Interrupteur electrique

专利摘要:

公开号:WO1984004200A1
申请号:PCT/DE1984/000090
申请日:1984-04-13
公开日:1984-10-25
发明作者:Manfred Koslar
申请人:Createc Elektronik Gmbh；
IPC主号:H01H1-00

专利说明:
[0001] Elektrischer Schalter
[0002] Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach der Gattung des Hauptanspruchs.
[0003] Schalter für elektrische und elektronische Geräte sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. In diesen Geräten werden vielfach Leiterplatten bzw. Platinen verwendet, wobei teilweise die Leiterbahnen auf den Platinen als Kontaktflächen für Schalter dienen, die mit Hilfe von federnden Kontaktbrücken verbunden werden.
[0004] Andere bekannte Schalter weisen als Kontaktelement, das zwei Kontakte verbinden soll, Kugeln auf, die in Ausnehmungen in den Kontakten einrasten.
[0005] Ein derartiger Schalter ist aus der DE-OS 26 17 704 bekannt, der einen Isolierstoffkörper aufweist, an dem sich gegenüberstehend Paare von gestanzten elektrischen Kontakten befestigt sind.Die elektrische Verbindung zwischen den sich gegegenüberstehenden Kontaktpaaren, die jeweils an entsprechende elektrische Leiter angeschlossen sind, erfolgt über eine Kugel, die in einem Träger geführt ist und von diesem zwischen die sich gegenüberstehenden Kontakte geschoben wird. Dabei weisen die Kontakte Bohrungen auf, in die die Kugel einrasten kann.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter insbesondere für elektrische oder elektronische Geräte mit gedruckten Leiterplatten oder dergleichen zu schaffen, der bei einfachem Aufbau, kostengünstiger Herstellung und zuverlässiger Reproduzierbarkeit in der Fertigung auch nach langandauernder Benutzung eine einwandfreie elektrische Verbindung gewährleistet, wobei er den speziellen Erfordernissen der räumlichen Dichte und der Komplexität moderner Schaltungen gerecht werden soll.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
[0008] Das Vorsehen von Bohrungen in üblichen Schaltern bzw. Leiterplatten, an die leiterbahnähnlich Kontakte segmentartig herangeführt sind, wobei diese Kontakte von einer durch einen Träger geführten und verschiebbaren und in die Bohrung einrastbaren Kugel überbrückt werden, sind eine Vielzahl von Vorteilen gegeben. Der Schalter weist einen sehr einfachen Aufbau auf und besteht in seiner einfachsten Attsführungsform nur aus zwei mechanischen Teilen. Toleranzprobleme, die bei jeder Schalterfertigung auftreten, können zum größten Teil gelöst werden. Die als Kontaktelement verwendete Kugel paßt sich ohne Schwierigkeiten unabhängig von möglichen Toleranzen einem Lochrand immer derart an, daß die Lochrandkante linienförmig an der Kugeloberfläche anliegt. Sollte die Rasthöhe Toleranzen unterworfen sein, so gleicht dies die Kugel durch eine mehr oder weniger hohe Eintauchtiefe aus. Dies gilt entsprechend für den Fall, daß sich die Kontaktflächen auf der Schalterplatine während der Lebensdauer an den Bohrungen geringfügig einarbeiten sollten, da die eintauchende Kugel für den Ausgleich dieser Wegänderungen sorgt.
[0009] Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich Löcher fertigungstechnisch verhältnismäßig genau geometrisch reproduzieren lassen. Die bei dem Schalter verwendete Kugel ist ein sehr gutes Rastelement, da sie bei geringster Rollreibung einen deutlich spürbaren Rastpunkt auch bei einem geringen Niveauunterschied aufweist, wobei durch Beaufschlagen der Kugel mit einer Federkraft und einen dadurch hervorgerufenen Anlagedruck das Einrasten weiterhin verbessert wird. Dadurch, daß die Kugel in dem Träger einen genügenden Bewegungsspielraum hat, wird ein einwandfreies Einrasten und damit eine einwandfreie Kontaktgabe auch gegeben, wenn die jeweiligen Löcher bzw. Bohrungen in der Oberflächenebene unterschiedliche Toleranzen aufweisen. Dadurch, daß die Kugel in dem Träger beweglich geführt ist, liegt sie nicht immer in gleichen Bereichen an den Kontakten an, sondern wird durch das Rollen immer wieder in eine andere Position gebracht, so daß unendlich viele Kontaktkreise zur Verfügung stehen. Durch die Längs- bzw. Drehbewegung des Trägers parallel zur Oberfläche der Platine hebt sich die von dem Träger geführte Kugel senkrecht von den Kontaktlinien ab, so daß eine schnelle und genaue Trennung der elektrischen Verbindung möglich ist. Dabei kann die Konfiguration der Kontaktflächen direkt an den Bohrungen derart gewählt werden, daß der Rollweg der Kugel nach Abheben von den Kontaktlinien außerhalb der Leiterbahnen ausschließlich auf Isolationsmaterial aufliegt, wodurch der Abrieb durch Reibung, sowohl an der Kugel als auch an den Kontakten äußerst gering ist, wobei auch an den aufliegenden metallenen Flächen kaum Abrieb entsteht, da durch das Rollen der Kugel nur eine Rollreibung vorhanden ist.
[0010] Durch den einfachen Aufbau des Schalters kann sein Zusammenbau unabhängig von einem Lötvorgang vorgenommen werden. Dadurch können zuerst alle auf der Leiterplatte vorhandenen Bauelemente aufgebracht werden und verlötet werden. Die Leiterplatte kann nach dem Löten einem Waschvorgang unterzogen werden, so daß beim Löten auftretende Säuren, Dämpfe und Kolophonium, die auf die Kontaktflächen gelangen können, von diesen entfernt werden können. Damit entfällt die bisher vorhandene Notwendigkeit, Schalter auf Leiterplatinen möglichst gut abgedichtet aufzubauen.
[0011] Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
[0012] Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen :
[0013] Fig. 1 schematisch eine Schalterplatine mit Kontaktkugeln;
[0014] Fig. 2 in einer teilweise geschnittenen Ansicht den gesamten Aufbau des erfindungsgemäßen Schalters; und
[0015] Fig. 3 einen Schnitt und eine Aufsicht auf den die Kugeln führenden Träger.
[0016] In Fig. 1 ist eine Schalterplatine 5 dargestellt, die mehrere Ausnehmungen 4 in Form von Bohrungen oder gestanzten Löchern aufweist. Auf dieser Schalterplatine 5 können sich mehrere elektrische und elektronische Bauelemente befinden. Die Schalterplatine 5 ist auf ihrer Oberfläche mit Leiterbahnen 6 in Form von gedruckten Schaltungen oder dergleichen versehen. Die Leiterbahnen 6 sind segmentartig an die Ausnehmungen 4 herangeführt und von diesen unterbrochen. Die Figur zeigt schematisch, wie die unterbrochenen Leiterbahnen elektrisch verbunden werden. Dazu sind als Kontaktelemente Kugeln 3 vorgesehen, die parallel zu der Oberfläche der Schalterplatine 5 entsprechend dem Pfeil 13 bewegt werden und in die Ausnehmungen 4 einrasten. Die Kugeln 3 sind elektrisch leitend und ihre Oberfläche ist hart vernickelt und dann mit einem für Kontaktwerkstoffe typischen Material, zum Beispiel Silber, Gold, Platin oder Zinn, galvanisiert. Auch die Leiterbahnen können zur besseren Kontaktgabe im Bereich der Ausnehmungen 4 mit einem entsprechenden Material versehen sein. Die Kugeln 3 liegen mit einem als Kreisring ausgebildeten Teil ihrer Oberfläche an dem Rand der Ausnehmungen und damit an den segmentförmig an die Ausnehmungen 4 herangeführten Teilen der Leiterbahnen 6 an, so daß die Leiterbahnen 6 elektrisch über die Kugeln 3 verbunden sind.
[0017] Zur Verbesserung der Köntaktgabe wird ein durch die Pfeile 14 angedeuteter Kontakt- bzw. Rastdruck auf die Kugeln 3 ausgeübt.
[0018] Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Schalter in zusammengebautem Zustand. Die Kugeln 3 werden von einem in Fig. 3 näher dargestellten käfigartigen Träger 1 gehalten. Dieser Träger 1 weist entsprechend der Anzahl der zu bewegenden Kugeln Hohlräume 2 zur Aufnahme der Kugeln auf, die zylinderförmig oder kalottenförmig ausgebildet sind. Oberhalb der Hohlräume 2 ist der Träger 1 an seiner Oberfläche bogenförmig ausgeschnitten, so daß die Hohlräume 2 durch zungenförmige Lappen 8 begrenzt werden, die als Federelemente dienen. Die Hohlräume 2 weisen an ihren der Schalterplatine 5 zugewandten Rändern keilförmige Vorsprünge auf. In der Mitte des Trägers 1 befindet sich eine Bohrung 9 und ein zur Mittellinie parallel laufender Schlitz 10, in denen der eigentliche Betätigungsknopf oder Knebel des Schalters rastend federnd aufgenommen ist. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist der Träger, der als Kunststoffspritzteil hergestellt werden kann, in nicht eingebautem Zustand über seine Längsachse bogenförmig ausgebildet.
[0019] Beim Montieren des Schalters werden die Kugeln 3 in die Hohlräume 2 eingedrückt, wobei die Wandungen der Hohlräume ausgeweitet werden und somit der Widerstand durch die keilförmigen Vorsprünge 12 überwunden wird. Die Kugeln rasten in die Hohlräume 2 ein und können nicht verloren gehen, da die keilförmigen Vorsprünge ein Herausrollen verhindern. Der Träger 1 wird durch ein Gehäuse 11, das mit der Schalterplatine 5 zum Beispiel durch Schrauben verbunden ist, auf die Oberfläche der Schalterplatine 5 gedrückt, so daß der Träger insgesamt unter Spannung parallel zur Oberfläche der Schalterplatine 5 liegt. Dadurch werden auf die Kugeln Kräfte senkrecht zur Platinenoberfläche erzeugt, die sie gegen die Leiterbahnen 6 bzw. in die Ausnehmungen 4 drücken. Außerdem werden die Kugeln 3 durch die zungenfδrmigen Lappen 8 niedergedrückt, die ihrerseits eine gewisse Federwirkung haben, um einen Ausgleich bei verschiedenen Höhenunterschieden vornehmen zu können. Somit ist der Träger 1 einerseits ein Führungs- und Halterungselement für die Kugeln und andererseits dient er als Kontaktandruckfeder und als Rastfeder. Entsprechend ist die Kugel sowohl ein verbindendes Kontaktelement als auch ein Rastelement.
[0020] Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Kugeln 3 durch den Träger 1 in einer Längsbewegung parallel zur Oberfläche der Schalterkarte 5 bewegt. Eine in die Ausnehmung 4 eingerastete Kugel 3 wird dabei senkrecht von der Kontaktlinie abgehoben, wobei die Schrägen an den keilförmigen Vorsprüngen 12 unter die Kugel 3 greifen und diese bei der Bewegung aus den Löchern herausheben, so daß der Abhebedruck vermindert wird. Bei dieser Ausführungsform weist der Träger 1 vier Hohlräume 2 zur Aufnahme der Kugeln 3 auf. Selbstverständlich kann auch eine andere Anzahl von Kugeln vorgesehen sein, wobei diese mit entsprechenden in der Schalterplatine 5 vorgesehenen Ausnehmungen, die auch rastermäßig angeordnet sein können, zusammenarbeiten. Auch kann der Träger 1 in einer Drehbewegung verschoben werden.

权利要求:
ClaimsPatentansprüche
1. Elektrischer Schalter mit mindestens einer in einem isolierenden Träger angeordneten elektrisch leitfähigen Kontaktkugel, über die mindestens zwei Kontakte verbindbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Schalterplatine (5) mit mindestens einer Ausnehmung (4) vorgesehen ist, auf der leiterbahnähnlich segmentartig die Kontakte (6) an die Ausnehmung (4) herangeführt sind und daß die Kugel (3) durch den Träger (1) parallel zur Oberfläche der Schalterplatine (5) beweglich geführt und in die Ausnehmung (4) einrastbar ist.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) mindestens einen Hohlraum
(2) aufweist, in dem die bewegliche Kugel
(3) aufgenommen und geführt ist.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (3) mit einer Federkraft senkrecht zur Schalterplatine (5) beaufschlagt ist.
4. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2) des Trägers (1) zylinderoder kalottenförmig ausgebildet ist.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist, das in nicht zusammengebautem Zustand bogenförmig ist und parallel zur Oberfläche der Schalter platine (5) durch ein Spannelement (11) eingespannt, an die Oberfläche angedrückt und unter Druck durch ein Betätigungsteil (7) verschiebbar ist, wobei der Druck über den Träger (1) auf die Kugel (5) übertragen wird.
6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement ein fest mit der Schalterplatine (5) verbundenes Schaltergehäuse (11) ist.
7. Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) mindestens ein zungenförmiges Federelement (8) aufweist, das die Kugel (3) auf die Schalterplatine (5) und/oder in die Ausnehmung (4) drückt.
8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) Ausnehmungen (9,10) zur federnd rastenden Aufnahme des Betätigungselementes (7) aufweist,
9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) in einer Längs- oder Drehbewegung parallel zur Schalterplatine (5) verschiebbar ist.
10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (6) an den Ausnehmungen (4) und/oder die Kugel (3) mit Gold, Platin, Silber oder Zinn versehen sind.
11. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterplatine (5) mehrere Bohrungen (4) aufweist, die in einem Rastermaß angeordnet sind und daß die Kugeln (3) in entsprechendem Rastermaß in den Träger (1) aufgenommen sind.
12. Schalter nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Hohlraum (2) des Trägers (1) an seinem der Schalterplatine (5) zugewandten Bereich keilförmige Vorsprünge (12) aufweist.
13. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterplatine (5) gleichzeitig zur Aufnahme von elektrischen und elektronischen Bauteilen dient.

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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EP0139730A1|1985-05-08|

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DE3313937A1|1984-10-18|

引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
1984-10-25| AK| Designated states|Designated state(s): JP US |

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1984-10-25| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): AT BE CH DE FR GB LU NL SE |

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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