DE102012005964A1

DE102012005964A1 - Schalteranordnung für elektrische Ströme, umfassend zumindest zwei kurzzuschließende Kontakte

Info

Publication number: DE102012005964A1
Application number: DE102012005964A
Authority: DE
Inventors: Martin Koepsell
Original assignee: Johnson Electric Germany GmbH and Co KG
Current assignee: KOEPSELL, MARTIN, DE
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-09-26
Also published as: JP2013201131A; US20130248342A1; CN103325602A

Abstract

Bei einer Schalteranordnung für elektrische Ströme, umfassend zumindest zwei kurzzuschließende und/oder zu öffnende Kontakte, ist vorgesehen, dass zumindest einer der Kontakte durch Abschnitte einer elektrischen Leitungsbahn innerhalb einer Folie ausgebildet ist und dass ein Schaltelement vorgesehen ist, das einen Hub ≥ 0,5 mm hat. Dieses Schalteranordnung ist rationell fertigbar, sie zeichnet sich durch wenige Bauteile sowie eine möglichst geringe Bauhöhe aus. Darüber hinaus ist sie dazu in der Lage, im Umfeld der Schalteranordnung vorhandene Intoleranzen auszugleichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung für elektrische Ströme, umfassend zumindest zwei kurzzuschließende Kontakte.
Schalteranordnungen der eingangs genannten Gattung sind in vielfältiger Form und für vielfältige Anwendungen bekannt. Ein Schalter hat wenigstens zwei Kontakte, welche miteinander kurz geschlossen werden. Durch diesen Kurzschluss wird ein elektrischer Leitungsfluss über den Schalter hergestellt. Das Kurzschließen kann dabei durch eine Annäherung der beiden Kontakte selbst erfolgen, unter Umständen kann auch ein dritter Kontakt als Überbrückungskontakt hinzutreten.
Kontakte können durch Drähte ausgebildet sein, bekannt sind auch Kontakte auf Leiterplatten durch auf Kunststoffträgern befindliche Kupferbahnen. Auf derartige Leiterplatten können Schalter aufgelötet werden. Eine sichere Funktionsweise ist herstellbar, jedoch ist durch eine Leiterplatte und durch einen aufgelöteten Schalter einerseits ein erhöhter Montageaufwand nötig, zum anderen ergibt sich häufig eine größere Bauhöhe, welche bei einigen Anwendungsfällen im Wege ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteranordnung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, welche rationell fertigbar ist und sich durch wenige Bauteile sowie eine möglichst geringe Bauhöhe auszeichnet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest einer der Kontakte durch Abschnitte einer elektrischen Leitungsbahn innerhalb einer Folie ausgebildet ist und dass ein Schaltelement vorgesehen ist, das einen Hub ≥ 0,5 mm hat.
Neben festen Leiterplatten haben sich flexible Folien mit Leitungsbahnen etabliert. Sie können mit elektrischen Bauelementen in Kontakt gebracht werden, elektrische Ströme werden über sie geleitet. Nach der Erfindung wird nun vorgeschlagen, eine derartige Folie in das Ausbilden einer Schalteranordnung einzubeziehen, also nicht einen externen Schalter mit Kontakten und Gehäuse an einer Folie zu befestigen, sondern die Folie mit ihren elektrischen Leitungsbahnen in den Aufbau der Schalteranordnung zu integrieren.
Erfindungsgemäß ist dafür vorgesehen, dass wenigstens einer der kurzzuschließenden Kontakte durch Abschnitte einer elektrischen Leitungsbahn innerhalb der Folie ausgebildet ist. Die Leitungsbahn in der Folie kann freigelegt sein, so dass sie einer elektrischen Kontaktierung zum Übertragen von Strom zur Verfügung steht. Auf diese Leitungsbahn kann durch einen anderen Kontakt der Schalteranordnung anliegend Bezug genommen werden, so dass ein elektrischer Leitungsfluss geöffnet oder geschlossen wird.
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Schaltelement mit einem Hub von ≥ 0,5 mm vorgesehen. Dieses Schaltelement legt einen relativ großen Weg zurück, dadurch ist es dazu in der Lage, auftretende Toleranzen auszugleichen. Dass dabei eine Folie zur Ausbildung der Kontakte dient, führt zu einer Geräuschreduzierung. Das Annähern bzw. Entfernen von Folienabschnitten zueinander bzw. von zusätzlichen Bauteilen an diese Folien kann geräuschlos erfolgen, beispielsweise durch ein Gleiten über die glatte Folie.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung können auch beide kurzzuschließenden Kontakte durch Abschnitte von elektrischen Leitungsbahnen innerhalb einer Folie ausgebildet sein. Die Kontakte können sich beispielsweise in einem Abstand zueinander befinden, dann ist ein Stromkreis geöffnet, werden die Kontakte z. B. durch Aufbringen von Druck auf die Folie einander angenähert, wird der Kontakt geschlossen und damit das Fließen von Strom ermöglicht.
Auch bei Anordnung beider Kontakte innerhalb einer Folie kann zusätzlich ein Überbrückungskontakt zum Kurzschließen der Kontakte vorgesehen sein, auch der Überbrückungskontakt ist innerhalb der Folie anordbar. Wieder kann z. B. ein Druck von außen auf den Überbrückungskontakt ausgeübt werden, so dass sich dieser an die beiden elektrischen Kontakte annähert, schließlich an diesen anliegt und somit eine Überbrückung herstellt.
Das Anordnen der Leitungskontakte wie auch eines Überbrückungskontaktes innerhalb einer Folie ermöglicht zunächst eine sehr geringe Bauhöhe. Darüber hinaus ist die Herstellung derartiger Kontakte automatisierbar und damit vereinfacht, da die Kontaktherstellung in die Folienherstellung integriert sein kann. Die Folie zeichnet sich darüber hinaus durch eine geschlossene Ausbildung aus, so dass die erfindungsgemäße Schalteranordnung gegen äußere Einflüsse, wie Feuchtigkeit oder Staub, abgedichtet ist.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein kurzzuschließender Kontakt mit einem Schaltelement beaufschlagt ist, das innerhalb der Folie angeordnet ist. Diese Ausbildung zeigt eine weitere Alternative, hier kann ein Schaltelement zur Beaufschlagung eines kurzzuschließenden Kontaktes vorgesehen sein, beispielsweise ein Schaltelement mit einem Knackfrosch oder einem ähnlichen, eine bestimmte Schalthaptik hervorrufenden Bauteil.
Bei Folie angeordneten der Ausbildung von in der kurzzuschließenden Kontakten und einem Überbrückungskontakt ist vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen diesen Kontakten zunächst ein isolierender Abstand ausgebildet ist und dass ein Schaltmittel zum Aufheben dieses Abstandes vorhanden ist. Neben der Folie mit den verschiedenen Kontakten ist für die Ausbildung der Schalteranordnung noch ein Schaltmittel vorhanden, dieses Schaltmittel dient zur Annäherung des Überbrückungskontaktes an die kurzzuschließenden Kontakte. Das Schaltmittel ermöglicht also das Öffnen bzw. Schließen der Schalteranordnung.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die kurzzuschließenden Kontakte und der Überbrückungskontakt übereinander angeordnet sind. Dazu kann die Folie insbesondere aufeinnanderliegende Folienschichten aufweisen, wobei den einzelnen Folienschichten die kurzzuschließenden Kontakte bzw. der Überbrückungskontakt zugeordnet sind. Wird dann von oben ein Druck auf den Überbrückungskontakt ausgeübt, nähert sich der Überbrückungskontakt der Schicht mit den kurzzuschließenden Kontakten an und schließt diese kurz. Im Normalzustand ist ein Abstand zwischen den Kontakten an ausgebildet, dazu kann zwischen den Folienschichten mit den Kontakten zumindest eine einen Zwischenraum schaffende Abstandsschicht angeordnet sein.
Zur Ausbildung des Schaltmittels sieht dann eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Schaltmittel ein in einer Schiebeführung aufgenommener Schieber mit auf den Überbrückungskontakt einwirkenden Andrückmitteln ist. Bei einem Verschieben des Schiebers wirken die Andrückmittel auf den Überbrückungskontakt ein, durch das Einwirken wird dieser an die kurzzuschließenden Kontakte angenähert, bis schließlich ein Kurzschluss hergestellt ist. Der Umweg des Andrückens über einen Schieber ermöglicht das bereits oben genannte Vorsehen größerer Toleranzen für die Umgebung der Schalteranordnung. Die Schiebebewegung kann so lang ausgebildet sein, dass sie sicher zu einem Annähern des Überbrückungskontaktes an die kurzzuschließenden Kontakte führt. Die Schiebeführung erfolgt zudem zum Öffnen und Schließen eindimensional, eine Bewegungsrichtung quer zu dieser eindimensionalen Bewegung ist nicht vorgesehen. Dadurch tritt ein geringerer Verschleiß auf, so dass der Schalter eine lange Standzeit hat und dabei über seine Lebensdauer ein konstantes elektrisches Signal liefert.
Die Schiebeführung kann durch ein Gehäuse ausgebildet sein, in das sich die Folie abschnittsweise hinein erstreckt. Dieses Gehäuse ist beispielsweise aus zwei Gehäusehälften ausgebildet, welche von verschiedenen Seiten der Folie dieser und einander angenähert wurden und zu einem Gehäuse zusammengesetzt sind. Mit der Folie werden die Kontakte bis in das Innere des Gehäuses geführt, dort sind sie mit einem im Gehäuse gehaltenen Schieber beeinflussbar.
Zur Ausbildung der Schalteranordnung kann noch vorgesehen sein, dass der Schieber in der Schiebeführung mit wenigstens einer Druckfeder beaufschlagt ist und zumindest einen aus der Schiebeführung herausvorstehenden Stößel aufweist. Der Stößel kann eine Druckbewegung auf den Schalter aufnehmen, beispielsweise im Inneren eines Kraftfahrzeuges durch Annäherung einer Autotür oder dergleichen. Bei Auftreten dieses Druckes auf den Stößel wird dieser entgegen der Druckfeder in der Schiebeführung verschoben, dadurch drückt das Andrückmittel den Überbrückungskontakt gegen die kurzzuschließenden Kontakte. Lässt der Druck auf den Stößel nach, führt die Druckfeder den Stößel wieder in seine Ausgangsposition zurück, die Schalteranordnung wird dabei geöffnet.
Es kann noch vorgesehen sein, dass wenigstens ein kurzzuschließender Kontakt durch einen auf die Folie elektrisch leitend aufgebrachten Kontaktkörper ausgebildet ist. Ein Kontaktkörper kann massiver ausgebildet sein als eine Leitungsbahn in der Folie. Mit derartigen Kontaktkörpern können vorteilhaft auch Ströme mit größeren Stromstärken über die Schalteranordnung geleitet werden.
Zur weiteren Ausbildung kann schließlich vorgesehen sein, dass die Folienschichten aus ein und derselben Folie ausgebildet sind, welche wenigstens abschnittsweise in einem abgeknickten bzw. umgebogenen Zustand vorliegt. Die verschiedenen Schichten mit den Kontakten können auf diese Weise durch ein und dieselbe Folie ausgebildet werden, welche zuerst umgebogen wurde und dann mit voneinander verschiedenen Abschnitten direkt aufeinanderliegt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schalteranordnung für elektrische Ströme,
2: eine weitere perspektivische Ansicht der Schalteranordnung gemäß 2 nach Drehung um 180° und nach Wegnahme einer Gehäusewand,
3: eine maßstäblich vergrößerte und schematische Schnittansicht eines Bauteils der Schalteranordnung gemäß 1,
4: eine alternative Ausbildung des in 3 gezeigten Bauteils der Schalteranordnung gemäß 1, und
5: eine weitere alternative Ausbildung des Bauteils gemäß 3 einer Schalteranordnung gemäß 1.
Die Schalteranordnung in 1 hat ein aus zwei Gehäusewänden ausgebildetes Gehäuse 1 sowie einen aus dem Gehäuse 1 herausführenden Stößel 2. Das Gehäuse 1 hat eine flache Bauform. in das Innere des Gehäuses 1 steht eine Folie 3 vor, die Folie 3 hat Leitungsbahnen 4.
2 zeigt die Schalteranordnung ohne eine der in 1 genannten Gehäusewände und ohne die Folie 3. Der Stößel 2 ist Teil eines Schiebers 5, der in einer durch das Gehäuse 1 ausgebildeten Schiebeführung gehalten ist. Der Schieber 5 ist dabei mit zwei Druckfedern 6 beaufschlagt. Auf der in 2 gezeigten Oberseite des Schiebers ist ein Vorsprung 7 angeordnet, mit dem entlang des Pfeils 8 ein Druck ausgeübt werden kann. Der Vorsprung 7 bildet ein Andrückmittel aus.
1 zeigt, dass dem Schieber 5 mit dem Stößel 2 die Folie 3 unmittelbar zugeordnet ist. Der Aufbau der Folie 3 ist in 3 in einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Folie 3 besteht von unten nach oben zunächst aus einer Klebelage 8, dann einer Folienschicht 9, welche Leitungsbahnen 4 trägt. Die Leitungsbahnen 4 können beispielsweise aus Silber ausgebildet sein bzw. eine Silberbeschichtung tragen. Ein alternatives Material kann Kupfer mit Edelmetallbeschichtung sein. Auf der Folienschicht 9 ist eine Abstandsschicht 10 angeordnet, welche eine weitere Folienschicht 11 zur ersten Folienschicht 9 in einem Abstand hält. Die weitere Folienschicht 11 trägt einen Überbrückungskontakt 12, der durch Ausüben eines Druckes entlang des Pfeils 8 gemäß 2 gegen die durch die Leitungsbahnen 4 gebildeten Kontakte gedrückt wird. Dadurch erfolgt ein Schließen der Schalteranordnung.
Der Schieber 5 mit Stößel 2 kann einen langen Weg verschoben werden, um zu einem Schließen des Kontaktes zu gelangen. 3 zeigt, dass in der Folienschicht 9 Kontaktbahnen 4 in zwei Bereichen einander angenähert sind, die Folienschicht 11 weist dafür auch zwei Überbrückungskontakte 12 auf. Mit dem Schieber 5 können somit zwei Kontakte nacheinander geöffnet oder geschlossen werden. Alternative Ausbildungen für die Ausgestaltung der Kontakte sind möglich.
4 zeigt eine alternative Ausbildung im Inneren der Folie 3. Auf einer ersten Folienschicht 9 befindet sich eine Klebeschicht 13 und darauf eine Kupferlage 14. Auf dieser Kupferlage 14 ist ein Schaltelement 15 angeordnet, das beispielsweise als sogenannter Knackfrosch ausgebildet ist.
Es ist wieder eine Abstandsschicht 10 vorhanden, auf diese folgen eine zweite Kupferlage 16, Klebelage 13 und weitere Folienschicht 11.
In 5 sind die Kupferlagen 14, 16 mit Kontaktkörpern 17 ausgerüstet. Diese sind elektrisch leitend auf die Kupferlagen 14, 16 aufgebracht, um hohe Stromstärken leiten zu können.

Claims

Schalteranordnung für elektrische Ströme, umfassend zumindest zwei kurzzuschließende und/oder zu öffnende Kontakte, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Kontakte durch Abschnitte einer elektrischen Leitungsbahn (4) innerhalb einer Folie (3) ausgebildet ist und dass ein Schaltelement vorgesehen ist, das einen Hub ≥ 0,5 mm hat.
Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kontakte von elektrischen Leitungsbahnen (4) innerhalb der Folie (3) ausgebildet sind.
Schalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auch ein Überbrückungskontakt (12) zum Kurzschließen der Kontakte vorgesehen ist und dass auch dieser innerhalb der Folie (3) angeordnet ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein kurzzuschließender Kontakt (12) mit einem Schaltelement (15) beaufschlagt ist, das innerhalb der Folie (3) angeordnet ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den kurzuschließenden Kontakten und dem Überbrückungskontakt (12) ein isolierender Abstand ausgebildet ist und dass das Schaltelement zum Aufheben dieses Abstandes vorgesehen ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzzuschließenden Kontakte und der Überbrückungskontakt (12) übereinander angeordnet sind.
Schalteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzzuschließenden Kontakte und der Überbrückungskontakt in aufeinanderliegenden Folienschichten (9, 11) angeordnet sind.
Schalteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Folienschichten (9, 11) mit den Kontakten zumindest eine einen Zwischenraum schaffende Abstandschicht (10) angeordnet ist.
Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement ein in einer Schiebeführung aufgenommener Schieber (5) mit auf den Überbrückungskontakt (12) einwirkenden Andrückmitteln ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeführung durch ein Gehäuse (1) ausgebildet ist, in das sich die Folie (3) abschnittsweise hinein erstreckt.
Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (5) in der Schiebeführung mit wenigstens einer Druckfeder (6) beaufschlagt ist und zumindest einen aus der Schiebeführung heraus vorstehenden Stößel (2) aufweist.
Schalteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein kurzzuschließender Kontakt durch einen auf die Folien (3) elektrisch leitend aufgebrachten Kontaktkörper (17) ausgebildet ist.
Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienschichten (9, 11) aus ein und derselben Folie (3) ausgebildet ist, welche in einem abgeknickten bzw. umgebogenen Zustand vorliegt.
Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Bauteile im Gehäuse (1) gegen Medien versiegelt ist.