EP1994244B1

EP1994244B1 - Schaltelement

Info

Publication number: EP1994244B1
Application number: EP07726394.5A
Authority: EP
Inventors: Mirko Schindler
Original assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Current assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: DE102006010811A1; EP1994244A1; WO2007101775A1; DE102006010811B4

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Schaltelement zur Erzeugung zumindest eines elektrischen Signals oder Schaltzustandes zum Verriegeln, Entriegeln, Öffnen und/oder Schließen von einem Sicherheits-/ oder Schließsystem, insbesondere bei Fahrzeugen, gerichtet gemäß der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Dabei kann dieses Schaltelement in einem Türgriff angeordnet sein, wobei außer dem Schaltelement noch weitere elektrische und/oder elektronische Bauteile vorhanden sein können. Beispielsweise können in dem Türgriff noch ein Näherungssensor und ein Betätigungssensor sowie zumindest ein Teil der Auswerteelektronik vorhanden sein. Auch kann das Schaltelement selbst als Berührungs- oder Betätigungssensor dienen.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2004 040 395 A ist beispielsweise ein elektrisches Bauelement in Form eines elektrischen Schalters bekannt, welches in Tastaturen, Bedienfeldern oder dergleichen verwendet wird. Dieses Schaltelement besteht aus verschiedenen Elementen, die zusammen zu einem Bauteil zusammengesetzt sind. Das gesamte Schaltelement wird dann mit seinem Gehäuse auf einer Leiterbahn, insbesondere durch die SMD (Surface Mounted Device) -Technik, angeordnet. Damit das Schaltelement selbst gegen Umwelteinflüsse geschützt ist, ist unter anderem eine Dichtlippe im Gehäuse vorgesehen. Insgesamt gesehen ist jedoch der Aufbau des elektrischen Schaltelementes aufwendig und kostspielig.
Ferner ist aus dem Gebrauchsmuster DE 93 12 171.7 U1 bekannt, ein elektrisch leitendes Element mittels der sogenannten THD (Through Hole Device) - Technik auf einer Trägerplatte als elektrisches Schaltelement anzuordnen. Allerdings hat die sogenannte THD-Technik den Nachteil, dass eine automatisierte Fertigung kaum möglich ist. Folglich muss das elektrische Element von Hand auf der Leiterplatte angeordnet und verlötet werden.
Aus dem Stand der Technik ist eine Weiterentwicklung für das zuvor genannte elektrische Bauteil bekannt, welches nun durch die bereits erwähnte SMD-Technik auf einer Trägerplatte angeordnet werden kann. Die Patentschrift DE 198 23 894 C1 offenbart hierzu einen Schnappscheibenschalter mit Befestigungselement, wobei die Schnappscheibe mittels des Befestigungselements auf der Trägerplatte durch die SMD-Technologie aufgelötet wird. Allerdings weist dieses elektrische Schaltelement den Nachteil auf, dass es nicht gegen Umwelteinflüsse geschützt ist, so dass die vorgesehenen Schaltkontakte für die elektrische Verbindung den Umwelteinflüssen ausgesetzt sind und dadurch leicht korrodieren können.
Um diesen Nachteil bei einem Berührungsschalter in einem Türaußengriff zu vermeiden, wird in der Offenlegungsschrift DE 101 32 925 A1 vorgeschlagen, ein PiezoElement als Schaltelement zu verwenden. Allerdings haben Piezo-Elemente grundsätzlich den Nachteil, dass sie keine taktile Rückmeldung bei einer Betätigung ausgeben. Dieser Nachteil kann wiederum durch elektromechanische Schaltelemente ausgeglichen werden. Allerdings müssen diese wieder aufwendig gegen Umwelteinflüsse gekapselt sein.
Aus der Offenlegungsschrift DE 103 31 947 A1 ist ein Schaltelement für Griffe bei Türen oder Klappen an Fahrzeugen bekannt, welches mediendicht durch ein Gehäuse verschlossen ist. Folglich ist das Schaltelement auch gegen Umwelteinflüsse geschützt. Allerdings benötigt dieses Schaltelement eine hohe Einbautiefe, da auf der Trägerplatte ein kompletter Mikroschalter angeordnet ist. Dieser Mikroschalter weist ebenfalls ein eigenes Gehäuse und einen Kontaktbetätiger sowie weiteren Bauteilen auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun darin zu sehen, ein Schaltelement mit einer geringen Einbautiefe und wenigen Bauteilen zu erhalten, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist. Zusätzlich soll dieses Schaltelement auch eine taktile Rückmeldung an einem Bediener bei seiner Betätigung liefern. Diese Aufgabe wird durch ein Schaltelement mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.
Das erfindungsgemäße Schaltelement weist zumindest ein Kontaktelement auf, womit durch eine Betätigung des Schaltelements eine elektrische Verbindung zwischen mindestens zwei vorhandenen elektrischen Schaltkontakten erzeugbar ist. Des Weiteren ist eine Trägerplatte vorgesehen, die unter anderem elektrische Anschlusskontakte für das Schaltelement aufweist. Diese Anschlusskontakte können einfach nur aus Leiterbahnen bestehen oder aus sogenannten Lötpads, an denen beispielsweise eine elektrische Leitung anschließbar ist. Darüber hinaus ist ein Gehäuse für das Schaltelement vorgesehen, welches das Kontaktelement und zumindest teilweise oder ganz die Trägerplatte - gegen Umwelteinflüsse geschützt - umgibt. Die Trägerplatte selbst ist dabei ganz oder teilweise ortsfest im Gehäuse angeordnet. Sofern die Trägerplatte komplett im Gehäuse angeordnet ist, führt nur noch eine Anschlussverbindung aus dem Schaltelement, insbesondere dem Gehäuse, heraus. Ist dagegen die Trägerplatte nur teilweise im Gehäuse angeordnet, so kann der herausragende Teil der Trägerplatte mit seinen Leiterbahnen zum Anschluss des Schaltelements dienen. Weiter ist es bei dem erfindungsgemäßen Schaltelement vorgesehen, dass die Schaltkontakte, die durch das Kontaktelement elektrisch miteinander verbindbar sind, direkt auf der Trägerplatte angeordnet sind. Um nunmehr eine Betätigung des Schaltelements zu ermöglichen, ist am oder im Gehäuse ein bewegliches Betätigungselement vorgesehen, wodurch eine Bewegung und/oder Verformung des Kontaktelements bewirkt wird, wodurch das elektrische Signal oder ein elektrischer Zustand erreichbar ist. Da die Schaltkontakte direkt auf der Trägerplatte angeordnet sind, auf die das Kontaktelement elektrisch leitend wirkt, ist eine besonders platzsparende Ausgestaltung des Schaltelements möglich. Auch wird durch die Bewegung und/oder Verformung des Kontaktelements eine taktile Rückmeldung an den Bediener geliefert. Da das Gehäuse nicht nur um das Kontaktelement und die Schaltkontakte, sondern auch zumindest teilweise um die Trägerplatte angeordnet ist, wird das Schaltelement insgesamt gegen Umwelteinflüsse geschützt. Des Weiteren kann das gesamte Schaltelement mit seinem Gehäuse in einer anderen Baueinheit integriert werden.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 13. Um eine gute Leitfähigkeit zwischen dem Kontaktelement und den Schaltkontakten zu erreichen, können die Schaltkontakte punktförmig aus einer Oberfläche der Trägerplatte herausragen. Dabei können die Schaltkontakte kappenartig aus der Trägerplatte hervorstehen. Die Schaltkontakte können dazu auf einem Lötpad am Ende einer Leiterbahn auf der Trägerfläche angelötet, aufgeschweißt oder sonst wie angeordnet sein. Die Schaltkontakte selbst können vergoldet sein, damit ihre Oberfläche kaum korrodiert. Ebenfalls können zumindest die Gegenflächen des Kontaktelements, die mit den Schaltkontakten zusammenwirken, vergoldet sein.
Bei einer besonderen Variante der Erfindung ist zumindest ein Schaltkontakt fest mit dem Kontaktelement über einen oder mehrere vorgegebene Haltebereiche elektrisch leitend miteinander verbunden. In einer Ruhestellung des Kontaktelements ist ein weiterer Schaltkontakt nicht mit dem Kontaktelement verbunden. Wird nun das Kontaktelement in seine Schaltstellung gebracht, so ist das Kontaktelement zusätzlich mit dem weiteren Schaltkontakt elektrisch leitend verbunden. Somit kann dann ein Strom zwischen den Schaltkontakten über das Kontaktelement fließen. Bei diesem Beispiel ist das Kontaktelement zweckmäßigerweise form-, kraft- und/oder stoffschlüssig auf der Trägerplatte elektrisch leitend angeordnet.
Bei einer gegensätzlichen Variante des erfindungsgemäßen Schaltelements ist das Kontaktelement an dem Betätigungselement form-, kraft- und/oder stoffschlüssig angeordnet. Bei einer Betätigung des Schaltelements wird dann das Kontaktelement auf die Trägerplatte, insbesondere auf die Schaltkontakte, abgesenkt, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den Schaltkontakten hergestellt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, dass kein Schaltkontakt permanent mit dem Kontaktelement, welches an dem Betätigungselement angeordnet ist, verbunden ist.
Damit das Kontaktelement selbstständig aus der Schaltstellung in seine Ruhestellung wechseln kann, ist optional eine Feder vorgesehen, durch die das Kontaktelement von den Schaltkontakten weggedrückt wird. Zweckmäßigerweise kann hierzu die Feder zwischen der Trägerplatte und dem Kontaktelement angeordnet sein. Zur Halterung der Feder können zusätzliche Führungsstücke vorhanden sein.
Ebenfalls ist es denkbar, dass das Kontaktelement als Schnappscheibe oder Brücke ausgestaltet ist, wobei die Schnappscheibe, insbesondere einen kalottenförmigen Bereich aufweist, welcher bei einer Betätigung des Schaltelements verformbar ist. Durch die Verformung der Schnappscheibe wird die elektrische Verbindung zwischen den Schaltkontakten über den kalottenförmigen Bereich hergestellt. Zweckmäßigerweise weist das Kontaktelement reversibel verformbares Material auf, wenn eine Verformung des Kontaktelements bei einer Betätigung des Schaltelements stattfindet. Durch die somit vorhandenen mechanischen Spannungen kann das Kontaktelement selbstständig aus der Schaltstellung in die Ruhestellung wechseln. Folglich kann bei einem derart ausgestalteten Kontaktelement auf eine zusätzliche Feder für den Schaltwechsel verzichtet werden. Somit ist das Kontaktelement selbst als Federelement ausgestaltet, um aus der Schaltstellung selbstständig in die Ruhestellung zu gelangen. Selbstverständlich kann optional eine zusätzliche Feder für den Schaltwechsel vorgesehen sein.
Da das gesamte Kontaktelement nicht aus einem durchgehend elektrisch leitenden Material bestehen muss, ist wenigstens ein elektrisch leitender Bereich vorzusehen, der zwischen den Schaltkontakten eine elektrische Verbindung herstellt. Beispielsweise ist es denkbar, dass das gesamte Kontaktelement aus einem verformbaren Kunststoffmaterial besteht, auf dem eine elektrisch leitende Metallfolie bereichsweise aufgedampft oder geschweißt ist. Diese Metallfolie dient dann zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Schaltkontakten. Selbstverständlich kann auch das gesamte Kontaktelement aus einem elektrisch leitenden Material bestehen. Um eine optimale elektrische Verbindung zu erhalten, weist das Kontaktelement eine elektrisch leitende Ausbuchtung rauf, die mit den Schaltkontakten auf der Trägerplatte in der Schaltstellung zusammenwirkt. Zusätzlich ist erfindungsgemäß in der Trägerplatte wenigstens eine Vertiefung vorgesehen, in welche die Ausbuchtung des Kontaktelements hineinragen kann, wenn dieses in der Schaltstellung verweilt. Durch die elektrisch leitende Ausbuchtung am Kontaktelement ist es möglich, die Schaltkontakte in unmittelbarer Nähe zueinander auf der Trägerplatte anzuordnen. Somit kann auch die Baubreite des erfindungsgemäßen Schaltelements reduziert werden.
Um eine einfache Montage der Trägerplatte im Gehäuse zu ermöglichen, sind Gegenführungsmittel an der Trägerplatte vorhanden, die mit Führungsmitteln im Gehäuse zusammenwirken. Diese Gegenführungsmittel in der Trägerplatte können aus kreisförmigen, ovalen, dreieckigen, viereckigen oder andersartigen Durchbrüchen bestehen. Die Führungsmittel weisen vorzugsweise eine gleichförmige Querschnittsfläche zum Gegenführungsmittel auf. Um eine einwandfreie Montage des Schaltelementes zu garantieren, sind vorzugsweise zwei Gegenführungsmittel mit unterschiedlichen Querschnittsflächen in der Trägerplatte angeordnet, die mit entsprechenden Führungsmitteln, dass heißt mit vergleichbaren Querschnittsflächen zu den Gegenführungsmitteln, zusammenwirken. Durch die Maßnahme kann erreicht werden, dass eine Trägerplatte nur in ihrer richtigen Ausrichtung im Gehäuse des Schaltelements angeordnet werden kann. Zusätzlich können diese zapfenartigen Führungsmittel auch zur Befestigung der Trägerplatte im Gehäuse dienen. Hierzu wird die Trägerplatte durch die zapfenartigen Führungsmittel die zusätzlich an ihrem Ende mit Sicherungsscheiben oder Sicherungssplinten oder Schrauben versehen sind, im Gehäuse ortsfest fixiert. Auch ist es denkbar, dass die Führungsmittel aus Kunststoffzapfen bestehen, wodurch die Trägerplatte durch eine randseitige Verformung der Kunststoffzapfen ortsfest im Gehäuse positioniert werden kann.
Ferner ist es optional möglich, dass beispielsweise nur ein dreieckförmiger Vorsprung als Führungsmittel am Gehäuse vorgesehen ist, welcher mit einer entsprechenden Ausnehmung im Eckbereich der Trägerplatte als Gegenführungsmittel zusammenwirkt.
Zur Fixierung der Trägerplatte im Gehäuse kann zusätzlich ein Sicherungselement eingesetzt werden, wobei die Trägerplatte zwischen einem Anschlagelement und dem Sicherungselement im Gehäuse fixierbar ist. Dieses Sicherungselement kann eine ähnliche Grundfläche wie die Trägerplatte aufweisen, wobei randseitig weggebogenen Zacken vorgesehen sind, mit denen sich das Sicherungselement an der Gehäuseinnenseite verkrallt. Durch diese Maßnahme ist die Trägerplatte form- und/oder kraftschlüssig im Gehäuse gehalten. Um den Innenraum des Gehäuses gegen Umwelteinflüsse zu schützen, kann das Gehäuse rückseitig durch eine Vergussmasse abgedichtet werden. Diese Vergussmasse kann das Gehäuse mit der vorinstallierten Trägerplatte und dem Sicherungselement mediendicht verschließen.
Ebenfalls ist es denkbar, dass die Trägerplatte zwischen dem Anschlagelement und einer Hinterschneidung im Gehäuse gehalten ist. Bei dieser Variante kann auf das zusätzliche Sicherungselement verzichtet werden, da ein oder mehrere Vorsprünge im Gehäuse eine direkte form- und/oder kraftschlüssige Befestigung der Trägerplatte im Gehäuse ermöglichen. Die Trägerplatte wird somit durch eine Clips-Verbindung im Gehäuse fixiert. Auch bei dieser Variante kann zusätzlich eine Vergussmasse zur Abdichtung des Schaltelements verwendet werden. Anstelle der Vergussmasse ist es auch möglich, eine Dichtung zu verwenden.
Damit eine Bewegung und/oder Verformung des Kontaktelements durch das Betätigungselement möglich ist, muss das Betätigungselement beweglich im Gehäuse angeordnet sein. Hierzu kann das Betätigungselement beispielsweise über eine abgedichtete sowie geschlossene Führung im Gehäuse gesichert sein. Folglich stellt das Betätigungselement ein getrenntes Bauteil zum Gehäuse dar. Erfindungsgemäß ist das Betätigungselement einstückig zum Gehäuse ausgestaltet, in dem das Betätigungselement, mittels einer flexiblen Membrane, am Gehäuse gehalten ist. Diese Membrane ermöglicht dann eine Relativbewegung des Betätigungselements zum restlichen Gehäuse. Vorteilhafterweise ist bei dieser Ausführung das Gehäuse mit dem Betätigungselement durch eine Drei-Kunststoffkomponenten Spritztechnik einstückig hergestellt. Das eigentliche schalenförmige Gehäuse weist einen formfesten Kunststoff auf, an dem eine Membrane aus einem elastischen Kunststoff angespritzt ist. An der elastischen Membrane ist dann wiederum das formfeste Betätigungselement angeordnet, so dass das Betätigungselement beweglich am Gehäuse vorgesehen ist. Hierdurch kann das Schaltelement absolut mediendicht ausgestaltet werden.
Zweckmäßigerweise weist das Betätigungselement einen Stößel auf, welcher innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und auf das Kontaktelement bei einer Betätigung des Schaltelements wirkt. Dieser Stößel kann einstückig zum Betätigungselement ausgestaltet sein. Auch kann der Stößel bewegbar am Betätigungselement angeordnet werden, um somit die Schaltcharakteristik, insbesondere das taktile Verhalten des Schaltelements, zu verbessern. Dabei ist es vorstellbar, dass der Stößel federbelastet am Betätigungselement angeordnet ist. Um möglichst eine gleichmäßige Kraftverteilung auf das Kontaktelement zu ermöglichen, kann der Stößelfuß tellerartig ausgestaltet sein.
Zur Vermeidung von Zerstörungen des Kontaktelements kann zusätzlich zumindest ein Abstandselement vorgesehen sein, wodurch ein Mindestabstand zwischen dem Betätigungselement und der Trägerplatte vorgebbar ist. Dieses Abstandselement ist zweckmäßigerweise zwischen dem Betätigungselement und der Trägerplatte anzuordnen. Somit kann das Betätigungselement nur bis zu einem vorgebbaren Abstand auf das Kontaktelement gedrückt werden. Ebenfalls kann noch ein Volumenreduzierstück innerhalb des Gehäuses angeordnet werden, um das Innenraumvolumen des in sich geschlossenen Schaltelements zu reduzieren. Hierdurch lassen sich die Wirkung von Druckdifferenzen zwischen den Innenraumdruck und dem äußeren Druck verringern, um somit eine Fehlfunktion des Schaltelements durch diese Druckdifferenzen auszuschließen.
Ferner können an der Gehäuseaußenseite Halte- und/oder Führungselemente vorgesehen sein, womit das Gehäuse in einer zusätzlichen Baueinheit, insbesondere einem Türgriff oder dergleichen, integrierbar ist. Durch diese Halte- und/oder Führungselemente kann eine einfache und sichere Montage in der zusätzlichen Baueinheit ermöglicht werden. Die Halte- und/oder Führungselemente können aus Stegen, Vorsprüngen, Anlageflächen, Hinterschneidungen oder dergleichen bestehen. Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung auf eine Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 14 für ein Sicherungs- und/oder Schließsystem, insbesondere für einen Türgriff bei Fahrzeugen, mit einem integrierten Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13 gerichtet. Das eingesetzte Schaltelement kann als Betätigungs- und/oder Berührungssensor an der Innen- oder Außenseite des Türgriffes angeordnet werden. Selbstverständlich kann der Türgriff noch weitere elektrische oder elektromechanische Bauteile aufweisen.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen zum Teil schematisch dargestellt. Es zeigen:

Figur 1a: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schaltelement mit einer Schnappscheibe, die ortsfest auf einer Trägerplatte angeordnet ist,
Figur 1b: eine schematische Darstellung eines weiteren Kontaktelementes, welches ortsfest an einem Betätigungselement angeordnet ist,
Figur 1c: eine schematische Darstellung eines anderen Kontaktelementes, welches ortsfest an zwei Punkten mit dem Betätigungselement verbunden ist,
Figur 2a: einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Schaltelements, wobei das Kontaktelement ortsfest auf der Trägerplatte angeordnet ist und das Betätigungselement einteilig zum Stößel ausgestaltet ist,
Figur 2b: einen Querschnitt durch ein zusätzliches Schaltelement, bei dem die Trägerplatte durch eine Hinterschneidung form- und/oder kraftschlüssig im Gehäuse angeordnet ist,
Figur 3: eine dreidimensionale Darstellung eines beispielhaften Schaltelements,
Figur 4: eine dreidimensionale Ansicht von der Rückseite eines Gehäuses mit integriertem Betätigungselement,
Figur 5: eine Draufsicht auf eine Trägerplatte mit nah aneinander angeordneten Schaltkontakten und
Figur 6: eine Draufsicht auf eine weitere Trägerplatte mit einem dreieckförmigen Schaltelement und einem punktförmigen, mittig angeordneten Schaltkontakt.

In der Figur 1a ist ein erfindungsgemäßes Schaltelement 1 mit einem Kontaktelement 7, welches ortsfest auf einer Trägerplatte 9 angeordnet ist, gezeigt. Dieses Kontaktelement 7 ist dabei als Schnappscheibe 7a ausgestaltet, welche an ihren Haltebereichen 7b form-, kraft- und/oder stoffschlüssig an der Trägerplatte 9 befestigt ist. Dabei kann eine elektrisch leitende Verbindung (z. B. durch eine Lötverbindung) zwischen der Schnappscheibe 7a und der Trägerplatte 9 bestehen. Um nun ein elektrisches Signal oder eine Veränderung des Schaltzustandes des Schaltelements 1 zu erzeugen, muss das Betätigungselement 3 in Richtung des Pfeils 26 niedergedrückt werden. Damit das Betätigungselement 3 relativ zum Gehäuse 2 beweglich ist, ist dieses über eine flexible Membrane 5 im Gehäuse 2 gelagert. Bei dieser Abwärtsbewegung des Betätigungselementes 3 drückt der Stößel 3b mit seinem tellerartigen Stößelfuß 3d auf die Schnappscheibe 7a. Hierdurch wird die Schnappscheibe 7a derart verformt, dass ihr kalottenförmiger Bereich 7c in Richtung der Trägerplatte 9 gedrückt wird, so dass eine elektrische Verbindung zwischen den Schaltkontakten 8 und der elektrisch leitenden Ausbuchtung 7d, die mittig im kalottenförmigen Bereich 7c angeordnet ist, hergestellt wird. Da die beiden Schaltkontakte 8 mit Leiterbahnen 10 in oder an der Trägerplatte 9 verbunden sind, kann somit dieses elektrische Signal an die Anschlußkontakte 12 weitergeleitet werden. An diesen Anschlußkontakten 12 kann beispielsweise eine elektrische Leitung 16 angeschlossen sein, die am anderen Ende einen Stecker aufweist. Die elektrische Leitung 16 selbst kann aus einem mehradrigen Kabel bestehen.
Um eine Zerstörung des Kontaktelements 7 bzw. der Schnappscheibe 7a zu verhindern, ist zwischen dem Betätigungselement 3 und der Trägerplatte 9 zumindest ein Abstandselement 4 vorgesehen. Im konkreten Fall (s. Fig 1a) sind insgesamt zwei C-förmige Abstandselemente 4 rückseitig an dem Betätigungselement 3 angeordnet. In der Figur 4 sind diese beiden Abstandselemente 4 deutlich zu erkennen. Zusätzlich ist der Stößel 3b, der auf das Kontaktelement 7 bei einer Betätigung des Betätigungselements 3 wirkt, federbelastet im Betätigungselement 3 gehalten. Hierzu weist der Stößel 3b einen pilzförmigen Stößelkopf 3c auf, der innerhalb der Führung 3a im Betätigungselement 3 formschlüssig aufgenommen ist. Zusätzlich ist die Feder 3e zwischen dem Stößel 3b, insbesondere dem Stößelfuß 3d, und der Rückseite des Betätigungselements 3 vorgesehen. Durch diese federbelastete Anordnung des Stößels 3b im Betätigungselement 3 ist es möglich, dass nur eine gewisse Kraft, die durch die Feder 3e vorgegeben ist, auf das Kontaktelement 7 übertragen werden. Selbstverständlich kann auch noch eine weitere Feder, beispielsweise zwischen der Trägerplatte 9 und dem Betätigungselement 3, vorgesehen sein, um dieses aus der Schaltstellung in die Ruhestellung zu überführen. Bei dem Schaltelement 1 aus Figur 1a handelt es sich um einen Taster, der nur ein Signal liefert, wenn das Betätigungselement 3 niedergedrückt wird. Sofern noch eine Rastmechanik im Gehäuse 2 vorgesehen ist, kann das Schaltelement 1 auch als Raster oder Schalter ausgebildet sein.
Das bereits erwähnte Abstandselement 4 kann optional auch zwischen dem Betätigungselement 3 und einem Vorsprung im Gehäuse 2 angeordnet sein, um einen Mindestabstand 25 zwischen dem tellerartigen Stößelfuß 3d und der Trägerplatte 9 zu bewahren.
Damit das Schaltelement 1 mediendicht verschlossen ist, kann das Gehäuse 2 rückseitig mit einer Vergussmasse 21 verschlossen werden. Zuvor muss jedoch die Trägerplatte 9 ortsfest im Gehäuse 2 montiert werden. Hierzu weist das Gehäuse 2 ein großflächiges Anschlagelement 6, welches aus einem Absatz besteht, auf, an dem die Trägerplatte 9 im Gehäuse 2 zu liegen kommt. Zusätzlich sind am Gehäuse 2 zapfenartige Führungsmittel 14 vorgesehen, die verschiedene Querschnittsflächen aufweisen können, um eine falsche Montage der Trägerplatte 9 zu verhindern. Zu diesem Zweck wirken die Führungsmittel 14 mit Gegenführungsmittel 15 in der Trägerplatte 9 zusammen. Die Gegenführungsmittel 15 bestehen dabei aus Durchbrüchen, die gleichförmige Querschnittsflächen zu ihren entsprechenden Führungsmittel 14 aufweisen. Auch ist es denkbar, die Trägerplatte 9 durch die Führungsmittel 14 im Gehäuse 2 zu arretieren, in dem beispielsweise zusätzliche Sicherungsscheiben, -splinte oder dergleichen an den Führungsmitteln 14 angreifen. Im konkreten Fall des Schaltelements 1 aus Figur 1a kommt jedoch ein zusätzliches Sicherungselement 17 zum Einsatz, um die Trägerplatte 9 sicher im Gehäuse 2 zu halten. Hierzu weist das Sicherungselement 17 randseitig abgebogene, dreieckförmige Zacken auf, mit denen sich das Sicherungselement 17 an der Gehäuseinnenseite verankert. Auch dieses Sicherungselement 17 kann mit Gegenführungsmittel 15 versehen sein, um ebenfalls eine falsche Montage zu vermeiden. Abschließend kann das mit der Trägerplatte 9 und dem Sicherungselement 17 vormontierte Schaltelement 1 mit der Vergussmasse 21 abgedichtet werden.
Der selbstständige Schaltwechsel des Schaltelements 1 aus seiner Schaltstellung in die Ruhestellung wird einerseits durch die flexible Membrane 5 für das Betätigungselement 3 bewirkt und andererseits durch das in der Schaltstellung verformte Kontaktelement 7.
In den Fig. 1b und 1c ist eine weitere grundlegende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schaltelements 1 schematisch dargestellt. Dabei ist das Kontaktelement 7 nicht ortsfest (wie in Fig. 1a) an der Trägerplatte 9 angeordnet, sondern an dem Betätigungselement 3, insbesondere dem Stößel 3b. In der Figur 1b kommt eine Brücke 7b als Kontaktelement 7 zum Einsatz. Um den selbstständigen Schaltwechsel des Schaltelements 1 aus der Schaltstellung die Ruhestellung zu ermöglichen, kann optional die Feder 24 zwischen der Trägerplatte 9 und dem Kontaktelement 7 bzw. dem Stößel 3b vorgesehen sein. Dabei kann der Stößel 3b - wie in Figur 1a gezeigt -, in der Führung 3a des Betätigungselements 3 angeordnet sein. Wird nun das Betätigungselement 3 niedergedrückt, so wird auch der Stößel 3b mit dem fest daran angeordneten Kontaktelementen 7 bzw. der Brücke 7b in Richtung des Pfeils 26 auf die Trägerplatte 9 gepresst. Hierbei wird der Kontakt zwischen den beiden Schaltkontakten 8, die auf der Trägerplatte 9 angeordnet sind, durch die Brücke 7b hergestellt. Wie in Figur 1b weiter zu erkennen ist, kann auf der Trägerplatte 9 und an dem Stößel 3b jeweils ein Führungsstück zur sicheren Aufnahme der Feder 24 vorgesehen sein. Gleichzeitig können diese beiden Führungsstücke auch als Abstandselemente 4 dienen.
In der Figur 1c ist eine weitere Variante für das erfindungsgemäße Schaltelement 1 dargestellt. Hierbei kommt eine M-förmige leitende Brücke 7b als Kontaktelement 7 zum Einsatz, die an zwei Stellen form- und/oder kraftschlüssig mit dem Stößel 3b verbunden sein kann. Dieser Stößel 3b kann wiederum in der Führung 3a des Betätigungselements 3 angeordnet sein. Ebenfalls kann der Stößel 3b - genauso wie bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1b - direkt an dem Betätigungselement 3 vorgesehen sein. In der Figur 1c sind die beiden Schaltkontakte 8 nahe beieinander auf der Trägerplatte 9 angeordnet, wobei sie erfindungsgemäß durch eine Vertiefung 11 in der Oberfläche der Trägerplatte 9 voneinander getrennt sind. Diese Vertiefung 11 dient zur Aufnahme der Spitze der elektrisch leitenden Ausbuchtung 7d in der Schaltstellung. Bei dieser Ausführungsform braucht nicht das gesamte Kontaktelement 7 elektrisch leitend ausgestaltet sein, sondern es reicht aus, wenn nur die Ausbuchtung 7d elektrisch leitend ist. Um eine selbstständige Rückstellung des Schaltelements 1 aus der Schaltstellung in die Ruhestellung zu unterstützen, drücken sich die beiden Beine der M-förmigen Brücke 7b an der Trägerplatte 9 ab.
In der Figur 2a wird ein erfindungsgemäßes Schaltelement 1 offenbart, bei dem das Betätigungselement 3 und der Stößel 3b einstückig ausgestaltet sind. Auch dieses Betätigungselement 3 ist über eine Membrane 5 am Gehäuse 2 beweglich gelagert. Bei einem Druck auf das Betätigungselement 3 bewegt sich dieses in Richtung des Pfeils 26, wodurch gleichzeitig das fest an der Trägerplatte 9 angeordnete Kontaktelement 7 so verformt wird, dass es mit seinem kalottenförmigen Bereich 7c einen elektrischen Kontakt zum mittig angeordneten Schaltkontakt 8 herstellt. Optional können im Schaltelement 1 auch noch Anzeigelemente 13, insbesondere LED's angeordnet sein, um beispielsweise die Erzeugung des elektrischen Signals bei der Betätigung des Schaltelements 1 optisch anzuzeigen. Damit das von den Anzeigeelemente 13 ausgesendete Licht sichtbar ist, sind im Gehäuse 2, der Membrane 5 und/oder dem Betätigungselement 3 lichtdurchlässige Abschnitte vorgesehen. Diese lichtdurchlässigen Abschnitte können aus einem durchsichtigen Kunststoff bestehen. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass selbstverständlich auch noch weitere elektrische und/oder elektronische Bauelemente in der Schaltvorrichtung 1 vorgesehen sein können.
Im Gegensatz zur Figur 2a, wird in der Figur 2b die Trägerplatte 9 nicht durch ein zusätzliches Sicherungselement 17, sondern durch den dreieckförmigen Vorsprung 19 mit der anschließenden Hinterschneidung 18 im Gehäuse 2 gesichert. Dabei geht die Trägerplatte 9 mit dem Vorsprung 19 eine sogenannte Clips-Verbindung ein. Um trotzdem den Innenraum des Schaltelements 1 abzudichten, kann eine zusätzliche Dichtung 20 im Bereich des Vorsprungs 19 bzw. der Hinterschneidung 18 vorgesehen sein. Diese Dichtung 20 kann beispielsweise einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Auch kann die Dichtung 20 einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Trägerplatte 9 in die offene Seite des U's eingreift. Somit würde die gesamte Trägerplatte 9 randseitig durch die Dichtung 20 mit dem U-förmigen Querschnitt umgeben werden.
Bei den bisher erwähnten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Schaltelements 1 kann auch das Betätigungselement 3 optional (dass heißt nicht über die Membrane 5) über eine geschlossene Führung im Gehäuse 2 angeordnet sein. Hierbei können auch das Betätigungselement 3 und der Stößel 3b einstückig oder mehrteilig zueinander ausgestaltet sein.
In der Figur 3 ist eine dreidimensionale Ansicht des erfindungsgemäßen Schaltelements 1 dargestellt. Dieses Schaltelement 1 kann beispielsweise in einem Türaußengriff von einem Fahrzeug angeordnet sein, um ein Sicherungs- und/oder Schließsystem anzusteuern. Zu diesem Zweck sind an dem Gehäuse 2 Halte-/Führungselemente 22 vorgesehen, um das Schaltelement 1 in einer weiteren Baueinheit, wie zum Beispiel einem Türgriff, zu integrieren. Der elektrische Anschluss des Schaltelements 1 kann über die elektrische Leitung 16 erfolgen. Auch ist es denkbar, dass die Trägerplatte 9 derart ausgestaltet ist, dass sie mit ihren Leiterbahnen 10 aus dem Gehäuse 2 herausragt und gleichzeitig als Trägerplatte 9 für weitere elektrische oder elektronische Bauelemente dient.
In der Figur 4 ist nur das Gehäuse 2 des Schaltelements 1 mit dem integrierten Betätigungselement 3 rückseitig dargestellt. Hierbei ist deutlich das Anschlagelement 6, welches aus einem Absatz im Gehäuse 2 besteht, zu erkennen. Ebenfalls sind die zapfenförmigen Führungsmittel 14 sichtbar, wobei ein Führungsmittel 14 einen quadratischen Querschnitt und das andere einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Selbstverständlich sind auch andersartige Querschnitte für die Führungsmittel 14 denkbar, die mit entsprechenden Gegenführungsmitteln 15 in der Trägerplatte 9 zusammenwirken. Um das Innenvolumen des Schaltelements 1 zu reduzieren, ist ein Volumenreduktionselement 23 im Gehäuse 2 vorgesehen, welches form- und/oder kraftschlüssig im Gehäuse 2 angeordnet sein kann. Auch ist es denkbar, dass dieses an dem Gehäuse 2 angespritzt oder angeschweißt ist. Von der Rückseite des Betätigungselements 3 gehen die beiden C-förmigen Abstandselemente 4 sowie der Stößel 3b aus. Außen am Gehäuse 2 kann beispielsweise noch ein längsseitig ausgestalteter Steg als Halte-/Führungselement 22 vorgesehen sein, um einen fälschlichen Einbau des Schaltelements 1 in der zusätzlichen Baueinheit zu vermeiden.
In der Figur 5 und 6 ist nur eine Draufsicht auf eine Trägerplatte 9 ohne das Gehäuse 2 und das Betätigungselement 3 dargestellt. Dabei werden noch einmal verschiedene elektrische Anschlussmöglichkeiten für das Kontaktelement 7 gezeigt. In der Figur 5 kommt beispielsweise eine Schnappscheibe 7a zum Einsatz, die ortsfest an der Trägerplatte 9 angeordnet ist. Zur besseren Übersicht ist die Schnappscheibe 7a nur gestrichelt dargestellt. Diese Schnappscheibe 7a wird über ihre Haltebereiche 7e auf der Trägerplatte 9 gehalten. Hierbei kann eine elektrische Verbindung der Schnappscheibe 7a zu den Leiterbahnen 10 bestehen. Wie weiter zu erkennen ist, sind zwei Schaltkontakte 8 mittig unter der Ausbuchtung 7d der Schnappscheibe 7a angeordnet. Bei einer Betätigung des Schaltelements 1 wird nun diese elektrisch leitende Ausbuchtung 7d auf die Schaltkontakte 8 gedrückt. Hierdurch entsteht eine elektrische Verbindung zwischen den Schaltkontakten 8, die ebenfalls eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlusskontakten 12 erzeugt. Ebenfalls kann, sofern die Schnappscheibe 7a komplett elektrisch leitend ausgestaltet ist, eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 10, die an den Haltebereich 7e der Schnappscheibe 7a angeordnet sind und zumindest einen Schaltkontakt 8 hergestellt werden. Ferner sind in der Figur 5 noch die verschiedenen Querschnitte für die Gegenführungsmittel 15 dargestellt.
In der Figur 6 kommt eine dreieckförmige Schnappscheibe 7a zum Einsatz. Diese ist mit ihren Haltebereich 7e elektrisch leitend mit der Trägerplatte 9 verbunden. Bei einer Betätigung des Schaltelements 1 wird eine elektrische Verbindung zwischen dem mittig unter dem Kontaktelement 7 angeordneten Schaltkontakt 8 und den an dem Haltebereich 7e vorgesehenen Schaltkontakten 8 hergestellt. Somit sind die Haltebereiche 7e der Schnappscheibe 7a stets elektrisch leitend mit den nach außen stehenden Schaltkontakten 8 verbunden.
Abschließend ist zu erwähnen, dass die hier dargestellten Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße Schaltelement 1 beliebig miteinander kombinierbar sind, sofern sie sich nicht explizit ausschließen.

Bezugszeichenliste

1: Schaltelement
2: Gehäuse
3: Betätigungselement
3a: Führung
3b: Stößel
3c: Stößelkopf
3d: Stößelfuß (tellerartig)
3e: Feder für Stößel
4: Abstandselement (C-förmig)
5: Membrane
6: Anschlagelement
7: Kontaktelement
7a: Schnappscheibe
7b: Brücke (M-Förmig)
7c: kalottenförmiger Bereich
7d: Ausbuchtung (elektrisch leitend)
7e: Haltebereich
8: Schaltkontakt
9: Trägerplatte
10: Leiterbahn
11: Vertiefung
12: Anschlußkontakt
13: Anzeigeelement
14: Führungsmittel
15: Gegenführungsmittel
16: elektrische Leitung
17: Sicherungselement
18: Hinterschneidung
19: Vorsprung
20: Dichtung
21: Vergussmasse
22: Halte-/ Führungselemente
23: Volumenreduktionselement
24: Feder
25: Mindestabstand
26: Pfeil für Bewegungsrichtung von 3 bzw. 7

Claims

Schaltelement (1) zur Erzeugung zumindest eines elektrischen Signals oder Schaltzustandes zum Verriegeln, Entriegeln, Öffnen und/oder Schließen von einem Sicherheits-/ oder Schließsystem, insbesondere bei einem Fahrzeug, mit
- zumindest einem Kontaktelement (7), wodurch bei Betätigung des Schaltelements (1) eine elektrische Verbindung zwischen mindestens zwei vorhandenen elektrischen Schaltkontakten (8) erzeugbar ist,
wobei das Kontaktelement (7) als Schnappscheibe (7a) ausgestaltet ist, und
- einer Trägerplatte (9), die elektrische Anschlusskontakte (12) für das Schaltelement (1) aufweist, und

- einem Gehäuse (2), welches das Kontaktelement (7) und zumindest teilweise die Trägerplatte (9) gegen Umwelteinflüsse geschützt umgibt, wobei die Trägerplatte (9) ortsfest im Gehäuse (2) angeordnet ist,
wobei die Schaltkontakte (8), die durch das Kontaktelement (7) elektrisch miteinanderverbindbar sind, direkt auf der Trägerplatte (9) angeordnet sind, und wobei am Gehäuse (2) ein bewegliches Betätigungselement (3) vorgesehen ist, welches durch eine Betätigung des Schaltelements (1) eine Bewegung und/oder Verformung des Kontaktelements (7) bewirkt, wobei das Betätigungselement (3) mittels einer flexiblen Membrane (5) am Gehäuse gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (3) und das Gehäuse (2) einstückig ausgestaltet sind, wobei das Kontaktelement (7) wenigstens eine elektrisch leitende Ausbuchtung (7d) aufweist, die mit den Schaltkontakten (8) auf der Trägerplatte (9) in der Schaltstellung zusammenwirkt, und wobei in der Trägerplatte (9) wenigstens eine Vertiefung (11) vorgesehen ist, in die die Ausbuchtung (7d) des Kontaktelements (7) hineinragen kann.
Schaltelement (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaltkontakte (8), insbesondere punktförmig, aus einer Oberfläche der Trägerplatte (9) herausragen.
Schaltelement (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktelement (7) ortsfest form-, kraft- und/oder stoffschlüssig auf der Trägerplatte (9) oder an dem Betätigungselement (3) angeordnet ist.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktelement (7) federbelastet (24) ist, wodurch es nach einer Schaltstellung, in der eine elektrische Verbindung zwischen den Schaltkontakten (8) existiert, bei einer Betätigung in eine Ruhestellung, in der die elektrischen Schaltkontakte (8) keine elektrische Verbindung aufweisen, überführbar ist.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schnappscheibe (7a) einen kalottenförmigen Bereich (7c) aufweist, welcher bei einer Betätigung des Schaltelementes (1) verformbar ist, wodurch die elektrische Verbindung zwischen den Schaltkontakten (8) herstellbar ist.
Schaltelement (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktelement (7) aus einem reversibel verformbaren Material ausgestaltet ist, und dass sich insbesondere bei einer Verformung der Schnappscheibe (7a) durch eine Betätigung des Schaltelementes (1) mechanische Spannungen aufbauen, wodurch die Schnappscheibe (7a) selbständig aus der Schaltstellung in die Ruhestellung wechselt.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trägerplatte (9) Gegenführungsmittel (15) aufweist, die mit Führungsmitteln (14) des Gehäuses (2) zusammenwirken.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwei Führungsmittel (14) und Gegenführungsmittel (15) vorhanden sind, wobei insbesondere andersartig ausgeformte Führungsmittel (14) bzw. Gegenführungsmitteln (15) vorgesehen sind.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Trägerplatte (9) durch ein Sicherungselement (17) ortsfest im Gehäuse (2) positionierbar ist, wobei die Trägerplatte (9) zwischen einem Anschlagelement (6) und dem Sicherungselement (17) im Gehäuse (2) fixierbar ist, oder dass die Trägerplatte (9) zwischen dem Anschlagelement (6) und einer Hinterschneidung (18) im Gehäuse (2) gehalten ist.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die angeordnete Trägerplatte (9) mittels zumindest einer Dichtung (20) im Gehäuse (2) eingeschlossen ist und/oder
dass die angeordnete Trägerplatte (9) rückseitig durch eine Vergussmasse (21) im Gehäuse (2) eingeschlossen ist.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Betätigungselement (3) einen Stößel (3b) aufweist, welcher innerhalb des Gehäuses (2) auf das Kontaktelement (7) wirkt.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Betätigungselement (3) und der Trägerplatte (9) ein Abstandselement (4) vorgesehen ist, wodurch ein Mindestabstand (25) zwischen dem Betätigungselement (3) und der Trägerplatte (9) vorgebbar ist.
Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (2) von außen Halte- und/oder Führungselemente (22) aufweist, womit dieses in einer zusätzlichen Baueinheit integrierbar ist.
Betätigungsvorrichtung für ein Sicherungs- und/oder Schließsystem, insbesondere für einen Türgriff bei Fahrzeugen, mit einem integrierten Schaltelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.