DE3818810A1 - Elektrischer tastschalter - Google Patents
Elektrischer tastschalterInfo
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- H01H23/003—Tumbler or rocker switches, i.e. switches characterised by being operated by rocking an operating member in the form of a rocker button with more than one electrically distinguishable condition in one or both positions
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- H01H5/00—Snap-action arrangements, i.e. in which during a single opening operation or a single closing operation energy is first stored and then released to produce or assist the contact movement
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Landscapes
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- Push-Button Switches (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen
Tastschalter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genann
ten Art.
Tastschalter sind Schalter ohne Verklinkung (Sperre) der
beweglichen Schaltstücke, wodurch die Schaltstücke
vermittels einer inneren Rückzugskraft bei Fortfall der
Antriebskraft (z. B. Fingerdruck) wieder in ihre Aus
gangsstellung zurückkehren. Tastschalter dienen vorzugs
weise dem kurzzeitigen Schließen (Ein-Taster) oder
Öffnen (Aus-Taster) von Stromkreisen. Tastschalter sind
als Druckknopftaster oder Wipptaster in vielfältigen
Ausführungsformen bekannt.
Insbesondere für Schaltungen mit niedrigen Spannungen
und Strömen sind Tastschalter bekanntgeworden, welche
mit Hilfe von Schnappfedern einen einzelnen Schaltvor
gang auslösen. Dieses Prinzip findet vorzugsweise
Anwendung bei Computer- und Schreibmaschinentastaturen.
Die Schnappfedern liegen hierbei mit äußeren Kontakt
füßen auf Leiterbahnflächen auf. Mit Hilfe eines festen
Stößels wird mittig auf die Schnappfeder gedrückt. Wenn
die auf das Betätigungselement wirkende Betätigungskraft
die Federrückstellkraft der Schnappfeder überschreitet,
springt diese um. Da sich direkt mittig unter der
Schnappfeder eine Leiterbahnfläche befindet, wird nach
dem Umspringen über die Schnappfeder eine Verbindung der
Leiterbahnen hergestellt. Da die Schnappfeder nach dem
Umspringen auf der Leiterplatte aufliegt, ist ein
weiteres Durchdrücken zum Zwecke der gestuften Zuschal
tung eines weiteren Stromkreises nicht möglich. Um einen
Stufentaster zu schaffen, ist es erforderlich, daß mit
demselben Betätigungselement nach einem ersten Schalt
vorgang mindestens ein zweiter ausgelöst wird.
Es ist ein Zweistufentaster bekanntgeworden, welcher
durch einen linear verschiebbaren Druckknopf betätigt
wird und bei welchem zwei Schnappfedern übereinander
angeordnet sind, die mittels eines starren, mittig auf
die Schnappfedern einwirkenden Schaltstößels gestuft
hintereinander aktiviert werden.
Nachteilig ist hierbei, die geringe Anzahl der erreich
baren Schaltpositionen. Ferner ist nachteilig, daß der
Stufentaster ein eigenes Gehäuse benötigt, welches
komplett auf einer Leiterplatte befestigt werden muß und
bei dem die nach außen herausgeführten Kontaktfüße
gesondert angeschlossen werden müssen. Darüberhinaus ist
von Nachteil, daß bei Stufentastern mit zwei überein
anderliegenden Schnappfedern sehr feine Herstellungs
toleranzen einzuhalten sind. Auch ist die Belastbarkeit
hinsichtlich Schaltleistung und Lebensdauer infolge des
größeren Schaltwegs der oberen Schnappfeder gering.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen
Tastschalter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genann
ten Art unter Vermeidung der bekannten Nachteile zu
einem mehrpoligen Stufentaster weiterzubilden, welcher
ein stufenweises Zuschalten von Stromkreisen ermöglicht
und der in Flachbauweise erstellt werden kann, sowie
Fertigungsvorteile bietet.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeich
neten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den
Unteransprüchen näher gekennzeichnet.
Dadurch, daß zum Zwecke der Ausbildung eines mehrpoligen
Stufentasters das bekannte Prinzip eines zweistufigen
Druckknopftasters verlassen wird und der Tastschalter
als Wipptaster mit einer Betätigungswippe ausgebildet
wird, wird allein hierdurch schon eine Verdoppelung der
Schaltpositionen erreicht. Zudem wird durch die gegen
über dem Stand der Technik zusätzliche Verwendung von in
Abhängigkeit von der Betätigungskraft längenvariablen
Schaltstößeln ein gleichsinniges stufenweises Durch
schalten ermöglicht.
Durch die planare Anordnung der Schnappfedern auf einer
Leiterplatte läßt sich im Zusammenwirken mit den jeweils
parallel zueinander an den Wippenarmen der Betätigungs
wippe angeformten Schaltstößeln der erfindungsgemäße
Stufentastschalter besonders vorteilhaft in Flachbau
weise erstellen.
Ferner wird infolge der zur Schwenkachse der Betäti
gungswippe achsensymmetrischen Anordnung der Schaltstößel
wegen der hierdurch erreichten symmetrischen Kraft- und
Hebelverhältnisse eine bedienerfreundliche Ausgestaltung
des Erfindungsgegenstandes ermöglicht.
Die vorzugsweise kalottenförmig gestalteten Schnapp
federn bewirken in Verbindung mit einem alternierenden
Auf-Lücke-Setzen der Schnappfedern eine besonders
platzsparende Anordnung.
Fertigungsvorteile lassen sich dadurch erzielen, daß die
Schnappfedern mittels einer Positionierungsplatte
vorpositioniert und über eine Leiterplatte gelegt
werden. Dadurch ist bei dem erfindungsgemäßen Stufen
tastschalter der elektrische Teil (Leiterplatte, Posi
tionierungsplatte mit Schnappfedern) und der mechanische
Teil (Betätigungswippe mit angeformten Schaltstößeln)
fertigungstechnisch getrennt. Das Anlöten von geson
derten Kontaktanschlüssen kann entfallen.
In besonders bevorzugter Ausführungsform wird der
erfindungsgemäße Stufentastschalter auf jeder Seite der
Betätigungswippe jeweils mit einem längenvariablen und
einem längenkonstanten Schaltstößel ausgestattet. Er
kann so als Fensterhebertaster für die stufenweise
Betätigung von Fensterhebermotoren in Kraftfahrzeugen
verwendet werden, wodurch sich ein 5-Positionen-Taster
ergibt. Durch die waagerechte Position der Betätigungs
wippe ist eine Ruheposition festgelegt. Durch das bei
Betätigung der Betätigungswippe zunächst bewirkte
Umspringen der schwenkachsennah angeordneten Schnapp
feder (erste Schaltposition) soll das Fenster solange
auf- oder abfahren, wie der Taster gedrückt wird. Bei
weiterem Durchdrücken der Betätigungswippe (zweite
Schaltposition) wird, während die erste Schaltposition
eingeschaltet bleibt, mit Hilfe einer nachgeschalteten
Elektronik (z. B. Aktivierung eines Stromstoßrelais) das
Fenster auf die jeweilige Endposition automatisch
gefahren. Der Taster braucht in diesem Fall nicht weiter
gedrückt zu werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend
mit Hilfe der Zeichnungen näher beschrieben und er
läutert.
Es zeigt
Fig. 1 den erfindungsgemäßen Stufentastschalter in
Schnittdarstellung gemäß der in Fig. 2
eingezeichneten Schnittlinie A-B gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung der vom
erfindungsgemäßen Stufentastschalter zu
aktivierenden Schnappfedern ohne Gehäuseober
teil und ohne Betätigungswippe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Hälfte des
erfindungsgemäßen Stufentastschalters in
Ausgangsposition P 0 gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel mit n = 3 Schaltstößeln 8, 9.
Nachfolgend wird ein erstes Ausführungsbeispiel be
schrieben. Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist der erfin
dungsgemäße Stufentastschalter ein Gehäuseunterteil 1
auf, in welchem eine Leiterplatte 3 angeordnet ist. Auf
der Leiterplatte 3 befinden sich Schnappfedern SF n ,
SF n ′, welche mit Hilfe einer Positionierungsplatte 4
jeweils unterhalb von Wippenarmen A, A′ einer Betäti
gungswippe 5 positioniert sind.
Im Gehäuseoberteil 2 ist die zweiarmige Betätigungswippe
5 um eine parallel zur Positionierungsplatte 4 ver
laufende Schwenkachse 16 ortsfest schwenkbar gelagert.
An jedem, vorzugsweise großflächig ausgebildeten Wippen
arm A, A′ der Betätigungswippe 5 sind senkrecht hierzu
zwei jeweils in Richtung der vier Schnappfedern SF 1,
SF 2, SF 1′, SF 2′ weisende Schaltstößel 8, 9 angeformt.
Etwa in Höhe eines ersten Betätigungswippenlagers (nicht
abgebildet) und beabstandet zur Schwenkachse 16 der
Betätigungswippe 5 ist ein zweiter Schaltstößel 9 sowie
ebenfalls in Höhe eines zweiten Betätigungswippenlagers
(nicht abgebildet), jedoch in größerem Abstand zur
Schwenkachse 16 ist ein erster Schaltstößel 8 angeformt.
Der zweite Schaltstößel 9 ist mittels eines in ihm
gleitbeweglich und teleskopartig geführten sowie feder
belasteten Gleitstücks 7 in Abhängigkeit von einer auf
die Betätigungswippe 5 wirkenden Betätigungskraft
längenvariabel ausgebildet. Hierzu weist der zweite
Schaltstößel 9 eine angeformte Hülse 6 auf, in deren
Hubraum 10 das Gleitstück 7 mittels angeformter Rast
nasen 11 gehalten wird. Das Gleitstück 7 wird durch eine
vorgespannte Druckfeder DF 1 druckbeaufschlagt, wobei die
Druckfeder DF 1 einerseits in einem ersten Sackloch 13
des zweiten Schaltstößels 9 sowie andererseits in einem
zweiten Sackloch 14 des Gleitstücks 7 vorgespannt
gehalten ist. Die Höhe des Hubraums 10 ist so dimensio
niert, daß er abhängig vom maximalen Federweg Δ x der
Schnappfedern SF n , SF n ′ sowie von der Anzahl n (n =
1, 2, 3 . . .) der insgesamt auf einer Betätigungswippen
seite jeweils angeformten Schaltstößel 8, 9 (n-1)Δ x
beträgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem
ersten Schaltstößel 8 und einem zweiten Schaltstößel 9
ist das Gleitstück 7 somit um Δ x verschiebbar.
Der erste Schaltstößel 8, welcher in Ausführungsbei
spielen mit n Schaltstößeln im Vergleich zu den zweiten
Schaltstößeln 9 stets der am weitesten von der Schwenk
achse 16 beabstandete Schaltstößel ist, ist in sich
starr ausgebildet, so daß er seine Länge nicht verändern
kann. Seine Länge ist stets um (n-1)Δ x kürzer als die
Länge des schwenkachsennächsten zweiten Schaltstößels 9
in einer Ruheposition P 0.
Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die in der Positio
nierungsplatte 4 angeordneten Schnappfedern SF 1, SF 2,
SF 1′, SF 2′. Deren Kalottenscheitel K 1, K 2, K 1′, K 2′ sind
direkt unterhalb von Stößelspitzen S 1, S 2, S 1′, S 2′
positioniert. Die Schnappfedern SF 1, SF 2, SF 1′, SF 2′
sind bevorzugt kalottenförmig ausgebildet, wobei drei
rotationssymmetrisch um den jeweiligen Kalottenscheitel
sowie parallel zur Kalottenhöhe geführte Kalottenab
schnitte durchgeführt sind.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Stufentast
schalters soll nachfolgend am ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben werden. In der Ruheposition P 0, in welcher
der Kippwinkel α der Betätigungswippe 5 Null Grad
beträgt, liegen die Stößelspitzen S 1, S 2 der Schalt
stößel 8, 9 in einer mit der Positionierungsebene der
Positionierungsplatte 4 den maximalen Kippwinkel α
bildenden Ausrichtungsebene 15. Die Stößelspitze S 1 des
zweiten Schaltstößels 9 liegt hierbei auf dem Kalotten
scheitel K 1 der zugeordneten Schnappfeder SF 1 auf. Die
Stößelspitze S 2 des ersten Schaltstößels 8 hat in der
Ruheposition P 0 vom Kalottenscheitel K 2 der dem ersten
Schaltstößel 8 zugeordneten Schnappfeder SF 2 den Abstand
Δ x. Da die Federkonstante D 1 der im zweiten
Schaltstößel 9 angeordneten Druckfeder DF 1 so dimensio
niert ist, daß sie größer als die Federkonstante D 0 der
Schnappfedern SF n , SF n ′ ist, wird erreicht, daß durch
eine auf die Betätigungswippe 5 wirkende Betätigungs
kraft zunächst die dem zweiten Schaltstößel 9 zugeord
nete Schnappfeder SF 1 umspringt. Da sich direkt mittig
unter der Schnappfeder SF 1 eine Leiterbahn befindet,
wird über die Schnappfeder SF 1 eine Verbindung von
Leiterbahnen hergestellt. Die Spitze S 2 des ersten
Schaltstößels 8 liegt hierbei auf dem Kalottenscheitel
K 2 auf. Damit ist eine erste Schaltposition P 1 erreicht.
Wenn nun die Betätigungskraft an der Betätigungswippe 5
weiter erhöht wird, wird die Druckfeder DF 1 innerhalb
des zweiten Schaltstößels 9 um Δ x zusammengedrückt,
wodurch das Gleitstück 7 in den Hubraum 10 des zweiten
Schaltstößels 9 eingefahren wird und wodurch der starre
erste Schaltstößel 8 die diesem zugeordnete Schnappfeder
SF 2 aktiviert. Damit ist die zweite Schaltposition P 2
ausgelöst. Entsprechendes gilt für die andere Seite der
Betätigungswippe 5.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Stufentast
schalters soll anhand Fig. 3 an einem weiteren Aus
führungsbeispiel mit jeweils drei an jeder Wippenhälfte
angeformten Schaltstößeln 8, 9 beschrieben werden. Die
ersten beiden von der Schwenkachse 16 aus in Richtung
wachsenden Abstandes gezählten Schaltstößel sind längen
variable zweite Schaltstößel 9, während der von der
Schwenkachse 16 am weitesten beabstandete Schaltstößel
ein starrer erster Schaltstößel 8 ist. In der Ruhepo
sition P 0 liegt die Stößelspitze S 1 auf der zugeordneten
Schnappfeder SF 1 auf. Die Stößelspitze S 2 ist vom
Kalottenscheitel K 2 der zugeordneten Schnappfeder SF 2 um Δ x
entfernt. Die Stößelspitze S 3 des ersten Schaltstößels 8
ist vom Kalottenscheitel K 3 der diesem zugeordneten
Schnappfeder SF 3 umd 2Δ x entfernt. Nach dem Aktivieren
der ersten Schaltposition P 1 liegt S 2 auf der zugeord
neten Schnappfeder SF 2 auf, während S 3 um Δ x von der
zugeordneten Schnappfeder SF 3 entfernt ist. Beim Akti
vieren der zweiten Schaltposition P 2 wird der schwenk
achsennahe zweite Schaltstößel 9 um Δ x verkürzt, da die
Federkonstante D 2 des mittleren zweiten Schaltstößels 9
größer als die Federkonstante D 1 der Druckfeder DF 1 des
schwenkachsennahen zweiten Schaltstößels 9 dimensioniert
ist. Beim weiteren Durchdrücken der Betätigungswippe 5
bis zum maximalen Kippwinkel α wird durch den starren
ersten Betätigungsstößel 8 die diesem zugeordnete
Schnappfeder SF 3 aktiviert und die dritte Schaltposition
P 3 ausgelöst. Hierbei hat sich die im mittleren zweiten
Schaltstößel 9 angeordnete Druckfeder DF 2 um Δ x
zusammengeschoben, während die im schwenkachsennahen
zweiten Schaltstößel 9 befindliche Druckfeder DF 1 sich
um 2Δ x zusammengeschoben hat. Nach Erreichen der
dritten Arbeitsposition P 3 liegen die Stößelspitzen S 1,
S 2, S 3 alle in der durch die Positionierungsplatte 4
vorgegebenen Positionierungsebene. Durch geeignete
Dimensionierung der Federkonstanten D 1, D 2 der in den
beiden zweiten Schaltstößeln 9 angeordneten Druckfedern
DF 1, DF 2, wobei D 2 größer D 1 größer D 0 gilt, läßt sich
somit ein Stufentastschalter mit drei Arbeitsstellungen
P 1, P 2, P 3 auf jeder Seite der Betätigungswippe 5
schaffen.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuseunterteil
2 Gehäuseoberteil
3 Leiterplatte
4 Positionierungsplatte
5 Betätigungswippe
6 Hülse
7 Gleitstück
8 erster Schaltstößel
9 zweiter Schaltstößel
10 Hubraum
11 Rastnasen
13 erstes Sackloch
14 zweites Sackloch
15 Ausrichtungsebene
16 Schwenkachse
P 0 Ausgangsposition
P n , P n ′ Schaltposition
A, A′ Wippenarme
S n , S n ′ Stößelspitzen von 8, 9
SF n , SF n ′ Schnappfedern
K n , K n ′ Kalottenscheitel von SF n , SF n ′
DF n - 1, DF n - 1′ Druckfedern
2 Gehäuseoberteil
3 Leiterplatte
4 Positionierungsplatte
5 Betätigungswippe
6 Hülse
7 Gleitstück
8 erster Schaltstößel
9 zweiter Schaltstößel
10 Hubraum
11 Rastnasen
13 erstes Sackloch
14 zweites Sackloch
15 Ausrichtungsebene
16 Schwenkachse
P 0 Ausgangsposition
P n , P n ′ Schaltposition
A, A′ Wippenarme
S n , S n ′ Stößelspitzen von 8, 9
SF n , SF n ′ Schnappfedern
K n , K n ′ Kalottenscheitel von SF n , SF n ′
DF n - 1, DF n - 1′ Druckfedern
Claims (7)
1. Elektrischer Tastschalter, insbesondere für die
stufenweise Betätigung von Fensterhebermotoren in
Kraftfahrzeugen, mit mindestens zwei Schnappfedern,
dadurch gekennzeichnet, daß er eine bis zu einem maxi
malen Kippwinkel α um eine ortsfeste Schwenkachse (16)
kippbare und aus einer stabilen Ausgangsposition (P 0)
heraus in 2n (n = 1, 2, 3. . .) instabile Schaltpositionen
(P n , P n ′) verbringbare zweiarmige Betätigungswippe (5)
aufweist, daß an jedem Wippenarm (A, A′) von der Schwenk
achse (16) unterschiedlich beabstandete, einen schwenk
achsenfernst angeordneten sowie längenkonstanten ersten
Schaltstößel (8) und mindestens einen betätigungskraft
abhängig längenvariablen zweiten Schaltstößel (9)
aufweisende Schaltstößel (8, 9) der Anzahl n angeformt
sind, daß jeweils unterhalb von Stößelspitzen (S n , S n ′)
zu diesen zentrierte und von diesen bei gleichzeitig
größer werdendem Kippwinkel α mittels an der Betäti
gungswippe (5) zunehmend angreifender Betätigungskräfte
von der Schwenkachse (16) weg stufenweise fortschreitend
jeweils längs eines maximalen Federwegs Δ x einzu
federnde Schnappfedern (SF n , SF n ′) der Federkonstante D 0
in einer durch eine Positionierungsplatte (4) vorge
gebenen Positionierungsebene planar angeordnet sind, daß
die n-1 zweiten Schaltstößel (9) jeweils ein in einem
Hubraum (10) einer angeformten Hülse (6) um maximal
(n - 1)Δ x verschiebbares, mittels einer Druckfeder
(DF n - 1, DF n - 1′) beaufschlagtes Gleitstück (7) aufweisen,
wobei die jeweilige Druckfeder (DF n - 1, DF n - 1′) einer
seits in einem ersten Sackloch (13) des zweiten Schalt
stößels (9) sowie andererseits in einem zweiten Sackloch
(14) des Gleitstücks (7) vorgespannt gehalten ist, daß
die jeweilige Federkonstante D n - 1 jeder Druckfeder
(DF n - 1, DF n - 1′) größer ist als die Federkonstante D 0 der
Schnappfedern (SF n , SF n ′) und daß die jeweilige Feder
konstante D n - 1 der Druckfedern (DF n - 1, DF n - 1′) jeweils
größer ist als die Federkonstante D n - 2 einer benach
barten und näher zur Schwenkachse (16) angeordneten
Druckfeder (DF n - 2, DF n - 2′) sowie jeweils kleiner ist als
die Federkonstante D n einer benachbarten und ferner zur
Schwenkachse (16) angeordneten Druckfeder (DF n , DF n ′),
und daß in der Ausgangsposition (P 0) die Stößelspitzen
(S n , S n ′) in einer mit der Positionierungsebene den
Kippwinkel α bildenden Ausrichtungsebene (15) liegen
und daß nach Kippung der Betätigungswippe (5) um den
maximalen Kippwinkel α alle Stößelspitzen (S n , S n ′) in
der Positionierungsebene liegen.
2. Elektrischer Tastschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die in die Schaltpositionen
(Pn) verbringbaren Schaltstößel (8, 9) des ersten Wippen
arms (A) und die in die Schaltpositionen (P n ′) verbring
baren Schaltstößel (8, 9) des anderen Wippenarms (A′)
sowie die hierzu korrespondierenden Schnappfedern (SF n ,
SF n ′) jeweils achsensymmetrisch zur Schwenkachse (16)
angeordnet sind.
3. Elektrischer Tastschalter nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappfedern (SF n ,
SF n ′) mittels einer Positionierungsplatte (4) auf einer
Leiterplatte (3) positioniert sind.
4. Elektrischer Tastschalter nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gleitstück (7) mittels Rastnasen (11) im Hubraum (10)
der Hülse (6) gehalten und geführt ist.
5. Elektrischer Tastschalter nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Wippenarm (A, A′) breitflächig ausgebildet ist.
6. Elektrischer Tastschalter nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schnappfedern (SF n , SF n ′) kalottenförmig ausgebildet
sind, wobei drei rotationssymmetrisch um den jeweiligen
Kalottenscheitel (K n , K n ′) und parallel zur Kalottenhöhe
geführte Kalottenabschnitte durchgeführt sind und daß
die Schnappfedern (SF n , SF n ′) platzsparend alternierend
auf Lücke gesetzt sind.
7. Elektrischer Tastschalter nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er
vorzugsweise genau einen ersten Betätigungsstößel (8)
und genau einen zweiten Betätigungsstößel (9) auf jeder
Seite der Betätigungswippe (5) aufweist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3818810A DE3818810A1 (de) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | Elektrischer tastschalter |
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