DE19916795C1

DE19916795C1 - Druckschalter

Info

Publication number: DE19916795C1
Application number: DE1999116795
Authority: DE
Inventors: Alfred Heeb; Helfried Kamutzki
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2019-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckschalter, insbesondere Tastschalter, mit mindestens einem definierten Druckpunkt beim Schalten, der durch eine schraubenförmig gewundene Rückstellfeder (4) erzeugt wird, die mit einem Betätiger (2) zusammenwirkt, der in einem Gehäuse (3) hin- und herbewegbar aufgenommen ist. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckschalter der eingangs geschilderten Art bereitzustellen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. DOLLAR A Die Aufgabe ist dadurch gelöst, dass die Rückstellfeder (4) einen ersten abgespreizten Schenkel (16) aufweist, der an einer Kurve (20) anliegt, die an dem Gehäuse (3) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckschalter, insbesondere Tastschalter, mit mindestens einem definierten Druckpunkt beim Schalten, der durch eine schraubenförmig gewundene Rückstellfeder erzeugt wird, die mit einem Betätiger zusammenwirkt, der in einem Gehäuse hin- und herbewegbar aufgenommen ist.

Ein derartiger Druckschalter ist aus der EP 0 515 943 A2 bekannt. Bei dem bekannten Druckschalter ist der Betätiger gegen die Kraft einer am Gehäuse abgestützten Spiraldruckfeder längs verschiebbar. Der bekannte Druckschalter umfasst zusätzlich zu der Spiraldruckfeder eine etwa achsparallele Rastfeder, die aus einem kreisringförmigen Bodenteil und wenigstens einem achsparallel angeordneten federnden Schenkel besteht. An dem federnden Schenkel befindet sich im oberen Bereich eine Steuernase, die mit einer am Betätiger zusammenwirkenden Steuerkurve zusammenwirkt. Der bekannte Druckschalter ist kompliziert aufgebaut und demzufolge teuer in der Herstellung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckschalter der eingangs geschilderten Art bereitzustellen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere soll eine Montage des Druckschalters in einem SMD-Verfahren möglich sein.

Die Aufgabe ist bei einem Druckschalter, insbesondere Tastschalter, mit mindestens einem definierten Druckpunkt beim Schalten, der durch eine schraubenförmig gewundene Rückstellfeder erzeugt wird, die mit einem Betätiger zusammenwirkt, der in einem Gehäuse hin- und herbewegbar aufgenommen ist, dadurch gelöst, dass die Rückstellfeder einen ersten abgespreizten Schenkel aufweist, der an einer Kurve anliegt, die an dem Gehäuse ausgebildet ist. Durch die Rückstellfeder mit dem abgespreizten Schenkel wird sowohl der definierte Druckpunkt erzeugt als auch die Rückstellung des Betätigers.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kurve beginnend mit der Anlagefläche des ersten Schenkels fünf aufeinanderfolgende Abschnitte aufweist, von denen der erste, der dritte und der fünfte Abschnitt parallel zur Längsachse der Rückstellfeder verlaufen, und der zweite und der vierte Abschnitt zur Längsachse der Rückstellfeder geneigt sind, wobei der Abstand der Abschnitte zu der Längsachse der Rückstellfeder vom ersten Abschnitt zum fünften Abschnitt hin abnimmt. Dadurch werden zwei hintereinander angeordnete Druckpunkte erzeugt. Zwischen den Druckpunkten besteht eine deutlich fühlbare Differenz. Die Größe der zur Betätigung des Druckschalters erforderlichen Kraft hängt von der Federkonstanten der Rückstellfeder und von dem Neigungswinkel des zweiten und vierten Abschnitts der Kurve ab.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder einen zweiten abgespreizten Schenkel aufweist, der an dem Gehäuse festgelegt ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass sich die Rückstellfeder beim Aufbringen einer Betätigungskraft nicht verdreht. Eine derartige Verdrehsicherung trägt zur einwandfreien Funktion des Druckschalters bei.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des ersten Schenkels an dem Betätiger eine Führung für die Rückstellfeder vorgesehen ist. Die Führung sorgt dafür, dass sich die Rückstellfeder mit dem ersten Schenkel beim Betätigen des Betätigers definiert verformt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger einen Betätigungskopf aufweist, von dem ein innen hohl ausgebildeter Kreiszylinder ausgeht, der zusammen mit einer konzentrisch zu dem Kreiszylinder angeordneten Schürze die Führung für die Rückstellfeder bildet, wobei in der Schürze eine Aussparung für den ersten Schenkel der Rückstellfeder vorgesehen ist. Dadurch wird verhindert, dass durch eine unerwünschte Verformung der Windungen der Rückstellfeder die Funktion des ersten abgespreizten Schenkels gestört wird.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse eine Schaltfeder mit zwei Armen so angebracht ist, dass die Arme in Abhängigkeit von den definierten Druckpunkten mit zugehörigen Festkontakten verbunden werden. Dadurch wird eine besonders einfache und materialsparende Lösung zur Realisierung von zwei Schaltpunkten zur Verfügung gestellt. Durch die Verwendung von nur einer Schaltfeder wird der Zusammenbau des Druckschalters erheblich vereinfacht.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Schaltfeder ein Bügel angeformt ist, der mit einem zugehörigen Festkontakt verbunden ist. Die Verbindung mit dem Festkontakt kann durch Verkleben mit Leitkleber oder durch Einrasten hinter einer an dem Festkontakt ausgebildeten Kerbe hergestellt werden.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Betätiger ein Trennsteg ausgebildet ist, der in der Ausgangsstellung des Betätigers den Kontakt zwischen den beiden Armen der Schaltfeder und den zugehörigen Festkontakten unterbricht. Dabei ist der Trennsteg so ausgebildet, dass bei einer Betätigung des Betätigers die beiden Arme nacheinander mit den zugehörigen Festkontakten in Kontakt kommen. Die Taktilität des Druckschalters wird durch das Erreichen der beiden Schaltpunkte nicht beeinflusst.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Festkontakte in das Gehäuse teilweise eingebettet sind. Die Einbettung in das Gehäuse kann durch Umspritzen erfolgen. Dadurch wird verhindert, dass beim Löten verwendetes Fluxmittel mit den Festkontakten in Berührung kommt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfeder auf den in das Gehäuse eingebetteten Festkontakten angeordnet ist. Dadurch wird sicher verhindert, dass es zu einem Kurzschluss zwischen der Schaltfeder und den Festkontakten kommen kann.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfeder mit Hilfe von verformbaren Kunststoffnocken an dem Gehäuse angebracht ist. Dadurch wird eine einfache Montage der Schaltfeder ohne zusätzliche Befestigungselemente ermöglicht. Alternativ können auch Rastnasen an dem Gehäuse ausgebildet sein, um die Schaltfeder in Position zu halten.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse parallel zur Bewegungsrichtung des Betätigers Ausnehmungen für die Anschlussbeinchen eines Leuchtmittels vorgesehen sind, wobei die Enden der Anschlussbeinchen in Aussparungen befestigt sind, die in Lötanschlüssen ausgebildet sind, deren Enden quer zur Bewegungsrichtung des Betätigers aus dem Gehäuse herausragen. Ein Verbiegen der Anschlussbeinchen des Leuchtmittels beim Zusammenbau des Druckschalters ist nicht erforderlich. Der zusammengebaute Schalter kann in einem SMD- Verfahren montiert werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Druckschalter in der Draufsicht;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie V- V in Fig. 1;

Fig. 6 die Ansicht aus Fig. 2, wobei sich der Druckschalter in der gedrückten Stellung befindet;

Fig. 7 die Ansicht aus Fig. 3, wobei sich der Druckschalter in der gedrückten Stellung befindet;

Fig. 8 eine Schaltfeder aus dem in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Druckschalter in zwei verschiedenen Ansichten;

Fig. 9 eine Rückstellfeder aus dem in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Druckschalter in zwei verschiedenen Ansichten; und

Fig. 10 ein Kraftwegdiagramm des in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Druckschalters.

In den Fig. 1 bis 7 sind verschiedene Ansichten eines Druckschalters 1 dargestellt. Der Druckschalter 1 umfasst einen Betätiger 2, der in einem Gehäuse 3 parallel zu seiner Längsachse verschiebbar aufgenommen ist. Einer Verschiebung des Betätigers 2 wirkt die Vorspannkraft einer Rückstellfeder 4 entgegen.

Das Gehäuse 3 des Druckschalters 1 ist nach oben hin durch einen Deckel 5 abgeschlossen. Im Inneren des Gehäuses 3 erstrecken sich drei Festkontakte 6, 7 und 8 parallel zur Längsachse des Betätigers 2. Die Enden der Festkontakte 6, 7 und 8 ragen quer zur Längsachse des Betätigers 2 aus dem Gehäuse 3 heraus. Die im Inneren des Gehäuses 3 befindlichen Enden der Festkontakte 6 und 7 können mit zwei Armen 9 und 10 einer Schaltfeder 12 in Anlage kommen, wie man in Fig. 6 sieht. In der in Fig. 2 dargestellten Stellung des Druckschalters 1 ist zwischen den Armen 9, 10 der Schaltfeder 12 und den Kontakten 7, 6 ein Trennsteg 14 angeordnet, der an dem Betätiger 2 angebracht ist.

Der in den Fig. 1 bis 7 dargestellte Druckschalter 1 hat zwei unterschiedliche Druckpunkte. Die beiden Druckpunkte werden mit Hilfe der Rückstellfeder 4 erreicht. Ein erster Schenkel 16 der Rückstellfeder 4 liegt an einer Kurve 20 an, die an dem Gehäuse 3 ausgebildet ist. Der zweite Schenkel 17 der Rückstellfeder 4 ist in einer entsprechenden Ausnehmung in dem Gehäuse 3 festgelegt. Die an dem Gehäuse ausgebildete Kurve 20 weist fünf verschiedene Abschnitte 21, 22, 23, 24 und 25 auf. Die Abschnitte 21, 23 und 25 der Kurve 20 verlaufen parallel zur Längsachse 18 des Betätigers 2. Die Abschnitte 22 und 24 der Kurve 20 verlaufen schräg zu der Längsachse 18 des Betätigers 2. Der Abstand der Kurve 20 von der Längsachse 18 des Betätigers 2 nimmt vom Deckel 5 des Gehäuses 3 zum Boden hin ab. Dadurch ergibt sich ein zunehmender Widerstand beim Drücken des Betätigers 2.

An dem Betätigungskopf 2 ist ein Kreiszylinder 29 ausgebildet, der teilweise von einer konzentrischen Schürze 28 umgeben ist. In der konzentrischen Schürze 28 befindet sich eine Aussparung 30, die in der Ansicht von Fig. 3 zu sehen ist und durch die der erste Schenkel 16 der Rückstellfeder 4 hindurchgeht.

In dem Betätiger 2 sind zwei Aussparungen 31 und 32 ausgebildet, die zur Aufnahme von zwei Anschlussbeinchen 33 und 34 eines Leuchtmittels 35 dienen. Die Enden der Anschlussbeinchen 33 und 34 des Leuchtmittels 35 erstrecken sich durch entsprechende Durchbrüche in Lötanschlüssen 36. Die Enden der Anschlussbeinchen 33 und 34 sind mit Hilfe von Leitkleber 39 an den Lötanschlüssen 36 befestigt. Die Lötanschlüsse 36 verlaufen innerhalb und außerhalb des Gehäuses 3 quer zur Längsachse 18 des Betätigers 2.

In Fig. 5 sieht man, dass der Bügel 11 der Schaltfeder 12 ebenfalls mit Leitkleber 40 an dem zugehörigen Festkontakt 8 befestigt bzw. mit diesem verbunden ist.

Die Befestigung der Schaltfeder 12 in dem Gehäuse 3 erfolgt durch Kunststoffnocken 41, die in dem Boden des Gehäuses 3 ausgebildet sind. Auf der den Kunststoffnocken 41 abgewandten Seite des Bodens des Gehäuses 3 sind Füße 13 ausgebildet, die zur Verankerung des Druckschalters 1 in einer Leiterplatte dienen.

Der erfindungsgemäße Druckschalter hat eine Höhe von 8,5 mm. Die seitlichen Abmessungen des Druckschalters 1 betragen 7,5 mm × 11 mm. Die beiden Druckpunkte des Druckschalters 1 sollen bei einem Gesamthub von ≧ 1,5 mm hintereinanderliegend Kräfte von mindestens 5 N beim ersten Kontakt und mindestens 8 N beim zweiten Kontakt bilden. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Druckschalters ist in einem ausgeprägten taktilen Druckverhalten auf engstem Raum zu sehen. Ein unbeabsichtigtes Schalten ist so gut wie ausgeschlossen. Zwischen den beiden Druckpunkten besteht eine deutlich fühlbare Differenz.

Die Schenkelfeder 4 erzeugt sowohl die geforderten Druckpunkte, wie auch die Rückstellung des Betätigers 2. Die Druckpunkterzeugung wird durch Druck auf den Betätiger 2 und Verschieben des Schenkels 16 der Schenkelfeder 4 auf der ausgeformten Kurve 20 des Schaltergehäuses 3 erzeugt. Durch die Formgebung der Kurve 20 ergibt sich der in Fig. 10 dargestellte Kraftverlauf.

In den Druckschalter 1 sind zwei unterschiedliche Kontaktsysteme integriert. Der Druckschalter 1 ist sicher gegen Manipulation und weist eine Federandrückkraft von ≧ 20 N auf. Die beiden Kontaktsysteme sind gegen Fluxmittel geschützt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Kontakte bzw. Anschlüsse ist ein Einsatz des erfindungsgemäßen Druckschalters 1 im SMD-Bereich möglich. Die Arme 9 und 10 der Schaltfeder 12 bilden zwei Schaltelemente. Der angeformte Bügel 11 stellt die Verbindung zum Festkontakt 8 her. Diese Verbindung kann durch Verkleben mit Leitkleber 40 erfolgen oder auch durch Hinterrastung hinter einer am Festkontakt angeformte Kerbe (nicht dargestellt).

Der an der Außenkontur des Betätigers 2 angeformte Trennsteg 14 aus Kunststoff unterbricht in der Ausgangsstellung die beiden Arme 9, 10 der Schaltfeder 12 von den Festkontakten 6, 7. Durch Betätigen des Betätigers 2 zum Anschlag auf dem Gehäuseboden schließen die beiden Arme 9, 10 der Schaltfeder 12 zu den jeweils gegenüberliegenden Festkontakten 7, 6. Sie ergeben somit eine durch die Vorspannung erzeugte kraftschlüssige Verbindung. Die Festkontakte 6 bis 8 sind in dem Gehäuse 3 durch Umspritzen eingebettet und sind außerhalb des Gehäuses 3 für den SMD-Lötprozess abgebogen.

Die Schaltfeder 12 ist nicht auf den Festkontakten 6 bis 8 angeordnet, sondern auf einem die Festkontakte 6 bis 8 umschließenden Kunststoffbett. Das bedeutet, eine größtmöglichen Schutz gegen von außen eindringendes Fluxmittel. Die Schaltfeder 12 ist, wie oben beschrieben, mit dem einen Festkontakt 8 verbunden und wird durch verformte Kunststoffnocken 41 oder seitlich am Gehäuse angeordnete Rastnasen in Position gehalten.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Druckschalters 1 wird ein Verbiegen der Anschlussbeinchen 33 und 34 des Leuchtmittels 35 beim Einbau verhindert. Die im Inneren des Druckschalters 1 angeordneten Kontakte sind nach außen hin abgedichtet. Der Druckschalter 1 kann in einem SMD-Lötprozess verwendet werden. Im Zentrum des Betätigers 2 ist als Leuchtmittel 35 eine LED mit einem Durchmesser von 3 mm befestigt. Die Lötanschlüsse 36 der LED sind seitlich aus dem Gehäuse 3 herausgeführt.

Die auf die benötigte Länge gekürzten LED-Anschlussbeinchen 33, 34 werden beim Einbau in die parallel zu dem Betätiger 2 angeordneten Aussparungen des Führungsdomes eingeschoben. Der Betätiger 2 ist so ausgeformt, dass eine Berührung mit der LED nicht möglich ist. Die Enden der LED-Anschlussbeinchen sind in Aussparungen der in dem Gehäuse 3 eingebetteten Lötanschlüsse 36 eingefügt. Die Verbindung der Lötanschlüsse 36 mit den beiden LED-Beinchen wird durch das Aufbringen des Leitklebers 39 hergestellt. Der Leitkleber 39 dichtet gleichzeitig die für das Fügen notwendige Öffnung in den Lötanschlüssen 36 gegen das Eindringen von Flux- oder Waschmitteln ab. Ein weiteres Verfahren zur Verbindung ist das Verschweißen der LED-Beinchen mittels Laser in die Lötanschlüsse 36. Die beiden Lötanschlüsse 36 sind außerhalb des Gehäuses 3 für den SMD- Lötprozess gebogen und durch das Umspritzen mit Kunststoff dicht gegen das Eindringen von Flux- und Waschmitteln.

Claims

1. Druckschalter, insbesondere Tastschalter, mit mindestens einem definierten Druckpunkt beim Schalten, der durch eine schraubenförmig gewundene Rückstellfeder (4) erzeugt wird, die mit einem Betätiger (2) zusammenwirkt, der in einem Gehäuse (3) hin- und herbewegbar aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (4) einen ersten abgespreizten Schenkel (16) aufweist, der an einer Kurve (20) anliegt, die an dem Gehäuse (3) ausgebildet ist.

2. Druckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurve (20) beginnend mit der Anlagefläche des ersten Schenkels (16) fünf aufeinanderfolgende Abschnitte (21 bis 25) aufweist, von denen der erste (21), der dritte (23) und der fünfte (25) Abschnitt parallel zur Längsachse (18) der Rückstellfeder (4) verlaufen, und der zweite (22) und der vierte (24) Abschnitt zur Längsachse der Rückstellfeder (4) geneigt sind, wobei der Abstand der Abschnitte (21 bis 25) zu der Längsachse der Rückstellfeder (4) vom ersten Abschnitt (21) zum fünften Abschnitt (25) hin abnimmt.

3. Druckschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (4) einen zweiten abgespreizten Schenkel (17) aufweist, der an dem Gehäuse (3) festgelegt ist.

4. Druckschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des ersten Schenkels (16) an dem Betätiger (2) eine Führung (28, 29) für die Rückstellfeder (4) vorgesehen ist.

5. Druckschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (2) einen Betätigungskopf (27) aufweist, von dem ein innen hohl ausgebildeter Kreiszylinder (29) ausgeht, der zusammen mit einer konzentrisch zu dem Kreiszylinder angeordneten Schürze (28) die Führung für die Rückstellfeder (4) bildet, wobei in der Schürze (28) eine Aussparung (30) für den ersten Schenkel (16) der Rückstellfeder (4) vorgesehen ist.

6. Druckschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) eine Schaltfeder (12) mit zwei Armen (9, 10) so angebracht ist, dass die Arme (9, 10) in Abhängigkeit von den definierten Druckpunkten mit zugehörigen Festkontakten (6, 7) verbunden werden.

7. Druckschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schaltfeder (12) ein Bügel (11) angeformt ist, der mit einem zugehörigen Festkontakt (8) verbunden ist.

8. Druckschalter nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Betätiger (2) ein Trennsteg (14) ausgebildet ist, der in der Ausgangsstellung des Betätigers (2) den Kontakt zwischen den beiden Armen (9, 10) der Schaltfeder (12) und den zugehörigen Festkontakten (7, 6) unterbricht.

9. Druckschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkontakte (6 bis 8) in das Gehäuse (3) teilweise eingebettet sind.

10. Druckschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfeder (12) auf den in das Gehäuse (3) eingebetteten Festkontakten (6 bis 8) angeordnet ist.

11. Druckschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfeder (12) mit Hilfe von verformbaren Kunststoffnocken an dem Gehäuse (3) angebracht ist.

12. Druckschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) parallel zur Bewegungsrichtung des Betätigers (2) Ausnehmungen für die Anschlussbeinchen (33, 34) eines Leuchtmittels (35) vorgesehen sind, wobei die Enden der Anschlussbeinchen (33, 34) in Aussparungen befestigt sind, die in Lötanschlüssen (36) ausgebildet sind, deren Enden quer zur Bewegungsrichtung des Betätigers (2) aus dem Gehäuse (3) herausragen.