DE102007009006B4

DE102007009006B4 - Tastschalter für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007009006B4
Application number: DE102007009006.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hirschfeld; Benjamin Schlanzke
Original assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2024-09-26
Anticipated expiration: 2027-02-24
Also published as: DE102007009006A1

Abstract

Tastschalter für ein Kraftfahrzeug,
der für einen Strompfad mindestens drei miteinander zu verbindende Kontaktstellen (a, b, c, bzw. d, e, f) aufweist, die durch eine an die Kontaktstellen (a, ..., f) anpressbare Fläche eines Verbindungselements (8) elektrisch miteinander verbindbar sind,
wobei die Kontaktstellen (a, ..., f) durch Leiterstreifen (A, ..., F) eines kunststoffumspritzten Stanzgitters (1) gebildet sind, deren freie Endabschnitte die Anschlüsse des Tastschalters bilden,
wobei jede der miteinander zu verbindenden Kontaktstellen (a, b, c, bzw. d, e, f) zu einem jeweils eigenen Leiterstreifen (A, B, C bzw. D, E, F) gehört,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungselement (8) bei einer Betätigung eines Betätigungselements (5, 6) in der Betätigungsendstellung alle miteinander zu verbindenden Kontaktstellen (a, b, c, bzw. d, e, f) miteinander verbindet und ohne Betätigung des Betätigungselements (5, 6) alle voneinander trennt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tastschalter für ein Kraftfahrzeug, der für einen Strompfad mindestens drei miteinander zu verbindende Kontaktstellen aufweist, die durch eine an die Kontaktstellen anpressbare Fläche eines Verbindungselements elektrisch miteinander verbindbar sind, wobei die Kontaktstellen durch Leiterstreifen eines kunststoffumspritzten Stanzgitters gebildet sind, deren freie Endabschnitte die Anschlüsse des Tastschalters bilden, wobei jede der miteinander zu verbindenden Kontaktstellen zu einem jeweils eigenen Leiterstreifen gehört.
Ein derartiger Tastschalter ist aus der deutschen Patentschrift DE 10 2006 011 930 B3 bekannt. Der in diesem Dokument beschriebene elektrische Schalter weist drei, durch umspritzte Leiterstreifen gebildete Kontaktstellen auf. Mit einer ersten Kontaktstelle ist eine Kontaktfeder verbunden, die zwei Kontaktfingern aufweist. Die Kontaktfinger kontaktieren in einer ersten Schaltstellung eine zweite Kontaktstelle und einer zweiten Schaltstellung eine dritte Kontaktstellte. Zusätzlich kann vorgesehen werden, dass im Umschaltpunkt die Kontaktfinger, etwa für eine Positionserkennung, alle drei Kontaktstellen miteinander verbinden. Dieser Umschaltpunkt betrifft dabei eine Übergangsstellung zwischen zwei Schaltstellungen und keine Betätigungsendstellung des Tastschalters.
Ein Schalter mit mehreren durch ein Schaltelement verbindbaren Kontaktstellen, die durch umspritzte Leiterstreifen gebildet werden, ist aus der Patentschrift DE 697 03 301 T2 bekannt. Die miteinander verbindbaren Kontaktstellen jedes schaltbaren Strompfads sind dabei über jeweils zwei Leiterstreifen angeschlossen.
Aus der deutschen Auslegeschrift DE 1 281 529 ist ein Mehrfachkontaktschalter bekannt, bei dem ein durch einen Stößel bewegliches scheibenförmiges Kontaktteil gegen mehrere feststehende Kontaktteile gepresst werden kann. Der beschriebene Schalter ist für relativ hohe Ströme ausgelegt und weist daher einen relativ robusten und auch aufwendigen Aufbau aus. Da der Stößel um seine Lagerstelle drehbar ist, kommen bei mehrfacher Betätigung immer wieder andere Stellen des scheibenförmigen Kontaktteils an den feststehenden Kontaktteilen zur Anlage, wodurch die Abnutzung des scheibenförmigen Kontaktteils durch Kontaktabbrand auf den gesamten Umfangsbereich des scheibenförmigen Kontaktteils verteilt ist. Zusätzlich werden durch die Reibung zwischen der Kontaktscheibe und den feststehenden Kontaktteilen bei der Betätigung des Schalters, Abnutzungserscheinungen an den Kontaktteilen zumindest teilweise wieder beseitigt.
Es ergab sich die Aufgabe, einen Tastschalter mit mehreren Kontaktstellen für einen Strompfad konstruktiv besonders einfach und kostengünstig auszugestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verbindungselement bei einer Betätigung eines Betätigungselements in der Betätigungsendstellung alle miteinander zu verbindenden Kontaktstellen miteinander verbindet und ohne Betätigung des Betätigungselements alle voneinander trennt.
Der erfindungsgemäße Tastschalter ist besonders einfach und kostengünstig aufgebaut, da die Kontaktstellen des Tastschalters durch Abschnitte von Leiterstreifen eines Stanzgitters ausgebildet sind, deren freie Endabschnitte zugleich die Anschlüsse des Tastschalters bilden. Die Kunststoffumspritzung bewirkt einerseits, dass sich die Leiterstreifen genau in einem vorgesehenen Abstand zueinander befinden und andererseits, dass alle Kontaktstellen in derselben Ebene angeordnet sind, was für die Herstellung einer guten elektrischen Verbindung von gleichzeitig drei oder mehr Kontaktstellen durch ein einziges flächiges Verbindungselement von wesentlicher Bedeutung ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Kunststoffumspritzung die Leiterstreifen im Bereich der Kontaktstellen vollständig von mehreren Seiten umgibt und dabei ein Schaltergehäuse mit einer Ausnehmung ausbildet, die lediglich die Oberfläche der Kontaktstellen zur Kontaktierung durch das Verbindungselement zugänglich läßt.
Bei der Umspritzung eines Stanzgitters können vorteilhafterweise gleich die Kontaktumspritzungen bzw. Gehäuse für mehrere Tastschalter in einem Arbeitsgang gefertigt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dabei zwei nebeneinanderliegende Tastschalter einen gemeinsamen Anschluss aufweisen, so dass zwei nebeneinanderliegende Leiterstreifen, die zu jeweils einem der Tastschalter gehören, elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sein können. So erhält man eine stabile Anordnung aus mehreren miteinander verbundenen Tastschaltern, die vorteilhafterweise gemeinsam als eine Schalterbaugruppe mit einem Schaltungsträger verbunden werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

1 Bestandteile einer Schalterbaugruppe vor der Montage,
2 die montierte Schalterbaugruppe,
3 einen Querschnitt durch einen der Tastschalter,
4 und 5 zwei Skizzen zu vorteilhaften Anwendungsmöglichkeiten des Tastschalters.

Die 1 zeigt eine Schalterbaugruppe mit zwei erfindungsgemäß aufgebauten Tastschaltern in einer Einzelteildarstellung. Die Schalterbaugruppe besteht aus einem ursprünglich einstückig gefertigten Stanzgitter (1), welches mehrere Leiterstreifen (A, ..., F) ausbildet.
Das Stanzgitter (1) ist in mehrere Leiterstreifen (A, ..., F) geteilt, deren Lage relativ zueinander durch zwei Umspritzungen (2, 3) mechanisch festgelegt wird. Die beiden mittleren Leiterstreifen (C, D) sind durch zwei stegförmige Abschnitte (9) miteinander verbunden. Zur besseren Erkennbarkeit der Leiterstreifen (A, ..., F) sind die Umspritzungen (2, 3) in der 1 separat vom Stanzgitter (1) dargestellt.
Die Leiterstreifen (A, ..., F) besitzen jeweils eine Kontaktstelle (a, ..., f) in Form eines aufgebrachten erhabenen Kontaktpunktes. Die Kontaktpunkte bestehen vorzugsweise aus einem gut leitenden Material, welches gegen Kontaktabbrand und Oxidation möglichst unempfindlich ist.
Jeweils drei Kontaktstellen (a, b, c, bzw. d, e, f) sind von einer Umspritzung (2, 3) umgeben und gehören damit zu jeweils einem Tastschalter. In der 1 sind alle Kontaktpunkte (a, ..., f) jeweils doppelt dargestellt, und zwar einmal an den Leiterstreifen (A, ..., F) und zum zweitenmal innerhalb der separat dargestellten Umspritzungen (2, 3), um die Lage der Kontaktpunkte (a, ..., f) innerhalb der Umspritzungen (2, 3) zu verdeutlichen.
Zur Betätigung der beiden Tastschalter ist eine Schaltmatte (4) vorgesehen, die zwei angeformte Betätigungselemente (5, 6) aufweist. Die Betätigungselemente können dabei, zusätzlich oder alternativ zur Anbindung an die Schaltmatte, auch eine, hier nicht dargestellte, Metallschnappscheibe aufweisen.
Die zusammengefügte Schalterbaugruppe ist in der 2 dargestellt. Die 3 zeigt einen Querschnitt durch einen der Tastschalter. Die an der Umspritzung (3) anliegende Schaltmatte (4) weist ein im wesentlichen zylinderförmiges Betätigungselement (6) auf, das über einen ringförmigen Kragen (7) an der Schaltmatte (4) angeformt ist.
In der Schnittdarstellung der 3 sind nur zwei der insgesamt drei Kontaktstellen (d, e statt d, e, f) des Tastschalters erkennbar. Die nachfolgenden Erläuterung, die alle drei Kontaktstellen (d, e, f) referenziert, bezieht sich gleichzeitig auf die Darstellungen der 3 und 1.
Auf der den Kontaktstellen (d, e, f) zugewandten Fläche des Betätigungselements (6) ist eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufgebracht, die als Verbindungselement (8) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung der Kontaktstellen (d, e, f) dient. Bei einer axialen Druckbetätigung des Betätigungselementes (6) in Richtung auf die Kontaktstellen (d, e, f), verbindet das Verbindungselement (8) die Schaltkontakte (d, e, f) elektrisch miteinander.
Bei einer nicht ausreichend weiten Verschiebung des Betätigungselementes (6) oder bei einer Verschiebung des Betätigungselements (6) abweichend von der axialer Richtung, werden oftmals nur zwei der drei Kontaktstellen (d, e, f) miteinander verbunden. Diese unvollständige Tastschalterbetätigung kann von einer vollständigen, alle drei Kontaktstellen (d, e, f) verbindenden Tastschalterbetätigung unterschieden werden und je nach Anwendungsfall als eine gültige Schalterbetätigung akzeptiert oder aber als fehlerhaft verworfen werden.
Die jeweils drei Kontaktstellen (a, b, c, bzw. d, e, f) jedes Tastschalters, die über die zugehörigen Leiterstreifen (A, ..., F) anschließbar sind, sind insgesamt zum Schließen und Öffnen jeweils eines einzigen Strompfades vorgesehen. Da hierzu eigentlich zwei Kontaktstellen ausreichen würden, wird durch die zusätzliche Kontaktstelle eine Redundanz geschaffen, die auf verschiedene Weise genutzt werden kann, um eine Tastschalterbetätigung besonders sicher zu erkennen oder fehlerhafte Betätigungen auszuschließen.
Dies wird durch die 4 und 5 verdeutlicht. Rein beispielhaft sei hier der Leiterstreifen D (siehe 1) als Zuleitungsanschluss gewählt, der mit einem Betriebspotential (+) verbunden ist. Damit liegt das Betriebspotential (+) an der Kontaktstelle d an. Das in den 4 und 5 dargestellte Schaltersymbol deutet an, dass bei einer Tastenbetätigung im Idealfall alle drei Kontaktstellen (d, e, f) zugleich miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt werden. Somit liegt bei einem geschlossenen Tastschalter das Betriebspotential (+) sowohl an der Kontaktstelle e wie auch an der Kontaktstelle f an.
Entsprechend der 4 können die an den Kontaktstellen e und f anstehenden Signale durch eine, hier nicht näher dargestellte Elektronik im Sinne einer Und-Schaltung (&) miteinander zu einem Schaltsignal Y_u verknüpft werden. Eine gültige Tastschalterbetätigung liegt also nur dann vor, wenn an beiden Ausgangskontaktstellen (e, f) zugleich das Betriebspotential (+) ansteht.
Ein Betriebspotential (+) an nur einem der Ausgangskontaktstellen (e, f) deutet auf einen unvollständig geschlossenen Tastschalter hin, bewirkt beispielsweise durch eine versehentliche Betätigung des Tastschalters, bei der das Verbindungselement (8) nicht vollständig an allen Kontaktstellen (d, e, f) anliegt , oder durch einen sonstigen fehlerhaften Schaltzustand, wie etwa einer Überbrückung in den Zuleitungen des Tastschalters. Durch die redundante Ausführung des Tastschalters können derartige Fehler mit großer Wahrscheinlichkeit erkannt und damit Fehlfunktionen vermieden werden.
Eine alternative Möglichkeit zur Auswertung der Signale an den Ausgangskontaktstellen (e, f) des Tastschalters besteht gemäß der 5 darin, die an den Ausgangskontaktstellen (e, f) anliegenden Signale durch eine Oder-Schaltung (≥1) zu einem Schaltsignal Y_o zu verknüpfen. Hierdurch wird die Ausfallsicherheit des Tastschalters erhöht, da bereits das an einem der beiden Ausgangskontaktstellen (e, f) anstehende Betriebspotential als gültige Tastenbetätigung erfasst wird, so dass beispielsweise ein Fehler an einem der Ausgangskontaktstellen (e, f) nicht zu einem Ausfall des gesamten Tastschalters führt.
Bezugszeichen

1: Stanzgitter
2, 3: Umspritzung(en)
4: Schaltmatte
5, 6: Betätigungselement(e)
7: Stege
8: Verbindungselement
9: stegförmige Abschnitte
A, ..., F: Leiterstreifen
a, ..., f: Kontaktstellen
Yu, Yo: Schaltsignale
+: Betriebspotential
&: Und-Schaltung
≥1: Oder-Schaltung

Claims

Tastschalter für ein Kraftfahrzeug, der für einen Strompfad mindestens drei miteinander zu verbindende Kontaktstellen (a, b, c, bzw. d, e, f) aufweist, die durch eine an die Kontaktstellen (a, ..., f) anpressbare Fläche eines Verbindungselements (8) elektrisch miteinander verbindbar sind, wobei die Kontaktstellen (a, ..., f) durch Leiterstreifen (A, ..., F) eines kunststoffumspritzten Stanzgitters (1) gebildet sind, deren freie Endabschnitte die Anschlüsse des Tastschalters bilden, wobei jede der miteinander zu verbindenden Kontaktstellen (a, b, c, bzw. d, e, f) zu einem jeweils eigenen Leiterstreifen (A, B, C bzw. D, E, F) gehört, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) bei einer Betätigung eines Betätigungselements (5, 6) in der Betätigungsendstellung alle miteinander zu verbindenden Kontaktstellen (a, b, c, bzw. d, e, f) miteinander verbindet und ohne Betätigung des Betätigungselements (5, 6) alle voneinander trennt.
Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (a, b, c bzw. d, e, f) von einer umlaufenden Umspritzung (2, 3) umgeben sind.
Tastschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung (2, 3) ein Gehäuseteil ausbildet.
Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) als elastisches Verbindungselement ausgebildet ist.
Tastschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) aus einen flexiblen Kunststoff mit einer leitenden Beschichtung besteht.
Tastschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) ein Teil einer Schaltmatte (4) ist.
Tastschalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement als Metallschnappscheibe ausgebildet ist oder mit einer Metallschnappscheibe verbunden ist.
Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (a, ..., f) durch Flächenabschnitte der Leiterstreifen (A, ..., F) ausgebildet sind.
Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstellen (a, ..., f) durch auf die Leiterstreifen (A, ..., F) aufgesetzte Kontaktpunkte gebildet sind.
Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Endabschnitte der Leiterstreifen (A, ..., F) parallel geführt sind.
Tastschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der parallel geführten Leiterstreifen (A, ..., F) einem Standardrastermaß von Leiterbahnen auf Leiterplatten entspricht.
Tastschalter nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Tastschalter als eine Tastschaltergruppe nebeneinander angeordnet sind, wobei zwei nebeneinander angeordnete Tastschalter jeweils mindestens eine Kontaktstelle (a, ...,f) auf einem gemeinsamen Leiterstreifen (A, ..., F) oder auf zwei elektrisch miteinander verbundenen Leiterstreifen (A, ..., F) besitzen.