DE3829301A1 - Schalter zur montage auf schaltplatte - Google Patents
Schalter zur montage auf schaltplatteInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Schalter zur Montage
auf einer Schaltplatte (Leiterplatte) und einer Vor
richtung zu seiner Betätigung nach dem Oberbegriff des An
spruchs 1.
Bei einem bekannten Schnappschalter dieser Art
DE-PS 28 02 133 sind die Halteteile, die die im Bereich
der Schaltarmbewegung angeordneten Gegenkontaktstücke
sowie gleichzeitig den Schaltarm lagern, unmittelbar auf
einer ersten Fläche einer Leiterplatte aufgesetzt und
weisen Verlängerungen auf, die auf der Leiterplattenunter
seite zur mechanischen Befestigung der Halteteile und zur
gleichzeitig herzustellenden elektrischen Verbindung mit
den dort verlaufenden Leiterbahnen verlötet sind. Hier
durch gelingt es, mit wenigen Einzelteilen beim Aufbau
eines Schnappschalters mit Vorspannungsfeder auszukommen,
da die Leiterplatte gleichzeitig eine Art Gehäuse, jeden
falls tragendes Lagerteil für den Schalteraufbau bildet.
Problematisch ist hierbei aber die Notwendigkeit, daß
in geeigneter Weise durch äußere Bewegungseinwirkung
eine Umschaltung des Schaltarms möglich ist. Zu diesem
Zweck ist ein gesondertes Betätigungselement vorgesehen,
welches an der Leiterplatte getrennt zu den Halteteilen
gelagert ist und durch seine eigene Verschwenkbarkeit
die mit ihrem anderen Ende an ihm angelenkte Vor
spannungsfeder so gegenüber dem Lagerpunkt des Schalt
arms in ihrer Position verändert, daß je nach der Lage
des äußeren Betätigungselements unterschiedliche
Übertotpunktstellungen des Schaltarms und damit
eine Anlage an verschiedenen Gegenkontaktstücken mög
lich sind. Problematisch ist hierbei bis zu einem gewissen
Grade die Einleitung der äußeren Schaltkräfte auf das
Betätigungselement, welches dann wiederum über die Vor
spannungsfeder den Schaltarm umschaltet; da die Leiter
platte ein flächiges Gebilde ist, greifen äußere Schaltkräfte
üblicherweise parallel zu dieser am Betätigungselement an,wobei auch die
Gefahr besteht, daß das auf der Leiterplatte gelagerte
Betätigungselement aus seiner Lagerung verschoben wird
oder sonstwie eine Verkantung erfährt.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde,
einen besonders einfach aufgebauten Schalter als EIN-/
AUS-Schalter oder Umschalter zu schaffen, der ebenfalls
unmittelbar auf einer Leiterplatte als lagerndes Ge
häuseelement aufgebaut ist und dessen Schaltbetätigung
problemlos durch einen einfachen, separat gelagerten
Stößel möglich ist, so daß der ganze Schalter auf
kleinstem Raum untergebracht werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß
durch die Schalterbetätigung von unten durch eine
Öffnung in der Schalterkomponenten lagernden Schalt
oder Leiterplatte ein besonders einfach aufgebautes
Betätigungselement Verwendung finden kann, welches ohne
die Notwendigkeit, die Vorspannungsfeder selbst zu lagern oder
aufzunehmen, dennoch die Schaltarmbewegung schnappschalter
artig durchführen kann und wobei, was von besonderer
Bedeutung ist, der einfache, das Betätigungselement bil
dende Stößel vertikal zur Leiterplatte an der Vor
spannungsfeder direkt angreift und daher auch die
Schaltarmbewegung nicht in einer Ebene parallel zur
Leiterplatte, sondern vertikal zu dieser veranlaßt.
Da wegen der auf der Leiterplatte sonst noch anzubringen
den oder auf dieser unterzubringenden und zu befestigen
den weiteren Schaltungskomponenten stets eine gewisse
Höhe auf der Bauelementenseite der Leiterplatte erfor
derlich ist, kann diese Höhe für die Schaltarmbewegung
ausgenutzt werden, ohne daß ein solcher Schalter daher
besonders viel Platz auf der Leiterplatte selbst be
nötigt.
Besonders vorteilhaft eignet sich die erfindungsgemäße
Schalterkonzeption für solche Leiterplatten,
die in ein die Leiterplatte aufnehmendes
Vergußgehäuse eingesetzt und vergossen sind, wobei gleichzeitig
das Vergußgehäuse Führungsaufgaben im Bereich des Schalt
stößels übernehmen kann. Die Schalterbetätigung erfolgt
dann über den Stößel von der Rahmenunterseite, durch
den Vergußrahmen und die Leiterplatte.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die
Möglichkeit, die auf der Leiterplatte aufgebauten
Schalterkomponenten zusätzlich von einem Gehäuse ab
zudecken bzw. zu umgeben, wobei dieses Gehäuse aber
keine tragenden oder lagernden Aufgaben mit Bezug auf
die Schalterkomponenten übernimmt, sondern lediglich
eine umhüllende Schutzfunktion hat. Ferner kann der
Schaltstößel mit einer Dichthülse abgedichtet werden,
so daß der gesamte Aufbau gegen Feuchtigkeit, ein
dringende Schmutzpartikel und dgl. geschützt ist und
für beliebige Geräte als elektronische Schaltungskompo
nente, insbesondere Elektrohandwerkzeuge eingesetzt
werden kann. Vorteilhaft ist ferner die Möglichkeit der
Vormontage von Haupthalteteil, Schaltarm und Vorspannungs
feder, da der Schaltarm an vorspringenden Eckkanten von
seitlichen Halteteilschenkeln zur Anlage kommt und nicht
unter Federdruck wegspringen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich
nung dargestellt und wird in der nachfolgenden Be
schreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 stark schematisiert den Aufbau eines erfindungs
gemäßen Schalters mit Schalterbetätigung im
Schnitt, komplettiert durch ein den Schalter
umgebendes Gehäuse und ein die Leiterplatte auf
nehmendes Vergußgehäuse und
Fig. 2 als Teilausschnitt schematisiert und in per
spektiver Darstellung eine Ansicht des Haupt
halteteils von unten.
Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin,
den auf einer Schalt- oder Leiterplatte aufgebauten
Schalter so auszulegen, daß eine einwirkende Stößelbe
wegung senkrecht zur Leiterplatte durch unmittelbare
Kontaktierung der Vorspannungsfeder den Schaltarm in
seine andere Übertotpunktposition bringt, wobei der
Schaltstößel von der Rahmenunterseite durch die Leiter
platte und gegebenenfalls durch einen die Leiterplatte
aufnehmende Vergußrahmen geführt und dort auch zur
Verschiebung gelagert ist.
Die Darstellung der Fig. 1 zeigt lediglich einen Teil
ausschnitt einer Leiterplatte mit diese aufnehmendem
Vergußrahmen, wobei nur der Teil dargestellt ist, der
den erfindungsgemäßen Schalter lagert. Dabei ist die
Leiterplatte oder Schaltplatte mit 10 und der auf dieser
befestigte Schalter insgesamt mit 1 bezeichnet. Der
Schalter umfaßt ein Hauptlager- oder Halteteil 12,
welches in Fig. 2 nochmals im größeren Detail, darge
stellt ist und allgemein eine böckchenartige Struktur
aufweist, auf die weiter unten noch weiter eingangen
wird, Dieses Haupthalteteil 12 ist von einer allgemein
U-förmigen Gestalt und weist Verlängerungen 13 a, 13 b
auf, die entsprechende Bohrungen oder Öffnungen der
Leiterplatte 10 durchsetzen und bis zu deren Leiterbahnenseite
und geringfügig über diese hinaus geführt sind.
Hierdurch ist ein Verlöten der Verlängerungen 13 a, 13 b,
wie bei 14 angedeutet möglich, so daß sich gleichzeitig
ein sicherer Halt für das Hauptlagerteil auf der Lei
terplatte und die elektrische Verbindung zu den An
schlüssen auf der Leiterbahnenseite herstellen läßt.
Das Hauptlagerteil 12 lagert gleichzeitig in einer
zurückgenommenen Ausnehmung 15 den Schaltarm 16, der
in den beiden möglichen, von ihm einzunehmende
Stellungen in Fig. 1 gezeigt ist. Am Schaltarm 16
greift bei 17 eine Vorspannungsfeder 18 an, die mit
ihrem anderen Ende bei 19 durch eine hintere Öffnung
in der Rückwand des Halteteils geführt und dort be
festigt ist.
Der genaue Aufbau des Haupthalteteils 12 ist in Fig. 2
gezeigt und umfaßt neben der Rückwand 20 zwei von
dieser in der Zeichenebene nach links ausgehende,
einander mit vorgegebenen Abstand gegenüberliegende
Seitenwände 21 a, 21 b, so daß sich hierdurch die allge
mein U-förmige Gestalt ergibt. Dabei ist darauf hin
zuweisen, daß in Fig. 2 das Haupthalteteil 12 in einer
verglichen mit der Fig. 1 umgedrehten Position gezeigt
ist, also mit Ansicht von unten. Man erkennt, daß die
beiden Seitenwände 21 a, 21 b untere Längskanten 22
bilden, mit denen das Haupthalteteil 12 auf der Leiter
platte 10 aufliegt. Diesem gegenüberliegend sind vordere
Eckanschläge 22′ (beidseitig) gebildet, an denen der Schalt
arm in einem vormontierten Zustand des Haupthalteteils,
also dieses, Schaltarm und Vorspannungsfeder, anliegt
und so bis zum Einsetzen in die Leiterplatte gehalten ist.
Entsprechend gehen von der Rückwand 20 die erwähnten
Verlängerungen 13 a, 13 b aus, die angrenzend zur Rück
wand zu beiden Seiten jeweils flügelartige Verbreiterungen
23 bilden, die ebenfalls als Anschlagflächen zur Auf
lage auf der Leitplatte 10 dienen. Man erkennt im
übrigen, daß dieses Haupthalteteil aus einem flächigen
Stanzstück gebildet ist, denn die beiden äußeren Flügel
einsätze 23 sind aus den Ausnehmungen 24 der Seiten
wände herausgebogen.
Nach vorn weisen die Seitenwände eine kniekehlenartige
Einbuchtung 25 auf, die das Stützlager für den Schalt
arm 16 bildet, so daß dieser gegenüber dem Haupthalte
teil 12 durch diese Punktlagerung verschwenkbar ist.
Es ist noch ein weiteres Halteteil 26 vorgesehen,
welches bei 27 den Gegenkontakt für das Kontaktstück
16 a am Schaltarm 16 bildet; Haupthalteteil 12 und
weiteres Halteteil 26 bestehen bevorzugt aus einem
geeigneten, elektrisch leitenden Metall, wobei das
weitere Halteteil 26 mit dem Gegenkontakt 27 auch in
Form eines einstückigen Biegestücks noch eine Kontakt
anschlußfahne 28 aufweisen kann. Auf jeden Fall ver
fügt auch das weitere Halteteil 26 über nach unten
gerichtete Fortsetzungen oder Verlängerungen 29, die
der Befestigung dieses Halteteils in Durchtritts
bohrungen der Leiterplatte 10 dienen, wo sie auf der
gegenüberliegenden Seite verlötet sind.
In der in der Fig. 1 gezeigten Ausgangsposition, in
welcher die Vorspannungsfeder ihre erste Position
kürzester Länge und dabei geradlinig verlaufend, wie
durch A gekennzeichnet einnimmt, befinden sich der
Federanlenkpunkt 17 am Schaltarm 16 und der andere
Anlenkpunkt 19 an der Rückwand 20 des Haupthalteteils
12 in etwa auf gleicher Höhe und unterhalb des Lager
schwenkpunktes 11 für den Schaltarm 16, gebildet von
den Ausnehmungen 25 der Seitenwände 21 a, 21 b. Es
handelt sich daher hier um eine stabile Totpunktlage
und die Schaltarmbewegung in die andere Schaltarm
position, in welcher der Schaltarm am Gegenkontakt 27
anliegt, erfolgt dann dadurch, daß bei 30 in der
Zeichnung in der Fig. 1 von unten auf die Feder ge
drückt wird, so daß diese sich sozusagen nach oben
ausbeult und schließlich die mit B gekennzeichnete
zweite Endposition einnimmt, in welcher sich der mit
tlere Bereich der Vorspannungsfeder 18 über dem Lager
punkt 11 für den Schaltarm 16 befindet, so daß - bei
Aufrechterhaltung der stationären An
lenkung des anderen Federendes bei 19 an der Rück
wand 20 - durch die so verlagerte Feder des Schalt
arms nach oben gezogen wird, so daß sich nunmehr der
Federanlenkpunkt am Schaltarm 16 bei 17′ befindet.
Diese Position nimmt der Schalter so lange ein, wie
die Feder 18 abgedrückt wird.
Zur Betätigung dieses Umschaltvorgangs über die Feder
einwirkung in ein Stößel 31 vorgesehen, der die Leiter
platte 10 senkrecht durchsetzt und, beispielsweise
mit einem verbreiterten Kopfteil 31 a, in der Zeichen
ebene der Fig. 1 von unten gegen den mittleren Bereich
der Vorspannungsfeder 18 drückt und diese bei weiterem
Nachdrücken in die hochgewölbte B-Form bringt.
Der Stößel 31 ist bevorzugt in einer abgesetzten
Führungsbohrung 32 eines die Leiterplatte 10 aufnehmenden
Vergußrahmens 33 geführt; dieser Vergußrahmen 33 ver
fügt über eine Bodenplatte 34 und einstückig daran an
gesetzt eine zur Aufnahme der Vergußmasse beispiels
weise geschlossene Umrandung 35, wobei die Führungs
bohrung 32 für den Stößel 31 von einer nach oben und
unten gerichteten Verdickung 36 der Bodenplatte 34 des
Vergußrahmens 33 gebildet ist.
Dabei kann der nach oben, also in Richtung auf die
Leiterplatte 10 verlaufende Vorsprung 36 a der Ver
dickung 36 mit einem oberen verjüngten Ringvorsprung
37 die Bohrung 38 in der Leiterplatte 10 durchsetzen,
so daß diese gegenüber dem Vergußrahmen 33 auch vor
fixiert wird und schon bei der Montage einen sicheren
Halt erlangt, wobei der verbreitete Kopf 31 a in einem
eigenen verbreiterten Bohrungsteil 32 a der Führungs
bohrung 32 für den Stößel 31 aufgenommen ist.
Durch die Vorspannungskraft der Feder in der Ausgangs
position A wird der Stößel 31 automatisch nach außen
gedrückt und erhält daher eine hinreichende Vorspannung;
das Eindrücken des Stößels in Richtung des Pfeils C,
was einer Krafteinwirkung auf die Vorspannungsfeder 18
in deren Mitte etwa entsprechend dem Doppelpfeil D in
Fig. 2 entspricht, ergibt sich dann durch eine geeignete
äußere Betätigung, wodurch der Stößel den Hub H zurück
legt, bis der Schaltarm umschaltet und bei dem in die
ser Ausführungsform dargestellten einfachen Ein-/Aus
schalter in den durch die Anlage an Gegenkontakt 27
markierten Einschaltzustand übergeht.
Es kann empfehlenswert sein, den Stößel 31 nach außen
noch mittels einer elastischen Dichthülse 38 abzu
dichten, die beispielsweise aus Gummi oder einem
sonstigen geeigneten Elastomer bestehen kann und am
unteren Teil der Verdickung 36 als äußere Bandage fest
anliegt, sich in Richtung auf das Stößelende
verjüngt und in einer Ringausnehmung 39 am Stößel ein
greift. Bei Betätigung des Stößels wölbt sich dann die
Dichthülse, wie gestrichelt gezeichnet, nach außen aus.
In einer weiteren Ausgestaltung vorliegender Erfindung
können, falls gewünscht, die Schalterkomponenten von
einem nach unten, also in Richtung auf die Leiterplatte
10 offenen (Teil) Gehäuse noch umschlossen sein; ein
solches Gehäuse ist bei 40 angedeutet und bildet eine
angenäherte Kastenform, die durch übliche Verrastungs
mittel, beispielsweise in Form von die Leiterplatte
durchsetzenden, hackenförmigen Vorsprüngen, an der
Leiterplatte befestigt ist.
In gleicher Weise kann dann schließlich die zur Ver
vollständigung des Schalteraufbaus zur Bildung eines
Regelbausteins, beispielsweise zur Drehzahlregulierung
von Werkzeugmaschinen u. dgl., auf der Leiterplatte
noch angeordnete Elektronik mit eingegossen werden,
wobei das Gehäuse 40 ein Eindringen der Vergußmasse
in den Schalterbereich verhindert.
Die Betätigung des Stößels 31 kann dann in beliebiger
Weise erfolgen, beispielsweise und mit Vorteil durch
einen geräteseitigen Schieber, der beispielsweise mit
einer in der senkrechten Ebene allmählich ansteigenden
Schrägfläche auf den Stößelbereich aufläuft und diesen in
der Zeichenebene der Fig. 1 nach oben drückt. Der nach
dem Verguß fertige Baustein kann daher so wie in den
Figuren lediglich als Teilausschnitt dargestellt, in
ein entsprechend auszurüstendes Gerät eingesetzt und
in diesem so befestigt werden, daß der erwähnte geräte
seitige Schieber dann auf den Stößel einwirken kann.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen
und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl
einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander
erfindungswesentlich sein.
Claims (11)
1. Schalter zur Montage auf einer Schaltplatte (Leiter
platte) und Vorrichtung zu seiner Betätigung, mit
einem beweglichen Schaltarm und mindestens einem
im Bereich der Schaltarmbewegung angeordneten
Gegenkontakt, einer eine Vorspannung erzeugenden,
am Schaltarm angreifenden Feder und einem einer
äußeren Schalteinwirkung ausgesetzten Betätigungs
element (Stößel), ferner mit einem Haupthalteteil,
gegen welches sich der Schaltarm abstützt und das
unmittelbar auf der Leiterplatte aufgesetzt und an
dieser befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) an dem den Schaltarm (16) lagernden Haupthalte teil (12) auch die Vorspannungsfeder (18) ge lagert ist und den Schaltarm in eine erste Über totpunktposition vorspannt,
- b) ein zur Schaltarmbewegung die Leiterplatte (10) senkrecht durchsetzender Stößel (31) vorgesehen und
- c) so gelagert ist, daß er vertikal auf den mittleren Bereich der Vorspannungsfeder (18) auftrifft und diese mit Bezug auf den Anlenkpunkt (17, 17′) der Feder (18) am Schaltarm (16) so verlagert, daß sich für die Dauer der Einwirkung eine zweite Schalterposition des Schaltarms ergibt.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptschalterkomponenten einschließlich
Haupthalteteil (12) mit Schaltarm und Vorspannungs
feder sowie weiterem, den Gegenkontakt (27) bei Um
schaltung bildendem Halteteil (26) auf der Be
stückungsseite der tragenden Leiterplatte (10) an
geordnet sind, von welcher Verlängerungen (13 a, 13 b;
29) der Halteteile (12, 26) bis zur Leiterseite
ragen und dort zur Befestigung verlötet sind.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet,
daß in der ersten Ruheposition (A) der Vorspannungs
feder dieser parallel zur Leiterplatte (10) ver
läuft und ihre Anlenkpunkte (17, 19) am Schaltarm
(16) und am Haupthalteteil (12) in einer Ebene
liegen, die sich unterhalb der Lagerpunktebene des
Schaltarms (16) am Haupthalteteil (12) befindet.
4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltarmbewegung in einer
Ebene senkrecht zur Leiterplattenebene verläuft und
daß der die Leiterplatte (10) hierdurch vertikal
von unten durchsetzende Stößel (31) etwa mittig auf
die in der ersten Ausgangsposition (A) geradlinig
gestreckte Vorspannungsfeder (18) auftrifft und diese
mit dem Hub (H) so weit nach oben in eine zweite
Postion (B) durchdrückt, daß die hochgedrückte Vor
spannungsfeder (18) den Schaltarm (16), an den sie
mit ihrem einen Ende angelenkt ist, zur Anlage an
das Gegenkontaktstück (27) mitnimmt.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leiterplatte von einem Ver
gußgehäuse (33) aufgenommen ist, welches mit einer
Verdickung (31) im Bereich des Stößels eine Stößel
führung (32) bildet, die den Stößel (31) durch eine
Bohrung in der Leiterplatte (10) auf die Vorspannungs
feder (18) ausgerichtet hält.
6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stößelführung (32) eine ab
getreppte Kontur mit einer oberen Durchmesserver
größerung zur Aufnahme eines Stößelkopfes (31 a)
bildet.
7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stößel durch eine Dichthülse
(38) abgedichtet ist.
8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichthülse den über die Verdickung (36) im
Vergußrahmen (33) hinausragende Stößelteil abdichtet,
an der Verdickung (36) bandagenartig anliegt
und in eine Ringausnehmung am Stößelende eingreift.
9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Haupthalteteil eine allgemein
U-förmige Form hat mit einer Rückwand (20) und von
dieser einstückig ausgehenden Seitenwänden (21 a, 21 b),
die mit beidseitigen Hinterschneidungen (25) den
Lagerpunkt für den Schaltarm (16) bilden, wobei die
Vorspannungsfeder (18) an der Rückwand (20) des
Haupthalteteils (12) angelenkt ist.
10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß von der Rückwand (20) in Richtung auf die Leiter
platte die Verlängerungen (13 a, 13 b) ausgehen, die
sich mit zurückgesetzten flügelartigen Verbreiterungen
(23) an der Leiterplattenoberfläche abstützen.
11. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenwände mit Eckkanten (22′) (beidseitig)
Anschläge für den Schaltarm bilden, um diesen im vor
montierten Zustand - Haupthalteteil (12), Vor
spannungsfeder (18) und Schaltarm (16) - zu fixieren.
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