EP0643408B1

EP0643408B1 - Tastschalter

Info

Publication number: EP0643408B1
Application number: EP94107338A
Authority: EP
Inventors: Karl-Heinz Bauer; Anton Rüttiger; Gerold Eckert; Edgar Maisch
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1997-07-30
Anticipated expiration: 2014-05-11
Also published as: JPH07169364A; ES2106405T3; DE4330576C1; EP0643408A1; US5545864A

Description

Die Erfindung betrifft einen Tastschalter mit einem Schaltstößel, bei dessen Hub ein Druckpunkt, eine Kontaktgabe und eine Rückstellspannung unter Federwirkung erzeugt werden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Tastschalter sind in dem DE-GM 81 14 214, der DE 35 20 848 A1, der EP 0 074 004 A2, der EP 0 123 818 A1 und der EP 0 515 943 A2 beschrieben. Bei diesen sind für die Funktionen: Druckpunkterzeugung, Kontaktgabe und Rückstellung je eigene Federelemente vorgesehen. Der Bau- und Montageaufwand ist dementsprechend groß. Außerdem ergeben sich Schwierigkeiten, wenn der Schalthub des Schaltstößels nur klein ist und sichergestellt sein soll, daß beim Hub der Druckpunkt vor dem Schaltpunkt liegt.
In der DE 24 50 742, die als nächstliegender Stand der Technik ansgesehen wird, ist ebenfalls ein Tastschalter der eingangs genannten Art beschrieben. Bei diesem wird nach relativ großem Hub ein deutlich fühlbarer Druckpunkt erreicht bei relativ kleinem Kontaktdruck.
Im übrigen kann durch das Betätitugngsorgan der Kontaktdruck nicht unterstützt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tastschalter der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem bei einfachem Aufbau auch bei einem kurzen Hub eine sichere Kontaktbetätigung nach dem Überwinden eines Druckpunktes erreicht ist.
Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Das einteilige Federelement übernimmt die Funktionen Druckpunkterzeugung, Kontaktgabe bzw. Kontaktöffnung und Rückstellung des Schaltstößels. Der Bauaufwand und der Montageaufwand sind gering. Das Federelement ist als Stanz-Biegeteil auch einfach herstellbar. Außerdem ist durch das Federelement auch ein sehr kleiner Aufbau des Tastschalters möglich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
In der Zeichnung zeigen:

Figur 1
eine Ansicht einer ersten Ausführung eines Tastschalters, etwa um den Faktor 10 vergrößert,
Figur 2
eine Fig. 1 entsprechende Ansicht in der Stellung beim Überschreiten des Druckpunktes,
Figur 3
eine Seitenansicht zu Fig. 2,
Figur 4
eine Fig. 1 entsprechende Ansicht bei erfolgter Kontaktgabe,
Figur 5
eine Seitenansicht zu Fig. 4,
Figur 6
eine zweite Ausführung des Tastschalters in einer Fig. 1 entsprechenden Ansicht,
Figur 7
ein Kraft-Wegdiagramm des Tastschalters.

Ein Gehäuse 1 ist über eine Platine 2 angeordnet, auf der sich u. a. zwei mittels eines Tastschalters 3 zu verbindende Leitflächen 4, 5 befinden.
Der Tastschalter 3 weist einen Schaltstößel 6 auf. Ein Finger 7 des Schaltstößels 6 ragt durch das Gehäuse 1 und ist mittels eines Betätigungsgliedes 8 beaufschlagbar. Am Schaltstößel 6 ist eine Rippe 9 ausgebildet, die in einer Freisparung 10 des Gehäuses 1 liegt. Statt dessen oder zusätzlich kann der Schaltstößel 6 auch an den Stellen 11,12 des Gehäuses 1 (vgl. Fig. 3) seitlich geführt sein. In jedem Fall ist der Schaltstößel 6 in Längsrichtung reibungsarm geführt.
Am Schaltstößel 6 ist ein Ausleger 13 ausgebildet, der mit einem Durchbruch 14 versehen ist. Beim Ausleger 13 ist am Gehäuse 1 eine Schräge 15 ausgebildet, auf der der Ausleger 13 in der weiter unten näher beschriebenen Weise gleitet.
Der Tastschalter 3 weist ein einteiliges Federelement 16 auf, das von einem Stanz-Biegeteil, beispielsweise aus teilvergoldetem V2A-Stahl, hergestellt ist. Das Federelement bildet zwei haarnadelförmig gebogene Führungsschenkel 17, 18, die sich durch den Durchbruch 14 des Schaltstößels 6 erstrecken und in eine Aufnahme 19 des Gehäuses 1 gesteckt sind. Der Führungsschenkel 17 geht in einen Verbindungsschenkel 20 über, der elektrisch kontaktierend auf der Leitfläche 4 aufsitzt. Zur Verbesserung der Kontaktgabe können Sicken am Verbindungsschenkel 20 ausgebildet sein. An den Verbindungsschenkel 20 schließt sich haarnadelförmig umgebogen ein federnder Rückstellarm 21 an, dessen freies Ende 22 an einer Noppe 23 des Auslegers 13 des Schaltstößels 6 anliegt.
Am Führungsschenkel 18 ist in der Ausgangsstellung (vgl. Fig. 1) unterhalb des Auslegers 13 eine schräge Stufe 24 ausgebildet. An das untere Ende 25 des Führungsschenkels 18 schließt sich ein federnder Kontaktarm 26 des Federelementes 16 an, dessen Kontaktnoppe 27 in der Ausgangsstellung oberhalb der Leitfläche 5 liegt. Der Kontaktarm 26 kann auch in zwei oder mehrere Kontaktfinger auslaufen.
Die Funktionsweise des beschriebenen Tastschalters ist etwa folgende:
In der Ausgangsstellung (Fig. 1) ist der Schaltstößel 6 mittels des unter Vorspannung stehenden Rückstellarmes 21 nach oben gehalten. Der Schaltstößel 6 findet dadurch am Gehäuse 1 einen Anschlag. Wird dann auf das Betätigungsglied 8 in Richtung des Pfeiles (A) gedrückt, dann drückt die Kante 28 des Durchbruches 14 auf die schräge Stufe 24, so daß sich der Führungsschenkel 18 zum Führungsschenkel 17 hin verschwenkt, wodurch eine Vorspannung zwischen den Führungsschenkeln 17,18 entsteht. Dabei ist eine fühlbare Kraft aufzubringen. Der Druckanstieg ist im Diagramm der Fig 7 im Bereich (a) gezeigt.
Ist die Kante 28 am Ende der Stufe 24 angelangt (vgl. Fig. 2) dann ist der Druckpunkt (D) (vgl. Fig 7) erreicht. Bis dahin hat sich der Stößel in Richtung des Pfeiles (B) verschoben.
Bei Erreichen des Druckpunktes (D) verschiebt sich bei der weiteren Betätigung in Richtung des Pfeiles (A) der Ausleger 13 auf der Schräge 15, so daß er sich etwa in Richtung des Pfeiles (C) im Sinne einer Kippbewegung weiterbewegt. Der oberhalb der Kante 28 bestehende Rand 29 drückt nun am unteren Ende 25 den Führungs schenkel 18 weiter gegen den Führungsschenkel 17. Dadurch klappt der Kontaktarm 26 auf die Leitfläche 5. Dabei ist ein gegenüber dem Druckpunkt (D) abfallender Betätigungsdruck aufzubringen. Dieser Druckbereich ist im Diagramm nach Fig. 7 mit (b) bezeichnet.
Gegen Ende des Betätigungshubes trifft eine Nase 30 des Schaltstößels 6 auf den Kontaktarm 26, so daß sich dieser verformt, wodurch der Kontaktdruck erhöht wird (vgl. Fig. 4). Dieser Druckbereich ist im Diagramm nach Fig. 10 mit (d) bezeichnet. Der Anpreßdruck (P) des Kontaktarms 26 auf die Leitfläche 5 ist größer als der Druck am Druckpunkt (D).
Während des beschriebenen Hubs hat sich der Rückstellarm 21 gespannt (vgl. Fig. 1 mit Fig. 4).
Nach dem Freigeben des Betätigungsgliedes 8 entspannen sich der Kontaktarm 26 und der Rückstellarm 21, wodurch der Schaltstößel 6 und das Betätigungsglied 8 in ihre Ausgangsstellung (Fig. 1) zurückgebracht werden. Im Diagramm nach Fig. 7 ist diese Rückbewegung in der unteren Kurve gezeigt.
Der Hub des Schaltstößels 6 liegt zwischen 1 mm und 2 mmm, im Diagramm nach Fig. 10 bei etwa 1,2 mm. Der Druckpunkt (D) ist bei 0,25 mm erreicht.
Das Betätigungsglied 8 ist im Ausführungsbeispiel kippbar am Gehäuse 1 gelagert (vgl. Fig. 3, 5). Es ist dabei um einen Vorsprung 31 kippbar, der einer Betätigungsfläche 32 für den Finger 7 des Schaltstößels 6 gegenübersteht. Am Betätigungsglied 8 ist ein Lichtleiter 33 befestigt, der einer LED-Lichtquelle 34 der Platine 2 gegenübersteht. Der Schaltstößel 6 kann jedoch auch mit anderen Betätigungsgliedern 8 geschaltet werden.
Wie das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, ist es für die mechanische und elektrische Verbindung des Tastschalters 3 mit der Platine 2 nicht notwendig, daß die Platine 2 mit dem Tastschalter 3 zugeordneten Durchbrechungen versehen ist oder Lötverbindung hergestellt werden müssen. Die Kontaktierung der Leitflächen 4,5 erfolgt durch einfaches Aufdrücken des Tastschalters 3, speziell des Verbindungsschenkels 20 und im Schaltfall dessen Kontaktarms 26.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird die nach dem Erreichen des Druckpunktes (D) erfolgende Kippbewegung des Schaltstößells 6 in Richtung des Pfeiles (C) nicht durch die Schräge 15 und eine entsprechende Anformung des Auslegers 13 erreicht. Die Kippbewegung ist vorteilhaft, weil sie bei der von der am Finger 7 erfolgenden Kraftbeaufschlagung entfernten Lage des Durchbruchs 14 zu einer verringerten Reibung führt und einen hohen Kontaktdruck (P) ermöglicht.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist zur Erzeugung dieser Kippbewegung am unteren Ende des Führungsschenkels 17 eine Ausformung 35 ausgebildet, auf die nach Erreichen des Druckpunktes (D) eine der Kante 28 gegenüberliegende Kante 36 der Durchbrechung 14 trifft. In diesem Fall übernimmt das einteilige Federelement 16 auch die Funktion der Kippsteuerung des Schaltstößels 6.
Letztlich wäre es auch möglich, den Führungsschenkeln 17,18 die Funktion der Längsführung des Schaltstößels 6 zu übertragen, so daß die Rippe 9 entfallen kann. Hierfür muß nur der Durchbruch 14 an die Breite der Führungsschenkel 17,18 angepaßt werden.

Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Platine
3: Tastschalter
4: Leitfläche
5: Leitfläche
6: Schaltstößel
7: Finger
8: Betätigungsglied
9: Rippe
10: Freisparung
11: Stelle
12: Stelle
13: Ausleger
14: Durchbruch
15: Schräge
16: Federelement
17: Führungsschenkel
18: Führungsschenkel
19: Aufnahme
20: Verbindungsschenkel
21: Rückstellarm
22: Ende
23: Noppe
24,24': Stufe
25: Ende
26: Kontaktarm
27: Kontaktnoppe
28: Kante
29: Rand
30: Nase
31: Vorsprung
32: Betätigungsfläche
33: Lichtleiter
34: LED
35: Ausformung
36: Kante
37: Schacht

A: Pfeil
B: Pfeil
C: Pfeil
D: Druckpunkt
E: Kontaktdruck/Anpreßdruck
a: Bereich
b: Bereich
d: Bereich

Claims

Tastschalter mit einem Schaltstößel (6), bei dessen Hub ein Druckpunkt, eine Schaltbewegung und eine Rückstellspannung unter Federwirkung erzeugt werden und ein einteiliges, elektrisch gut leitendes Federelement (16) vorgesehen ist, das einerseits einen federnd beweglichen Kontaktarm (26) und andererseits einen federnden Rückstellarm (21) bildet, der am Schaltstößel (67) anliegt, wobei am Federelement (16) zwischen dem Kontaktarm (26) und dem Rückstellarm (21) haarnadelförmig gebogene federnde Führungsschenkel (18) ausgebildet sind, an denen der Schaltstößel (6) verschieblich ist, und wenigstens am an den Kontaktarm (26) anschließenden Führungsschenkel eine schräge Stufe (24) ausgeformt ist, auf die der Schaltstößel (6) beim Hub unter Verschwenken des Führungsschenkels (18) und damit des Kontaktarms (26) einwirkt, der Kontaktarm einer ersten Leitfläche (5) einer Platine (2) zugeordnet ist, und wobei ein den Rückstellarm (21) mit dem einen Führungsschenkel (18) verbindender Verbindungsschenkel (20) des Federelements (16) auf einer zweiten Leitfläche (4) des Tastschalters (3) aufliegt und der Verbindungsschenkel (20) mit dem Rückstellarm (21) eine haarnadelförmige Gestalt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) in Betätigungsrichtung (B) längsgeführt ist und schräg zur Betätigungsrichtung (B) kippbar ist, nach Verlassen der Stufe (24) durch eine Schräge (15) bzw. durch eine Ausformung (35) am einen Führungsschenkel (17) geführt ist, und den einen Führungsschenkel (18) weiter gegen den anderen Führungsschenkel (17) drückt, so daß der Kontaktarm (26) auf die Leitfläche (5) klappt.
Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) einen Ausleger (13) mit einem Durchbruch (14) aufweist, durch den die Führungsschenkel (17, 18) ragen, wobei die Führungsschenkel (17, 18) neben der auf den Schaltstößel (6) wirkenden Betätigungseinrichtung (b) liegen.
Tastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) eine Nase (30) aufweist, die auf den auf der Leitfläche (5) aufliegenden Kontaktarm (26) drückt.
Tastschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, mit dem der Schaltstößel (6) den Kontaktarm (26) auf die Leitfläche (5) drückt, größer ist als der Druck im Druckpunkt (D).