EP2777056B1 - Beleuchtetes, wasser- und staubdichtes schaltelement - Google Patents

Beleuchtetes, wasser- und staubdichtes schaltelement Download PDF

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EP2777056B1
EP2777056B1 EP12783858.9A EP12783858A EP2777056B1 EP 2777056 B1 EP2777056 B1 EP 2777056B1 EP 12783858 A EP12783858 A EP 12783858A EP 2777056 B1 EP2777056 B1 EP 2777056B1
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EP
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operating element
switching element
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interior
frame
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Danny Raupach
Karl-Heinz Krieg
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EAO HOLDING AG
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EAO HOLDING AG
Eao Automative & Co KG GmbH
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Definitions

  • the invention relates to an illuminated, water and dust-proof switching element, for converting a linear movement of a key in an electrical switching signal, with a housing and a housing axially displaceable in the housing by a stroke between two repositories cap, which is provided with an outwardly sealing protective membrane , which is executed by means of multi-component injection molding of a pliable plastic material and preferably for use outdoors in vehicle construction for switching and / or display of operating states of electrical assemblies.
  • Illuminated, water and dust-proof switching elements are already used in vehicle construction in a wide variety of variants and are thus well known.
  • the EP 2 175 462 A1 describes a sealed switch for converting a linear movement of a key into an electrical switching signal, comprising a housing which supports the key axially movably held therein, a shutter fixedly connected to the key, and a shutter covering and outwardly sealed cap, which consists of a pliable plastic material, the interior of the switch should be encapsulated air and waterproof and the switching characteristic when pressing the button should as possible be made uniform over the entire stroke.
  • the cap is under bias, since the diaphragm is curved dome or hemispherical outward against the direction of movement of the switch, a uniform switching characteristic is generated, because immediately upon actuation of the protective cap is already pressed from its initial position.
  • An electrical switch is known.
  • the electrical switch is located in a housing provided with an opening. Inside the housing is a contact system and on the housing is at least partially projecting from the housing actuator arranged in the manner of a rocker for the switching action on the contact system.
  • a bellows-type seal is attached to the end of the actuator and the other end to the housing in such a way that the seal substantially covers the opening.
  • the actuator consists of two parts, an inner and an outer rocker, wherein the seal between the two parts is clamped and thus integrated in the actuator.
  • the DE 37 37 119 A1 relates to a Kurzhub réelletaster in which a disc-shaped probe element acts on an elastic contact member, which indirectly or directly against a short stroke Counter contact member is resiliently depressible and thereby connects the poles of a separate circuit with each other.
  • a central reinforcement is formed on the elastic probe element, to which a biegelastic contact disc made of conductive material is attached coaxially, which holds from the edge of the central reinforcement radially outward distance from the plane of the key element and thereby at a short distance over a plurality of pole pairs the circuit to be closed, wherein the pole ends of the pole pairs form a plane which is parallel to the plane of the contact disc in the neutral position of the probe element.
  • a pressure equalization follows here by a meander-shaped venting channel in the housing and not by a vent hose, which is highly elastic, closed on one side and is projecting in a cavity of the probe housing.
  • vent channel is open to the outside, so that a pressure equalization between the inner and the outer ambient conditions can take place, which is in the DE 37 37 119 A1 not possible.
  • the EP 1 233 434 A2 relates to a pushbutton structure for electrical, electronic and / or mechanical applications and at least one pushbutton component, which is injection molded or molded together with an elastic edge protection component and thus connected in a fluid-tight manner to the printer key structure.
  • the DE 35 19 872 A1 describes a disc switching pressure initiator.
  • the disc surface switch of the initiator has a translucent actuator disc made of flexible material, on the back of a contact plate made of relatively rigid material with a relation to the actuator disc smaller diameter by means of a double-sided connecting foil is attached to a substantially smaller diameter compared to the contact board.
  • the DE 10 2008 015111 B3 relates to a liquid-protected control element.
  • This consists of at least one control knob and a printed circuit board, wherein one side of the circuit board completely or partially covering liquid-tight guide plate with at least one recess through which the control knob is connected to the circuit board, a recess in the guide plate rotating wall extending in the direction of the control knob extends and at least one drain, which dissipates the guide plate meeting liquid on the opposite side of the circuit board.
  • the control knob usually protrudes out of a housing and / or through a panel. Liquid can enter through the resulting gaps.
  • a guide plate is provided which allows the liquid / moisture to flow away from the printed circuit board.
  • control element Although the control element is protected against liquids, it is not waterproof and dustproof. At temperatures in the minus range, the penetrating liquid can freeze and thus lead to failure of the operating element.
  • the object of the invention is to develop a switch of the type mentioned in such a way that it can be used outdoors, a robustness against external Influences, such as freezing, etc., is provided with a pressure compensation element and in the installed state has a sealing effect also to the fastener out. Furthermore, the switching element in the installed state should have no visible gap to the fastener to protect against dirt, sand, snow or frost.
  • the switching element is characterized in particular by its simple and compact design and is both opener as well as NO contact switch applicable. Due to the small and compact design also a minimal weight of the switching element is realized.
  • FIGS. 1 and 2 show a perspective view and an exploded view of the switching element. 1
  • the switching element 1 is composed of the components: cap 2, end stop 3, guide 4, silicone mat 5, printed circuit board 6, pressure compensation element 7, contacts 8, housing 9 and frame 10.
  • the housing 9 which is preferably made of a plastic injection molded part
  • four contacts 8 are arranged outwardly next to each other and square by a deflection into the interior of the housing.
  • the square arrangement allows inside the switching element 1 a symmetrically constructive construction, the LED for lighting and the button can be positioned exactly in the middle.
  • the contacts 8 are each formed in pairs as equal parts. As a result, a reduction of the tool and handling expenses can be achieved.
  • the contacts 8 form a meandering structure as a result of the deflection in the overmolded area, whereby a mechanical anchoring is achieved as protection against Steckdrückdschreibfestmaschine in the housing 9 and an extension of the creepage distance at water inlet.
  • a bonding agent can be applied circumferentially to the contacts 8, whereby a media-tight encapsulation is possible.
  • the contacts 8 are contacted by means of a plug connection, although other industry-standard known connection techniques can also be used.
  • the pressure compensation element 7 FIG. 3
  • the pressure equalization between the interior of the switching element 1 and the external environmental conditions can take place.
  • a second pressure compensation element 7 or alternatively a volume compensation element for example in the form of a silicone membrane, can be fastened on the opposite side, which compensates for the volume to be compressed on actuation of the switching element 1 due to the hermetic seal and thus the otherwise damping effect counteracts the air compression and thus optimizes the haptic properties.
  • the housing 9 is made in one piece with integrated connector tray 14, which is suitable for receiving a watertight plug.
  • the housing 9 ( FIG. 4 ) has at least three guide grooves 15 which correspond to the guide contours 16 of the guide 4.
  • the guide grooves 15 in the housing 9 are structurally designed so that the connector tray 14 for receiving the waterproof plug protrudes into the interior of the switching element 1 and the guide grooves 15 outside dive on the connector tray over.
  • Another advantage of this constructive solution is that the receiving area for the pressure compensation element 7 and the circuit board 6 is close to the upper opening of the housing 9.
  • the guide 4 has at least three solid end stops 18, which are formed in the form of a T-profile above the guide contours 16 and meet upon actuation of the switching element 1 in the direction of actuation on the end stops 17 in the housing 9 and so depict the end position of the switching element 1. Abuse forces of at least 250 N in the direction of actuation can be absorbed by means of these solidly executed limit stops of the switching element 1, without loading the switching contacts and without damaging the components of the switching element 1.
  • the switching element 1 is pressed with three arranged on the outside of the frame 10 locking elements 19 in the fastener of the mounting plate 11.
  • the final installation stop via a dimensionally stable contour on the frame 10 and the mounting plate 11, so that the altitude of the switching element 1 is defined defined in the installed state.
  • the height tolerance compensation takes place via a slope on the latching hooks 20 of the mounting plate 11.
  • the constructive arrangement of the resilient latching hooks 20 in the mounting plate 11 results in a compact design of the switching element 1, otherwise space would have to be provided on the switching element 1 for the deflection of the resilient latching hooks ,
  • the latching connection is advantageously designed from plastic to an electromagnetic compatibility to adjacent components guarantee.
  • the structural design for example, suitable for use in the tank lid of an electric vehicle in the outdoor area.
  • a mechanical coding between the frame 10 and the mounting plate 11 can be provided to avoid a false appearance in the mounting plate 11.
  • a contour is formed on the latching hook 20, on which the latching hooks 20 can be bent and thus the switching element 1 can be dismantled from the mounting plate 11.
  • Another advantage of this structural design is that the mounting and actuation direction of the switching element 1 are the same, whereby the switching element 1 is pressed during actuation always in the end position and a release from the assembled state is not possible.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the cap 2, which is made in the multi-component injection molding process to seal the switching element 1 against the ambient conditions, a resistance to freezing, a translational movement of the switching element 1 and a search 21 and functional lighting 22 to realize.
  • the symbol of the search illumination 21 can be embodied in various variants via an interchangeable insert in the injection molding tool and is preferably made in a white, translucent material.
  • the functional lighting 22 is made in a transparent and volume-scattering material, the actuating surface 23 in a black opaque material and the protective membrane 12 in a black flexible plastic material.
  • Alternative materials and colors are possible.
  • the protective membrane 12 may be made in a different color than the actuating surface 23 to indicate the operating area to the operator. In a transparent embodiment of the protective membrane 12, this could also be transilluminated, for example, to indicate the state of charge of an electric vehicle.
  • the cap 2 is mounted on integrally formed locking elements with the guide 4.
  • the protective membrane 12 is mounted circumferentially with a bias over the edge 24 of the housing 9, so that the protective membrane 12 rests positively on the housing 9.
  • the switching element 1 is sealed.
  • the seal is constructively designed so that in the frame 10 circumferentially a sealing contour 25 is formed, which presses into the elastic protective membrane 12 and clamped relative to the housing 9 circumferentially with constant pressure. This sealing contour 25 ( FIG.
  • the frame 10 is clamped between the housing 9 and the protective membrane 12 and thus sits without play in the end position.
  • the protective membrane 12 is structurally shaped so that it has a laterally encircling sealing contour 27 which laterally applies during assembly in the mounting plate 11 and thus seals the switching element 1 to the mounting plate 11. Furthermore, thus necessary for mounting the switching element 1 gap is reduced to Einbaublende 11 and it results in a homogeneous overall picture between the switching element 1 and mounting plate 11. This ensures only with a seal the switching element 1 itself and a seal to the mounting plate 11.
  • the robustness against freezing of the switching element 1 is realized in that constructively the protective membrane 12 of the cap 2 circumferentially evenly, starting from the height position of the mounting plate 11 toward the starting position of the switching element 1, is formed increasing.
  • the height of the slope forms at least the actuation path of the switching element 1 from.
  • the icing is broken by the operation of the cap 2 and the translational movement of the cap 2 is released for transfer into the electrical switching signal. Due to the broken icing on actuation of the switching element 1 and the provision is possible. Due to the increased actuating surface of the switching element 1, compared to the altitude of the mounting plate, an operation with gloves is also possible.
  • the receiving area of the pressure compensation element 7, the printed circuit board 6, the silicone mat 5, the guide 4 and the end stop 3 are completely inside the housing 9 and the cap 2, to ensure protection of the switching system from contamination and / or fluids.
  • the silicone mat 5 serves to return the switching element 1 and Lichtabschottung between the search 21 and functional lighting 22.
  • the provision is made with at least two reset domes 28 ( FIG. 3 ) with linear force-displacement curve in the force balance to the button.
  • the reset domes 28 can also be used as additional switching elements to ensure, for example, a redundancy to the button.
  • Another possible embodiment is to replace the probe with a silicone switching mat, which in turn can be performed in a variety of force-displacement characteristics, such as two or three-stage force-displacement curve.
  • the light shielding is carried out by the use of an opaque material with a constructive meander structure between search 21 and functional lighting 22.
  • the end stop 3 braced between two recesses in the housing 9, which are within the sealing region of the switching element 1, and the elastic silicone mat 5, which in turn presses on the circuit board 6.
  • the end stops are structurally arranged so that they are located exactly over the remindstelldomen the silicone mat 28 and the button. The end stops hold that Switching element 1 in a stable rest position without stressing the protective membrane 12 with a compressive stress. The protective membrane is thus in a stress-free state, which has a positive effect on the haptic and optical properties and the service life.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein beleuchtetes, wasser- und staubdichtes Schaltelement, zur Umwandlung einer linearen Bewegung einer Taste in ein elektrisches Schaltsignal, mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse axial um einen Hubweg zwischen zwei Endlagern verschiebbaren Kappe, welche mit einer nach außen abdichtenden Schutzmembran versehen ist, welche mittels Mehrkomponenten-Spritzgußverfahren aus einem biegeweichen Kunststoffmaterial ausgeführt ist und vorzugsweise für die Verwendung im Außenbereich im Fahrzeugbau zur Schaltung und/oder Anzeige von Betriebszuständen elektrischer Baugruppen dient.
  • Beleuchtete, wasser- und staubdichte Schaltelemente werden im Fahrzeugbau bereits in einer großen Vielzahl von Varianten verwendet und sind somit allgemein bekannt.
  • Die EP 2 175 462 A1 beschreibt einen abgedichteten Schalter zur Umwandlung einer linearen Bewegung einer Taste in ein elektrisches Schaltsignal, mit einem Gehäuse, durch das die in dessen Inneren axial beweglich gehaltene Taste abgestützt ist, mit einer fest mit der Taste verbundenen Blende und mit einer die Blende abdeckenden und nach außen abgedichteten Schutzkappe, die aus einem biegeweichen Kunststoffmaterial besteht, soll das Innere des Schalters luft- und wasserdicht gekapselt sein und die Schaltcharakteristik bei der Betätigung des Tasters soll möglichst über den gesamten Hubweg gleichmäßig ausgestaltet sein. Dadurch, daß die Schutzkappe unter Vorspannung steht, da die Blende dom- oder halbkugelförmig nach außen entgegen der Bewegungsrichtung des Schalters gewölbt ist, wird eine einheitliche Schaltcharakteristik erzeugt, denn unmittelbar bei dem Betätigen der Schutzkappe wird bereits die Blende aus ihrer Ausgangslage gedrückt. Während die Schutzkappe und die Blende in Richtung des Schaltkontaktes bewegt werden, sind keine unterschiedlich groß bemessenen Betätigungskräfte aufzubringen, da die Schutzkappe zwischen einem oberen und einem unteren Ausdehnungspunkt bewegt wird, so daß keine zusätzlichen aufgrund einer Überdehnung der Schutzkappe entstehenden Rückstellkräfte auftreten. Des Weiteren entsteht eine fugenfreie gekrümmte Oberfläche der Schutzkappe, so daß Verschmutzungen keine Anlage finden und zudem auf einfache Art und Weise abgewischt werden können. Weiterhin weist die Schutzkappe aufgrund der vorliegenden Vorspannung keine Anformungen, Wülste oder dergleichen auf, die als Anlage für Schmutzpartikel dienen können.
  • Aus der DE 10 2008 034 046 A1 ist ein elektrischer Schalter bekannt.
    Der elektrische Schalter befindet sich in einem mit einer Öffnung versehenen Gehäuse. Im Gehäuseinneren befindet sich ein Kontaktsystem und am Gehäuse ist ein wenigstens teilweise aus dem Gehäuse ragendes Betätigungsorgan in Art einer Wippe zum schaltenden Einwirken auf das Kontaktsystem angeordnet. Eine als Faltenbalg ausgestaltete Dichtung ist mit dem Ende am Betätigungsorgan und mit dem anderen Ende am Gehäuse befestigt, und zwar derart, daß die Dichtung die Öffnung im wesentlichen überdeckt. Das Betätigungsorgan besteht aus zwei Teilen, einer Innen- und einer Außenwippe, wobei die Dichtung zwischen den beiden Teilen eingeklemmt und somit im Betätigungsorgan integriert ist.
  • Die DE 37 37 119 A1 betrifft einen Kurzhubdrucktaster bei welchem ein scheibenförmiges Tastelement auf ein elastisches Kontaktorgan einwirkt, das über einen kurzen Hubweg mittelbar oder unmittelbar gegen ein Gegenkontaktorgan federnd eindrückbar ist und dabei die Pole eines getrennten Stromkreises miteinander verbindet.
  • Kontaktseitig ist am elastischen Tastelement eine Zentralverstärkung ausgebildet, an welcher eine biegelastische Kontaktscheibe aus leitfähigem Material achsgleich befestigt ist, die vom Rande der Zentralverstärkung ab radial nach auswärts hin Abstand von der Ebene des Tastenelements hält und sich dabei in einem kurzen Abstand über einer Mehrzahl von Polpaaren des zu schließenden Stromkreises befindet, wobei die Polenden der Polpaare eine Ebene bilden, die in der Neutrallage des Tastelements parallel zu der Ebene der Kontaktscheibe verläuft. Die der biegeelastischen Kontaktscheibe zugewandten Polenden der Polpaare und kreisförmig eine die Hochachse der biegeelastischen Kontaktscheibe derart angeordnet, dass im Uhrzeigersinn reihenweise nacheinander Pluspole auf Minuspole folgen.
  • Durch die kreisförmige Anordnung der Kontakte um die mittig am elastischen Tastelement angeordneten Zentralverstärkung und der Kontaktscheibe ist eine mittige Ausleuchtung des Schaltelements nicht möglich. Bei der zu prüfenden Anmeldung sind die Kontakte quadratisch bei einer symmetrisch aufbauenden Konstruktion im Inneren des Schaltelements angeordnet, wodurch die Beleuchtung (LED) und der Taster genau mittig positioniert werden können. Dadurch ist nicht nur eine im Ansatz her randförmige sondern eine mittige Ausleuchtung des Schaltelements möglich. Ein Druckausgleich folgt hier durch einen mäanderförmigen Entlüftungskanal im Gehäuse und nicht durch einen Entlüftungsschlauch, der hochelastisch ausgeführt, einseitig verschlossen ist und in einem Hohlraum des Tastergehäuses hineinragend ist.
  • Demgegenüber ist der Entlüftungskanal nach außen hin offen, so dass ein Druckausgleich zwischen inneren und dem äußeren Umgebungsbedingungen erfolgen kann, was bei der DE 37 37 119 A1 nicht möglich ist.
  • Die EP 1 233 434 A2 betrifft eine Drucktasterstruktur für elektrische, elektronische und/oder mechanische Anwendungen und mindestens eine Drucktasterkomponente umfasst, die mit einer elastischen Kantschutzkomponente zusammen spritzgegossen oder geformt ist und somit in flüssigkeitsdichter Weise mit der Druckertastenstruktur verbunden ist.
  • Die DE 35 19 872 A1 beschreibt einen Scheibenschaltdruck-Initiator. Der Scheibenflächenschalter des Initiators weist eine lichtdurchlässige Betätigungsscheibe aus biegsamen Material auf, auf deren Rückseite eine Kontaktplatine aus relativ biegesteifem Material mit einem gegenüber der Betätigungsscheibe kleineren Durchmesser mittels einer doppelseitigen Verbindungsfolie mit einem gegenüber der Kontaktplatine wesentlich kleineren Durchmesser befestigt ist.
  • Sowohl bei zentrischer als auch bei exzentrischer Betätigung der Betätigungsscheibe wird somit sicher ein Schaltsignal auslösender Kontakt zwischen Kontaktplatine und Leiterplatine erzeugt.
  • Die DE 10 2008 015111 B3 betrifft ein flüssigkeitsgeschütztes Bedienelement. Dieses besteht aus mindestens einem Bedienknopf und eine Leiterplatte, wobei eine Seite der Leiterplatte ganz oder teilweise überdeckende flüssigkeitsdichte Führungsplatte mit mindestens einer Ausnehmung, durch die der Bedienknopf mit der Leiterplatte verbunden ist, einer Ausnehmung in der Führungsplatte umlaufenden Wand, die sich in Richtung des Bedienknopfes erstreckt und mindestens einen Ablauf, der auf die Führungsplatte treffenden Flüssigkeit auf die gegenüberliegende Seite der Leiterplatte abführt.
  • Der Bedienknopf ragt üblicherweise aus einem Gehäuse heraus und/oder durch eine Blende hindurch. Durch die sich daraus ergebenden Spalte kann Flüssigkeit eindringen.
  • Um zu verhindern, dass die Flüssigkeit auf die Leiterplatte und den darauf angeordneten Bandelementen fließt, ist eine Führungsplatte vorgesehen, die die eindringende Flüssigkeit/Feuchtigkeit von der Leiterplatte weg abfließen läßt.
  • Das Bedienelement ist zwar flüssigkeitsgeschützt, jedoch nicht wasser- und staubdicht. Bei Temperaturen im Minusbereich kann die eindringende Flüssigkeit gefrieren und so zum Ausfall des Bedienelementes führen.
  • Ausgehend vom Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Schalter der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß dieser im Außenbereich einsetzbar ist, eine Robustheit gegen äußere Einflüsse, wie Einfrieren usw., aufweist, mit einem Druckausgleichselement versehen ist und im eingebauten Zustand eine Dichtwirkung auch zum Befestigungselement hin aufweist. Weiterhin soll das Schaltelement im eingebauten Zustand keinen sichtbaren Spalt zum Befestigungselement aufweisen, um vor Verschmutzung, Sand, Schnee oder Frost zu schützen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale vom Anspruch 1 gelöst.
  • Das Schaltelement zeichnet sich insbesondere durch seine einfache und kompakte Bauform aus und ist sowohl als Öffner- als auch als Schließerschalter anwendbar. Durch die kleine und kompakte Bauweise wird ebenso ein minimales Gewicht des Schaltelements realisiert.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1
    - eine perspektivische Darstellung des Schaltelements
    Figur 2
    - eine Explosionsdarstellung des Schaltelements mit Einbaublende
    Figur 3
    - Schnitt durch das Schaltelement mit Einbaublende
    Figur 4
    - Schnitt durch das Schaltelement mit Einbaublende
    Figur 5
    - perspektivische Darstellung der Schutzkappe
    Figur 6
    - Schnitt durch das Schaltelement mit Einbaublende
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen eine perspektivische Darstellung sowie eine Explosivdarstellung des Schaltelements 1.
    Prinzipiell baut sich das Schaltelement 1 aus den Bauteilen: Kappe 2, Endanschlag 3, Führung 4, Silikonmatte 5, Leiterplatte 6, Druckausgleichselement 7, Kontakte 8, Gehäuse 9 und Rahmen 10 auf.
  • In dem Gehäuse 9, daß vorzugsweise aus einem Kunststoffspritzteil hergestellt ist, sind vier Kontakte 8 nach außen jeweils nebeneinander und durch eine Umlenkung ins Innere des Gehäuses 9 quadratisch angeordnet. Die quadratische Anordnung ermöglicht im Inneren des Schaltelements 1 eine symmetrisch aufbauende Konstruktion, wobei die LED für die Beleuchtung und der Taster genau mittig positioniert werden können. Die Kontakte 8 sind jeweils paarweise als Gleichteile ausgebildet. Dadurch kann eine Reduzierung der Werkzeug- und Handlingaufwendungen erreicht werden. Die Kontakte 8 bilden durch die Umlenkung im umspritzten Bereich eine Mäanderstruktur, wodurch eine mechanische Verankerung als Schutz gegen Steckerdurchdrückfestigkeit im Gehäuse 9 und eine Verlängerung der Kriechstrecke bei Wassereintritt erreicht wird. Gleichzeitig kann in diesem Bereich der Umspritzung ein Haftvermittler umlaufend auf die Kontakte 8 aufgebracht werden, wodurch eine mediendichte Umspritzung möglich ist. Die Kontakte 8 werden mittels Steckanschluß kontaktiert, wobei auch andere an sich branchenübliche bekannte Verbindungstechniken zum Einsatz kommen können. Im Inneren Bereich des Gehäuses 9 wird das Druckausgleichselement 7 ( Figur 3 ) aufgenommen, welches mittels Heiß- oder Ultraschallverschweißung mediendicht befestigt wird. Über einen mäanderartigen Entlüftungskanal 13 im Gehäuse 9, welcher nach außen hin geöffnet ist, kann der Druckausgleich zwischen dem Inneren des Schaltelements 1 und den äußeren Umgebungsbedingungen erfolgen. Im Zusammenspiel mit dem Rahmen 10, welcher über das Gehäuse 9 montiert wird und gleichzeitig einen Schutzdeckel für den Entlüftungskanal 13 bildet, wird das Druckausgleichselement 7 vor Beschädigungen durch äußere Fremdeinwirkung geschützt. Durch den konstruktiv symmetrischen Aufbau kann an der gegenüber liegenden Seite ein zweites Druckausgleichselement 7 oder alternativ ein Volumenausgleichselement, z.B. in Form einer Silikonmembran, befestigt werden, welches beim Betätigen des Schaltelements 1 das aufgrund der hermetischen Abdichtung zu komprimierende Volumen ausgleicht und so die ansonsten dämpfende Wirkung der Luftkomprimierung entgegen wirkt und so die haptischen Eigenschaften optimiert.
  • Das Gehäuse 9 ist einteilig mit integrierter Steckerwanne 14 ausgeführt, welche für die Aufnahme eines wasserdichten Steckers geeignet ist.
    Das Gehäuse 9 ( Figur 4 ) besitzt mindestens drei Führungsnuten 15, welche mit den Führungskonturen 16 der Führung 4 korrespondieren. Für die Realisierung einer kurzen Einbautiefe und kompakten Bauform bei einer möglichst langen Führung, sind die Führungsnuten 15 im Gehäuse 9 konstruktiv so ausgeführt, daß die Steckerwanne 14 zur Aufnahme des wasserdichten Steckers in das Innere des Schaltelements 1 ragt und die Führungsnuten 15 außen an der Steckerwanne vorbei tauchen. Ein weiterer Vorteil dieser konstruktiven Lösung besteht darin, daß der Aufnahmebereich für das Druckausgleichselement 7 und der Leiterplatte 6 nahe der oberen Öffnung des Gehäuses 9 liegt. Dadurch ist eine optimale Heiß- oder Ultraschallverschweißung des Druckausgleichselements 7 und eine gute Verbindung zur Leiterplatte 6, z.B. mittels Lötanschluß, gegeben. Für die Befestigung des Druckausgleichselements 7 sind auch alternative Verbindungstechniken, z.B. kleben, möglich.
  • Die Führung 4 weist mindestens drei massive Endanschläge 18 auf, welche in Form eines T-Profils oberhalb der Führungskonturen 16 angeformt sind und bei Betätigung des Schaltelements 1 in Betätigungsrichtung auf die Endanschläge 17 im Gehäuse 9 treffen und so die Endlage des Schaltelements 1 abbilden. Über diese massiv ausgeführten Endanschläge des Schaltelements 1 können Mißbrauchskräfte von mindestens 250N in Betätigungsrichtung aufgenommen werden, und zwar ohne Belastung der Schaltkontakte und ohne Beschädigung der Komponenten des Schaltelements 1.
  • Das Schaltelement 1 wird mit drei an der Außenseite am Rahmen 10 angeordneten Rastelementen 19 in das Befestigungselement der Einbaublende 11 eingedrückt. Dabei erfolgt der Einbauendanschlag über eine formstabile Kontur am Rahmen 10 und der Einbaublende 11, damit die Höhenlage des Schaltelements 1 im eingebauten Zustand definiert abgebildet wird. Der Höhentoleranzausgleich erfolgt über eine Schräge an den Rasthaken 20 der Einbaublende 11. Durch die konstruktive Anordnung der federnden Rasthaken 20 in die Einbaublende 11 ergibt sich eine kompakte Bauform des Schaltelements 1, da ansonsten für die Auslenkung der federnden Rasthaken Bauraum am Schaltelement 1 vorgehalten werden müßte. Die Rastverbindung ist vorteilhafter Weise aus Kunststoff ausgelegt, um eine Elektromagnetische Verträglichkeit zu benachbarten Bauteilen zu gewährleisten. Somit ist die konstruktive Ausführung beispielsweise für den Einsatz im Tankdeckel eines Elektrofahrzeuges im Außenbereich geeignet. Bei Einsatz verschiedener Schaltelementvarianten kann zur Vermeidung eines Falscheinbaus in der Einbaublende 11 eine mechanische Codierung zwischen Rahmen 10 und Einbaublende 11 vorgesehen werden. Um die Demontierbarkeit des Schaltelements 1 aus der Einbaublende 11 zu gewährleisten, ist an den Rasthaken 20 eine Kontur angeformt, an welcher die Rasthaken 20 aufgebogen werden können und somit das Schaltelement 1 aus der Einbaublende 11 demontiert werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser konstruktiven Ausführung besteht darin, dass die Montage- und Betätigungsrichtung des Schaltelements 1 gleich sind, wodurch das Schaltelement 1 beim Betätigen immer wieder in Endlage gedrückt wird und ein Lösen aus dem montierten Zustand nicht möglich ist.
  • Die Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung der Kappe 2, welche im Mehrkomponenten-Spritzgußverfahren hergestellt ist, um eine Abdichtung des Schaltelements 1 gegenüber den Umgebungsbedingungen, eine Robustheit gegenüber Einfrieren, eine translatorische Bewegung des Schaltelements 1 und eine Such- 21 und Funktionsbeleuchtung 22 zu realisieren. Das Symbol der Suchbeleuchtung 21 kann in verschieden Varianten über einen Wechseleinsatz im Spritzgußwerkzeug ausgeführt werden und ist vorzugsweise in einem weißen lichtdurchlässigen Material gefertigt. Die Funktionsbeleuchtung 22 ist in einem transparenten und Volumenstreuenden Material, die Betätigungsfläche 23 in einem schwarzen lichtundurchlässigen Material und die Schutzmembran 12 in einem schwarzen biegeweichen Kunststoffmaterial hergestellt. Alternative Materialen und Farben sind möglich. Beispielsweise kann die Schutzmembran 12 in einer anderen Farbe als die Betätigungsfläche 23 ausgeführt werden, um dem Bediener den Betätigungsbereich anzuzeigen. Bei einer transparenten Ausführung der Schutzmembran 12, könnte diese auch durchleuchtet werden, um beispielsweise den Ladezustand eines Elektrofahrzeuges anzuzeigen.
  • Alle Komponenten sind dabei zueinander über Anschmelzung im Spritzgußprozeß sowie über mechanische Arretierungen fest und formschlüssig sowie mediendicht miteinander verbunden. Die Kappe 2 wird über angeformte Rastelemente mit der Führung 4 montiert. Die Schutzmembran 12 wird umlaufend mit einer Vorspannung über den Rand 24 des Gehäuses 9 montiert, so daß die Schutzmembran 12 formschlüssig am Gehäuse 9 anliegt. Im Zusammenspiel mit dem Rahmen 10, welcher von Steckerseite über das Gehäuse 9 montiert wird, wird das Schaltelement 1 abgedichtet. Die Abdichtung ist dabei konstruktiv so ausgelegt, daß in dem Rahmen 10 umlaufend eine Dichtkontur 25 angeformt ist, welche sich in die elastische Schutzmembran 12 drückt und sich gegenüber dem Gehäuse 9 umlaufend mit konstantem Druck verspannt. Dieser Dichtkontur 25 ( Figur 6 ) folgend ist ein umlaufend erhöhter und außen liegender Rand 26 angeformt, welcher bei der Montage des Rahmens 10, die Schutzmembran 12 und die Dichtkontur 25 im Zusammenspiel positioniert, so daß eine sichere Montage gewährleistet wird. Weiterhin ist somit eine Kontrollmöglichkeit für den Montagevorgang gegeben. Der Rahmen 10 wird dabei zwischen dem Gehäuse 9 und der Schutzmembran 12 verklemmt und sitzt somit spielfrei in Endlage. Die Schutzmembran 12 ist dabei konstruktiv so geformt, daß diese eine seitlich umlaufende Dichtkontur 27 aufweist, welche sich bei der Montage in die Einbaublende 11 seitlich anlegt und so das Schaltelement 1 zur Einbaublende 11 abdichtet. Weiterhin wird somit der zur Montage des Schaltelements 1 notwendige Spalt zur Einbaublende 11 reduziert und es ergibt sich ein homogenes Gesamtbild zwischen Schaltelement 1 und Einbaublende 11. Dadurch wird nur mit einer Dichtung das Schaltelement 1 selber und auch eine Abdichtung zur Einbaublende 11 gewährleistet.
  • Die Robustheit gegen Einfrieren des Schaltelements 1 wird dadurch realisiert, daß konstruktiv die Schutzmembran 12 der Kappe 2 umlaufend gleichmäßig, ausgehend von der Höhenlage der Einbaublende 11 in Richtung Ausgangslage des Schaltelements 1, ansteigend ausgebildet ist. Die Höhe der Ansteigung bildet dabei mindestens den Betätigungsweg des Schaltelements 1 ab.
  • Im Falle einer Vereisung des Schaltelements 1 wird durch die Betätigung der Kappe 2 die Vereisung aufgebrochen und die translatorische Bewegung der Kappe 2 zur Überführung in das elektrische Schaltsignal frei gegeben. Durch die aufgebrochene Vereisung bei Betätigung des Schaltelements 1 ist auch die Rückstellung möglich. Durch die erhöhte Betätigungsfläche des Schaltelements 1, gegenüber der Höhenlage der Einbaublende, ist ebenso eine Betätigung mit Handschuhen möglich.
  • Der Aufnahmebereich des Druckausgleichselementes 7, der Leiterplatte 6, der Silikonmatte 5, der Führung 4 und des Endanschlags 3 liegen vollständig im Inneren des Gehäuses 9 und der Kappe 2, um einen Schutz des Schaltsystems vor Verschmutzung und/oder Fluiden zu gewährleisten.
  • Die Silikonmatte 5 dient zur Rückstellung des Schaltelements 1 und zur Lichtabschottung zwischen der Such- 21 und Funktionsbeleuchtung 22. Die Rückstellung erfolgt mit mindestens zwei Rückstelldomen 28 ( Figur 3 ) mit linearer Kraft-Weg-Kennlinie im Kräftegleichgewicht zum Taster. Alternativ können die Rückstelldome 28 auch als zusätzliche Schaltelemente genutzt werden, um beispielsweise eine Redundanz zu dem Taster zu gewährleisten. Eine weitere mögliche Ausführungsart ist, den Taster durch eine Silikonschaltmatte zu ersetzen, welche wiederum in verschiedensten Kraft-Weg-Kennlinien, beispielsweise zwei oder dreistufige Kraft-Weg-Kennlinie, ausgeführt werden kann. Die Lichtabschirmung erfolgt durch den Einsatz eines lichtundurchlässigen Materials mit einer konstruktiven Mäanderstruktur zwischen Such- 21 und Funktionsbeleuchtung 22. Der Endanschlag 3 verspannt sich zwischen zwei Aussparungen im Gehäuse 9, welche innerhalb des Dichtbereichs des Schaltelements 1 liegen, und der elastischen Silikonmatte 5, welche wiederum auf die Leiterplatte 6 drückt. Dadurch wird auch unter Vibrationsbeeinflussung eine spiel- und klapperfreie Auslegung des Schaltelements 1 im montierten Zustand erreicht. Die Endanschläge sind konstruktiv so angeordnet, daß diese sich genau über den Rückstelldomen der Silikonmatte 28 und des Tasters befinden. Die Endanschläge halten das Schaltelement 1 in einer stabilen Ruhelage, ohne die Schutzmembran 12 mit einer Druckspannung zu beanspruchen. Die Schutzmembrane befindet sich somit im spannungsfreien Zustand, was sich positiv auf die haptischen und optischen Eigenschaften und der Lebensdauer auswirkt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltelement
    2
    Kappe
    3
    Endanschlag
    4
    Führung
    5
    Silikonmatte
    6
    Leiterplatte
    7
    Druckausgleichelement
    8
    Kontakte
    9
    Gehäuse
    10
    Rahmen
    11
    Einbaublende
    12
    Schutzmembran
    13
    Entlüftungskanal
    14
    Steckerwanne
    15
    Führungsnuten Gehäuse
    16
    Führungskonturen Führung
    17
    Endanschlag Gehäuse in Betätigungsrichtung
    18
    Endanschlag Führung in Betätigungsrichtung
    19
    Rastelemente am Rahmen
    20
    Rasthaken an Einbaublende
    21
    Suchbeleuchtung
    22
    Funktionsbeleuchtung
    23
    Betätigungsfläche
    24
    Gehäuserand
    25
    Dichtkontur Rahmen
    26
    Rand Rahmen
    27
    Dichtkontur zur Einbaublende
    28
    Rückstelldome Silikonmatte

Claims (8)

  1. Beleuchtetes, wasser- und staubdichtes Schaltelement, zur Umwandlung einer linearen Bewegung einer Taste in ein elektrisches Schaltsignal, mit einem Gehäuse und einer im Gehäuse axial um einen Hubweg zwischen zwei Endlagern verschiebbaren Kappe, welche mit einer nach außen abdichtenden Schutzmembran versehen ist, wobei dieses im Innern seines Gehäuses (9) mindestens vier Kontakte (8), wovon mindestens zwei der Kontakte (8) mit einer gleichen Kontur ausgebildet sind und einer Umlenkung ihrer linearen Anordnung im Steckbereich zu einer quadratischen Anordnung im Inneren folgen, ein Druckausgleichselement (7), eine Leiterplatte (6), auf welcher mindestens ein Taster und mindestens zwei Beleuchtungskörper mittig angeordnet sind, eine Silikonmatte (5) als Rückstellelement und Lichtabschottung, eine Führung (4), ein Endanschlag (3), eine Kappe (2) mit angeformter Schutzmembran (12) und ein Rahmen (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (2) mittels Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren aus einem biegeweichen Kunststoffmaterial ausgeführt ist, und dass das Innere des Schaltelements (1) mittels Druckausgleichselement (7) über einen mäanderförmig ausgebildeten Entlüftungskanal (13) mit der Umgebung des Schaltelements (1) verbunden ist und dieser durch einen Rahmen (10), der von außen einen Schutzdeckel für den Entlüftungskanal (13) bildet, abgedeckt wird.
  2. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) einteilig mit integrierter Steckerwanne (14) ausgebildet ist.
  3. Schaltelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Gehäuses (9) mindestens drei Führungsnuten (15) angeordnet sind, die mit den Führungskonturen (16) der Führung (4) korrespondieren.
  4. Schaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskonturen (16) im Inneren des Gehäuses (9) an der Steckerwanne (14) vorbei tauchen.
  5. Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebereich für das Druckausgleichselement (7) und der Leiterplatte (6) nahe der oberen Öffnung des Gehäuses (9) liegt.
  6. Schaltelement nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Führung (4) mindestens drei Endanschläge (18), welche in Form eines T-Profils oberhalb der Führungskonturen (16) angeordnet sind, aufweist.
  7. Schaltelement nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
    an den Rasthaken (20) der Einbaublende (11) eine Kontur angeformt ist, an welcher die Rasthaken (20) aufbiegbar sind, um eine einfache Demontage des Schaltelements (1) zu ermöglichen.
  8. Schaltelement nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    an dem Rahmen (10) und der Einbaublende (11) mittels einer formstabilen Kontur ein Einbauendanschlag ausgebildet ist.
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