EP1151447A1 - Kontaktfeder-einheit für einen elektrischen schalter - Google Patents

Kontaktfeder-einheit für einen elektrischen schalter

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EP1151447A1
EP1151447A1 EP00914332A EP00914332A EP1151447A1 EP 1151447 A1 EP1151447 A1 EP 1151447A1 EP 00914332 A EP00914332 A EP 00914332A EP 00914332 A EP00914332 A EP 00914332A EP 1151447 A1 EP1151447 A1 EP 1151447A1
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EP
European Patent Office
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contact
spring unit
actuating cam
unit according
contact spring
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Markus Leuschner
Daniela Zuk
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Eaton Controls GmbH and Co KG
Eaton Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H01H1/24—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with resilient mounting
    • H01H1/26—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting with resilient mounting with spring blade support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/54—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having at least five or an unspecified number of operative positions
    • H01H19/60—Angularly-movable actuating part carrying no contacts
    • H01H19/62—Contacts actuated by radial cams

Definitions

  • the invention relates to a contact spring unit for an electrical switch with a metallic contact plate, the contact tongues of which is assigned at least one contact arm designed as a leaf spring and fixed at one end with a contact and an actuating cam, and an actuating element acting on the actuating cam with at least one switching knob .
  • switch contact elements are used to implement various electrical switching functions, in particular in the case of switches in a motor vehicle. These are generally of relatively simple design in order to minimize the production costs.
  • a switch contact element essentially consists of a contact board, which is partially embedded in a base, the base being fastened to the assigned switch.
  • One or more contact arms which cooperate with at least one further contact tongue of the contact board, are fixed on contact tongues of the contact board.
  • the contact arm is subjected to a bending process to form a V-shaped actuating cam before assembly.
  • the V-shaped actuating cam increases the stability of the contact arm designed as a leaf spring and is operatively connected to a switching knob of an actuating element acting on the contact arm.
  • the dimensionally accurate shaping of the actuating cam and the associated dimensionally accurate manufacture of the contact arm often causes problems due to the mechanical deformation.
  • the object of the invention to provide a contact spring unit of the type mentioned, whose contact is with an associated actuating cam easy and inexpensive to manufacture and is subject endings no storage-related risk of BeC ⁇ .
  • the object is achieved in that the actuating cam is arranged as a separate component on the flat contact arm.
  • the contact arm which is manufactured as a flat stamped part, offers no possibility of interlocking with other contact arms during storage, as a result of which bending and other manufacturing-related damage are almost impossible. Furthermore, the Manufacture contact arm using relatively simple stamping tools, which is why its manufacturing costs are relatively low. The separately manufactured actuating cam is also not subject to the risk of production-related damage and is simple and inexpensive to manufacture.
  • the actuating cam of the contact arm is preferably made of a plastic with suitable sliding properties. This results in inexpensive mass production of the actuating cam.
  • the sliding properties of the plastic ensure a reliable interaction of the actuating cam with the switching knobs of the actuating element.
  • the actuating cam is expediently formed on the contact arm by the injection molding process.
  • the actuating cam is T-shaped.
  • the foot of the T-shaped actuating cam preferably engages over the contact arm.
  • the actuating cam and a base of the contact spring unit are molded together in a multi-component injection molding process. This measure eliminates the unnecessary handling and assembly of the individual parts during manufacture, and the multi-component injection molding process enables the base to be molded using a material that meets the stability criteria and the actuating cam is molded using a material with the required sliding properties.
  • the switching knob of the actuating element preferably has an indentation for receiving the free end of the web of the actuating cam.
  • the fixed end of the contact arm is advantageously U-shaped, one leg being attached to the associated contact tongue and the other leg being the contact arm.
  • a contact of the contact tongue is expediently associated with the contact of the contact arm.
  • the total height of the contact of the contact arm and of the mating contact of the contact tongue is preferably larger than the clear width of the U-shaped end of the contact arm. This ensures reliable contacting with simultaneous pretensioning of the Given poor contact.
  • the contact board is a lead frame.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration of a contact spring unit according to the invention with an actuating element
  • FIG. 2 shows the top view of a representation according to FIG. 1,
  • FIG. 3 is a view of the detail III of the illustration of FIG. 2 from below,
  • FIG. 4 shows a view of detail III of the representation according to FIG. 2 from above and
  • the electrical switch comprises an actuating element 3 which is rotatably mounted in an outer housing 1 and an inner housing 2, the inner housing 2 being connected to the housing 4 of a contact spring unit 5.
  • the outer housing 1 and the inner housing 2 are connected to one another via a bayonet catch 6. Furthermore, two opposite, differently shaped lugs 7 are formed on the outer housing 1 for locking in a holding plate, not shown.
  • the actuating element 3 is provided with circumferential switching knobs 8 for acting on a contact arm 9 of the contact spring unit 5 which is designed as a leaf spring.
  • Each switching knob 8 has an indentation 10 which ends in radii 11 in the directions of rotation of the actuating element 3.
  • the indentation 10 of the switching knob 8 serves to receive the free end of an actuating cam 12 arranged on the contact arm 9.
  • the actuating cam 12 made of plastic is T-shaped, the foot 13 of the actuating cam 12 engaging over the contact arm 9 and thus fixing the actuating cam 12.
  • the web 14 of the actuating cam 12 is provided with a radius 15 at its free end and points in the direction of the switching knob 8 of the actuating element 3.
  • the radius 15 of the web 14 of the actuating cam 12 corresponds to the indentation 10 of the actuating element 3.
  • the contact arm 9 is fixed with an end 16, which is U-shaped ⁇ , on a contact tongue 17.
  • one leg 18 is connected to the contact cables 17.
  • the other end 19 of the contact arm 9 carries a contact 20 which acts on a mating contact 21 of a contact tongue 22.
  • the total height of the contact 20 of the contact arm 9 and the mating contact 21 of the contact tongue 22 is larger than the clear width of the U-shaped end 16.
  • the contact tongues 17, 22 are part of a contact plate 23 designed as a lead frame, which is provided with connecting contacts 24.
  • the contact board is embedded in a base 25 of the housing 4 of the contact spring unit 5. To attach the base 25 to the housing 4, this has clip lugs 26 and holding elements 27 which cooperate with corresponding openings in the housing 4.
  • the connection contacts 24 point into an area outside the base 25, which is surrounded by a collar 28 formed on the housing 4.
  • the collar 28 is designed as a plug-in coding.
  • the contact 20 of the contact arm 9 is pretensioned on the counter-contact 21 of the contact tongue 22 and closes a current path between the associated contact tongues 17, 22.
  • the switching knobs 8 begin by a rotary movement of the actuating element 3 the actuating cam 12 of the contact arm 9 to act.
  • the radius 15 of the web 14 slides the actuating cam 12 under the resilient action of the U-shaped end 16 of the contact arm 9 of the recess' 10 of the switching nub until it lies on the radius 11 along the recess 8 in the 10th In this Stel ⁇ lung, the contact of the contact arm 9 in a maximum distance is on the mating contact 20 of the contact tongue 22.

Landscapes

  • Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
  • Tumbler Switches (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

Eine Kontaktfeder-Einheit für einen elektrischen Schalter umfasst eine metallische Kontaktplatine (23), deren Kontaktzungen (17, 22) mindestens ein als Blattfeder ausgebildeter, an einem Ende festgelegter Kontaktarm (9) mit einem Kontakt (20) und einem Betätigungsnocken (12) zugeordnet ist, und ein den Betätigungsnocken (12) beaufschlagendes Betätigungselement (3) mit mindestens einem Schaltnoppen (8). Hierbei ist der Betätigungsnocken (12) als separates Bauteil auf dem ebenen Kontaktarm (9) angeordnet.

Description

Kontaktfeder-Einheit für einen elektrischen Schalter
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktfeder-Einheit für einen elektrischen Schalter mit einer metallischen Kontaktplatine, deren Kontaktzungen mindestens ein als Blattfeder ausgebildeter, an einem Ende festgelegter Kontaktarm mit einem Kontakt und einem Betätigungsnocken zugeordnet ist, und einem den Betätigungsnocken beaufschlagenden Betätigungselement mit mindestens einem Schaltnoppen.
Zur Realisierung verschiedener elektrischer Schaltfunktionen, insbesondere bei Schaltern eines Kraftfahrzeuges, werden eine Vielzahl von Schaltkontaktelementen verwendet. Diese sind in der Regel konstruktiv relativ einfach ausgebildet, um die Herstellungskosten zu minimieren. Ein solches Schaltkontaktelement besteht im wesentlichen aus einer Kontaktplatine, die bereichsweise in einen Sockel eingelassen ist, wobei der Sok- kel an dem zugeordneten Schalter befestigt ist. An Kontaktzungen der Kontaktplatine sind ein oder mehrere Kontaktarme festgelegt, die mit mindestens einer weiteren Kontaktzunge der Kontaktplatine zusammenwirken. In der Regel wird der Kontaktarm vor der Montage einem Biegevorgang zur Ausbildung eines V-förmigen Betätigungsnockens unteruogen. Der V-förmige Betätigungsnocken bewirkt eine erhöhte Stabilität des als Blattfeder ausgebildeten Kontaktarmes und steht mit einem Schaltnoppen eines den Kontaktarm beaufschlagenden Betätigungselementes in Wirkverbindung. Das maßhaltige Ausformen des Betätigungsnockens und das damit verbundene maßhaltige Fertigen des Kontaktarmes bereitet aufgrund der mechanischen Umformung häufig Probleme.
Des weiteren besteht bei der Verwendung derartiger Kontaktarme als Schüttgut in der Massenfertigung die Gefahr des Verha- kens . Dadurch kommt es zu Verbiegungen der Kontaktarme, wodurch diese meistens manuell nachbearbeitet werden müssen oder unbrauchbar sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktfeder-Einheit der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Kontaktarm mit zugehörigem Betätigungsnocken einfach sowie kostengünstig zu fertigen ist und keiner lagerungsbedingten Gefahr von Beschä¬ digungen unterliegt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Betätigungsnocken als separates Bauteil auf dem ebenen Kontaktarm angeordnet ist.
Der als ebenes Stanzteil gefertigte Kontaktarm bietet keine Möglichkeit mit anderen Kontaktarmen während der Lagerung zu verhaken, wodurch Verbiegungen sowie andere fertigungsbedingte Beschädigungen nahezu ausgeschlossen sind. Ferner ist der Kontaktarm mittels relativ einfacher Stanzwerkzeuge herzustellen, weshalb seine Fertigungskosten relativ niedrig sind. Auch der separat gefertigte Betätigungsnocken unterliegt nicht der Gefahr fertigungsbedingter Beschädigungen und ist einfach sowie kostengünstig herzustellen'.
Bevorzugt ist der Betätigungsnocken des Kontaktarmes aus einem Kunststoff mit geeigneten Gleiteigenschaften gefertigt. Hierdurch ist eine kostengünstige Massenproduktion des Betätigungsnockens gegeben. Die Gleiteigenschaften des Kunststoffes stellen ein zuverlässiges Zusammenwirken des Betätigungsnockens mit dem Schaltnoppen des Betätigungselementes sicher.
Um einen zusätzlichen Arbeitsgang zur Anordnung des Betätigungsnockens auf dem Kontaktarm zu vermeiden, ist zweckmäßigerweise der Betätigungsnocken im Spritzgußverfahren auf dem Kontaktarm ausgeformt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Betätigungsnocken T-förmig ausgebildet. Bevorzugt übergreift der Fuß des T-förmigen Betätigungsnockens den Kontaktarm. Hierdurch liegt eine stabile Lage des Betätigungsnockens zu dem Kontaktarm vor, da der Fuß des Betätigungsnockens eine ausreichende Befestigungs läche zur Verfügung stellt.
Zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Betätigungsnocken und dem Schaltnoppen des Betätigungselementes, ist zweckmäßi¬ gerweise das freie Ende des Steges des T-förmigen Betätigungsnockens mit einem Radius versehen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedan- kens sind der Betätigungsnocken und ein Sockel der Kontaktfeder-Einheit in einem Mehr-Komponenten-Spritzgußverfahren gemeinsam ausgeformt. Aufgrund dieser Maßnahme entfällt die unnötige Handhabung sowie Montage der Einzelteile während der Fertigung, und das Mehr-Komponenten-Spritzgußverfahren ermöglicht die Ausformung des Sockels durch einen Werkstoff, der die Stabilitätskriterien erfüllt sowie die Ausformung des Betätigungsnockens durch einen Werkstoff mit den erforderlichen Gleiteigenschaften.
Zur Fixierung der Lage des Schaltnoppens zu dem Betätigungsnocken, weist bevorzugt der Schaltnoppen des Betätigungselementes eine Einbuchtung für die Aufnahme des freien Endes des Steges des Betätigungsnockens auf.
Wenn die Kontaktzungen der Kontaktplatine in einer Ebene angeordnet sind, ist es zur Ausführung einer störungsfreien Schaltfunktion erforderlich, daß die beiden Enden des Kontaktarmes in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, um eine gewisse Vorspannung zu erzielen, die ein Vibrieren des Kontaktarmes ausschließt. Daher ist vorteilhafterweise das festgelegte Ende des Kontaktarmes U-förmig ausgebildet, wobei der eine Schenkel auf der zugeordneten Kontaktzunge befestigt und der andere Schenkel der Kontaktarm ist.
Zweckmäßigerweise ist dem Kontakt des Kontaktarmes ein Gegenkontakt der Kontaktzunge zugeordnet. Bevorzugt ist die Gesamthöhe des Kontaktes des Kontaktarmes und des Gegenkontaktes der Kontaktzunge größer als die lichte Weite des U- förmigen Endes des Kontaktarmes bemessen. Hierdurch ist eine zuverlässige Kontaktierung bei gleichzeitiger Vorspannung des Kontaktarmes gegeben.
Eine kostengünstige Ausführung der Kontaktplatine, die sich relativ einfach in den Sockel der Kontaktfeder-Einheit integrieren läßt ist dadurch gegeben, daß die Kontaktplatine ein Stanzgitter ist.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig.l eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktfeder-Einheit mit einem Eetätigungsele- ment,
Fig.2 die Draufsicht auf eine Darstellung nach Fig. 1,
Fig.3 eine Ansicht der Einzelheit III der Darstellung gemäß Fig. 2 von unten,
Fig.4 eine Ansicht der Einzelheit III der Darstellung gemäß Fig . 2 von oben und
Fig.5 eine Seitenansicht der Darstellung nach Fig. 4. Der elektrische Schalter umfaßt ein in einem Außengehäuse 1 und einem Innengehäuse 2 drehbar gelagertes Betätigungselement 3, wobei das Innengehäuse 2 mit dem Gehäuse 4 einer Kontaktfeder-Einheit 5 in Verbindung steht. Das Außengehäuse 1 und das Innengehäuse 2 sind über einen Bajonettverschluß 6 miteinander verbunden. Ferner sind an dem Außengehäuse 1 zwei gegenüberliegende, unterschiedlich ausgeformten Nasen 7 zur Arretierung in einer nicht dargestellten Halteplatte angeformt .
Das Betätigungselement 3 ist mit umfangsseitigen Schaltnoppen 8 zur Beaufschlagung jeweils eines als Blattfeder ausgebildeten Kontaktarmes 9 der Kontaktfeder-Einheit 5 versehen. Jeder Schaltnoppen 8 weist eine Einbuchtung 10 auf, die in den Drehrichtungen des Betätigungselementes 3 in Radien 11 endet. Die Einbuchtung 10 des Schaltnoppens 8 dient zur Aufnahme des freien Endes eines auf dem Kontaktarm 9 angeordneten Betätigungsnockens 12.
Der aus Kunststoff gefertigte Betätigungsnocken 12 ist T- förmig ausgebildet, wobei der Fuß 13 des Betätigungsnockens 12 den Kontaktarm 9 übergreift und somit den Betätigungsnokken 12 fixiert. Der Steg 14 des Betätigungsnockens 12 ist an seinem freien Ende mit einem Radius 15 versehen und weist in die Richtung des Schaltnoppens 8 des Betätigungselementes 3. Der Radius 15 des Steges 14 des Betätigungsnockens 12 korrespondiert mit der Einbuchtung 10 des Betätigungselementes 3.
Der Kontaktarm 9 ist mit einem Ende 16, das U-förmig ausge¬ bildet ist, auf einer Kontaktzunge 17 festgelegt. Hierbei ist der eine Schenkel 18 mit der Kontaktzuge 17 verbunden. Das andere Ende 19 des Kontaktarmes 9 trägt einen Kontakt 20, der einen Gegenkontakt 21 einer Kontaktzunge 22 beaufschlagt. Die Gesamthöhe des Kontaktes 20 des Kontaktarmes 9 und des Gegenkontaktes 21 der Kontaktzunge 22 ist größer als die lichte Weite des U-förmigen Endes 16 bemessen. ,
Die Kontaktzungen 17, 22 sind Bestandteil einer als Stanzgitter ausgebildeten Kontaktplatine 23, die mit Anschlußkontakten 24 versehen ist. Die Kontaktplatine ist in einen Sockel 25 des Gehäuses 4 der Kontaktfeder-Einheit 5 eingelassen. Zur Befestigung des Sockels 25 an dem Gehäuse 4 weist dieser Klipsnasen 26 sowie Halteelemente 27 auf, die mit entsprechenden Öffnungen des Gehäuses 4 zusammenwirken. Die Anschlußkontakte 24 weisen in einen Bereich außerhalb des Sok- kels 25, der von einem an dem Gehäuse 4 angeformten Kragen 28 umgeben ist. Der Kragen 28 ist als Steckkodierung ausgeführt.
Im nicht durch den Schaltnoppen 8 des Betätigungselementes 3 beaufschlagten Zustand liegt der Kontakt 20 des Kontaktarmes 9 unter Vorspannung auf dem Gegenkontakt 21 der Kontaktzunge 22 und schließt einen Strompfad zwischen den zugeordneten Kontaktzungen 17, 22. Durch eine Drehbewegung des Betätigungselementes 3 beginnt der Schaltnoppen 8 auf den Betätigungsnocken 12 des Kontaktarmes 9 zu wirken. Hierbei gleitet der Radius 15 des Steges 14 des Betätigungsnockens 12 unter der federnden Wirkung des U-förmigen Endes 16 des Kontaktarmes 9 an dem Radius 11 der Einbuchtung' 10 des Schaltnoppens 8 entlang, bis er in der Einbuchtung 10 liegt. In dieser Stel¬ lung befindet sich der Kontakt des Kontaktarmes 9 in einer maximalen Distanz zu dem Gegenkontakt 20 der Kontaktzunge 22. Nach einer weiteren Drehbewegung des Betätigungselementes 3 kommen der Schaltnoppen 8 und der Betätigungsnocken 12 außer Eingriff und der Kontaktarm 9 schließt den Strompfad zwischen den Kontaktzungen 17, 22. Auf dem Umfang des Betätigungselementes 3 können nahezu beliebig viele weitere Schaltnoppen 8, die in axialer Richtung zueinander versetzt sind, zur Beaufschlagung weiterer zugeordneter Betätigungsnocken 12 von Kontaktarmen 9 angeordnet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Kontaktfeder-Einheit für einen elektrischen Schalter mit einer metallischen Kontaktplatine (23) , deren Kontaktzungen (17, 22) mindestens ein als Blattfeder ausgebildeter, an einem Ende festgelegter Kontaktarm (9) mit einem Kontakt (20) und einem Betätigungsnocken (12) zugeordnet ist, und einem den Betätigungsnocken (12) beaufschlagenden Betätigungselement (3) mit mindestens einem Schaltnoppen (8), dadurch ge kenn ze i chn e t , daß der Betätigungsnocken (12) als separates Bauteil auf dem ebenen Kontaktarm (9) angeordnet ist.
2. Kontaktfeder-Einheit nach Anspruch 1, dadu rch ge kenn ze i chne t , daß der Betätigungsnocken (12) des Kontaktarmes (9) aus einem Kunststoff mit geeigneten Gleiteigenschaften besteht.
3. Kontaktfeder-Einheit nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch ge kenn z ei chne t , daß der Betätigungsnocken (12) im Spritzgußverfahren auf dem Kontaktarm (9) ausgeformt ist.
4. Kontaktfeder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennz e i chnet , daß der Betätigungsnocken (12) T-förmig ausgebildet ist.
5. Kontaktfeder-Einheit nach Anspruch 4, dadu rch g e ke nn z e i chne t , daß der Fuß (13) des T- förmigen Betätigungsnockens (12) den Kontaktarm (9) übergreift .
6. Kontaktfeder-Einheit nach Anspruch 4, dadu r ch ge kenn z e i chne t , daß das freie Ende des Steges (14) des T-förmigen Betätigungsnockens (12) mit einem Radius (15) versehen ist.
7. Kontaktfeder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e kenn z e i chnet , daß der Betätigungsnocken (12) und ein Sockel (25) der Kontaktfeder- Einheit (5) in einem Mehr-Komponenten-Spritzgußverfahren gemeinsam ausgeformt sind.
8. Kontaktfeder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kenn z e i chne t , daß der Schaltnoppen (8) des Betätigungselementes (3) eine Einbuchtung
(10) für die Aufnahme des freien Endes des Steges (14) des Betätigungsnockens (12) aufweist.
9. Kontaktfeder-Einheit nach Anspruch 1, dadu r ch g e kenn z e i c hne t , daß das festgelegte Ende (16) des Kontaktarmes (9) U-förmig ausgebildet ist, wobei der eine Schenkel (18) auf der zugeordneten Kontaktzunge
(17) befestigt und der andere Schenkel der Kontaktarm (9) ist.
10. Kontaktfeder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadur ch g e kenn z e i chne t , daß dem Kontakt
(20) des Kontaktarmes (9) ein Gegenkontakt (21) der Kon¬ taktzunge (22) zugeordnet ist.
11. Kontaktfeder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadur ch g e ke nn z e i chne t , daß die Gesamthöhe des Kontaktes (20) des Kontaktarmes (9) und des Gegenkontaktes (21) der Kontaktzunge (22) größer als die lichte Weite des U-förmigen Endes (16) des Kontaktarmes (9) bemessen ist.
12. Kontaktfeder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kenn ze i chne t , daß die Kontaktplatine (23) ein Stanzgitter ist.
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