DE202017104945U1 - Redundant film switch device - Google Patents

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Abstract

Folienschaltereinrichtung (1) mit zumindest einem Doppelschalter, jeweils umfassend ein Betätigungselement (10), einen ersten Schalter mit zumindest zwei Schaltkontakten (31, 33) und zugeordnetem ersten Leiterverbinderabschnitt (25) sowie einen zweiten Schalter mit zumindest zwei Schaltkontakten (51, 53), wobei Betätigungselement (10), erster und zweiter Schalter in Betätigungsrichtung (Z) hintereinander angeordnet sind und das Betätigungselement (10) bei Betätigung mit vorgegebenem Kraftaufwand in Betätigungsrichtung mechanisch auf den ersten Schalter derart einwirkt, dass der erste Schalter seinen Schaltzustand ändert und wobei die Hintereinanderschaltung von erstem und zweitem Schalter ausgebildet ist, den Schaltzustand des zweiten Schalters zwingend zu ändern, wenn der erste Schalter seinen Schaltzustand ändert.Film switch device (1) with at least one double switch, each comprising an actuating element (10), a first switch with at least two switching contacts (31, 33) and associated first conductor connector portion (25) and a second switch with at least two switching contacts (51, 53), wherein the actuating element (10), first and second switch in the actuating direction (Z) are arranged one behind the other and the actuating element (10) when actuated with predetermined force in the direction of actuation mechanically acting on the first switch such that the first switch changes its switching state and wherein the series connection is formed by first and second switches to change the switching state of the second switch compulsorily when the first switch changes its switching state.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Folienschaltereinrichtung, wie sie auf dem Gebiet der elektronischen Schalter für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere für die Bereitstellung von Schließern bzw. Öffnern mit geringem Bauvolumen eingesetzt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine elektronische Schaltung, umfassend eine solche Folienschaltereinrichtung.The invention relates to a film switch device, as they are used in the field of electronic switches for a variety of applications, in particular for the provision of closers or openers with low volume. Moreover, the invention relates to an electronic circuit comprising such a foil switch device.

Insbesondere in solchen Anwendungen, bei welchen Folienschaltereinrichtungen in sicherheitssensiblen Umgebungen eingesetzt werden, besteht der Bedarf, die Funktionalität des Schalters mit Sicherheit bereitzustellen bzw. einen fehlerhaften Schalter sofort zu erkennen, um einen Austausch oder eine Wartung des fehlerhaft arbeitenden Bauteils anzustoßen.In particular, in those applications where film switch devices are used in safety-sensitive environments, there is a need to provide the functionality of the switch with security or to immediately detect a faulty switch in order to initiate replacement or maintenance of the malfunctioning component.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Folienschaltereinrichtung bereitzustellen, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit selbst in der Lage ist, eine Fehlfunktion anzuzeigen. Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einer Folienschaltereinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die erfindungsgemäße Folienschaltereinrichtung weist zumindest einen Doppelschalter auf, jeweils umfassend ein Betätigungselement, einen ersten Schalter mit zumindest zwei Schaltkontakten und zugeordnetem ersten Leiterverbinderabschnitt sowie einen zweiten Schalter mit zumindest zwei Schaltkontakten, wobei Betätigungselement, erster und zweiter Schalter in Betätigungsrichtung hintereinander angeordnet sind und das Betätigungselement bei Betätigung mit vorgegebenem Kraftaufwand in Betätigungsrichtung mechanisch auf den ersten Schalter derart einwirkt, dass der erste Schalter seinen Schaltzustand ändert und wobei die Hintereinanderschaltung von erstem und zweitem Schalter ausgebildet ist, den Schaltzustand des zweiten Schalters zwingend zu ändern, wenn der erste Schalter seinen Schaltzustand ändert.The invention has for its object to provide a film switch device, which is highly likely even in a position to display a malfunction. The foil switch device according to the invention has at least one double switch, each comprising an actuating element, a first switch with at least two switching contacts and associated first conductor connector portion and a second switch with at least two switching contacts, wherein Actuator, the first and second switches are arranged in the actuating direction one behind the other and the actuator when actuated with predetermined force in the actuating direction mechanically acting on the first switch such that the first switch changes its switching state and wherein the series connection of first and second switch is formed, the switching state of the second switch mandatory to change when the first switch changes its switching state.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Folienschaltereinrichtung kann erreicht werden, dass bei einer Betätigung zwei mechanisch gekoppelte Schalter ihren jeweiligen Schaltzustand ändern und mittels einer Überprüfung dieses Sachverhalts eine Aussage darüber möglich ist, ob die erfindungsgemäße Folienschaltereinrichtung funktionstüchtig ist. In solchen Fällen, in welchen bei einer Betätigung des jeweiligen Folien-Doppelschalters nur einer der beiden zugeordneten Schalter auslöst, d.h. seinen Schaltzustand ändert, kann zwingend auf eine Fehlfunktion geschlossen werden. In solchen Fällen, in welchen bei Betätigung des Betätigungselements zum Auslösen des Doppelschalters beide Schalter ihren Schaltzustand ändern, kann auf eine fehlerfreie Funktion der erfindungsgemäßen Folienschaltereinrichtung geschlossen werden.Due to the design of the film switch device according to the invention, it can be achieved that two mechanically coupled switches change their respective switching state during an actuation and a statement about whether the film switch device according to the invention is functional is possible by checking this fact. In such cases, in which upon actuation of the respective double foil switch only one of the two associated switches triggers, i. changes its switching state, it is imperative to infer a malfunction. In such cases, in which both switches change their switching state upon actuation of the actuating element for triggering the double switch, it can be concluded that the foil switch device according to the invention functions correctly.

Es sei darauf hingewiesen, dass erster und/oder zweiter Schalter des jeweiligen Doppelschalters als einpoliger oder als mehrpoliger Schalter ausgebildet sein können. In der einfachsten Ausführungsform sind erster und zweiter Schalter des jeweiligen Doppelschalters einpolig ausgebildet und weisen demnach zwei Schaltkontakte auf, die bei einer Änderung des Schaltzustands elektrisch miteinander verbunden oder elektrisch voneinander getrennt werden.It should be noted that the first and / or second switch of the respective double switch can be designed as a single-pole or multi-pole switch. In the simplest embodiment, the first and second switches of the respective double switch are designed as one-pole and therefore have two switching contacts which are electrically connected to one another when the switching state changes or are electrically isolated from one another.

Der Erfindung liegt die grundsätzliche Idee zugrunde, bei einer Folienschaltereinrichtung jeweils Doppelschalter, umfassend einen ersten und einen zweiten Schalter vorzusehen, wobei die Gestaltung derart ausgeführt ist, dass bei einer Betätigung zwingend beide Schalter ausgelöst werden, d.h. ihren Schaltungszustand ändern. Insofern verhindert die Gestaltung des erfindungsgemäßen Folienschalters, dass bei einer Betätigung des Betätigungselements mit einem ersten vorgegebenen Kraftaufwand der erste Schalter des jeweiligen Doppelschalters ausgelöst wird und erst bei weiterem Erhöhen der Betätigungskraft der zweite Schalter ausgelöst wird. Anders ausgedrückt, die Gestaltung der erfindungsgemäßen Folienschaltereinrichtung stellt sicher, dass beim Auslösen einer der beiden Schalter zwingend auch der zweite Schalter des Doppelschalters der Folienschaltereinrichtung ausgelöst wird.The invention is based on the fundamental idea of providing a double-switch, comprising a first and a second switch in a film switch device, wherein the design is designed such that upon actuation both switches are triggered urgently, i. change their circuit state. In this respect, prevents the design of the film switch according to the invention, that upon actuation of the actuating element with a first predetermined force of the first switch of the respective double switch is triggered and only when further increasing the operating force of the second switch is triggered. In other words, the design of the film switch device according to the invention ensures that, when one of the two switches is triggered, the second switch of the double switch of the film switch device is also necessarily triggered.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Schalter des zumindest einen Doppelschalters als Domschalter ausgebildet ist, d.h. eine domartige und von dem Betätigungselement mechanisch betätigbare Schnappscheibe aufweist, die in Betätigungsrichtung auf ihrer Unterseite den ersten Leiterverbinderabschnitt trägt, wobei sich die Schnappscheibe an einer ersten Lage bzw. Schicht direkt oder indirekt über eine weitere Lage an der ersten Lage bzw. Schicht abstützen kann, welche an ihrer zur Schnappscheibe hin gerichteten Seite die beiden elektrisch beabstandeten Schaltkontakte des ersten Schalters trägt. Diese erste Lage oder Schicht kann insbesondere als flexible bzw. elastische Folie ausgebildet sein. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, diese erste Lage oder Schicht als Laminatlage, umfassend eine Mehrzahl von Layern, auszubilden. Bei dieser Gestaltung des ersten Schalters kontaktiert der an der Unterseits der Schnappscheibe angebrachte Leiterverbinderabschnitt durch die Betätigung die beiden auf der ersten Lage angebrachten Schaltkontakte des ersten Schalters, sodass ersterer ausgelöst wird, d.h. seinen Schaltzustand ändert. Preferably, it can be provided that the first switch of the at least one double switch is designed as a dome switch, i. a domed and mechanically operable by the actuator snap disk, which carries in the actuation direction on its underside the first conductor connector portion, wherein the snap disc can be supported on a first layer directly or indirectly via a further layer on the first layer or layer, which on its side facing the snap disc side carries the two electrically spaced switching contacts of the first switch. This first layer or layer may in particular be formed as a flexible or elastic film. It is also within the scope of the invention to form this first layer or layer as a laminate layer comprising a plurality of layers. In this design of the first switch, the conductor connector portion attached to the underside of the snap-action disc contacts, by actuation, the two switch contacts of the first switch mounted on the first layer so that the first switch is triggered, i. changes its switching state.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Angaben „Schicht“ und „Lage“ allgemein zu verstehen sind und das gleiche Merkmal bezeichnen. Diese können beispielsweise als Folie, als Film, als Laminat oder Verbund umfassend mehrere Layer oder Schichten, oder als Substrat ausgebildet sein.It should be noted that the terms "layer" and "location" are to be understood generally and denote the same feature. These may be formed, for example, as a film, as a film, as a laminate or composite comprising a plurality of layers or layers, or as a substrate.

In einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass bei einer Betätigung des Betätigungselements mit vorgegebenem Kraftaufwand die beiden Schaltkontakte des ersten Schalters durch Wegbewegen des Leiterverbinderabschnitts aus einer Berührung der beiden Schaltkontakte diese elektrisch voneinander entkoppelt werden und damit außer Kontakt kommen. In a further embodiment, it can also be provided that upon actuation of the actuating element with predetermined force, the two switching contacts of the first switch by moving away the conductor connector portion from a contact of the two switching contacts they are electrically decoupled from each other and thus come out of contact.

In ähnlicher Weise kann in Bezug auf den zweiten Schalter des zumindest einen Doppelschalters der erfindungsgemäßen Folienschaltereinrichtung vorgesehen sein, dass bei der Änderung des Schaltzustandes des ersten Schalters zum Ändern des Schaltzustandes des zweiten Schalters dessen beide Schaltkontakte in einen elektrischen Kontakt oder außer Kontakt kommen.Similarly, it can be provided with respect to the second switch of the at least one double switch of the film switch device according to the invention that when changing the switching state of the first switch to change the switching state of the second switch whose two switching contacts come into electrical contact or out of contact.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass erster und zweiter Schalter des zumindest einen Doppelschalters der erfindungsgemäßen Folienschaltereinrichtung als Taster ausgebildet sind, sodass bei Entfernen der vorgegebenen Betätigungskraft der jeweilige Schaltzustand des ersten und/oder des zweiten Schalters in den jeweiligen Ausgangs-Schaltzustand übergeht. In einer besonderen Ausführungsform kann in ähnlicher Weise wie bei der Auslösung des Doppelschalters vorgesehen sein, dass beim Entfernen der vorgegebenen Betätigungskraft auf das Betätigungselement wiederum beide Schalter zwingend in den Ausgangs-Schaltzustand übergehen, wodurch insbesondere die Situation ausgeschlossen ist, dass beim Entfernen der Betätigungskraft sich einer der beiden Schalter im ausgelösten Zustand und einer im Ausgangs-Schaltzustand befindet. Soweit eine solche Situation erfasst wird, ist bei dieser vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Folienschaltereinrichtung zwingend von einer Fehlfunktion auszugehen, sodass daraufhin eine Wartung oder ein Austausch veranlasst werden kann.Preferably, it can be provided that the first and second switches of the at least one double switch of the film switch device according to the invention are designed as buttons, so that upon removal of the predetermined actuating force of the respective switching state of the first and / or the second switch merges into the respective output switching state. In a particular embodiment may be provided in a similar manner as in the triggering of the double switch, that when removing the predetermined operating force on the actuator again turn both switch mandatory in the output switching state, which in particular excludes the situation that when removing the actuating force itself one of the two switches in the tripped state and one in the output switching state. Insofar as such a situation is detected, in this advantageous embodiment of a film switch device according to the invention is imperative to assume a malfunction, so that then a maintenance or replacement can be initiated.

Vorzugsweise ist der erste Schalter des zumindest einen Doppelschalters, auf welchen das Betätigungselement zunächst mechanisch einwirkt, als Domschalter ausgebildet mit der schon obenstehend beschriebenen Schnappscheibe, wobei der zweite Schalter als Flächenschalter ausgebildet sein kann, d.h. als Schalter, der eine geringere Bauhöhe als der Domschalter aufweist.Preferably, the first switch of the at least one double switch, on which the actuating element initially acts mechanically, is designed as a dome switch with the snap disk already described above, wherein the second switch can be designed as a surface switch, i. as a switch, which has a lower height than the dome switch.

Zur Gestaltung des zweiten Schalters des zumindest einen Doppelschalters an der erfindungsgemäßen Folienschaltereinrichtung kann vorgesehen sein, dass an der Unterseite der ersten Lage bzw. Schicht ein zweiter Leiterverbinderabschnitt angeordnet, z.B. aufgebracht ist und mittels eines Abstandshalters beabstandet zur ersten Lage eine zweite Lage bzw. Schicht angeordnet ist. Dabei kann diese zweite Lage bzw. Schicht auf der dem zweiten Leiterverbinderabschnitt zugewandten Seite zumindest zwei zueinander beabstandete Schaltkontakte des zweiten Schalters tragen. Bei dieser Ausführungsform kann auch der zweite Schalter des zumindest einen Doppelschalters dadurch ausgelöst werden, dass der an der Unterseite der ersten Lage angeordnete Leiterverbinderabschnitt bei der Betätigung auf die beiden zueinander beabstandeten Schaltkontakte des zweiten Schalters, die sich auf einer zweiten Lage bzw. Schicht befinden, gedrückt wird und damit die Schaltkontakte des zweiten Schalters kurzgeschlossen werden zum Auslösen desselben.In order to design the second switch of the at least one double switch on the film switch device according to the invention, provision can be made for a second conductor connector section to be arranged on the underside of the first layer or layer, e.g. is applied and spaced by means of a spacer to the first layer, a second layer or layer is arranged. In this case, this second layer or layer on the second conductor connector portion side facing at least two mutually spaced switching contacts of the second switch wear. In this embodiment, the second switch of the at least one double switch can also be triggered by virtue of the conductor connector section arranged on the underside of the first layer being actuated on the two spaced-apart switching contacts of the second switch, which are located on a second layer. is pressed and thus the switching contacts of the second switch are short-circuited to trigger the same.

In einer hierzu abgewandelten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, an der Unterseite der ersten Lage einen ersten Schaltkontakt des zweiten Schalters anzuordnen und auf der mittels Abstandshalter von dieser in Betätigungsrichtung beabstandet angeordneten zweiten Lage einen weiteren Schaltkontakt des zweiten Schalters, sodass bei der Betätigung des jeweiligen Doppelschalters die erste Lage bzw. Schicht zum Überbrücken der Beabstandung auf die zweite Lage bzw. Schicht gedrückt wird, sodass sich die beiden Schaltkontakte berühren und damit der zweite Schalter des Doppelschalters ausgelöst ist. Insofern entfällt bei dieser Ausführungsform das Vorsehen eines zweiten Leiterbahnabschnittes zum Kurzschließen der beiden Schaltkontakte des zweiten Schalters.In a modified embodiment for this purpose may also be provided to arrange a first switching contact of the second switch on the underside of the first layer and on the means of spacers of this in the direction of actuation spaced second layer another switching contact of the second switch, so that upon actuation of the respective double switch the first layer or layer for bridging the spacing is pressed onto the second layer or layer, so that the two switch contacts touch and thus the second switch of the double switch is triggered. In this respect, the provision of a second conductor track section for shorting the two switch contacts of the second switch is omitted in this embodiment.

Zweckmäßigerweise kann die zweite Lage bzw. Schicht wie die erste Lage bzw. Schicht aus einem nichtleitenden Kunststoff hergestellt sein, wobei die zweite Lage nicht zwingend flexibel oder elastisch sein muss, sondern im Vergleich zur ersten Lage insbesondere auch starr, z.B. als Substrat oder Leiterplatte ausgebildet sein.Conveniently, the second layer or layer may be made of a non-conductive plastic as the first layer or layer, wherein the second layer does not necessarily have to be flexible or elastic, but in comparison to the first layer in particular also rigid, e.g. be formed as a substrate or circuit board.

Vorzugsweise kann der zwischen erster und zweiter Lage bzw. Schicht angeordnete Abstandshalter als offener oder geschlossener Rahmen ausgebildet sein, an dem beide Lagen bzw. Schichten direkt oder indirekt anliegen. Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, den Abstandshalter aus einem im Vergleich zur ersten Lage starren Material wie formstabilen Kunststoff auszubilden. Preferably, the spacer arranged between the first and second layer or layer may be formed as an open or closed frame, against which both layers or layers lie directly or indirectly. Appropriately, it may be provided to form the spacer from a rigid material compared to the first material such as dimensionally stable plastic.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Folienschaltereinrichtung mit zumindest einem Doppelschalter derart ausgebildet sein, dass die Schnappscheibe beim Aufbringen der vorgegebenen Betätigungskraft von einer Ruheposition in einer Auslenkposition schnappt, bei welcher diese zumindest abschnittsweise in Betätigungsrichtung bewegt wird, derart, dass der erste Leiterverbinderabschnitt die zumindest zwei Schaltkontakte des ersten Schalters kurzschließt und die erste Lage bzw. Schicht in Betätigungsrichtung ausgelenkt wird zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen erstem und zweitem Schaltkontakt des zweiten Schalters. Mit dieser Gestaltung ist erfindungsgemäß sichergestellt ist, dass nach dem Auslösen des ersten Schalters der zweite Schalter zwingend auch auslöst, d.h. in der hier beschriebenen Ausführungsform den Kontakt schließt. Wie obenstehend schon erläutert, kann in einer hierzu abgewandelten Ausführungsform auch vorgesehen sein, an der in Betätigungsrichtung Unterseite der ersten Schicht bzw. Lage einen Leiterverbinderabschnitt vorzusehen, welcher durch das Herunterdrücken der ersten Lage Schaltkontakte, welche an der Oberseite der zweiten Lage bzw. Schicht angebracht ist, die der ersten Lage bzw. Schicht zugewandt ist, kurzschließt.In a particularly advantageous embodiment, the film switch device according to the invention with at least one double switch can be designed such that the snap disc snaps when applying the predetermined operating force of a rest position in a deflection position in which it is at least partially moved in the direction of actuation, such that the first conductor connector section the short circuits at least two switching contacts of the first switch and the first layer or layer is deflected in the direction of actuation for establishing an electrical contact between the first and second switching contact of the second switch. With this design it is ensured according to the invention that, after the triggering of the first switch, the second switch also necessarily triggers, ie closes the contact in the embodiment described here. As already explained above, in an embodiment modified for this purpose, provision can also be made for providing a conductor connector section on the underside of the first layer or layer in actuation direction, which, by pressing down the first layer, applies switch contacts which are attached to the upper side of the second layer is, which faces the first layer or layer short-circuits.

Vorzugsweise kann die Schnappscheibe so ausgebildet sein, dass diese nach einer Betätigung mit vorgegebener Betätigungskraft in Betätigungsrichtung nach innen schnappt, um eine Auslenkung, die größer ist als die Summe der Beabstandung von erstem Leiterbahnabschnitt zum ersten bzw. zweiten Schaltkontakt des ersten Schalters und dem Abstand zwischen erster Lage bzw. Schicht und zweiter Lage bzw. Schicht im Bereich ihrer Schaltkontakte, sodass sichergestellt ist, dass nach der Betätigung der Schnappscheibe über das Betätigungselement sowohl erster Schalter als auch zweiter Schalter des zumindest einen Doppelschalters ausgelöst werden.Preferably, the snap disc may be formed so that it snaps inward in the direction of actuation after actuation with a predetermined actuation force by a deflection which is greater than the sum of the spacing of the first track section to the first and second switching contact of the first switch and the distance between first layer or layer and second layer or layer in the region of their switching contacts, so that it is ensured that after actuation of the snap disc on the actuating element both first switch and second switch of the at least one double switch are triggered.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Folienschaltereinrichtung auch eine Mehrzahl von Folienschaltern aufweisen, wobei zumindest einer als Doppelschalter mit einem ersten und zweiten Schalter ausgebildet ist, wie er vorstehend beschrieben wurde.In an expedient embodiment, the film switch device according to the invention may also have a plurality of film switches, wherein at least one is designed as a double switch with a first and second switch, as described above.

Die Erfindung betrifft ferner eine elektronische Schaltung, umfassend eine erfindungsgemäße Folienschaltereinrichtung, wobei die Schaltung eingerichtet ist, zu erkennen, wenn bei einem Doppelschalter der Folienschaltereinrichtung erster und zugeordneter zweiter Schalter im Betrieb der Schaltung nicht beide ihren Schaltzustand ändern, sondern nur einer der beiden Schalter. Hierzu kann vorgesehen sein, die Kontaktzustände beider Schalter des zumindest einen Doppelschalters zu überwachen, wobei das Auftreten eines Fehlerzustands dann festgestellt wird, wenn sich bei der Änderung des Schaltzustandes eines der Schalter des Doppelschalters der Schaltzustand des anderen Schalters nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes von beispielsweise 50 ms, insbesondere 10 ms ändert. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Schaltung nach dem Erkennen dieses Fehlerzustandes an einem Ausgang ein Fehlersignal ausgibt.The invention further relates to an electronic circuit comprising a film switch device according to the invention, wherein the circuit is configured to recognize when a double switch the film switch means first and associated second switch in the operation of the circuit not both change their switching state, but only one of the two switches. For this purpose, it may be provided to monitor the contact states of both switches of the at least one double switch, wherein the occurrence of a fault condition is detected when, during the change of the switching state of the switch of the double switch the switching state of the other switch not within a predetermined period of for example 50th ms, in particular 10 ms changes. Preferably, it can be provided that the circuit outputs an error signal at an output after detection of this error state.

Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobeiThe invention will be explained in the following by describing an embodiment with reference to the accompanying drawings, wherein

1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Folienschaltereinrichtung in einer Explosionsdarstellung und 1 an inventively designed film switch device in an exploded view and

2 die Folienschaltereinrichtung gemäß 1 im zusammengesetzten Zustand in einer Schnittdarstellung
zeigt. 2 the film switch device according to 1 in the assembled state in a sectional view
shows.

1 zeigt einen beispielhaft gestalteten erfindungsgemäßen Folienschalter 1 in einer Explosionsdarstellung. Der Folienschalter 1 umfasst eine Betätigungsmatte 10 aus Gummi, welche mittig eine Ausstülpung 11 zur Aufnahme der darunter liegenden Schnappscheibe 20 aufweist, die von der Betätigungsmatte 10 vollständig überdeckt ist. Die Schnappscheibe 20 ist in der beschriebenen Ausführungsform aus einem Federstahl hergestellt mit einer quadratischen Basis 21, die an den vier Ecken jeweils eine Kralle 24 zum Abstützen und Fixieren der Schnappscheibe an der darunter liegenden Folienlage 30 umfasst, sodass die Schnappscheibe sich mit den Krallen 24 an der Folienlage 30 abstützt. Radial innen zur Basis 21 weist die Schnappscheibe 20 einen ringförmigen Absatz 22 auf, der zur Basis 21 in Richtung zur Betätigungsmatte 10 erhöht ist. Radial innen zum Absatz 22 weist die Schnappscheibe 20 einen Dom 23 auf, welcher bei der Betätigung des Schalters über die Betätigungsmatte 10 nach unten gedrückt wird. Die Schnappscheibe 20 ist über einen herkömmlichen Umformprozess aus einem Federstahlblech mit gleichförmiger Dicke ausgeformt. 1 shows an exemplary designed inventive foil switch 1 in an exploded view. The foil switch 1 includes an actuating mat 10 made of rubber, which in the middle a protuberance 11 for receiving the underlying snap-action disc 20 that is from the operating mat 10 completely covered. The snap-disk 20 is in the described embodiment made of a spring steel made with a square base 21 , which each have a claw at the four corners 24 for supporting and fixing the snap disc to the underlying foil layer 30 includes, so that the snap disk deals with the claws 24 on the film layer 30 supported. Radial in to the base 21 has the snap disc 20 an annular heel 22 up to the base 21 towards the operating mat 10 is increased. Radial in to the heel 22 has the snap disc 20 a Cathedral 23 on, which on actuation of the switch on the operating mat 10 is pressed down. The snap-disk 20 is formed over a conventional forming process of a spring steel sheet with a uniform thickness.

Die Folienlage 30, an welcher sich die Schnappscheibe 20 abstützt, ist in der beschriebenen Ausführungsform aus einem elastischen Material ausgebildet und weist auf der Seite, welche der Schnappscheibe zugewandt ist, eine äußere, ringförmige Leiterstruktur 31 sowie eine zu dieser innen liegenden ringförmigen Leiterstruktur 33 auf, die zueinander beabstandet sind. Ein jeweiliger Verbindungsleiter 32, 34 dient zum elektrischen Verbinden der Leiterstrukturen mit zugeordneten elektronischen Schaltungen. In der 1 nicht ersichtlich weist die Folienlage 30 auf ihrer Unterseite, d.h. der Seite, welche der Schnappscheibe 20 abgewandt ist, eine Leiterstrukturierung in Form eines Leiterverbinders auf, auf dessen Funktion untenstehend noch eingegangen wird.The film layer 30 , on which the snap disc 20 is supported, is formed in the described embodiment of an elastic material and has on the side which faces the snap disc, an outer annular conductor structure 31 as well as an inner ring-shaped conductor structure 33 on, which are spaced apart. A respective connection conductor 32 . 34 is used for electrically connecting the conductor structures with associated electronic circuits. In the 1 not visible, the film layer 30 on its underside, ie the side which is the snap disc 20 turned away, a ladder structure in the form of a conductor connector on whose function will be discussed below.

In Betätigungsrichtung Z folgt im Aufbau der erfindungsgemäßen Folienschaltereinrichtung ein geschlossener und starrer Abstandsrahmen 40, an dem die Folienlage 30 anliegt. An der gegenüber liegenden Auflagefläche des Abstandsrahmens 40 ist anliegend eine Leiterplatte 50 angeordnet, welche zwei Schaltkontakte 51, 53 trägt, die jeweils über einen Verbindungsleiter 52, 54 elektrisch verbunden sind mit zugeordneten und nicht dargestellten Abschnitten von elektronischen Schaltungen.In the direction of actuation Z follows in the construction of the film switch device according to the invention a closed and rigid spacer frame 40 where the foil layer 30 is applied. At the opposite bearing surface of the spacer frame 40 is adjacent a circuit board 50 arranged, which two switch contacts 51 . 53 carries, each via a connecting conductor 52 . 54 are electrically connected to associated and not shown portions of electronic circuits.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die untere Lage des Schalters 1 auch als Folie oder Laminatschicht, umfassend eine Mehrzahl von Layern ausgebildet sein.In an embodiment, not shown, the lower layer of the switch 1 also be formed as a film or laminate layer comprising a plurality of layers.

2 zeigt den erfindungsgemäß gestalteten Folienschalter 1 der 1 in einer Schnittdarstellung mit einer Schnittebene parallel zur Betätigungsrichtung Z. In der Schnittdarstellung der 2 erkennbar weist die Schnappscheibe 20 im Bereich des Absatzes 22 auf der zur Folienlage 30 zugewandten Seite einen ringförmigen Leiterverbinderabschnitt 25 auf, der bei der beschriebenen Betätigung des Schalters in Z-Richtung in Kontakt mit den beiden ringförmigen Leiterstrukturen 31, 33 der Folienlage 30 gerät und damit beide Leiterstrukturen elektrisch verbindet zum Auslösen des ersten Schalters der angegebenen Doppelschalterstruktur. 2 shows the inventively designed membrane switch 1 of the 1 in a sectional view with a sectional plane parallel to the operating direction Z. In the sectional view of 2 recognizable points the snap disk 20 in the area of the paragraph 22 on the film layer 30 facing side an annular conductor connector portion 25 on, in the described operation of the switch in the Z direction in contact with the two annular conductor structures 31 . 33 the film layer 30 device and thus electrically connects both conductor structures for triggering the first switch of the specified double switch structure.

Wie aus 2 auch ersichtlich, trägt die Folienlage 30 auf ihrer Unterseite, d.h. auf der zur Schnappscheibe 20 abgewandten Seite in der beschriebenen Ausführungsform einen Leiterverbinderabschnitt 35, der bei der Betätigung über die Betätigungsmatte 10 durch das abschnittsweise Bewegen der Schnappscheibe 20 in Z-Richtung in Kontakt mit den beiden Kontaktflächen 51, 53, sodass diese kurzgeschlossen sind und damit der zweite Schalter auslöst.How out 2 also visible, wearing the film layer 30 on its underside, ie on the snap disc 20 opposite side in the described embodiment, a conductor connector portion 35 , which when operated on the operating mat 10 by moving the snap disk in sections 20 in Z-direction in contact with the two contact surfaces 51 . 53 so that they are short-circuited and thus the second switch triggers.

Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Folienschalters ist demnach als einpoliger Taster mit Doppelschalterstruktur ausgebildet, wobei beide Schalter nach Entfernen der Betätigungskraft wieder in ihren ursprünglichen Schaltzustand, d.h. hier offenen Zustand übergehen. Charakteristisch für den erfindungsgemäßen Folienschalter ist dabei, dass nach Betätigung mit der notwendigen Betätigungskraft zwingend beide Schalter ausgelöst werden, wobei in der beschriebenen Ausführungsform auch beide Schalter zwingend nach Entfernen der Betätigungskraft in ihren jeweils ursprünglichen Schaltzustand übergehen.The embodiment of a film switch according to the invention shown in the figures is therefore designed as a single-pole push button with double switch structure, both switches after removing the actuating force back to its original switching state, i. pass over here open state. Characteristic of the film switch according to the invention is that after actuation with the necessary operating force both switches are triggered mandatory, in the described embodiment, both switch mandatory after removing the actuating force in their respective original switching state.

Der erfindungsgemäße Folienschalter ist vorteilhaft in einer Vielzahl von elektronischen Schaltungen einsetzbar, insbesondere in sicherheitsrelevanten Anwendungen bzw. Bereichen, in welchen erhöhte Anforderungen an die Zuverlässigkeit der verwendeten elektronischen Schaltung/Bauelementen gesetzt sind. In einer Ausführungsform ist die Schaltung eingerichtet, einen Fehlerfall an der Folienschaltung zu erkennen. Hierzu werden durch eine entsprechende Überwachungsteilschaltung die Kontaktzustände beider Schalter des zumindest einen Doppelschalters überwacht, und an einem Ausgang der Schaltung ein Fehlersignal ausgegeben, wenn sich bei der Änderung des Schaltzustandes eines der Schalter des Doppelschalters der Schaltzustand des anderen Schalters nicht innerhalb eines Zeitraumes von 30 ms ändert.The film switch according to the invention is advantageously used in a variety of electronic circuits, especially in safety-relevant applications or areas in which increased demands are placed on the reliability of the electronic circuit / components used. In one embodiment, the circuit is configured to detect a fault on the film circuit. For this purpose, the contact states of both switches of the at least one double switch are monitored by an appropriate monitoring subcircuit, and an error signal is output at an output of the circuit, if the switching state of one of the switches of the double switch the switching state of the other switch is not within a period of 30 ms changes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Folienschalter Membrane switch
1010
Betätigungsmatte/Betätigungselement Operating mat / actuator
1111
Ausstülpung protuberance
2020
Schnappscheibe snap disk
2121
Basis Base
2222
Absatz paragraph
2323
Dom cathedral
2424
Kralle claw
2525
Leiterverbinderabschnitt Optic connector section
3030
Folienlage/Folienschicht Film layer / film layer
3131
Äußere ringförmige Leiterstruktur/Schaltkontakt Outer ring-shaped conductor structure / switching contact
3232
Verbindungsleiter connecting conductors
3333
Innere ringförmige Leiterstruktur/Schaltkontakt Inner ring-shaped conductor structure / switching contact
3434
Verbindungsleiter connecting conductors
3535
Leiterverbinderabschnitt Optic connector section
4040
Abstandsrahmen spacer frames
5050
Leiterplatte circuit board
5151
Schaltkontakt switching contact
5252
Verbindungsleiter connecting conductors
5353
Schaltkontakt switching contact
5454
Verbindungsleiter connecting conductors
ZZ
Betätigungsrichtung operating direction

Claims (14)

Folienschaltereinrichtung (1) mit zumindest einem Doppelschalter, jeweils umfassend ein Betätigungselement (10), einen ersten Schalter mit zumindest zwei Schaltkontakten (31, 33) und zugeordnetem ersten Leiterverbinderabschnitt (25) sowie einen zweiten Schalter mit zumindest zwei Schaltkontakten (51, 53), wobei Betätigungselement (10), erster und zweiter Schalter in Betätigungsrichtung (Z) hintereinander angeordnet sind und das Betätigungselement (10) bei Betätigung mit vorgegebenem Kraftaufwand in Betätigungsrichtung mechanisch auf den ersten Schalter derart einwirkt, dass der erste Schalter seinen Schaltzustand ändert und wobei die Hintereinanderschaltung von erstem und zweitem Schalter ausgebildet ist, den Schaltzustand des zweiten Schalters zwingend zu ändern, wenn der erste Schalter seinen Schaltzustand ändert.Foil switch device ( 1 ) with at least one double switch, each comprising an actuating element ( 10 ), a first switch with at least two switching contacts ( 31 . 33 ) and associated first conductor connector section ( 25 ) and a second switch with at least two switching contacts ( 51 . 53 ), wherein actuating element ( 10 ), first and second switches in the actuating direction (Z) are arranged one behind the other and the actuating element ( 10 ) when actuated with predetermined force in the direction of actuation mechanically acting on the first switch such that the first switch changes its switching state and wherein the series connection of the first and second switch is formed to change the switching state of the second switch mandatory when the first switch its switching state changes. Folienschaltereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter des zumindest einen Doppelschalters eine domartige und von dem Betätigungselement (10) mechanisch betätigbare Schnappscheibe (20) aufweist, die in Betätigungsrichtung (Z) auf der Unterseite den ersten Leiterverbinderabschnitt (25) trägt, und die sich an einer ersten Lage (30) abstützt, welche auf der Seite zur Schnappscheibe (20) die beiden Schaltkontakte (31, 33) des ersten Schalters trägt. Foil switch device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first switch of the at least one double switch a dome-like and of the actuating element ( 10 ) mechanically actuated snap disk ( 20 ), which in the actuating direction (Z) on the underside of the first conductor connector portion ( 25 ), and located at a first location ( 30 ), which on the side of the snap disc ( 20 ) the two switching contacts ( 31 . 33 ) of the first switch. Folienschaltereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Betätigung des Betätigungselementes (10) die beiden Schaltkontakte (31, 33) des ersten Schalters durch Bewegen des ersten Leiterbahnabschnittes (25) zu den beiden Kontakten (31, 33) in einen elektrischen Kontakt oder außer Kontakt kommen. Foil switch device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that upon actuation of the actuating element ( 10 ) the two switching contacts ( 31 . 33 ) of the first switch by moving the first conductor track section (FIG. 25 ) to the two contacts ( 31 . 33 ) come into electrical contact or out of contact. Folienschaltereinrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Änderung des Schaltzustandes des ersten Schalters zum Ändern des Schaltzustandes des zweiten Schalters dessen beide Schaltkontakte (51, 53) in einen elektrischen Kontakt oder außer Kontakt kommen. Foil switch device ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3 , characterized in that when changing the switching state of the first switch for changing the switching state of the second switch whose two switching contacts ( 51 . 53 ) come into electrical contact or out of contact. Folienschaltereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Schalter des zumindest einen Doppelschalters als Taster ausgebildet sind. Foil switch device ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that both switches of the at least one double switch are designed as buttons. Folienschaltereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Betätigung des zumindest einen Doppelschalters die Kontakte (31, 33, 51, 53) des ersten und des zweiten Schalters geschlossen werden. Foil switch device ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that upon actuation of the at least one double switch the contacts ( 31 . 33 . 51 . 53 ) of the first and second switches are closed. Folienschaltereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schalter des zumindest einen Doppelschalters als Flächenschalter ausgebildet ist. Foil switch device ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second switch of the at least one double switch is designed as a surface switch. Folienschaltereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der ersten Lage (30) ein zweiter Leiterverbinderabschnitt (35) angeordnet ist, und mittels eines Abstandshalters (40) beabstandet zur ersten Lage (30) eine zweite Lage angeordnet ist, welche auf der dem zweiten Leiterverbinderabschnitt (35) zugewandten Seite zumindest zwei zueinander beabstandete Schaltkontakte (51, 53) des zweiten Schalters trägt. Foil switch device ( 1 ) according to one of claims 2 to 7, characterized in that at the bottom of the first layer ( 30 ) a second conductor connector section ( 35 ) is arranged, and by means of a spacer ( 40 ) spaced from the first position ( 30 ) a second layer is arranged, which on the second conductor connector portion ( 35 ) facing side at least two mutually spaced switching contacts ( 51 . 53 ) of the second switch. Folienschaltereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der ersten Lage (30) einer der Schaltkontakte des zweiten Schalters angeordnet ist, und mittels eines Abstandshalters (40) beabstandet zur ersten Lage (30) eine zweite Lage angeordnet ist, welche auf der dem Schaltkontakt zugewandten Seite den zweiten Schaltkontakt des zweiten Schalters trägt. Foil switch device ( 1 ) according to one of claims 2 to 7, characterized in that at the bottom of the first layer ( 30 ) one of the switching contacts of the second switch is arranged, and by means of a spacer ( 40 ) spaced from the first position ( 30 ) A second layer is arranged, which carries on the switching contact side facing the second switching contact of the second switch. Folienschaltereinrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (40) als Rahmen ausgebildet ist, welcher zwischen erster und zweiter Lage angeordnet ist. Foil switch device ( 1 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the spacer ( 40 ) is formed as a frame, which is arranged between the first and second layers. Folienschaltereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappscheibe (20) bei Aufbringen der vorgegebenen Betätigungskraft von einer Ruheposition in eine Auslenkposition schnappt, bei welcher diese zumindest abschnittsweise in Betätigungsrichtung (Z) bewegt wird, derart, dass der erste Leiterverbinderabschnitt (25) die zumindest zwei Schaltkontakte (31, 33) des ersten Schalters kurzschließt und die erste Lage (30) in Betätigungsrichtung ausgelenkt ist zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen erstem und zweitem Schaltkontakt (51, 53) des zweiten Schalters. Foil switch device ( 1 ) according to one of claims 2 to 10, characterized in that the snap-action disc ( 20 ) is snapped upon application of the predetermined actuating force from a rest position to a deflection position, in which this at least partially in the actuating direction (Z) is moved, such that the first conductor connector portion ( 25 ) the at least two switching contacts ( 31 . 33 ) of the first switch short-circuits and the first layer ( 30 ) is deflected in the actuating direction for establishing an electrical contact between the first and second switching contact ( 51 . 53 ) of the second switch. Folienschaltereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) als Folientastatur (30) ausgebildet ist. Foil switch device ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the device ( 1 ) as a membrane keyboard ( 30 ) is trained. Elektronische Schaltung, umfassend eine Folienschaltereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Schaltung eingerichtet ist, einen Fehlerzustand zu erkennen, wenn bei einem Doppelschalter der Folienschaltereinrichtung (1) erster und zugeordneter zweiter Schalter auf eine Betätigung nicht beide ihren Schaltzustand ändern, sondern nur einer der beiden Schalter. Electronic circuit comprising a foil switch device ( 1 ) according to one of claims 1 to 12, wherein the circuit is set up to detect a fault condition when, in the case of a double switch of the film switch device ( 1 ) first and associated second switch on an operation not both change their switching state, but only one of the two switches. Elektronische Schaltung nach Anspruch 12, wobei die Schaltung einen Ausgang aufweist, an welchem auf das Erkennen des Fehlerzustandes ein Fehlersignal ausgegeben wird. The electronic circuit of claim 12, wherein the circuit has an output at which an error signal is output upon detection of the error condition.
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