EP1151447B2 - Kontaktfeder-einheit für einen elektrischen schalter - Google Patents

Kontaktfeder-einheit für einen elektrischen schalter Download PDF

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EP1151447B2
EP1151447B2 EP00914332A EP00914332A EP1151447B2 EP 1151447 B2 EP1151447 B2 EP 1151447B2 EP 00914332 A EP00914332 A EP 00914332A EP 00914332 A EP00914332 A EP 00914332A EP 1151447 B2 EP1151447 B2 EP 1151447B2
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EP
European Patent Office
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contact
actuating cam
spring unit
arm
unit according
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EP1151447B1 (de
EP1151447A1 (de
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Markus Leuschner
Daniela Zuk
Gerd Rudolph
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Delphi Technologies Inc
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • 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 at least one designed as a leaf spring, is assigned at one end fixed contact with a contact and an actuating cam, and an actuating cam acting on the actuator with at least one switching nubs ,
  • Such a switching contact element consists essentially of a contact board, which is partially embedded in a socket, wherein the base is attached to the associated switch. At contact tongues of the contact board one or more contact arms are fixed, which cooperate with at least one further contact tongue of the contact board.
  • the contact arm is subjected to a bending operation to form a V-shaped actuating cam before assembly.
  • the V-shaped actuating cam causes increased stability of the formed as a leaf spring contact arm and is in operative connection with a switching nubs of the contact arm acting actuator.
  • the dimensionally stable shaping of the actuating cam and the associated dimensionally accurate manufacturing of the contact arm often causes problems due to the mechanical deformation.
  • a contact spring unit for an electrical switch with a circuit board which is associated with at least one formed as a leaf spring contact arm.
  • the contact arm comprises a contact and is connected via a acting as an isolator actuating cam with a spring arm.
  • An actuating element with at least one switching knob acts on the actuating cam.
  • the actuating cam of the contact arm consists of a plastic with appropriate sliding properties.
  • the fixed end of the contact arm is U-shaped, with one leg attached to the associated contact tongue and the other leg of the contact arm.
  • the total height of the contact of the contact arm and the mating contact of the contact tongue is greater than the inside diameter of the U-shaped end of the contact arm dimensioned.
  • the actuating cam of the contact arm is made of a plastic with suitable sliding properties.
  • a cost-effective mass production of the actuating cam is given.
  • the sliding properties of the plastic ensure reliable interaction of the actuating cam with the switching knob of the actuating element.
  • the actuating cam is expediently formed by injection molding on the contact arm.
  • the actuating cam is T-shaped.
  • the foot of the T-shaped actuating cam engages over the contact arm.
  • the free end of the web of the T-shaped actuating cam is expediently provided with a radius.
  • the actuating cam and a base of the contact spring unit are formed together in a multi-component injection molding process. Due to this measure eliminates the unnecessary handling and assembly of the items during manufacture, and the multi-component injection molding process allows the molding of the base by a material that meets the stability criteria and the formation of the actuating cam by a material with the required sliding properties.
  • the switching knobs of the actuating element has a recess for receiving the free end of the web of the actuating cam.
  • the contact of the contact arm associated with a mating contact of the contact tongue.
  • a cost-effective design of the contact board, which can be relatively easily integrated into the base of the contact spring unit is given by the fact that the contact plate is a stamped grid.
  • the electrical switch comprises an actuating element 3 rotatably mounted in an outer housing 1 and an inner housing 2, wherein the inner housing 2 is in communication with the housing 4 of a contact spring unit 5.
  • the outer housing 1 and the inner housing 2 are connected to each other via a bayonet lock 6. Further, two opposite, differently shaped lugs 7 are integrally formed on the outer housing 1 for locking in a holding plate, not shown.
  • the detection element 3 is provided with circumferential switching knobs 8 for acting in each case on a contact arm 9 of the contact spring unit 5 designed as a leaf spring.
  • Each switching nubs 8 has an indentation 10, which ends in radii 11 in the directions of rotation of the actuating element 3.
  • the recess 10 of the Wegnoppens 8 serves to receive the free end of a arranged on the contact arm 9 actuating cam 12th
  • the made of plastic actuating cam 12 is T-shaped, wherein the foot 13 of the actuating cam 12 engages over the contact arm 9 and thus fixes the Betuschistsnokken 12.
  • the web 14 of the actuating cam 12 is provided at its free end with a radius 15 and points in the direction of the Wegnoppens 8 of the actuating element 3.
  • the radius 15 of the web 14 of the actuating cam 12 corresponds to the recess 10 of the actuating element. 3
  • the contact arm 9 is fixed to one end 16, which is U-shaped, on a contact tongue 17.
  • the one leg 18 is connected to the contact strip 17.
  • the other end 19 of the contact arm 9 carries a contact 20, which acts on a 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 greater than the clear width of the U-shaped end 16 dimensioned.
  • the contact tongues 17, 22 are part of a punched grid designed as a contact board 23, which is provided with terminal contacts 24.
  • the contact board is embedded in a socket 25 of the housing 4 of the contact spring unit 5.
  • the connection contacts 24 point in an area outside of the base 25, which is surrounded by a collar 28 integrally formed on the housing 4.
  • the collar 28 is designed as a Steckkod mich.
  • the contact 20 of the contact arm 9 is biased on the mating contact 21 of the contact tongue 22 and closes a current path between the associated contact tongues 17, 22.
  • the actuating cam 12 of the contact arm 9 slides under the resilient action of the U-shaped end 16 of the contact arm 9 along the radius 11 of the recess 10 of the Wegnoppens 8 until it lies in the recess 10. In this position, the contact of the contact arm 9 is at a maximum distance to the mating contact 20 of the contact tongue 22.
  • the switching knobs 8 and the actuating cam 12 are disengaged and the contact arm 9 closes the current path between the contact tongues 17th , 22.
  • the actuating element 3 can almost any number of further switching knobs 8, which are offset from one another in the axial direction, be arranged to act on further associated actuating cam 12 of contact arms 9.

Landscapes

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

Description

  • 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 Sokkel 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 Verhakens. Dadurch kommt es zu Verbiegungen der Kontaktarme, wodurch diese meistens manuell nachbearbeitet werden müssen oder unbrauchbar sind.
  • Aus der US-A-3 719 788 ist eine Kontaktfeder-Einheit für einen elektrischen Schalter mit einer Leiterplatte bekannt, der mindestens ein als Blattfeder ausgebildeter Kontaktarm zugeordnet ist. Der Kontaktarm umfasst einen Kontakt und ist über einen als Isolator wirkenden Betätigungsnocken mit einem Federarm verbunden. Ein Betätigungselement mit mindestens einem Schaltnoppen beaufschlagt den Betätigungsnocken. Der Betätigungsnocken des Kontaktarmes besteht aus einem Kunststoff mit entsprechenden Gleiteigenschaften.
  • 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 deren zuverlässige Funktionsweise sichergestellt ist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
    • der Betätigungsnocken als separates Bauteil auf dem ebenen Kontaktarm angeordnet ist,
    • das festgelegte Ende des Kontaktarmes U-förmig ausgebildet ist, wobei der eine Schenkel auf der zugeordneten Kontaktzunge befestigt und der andere Schenkel der Kontaktarm ist und
    • die Gesamthöhe des Kontaktes des Kontaktarmes und des Gegenkontaktes der Kontaktzunge größer als die lichte Weite des U-förmigen Endes des Kontaktarmes bemessen ist.
  • Weil 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 das festgelegte Ende des Kontaktarmes U-förmig ausgebildet, wobei der eine Schenkel auf der zugeordneten Kontaktzunge befestigt und der andere Schenkel der Kontaktarm ist. Um eine zuverlässige Kontaktierung bei gleichzeitiger Vorspannung des Kontaktarmes sicherzustellen, ist die Gesamthöhe des Kontaktes des Kontaktarmes und des Gegenkontaktes der Kontaktzunge größer als die lichte Weite des U-förmigen Endes des Kontaktarmes bemessen.
  • 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 Befestigungsfläche zur Verfugung stellt.
  • Zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Betätigungsnocken und dem Schaltnoppen des Betätigungselementes, ist zweckmäßigerweise das freie Ende des Steges des T-förmigen Betätigungsnockens mit einem Radius versehen.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens 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.
  • Zweckmäßigerweise ist dem Kontakt des Kontaktarmes ein Gegenkontakt der Kontaktzunge zugeordnet.
  • 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.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kontaktfeder-Einheit mit einem Betätigungselement,
    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 Detätigungselement 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 ausgebildet 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 Sokkels 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 Stellung 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 (10)

  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 gekennzeichnet, daß
    - der Betätigungsnocken (12) als separates Bauteil auf dem ebenen Kontaktarm (9) angeordnet ist,
    - 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 und
    - 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, wobei die Kontaktzungen der Kontaktplatine in einer Ebene angeordnet sind.
  2. Kontaktfeder-Einhelt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsnocken (12) des Kontaktarmes (9) aus einem Kunststoff mit geeigneten Gleiteigenschaften besteht.
  3. Kontaktfeder-Einheit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsnocken (12) im Spritzgußverfahren auf dem Kontaktarm (9) ausgeformt ist.
  4. Kontaktfeder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti-gungsnocken (12) T-förmig ausgebildet ist.
  5. Kontaktfeder-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (13) des T-förmigen Betätigungsnockens (12) den Kontaktarm (9) über greift.
  6. Kontaktfeder-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, 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 8, dadurch gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, 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 einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kontakt (20) des Kontaktarmes (9) ein Gegenkontakt (21) der Kontaktzunge (22) zugeordnet ist.
  10. Kontaktfeder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatine (23) ein Stanzgitter ist.
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