DE102006043795B3

DE102006043795B3 - Elektrischer Mikroschalter

Info

Publication number: DE102006043795B3
Application number: DE102006043795A
Authority: DE
Inventors: Rolf Bertram; Martin Koepsell; Bruno Stenzel
Original assignee: Saia Burgess Oldenburg GmbH and Co KG
Current assignee: Johnson Electric Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2026-09-20
Also published as: US8053693B2; EP1903585A2; ES2558307T3; US20110297520A1; US9589740B2; US20080156625A1; EP1903585B1; HUE028229T2; EP1903585A3; US20110083947A1; PL1903585T3

Abstract

Bei einem elektrischen Schalter, insbesondere elektrischer Mikroschalter, umfassend zumindest einen elektrischen Kontakt, ist vorgesehen, dass der Kontakt als Hohlform-Abschnitt eines Bauteils aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist. Bei diesem elektrischen Schalter ist das Auftreten von Schwingungen beim Heranführen an einen Gegenkontakt nicht gegeben.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Mikroschalter, umfassend zumindest einen elektrischen Kontakt, wobei der Kontakt als Hohlform-Abschnitt eines Bauteils aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist.
Elektrische Schalter werden in elektrischen Stromkreisen zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Verbrauchern eingesetzt. Häufig werden derartige Stromkreise miniaturisiert, auch um sie in komplexen technischen Einrichtungen integrieren zu können. Insbesondere im Fahrzeugbau werden miniaturisierte Schalter eingesetzt, welche die verschiedenen Funktionen in einem Fahrzeug steuern. Derartige Mikroschalter finden sich z.B. in Türschlössern, Motorhauben, Heckklappen und im Fahrzeuginnenraum.
Elektrische Schalter, insbesondere Mikroschalter, weisen wenigstens einen elektrischen Kontakt auf, der an der Leitung des elektrischen Stromes unmittelbar beteiligt ist. Der Kontakt besteht dazu aus einem elektrisch leitfähigen Material, er ist an einen Gegenkontakt oder an andere elektrisch leitende Abschnitte anlegbar, um einen Stromfluß zu ermöglichen.
Im Stand der Technik werden Kontakte eingesetzt, die aus Vollmaterial hergestellt sind. In einem weiteren Arbeitsschritt wird das Vollmaterial am Kontakt träger befestigt. Üblich ist ein Aufschweißen von Drahtabschnitten als Kontakt oder Einnieten von Kontakten in das Trägermaterial. Als Vollmaterial finden Silber (-Legierungen) oder Schichtwerkstoffe mit Silber- und Kupferanteilen Verwendung. Gemeinsam ist diesen Materialien eine geringe Härte.
Die Kontakte aus Vollmaterial weisen eine erhöhte Masse auf, die aufgrund der hohen Dynamik des Schaltvorgangs Probleme bereitet. Ein Problem einer hohen Masse ist z.B., daß es bei einer Anlage an einem Gegenkontakt zum Auftreten von Schwingungen kommen kann, welche ein zeitweiliges Abheben des Kontaktes von dem Gegenkontakt bewirken. Dies insbesondere dann, wenn der Kontakt in beschleunigter Weise an den Gegenkontakt herangeführt wird. Bei einem derartigen Aufschlagen des Kontaktes kann es zu Impulserscheinungen kommen, die ein mehrfaches Abheben des Kontaktes bewirken, wodurch der eigentlich erwünschte Stromfluß unterbrochen wird.
Aufgrund dieser Probleme ist im Stand der Technik bereits vorgeschlagen worden, elektrische Schalter mit als Hohlform-Abschnitten ausgebildeten Kontakten auszurüsten. So zeigt die EP 1 638 119 A2 einen elektrischen Kontakt, der einen Hohlform-Abschnitt aufweist. In Erk. A., Schmelzle, M.: Grundlagen der Schaltgerätetechnik, Springer-Verlag, Berlin [u.a.], 1974, Seite 186 bis 190, werden mathematische Grundlagen für das Auftreten von Prellkräften beschrieben. Kontakte mit Hohlform-Abschnitten werden schließlich auch in der DE 33 28 360 C2 gezeigt.
In den aufgezeigten Druckschriften sind Schalter beschrieben, welche eine relativ große Bauform haben. Demgegenüber soll nach der oben genannten Gattung ein Mikroschalter hinsichtlich seiner Schalteigenschaften verbessert werden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Mikroschalter der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, bei dem das Auftreten von Schwingungen beim Heranführen an einen Gegenkontakt nicht gegeben ist und bei dem zusätzlich ein guter elektrischer Kontakt herstellbar ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kontakt eine etwa Hohlzylinderform aufweist, wobei der Kontakt wenigstens eine Kontaktoberfläche hat, auf welche eine Edelmetallschicht selektiv und nur einseitig aufgebracht ist, und wobei das Bauteil ein Stanzbauteil ist, an welches der Kontakt einstückig angeformt ist.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Schalter ist der Kontakt nicht aus einem vollen Material gefertigt. Vielmehr liegt eine Bauform als etwa Holzylinderform vor, wodurch auf vorteilhafte Weise eine äußere Gestaltung wie bei einem Kontakt aus vollem Material ermöglicht ist, wobei aber auf der Gegenseite eine deutliche Reduzierung der Masse des Kontaktes erreicht ist. Dieser massereduzierte Kontakt stellt somit die gleiche elektrische Kontaktfläche wie ein Kontakt aus Vollmaterial zur Verfügung, allerdings ist bei ihm das Auftreten von Schwingungen beim Aufschlagen auf einen Gegenkontakt nicht gegeben. Der erfindungsgemäße Kontakt weist nämlich nicht die für das Auftreten von Impulsen erforderliche Masse auf. Die Masse des Hohlzylinderform-Kontaktes ist nämlich gegenüber einem Kontakt aus vollem Material deutlich reduziert.
Durch die Hohlzylinderform wird mit dem Mantel des Zylinders eine Kontaktfläche ausgebildet, die sich an verschieden ausgebildete Gegenkontakte anlegen kann. Der Gegenkontakt kann vorzugsweise auch eine Zylinderform aufweisen, beide Längsachsen der Zylinder können dabei um einen Winkel von etwa 90° zueinander verlaufen. Gegenkontakt und Kontakt bilden dann eine punktförmige (bei Berücksichtigung der Abplattung kreisförmige) Kontaktstelle, die ihre Form auch bei Winkelfehlern der beteiligten Kontakte beibehält.
Nach dem Stand der Technik werden Kontakte, die niedrige Ströme leiten (Steuerströme) mit einer Edelmetallschicht, vorzugsweise Gold(-Legierungen), versehen. Bei dem verwendeten Vollmaterial wird typischerweise eine größere Fläche veredelt, als für die Schaltfunktion erforderlich ist und z.B. mit einer Edelmetallschicht versehen.
Nach der Erfindung wird eine Edelmetallschicht selektiv nur in den an der Funktion beteiligten Bereichen aufgebracht, wodurch Edelmetall eingespart wird. Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung haben die Kontaktflächen eine größere Härte als bei dem Vollmaterial. Die höhere Härte ermöglicht eine Reduzierung der Schichtdicke. Bei bestimmten Anwendungen kann bei dieser Ausführung einseitig die Edelmetallschicht weggelassen werden oder als reiner Transportschutz auf ein äußerstes Minimum reduziert werden, da sich die funktionell nötige Edelmetallschicht durch Materialübertragung vom Gegenkontakt ergibt. Die so gebildeten Kontaktflächen sind für die elektrischen und mechanischen Beanspruchungen besser geeignet als Kontaktflächen aus Vollmaterial.
Zur weiteren Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die etwa Hohlzylinderform aus einem umgeformten planen Material ausgebildet ist. Das plane Material kann ein elektrisch leitendes Material sein, das beispielsweise durch einen Stanzvorgang ausgebildet wurde. Bei dem erfindungsgemäßen Schalter ist an dieses plane Material kein von außen zuzuführender Kontakt aus vollem Material anzubringen, sondern der als Hohlzylinderform ausgebildete Kontakt kann z.B. durch ein Aufrollen des Materials selbst gebildet werden. Dadurch ist auch die Herstellung des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters vereinfacht.
Die Festkontakte können ebenfalls durch Umformen ohne zusätzliches Vollmaterial gebildet werden.
Erfindungsgemäß wird ein Arbeitsschritt (Fügen des Vollmaterials an den Träger) bei der Herstellung eingespart sowie insgesamt das Kontaktverhalten gegenüber dem Stand der Technik verbessert. Weiches Material wird nicht aufgetragen, das härtere Grundmaterial hält den mechanischen Beanspruchungen beim Schaltstoß besser stand. Es kommt zu keinen oder nur minimalen plastischen Verformungen. Beim Schalten kommt es zu Relativbewegungen der Kontaktfläche. Härtere Flächen widerstehen dem daraus resultierenden Reibverschleiß besser. Werden die Kontaktflächen wie vorgeschlagen durch Umformen gebildet (z. B. rollen, prägen) so ergibt sich eine weitere Härtezunahme infolge des Umformprozesses.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1: eine Draufsicht eines Bauteils eines elektrischen Schalters mit einem elektrischen Kontakt und
2: eine Seitenansicht eines Bauteils gemäß 1
Bei dem Bauteil des Schalters in 1 handelt es sich um ein Stanzbauteil 1 aus einem elektrisch leitenden Material. In einem Abschnitt dieses Stanzbauteils 1 ist ein elektrischer Kontakt 2 ausgebildet. Dieser Kontakt 2 ist mit den übrigen Bereichen des Stanzbauteils 1 einstückig verbunden.
2 zeigt, daß der Kontakt 2 eine Hohlzylinderform aufweist. Der Kontakt 2 ist durch ein Aufrollen des im Stirnbereich des Stanzbauteils 1 angeordneten Materials des Stanzbauteils 1 ausgebildet. Die Winkel α und α' zeigen die Oberflächenbereiche des Kontaktes 2 an, in denen sich Kontaktoberflächen 3 des Kontaktes 2 befinden. Mit diesen Bereichen kann der Kontakt 2 an einen nicht weiter dargestellten Gegenkontakt angelegt werden.
Das Stanzbauteil 1 besteht beispielsweise aus Messing, welches eine Dicke von ca. 0,5 mm aufweist. Im Bereich der Kontaktoberfläche 3 ist in das Messing eine Edelmetallschicht eingebracht.

Claims

Elektrischer Mikroschalter, umfassend zumindest einen elektrischen Kontakt, wobei der Kontakt als Hohlform-Abschnitt eines Bauteils aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (2) eine etwa Hohlzylinderform aufweist, wobei der Kontakt (2) wenigstens eine Kontaktoberfläche (3) hat, auf welche eine Edelmetallschicht selektiv und nur einseitig aufgebracht ist, und wobei das Bauteil (1) ein Stanzbauteil ist, an welches der Kontakt (2) einstückig angeformt ist.
Elektrischer Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa Hohlzylinderform aus einem umgeformten planen Material ausgebildet ist.