DE10104413A1

DE10104413A1 - Schalter und Verfahren zur Herstellung eines Schalters

Info

Publication number: DE10104413A1
Application number: DE2001104413
Authority: DE
Inventors: Rolf Herrmann; Juergen Reuter; Stefan Wiesner
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2002-08-29

Abstract

Schalter mit einem Träger (1), mit Bedienelementen (3), mit einem an dem Träger (1) befestigten Schaltungsträger (2) und mit auf dem Schaltungsträger (2) angebrachten Bauelementen (4, 4'), wobei der Träger (1) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und zwei Schenkel (11) sowie einen die Schenkel (11) verbindenden Steg (12) aufweist, wobei sich der Schaltungsträger (2) von der Innenseite des ersten Schenkels (11) über die Innenseite des Steges (12) bis zur Innenseite des zweiten Schenkels (11) erstreckt und wobei die Bauelemente (4, 4') auf der Innenseite zumindest eines der Schenkel (11) und/oder der Innenseite des Steges (12) auf dem Schaltungsträger angebracht sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter mit einem Träger, mit Bedienelementen, mit einem an dem Träger befestigten Schaltungsträger und mit auf dem Schaltungsträger angebrachten Bauelementen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schalters.

Derartige Schalter sind in vielfältiger Art und Weise Stand der Technik. Zum einen gibt es solche Schalter, bei denen eine herkömmliche Leiterplatte als Schaltungsträger dient, auf welche dann alle weiteren Bauelemente, Bedienelemente etc. angebracht sind. Solche Schalter habe den Nachteil, dass die auf der Leiterplatte befestigten Elemente von außen einfach zugänglich sind und so weitgehend ungeschützt gegen mechanische Einwirkung sind. Bei einem anderen Schaltertyp wird der Schaltungsträger in einem Gehäuse gekapselt eingesetzt. Diese bieten zwar einen umfassenden Schutz des Schalters, insbesondere der Bauelemente auf dem Schaltungsträger, jedoch sind für die Herstellung der einzelnen Komponenten und das Zusammenfügen der Komponenten viele einzelne Produktionsschritte notwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schalter vorzuschlagen, der einerseits einen Schutz der auf dem Träger befestigten Bauelemente bietet und andererseits einfach und in wenigen Schritten herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Träger einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und zwei Schenkel sowie einen die Schenkel verbindenden Steg aufweist, dass sich der Schaltungsträger von der Innenseite des ersten Schenkels über die Innenseite des Steges bis zur Innenseite des zweiten Schenkels erstreckt und dass die Bauelemente auf der Innenseite zumindest eines der Schenkel und/oder der Innenseite des Steges auf dem Schaltungsträger angebracht sind.

Der erfindungsgemäße Schalter hat den Vorteil gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltern, dass er wenige einzelne Komponenten aufweist und dass die Bauelemente auf der Innenseite des Trägers, d. h. zwischen den Schenkeln, gegen mechanische Einwirkungen geschützt liegen, ohne dass dafür ein aufwendiges Gehäuse notwendig wäre. Ein weiterer Vorteil ist, dass das System sehr flexibel konfiguriert werden kann: Schalter mit verschiedenen Funktionen können auf die gleiche Art und Weise aus Träger und Schaltungsträger zusammengesetzt werden, wobei nur eine der Funktion des Schalters entsprechende Schaltung aus Bauelementen, Bedienelementen etc. auf den Schaltungsträger aufgebracht werden muss.

Ein derartiger Schalter kann dabei erfindungsgemäß so hergestellt werden, dass als Schaltungsträger eine Folie verwendet wird, dass auf der Vorderseite der Folie in einem mittleren Bereich der Folie Bauelemente angebracht werden, dass der Bereich des ersten Endes der Folie und der Bereich des gegenüberliegenden zweiten Endes der Folie gegenüber dem mittleren Bereich jeweils dreifach abgewinkelt werden, wobei die jeweils äußeren beiden Abwinkelungen gleichsinnig und die inneren beiden Abwinkelungen dazu entgegensetzt erfolgen und die Folie so im wesentlichen M-förmig gebogen wird, und dass dann die Hinterseite der so gebogenen Folie mit einem einen Träger bildenden Kunststoff hinterspritzt wird und der Bereich des ersten Endes der Folie die Oberseite des Schalters und das zweite Ende die Unterseite des Schalters bildet.

Dieses Herstellungsverfahren ist vergleichsweise einfach und umfasst nur wenige einzelne Produktionsschritte. So muss die als Schaltungsträger dienende Folie lediglich mit den einzelnen Komponenten bestückt werden bevor sie gebogen und anschließend der Träger an der Folie angeformt wird. Bereits nach dem Anspritzen des Trägers erhält man so einen einsatzfähigen Schalter. Für die Herstellung des Trägers und auch für das Biegen der Folie können unabhängig von der Funktion des Schalters, d. h. unabhängig von der auf der Folie aufgebrachten Schaltung, die gleichen Werkzeuge benutzt werden. Das macht das Herstellungsverfahren sehr flexibel und diesen Schaltertyp universell einsetzbar.

Gemäß der Erfindung kann sich der Schaltungsträger bis zur Außenseite des ersten Schenkels erstrecken und es können ein oder mehrere Bedienelemente auf der Außenseite des ersten Schenkels angeordnet sein. Diese Bedienelemente sind dann unmittelbar von außen betätigbar. Die Bedienelemente können bei einer besonderen Ausführungsform gemäß der Erfindung auch auf der Innenseite des ersten Schenkels angeordnet sein. Dann ist in der Regel an dem ersten Schenkel des Trägers eine Wippe drehbar gelagert. Mittels dieser Wippe kann dann das Bedienelement betätigt werden. Eine solche Wippe ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Schalter als Taster ausgeführt sein soll. Die dafür benötigte Rückstellung der Wippe bzw. des Schalters in eine Ausgangsposition wird durch eine Feder erreicht, welche zwischen Wippe und Träger eingesetzt ist.

Der Schaltungsträger des Schalters kann erfindungsgemäß eine mit Leiterbahnen versehene einstückige Folie sein, welche auf der Außenseite und der Innenseite der Schenkel des Trägers und der Innenseite des Steges mit dem Träger verbunden ist.

Der Schaltungsträger kann jedoch auch eine umgebrochene Leiterplatte sein, deren Einzelplatten an den Bruchkanten auf bekannte Art und Weise mit biegsamen Stegen verbunden sind und wobei die Stege zugleich als leitende Verbindungen zwischen den Einzelplatten dienen können. Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, dass der Schaltungsträger aus mit flexiblen Leitern verbundenen Leiterplatten besteht.

Vorteilhaft ist desweiteren die Möglichkeit, dass der Schaltungsträger ein molded interconnect device (MID) ist, wobei dann die Möglichkeit besteht, den Träger und den Schaltungsträger einstückig auszuführen, wodurch weitere Komponenten bei der Herstellung des Schalter eingespart werden können.

Gemäß der Erfindung kann sich der Schaltungsträger bis zur Außenseite des zweiten Schenkels erstrecken und es kann auf der Außenseite des zweiten Schenkels eine Schnittstelle vorgesehen sein, über welche der Schalter z. B. an einen Bus angeschlossen wird. Je nach Konfiguration der Schnittstelle kann der Bus für eingehende, in jedem Fall aber für ausgehende Nutzsignale genutzt werden. Der Schalter kann dabei unmittelbar an den Bus angeschlossen werden; es ist aber ebenso möglich, den Schalter über einen Adapter mit dem Bus zu verbinden.

Die Kontakte der Schnittstelle können erfindungsgemäß als Kontaktflächen ausgeführt sein, an welchen dann Leitungen angelötet werden. Vorzugsweise sind die Schnittstellenkontakte jedoch Stecker oder Buchsen, in welche ein entsprechendes Gegenstück des Busses ein- bzw. aufgesteckt wird.

Das in dem Schaltungsträger integrierte Anzeigenfeld kann gemäß der Erfindung ein transparentes, vorteilhaft von hinten beleuchtetes Anzeigenfeld sein. Ebenso ist es möglich, dass als Anzeigenfeld ein Flüssigkristallfeld oder eine Anzeige aus polymeren Flüssigkristallen verwendet wird.

Für die Verbindung der Folie mit dem Träger können verschiedene Verfahren gewählt werden. So kann vorzugsweise der Schaltungsträger mit dem Träger durch Hinterspritzen verbunden sein. Ebenso kann jedoch der Schaltungsträger auf klassische Weise mit dem Träger verklebt sein.

Auch das Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen Schalter kann durch weitere Merkmale an konkrete Forderungen angepasst werden.

Vor dem Biegen der als Schaltungsträger dienenden Folie können erfindungsgemäß im Bereich des ersten Endes der Folie, d. h. an dem Ende der Folie, welches später die Oberseite des Schalters bildet, Bedienelemente aufgebracht werden, wobei sich im Grunde von selbst versteht, dass die Bedienelemente auf der Vorderseite der Folie befestigt werden, da die Hinterseite der Folie mit der Kunststoffmasse des Trägers hinterspritzt wird.

Ebenso können vor dem Biegen der Folie gemäß der Erfindung zwischen den Stellen der äußeren beiden gleichsinnigen Abwinkelungen und der jeweiligen inneren Abwinkelung Bedienelemente auf der Vorderseite der Folie aufgebracht werden. Dieses Verfahren ist insbesondere dann angebracht, wenn der Schalter als Taster ausgebildet werden soll und eine Wippe zur Betätigung des beim fertigen Schalter auf der Innenseite des oberen Schenkels liegenden Betätigungselementes an dem Träger angebracht wird.

Es bietet sich bei für ein erfindungsgemäßes Verfahren an, dass vor dem Biegen der Folie im Bereich des ersten Endes der Folie, also auf der späteren Oberseite des Schalters, ein Anzeigenfeld auf der Folie aufgebracht wird.

Zusätzlich zu den zwischen den Stellen der inneren Abwinkelungen der Folie, d. h. auf der Innenseite des Steges des fertigen Schalters, angebrachten Bauelemente können erfindungsgemäß vor dem Biegen der Folie zwischen den Stellen der äußeren beiden gleichsinnigen Abwinkelungen und der jeweiligen inneren Abwinkelung, d. h. auf der Innenseite der Schekel des Trägers, weitere Bauelemente auf der Folie aufgebracht werden. So kann der gegen die mechanische Einwirkungen geschützte Bereich zwischen den Schenkeln optimal ausgenutzt werden.

Gemäß der Erfindung können die Kontaktflächen ebenfalls vor dem Biegen der Folie im Bereich des zweiten Endes der Folie auf der Folie aufgebracht werden. Diese Kontaktflächen liegen dann bei dem fertigen Schalter auf dessen Unterseite und können so bei einer Einschubmontage einfach und ohne weitere Hilfsmittel mit den entsprechenden Kontakten eines Busses eine leitende Verbindung verwirklichen.

Die die Bauelemente, Kontaktflächen und/oder Bedienelemente verbindenden Leiterbahnen werde ebenfalls vorteilhaft vor dem Biegen der Folie auf diese aufgetragen. Die Leiterbahnen können dabei sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Hinterseite der Folie liegen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schalters,

Fig. 2 eine Draufsicht des Schalters gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Schalter gemäß der Fig. 1 und 2 in einer Ansicht von unten,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters,

Fig. 5 eine Draufsicht des Schalters gemäß Fig. 4 und

Fig. 6 den Schalter gemäß der Fig. 4 und 5 in einer Ansicht von unten.

Zunächst wird auf Fig. 1, 2 und 3 Bezug genommen. Der dargestellte Schalter weist einen einteiligen Träger 1 auf, der einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat. Die äußeren Seiten der Schenkel 11 dieses Trägers 1 bilden dabei die Ober- und die Unterseite 13, 14 des Trägers 1. Der Träger 1 ist mit einer Folie 2 verbunden, welche sich von der Oberseite 13 des Trägers 1 über die Innenseiten der Schenkel 11 und des Steges 12 bis zur Unterseite 14 des Trägers 1 durchgehend erstreckt. Die Folie 2 dient als Schaltungsträger für eine auf der Folie 2 aufgebrachte Schaltung aus Bedienelementen 3, Bauelementen 4, Kontaktflächen 6 und diese Elemente 3, 4, 6 verbindenden nicht dargestellten Leiterbahnen. Die Bauelemente 4 sind dabei auf der Innenseite des Steges 12 auf der Folie 2 angebracht, während die Kontaktflächen 6 auf der Unterseite 14 des Trägers 1 vorgesehen sind. Auf der Oberseite 13 des Trägers 1 ist zwischen den zwei dort angebrachten Bedienelementen ein Anzeigenfeld 7 vorgesehen, aus welchem sich die Funktion des Schalters für den Bediener erklärt.

Die auf der Folie 2 aufgebrachte Schaltung erhält über die Kontaktflächen 6 Signale und die von der Schaltung des Schalters - in Abhängigkeit der Betätigung der Bedienelemente 3 - erzeugten Signale werden über die Kontaktflächen über einen Feldbus an eine äußere Schaltung gegeben. Über die beiden auf der Oberseite 13 des Schalters vorgesehenen Bedienelemente 3 lässt sich der Schalter so in die gewünschten Schaltstellungen bringen. Je nach Betätigung der Bedienelemente 3 werden Stromkreise zwischen den auf der Folie 2 aufgebrachten Bauelementen 4 geschaltet und die Kontaktflächen 6 des Ausgangs mit Signalen versorgt.

Der Schalter ist für eine Montage in einer Ausnehmung vorgesehen, zum Beispiel in der Ausnehmung eines Armaturenbrettes. Dazu weist der Träger 1 an seiner Oberseite 13 einen Vorsprung 15 auf, welcher über den Rand der Ausnehmung hinausgreift. Desweiteren sind an den Seiten des Trägers 1 Nute 5 eingeformt, in welche Schnapp- oder Rastvorrichtungen eingreifen können, um den Schalter fest in der Ausnehmung zu halten. Vorzugsweise ist die Ausnehmung dabei so ausgestaltet, dass der Schalter beim Einsetzen in die Ausnehmung durch den Träger 1 geführt wird.

Die auf der Folie aufgebrachte Schaltung und insbesondere die auf der Innenseite des Trägers 1 angebrachten Bauelemente 4 sind durch den Steg 12 und die Schenkel 11 des Trägers 1 vor äußeren Einwirkungen weitgehend geschützt. Dadurch erhält man einen besonders mechanischen Einwirkungen gegenüber äußerst robusten Schalter, der vielseitig einsetzbar ist. Besonderer Vorteil ist, dass für verschiedene Schalterbauarten derselbe Träger verwendet werden kann und lediglich eine andere Folie mitsamt der Schaltung mit dem Träger verbunden werden muss.

So unterscheidet sich der in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellte Schalter nur in wenigen Einzelheiten von dem bisher beschrieben Ausführungsbeispiel, weshalb einander entsprechende Merkmale des Schalters gemäß der Fig. 1 bis 3 und des Schalters gemäß den Fig. 4 bis 5 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.

Der Träger 1 des dargestellten Schalters gemäß Fig. 4, 5 und 6, auf welche im folgenden Bezug genommen wird, ist über die bekannten Merkmale hinaus mit einer Bohrung 16 versehen. In diese Bohrung 16 ist eine Achse 9 eingesetzt, welche eine Wippe 8 an dem Träger 1 haltert. Die Wippe 8 weist zwei Schenkel 81 auf, die seitlich parallel zu dem oberen Schenkel 11 des Trägers 1 liegen und im Bereich des Steges 12 des Trägers an eine Handhabe 82 angreifen. An ihrer Unterseite sind die Schenkel 81 der Wippe 8 über eine Sprosse 83 miteinander verbunden, welche den oberen Schenkel 11 des Trägers untergreift.

Auf der Folie 2 des Schalters sind sowohl auf der Innenseite des Steges 12 als auch auf der Innenseite des unteren Schenkels 11 Bauelemente 4, 4' angebracht. Der wesentliche Unterschied zu dem schon beschriebenen Schalter liegt darin, dass die Bedienelemente 3 auf dem auf der Innenseite des oberen Schenkels 11 liegenden Teil der Folie 2 vorgesehen sind. Die Bedienelemente 3 sind dabei so angeordnet, dass sie zwischen der Sprosse 83 der Wippe 8 und dem oberen Schenkel 11 des Trägers 1 liegen. Durch eine Betätigung, d. h. ein Anheben, der Wippe 8 drückt so die Sprosse 83 auf die Bedienelemente 3 des Schalters und die gewünschten Signale werden von der auf der Folie 2 aufgebrachten Schaltung erzeugt. Die erzeugten Signale werden dann, wie bereits von dem zuvor beschriebenen Schalter bekannt, an den Kontaktfeldern 6 abgegriffen.

Der dargestellte Schalter ist als Taster ausgeführt, so dass nur im Falle der Betätigung der Wippe 8 die Schaltung des Schalters die gewünschten Signale erzeugt. Für die Funktion als Taster muss die Wippe 8 nach erfolgter Betätigung in ihren Ausgangszustand zurückgeschwenkt werden, was automatisch durch eine nicht dargestellte Feder erfolgt, welche die Wippe 8 relativ zu dem oberen Schenkel 11 des Trägers 1 nach unten bewegt.

Ein derartiger Schalter wird beispielsweise in einem Kraftfahrzeug dazu eingesetzt, den elektrischen Fensterheber zu betätigen, wie es aus dem in dem Anzeigenfeld 7' dargestellten Symbol einer Autotür erkennbar ist.

Claims

1. Schalter mit einem Träger (1), mit Bedienelementen (3), mit einem an dem Träger (1) befestigten Schaltungsträger (2) und mit auf dem Schaltungsträger (2) angebrachten Bauelementen (4, 4'), dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und zwei Schenkel (11) sowie einen die Schenkel (11) verbindenden Steg (12) aufweist, dass sich der Schaltungsträger (2) von der Innenseite des ersten Schenkels (11) über die Innenseite des Steges (12) bis zur Innenseite des zweiten Schenkels (11) erstreckt und dass die Bauelemente (4, 4') auf der Innenseite zumindest eines der Schenkel (11) und/oder der Innenseite des Steges (12) auf dem Schaltungsträger angebracht sind.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schaltungsträger bis zur Außenseite (13) des ersten Schenkels erstreckt und dass auf der Außenseite (13) des ersten Schenkels (11) zumindest ein Bedienelement (3) angeordnet ist.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des ersten Schenkels (11) zumindest ein Bedienelement (3) angeordnet ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Schenkel (11) eine Wippe (8) drehbar gelagert ist und dass mittels dieser Wippe (8) das Bedienelement (3) betätigbar ist.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter ein Taster ist und dass für die Rückstellung der Wippe (8) eine Feder zwischen Wippe (8) und Träger (1) eingesetzt ist.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) eine mit Leiterbahnen versehene einstückige Folie (2) oder eine umgebrochene Leiterplatte ist, im wesentlichen aus mit flexiblen Leitern verbundenen Leiterplatten besteht oder ein molded interconnect device ist.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schaltungsträger (2) bis auf die Außenseite (14) des zweiten Schenkels (11) erstreckt und dass auf der Außenseite (14) des zweiten Schenkels (11) eine Schnittstelle (6) für den Anschluss an einen Bus vorgesehen sind.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellenkontakte Kontaktflächen (6) oder Stecker oder Buchsen sind.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter ein Anzeigenfeld (7) aufweist, welches transparent ist oder eine Flüssigkristallanzeige oder eine Anzeige aus polymeren Leuchtdioden ist.

10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) mit dem Träger (1) hinterspritzt ist.

11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) auf den Träger (1) aufgeklebt ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltungsträger eine Folie (2) verwendet wird, dass auf die Vorderseite der Folie (2) in einem mittleren Bereich der Folie (2) Bauelemente (4) aufgebracht werden, dass der Bereich des ersten Endes der Folie (2) und der Bereich des gegenüberliegenden zweiten Endes der Folie (2) gegenüber dem mittleren Bereich jeweils dreifach abgewinkelt werden, wobei die jeweils äußeren beiden Abwinkelungen gleichsinnig und die inneren beiden Abwinkelungen dazu jeweils entgegensetzt erfolgen und die Folie (2) so im wesentlichen M-förmig gebogen wird, und dass dann die Hinterseite der so gebogenen Folie (2) mit einem einen Träger (1) bildenden Kunststoff hinterspritzt wird und der Bereich des ersten Endes der Folie die Oberseite (13) des Schalters und das zweite Ende die Unterseite (14) des Schalters bildet.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Biegen der Folie (2) im Bereich des ersten Endes der Folie (2) Bedienelemente (3) auf die Vorderseite der Folie (2) aufgebracht werden und/oder dass vor dem Biegen der Folie (2) zwischen den Stellen der äußeren beiden gleichsinnigen Abwinkelungen und der jeweiligen inneren Abwinkelung Bedienelemente (3) auf die Vorderseite der Folie (2) aufgebracht werden und/oder dass vor dem Biegen der Folie (2) im Bereich des ersten Endes der Folie (2) ein Anzeigenfeld (7) auf die Vorderseite der Folie (2) aufgebracht wird und/oder dass vor dem Biegen der Folie (2) zwischen der Stelle der äußeren beiden gleichsinnigen Abwinkelungen und der jeweiligen inneren Abwinkelung weitere Bauelemente (4') auf die Vorderseite der Folie (2) aufgebracht werden und/oder dass vor dem Biegen der Folie (2) im Bereich des zweiten Endes der Folie (2) Kontaktflächen (6) auf der Folie aufgebracht werden und/oder dass vor dem Biegen der Folie (2) auf die Folie die Bauelemente (4, 4'), die Bedienelemente (3) und/oder die Kontaktflächen (6) verbindende Leiterbahnen aufgetragen werden.