DE9016952U1 - Switches, especially reversing light and gear switches - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schalter, der insbesondere als Rückfahrlicht- und Getriebeschalter, ebenso aber auch als Temperaturschalter für Kraftfahrzeuge, Endschalter und für ähnliche Zwecke geeignet ist, mit einem Stößel zum Schließen einer Kontaktanordnung, die einen bewegbaren Kontakt aufweist, und bei dem der Stößelraum gegenüber dem Kontaktraum des Schalters durch eine zwischen Schaltergehäuse und Sockel angeordnete Membran abgedichtet ist.The invention relates to a switch which is particularly suitable as a reversing light and gear switch, but also as a temperature switch for motor vehicles, limit switch and for similar purposes, with a plunger for closing a contact arrangement which has a movable contact, and in which the plunger space is sealed from the contact space of the switch by a membrane arranged between the switch housing and the base.
Solche Rückfahrlichtschalter werden am Getriebegehäuse von Kraftfahrzeugen montiert, wobei die Betätigung des Schalters beim Einlegen des Rückwärtsganges mechanisch erfolgt. Dabei wird die Kontaktanordnung gegenüber dem Getriebeöl durch eine Gummimembran abgedichtet, mit der ein in das Getriebegehäuse hineinragender Betätigungsstößel verbunden ist.Such reversing light switches are mounted on the gearbox housing of motor vehicles, whereby the switch is actuated mechanically when reverse gear is engaged. The contact arrangement is sealed against the gearbox oil by a rubber membrane to which an actuating plunger protruding into the gearbox housing is connected.
Die Fahrzeuggetriebe werden immer kleiner gebaut bei höherenVehicle transmissions are becoming smaller and smaller at higher
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Drehmomenten und geringerer Getriebeölmenge, was insbesondere bei außergewöhnlichen Belastungen, wie zum Beispiel Paßfahrten von PKWs mit Wohnwagenwagenanhänger, sehr hohe Getriebeöltemperaturen zur Folge hat. Dabei läßt es sich vielfach nicht vermeiden, daß flüssige und insbesondere gasförmige Medien von der Getriebeölseite her durch die poröse Gummimembran hindurch zu dem Raum mit den Schaltkontakten diffundieren und sich an den Kontaktteilen niederschlagen, was zu einem Nachlassen der Kontaktgabe und im äußersten Falle zu einem Ausfall des Schalters führen kann.torques and a lower amount of transmission oil, which results in very high transmission oil temperatures, particularly under exceptional loads, such as driving over mountain passes in cars with caravan trailers. In many cases, it cannot be avoided that liquid and especially gaseous media diffuse from the transmission oil side through the porous rubber membrane to the area with the switching contacts and precipitate on the contact parts, which can lead to a reduction in contact and, in extreme cases, to a failure of the switch.
Aus der DE-OS 37 44 604 ist ein gattungsgemäßer Schalter bekannt, bei dem eine den Kontaktraum und den Stößelraum trennende scheibenförmige Elastomer-Membran mit einer öl- und salzwasser-resistenten Kunststoffolie belegt ist. Die Kunststoffolie ist dabei auf der dem Stößelraum zugewandten Seite der Membran angeordnet, damit die Elastomer-Membran nicht vom Getriebeöl angegriffen werden kann. Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, daß aus der dem Kontaktraum zugewandten Seite der Elastomer-Membran schädliche Gase und andere Stoffe austreten können, die sich auf den elektrischen Kontakten ablagern und den elektrischen Widerstand ansteigen lassen, wodurch die Funktion der Kontaktanordnung negativ beeinflußt wird.A switch of this type is known from DE-OS 37 44 604, in which a disk-shaped elastomer membrane separating the contact area and the tappet area is covered with an oil and salt water resistant plastic film. The plastic film is arranged on the side of the membrane facing the tappet area so that the elastomer membrane cannot be attacked by the gear oil. The disadvantage of this arrangement, however, is that harmful gases and other substances can escape from the side of the elastomer membrane facing the contact area, which are deposited on the electrical contacts and cause the electrical resistance to increase, which has a negative effect on the function of the contact arrangement.
Aus der DE-OS 38 09 295 ist ein weiterer gattungsgemäßer Schalter bekannt, bei dem zur Abdichtung zwischen Stößelraum und Kontaktraum eine Membran vorgesehen ist, die mit einer öl- und wasserfesten Kunststoffolie an ihrer Oberseite abgedeckt ist. Dabei bilden die Kunststoffolie und die Membran voneinander getrennte Bauteile, die lediglich randseitig gemeinsam verklemmt sind, um die gewünschte Abdichtwirkung herzustellen.Another switch of this type is known from DE-OS 38 09 295, in which a membrane is provided for sealing between the tappet chamber and the contact chamber, which is covered on its upper side with an oil- and water-resistant plastic film. The plastic film and the membrane form separate components that are only clamped together at the edges in order to produce the desired sealing effect.
Aus der DE-OS 25 41 446 ist es im Zusammenhang mit abgedichteten Hochspannungs-Lastschaltern mit mindestens einer Licht-From DE-OS 25 41 446 it is known in connection with sealed high-voltage load switches with at least one light
bogenlöschkammer pro Pol bekannt, die Gehäusehälften aus elastisch dehnbarem Kunststoff, aus denen die Löschkammern bestehen, und die sich durch gute elektrische und chemische Beständigkeitsmerkmale auszeichnen, dadurch zu verbinden, daß die zusammengefügten Gehäusehälften an den Rändern ultraschallverschweißt sind.arc extinguishing chamber per pole, the housing halves made of elastically stretchable plastic, from which the extinguishing chambers are made and which are characterized by good electrical and chemical resistance properties, are connected by ultrasonically welding the joined housing halves at the edges.
Membranen aus Kunststoff zur Verwendung in abgedichteten Schaltern sind ferner aus der DE-OS 21 22 566 bekannt.Plastic membranes for use in sealed switches are also known from DE-OS 21 22 566.
Aus der oben genannten DE-OS 37 44 604 ist es auch bereits bekannt, das bewegbare Kontaktstück des elektrischen Schalters an der Membran anliegend auszuführen und durch am Sockel des Schalters abgestützte Schraubendruckfedern sowohl in der Offenstellung als auch bei Kontaktgabe in ständiger Anlage an der Membran zu halten. Scheibenförmige Kontaktstücke für Schalter der in Rede stehenden Art sind ferner aus der DE-PS 12 20 011 bekannt, während die Beschichtung von Folienmembranen auf der dem Kontaktraum zugewandten Seite mit Metallen für eine elektrisch leitende Verbindung der zur Kontaktgabe vorgesehenen Teile aus der US-PS 4 241 246 bekannt ist.From the above-mentioned DE-OS 37 44 604 it is already known to design the movable contact piece of the electrical switch to rest against the membrane and to hold it in constant contact with the membrane both in the open position and when contact is made by means of helical compression springs supported on the base of the switch. Disc-shaped contact pieces for switches of the type in question are also known from DE-PS 12 20 011, while the coating of foil membranes on the side facing the contact area with metals for an electrically conductive connection of the parts intended for contact is known from US-PS 4 241 246.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Schalter dahingehend zu verbessern, daß der Kontaktraum nicht nur gegenüber dem Getriebeöl bzw. gegenüber dem Stößelraum hermetisch abgedichtet ist, sondern auch gegenüber Einflüssen von der Membran geschützt ist, um eine stets einwandfreie Kontaktgabe und Kontakttrennung mit der Folge einer höheren Funktionssicherheit und einer größeren Schalthäufigkeit zu erreichen.The invention is based on the object of improving a generic switch in such a way that the contact space is not only hermetically sealed against the gear oil or the tappet space, but is also protected against influences from the membrane in order to achieve consistently perfect contact making and contact separation with the result of greater functional reliability and a greater switching frequency.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer ersten Ausführungsform eines solchen Schalters dadurch gelöst, daß die Membran aus einer Folie aus einem hochmolekularen Kunststoff besteht und mit dem aus Kunststoff bestehenden Sockel durch Ultraschallschweißen verbunden ist.This object is achieved according to the invention with a first embodiment of such a switch in that the membrane consists of a film made of a high-molecular plastic and is connected to the plastic base by ultrasonic welding.
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Ein nach dieser technischen Lehre ausgebildeter Schalter hat den Vorteil, daß durch die aus einer Folie aus einem hochmolekularen Kunststoff bestehende und mit dem Sockel durch Ultraschallschweißen verbundene Membran der Kontaktraum des Schalters vollkommen hermetisch abgeschlossen wird, ohne daß sich zwischen der Membran und den elektrischen Kontakten weitere Bauteile befinden, die zu einer Verunreinigung der Kontakte führen können.A switch designed according to this technical teaching has the advantage that the contact area of the switch is completely hermetically sealed by the membrane, which consists of a film made of a high-molecular plastic and is connected to the base by ultrasonic welding, without there being any other components between the membrane and the electrical contacts that could lead to contamination of the contacts.
Die durch Ultraschallschweißen unlösbar fest mit dem Sockel des Schalters verbundene Membran ermöglicht außerdem in besonders einfacher Weise eine hermetische Abdichtung des Kontaktraumes gegenüber Umwelteinflüssen bereits während der Herstellung des Schalters, wobei der Sockel mit der Membran eine Montageeinheit bildet, die dann nur noch mit dem Schaltergehäuse zusammengefügt werden muß.The membrane, which is permanently connected to the base of the switch by ultrasonic welding, also enables a hermetic sealing of the contact area against environmental influences in a particularly simple manner during the manufacture of the switch, whereby the base and the membrane form an assembly unit which then only needs to be joined to the switch housing.
Die Membran kann im übrigen aus geeigneten hochmolekularen Kunststoffen, wie Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyamid, Polyimid oder dergleichen, bestehen.The membrane can also consist of suitable high-molecular plastics, such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamide, polyimide or the like.
In einer gegenüber der vorstehenden ersten Ausführungsform abgewandelten weiteren Ausführungsform eines gattungsgemäßen Schalters kann zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe aber auch vorgesehen sein, daß die Membran aus einer Folie aus einem hochmolekularen Kunststoff besteht und mit dem aus Metall bestehenden Schaltergehäuse durch Einbördeln unlösbar verbunden ist.In a further embodiment of a generic switch that is modified compared to the above first embodiment, it can also be provided to solve the problem underlying the invention that the membrane consists of a film made of a high-molecular plastic and is permanently connected to the switch housing made of metal by crimping.
Nach dem Zusammenbau des mit der Membran versehenen Schaltergehäuses mit dem Sockel wird auch bei dieser Ausführungsform sichergestellt, daß der Kontaktraum des Schalters durch die aus einer Folie aus einem hochmolekularen Kunststoff bestehende Membran vollkommen hermetisch abgeschlossen wird, ohne daß sich zwischen der Membran und den elektrischen KontaktenAfter assembling the switch housing with the membrane with the base, this embodiment also ensures that the contact area of the switch is completely hermetically sealed by the membrane, which consists of a film made of a high-molecular plastic, without any gaps between the membrane and the electrical contacts.
weitere Bauteile befinden, die zu einer Verunreinigung der Kontakte führen können.There may be other components that could lead to contamination of the contacts.
Dieser Vorteil gilt auch für noch eine weitere Ausführungsform eines gattungsgemäßen Schalters, der gemäß Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet ist, daß die Membran aus einer Folie aus einem hochmolekularen Kunststoff besteht und auf einen Träger aus einem Elastomer mit gummielastischen Eigenschaften, wie Synthese-Kautschuk, Nitrilkautschuk, Epoxidkautschuk oder dergleichen, aufvulkanisiert, geklebt oder kaschiert und zusammen mit dem Träger zwischen Sockel und Schaltergehäuse derart eingespannt ist, daß sich die folienbeschichtete Seite der Membran auf der dem Kontaktraum zugewandten Seite des Trägers befindet. Bei einer solchen Ausführungsform kann darüber hinaus auch vorgesehen sein, daß der Träger auf der dem Stößelraum zugewandten Seite eine zweite dünne Membranschicht aufweist, so daß auch vom Stößelraum keine schädlichen Stoffe in den Träger eindringen können.This advantage also applies to yet another embodiment of a generic switch, which according to claim 3 is characterized in that the membrane consists of a film made of a high-molecular plastic and is vulcanized, glued or laminated onto a carrier made of an elastomer with rubber-elastic properties, such as synthetic rubber, nitrile rubber, epoxy rubber or the like, and is clamped together with the carrier between the base and the switch housing in such a way that the film-coated side of the membrane is on the side of the carrier facing the contact space. In such an embodiment, it can also be provided that the carrier has a second thin membrane layer on the side facing the tappet space, so that no harmful substances can penetrate into the carrier from the tappet space either.
Eine besonders vorteilhafte Funktion jeder der vorstehenden Ausführungsformen eines solchen Schalters ergibt sich, wenn die Membran an einer die Kontakt- oder Steckerstifte des Schalters bei Kontaktgabe verbindenden Kontaktscheibe anliegt, die durch eine am Sockel des Schalters abgestützte Schraubendruckfeder sowohl in der Offenstellung als auch bei Kontaktgabe in ständiger Anlage an der Membran gehalten ist. Hierdurch wird einer mechanischen Beschädigung der Membran wirksam begegnet.A particularly advantageous function of each of the above embodiments of such a switch is achieved when the membrane rests against a contact disk that connects the contact or plug pins of the switch when contact is made, which is held in constant contact with the membrane by a helical compression spring supported on the base of the switch both in the open position and when contact is made. This effectively counteracts mechanical damage to the membrane.
Solche Schalter können außerdem auch noch dadurch vereinfacht werden, daß die Membran auf der dem Kontaktraum zugewandten Seite eine metallische Beschichtung für eine elektrisch leitende Verbindung der Kontakt- oder Steckerstifte bei Kontaktgabe trägt.Such switches can also be simplified by providing the membrane on the side facing the contact area with a metallic coating for an electrically conductive connection of the contact or plug pins when contact is made.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigenPreferred embodiments of the invention are shown schematically in the drawing.
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schalter in einer ersten Ausführungsform,Fig. 1 is a longitudinal section through a switch in a first embodiment,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Schalter in einer zweiten Ausführungsform,Fig. 2 is a longitudinal section through a switch in a second embodiment,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die den Kontaktraum des Schalters vom Stößelraum trennende Membran,Fig. 3 is a plan view of the membrane separating the contact space of the switch from the plunger space,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Membran gemäß Schnittlinie IV - IV von Fig. 3 und entsprechend der Schnittdarstellung des Schalters von Fig. 2.Fig. 4 shows a section through the membrane along section line IV - IV of Fig. 3 and corresponding to the sectional view of the switch in Fig. 2.
Fig. 5 einen Schnitt durch eine beidseitig beschichtete Membran undFig. 5 a section through a membrane coated on both sides and
Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines solchen Schalters.Fig. 6 is a longitudinal section through a further modified embodiment of such a switch.
Bei den in Fig. 1, 2 und 6 gezeigten Schaltern 1 handelt es sich um Rückfahrlichtschalter für Kraftfahrzeuge mit einem Stößel 2 zum Schließen einer Kontaktanordnung 3 mittels einer Kontaktscheibe 4, wobei der Stößelraum 5 gegenüber dem Kontaktraum 6 des Schalters durch eine zwischen Schaltergehäuse 7 und Sockel 8 angeordnete Membran 9 abgedichtet ist.The switches 1 shown in Fig. 1, 2 and 6 are reversing light switches for motor vehicles with a plunger 2 for closing a contact arrangement 3 by means of a contact disk 4, wherein the plunger space 5 is sealed from the contact space 6 of the switch by a membrane 9 arranged between the switch housing 7 and the base 8.
Die Membran 9 besteht bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform nur aus einer Folie aus einer hochmolekularen Kunstharzverbindung, wie Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyamid, Polyimid oder dergleichen, die mit dem Sockel 8 an ihrem gesamten Umfang durch Ultraschallschweißen unlösbar fest verbunden ist.In the first embodiment shown in Fig. 1, the membrane 9 consists only of a film made of a high-molecular synthetic resin compound, such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamide, polyimide or the like, which is permanently connected to the base 8 over its entire circumference by ultrasonic welding.
Statt der in Fig. 1 gezeigten Verbindung mittels Ultraschallschweißens kann die Membran 9 aber auch mit dem Schaltergehäuse 7 durch Einbördeln ebenfalls unlösbar fest verbunden sein.Instead of the connection shown in Fig. 1 by means of ultrasonic welding, the membrane 9 can also be permanently connected to the switch housing 7 by crimping.
Bei beiden Ausführungsformen liegt die Membran 9 an der Kontaktscheibe 4 an, die die Kontakt- oder Steckerstifte 10, 11 des Schalters bei Kontaktgabe verbindet und durch eine am Sockel 8 zentral abgestützte Schraubendruckfeder 12 sowohl in der gezeigten Offenstellung als auch bei Kontaktgabe in ständiger mittiger Anlage an der Membran 9 gehalten ist.In both embodiments, the membrane 9 rests against the contact disk 4, which connects the contact or plug pins 10, 11 of the switch when contact is made and is held in constant central contact with the membrane 9 by a helical compression spring 12 supported centrally on the base 8, both in the open position shown and when contact is made.
Statt einer solchen Kontaktscheibe kann die Membran 9 auch auf der dem Kontaktraum 6 zugewandten Seite eine metallische Beschichtung für eine elektrisch leitende Verbindung der Kontakt- oder Steckerstifte 10, 11 bei Kontaktgabe tragen.Instead of such a contact disk, the membrane 9 can also have a metallic coating on the side facing the contact space 6 for an electrically conductive connection of the contact or plug pins 10, 11 when contact is made.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel eines solchen Schalters 1 kann ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 die Membran 9 auch auf einen Träger 13 aus einem Elastomer mit gummielastischen Eigenschaften, wie Synthesekautschuk, Nitrilkautschuk, Epoxidkautschuk oder dergleichen, aufvulkanisiert, geklebt oder kaschiert und zusammen mit dem Träger 13 zwischen einem vom Sockel 8 aufragenden Kragen 14 und einem vom Schaltergehäuse 7 hervorstehenden Ringwulst 15 derart eingespannt sein, daß sich die Membran 9 auf der dem Kontaktraum 6 zugewandten Seite des Trägers 13 befindet.In the further embodiment of such a switch 1 shown in Fig. 2, as in the embodiment of Fig. 6, the membrane 9 can also be vulcanized, glued or laminated onto a carrier 13 made of an elastomer with rubber-elastic properties, such as synthetic rubber, nitrile rubber, epoxy rubber or the like, and can be clamped together with the carrier 13 between a collar 14 protruding from the base 8 and an annular bead 15 protruding from the switch housing 7 in such a way that the membrane 9 is located on the side of the carrier 13 facing the contact space 6.
Eine Draufsicht auf eine solche scheibenförmige Membran ist in Fig. 3 gezeigt, während Fig. 4 einen Fig. 2 entsprechenden Querschnitt durch eine solche Membran 9 zeigt. Der Träger 13 besteht aus elastomerem Material und hat eine Dicke von etwa 1 mm, während die darauf aufvulkanisierte, geklebte oder kaschierte Membran 9 lediglich eine Dicke von 0,1 bis 0,05 mmA top view of such a disk-shaped membrane is shown in Fig. 3, while Fig. 4 shows a cross section through such a membrane 9 corresponding to Fig. 2. The carrier 13 consists of elastomeric material and has a thickness of about 1 mm, while the membrane 9 vulcanized, glued or laminated thereon has a thickness of only 0.1 to 0.05 mm.
hat, um die leichte Schaltbarkeit des Schalters nicht zu beeinträchtigen. Auch bei dieser Ausführungsform kann die Membran 9 auf der dem Kontaktraum 6 zugewandten Seite eine metallische Beschichtung für eine elektrisch leitende Verbindung der Kontakt- oder Steckerstifte 10, 11 bei Kontaktgabe tragen.in order not to impair the easy switching of the switch. In this embodiment too, the membrane 9 can have a metallic coating on the side facing the contact space 6 for an electrically conductive connection of the contact or plug pins 10, 11 when contact is made.
Dies gilt auch für die in Fig. 5 gezeigte Aus führungs form, bei der ein Träger 13 aus einem elastomeren Material beidseitig mit dünnen Membranen 9, 9a aus einem hochmolekularen Kunststoff der beschriebenen Art beschichtet ist.This also applies to the embodiment shown in Fig. 5, in which a carrier 13 made of an elastomeric material is coated on both sides with thin membranes 9, 9a made of a high-molecular plastic of the type described.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Schalter 1 hat die Membran 9 mit dem Träger einen den Stößel 2 konzentrisch umgebenden wellenförmigen Querschnitt und ist mit einem den Sockel 8 kappenartig übergreifenden ümfangsrand 16 zwischen Sockel 8 und Schaltergehäuse 7 fest eingespannt.In the switch 1 shown in Fig. 6, the membrane 9 with the carrier has a wave-shaped cross-section that concentrically surrounds the plunger 2 and is firmly clamped between the base 8 and the switch housing 7 by a peripheral edge 16 that overlaps the base 8 like a cap.
Der Sockel 8 weist dabei einen konzentrisch zur Schalterlängsachse 17 aufragenden Kragen 14 mit einem radial nach außen weisenden Tragring 18 für den dazu passend ausgebildeten Ümfangsrand 16 der Membran 9 und des Trägers 13 auf, während in der Vertiefung 19 am Schaltergehäuse 7 für die Aufnahme des Sockels 8 ein dem Tragring 18 am Sockel 8 in Richtung der Schalterlängsachse 17 parallel gegenüberliegender Ringwulst 15 vorgesehen ist, so daß die Membran 9 mit dem Träger 13 bei fertigmoniertem Schalter an ihrem gesamten Umfang konzentrisch zur Schalterlängsachse 17 zwischen Schaltergehäuse 7 und Sockel 8 fest eingeklemmt ist.The base 8 has a collar 14 that rises concentrically to the switch’s longitudinal axis 17 with a radially outward-pointing support ring 18 for the matching circumferential edge 16 of the membrane 9 and the carrier 13, while in the recess 19 on the switch housing 7 for receiving the base 8, an annular bead 15 is provided that is parallel to the support ring 18 on the base 8 in the direction of the switch’s longitudinal axis 17, so that the membrane 9 with the carrier 13 is firmly clamped concentrically to the switch’s longitudinal axis 17 between the switch housing 7 and the base 8 over its entire circumference.
Der Sockel 8 ist dabei in der Vertiefung 19 am Schaltergehäuse 7 durch eine Schnappverbindung 20 mit mindestens einer vom Sockel 8 radial nach außen hervorstehenden Rastnase 21 gesichert, die in eine radiale Rastöffnung 22 in der dazu parallelen Wandung 23 am Schaltergehäuse 7 sperrend eingreift. The base 8 is secured in the recess 19 on the switch housing 7 by a snap connection 20 with at least one locking lug 21 protruding radially outward from the base 8, which engages in a radial locking opening 22 in the parallel wall 23 on the switch housing 7.
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