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DE4330576C1 - Tastschalter - Google Patents

Tastschalter

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Publication number
DE4330576C1
DE4330576C1 DE4330576A DE4330576A DE4330576C1 DE 4330576 C1 DE4330576 C1 DE 4330576C1 DE 4330576 A DE4330576 A DE 4330576A DE 4330576 A DE4330576 A DE 4330576A DE 4330576 C1 DE4330576 C1 DE 4330576C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
guide
switching plunger
switch according
spring element
switching
Prior art date
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DE4330576A
Other languages
English (en)
Inventor
Karl-Heinz Bauer
Gerold Eckert
Edgar Maisch
Anton Ruettiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Preh GmbH
Original Assignee
Preh GmbH
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Publication date
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Priority to EP94107338A priority patent/EP0643408B1/de
Priority to ES94107338T priority patent/ES2106405T3/es
Priority to US08/283,899 priority patent/US5545864A/en
Priority to JP6212913A priority patent/JPH07169364A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02Details
    • H01H13/12Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H13/20Driving mechanisms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/50Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a single operating member
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H13/00Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02Details
    • H01H13/023Light-emitting indicators

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)
  • Mechanisms For Operating Contacts (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Tastschalter mit einem Schalt­ stößel, bei dessen Hub ein Druckpunkt, eine Schaltbewegung und eine Rückstellspannung unter Wirkung eines einteiligen Feder­ elementes erzeugt werden.
Ein derartiger Tastschalter ist aus der DE-OS 23 59 971 bekannt. Bei dem Schalter werden die Schenkel einer wellenförmig ausge­ bildeten Kontaktbrücke seitlich ausgelenkt, sie gleiten dabei über die Oberfläche einer Leiterplatte und kontaktieren deren Kontaktflächen. Das Auslenken erfordert einen entsprechenden Hub des Betätigungsorganes.
Weitere Tastschalter sind in dem DE-GM 81 14 214, der DE 35 20 848 A1, der EP 00 74 004 A2, der EP 0 123 818 A1 und der EP 0 515 943 A2 beschrieben. Bei diesen sind für die Funktionen: Druckpunkterzeugung, Kontaktgabe und Rückstellung je eigene Federelemente vorgesehen. Der Bau- und Montageaufwand ist dementsprechend groß. Außerdem ergeben sich Schwierigkeiten, wenn der Schalthub des Schaltstößels nur klein ist und sicherge­ stellt sein soll, daß beim Hub der Druckpunkt vor dem Schaltpunkt liegt.
In der DE 36 22 962 A1 ist ebenfalls ein Tastschalter der eingangs genannten Art beschrieben. Bei diesem soll eine deutliche Fühlbar­ keit der Betätigung bei einem kleinen Hub, beispielsweise 1 mm bis 3 mm, erreicht werden und der Druckpunkt vor dem Schaltpunkt liegen. Solche Schalter sind beispielsweise in der Kraftfahrzeug­ elektrik gefordert.
Bei dem Tastschalter der DE 36 22 962 A1 ist zur Erzeugung des Druckpunktes eine Endwindung einer wendelförmigen Rückholfeder mit nach innen verformten Abschnitten versehen, die mit einer schrägen Rastkante des Schaltstößels zusammenwirken. Die Kontakt­ gabe erfolgt durch einen davon unabhängigen Kontaktfedersatz. Die bauliche Zuordnung des Kontaktfedersatzes und des Schaltstößels ist im Hinblick auf den kurzen Hub und den geforderten Schaltablauf toleranzempfindlich. Die wendelförmige Rückholfeder mit den nach innen verformten Abschnitten, die radial federn sollen, ist schwer dimensionierbar. Außerdem tritt zwischen den genannten Abschnitten und dem Schaltstößel nach dem Überwinden des Druckpunktes eine Reibung auf.
Im übrigen kann durch den Schaltstößel der Kontaktdruck nicht unterstützt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tastschalter der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem bei einfachem Aufbau auch bei einem kurzen Hub eine sichere Kontaktbetätigung nach dem Überwinden eines Druckpunktes erreicht ist.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daß das Federelement einerseits einen federnd beweglichen Kontaktarm und andererseits einen federnden Rückstellarm bildet, der am Schaltstößel anliegt, daß am Federelement zwischen dem Kontakt­ arm und dem Rückstellarm haarnadelförmig gebogene federnde Führungsschenkel ausgebildet sind, an denen der Schaltstößel ver­ schieblich ist, und daß wenigstens an dem an den Kontaktarm an­ schließenden Führungsschenkel eine schräge Stufe ausgeformt ist, auf die der Schaltstößel beim Hub unter Verschwenken des Führungs­ schenkels und damit des Kontaktarms einwirkt.
Das einteilige Federelement übernimmt die Funktionen Druckpunkt­ erzeugung, Kontaktgabe bzw. Kontaktöffnung und Rückstellung des Schaltstößels. Der Bauaufwand und der Montageaufwand sind gering. Das Federelement ist als Stanz-Biegeteil auch einfach herstellbar. Außerdem ist durch das Federelement auch ein sehr kleiner Aufbau des Tastschalters möglich.
Bei der Betätigung des Schaltstößels beaufschlagt dieser zunächst die schräge Stufe, wodurch ein deutlich fühlbarer Widerstand ent­ steht. Der Führungsschenkel spannt sich dabei. Wenn die Stufe dann den Schaltstößel verläßt, ist der Druckpunkt überschritten und mittels des Kontaktarms erfolgt die Kontaktgabe. Während des Hubs spannt der Stößel den Rückstellarm, der den Stößel danach in seine Ausgangsstellung bringt.
Ist der Schalter bei entsprechender Anordnung der Schaltelektroden in Ruhestellung geschlossen, so öffnen sich die Kontakte, sobald sich der Führungsschenkel durch Betätigen des Schaltstößels spannt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer ersten Ausführung eines Tastschalters, etwa um den Faktor 10 vergrößert,
Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht in der Stellung beim Überschreiten des Druckpunktes,
Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 2,
Fig. 4 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht bei erfolgter Kontaktgabe,
Fig. 5 eine Seitenansicht zu Fig. 4,
Fig. 6 eine zweite Ausführung des Tastschalters in einer Fig. 1 entsprechenden Ansicht,
Fig. 7 eine dritte Ausführung des Tastschalters in einer Fig. 1 entsprechenden Teilansicht.
Fig. 8 den Tastschalter nach Fig. 7 in kontaktgebender Stellung,
Fig. 9 eine Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels und
Fig. 10 ein Kraft-Wegdiagramm des Tastschalters.
Ein Gehäuse (1) ist über einer Platine (2) angeordnet, auf der sich u. a. zwei mittels eines Tastschalters (3) zu verbindende Leit­ flächen (4, 5) befinden.
Der Tastschalter (3) weist einen Schaltstößel (6) auf. Ein Finger (7) des Schaltstößels (6) ragt durch das Gehäuse (1) und ist mittels eines Betätigungsgliedes (8) beaufschlagbar. Am Schaltstößel (6) ist eine Rippe (9) ausgebildet, die in einer Freisparung (10) des Ge­ häuses (1) liegt. Statt dessen oder zusätzlich kann der Schaltstößel (6) auch an den Stellen (11, 12) des Gehäuses (1) (vgl. Fig. 3) seit­ lich geführt sein. In jedem Fall ist der Schaltstößel (6) in Längs­ richtung reibungsarm geführt.
Am Schaltstößel (6) ist ein Ausleger (13) ausgebildet, der mit einem Durchbruch (14) versehen ist. Beim Ausleger (13) ist am Gehäuse (1) eine Schräge (15) ausgebildet, auf der der Ausleger (13) in der weiter unten näher beschriebenen Weise gleitet.
Der Tastschalter (3) weist ein einteiliges Federelement (16) auf, das von einem Stanz-Biegeteil, beispielsweise aus teilvergoldetem V2A-Stahl, hergestellt ist. Das Federelement bildet zwei haarnadel­ förmig gebogene Führungsschenkel (17, 18), die sich durch den Durch­ bruch (14) des Schaltstößels (6) erstrecken und in eine Aufnahme (19) des Gehäuses (1) gesteckt sind. Der Führungsschenkel (17) geht in einen Verbindungsschenkel (20) über, der elektrisch kontaktierend auf der Leitfläche (4) aufsitzt. Zur Verbesserung der Kontaktgabe können Sicken am Verbindungsschenkel (20) ausgebildet sein. An den Verbindungsschenkel (20) schließt sich haarnadelförmig umgebogen ein federnder Rückstellarm (21) an, dessen freies Ende (22) an einer Noppe (23) des Auslegers (13) des Schaltstößels (6) anliegt.
Am Führungsschenkel (18) ist in der Ausgangsstellung (vgl. Fig. 1) unterhalb des Auslegers (13) eine schräge Stufe (24) ausgebildet. An das untere Ende (25) des Führungsschenkels (18) schließt sich ein federnder Kontaktarm (26) des Federelementes (16) an, dessen Kontakt­ noppe (27) in der Ausgangsstellung oberhalb der Leitfläche (5) liegt.
Der Kontaktarm (26) kann auch in zwei oder mehrere Kontaktfinger aus­ laufen.
Die Funktionsweise des beschriebenen Tastschalters ist etwa folgende:
In der Ausgangsstellung (Fig. 1) ist der Schaltstößel (6) mittels des unter Vorspannung stehenden Rückstellarmes (21) nach oben gehalten. Der Schaltstößel (6) findet dadurch am Gehäuse (1) einen Anschlag. Wird dann auf das Betätigungsglied (8) in Richtung des Pfeiles (A) gedrückt, dann drückt die Kante (28) des Durchbruches (14) auf die schräge Stufe (24), so daß sich der Führungsschenkel (18) zum Führungsschenkel (17) hin verschwenkt, wodurch eine Vorspannung zwischen den Führungsschenkeln (17, 18) entsteht. Dabei ist eine fühlbare Kraft aufzubringen. Der Druckanstieg ist im Diagramm der Fig. 10 im Bereich a gezeigt.
Ist die Kante (28) am Ende der Stufe (24) angelangt (vgl. Fig. 2), dann ist der Druckpunkt (D) (vgl. Fig. 10) erreicht. Bis dahin hat sich der Stößel in Richtung des Pfeiles (B) verschoben.
Bei Erreichen des Druckpunktes (D) verschiebt sich bei der weiteren Betätigung in Richtung des Pfeiles (A) der Ausleger (13) auf der Schräge (15), so daß er sich etwa in Richtung des Pfeiles (C) im Sinne einer Kippbewegung weiterbewegt. Der oberhalb der Kante (28) bestehende Rand (29) drückt nun am unteren Ende (25) den Führungs­ schenkel (18) weiter gegen den Führungsschenkel (17). Dadurch klappt der Kontaktarm (26) auf die Leitfläche (5). Dabei ist ein gegenüber dem Druckpunkt (D) abfallender Betätigungsdruck aufzubringen. Dieser Druckbereich ist im Diagramm nach Fig. 10 mit b bezeichnet.
Gegen Ende des Betätigungshubes trifft eine Nase (30) des Schalt­ stößels (6) auf den Kontaktarm (26), so daß sich dieser verformt, wodurch der Kontaktdruck erhöht wird (vgl. Fig. 4). Dieser Druckbe­ reich ist im Diagramm nach Fig. 10 mit d bezeichnet. Der Anpreßdruck (P) des Kontaktarms (26) auf die Leitfläche (5) ist größer als der Druck am Druckpunkt (D).
Während des beschriebenen Hubs hat sich der Rückstellarm (21) ge­ spannt (vgl. Fig. 1 mit Fig. 4).
Nach dem Freigeben des Betätigungsgliedes (8) entspannen sich der Kontaktarm (26) und der Rückstellarm (21), wodurch der Schaltstößel (6) und das Betätigungsglied (8) in ihre Ausgangsstellung (Fig. 1) zurückgebracht werden. Im Diagramm nach Fig. 10 ist diese Rückbe­ wegung in der unteren Kurve gezeigt.
Der Hub des Schaltstößels (6) liegt zwischen 1 mm und 2 mm, im Diagramm nach Fig. 10 bei etwa 1,2 mm. Der Druckpunkt (D) ist bei 0,25 mm erreicht.
Das Betätigungsglied (8) ist im Ausführungsbeispiel kippbar am Gehäuse (1) gelagert (vgl. Fig. 3, 5). Es ist dabei um einen Vor­ sprung (31) kippbar, der einer Betätigungsfläche (32) für den Finger (7) des Schaltstößels (6) gegenübersteht. Am Betätigungsglied (8) ist ein Lichtleiter (33) befestigt, der einer LED-Lichtquelle (34) der Platine (2) gegenübersteht. Der Schaltstößel (6) kann jedoch auch mit anderen Betätigungsgliedern (8) geschaltet werden.
Wie das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, ist es für die mechanische und elektrische Verbindung des Tastschalters (3) mit der Platine (2) nicht notwendig, daß die Platine (2) mit dem Tastschalter (3) zugeordneten Durchbrechungen versehen ist oder Lötverbindungen hergestellt werden müssen. Die Kontaktierung der Leitflächen (4, 5) erfolgt durch einfaches Aufdrücken des Tastschalters (3), speziell des Ver­ bindungsschenkels (20) und im Schaltfall dessen Kontaktarms (26).
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird die nach dem Erreichen des Druckpunktes (D) erfolgende Kippbewegung des Schaltstößels (6) in Richtung des Pfeiles (C) nicht durch die Schräge (15) und eine ent­ sprechende Anformung des Auslegers (13) erreicht. Die Kippbewegung ist vorteilhaft, weil sie bei der von der am Finger (7) erfolgenden Kraftbeaufschlagung entfernten Lage des Durchbruchs (14) zu einer verringerten Reibung führt und einen hohen Kontaktdruck (P) ermöglicht.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist zur Erzeugung dieser Kippbe­ wegung am unteren Ende des Führungsschenkels (17) eine Ausformung (35) ausgebildet, auf die nach Erreichen des Druckpunktes (D) eine der Kante (28) gegenüberliegende Kante (36) der Durchbrechung (14) trifft. In diesem Fall übernimmt das einteilige Federelement (16) auch die Funktion der Kippsteuerung des Schaltstößels (6).
Letztlich wäre es auch möglich, den Führungsschenkeln (17,18) die Funktion der Längsführung des Schaltstößels (6) zu übertragen, so daß die Rippe (9) entfallen kann. Hierfür muß nur der Durchbruch (14) an die Breite der Führungsschenkel (17, 18) angepaßt werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 und 8 sind an beiden Führungsschenkeln (17, 18) schräge Stufen (24, 24′) ausgebildet. Die Führungsschenkel (17, 18) sind in einem Schacht (37) des Schaltstößels (6) geführt, wobei der Schacht (37) sich in der Bewegungsrichtung (B) des Schaltstößels (6) erstreckt. Er liegt also nicht wie die Durch­ brechung (14) neben der Richtung der Druckbeaufschlagung, sondern konzentrisch zu dieser. Die beschriebene Kippbewegung findet hier nicht statt.
Wird der Schaltstößel (6) in Betätigungsrichtung (B) beaufschlagt, dann erzeugen beide schräge Stufen (24, 24′) den Druckpunkt. Der Schaltstößel (6) verschiebt sich dabei über die Stufen (24, 24′) (vgl. Fig. 8). Dabei verschiebt sich der Verbindungsschenkel (20) auf der Leitfläche (4). Durch die Nase (30) wird auch hier der Kontaktarm (26) vorgespannt, so daß er mit hohem Kontaktdruck auf der Leitfläche (5) aufliegt. Der Rückstellarm (21) wird über die Noppe (23) vorgespannt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist eine Kombination der Aus­ führungsbeispiele nach den Fig. 1 und 7. Die Führungsschenkel (17, 18) sitzen in einem zur Bewegungsrichtung (B) zentralen Schacht (37). Nur der Führungsschenkel (18) weist eine schräge Stufe (24) auf. Bei der Betätigung des Schaltstößels (6) verschiebt sich der Verbindungsschenkel (20) nicht auf der Leitfläche (4). Die beschrie­ bene Kippbewegung des Schaltstößels (6) findet hier nicht statt. Der Kontaktarm (26) wird auch hier mit Vorspannung mittels der Nase (30) auf die Kontaktfläche gedrückt. Bei den Ausführungsbei­ spielen nach den Fig. 7 bis 9 ist mit höheren Reibungen zwischen den Führungsschenkels (17, 18) des einteiligen Federelements (16) als bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 6 zu rechnen, da die Führungsschenkel (17,18) in dem Schaltstößel (6) stecken.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Platine
3 Tastschalter
4 Leitfläche
5 Leitfläche
6 Schaltstößel
7 Finger
8 Betätigungsglied
9 Rippe
10 Freisparung
11 Stelle
12 Stelle
13 Ausleger
14 Durchbruch
15 Schräge
16 Federelement
17 Führungsschenkel
18 Führungsschenkel
19 Aufnahme
20 Verbindungsschenkel
21 Rückstellarm
22 Ende
23 Noppe
24, 24′ Stufe
25 Ende
26 Kontaktarm
27 Kontaktnoppe
28 Kante
29 Rand
30 Nase
31 Vorsprung
32 Betätigungsfläche
33 Lichtleiter
34 LED
35 Ausformung
36 Kante
37 Schacht
A Pfeil
B Pfeil
C Pfeil
D Druckpunkt
E Kontaktdruck/Anpreßdruck
a Bereich
b Bereich
d Bereich

Claims (15)

1. Tastschalter mit einem Schaltstößel, bei dessen Hub ein Druckpunkt, eine Schaltbewegung und eine Rückstellspannung unter Wirkung eines einteiligen Federelementes erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (16) einerseits einen federnd beweglichen Kontaktarm (26) und andererseits einen federnden Rückstellarm (21) bildet, der am Schaltstößel (6) anliegt, daß am Federelement (16) zwischen dem Kontaktarm (26) und dem Rückstellarm (21) haarnadelförmig gebogene federnde Fuhrungs­ schenkel (17, 18) ausgebildet sind, an denen der Schaltstößel (6) verschieblich ist, und daß wenigstens am an den Kontaktarm (26) anschließenden Führungsschenkel (18) eine schräge Stufe (24) ausgeformt ist, auf die der Schaltstößel (6) beim Hub unter Verschwenken des Führungsschenkels (18) und damit des Kontaktarms (26) einwirkt.
2. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (16) ein Stanz-Biegeteil ist.
3. Tastschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (16) elektrisch gut leitend ist.
4. Tastschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktarm (26) einer ersten Leitfläche (5) einer Platine (2) zugeordnet ist und daß ein den Rückstellarm (21) mit dem einen Führungsschenkel (17) verbindender Verbindungs­ schenkel (20) des Federelements (16) auf einer zweiten Leitfläche (4) der Platine (2) aufliegt.
5. Tastschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschenkel (20) mit dem Rückstellarm (21) eine haarnadelförmige Gestalt aufweisen.
6. Tastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) in Betätigungsrichtung (B) längsgeführt ist.
7. Tastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) schräg zur Betätigungsrichtung (B) kippbar ist.
8. Tastschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippen des Schaltstößels (6) nach Verlassen der Stufe (24) durch eine Schräge (15) geführt ist.
9. Tastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippen des Schaltstößels (6) nach Verlassen der Stufe (24) durch eine Ausformung (35) am einen Führungsschenkel (17) geführt ist.
10. Tastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) einen Ausleger (13) mit einem Durchbruch (14) aufweist, durch den die Führungsschenkel (17, 18) ragen, wobei die Führungsschenkel (17, 18) neben der auf den Schaltstößel (6) wirkenden Betätigungsrichtung (B) liegen.
11. Tastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der kippende Schaltstößel (6) nach Verlassen der Stufe (24) den einen Führungsschenkel (18) weiter gegen den anderen Führungsschenkel (17) drückt, so daß der Kontaktarm (26) auf die Leitfläche (5) klappt.
12. Tastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) einen zur Betätigungsrichtung (B) zentralen Schacht (37) aufweist, in den die Führungsschenkel (17, 18) greifen.
13. Tastschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (16) an beiden Führungsschenkeln (17, 18) schräge Stufen (24, 24′) aufweist und der Verbindungsschenkel (20) auf der Leitfläche (4) verschieblich ist.
14. Tastschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (6) eine Nase (30) aufweist, die auf den auf der Leitfläche (5) aufliegenden Kontaktarm (26) drückt.
15. Tastschalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, mit dem der Schaltstößel (6) den Kontaktarm (26) auf die Leitfläche (5) drückt, größer ist als der Druck im Druck­ punkt (D).
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