EP1708218A2 - Electrical switch - Google Patents

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EP1708218A2
EP1708218A2 EP06006650A EP06006650A EP1708218A2 EP 1708218 A2 EP1708218 A2 EP 1708218A2 EP 06006650 A EP06006650 A EP 06006650A EP 06006650 A EP06006650 A EP 06006650A EP 1708218 A2 EP1708218 A2 EP 1708218A2
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EP
European Patent Office
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contact
switch
circuit board
spring
carbon layer
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Withdrawn
Application number
EP06006650A
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German (de)
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EP1708218A3 (en
Inventor
Peter Fischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl AKO Stiftung and Co KG
Original Assignee
Diehl AKO Stiftung and Co KG
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Publication date
Application filed by Diehl AKO Stiftung and Co KG filed Critical Diehl AKO Stiftung and Co KG
Publication of EP1708218A2 publication Critical patent/EP1708218A2/en
Publication of EP1708218A3 publication Critical patent/EP1708218A3/en
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/02—Contacts characterised by the material thereof
    • 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
    • H01H19/63—Contacts actuated by axial cams

Definitions

  • the invention relates to an electrical switch, in particular a switch for a household appliance.
  • the switch is in particular a selector switch with different switching states.
  • the individual components for household appliances in particular for the so-called white goods, such as dishwashers, stoves, etc., there is a high cost pressure.
  • the individual components must function problem-free and fail-safe over several years.
  • a contact spring is usually pressed by a switching element, such as a knob or button, against a mating contact or sliding contacts are provided in a switching operation.
  • a switching element such as a knob or button
  • a mating contact or sliding contacts are provided in a switching operation.
  • usually formed as a spring contacts contacts and the mating contacts must be designed wear. At present, the procedure is such that both the contacts and the mating contacts are "refined” by, for example, a gold or silver coating. Due to the high material prices, however, silvering or gilding of the contacts / mating contacts is comparatively expensive.
  • the invention has for its object to provide a low-cost switch with high wear resistance.
  • an electrical switch with at least one contact spring and acting on the contact spring Switching element and at least one of the contact spring associated counter contact.
  • the mating contact is in this case applied to a printed circuit board and has a carbon layer.
  • this switch so far the expensive and complex procedure, namely the refinement of a mating contact by silvering or gilding, replaced by the fact that a carbon layer is applied to a circuit board. It is therefore formed on the circuit board, a contact surface made of carbon.
  • the carbon layer has a very high mechanical resistance, so that the functionality of the switch is guaranteed over a long time.
  • the invention is further based on the consideration that although the carbon layer has a lower conductivity than, for example, a gold or silver layer, however, only a "digital" switching signal must be evaluated during switching operations and not a signal intensity. In this respect, the lower conductivity is for a switch, with the switch between different switching states (on / off of secondary importance).
  • the mating contact is in this case formed as a whole by the carbon layer. So there is no coating of an existing contact element for the formation of the mating contact.
  • the mating contact is printed on the circuit board.
  • a cost-effective method for applying the mating contact is provided, so that overall the manufacturing costs are kept low.
  • the layer thickness of the deposited carbon layer is about 5 to 12 ⁇ m. Compared to a conventional coating of a contact, in which about 35 to 70 ⁇ m are applied, is the layer thickness therefore significantly reduced. This is made possible not least by the good abrasion resistance of the carbon layer.
  • the printed circuit board with the applied counter contact at the same time a control board with a circuit pattern integrated thereon. Therefore, no separate circuit board is provided for the mating contacts. Rather, the mating contacts are integrated directly into a complex switching or control board, which may contain individual control components or components in addition to line paths.
  • the circuit pattern here consists in particular of unprocessed conductor tracks, for example of copper.
  • the mating contacts each have their own circuit board, in which then the correspondingly short conductor pieces were gilded or silvered.
  • This circuit board with the mating contacts was then electrically conductive with a control board, for example by soldering or the like. connected.
  • the switching element so the knob or the button is preferably connected directly to the circuit board, in particular, the switching element is locked in the circuit board.
  • the switching element is usually a plastic injection molded part, in which the metal spring contacts are inserted. By locking with the circuit board an abutment for the generation of the necessary contact pressure between the spring contact and the mating contact is provided.
  • the contact spring is made of stainless steel, so that in particular it is uncoated and not further refined. It has become have shown that such an uncoated stainless steel spring in combination with a carbon layer designed as a counter contact satisfies the requirements.
  • the contact spring is also advantageously designed in the manner of a spring comb.
  • the contact spring thus has at least two spring tongues in its end-side contact region.
  • a plurality of contact springs are provided, each of which is associated with a mating contact.
  • the switch is designed such that the respective contact pairs are pressed on each other in the manner of keys.
  • the individual contact pairs are therefore preferably not designed as sliding contacts.
  • the switching element on the front of the circuit board and the mating contacts are arranged on the back of the circuit board.
  • the arranged in the switching element contact springs are guided by corresponding openings in the circuit board from the front to the arranged on the back mating contacts.
  • the contact springs therefore engage behind the circuit board and are virtually pressed from below against the mating contacts.
  • the contacts are closed without the action of the switching element due to the spring force and for switching the contact spring with the aid of the switching element is pushed away from the mating contact, so opened.
  • the switch is designed as a rotary selector switch, wherein the individual pairs of contacts are formed in particular on the type of buttons and not as sliding contacts.
  • the contact springs 4 are each formed comb-like at their free end and each have two elastic spring tongues 10.
  • the spring tongues 10 are associated with mating contacts 12 (not shown in Fig. 2). These are designed as a printed on the circuit board 8 carbon coating on the type of contact pads.
  • the circuit board 8 in addition to the individual switching components of the switch 2, a conductor pattern and electronic components are integrated and the circuit board 8 is formed overall as a control board.
  • a control board for example, behind a control panel of a household appliance, such as an electric cooker or a dishwasher, arranged and takes at least a variety of control and regulation functions for the operation of the household appliance.
  • the central attachment hole 6 is used for fastening a switching element 14, which is indicated schematically in Fig. 2.
  • the switching element 14 is a rotary knob which is provided on its underside in particular with nubs, which in dependence of the position of the switching element Press a respective contact spring 4 against the associated mating contact 12.
  • the switching element 14 is in particular a plastic injection-molded part and has for attachment to the circuit board 8 next to a central mounting pin 16 further mounting pins 18 which are arranged laterally to the central mounting pin 16, as can be seen in the cross-sectional views of FIGS. 3 and 4 , With the mounting pins 16,18 the switching element 14 with the circuit board 8 is positively and positively connected.
  • the central mounting pin 16 is passed through the mounting hole 6 and the other pin 18 through them associated with additional mounting holes 20.
  • the contact springs 4 are formed to their free end and the spring tongues 10 cranked.
  • the bend of the contact spring 4 is formed such that the contact spring 4 from a front side 22, of which the switching element 14 is accessible, passed through the circuit board 8 and comes to rest on the rear side 24 on the mating contact. Due to the resilient design of the contact between the mating contact 12 and the contact spring 4 is closed in the normal state in this embodiment, ie, the contact spring 4 is located on the mating contact 12 at. Only upon actuation of the switching element 14, the contact spring 4 is pushed down, so that the contact is opened.
  • the switch 2 An important aspect of the switch 2 is the design of the counter-contacts 12, which have a carbon coating having a thickness of preferably ⁇ between about 5 and 12 m, respectively which are formed in total as carbon layer. In the second alternative, therefore, no further conductor track is provided below the carbon layer. Rather, the carbon layer is applied directly to the printed circuit board 8 in particular by printing technology. For signal transmission, the mating contacts 12 are connected in this case, for example, with conventional copper interconnects by the carbon layer, for example, partially overlaps the respective interconnect.
  • the mating contacts 12 Due to the carbon layer, the mating contacts 12 have a very good abrasion resistance and thus a very high long-term stability. At the same time, both the material costs for applying the carbon layer and the process costs, especially when printing the carbon layers, are very low.
  • the design of the contact springs 4 with their cranked training and the elastic spring tongues 10 is also advantageous. Since the spring tongues not only touch the mating contact 12 when actuated by means of the switching element 14 but are also displaced on the mating contact 12 under pressure, a good surface contact between the contact spring 4 and the mating contact 12 is achieved. Since the carbon layer has lower electrical conductivity compared to a conventional gold or silver layer, this is of particular importance.
  • the contact springs 4 are preferably formed only of stainless steel and have no further refinement, for example a coating with gold or silver in the region of the contact springs 4. It has been found that in conjunction with the carbon coating, the use of simple stainless steel contact springs 4 is sufficient for ensuring the functionality of the switch 2.
  • a cost-effective switch is realized by these measures, whose functionality is ensured due to the good abrasion resistance of the carbon layer over a very long period.
  • Such a switch is used in particular for use in household appliances of the so-called white goods, such as electric cookers, dishwashers, etc.
  • the switch 2 can of course also be used in other areas.

Abstract

The switch has a contact spring and a control unit e.g. adjusting knob, acting on the contact spring. A counter-contact is attached to the spring, where the contact is introduced on a printed circuit board (8) and comprises a carbon layer. Thickness of the carbon layer lies between 5 to 12 micrometers. The control unit is connected with the board, and the spring is made up of stainless steel.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, insbesondere einen Schalter für ein Haushaltsgerät. Der Schalter ist insbesondere ein Wahlschalter mit unterschiedlichen Schaltzuständen.The invention relates to an electrical switch, in particular a switch for a household appliance. The switch is in particular a selector switch with different switching states.

Bei den einzelnen Komponenten für Haushaltsgeräte, insbesondere für die so genannte weiße Ware, wie beispielsweise Spülmaschinen, Herde etc. besteht ein hoher Kostendruck. Gleichzeitig müssen die einzelnen Komponenten über mehrere Jahre problemlos und ausfallsicher funktionieren.The individual components for household appliances, in particular for the so-called white goods, such as dishwashers, stoves, etc., there is a high cost pressure. At the same time, the individual components must function problem-free and fail-safe over several years.

Bei einem Schalter wird bei einem Schaltvorgang üblicherweise eine Kontaktfeder durch Betätigung eines Schaltelements, beispielsweise ein Drehknopf oder eine Taste, gegen einen Gegenkontakt gedrückt oder es sind Schleifkontakte vorgesehen. Um über Jahre hinweg ein zuverlässiges und ausfallsicheres Schalten zu gewährleisten, müssen die üblicherweise als Federkontakte ausgebildeten Kontakte und die Gegenkontakte verschleißarm ausgebildet sein. Gegenwärtig wird hierbei derart vorgegangen, dass sowohl die Kontakte als auch die Gegenkontakte beispielsweise durch eine Gold- oder Silberbeschichtung "veredelt" werden. Aufgrund der hohen Materialpreise ist ein Versilbern oder ein Vergolden der Kontakte/Gegenkontakte jedoch vergleichsweise teuer.In a switch, a contact spring is usually pressed by a switching element, such as a knob or button, against a mating contact or sliding contacts are provided in a switching operation. In order to ensure a reliable and fail-safe switching over years, usually formed as a spring contacts contacts and the mating contacts must be designed wear. At present, the procedure is such that both the contacts and the mating contacts are "refined" by, for example, a gold or silver coating. Due to the high material prices, however, silvering or gilding of the contacts / mating contacts is comparatively expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen preisgünstigen Schalter bei gleichzeitig hoher Verschleißfestigkeit zu ermöglichen.The invention has for its object to provide a low-cost switch with high wear resistance.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen elektrischen Schalter mit zumindest einer Kontaktfeder und einem auf die Kontaktfeder einwirkenden Schaltelement und zumindest einem der Kontaktfeder zugeordneten Gegenkontakt. Der Gegenkontakt ist hierbei auf eine Leiterplatte aufgebracht und weist eine Carbonschicht auf. Bei diesem Schalter wird also das bisher teure und aufwändige Vorgehen, nämlich die Veredelung eines Gegenkontakts durch Versilbern oder Vergolden, dadurch ersetzt, dass auf eine Leiterplatte eine Carbonschicht aufgebracht wird. Es ist also auf der Leiterplatte eine Kontaktfläche aus Carbon gebildet.The object is achieved according to the invention by an electrical switch with at least one contact spring and acting on the contact spring Switching element and at least one of the contact spring associated counter contact. The mating contact is in this case applied to a printed circuit board and has a carbon layer. In this switch so far the expensive and complex procedure, namely the refinement of a mating contact by silvering or gilding, replaced by the fact that a carbon layer is applied to a circuit board. It is therefore formed on the circuit board, a contact surface made of carbon.

Ein entscheidender Vorteil der Verwendung der auf der Leiterplatte aufgebrachten Carbonschicht ist zum einen in der Kostenersparnis im Vergleich zum Versilbern oder Vergolden bei einem herkömmlichen Gegenkontakt zu sehen. Zum anderen weist die Carbonschicht eine sehr hohe mechanische Widerstandsfähigkeit auf, so dass die Funktionsfähigkeit des Schalters auch über eine lange Zeit gewährleistet ist. Die Erfindung geht hierbei weiterhin von der Überlegung aus, dass zwar die Carbonschicht eine geringere Leitfähigkeit als beispielsweise eine Gold- oder Silberschicht aufweist, dass jedoch bei Schaltvorgängen lediglich ein "digitales" Schaltsignal ausgewertet werden muss und nicht etwa eine Signalintensität. Insofern ist die geringere Leitfähigkeit für einen Schalter, mit dem zwischen unterschiedlichen Schaltzuständen gewechselt wird (ein/aus von untergeordneter Bedeutung).A decisive advantage of the use of the applied on the circuit board carbon layer is seen on the one hand in the cost savings compared to silvering or gilding in a conventional mating contact. On the other hand, the carbon layer has a very high mechanical resistance, so that the functionality of the switch is guaranteed over a long time. The invention is further based on the consideration that although the carbon layer has a lower conductivity than, for example, a gold or silver layer, however, only a "digital" switching signal must be evaluated during switching operations and not a signal intensity. In this respect, the lower conductivity is for a switch, with the switch between different switching states (on / off of secondary importance).

Bevorzugt ist der Gegenkontakt hierbei als Ganzes durch die Carbonschicht gebildet. Es erfolgt also keine Beschichtung eines bestehenden Kontaktelements zur Ausbildung des Gegenkontakts.Preferably, the mating contact is in this case formed as a whole by the carbon layer. So there is no coating of an existing contact element for the formation of the mating contact.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist der Gegenkontakt auf die Leiterplatte aufgedruckt. Durch das in der Leiterplattentechnologie übliche Druckverfahren ist ein kostengünstiges Verfahren zum Aufbringen des Gegenkontakts bereitgestellt, so dass insgesamt die Herstellungskosten gering gehalten sind.According to an expedient development of the mating contact is printed on the circuit board. By the usual in the printed circuit board printing method, a cost-effective method for applying the mating contact is provided, so that overall the manufacturing costs are kept low.

In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die Schichtdicke der aufgebrachten Carbonschicht etwa zwischen 5 und 12 µm. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Beschichtung eines Kontakts, bei der etwa 35 bis 70 µm aufgebracht werden, ist die Schichtdicke daher deutlich reduziert. Dies wird nicht zuletzt durch die gute Abriebfestigkeit der Carbonschicht ermöglicht.In a preferred embodiment, the layer thickness of the deposited carbon layer is about 5 to 12 μ m. Compared to a conventional coating of a contact, in which about 35 to 70 μ m are applied, is the layer thickness therefore significantly reduced. This is made possible not least by the good abrasion resistance of the carbon layer.

Vorzugsweise ist die Leiterplatte mit dem aufgebrachten Gegenkontakt zugleich eine Steuerplatine mit einem darauf integrierten Schaltungsmuster. Für die Gegenkontakte ist daher keine separate Leiterplatte vorgesehen. Vielmehr sind die Gegenkontakte unmittelbar in eine komplexe Schalt- oder Steuerplatine, die neben Leitungsbahnen auch einzelne Steuerbausteine oder Bauelemente enthalten kann, integriert. Das Schaltungsmuster besteht hierbei insbesondere aus unveredelten Leiterbahnen, beispielsweise aus Kupfer. Zum Zwecke der Kosteneinsparung wurde nämlich bisher für die Gegenkontakte jeweils eine eigene Leiterplatte vorgesehen, bei der dann die entsprechend kurzen Leiterbahnstücke vergoldet oder versilbert wurden. Diese Leiterplatte mit den Gegenkontakten wurde dann mit einer Steuerplatine elektrisch leitend beispielsweise durch Löten o.dgl. verbunden. Dieses an sich etwas aufwändigere Verfahren mit der getrennten Leiterplatte wurde deswegen gewählt, da ansonsten verfahrenstechnisch bedingt sämtliche Leiterbahnen der Steuerplatine veredelt hätten werden müssen, was zu hohen Kosten geführt hätte. Im Unterschied hierzu ist nunmehr durch die insbesondere drucktechnische Aufbringung der Carbonschicht ein leiterplatten-spezifisches Herstellungsverfahren gewählt, so dass die Carbonschicht problemlos in den Herstellungsprozess der Leiterplatte integriert ist und problemlos nur in den gewünschten Teilbereichen aufgebracht wird.Preferably, the printed circuit board with the applied counter contact at the same time a control board with a circuit pattern integrated thereon. Therefore, no separate circuit board is provided for the mating contacts. Rather, the mating contacts are integrated directly into a complex switching or control board, which may contain individual control components or components in addition to line paths. The circuit pattern here consists in particular of unprocessed conductor tracks, for example of copper. For the purpose of cost savings was namely previously provided for the mating contacts each have their own circuit board, in which then the correspondingly short conductor pieces were gilded or silvered. This circuit board with the mating contacts was then electrically conductive with a control board, for example by soldering or the like. connected. This procedure, which is somewhat more complex with the separate printed circuit board, was chosen because otherwise, due to process engineering, all printed circuit traces of the control board would have had to be finished, which would have led to high costs. In contrast to this, a printed circuit board-specific manufacturing method is now chosen by the particular printing technology application of the carbon layer, so that the carbon layer is easily integrated into the manufacturing process of the circuit board and is easily applied only in the desired areas.

Das Schaltelement, also der Drehknopf oder auch der Taster, ist bevorzugt unmittelbar mit der Leiterplatte verbunden, insbesondere ist das Schaltelement in der Leiterplatte verrastet. Das Schaltelement ist hierbei üblicherweise ein Kunststoff-Spritzgussteil, in den die metallenen Federkontakte eingelegt sind. Durch die Verrastung mit der Leiterplatte wird ein Gegenlager für die Erzeugung des notwendigen Kontaktdrucks zwischen dem Federkontakt und dem Gegenkontakt bereitgestellt.The switching element, so the knob or the button is preferably connected directly to the circuit board, in particular, the switching element is locked in the circuit board. The switching element is usually a plastic injection molded part, in which the metal spring contacts are inserted. By locking with the circuit board an abutment for the generation of the necessary contact pressure between the spring contact and the mating contact is provided.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist zu Zwecken der Kosteneinsparung weiterhin vorgesehen, dass die Kontaktfeder aus Edelstahl besteht, dass sie also insbesondere unbeschichtet und nicht weiter veredelt ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine derartige unbeschichtete Edelstahlfeder in Verbindung mit einer als Gegenkontakt ausgebildeten Carbonschicht den Anforderungen genügt.According to an expedient development is further provided for the purpose of cost savings, that the contact spring is made of stainless steel, so that in particular it is uncoated and not further refined. It has become have shown that such an uncoated stainless steel spring in combination with a carbon layer designed as a counter contact satisfies the requirements.

Im Hinblick auf eine möglichst hohe Elastizität der Kontaktfeder und im Hinblick auf eine möglichst hohe Kontaktsicherheit ist die Kontaktfeder zudem vorteilhafterweise nach Art eines Federkamms ausgebildet. Die Kontaktfeder weist also in ihrem endseitigen Kontaktbereich zumindest zwei Federzungen auf. Um mit dem Schalter zwischen verschiedenen Schaltzuständen wählen zu können, sind insbesondere mehrere Kontaktfedern vorgesehen, denen jeweils ein Gegenkontakt zugeordnet ist. Dabei ist der Schalter derart ausgebildet, dass die jeweiligen Kontaktpaare nach Art von Tasten aufeinander gepresst werden. Die einzelnen Kontaktpaare sind daher bevorzugt nicht als Schleifkontakte ausgebildet.In view of the highest possible elasticity of the contact spring and in terms of the highest possible contact reliability, the contact spring is also advantageously designed in the manner of a spring comb. The contact spring thus has at least two spring tongues in its end-side contact region. In order to be able to select with the switch between different switching states, in particular a plurality of contact springs are provided, each of which is associated with a mating contact. In this case, the switch is designed such that the respective contact pairs are pressed on each other in the manner of keys. The individual contact pairs are therefore preferably not designed as sliding contacts.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist das Schaltelement auf der Vorderseite der Leiterplatte und die Gegenkontakte sind auf der Rückseite der Leiterplatte angeordnet. Die im Schaltelement angeordneten Kontaktfedern sind hierbei durch entsprechende Öffnungen in der Leiterplatte von der Vorderseite zu den auf der Rückseite angeordneten Gegenkontakten geführt. Die Kontaktfedern hintergreifen daher die Leiterplatte und werden quasi von unten gegen die Gegenkontakte gepresst. Bei dieser Ausführungsvariante sind die Kontakte ohne Einwirkung des Schaltelements aufgrund der Federkraft geschlossen und zum Schalten wird die Kontaktfeder mit Hilfe des Schaltelements vom Gegenkontakt weggedrückt, also geöffnet.In an advantageous embodiment, the switching element on the front of the circuit board and the mating contacts are arranged on the back of the circuit board. The arranged in the switching element contact springs are guided by corresponding openings in the circuit board from the front to the arranged on the back mating contacts. The contact springs therefore engage behind the circuit board and are virtually pressed from below against the mating contacts. In this embodiment, the contacts are closed without the action of the switching element due to the spring force and for switching the contact spring with the aid of the switching element is pushed away from the mating contact, so opened.

Vorzugsweise ist der Schalter als ein Drehwahlschalter ausgebildet, bei dem die einzelnen Kontaktpaare insbesondere nach Art von Tasten und nicht als Schleifkontakte ausgebildet sind.Preferably, the switch is designed as a rotary selector switch, wherein the individual pairs of contacts are formed in particular on the type of buttons and not as sliding contacts.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:

Fig. 1
eine Aufsicht auf eine Leiterplatte mit aufgebrachten Gegenkontaktelementen und kammartigen Kontaktfedern,
Fig. 2
eine Aufsicht auf einen Schalter in Anlehnung an Fig. 1, bei dem zusätzlich ein als Drehknopf ausgebildetes Schaltelement ange-deutet ist,
Fig. 3
einen Querschnitt durch einen Schalter in einer ersten Ausführungsvariante, und
Fig. 4
einen Querschnitt durch einen Schalter gemäß einer zweiten Ausführungsvariante.
Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In each case show in schematic representations:
Fig. 1
a plan view of a printed circuit board with applied counter contact elements and comb-like contact springs,
Fig. 2
a plan view of a switch based on FIG. 1, in which a switching element embodied as a rotary knob is additionally indicated,
Fig. 3
a cross section through a switch in a first embodiment, and
Fig. 4
a cross section through a switch according to a second embodiment.

In den Figuren sind gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

Gemäß den Fig. 1 und 2 sind bei einem Schalter 2 - hier nur ausschnittsweise gezeigt - insgesamt vier Kontaktfedern 4 vorgesehen, die jeweils paarweise beidseitig zu einem Befestigungsloch 6 einer Leiterplatte 8 angeordnet sind. Die Kontaktfedern 4 sind an ihrem Freiende jeweils kammartig ausgebildet und weisen jeweils zwei elastische Federzungen 10 auf. Den Federzungen 10 zugeordnet sind Gegenkontakte 12 (in Fig. 2 nicht dargestellt). Diese sind als eine auf die Leiterplatte 8 aufgedruckte Carbonbeschichtung nach Art von Kontaktpads ausgebildet.1 and 2 are in a switch 2 - only partially shown - a total of four contact springs 4 are provided, which are arranged in pairs on both sides to a mounting hole 6 of a printed circuit board 8. The contact springs 4 are each formed comb-like at their free end and each have two elastic spring tongues 10. The spring tongues 10 are associated with mating contacts 12 (not shown in Fig. 2). These are designed as a printed on the circuit board 8 carbon coating on the type of contact pads.

In den nur schematischen Darstellungen der Zeichnung sind die weitergehende Verdrahtung oder Beschaltung der Kontaktfedern 4 und der Gegenkontakte 12 nicht dargestellt. Üblicherweise sind auf der Leiterplatte 8 neben den einzelnen Schaltbauteilen des Schalters 2 auch ein Leiterbahnmuster sowie Elektronikbausteine integriert und die Leiterplatte 8 ist insgesamt als eine Steuerplatine ausgebildet. Eine derartige Steuerplatine ist beispielsweise hinter einer Bedienblende eines Haushaltsgeräts, wie beispielsweise ein Elektroherd oder eine Spülmaschine, angeordnet und übernimmt zumindest eine Vielzahl der Steuer-und Regelungsfunktionen für den Betrieb des Haushaltsgeräts.In the only schematic representations of the drawing, the further wiring or wiring of the contact springs 4 and the mating contacts 12 are not shown. Usually, on the circuit board 8 in addition to the individual switching components of the switch 2, a conductor pattern and electronic components are integrated and the circuit board 8 is formed overall as a control board. Such a control board, for example, behind a control panel of a household appliance, such as an electric cooker or a dishwasher, arranged and takes at least a variety of control and regulation functions for the operation of the household appliance.

Das zentrale Befestigungsloch 6 dient zur Befestigung eines Schaltelements 14, welches in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist das Schaltelement 14 ein Drehknopf, welcher an seiner Unterseite insbesondere mit Noppen versehen ist, die in Abhängigkeit der Stellung des Schaltelements eine jeweilige Kontaktfeder 4 gegen den zugeordneten Gegenkontakt 12 pressen.The central attachment hole 6 is used for fastening a switching element 14, which is indicated schematically in Fig. 2. In the embodiment of FIG. 2, the switching element 14 is a rotary knob which is provided on its underside in particular with nubs, which in dependence of the position of the switching element Press a respective contact spring 4 against the associated mating contact 12.

Das Schaltelement 14 ist insbesondere ein Kunststoff-Spritzgussteil und weist zur Befestigung an der Leiterplatte 8 neben einem zentralen Befestigungszapfen 16 weitere Befestigungszapfen 18 auf, die seitlich zum zentralen Befestigungszapfen 16 angeordnet sind, wie dies den Querschnittsdarstellungen gemäß den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist. Mit den Befestigungszapfen 16,18 wird das Schaltelement 14 mit der Leiterplatte 8 kraft- und formschlüssig verbunden. Hierzu wird der zentrale Befestigungszapfen 16 durch das Befestigungsloch 6 und die weiteren Zapfen 18 durch ihnen zugeordnete weitere Befestigungslöcher 20 hindurchgeführt.The switching element 14 is in particular a plastic injection-molded part and has for attachment to the circuit board 8 next to a central mounting pin 16 further mounting pins 18 which are arranged laterally to the central mounting pin 16, as can be seen in the cross-sectional views of FIGS. 3 and 4 , With the mounting pins 16,18 the switching element 14 with the circuit board 8 is positively and positively connected. For this purpose, the central mounting pin 16 is passed through the mounting hole 6 and the other pin 18 through them associated with additional mounting holes 20.

Wie insbesondere aus den Schnittdarstellungen zu entnehmen ist, sind die Kontaktfedern 4 zu ihrem Freiende und den Federzungen 10 hin gekröpft ausgebildet.As can be seen in particular from the sectional views, the contact springs 4 are formed to their free end and the spring tongues 10 cranked.

Bei der Ausführungsvariante gemäß der Fig. 3 wird bei Betätigung durch das Schaltelement 14 von diesem ein Druck auf die Kontaktfeder 4 ausgeübt, so dass diese mit ihrer Federzunge 10 gegen den darunter liegenden Gegenkontakt 12 (in Fig. 3 und 4 nicht explizit dargestellt) gepresst wird. Aufgrund der Abkröpfung und der federelastischen Ausbildung gleitet hierbei das Freiende mit den Federzungen 10 etwas über die Kontaktfläche der Gegenkontakte 12, so dass ein guter elektrischer Kontakt ausgebildet wird.In the embodiment according to FIG. 3, upon actuation by the switching element 14, a pressure is exerted thereon on the contact spring 4, so that it presses with its spring tongue 10 against the mating contact 12 underneath (not explicitly shown in FIGS. 3 and 4) becomes. Due to the bend and the elastic training this slides the free end with the spring tongues 10 slightly above the contact surface of the mating contacts 12, so that a good electrical contact is formed.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 4 ist die Abkröpfung der Kontaktfeder 4 derart ausgebildet, dass die Kontaktfeder 4 von einer Vorderseite 22, von der das Schaltelement 14 zugänglich ist, durch die Leiterplatte 8 hindurchgeführt und an deren Rückseite 24 am Gegenkontakt zum Anliegen kommt. Aufgrund der federelastischen Ausbildung ist in dieser Ausführungsvariante der Kontakt zwischen dem Gegenkontakt 12 und der Kontaktfeder 4 im Normalzustand geschlossen, d.h. die Kontaktfeder 4 liegt am Gegenkontakt 12 an. Lediglich bei Betätigung des Schaltelements 14 wird die Kontaktfeder 4 nach unten weggedrückt, so dass der Kontakt geöffnet wird.In the embodiment according to FIG. 4, the bend of the contact spring 4 is formed such that the contact spring 4 from a front side 22, of which the switching element 14 is accessible, passed through the circuit board 8 and comes to rest on the rear side 24 on the mating contact. Due to the resilient design of the contact between the mating contact 12 and the contact spring 4 is closed in the normal state in this embodiment, ie, the contact spring 4 is located on the mating contact 12 at. Only upon actuation of the switching element 14, the contact spring 4 is pushed down, so that the contact is opened.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt des Schalters 2 ist die Ausbildung der Gegenkontakte 12, die eine Carbonbeschichtung mit einer Dicke von vorzugsweise zwischen etwa 5 und 12 µm aufweisen, bzw. die insgesamt als Carbonschicht ausgebildet sind. Bei der zweitgenannten Alternative ist daher unterhalb der Carbonschicht keine weitere Leiterbahn vorgesehen. Vielmehr ist die Carbonschicht unmittelbar auf die Leiterplatte 8 insbesondere drucktechnisch aufgebracht. Zur Signalweiterleitung sind die Gegenkontakte 12 in diesem Fall beispielsweise mit herkömmlichen Kupfer-Leiterbahnen verbunden, indem die Carbonschicht die jeweilige Leiterbahn beispielsweise teilweise überlappt.An important aspect of the switch 2 is the design of the counter-contacts 12, which have a carbon coating having a thickness of preferably μ between about 5 and 12 m, respectively which are formed in total as carbon layer. In the second alternative, therefore, no further conductor track is provided below the carbon layer. Rather, the carbon layer is applied directly to the printed circuit board 8 in particular by printing technology. For signal transmission, the mating contacts 12 are connected in this case, for example, with conventional copper interconnects by the carbon layer, for example, partially overlaps the respective interconnect.

Aufgrund der Carbonschicht weisen die Gegenkontakte 12 eine sehr gute Abriebfestigkeit und damit eine sehr hohe Langzeitbeständigkeit auf. Gleichzeitig sind sowohl die Materialkosten für das Aufbringen der Carbonschicht als auch die Verfahrenskosten, insbesondere beim Aufdrucken der Carbonschichten, sehr gering.Due to the carbon layer, the mating contacts 12 have a very good abrasion resistance and thus a very high long-term stability. At the same time, both the material costs for applying the carbon layer and the process costs, especially when printing the carbon layers, are very low.

Zur Ausbildung eines guten elektrischen Kontakts mit möglichst geringem Kontaktwiderstand zwischen dem Gegenkontakt 12 und der Kontaktfeder 4 ist zudem die Ausgestaltung der Kontaktfedern 4 mit ihrer gekröpften Ausbildung und den elastischen Federzungen 10 von Vorteil. Da die Federzungen bei Betätigung mittels des Schaltelements 14 den Gegenkontakt 12 nicht nur berühren sondern auch auf dem Gegenkontakt 12 unter Druck verschoben werden, wird eine gute Oberflächenkontaktierung zwischen der Kontaktfeder 4 und dem Gegenkontakt 12 erzielt. Da die Carbonschicht im Vergleich zu einer herkömmlichen Gold- oder Silberschicht eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweist, ist dies von besonderer Bedeutung.To form a good electrical contact with the lowest possible contact resistance between the mating contact 12 and the contact spring 4, the design of the contact springs 4 with their cranked training and the elastic spring tongues 10 is also advantageous. Since the spring tongues not only touch the mating contact 12 when actuated by means of the switching element 14 but are also displaced on the mating contact 12 under pressure, a good surface contact between the contact spring 4 and the mating contact 12 is achieved. Since the carbon layer has lower electrical conductivity compared to a conventional gold or silver layer, this is of particular importance.

Ein weiterer Vorteil des Schalters 2 ist darin zu sehen, dass die Kontaktfedern 4 vorzugsweise lediglich aus Edelstahl ausgebildet sind und keine weitere Veredelung, beispielsweise eine Beschichtung mit Gold oder Silber im Bereich der Kontaktfedern 4 aufweisen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass in Verbindung mit der Carbonbeschichtung die Verwendung von einfachen Edelstahl-Kontaktfedern 4 ausreichend für die Gewährleistung der Funktionsfähigkeit des Schalters 2 ist.Another advantage of the switch 2 is the fact that the contact springs 4 are preferably formed only of stainless steel and have no further refinement, for example a coating with gold or silver in the region of the contact springs 4. It has been found that in conjunction with the carbon coating, the use of simple stainless steel contact springs 4 is sufficient for ensuring the functionality of the switch 2.

Insgesamt ist durch diese Maßnahmen ein kostengünstiger Schalter verwirklicht, dessen Funktionsfähigkeit aufgrund der guten Abriebfestigkeit der Carbonschicht über einen sehr langen Zeitraum gewährleistet ist. Ein derartiger Schalter dient insbesondere zur Verwendung bei Haushaltsgeräten der so genannten weißen Ware, wie beispielsweise Elektroherde, Spülmaschinen etc.. Der Schalter 2 kann natürlich aber auch in anderen Bereichen eingesetzt werden.Overall, a cost-effective switch is realized by these measures, whose functionality is ensured due to the good abrasion resistance of the carbon layer over a very long period. Such a switch is used in particular for use in household appliances of the so-called white goods, such as electric cookers, dishwashers, etc. The switch 2 can of course also be used in other areas.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Schalterswitch
44
Kontaktfedercontact spring
66
Befestigungslochmounting hole
88th
Leiterplattecircuit board
1010
Federzungespring tongue
1212
Gegenkontaktcountercontact
1414
Schaltelementswitching element
1616
Befestigungszapfenfastening pins
1818
weiterer Befestigungszapfenfurther mounting pin
2020
weitere Befestigungslöcherfurther mounting holes
2222
Vorderseitefront
2424
Rückseiteback

Claims (11)

Elektrischer Schalter (2) mit zumindest einer Kontaktfeder (4) und einem auf die Kontaktfeder (4) einwirkenden Schaltelement (14) und mit einem der Kontaktfeder (4) zugeordneten Gegenkontakt (12), der auf einer Leiterplatte (8) aufgebracht ist und eine Carbonschicht aufweist.Electric switch (2) having at least one contact spring (4) and a switching element (14) acting on the contact spring (4) and a mating contact (12) associated with a contact spring (4) and mounted on a printed circuit board (8) Carbon layer has. Schalter (2) nach Anspruch 1, bei dem der Gegenkontakt (12) durch die Carbonschicht gebildet ist.Switch (2) according to claim 1, wherein the mating contact (12) is formed by the carbon layer. Schalter (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Carbonschicht aufgedruckt ist.Switch (2) according to claim 1 or 2, wherein the carbon layer is printed. Schalter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Schichtdicke der aufgebrachten Carbonschicht etwa zwischen 5 und 12 µm liegt.Switch (2) according to any one of claims 1 to 3, wherein the layer thickness of the deposited carbon layer about 5 to 12 μ m is situated. Schalter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leiterplatte (8) zugleich eine Steuerplatine mit einem darauf integrierten Schaltungsmuster ist.Switch (2) according to one of the preceding claims, in which the circuit board (8) is at the same time a control circuit board with a circuit pattern integrated thereon. Schalter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Schaltelement (14) mit der Leiterplatte (8) verbunden, insbesondere verrastet ist.Switch (2) according to one of the preceding claims, wherein the switching element (14) connected to the circuit board (8), in particular is latched. Schalter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktfeder (4) aus Edelstahl besteht.Switch (2) according to one of the preceding claims, in which the contact spring (4) consists of stainless steel. Schalter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kontaktfeder (4) als Federkamm ausgebildet ist.Switch (2) according to one of the preceding claims, wherein the contact spring (4) is designed as a spring comb. Schalter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Kontaktfedern (4) vorgesehen sind, denen jeweils ein Gegenkontakt (12) zugeordnet ist, wobei die Kontaktfedern (4) zur Kontaktierung gegen den jeweiligen Gegenkontakt (12) gepresst werden.Switch (2) according to one of the preceding claims, wherein a plurality of contact springs (4) are provided, each associated with a mating contact (12), wherein the contact springs (4) for contacting against the respective mating contact (12) are pressed. Schalter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Schaltelement (14) auf der Vorderseite (22) der Leiterplatte (8) und der Gegenkontakt (12) auf der Rückseite (24) angeordnet sind, wobei die Kontaktfeder (4) die Leiterplatte (8) hintergreift und zu dem auf der Rückseite (24) angeordneten Gegenkontakt (12) geführt ist.Switch (2) according to one of the preceding claims, wherein the switching element (14) on the front side (22) of the printed circuit board (8) and the mating contact (12) on the back (24) are arranged, wherein the contact spring (4) Behind the printed circuit board (8) and to which on the back (24) arranged counter contact (12) is guided. Schalter (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der als Drehwahlschalter ausgebildet ist.Switch (2) according to one of the preceding claims, which is designed as a rotary selector switch.
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