WO2008152066A2 - Elektrischer schalter - Google Patents
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- WO2008152066A2 WO2008152066A2 PCT/EP2008/057315 EP2008057315W WO2008152066A2 WO 2008152066 A2 WO2008152066 A2 WO 2008152066A2 EP 2008057315 W EP2008057315 W EP 2008057315W WO 2008152066 A2 WO2008152066 A2 WO 2008152066A2
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
- H01H13/02—Details
- H01H13/26—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members
- H01H13/48—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members using buckling of disc springs
Definitions
- the present invention relates to an electrical switch having first and second contact surfaces on a substrate as fixed contacts and with a metallic snap-action disc, which is permanently in electrical contact with at least one of the first contact surfaces, and which snaps over upon application of an actuating force and at least one second contact surface as well electrically contacted.
- Such electrical switches which are designed in particular in the manner of a Kurzhubtasters come in a variety of configurations, in particular in electronic devices with keyboards, control panels and the like for use.
- the contact system of the switch consists of first and second fixed contacts which are formed as contact surfaces on a circuit carrier, and from an actuatable by means of an actuating switch contact.
- the switching contact is a metallic snap-action disc that can be abruptly converted into a second unstable form by the action of an actuating force from a first stable form.
- the snap-action disc is provided with a central hole, the edge of which, when the switch is actuated, comes into contact with the second fixed contact designed as an annular conductor track.
- the electrical switch according to the present invention is largely insensitive to such influences.
- the snap disc is provided with a plurality of radially extending to its center extending contact blades, the free ends are provided for contacting the second contact surface.
- Figure 1 is a schematic representation of an electrical switch according to the invention as a view
- Figure 2 shows the switch of Fig. 1 in longitudinal section
- the electrical switch according to the invention consists of a printed circuit board as a substrate 3, a metallic snap-action disc 4 and an actuating element 6.
- the fixed contacts of the switch as contact surfaces 1, 2 are formed.
- four first contact surfaces 1 are present, which are arranged at the vertices of a square, and a second contact surface 2, which is annular and is located in the center of the square.
- the metallic snap-action disc 4 basically has the shape of a spherical cap 4 ', which is provided with a central opening 4 "in the region of its vertex 4.
- the edge of the metallic snap disk 4 is placed in permanent electrical contact with the four first contact surfaces 1. This is done by mechanically fixing the snap-action disc 4, for example, by means of an adhesive connection in its position contacting the four contact surfaces 1.
- An alternative way of fixing is possible for example by solder joints that connect either the snap disc 4 directly both mechanically and electrically with the contact surfaces 1, or by not shown in the drawing, on the snap disk 4 outside integrally formed retaining tabs with other contact surfaces also not shown be connected on the substrate 3 by solder joints.
- the latter variant has the advantage that mechanical properties of the snap disk 4 with respect to their Umschnapp s not adversely affect.
- the spherical cap 4 'of the snap-action disk 4 is deformed, wherein from a certain introduction of force and the associated deformation a sudden snapping the snap-action disc 4 from its stable initial shape into an unstable shape.
- the contact blades 5 of the snap disk 4 are pressed with the vertices of the molded beads 5 'on the annular second contact surface 2 on the substrate 3, so that this is electrically contacted by the snap disk 4.
- the second contact surface 2 is electrically conductively connected to the first contact surfaces 1 and the switch is closed.
- the spring travel of the contact blades 5 is at least so great that bumps or dirt on the contact surface 2, which interfere with the electrical contact of a contact blade 5, can not adversely affect the other contact blades 5, so that by the plurality of contact blades 5 and thus given redundancy always a secure contact is possible.
- a light source e.g. be mounted in the form of an LED on the substrate 3, which is visible with their light emission through the opening 4 "in the snap-action disc 4 and through a transparent actuator 6 therethrough.
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Abstract
Ein elektrischer Schalter mit ersten und zweiten Kontaktflächen auf einem Substrat als Festkontakte sowie mit einer metallischen Schnappscheibe, die randseitig mit zumindest einer der ersten Kontaktflächen in dauerhaftem elektrischen Kontakt ist, und die bei Einwirken einer Betätigungskraft umschnappt und zumindest eine zweite Kontaktfläche ebenfalls elektrisch kontaktiert, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe mit mehreren sich radial zu ihrem Zentrum hin erstreckenden Kontaktlamellen versehen ist, deren freie Enden zur Kontaktierung der zweiten Kontaktfläche vorgesehen sind.
Description
Elektrischer Schalter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit ersten und zweiten Kontaktflächen auf einem Substrat als Festkontakten sowie mit einer metallischen Schnappscheibe, die randseitig mit zumindest einer der ersten Kontaktflächen in dauerhaftem elektrischen Kontakt ist, und die bei Einwirken einer Betätigungskraft umschnappt und zumindest eine zweite Kontaktfläche ebenfalls elektrisch kontaktiert.
Solche elektrischen Schalter, die insbesondere in der Art eines Kurzhubtasters ausgebildet sind, kommen in vielfältiger Ausgestaltung insbesondere bei elektronischen Geräten mit Tastaturen, Bedienfeldern und ähnlichem zur Anwendung.
In der DE 10 2004 040 395 A1 ist ein elektrischer Schalter gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 offenbart. Das Kontaktsystem des Schalters besteht aus ersten und zweiten Festkontakten die als Kontaktflächen auf einem Schaltungsträger ausgebildet sind, sowie aus einem mittels eines Betätigungsorgans betätigbaren Schaltkontakt. Bei dem Schaltkontakt handelt es sich um eine metallische Schnappscheibe, die durch die Einwirkung einer Betätigungskraft aus einer ersten stabilen Form schlagartig in eine zweite instabile Form überführbar ist. Die Schnappscheibe ist mit einem zentralen Loch versehen, dessen Rand bei betätigtem Schalter an dem als ringförmige Leiterbahn ausgebildeten zweiten Festkontakt zur Anlage kommt.
Bei solchen elektrischen Schaltern kann es jedoch zu Kontaktfehlern insbesondere durch Verschmutzung der Kontaktflächen kommen. So können beispielsweise Glasfasern aus der Leiterplattenproduktion, insbesondere bei der mechanischen Trennung mehrerer Leiterplatten voneinander die elektrischen Kontaktbereiche isolieren. Während des Betriebes des Schalters
können durch mangelnde Abdichtung Schmutzpartikel in den Schalter eindringen, oder durch Betätigung die elektrischen Kontaktflächen auf der Leiterplatte durchgerieben werden, und der entstehende Schmutz den elektrischen Kontakt isolieren.
Der elektrische Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung ist gegenüber solchen Einflüssen weitgehend unempfindlich.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Schnappscheibe mit mehreren sich radial zu ihrem Zentrum hin erstreckenden Kontaktlamellen versehen ist, deren freie Enden zur Kontaktierung der zweiten Kontaktfläche vorgesehen sind.
Durch die Ausbildung mehrerer redundanter Kontaktstellen an den Enden der Kontaktlamellen ist eine deutlich sicherere Kontaktierung ermöglicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen elektrischen Schalters ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und werden anhand der Zeichnung erläutert.
Dabei zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Schalters als Ansicht
Figur 2 den Schalter aus Fig. 1 im Längsschnitt
Wie in der Zeichnung zu sehen, besteht der erfindungsgemäße elektrische Schalter aus einer Leiterplatte als Substrat 3, einer metallischen Schnappscheibe 4 und einem Betätigungselement 6. Auf dem Substrat 3 sind die Festkontakte des Schalters als Kontaktflächen 1 , 2 ausgebildet. Dabei sind vier erste Kontaktflächen 1 vorhanden, die an den Eckpunkten eines Quadrates angeordnet sind, und eine zweite Kontaktfläche 2, die ringförmig ausgebildet ist und sich in der Mitte des Quadrates befindet. Die metallische Schnappscheibe 4 hat grundsätzlich die Form einer Kugelkalotte 4', die im Bereich ihres Scheitelpunktes mit einer mittigen Öffnung 4" versehen ist. Vom Rand der Kugelkalotte 4' auf die mittige Öffnung 4" hin zulaufend sind mehrere Kontaktlamellen 5 freigestellt, die im Bereich ihrer freien Enden jeweils mit einer Sicke 5' versehen sind. Der Rand der metallischen Schnappscheibe 4 ist mit den vier ersten Kontaktflächen 1 in dauerhaften elektrischen Kontakt gestellt. Dies geschieht, indem die Schnappscheibe 4 z.B. durch eine Klebeverbindung in ihrer die vier Kontaktflächen 1 berührenden Position mechanisch fixiert ist. Eine alternative Möglichkeit der Fixierung ist etwa durch Lötverbindungen möglich, die entweder die Schnappscheibe 4 direkt sowohl mechanisch als auch elektrisch mit den Kontaktflächen 1 verbinden, oder indem in der Zeichnung nicht dargestellte, an die Schnappscheibe 4 außenseitig angeformte Haltelaschen mit weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Kontaktflächen auf dem Substrat 3 durch Lötstellen verbunden werden. Letztere Variante hat den Vorteil, die
mechanischen Eigenschaften der Schnappscheibe 4 bezüglich ihres Umschnappverhaltens nicht negativ zu beeinflussen.
Durch Einwirken einer Betätigungskraft auf das Betätigungselement 6 wird die Kugelkalotte 4' der Schnappscheibe 4 verformt, wobei ab einer gewissen Krafteinleitung und der damit einhergehenden Verformung ein schlagartiges Umschnappen der Schnappscheibe 4 aus ihrer stabilen Ausgangsform in eine instabile Form erfolgt. Durch dieses Umschnappen werden die Kontaktlamellen 5 der Schnappscheibe 4 mit den Scheitelpunkten der eingeformten Sicken 5' auf die ringförmig ausgebildete zweite Kontaktfläche 2 auf dem Substrat 3 gedrückt, so dass auch diese durch die Schnappscheibe 4 elektrisch kontaktiert wird. Dadurch ist die zweite Kontaktfläche 2 mit den ersten Kontaktflächen 1 elektrisch leitend verbunden und der Schalter geschlossen.
Der Federweg der Kontaktlamellen 5 ist dabei zumindest so groß, dass Unebenheiten oder Verschmutzungen auf der Kontaktfläche 2, die den elektrischen Kontakt einer Kontaktlamelle 5 stören, sich nicht negativ auf die anderen Kontaktlamellen 5 auswirken können, so dass durch die Mehrzahl der Kontaktlamellen 5 und die somit gegebene Redundanz stets eine sichere Kontaktierung möglich ist.
In der Mitte der ringförmigen zweiten Kontaktfläche 2 kann eine in der Zeichnung nicht dargestellte Lichtquelle, z.B. in Form einer LED auf dem Substrat 3 angebracht sein, die mit ihrer Lichtausstrahlung durch die Öffnung 4" in der Schnappscheibe 4 und durch ein transparentes Betätigungselement 6 hindurch sichtbar ist.
Claims
1. Elektrischer Schalter mit ersten und zweiten Kontaktflächen (1 , 2) auf einem Substrat (3) als Festkontakte sowie mit einer metallischen Schnappscheibe (4), die randseitig mit zumindest einer der ersten Kontaktflächen (1 ) in dauerhaftem elektrischen Kontakt ist, und die bei Einwirken einer
Betätigungskraft umschnappt und zumindest eine zweite Kontaktfläche (2) ebenfalls elektrisch kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (4) mit mehreren sich radial zu ihrem Zentrum hin erstreckenden Kontaktlamellen (5) versehen ist, deren freie Enden zur Kontaktierung der zweiten Kontaktfläche (2) vorgesehen sind.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (4) die Form einer Kugelkalotte (4') hat, die im Bereich ihres Scheitelpunktes mit einer mittigen Öffnung (4") versehen ist, und dass vom Rand der Kugelkalotte (4') auf die mittige Öffnung (4") hin zulaufend mehrere Kontaktlamellen (5) freigestellt sind, die im Bereich ihrer freien Enden jeweils mit einer Sicke (5') versehen sind.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) eine Leiterplatte ist, und dass die ersten bzw. zweiten Kontaktflächen (1 , 2) als kreis- bzw. ringförmige Leiterbahnen auf der Leiterplatte ausgebildet sind, und dass die Schnappscheibe (4) auf dem Substrat (3) mechanisch fixiert ist.
4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat (3) eine Lichtquelle angeordnet ist, deren Lichtausstrahlung durch die mittige Öffnung (4") der Schnappscheibe (4) sichtbar ist.
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