DE102012007075A1

DE102012007075A1 - Schalteranordnung für elektrische Ströme, umfassend zumindest zwei kurzzuschließende Kontakte

Info

Publication number: DE102012007075A1
Application number: DE102012007075A
Authority: DE
Inventors: Martin Koepsell
Original assignee: Johnson Electric Germany GmbH and Co KG
Current assignee: KOEPSELL, MARTIN, DE
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-10-17
Also published as: CN103377838B; US8704622B2; CN103377838A; US20130271246A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung für elektrische Ströme, umfassend zumindest zwei zu schließende und zu öffende Kontakte, wobei zumindest einer der Kontakte durch Abschnitte einer elektrischen Leitungsbahn innerhalb einer Folie ausgebildet ist. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Schaltungsanordnung dadurch aus, dass der Folie zumindest ein Magnet zugeordnet ist und dass wenigstens ein Wirkkörper im magnetischen Feld des Magneten anordbar ist, wobei der Wirkkörper ein ferromagnetisches Bauteil ist, das gegenüber dem Magneten auf der anderen Seite der Folie anordbar ist. Insbesondere sind wenigstens zwei Dauermagnete vorgesehen, wobei jeweils ein Magnet auf einer Seite der Folie angeordnet ist und wobei die Polaritäten beider Magnete in gleicher Ausrichtung sind. Wenigstens einer der Magnete ist zudem in einer Schiebeführung lageveränderbar aufgenommen, wobei die Schiebeführung einen Hub ≥ 0,5 mm hat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteranordnung für elektrische Ströme, umfassend zumindest zwei schaltbare Kontakte, wobei zumindest einer der Kontakte durch Abschnitte einer elektrischen Leitungsbahn innerhalb einer Folie ausgebildet ist.
Schalteranordnungen der eingangs genannten Gattung sind für verschiedene Anwendungen bekannt. Ein Schalter hat wenigstens zwei Kontakte, welche miteinander kontaktiert und geöffnet werden. Bei Kontakt wird ein elektrischer Leitungsfluss über den Schalter hergestellt. Das Kurzschließen kann dabei durch eine Annäherung durch beide Kontakte selbst erfolgen.
Neben Drahtkontakten oder Kontakten auf Leiterplatten haben sich elektrische Leitungsbahnen in Folien etabliert. Beispielsweise werden auf Kunststoffträgern Kupferbahnen angeordnet. Es können Schalter auf diese Leitungsbahnen aufgelötet werden, es ist aber auch möglich, die Leitungsbahnen abschnittsweise freizulegen und direkt selbst als Schaltkontakte zu benutzen, DE 10 2012 005 964.7 .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schalteranordnung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, mit der das Ausbilden des Schalters zumindest teilweise als Folie für eine kompakte Schalterausbildung sowie für eine Schalterausbildung mit guter Schalthaptik ausgenutzt wird.
Ein geeignetes Anwendungsgebiet sind Schließsysteme im Automobil (Türen, Heck-, Frontklappe und Schiebedächer). Für die händische (manuelle) Betätigung der Schließsysteme, sind nur Schalter geeignet, die einen Sprungmechanismus enthalten. Damit ist gemeint, dass es bei einer bestimmten Position des Betätigungselementes zu einem selbstständigen Umspringen des Schalters kommt unabhängig von einer (weiteren) Bewegung des Betätigungselementes. Nach Stand der Technik wird dies mit einem mechanischen Kipp-Sprung-Mechanismus erreicht. Bei sogenannten Schiebeschaltern entstehen abhängig von Betätigungsposition und Betätigungsgeschwindigkeit indifferente Schaltzustände, die weder auf noch geschlossen sind. Sie sind deshalb für händische Betätigung nicht geeignet, sondern nur in Verbindung mit Antrieben, die Fremdenergie nutzen, geeignet. Für die Kombination mit einer Folie sind die bekannten Kipp-Sprung-Mechanismen nicht geeignet bzw. wären sehr umständlich weil sie nicht zu den Besonderheiten von Folien passen. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird passend zu einer Schaltfolie ein neuartiger Sprungmechanismus dargestellt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Folie zumindest ein Magnet zugeordnet ist und dass wenigstens ein Wirkkörper im magnetischen Feld des Magneten anordbar ist.
Auf die Folie, welche zur Ausbildung der Schalteranordnung beiträgt, wird mit einem Magneten eingewirkt. Die Folie besteht aus nicht-metallischen Material, die Leitungsbahnen bestehen vorzugsweise aus Kupfer oder aus einem nicht ferromagnetischen Material, so dass die Folie durch den Magneten nicht beeinflusst wird. Erfindungsgemäß wird im magnetischen Feld des Magneten ein Wirkkörper angeordnet, dieser kann aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet sein. Der Wirkkörper wird so im magnetischen Feld des Magneten angeordnet, dass durch den Magneten eine Bewegung der Folie erfolgen kann. Der Magnet wird beispielsweise durch den Wirkkörper angezogen, dabei kann der Magnet die Folie ein Stück weit mitnehmen und gegen einen Gegenkontakt führen. Wirkkörper und Magnet sind dann auf voneinander verschiedenen Seiten der Folie angeordnet.
Bei der erfindungsgemäßen Schalteranordnung wird somit nicht mechanisch auf die Folie oder auf ein anderes der Folie zugeordnetes Bauteil eingewirkt, sondern mit Hilfe eines Magneten. Magnete können kompakt ausgebildet sein, sie arbeiten ohne Verschleiß und führen aber doch eine Annäherungsbewegung an einen ferromagnetischen Wirkkörper sicher durch.
Der Magnet ist vorzugsweise ein Dauermagnet, dies trägt zur kompakten Ausbildung der Schalteranordnung bei. Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Magnete vorhanden sind, wobei jeweils ein Magnet auf einer Seite der Folie angeordnet ist und wobei die Polaritäten beider Magnete in gleicher Ausrichtung sind. Werden zwei Magnete verwendet, stehen zwei magnetische Felder zur Verfügung. Der Wirkkörper wird durch den zweiten Magnet ausgebildet, aufgrund der gleichen Ausrichtung der Polaritäten der Magnete ziehen sich diese Magnete stark an. Die Folie mit dem Kontakt wird zwischen den Magneten angeordnet, so dass bei einer Aufeinanderzubewegung der Magnete die Folie mitgenommen wird und gegen einen Gegenkontakt geführt wird.
Nach einer nächsten Weiterbildung ist vorgesehen, dass wenigstens einer der Magnete in einer Schiebeführung lageveränderbar aufgenommen ist. Die Annäherung der beiden Magnete kann durch verschiedene Bauelemente bewirkt werden. Es können Schwenkelemente oder Rollelemente vorgesehen sein, vorzugsweise wird eine Schiebeführung verwendet. Mit dieser kann durch ein Verschieben der eine Magnet dem anderen Magneten angenähert werden oder von diesem entfernt werden. Bei einer Annäherung erfolgt ein Schließen des Kontaktes, da sich die Magnete anziehen und die Folie mitnehmen können. Wird der eine Magnet von dem anderen Magnet wieder entfernt, löst sich die Anziehungskraft, die Folie kann sich aufgrund ihrer Eigenelastizität wieder von dem Gegenkontakt lösen, so dass der Stromkreis wieder geöffnet wird. Die Schiebeführung kann vorzugsweise einen Hub von ≥ 0,5 mm haben, so können Toleranzen im Umfeld der Schalteranordnung ausgeglichen werden.
Zur weiteren Ausbildung ist möglich, dass wenigstens auf einer Seite der Folie zumindest zwei Magnete vorgesehen sind, denen voneinander verschiedene Schaltkreise auf der Folie zugeordnet sind. Diesen beiden Magneten auf einer Seite der Folie kann auf der anderen Seite der Folie ein Magnet zugeordnet sein, der in der Schiebeführung angeordnet ist. Mit der Schiebeführung wird dann dieser eine Magnet einem der beiden Magnete auf der anderen Seite zugeordnet, woraufhin sich diese Magnete aneinander anziehen und den zugeordneten Schaltkreis auf der Folie schließen. Der andere Schaltkreis bleibt geöffnet, erst wenn mit der Schiebeführung der eine Magnet zu diesem Schaltkreis und dem anderen Magneten geführt wird, ist ein Schluss dieses zweiten Schaltkreises möglich.
Zu konstruktiven Ausbildung der Schiebeführung sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Schiebeführung ein ortsfestes Gehäuse und einen im Gehäuse verschiebbaren Schieber hat, wobei sowohl im Gehäuse als auch im Schieber jeweils ein Schieber-Dauermagnet mit gleich ausgerichteter Polarität angeordnet ist.
Neben den Magneten für das Schalten der Folie sind weitere Dauermagnete vorgesehen, nämlich Schieber-Dauermagnete. Sie wirken auf die Bewegung des Schiebers ein, eine Schiebebewegung im Gehäuse. Der Schieber kann eine Ausgangsposition haben, in der die Schieber-Dauermagnete einander angenähert sind. Aufgrund gleich ausgerichteter Polarität ziehen sie sich in dieser Anordnung einander an. Wird nun der Schieber durch eine Krafteinbringung von außen verschoben, so nimmt er den einen Dauermagneten mit. Lässt die Krafteinwirkung auf den Schieber von außen nach, bewirkt dieser mitgenommene Dauermagnet eine selbstständige Rückführung des Schiebers, bis er wieder an dem im Gehäuse angeordneten Dauermagnet herangekommen ist und seine Ausgangsposition erreicht. Eine Feder oder eine andere Rückführmöglichkeit wird nicht benötigt, zudem bewirkt die Rückstellung durch die Dauermagnete eine Schalthaptik, die Verlässlichkeit und Zuverlässigkeit signalisiert.
Die Polarität des Dauermagneten im Schieber ist vorzugsweise entgegengesetzt zu den Polaritäten der der Folie zugeordneten Magnete ausgerichtet. Kommt der Schieber mit seinem Dauermagneten in die Nähe der der Folie zugeordneten Magnete, kann durch die entgegengesetzte Polarität eine Abstoßung erfolgen, wobei diese Abstoßung dazu dienen kann, einen Magneten zu der Folie hinzuführen oder von der Folie wegzuführen.
Zur weiteren Ausbildung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass beide Kontakte durch Abschnitte elektrischer Leitungsbahnen innerhalb zweier Folien ausgebildet sind und dass beide Folien in einem isolierenden Abstand übereinanderliegend angeordnet sind. Dieser isolierende Abstand ist im nichtgeschlossenen Stromkreiszustand gegeben, er wird durch das Annähern wenigstens eines Magneten und eines ferromagnetischen Wirkkörpers aufgehoben.
Wirkkörper und Magnet nähern sich einander an, dabei werden die beiden Folien zwischen Wirkkörper und Magnet eingeklemmt und die Kontakte legen sich aufeinander.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Schalteranordnung für elektrische Ströme,
2: eine Durchsichtdarstellung der Bauteile der Schalteranordnung gemäß 1,
3: eine Schnittansicht der Schaltanordnung in 1 sowie
4–6: weitere Schnittansichten gemäß 3 mit voneinander verschiedenen Betriebszuständen der Schalteranordnung.
Die Schalteranordnung in 1 weist ein zweiteiliges quaderförmiges Gehäuse 1 mit einem innenliegenden Schieber 2 (3) auf. Der Schieber 2 hat einen nach außen vorstehenden Stößel 3, dieser kann mit anderen Bauteilen in eine Verschiebung des Schiebers 2 auslösender Weise in Wirkverbindung treten. 2 und 3 zeigen, dass zwischen die beiden Bauteile des Gehäuses 1 Folien 4, 5 mit Leiterbahnen 6 eingeführt sind. Die Leiterbahnen 6 sind im Inneren des Gehäuses 1 abschnittsweise offen, so dass sie bei einem direkten Aufeinanderliegen b. h. zwischen den Folien 4 und 5 einen Stromkreis ausbilden.
Unterhalb der Folie 4 sind im Gehäuse 1 zwei Magnete 7 angeordnet. Die Anordnung dieser Magnete 7 erfolgt in Bauräumen innerhalb des Gehäuses 1, der Bauraum ist dabei etwas höher als die Höhe jedes Magneten 7. 3 zeigt, dass der linke Magnet 7 angehoben, während der rechte Magnet 7 auf dem Boden des Bauraums aufsteht.
Das Anheben des linken Magneten 7 erfolgt mit einem weiteren Magnet 8 oberhalb der Folie 5. Die Magnetfelder der Magnete 7 und 8 sind gleich ausgerichtet, so dass sich die Magnete 7 und 8 einander anziehen. Beim Anziehen werden die Folien 4 und 5 aufeinander gepresst und der Kontakt geschlossen. Die verschiedenen Pole der Magnete 7, 8 sind durch abweichende Straffierungen deutlich gemacht.
Die den Folien zugeordneten Magnete 7, 8 sind kompakt ausgebildet, innerhalb des Schiebers 2 und des Gehäuses 1 sind noch größere Dauermagnete 9, 10 angeordnet. Die Polaritäten der Dauermagnete 9, 10 sind gleich ausgerichtet, daher ziehen sich die Dauermagnete 9, 10 an, der Dauermagnet 9 ist in seinem Aufnahmeraum innerhalb des Schiebers 2 angehoben und gegen den Dauermagneten 10 geführt.
4 entspricht 3. Eine Kraft von außen entlang Pfeil 11 wird auf den Schieber 2 ausgeübt, das Einleiten der Kraft erfolgt dabei über den Stößel 3. Dieser äußeren Kraft wirkt eine Magnetrückstellkraft entlang Pfeil 12 entgegen, da sich die Dauermagnete 9, 10 einander anziehen. Im in 4 gezeigten Zustand ist ein erster Stromkreis auf den Folien 4 und 5, der dem linken Dauermagnet 7 zugeordnet ist, geschlossen.
In 5 ist der Schieber 2 soweit verschoben, dass der Magnet 8 zwischen beiden Magneten 7 angeordnet ist. Beide Magnete 7 sind nicht in Wechselwirkung mit den Magneten 8, daher ist diese Position eine AUS-Position, in der kein Stromkreis auf den Folien 4 und 5 geschlossen ist.
6 zeigt schließlich den maximalen Verschiebezustand des Schiebers 2. Der Magnet 8 ist dem rechten Magneten 7 angenähert, so dass jetzt ein Stromkreis in diesem Bereich geschlossen wird. Der Dauermagnet 9 im Schieber bewirkt durch sein Vordringen in den Bereich des linken Magneten 7 ein Wegführen des linken Magneten 7 von der Folie 4, da die Polaritäten von Dauermagnet 9 und Magnet 7 einander entgegengesetzt sind und sich diese Magnete 9, 7 voneinander abstoßen. Im Bereich des rechten Magneten 7 erfolgt ein Wegführen der Folien 4 und 5 voneinander aufgrund der Eigenelastizität dieser Folien 4, 5.
4 bis 6 zeigen, dass die von außen entlang Pfeil 11 aufzubringende Kraft mit zunehmender Verschiebung des Schiebers 2 geringer wird, während auch die magnetische Rückstellkraft gemäß 12 geringer wird. Bei zunehmender Entfernung der beiden Dauermagneten 9 und 10 voneinander, wird die magnetische Rückstellkraft geringer, diese Kraftverläufe ergeben aber eine angenehme Schalthaptik.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012005964 [0003]

Claims

Schalteranordnung für elektrische Ströme, umfassend zumindest zwei zu schließende und zu öffende Kontakte, wobei zumindest einer der Kontakte durch Abschnitte einer elektrischen Leitungsbahn innerhalb einer Folie ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Folie (4) zumindest ein Magnet (7) zugeordnet ist und dass wenigstens ein Wirkkörper im magnetischen Feld des Magneten (7) anordbar ist, wobei der Wirkkörper ein ferromagnetisches Bauteil ist, das gegenüber dem Magneten (7) auf der anderen Seite der Folie (4) anordbar ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) ein Dauermagnet ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Magnete (7, 8) vorgesehen sind, wobei jeweils ein Magnet (7, 8) auf einer Seite der Folie (4) angeordnet ist und wobei die Polaritäten beider Magnete (7, 8) in gleicher Ausrichtung sind.
Schalteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Magnete (7, 8) in einer Schiebeführung lageveränderbar aufgenommen ist.
Schalteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeführung einen Hub ≥ 0,5 mm hat.
Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens auf einer Seite der Folie (4) zumindest zwei Magnete (7) vorgesehen sind, denen voneinander verschiedene Schaltkreise auf der Folie (4) zugeordnet sind.
Schalteranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeführung ein ortsfestes Gehäuse (1) und einen im Gehäuse (1) verschiebbaren Schieber (2) hat, wobei sowohl im Gehäuse (1) als auch im Schieber (2) jeweils ein Schieber-Dauermagnet (9, 10) mit gleich ausgerichteter Polarität angeordnet ist.
Schaltanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarität des Dauermagneten (9) im Schieber (2) entgegengesetzt zu den Polaritäten der der Folie (4) zugeordneten Magnete (7, 8) ausgerichtet ist.
Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kontakte durch Abschnitte elektrischer Leitungsbahnen innerhalb zweier Folien (4, 5) ausgebildet sind und dass beide Folien (4, 5) in einem isolierenden Abstand übereinander liegend angeordnet sind.