeordnet ist. Auf dieser Anordnung befindet sich eine wasserabweisende Dichtung, z. B. aus Latex, welche von einer ringförmigen Abdeckung, die mit dem Gehäuse verschweißt ist, gehalten ist. In der Mitte der ringförmigen Abdeckung befindet sich eine runde Öffnung, durch welche die Betätigung der als bewegliches Kontaktstück dienenden kreisrunden Federscheibe mittels eines die runde Öffnung in der Mitte der Abdeckung durchgreifenden Betätigungselements erfolgt.
  • Dieses bekannte Schaltgerät ist zwar kompakt gestaltet, kann aber aufgrund der vorgesehenen Kontaktelemente zu Fehlschaltungen führen infolge von Prellen des beweglichen Kontaktstücks sowie Abbrand.
  • Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung ein Schaltgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das unter Beibehaltung des Schaltprinzips und der geringen Bauhöhe einfach gestaltet und kostengünstig herstellbar ist und die aufgezeigten Nachteile vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, daß die als bewegliches Kontaktstück dienende Schaltfeder Dreieckform hat, daß die Kontaktierung mit den festen Kontaktstücken an den Eckpunkten und in der Mitte jeder dreieckförmigen Schaltfeder vorgesehen ist, daß die Schaltfeder an den zur Kontaktierung mit den festen Kontaktstücken vorgesehenen Stellen Auswölbungen aufweist und daß die Schaltfeder mittels Klebefolie luftdicht mit dem Gehäuse verklebt ist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß wenigstens zwei Schaltfedern vorgesehen sind, die zur wahlweisen Kontaktierung eines gemeinsamen festen Kontaktstückes dienen.
  • Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß jede Schaltfeder Dreieckform aufweist. Dabei erweist sich eine Anordnung der Schaltfedern, bei der die Schaltfedern mit ihren Spitzen aufeinander zu gerichtet sind als besonders günstig, wenn es um die Kontaktierung eines gemeinsamen festen Kontaktstückes geht.
  • Entsprechend der Kontur der Schaltfeder ist das Gehäuse derart vorbereitet, daß es eine konturgenaue Aufnahme das paßgenaue Einlegen der Kontaktstück-Schaltfeder-Baueinheit erlaubt und eine einfache Abdichtung am Rand zwischen dem Gehäuse und der Federfläche ermöglicht.
  • Vorteilhafterweise besteht die Schaltfeder aus gut leitfähigem Federwerkstoff und ist als selbstrückstellender Sprungkontakt ausgebildet. Hierzu ist die Schaltfeder gewölbt oder sie kann eine muldenförmige Einprägung aufweisen, die der Schaltfeder ein monostabiles Schaltverhalten verleiht.
  • Um die Kontaktierung mit den festen Kontaktstücken zu verbessern, kann es zweckmäßig sein, die Schaltfedern an den zur Kontaktierung vorgesehenen Stellen mit Auswölbungen zu versehen. Diese Auswölbungen können entweder durch entsprechende Einprägungen oder durch Anformungen gebildet sein.
  • Das erfindungsgemäße Schaltgerät mit allen den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen ist als Kurzhub-Schaltgerät mit einem Schaltweg ≦ 2 mm ausgebildet. Eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Schaltgerätes kann durch Einbau in einem Mehrfachschaltgerät, z. B. Fensterheberschalter für Kraftfahrzeuge, vorgesehen sein, wobei jede Schaltfeder von einem Betätigungselement, z. B. Wippe, beaufschlagbar ist.
  • Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstände der Unteransprüche.
  • Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    ein erfindungsgemäßes Schaltgerät in Draufsicht,
    Figur 2
    das Schaltgerät nach Figur 1 im Teilschnitt von der Seite.
  • In Figur 1 ist ein elektrisches Schaltgerät in Draufsicht gezeigt, welches zwei Schaltfedernpaare 14 sowie ein Gehäuse 12 aus Kunststoff mit darin in Ausnehmungen 15 gehaltenen festen Kontaktstücken 18, 20, 22 aufweist. Die beiden Schaltfedern 14 sind flächig ausgebildet und in geringem Abstand zu den festen Kontaktstücken 18, 20, 22 angeordnet.
  • Die Schaltfedern 14 bestehen vorzugsweise aus gut leitfähiger Federbronze und dienen als bewegliches Kontaktstück.
  • Bei Betätigung des elektrischen Schaltgerätes durch Niederdrücken einer der Schaltfedern 14 werden die unterhalb der betreffenden Schaltfeder 14 befindlichen festen Kontaktstücke 18, 20, 22 miteinander verbunden und hierdurch über Leiterbahnen 16 ein oder mehrere Stromkreise geschlossen. Die Schaltfedern 14 sind jeweils leicht nach oben, d. h. von den festen Kontaktstücken weg, gewölbt, wodurch ihre Funktion als Sprungkontakt ermöglicht ist. Aufgrund der materialbedingten Formsteifigkeit der Schaltfedern 14 haben diese nämlich bei ihrer Betätigung durch Niederdrücken in Richtung der festen Kontaktstück 18, 20, 22 das Bestreben, wieder in ihre Ausgangsstellung zu gelangen.
  • In Figur 2 ist das in Figur 1 darstellte und beschriebene elektrische Schaltgerät im Teilschnitt in Seitenansicht wiedergegeben. Die weiteren dargestellten Merkmale sind mit den entsprechenden Bezugsziffern wie in Figur 1 bezeichnet. Die diesbezüglichen Erläuterungen gelten demgemäß auch für die Darstellung in Figur 2. Die Abdichtung der Schaltfedern 14 in dem Kunststofformgehäuse 12 kann auf verschiedene Weise vorgesehen sein. Entweder werden die Schaltfedern 14 entsprechend den Schaltern der bekannten Art mittels einer Klebefolie 24 in dem Kunststofformgehäuse 12 abgeklebt, so daß das bei den bekannten Schaltern auftretende Problem der Haftungsminderung infolge von Lötrückständen und Verunreinigungen hier nicht zu besorgen ist, oder die Schaltfedern 14 werden form- und/oder kraftschlüssig in dem Kunststoffgehäuse 12 verankert, z. B. zwischen seitlichen Begrenzungen eingeklemmt und mittels DIchtungsmasse versiegelt. Derartige seitliche Begrenzungen können z. B. an jeder der Dreieckseiten der Schaltfeder 14 am Gehäuse 12 angeformt sein. Dabei stützen sich die Dreieckkanten der Schaltfedern jeweils an den hier nicht näher dargestellten Begrenzungen kraftschlüssig ab, wobei die dem Kunststoff innewohnende Elastizität genutzt wird. Hierdurch sind geringfügige Abstandsänderungen bei Betätigung der Schaltfeder 14 unbeachtlich. Eine andere Möglichkeit der Halterung der Schaltfedern 14 kann darin bestehen, daß an dem Kunststoffgehäuse 12, z. B. ebenfalls im Bereich der Dreiecksseiten hakenähnliche Anformungen vorgesehen sind, zwischen denen die Schaltfedern 14 geführt sind und durch den hakenförmigen Vorsprung der Anformung gehalten sind.
  • Außerdem sind in den gezeigten Anordnungen Leiterbahnen 16, Widerstände 30 und LED 32 miteinander verbunden.
  • Bei dem in Figur 2 ausschnittsweise gezeigten Schaltgerät handelt es sich um einen sogenannten Fensterheberschalter zum Einbau in Kraftfahrzeugen. In paßgenaue Ausnehmungen 15 ggf. mit wulstartigen Anformungen sind die Schaltfedern 14 mit den beweglichen Kontaktstücken eingesetzt. Diese Kontaktanordnung 14 ist mit einer Klebefolie 24 luftdicht abgedichtet, so daß bei Betätigung der Kontakte 14, 18, 20, 22 der Verschleiß durch Abbrand vernachlässigbar ist.
  • Zur Betätigung des beweglichen Kontaktes 14 dient eine Taste 26, die aufgrund des geringen Schalthubs der Schaltfedern 14 nur einen geringen Schaltweg hat.
  • Insbesondere bei diesem Anwendungsfall erweist sich die geringe Bauhöhe des erfindungsgemäßen Schaltgerätes als vorteilhaft, da derartige Schalter häufig in der Türverkleidung der Kraftfahrzeuge untergebracht werden, wo konstruktionsbedingt nur geringe Montagetiefen bestehen und dort installierte Schalter nur geringe Bauhöhen aufweisen dürfen.

Claims (12)

  1. Elektrisches Schaltgerät, insbesondere Schalter oder Taster, mit einem Gehäuse (12) mit darin befindlichen Anschlußleitern (16), mit festen Kontaktstücken (18, 20, 22) und wenigstens einem selbstrückstellenden beweglichen Kontaktstück (14), das als Schaltfeder (14) ausgebildet ist, die im Gehäuse (12) feuchtigkeitsdicht eingesetzt ist, welche festen Kontaktstücke (18, 20, 22) mit den im Gehäuse (12) umspritzten oder mechanisch gehaltenen Anschlußleitern (16) einstückig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die als bewegliches Kontaktstück (14) dienende Schaltfeder (14) Dreieckform hat, daß die Kontaktierung mit den festen Kontaktstücken (18, 20, 22) an den Eckpunkten und in der Mitte jeder dreieckförmigen Schaltfeder (14) vorgesehen ist, daß die Schaltfeder (14) an den zur Kontaktierung mit den festen Kontaktstücken (18, 20, 22) vorgesehenen Stellen Auswölbungen aufweist und daß die Schaltfeder (14) mittels Klebefolie (24) luftdicht mit dem Gehäuse (12) verklebt ist.
  2. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Schaltfedern (14) vorgesehen sind, die zur wahlweisen Kontaktierung eines gemeinsamen festen Kontaktstückes (22) dienen.
  3. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfeder (14) bei Betätigung wenigstens ein festes Kontaktstück (18, 20, 22) kontaktiert.
  4. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfeder (14) Dreieckform aufweist.
  5. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfeder (14) gewölbt ist und als selbstrückstellender Sprungkontakt ausgebildet ist.
  6. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfedern (14) an den zur Kontaktierung mit den festen Kontaktstücken (18, 20, 22) vorgesehenen Stellen Auswölbungen aufweisen.
  7. Elektrisches Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswölbungen durch Anformungen gebildet sind.
  8. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät als Kurzhub-Schaltgerät mit einem Schaltweg ≦ 2 mm ausgebildet ist.
  9. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfedern (14) mittels Klebefolie (24) mit dem Gehäuse (12) luftdicht verklebt sind.
  10. Elektrisches Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußleiter (16) form- und/oder kraftschlüssig im Gehäuse (12) gehalten sind.
  11. Elektrisches Schaltgerät, nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaltfeder (14) von einem Betätigungselement (26), z. B. Wippe, beaufschlagbar ist.
  12. Verwendung eines elektrischen Schaltgerätes nach einem der vorherigen Ansprüche in einem Mehrfach-Schaltgerät, z. B. Fensterheberschalter für Kraftfahrzeuge.
EP93112752A 1992-08-14 1993-08-09 Elektrisches Schaltgerät Expired - Lifetime EP0583715B1 (de)

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DE4226937A DE4226937A1 (de) 1992-08-14 1992-08-14 Elektrisches Schaltgerät
DE4226937 1992-08-14

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Publication Number Publication Date
EP0583715A1 EP0583715A1 (de) 1994-02-23
EP0583715B1 true EP0583715B1 (de) 1997-04-09

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EP93112752A Expired - Lifetime EP0583715B1 (de) 1992-08-14 1993-08-09 Elektrisches Schaltgerät

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EP0583715A1 (de) 1994-02-23
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