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DE29905710U1 - Elektrischer Schalter für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Elektrischer Schalter für Kraftfahrzeuge

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DE29905710U1
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  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)

Description

Neue Beschreibung Seite 1 299 05 710.0
12.07.1999 PTR259
PETRI AG
Bahnweg 1
63743 Aschaffenburg
PTR2 5 9
Elektrischer Schalter für Kraftfahrzeuge
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kraftfahrzeuge sind mit einer Vielzahl elektrischer Einrichtungen, wie z. B. Licht, Radio und Klimaanlage, ausgestattet . Zudem werden zunehmend bisher manuell bediente Verstelleinrichtungen, beispielsweise für Spiegel und Fensterscheiben, elektrisch betätigbar ausgebildet. Zur Bedienung, d. h. in der Regel zum Ein- und Ausschalten, der elek-
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trischen Geräte dienen in Reichweite des Fahrers befindliche Tast- und/oder Wippschalter. Meist sind diese in der Mittelkonsole untergebracht, um zusätzlich eine Bedienung durch den Beifahrer zu ermöglichen. Auch eine Anordnung am Lenkrad wird aus Sicherheitsgründen mehr und mehr in Betracht gezogen. Durch eine solche Anordnung muß der Fahrer zur Bedienung nicht mehr eine Hand vom Lenkrad nehmen und die Zeit, in der er den Blick nicht auf den Straßenverkehr richtet, wird verkürzt.
Konventionelle Schalter für Kraftfahrzeuge bestehen aus mehreren Einzelteilen, nämlich Gehäuse, Betätigungs- und Schaltelementen sowie einer Leiterplatte, auf der die elektrischen Bauelemente (insbesondere elektrisch leitende Bahnen, Anschlüsse und Schaltelemente) des Schalters angeordnet sind. Die Leiterplatte ist zum einen mit einem Anschlußstecker zur Herstellung einer elektrischen Verbindung und zum anderen mit den mechanischen Bauteilen des Schalters, nämlich Gehäuse und Taste, verbunden. Dieser Aufbau bedingt enge Fertigungstoleranzen für die einzelnen Bauteile und kann zu Schwierigkeiten bei der Schaltermontage führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfach herzustellenden Schalter für Kraftfahrzeuge bereitzustellen .
Diese Aufgabe wird durch einen Schalter für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei einem Schalter für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse, einem Betätigungselement und einer Leiterplatte im Bodenenbereich wird danach die Leiterplatte als räumlicher, spritzgegossener Schaltungsträger ausgebildet.
Die räumlichen, spritzgegossenen Schaltungsträger zeichnen sich dadurch aus, daß sie sowohl Schaltungen für elektrische Funktionen aufweisen, als auch durch ihre Form mechanische Funktionen übernehmen. Durch die erfindungsgemäßen Schalter lassen sich somit mechanische und elektrische Bauteile zusammenfassen, der Aufbau wird vereinfacht.
Die bisher bekannten räumlichen, spritzgegossenen Schaltungsträger unterscheiden sich durch verschiedene Verfahren zu ihrer Herstellung.
In einem ersten Herstellungsverfahren wird die Leiterplatte in einem Werkzeug in 2-Komponenten-Technik aus einem galvanisierbaren und einem nicht galvanisierbaren Kunststoff gespritzt.
Dadurch können elektrisch leitende Bahnen und Anschlüsse sowie ggf. weitere elektrische Bauelemente einfach und kostengünstig auf die Leiterplatte aufgebracht werden, indem die Leiterplatte nach dem Spritzen als Ganzes in ein Galvanisierbad eingebracht wird, wobei nur die aus galvanisierbarem Kunststoff bestehenden Bereiche der Leiterplatte galvanisiert werden. Diese Bereiche bilden dann die genannten elektrisch leitenden Bahnen bzw. auf diesen bereichen sind z. B. Anschlüsse etc. aufgebracht.
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Weiterhin ist es möglich, auf eine gespritzte Leiterplatte mittels Maskenverfahren oder durch Laserdirektstrukturierung elektrische Leitungen und Anschlüsse aufzubringen. Dazu wird nach entsprechender Oberflächenstrukturierung chemisch und/oder elektrolytisch Kupfer auf den Kunststoff aufgebracht. Dann wird entweder über eine photoempfindliche Schicht und eine Maske oder direkt mittels Laser die Leiterstruktur angelegt und anschließend das überschüssige Kupfer weggeätzt. Abschließend wird in der Regel noch die Oberfläche veredelt.
Als vierte Möglichkeit bietet sich das Heißprägen der Leiterstruktur an, Dabei wird eine metallisierte Folie mit dem gespritzten Kunststoffteil in eine Presse eingebracht, die Leiterstruktur aufgeprägt und die restliche Folie abgezogen.
Weiter ist es möglich, eine auf eine Folie gedruckte Leiterstruktur herzustellen, die Folie thermisch zu formen und mit Kunststoff zu hinterspritzen.
Bei allen nach diesen Verfahren hergestellten Schaltern entfällt ein Zusammenfügen von mechanischen und elektrischen Teilen, da diese bereits fertigungstechnisch in einem Teil integriert sind. Für das Zusammenfügen der erfindungsgemäßen Leiterplatte mit eventuellen weiteren mechanischen Komponenten sind die Toleranzen wesentlich weniger eng, so daß insgesamt in jedem Fall eine deutlich vereinfachte Herstellung des gesamten Schalter resultiert. Im folgenden
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wird die Erfindung anhand der bevorzugten im 2-Komponenten Spritzguß hergestellten räumlichen Schaltungsträger erläutert werden.
Die Leiterplatte bildet erfindungsgemäß vorzugsweise den Boden des Schalters.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Schalters erfolgt dann derart, daß der Boden, d. h. die Leiterplatte, z. B. in einem Werkzeug nacheinander aus dem galvanisierbaren und dem nicht galvanisierbaren Kunststoff in der 2-Komponenten-Technik gespritzt wird. Anschließend wird der gesamte Boden in ein Galvanisierbad eingebracht. Danach werden ggf. weitere elektrische Bauelemente auf den Boden aufgebracht, und der Boden wird mit dem Gehäuse verbunden.
Die Herstellung von mehreren miteinander verbundenen Schaltern in Form von Schalterblöcken ist hierbei in besonders einfacher Weise möglich, indem die Böden eines Schalterblocks in einem geeigneten Werkzeug als ein Teil gespritzt werden.
Der Anschluß der erfindungsgemäßen Schalter erfolgt fest oder lösbar über elektrische Verbindungsleitungen in Form von Kabeln oder formgebundenen Kunststoffteilen.
Die Verbindungsleitungen zwischen einzelnen Schaltern bzw. zwischen Schaltern und weiteren elektrischen Funktionselementen lassen sich ebenfalls als räumlicher, spritzgegossener Schaltungsträger in der 2-Komponenten-Technik und sofern gewünscht auch einteilig mit den entsprechenden Schalterböden ausführen. Dabei ist es bevorzugt, die elek-
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trischen Potentiale der gespritzten Verbindungsleitungen auf den Querschnittsflächen so zu verteilen, daß ein Kurzschluß durch Fremdkörper vermieden wird. Beispielsweise kann das positive Potential auf der Oberseite und das negative Potential auf der Unterseite der Verbindungsleitung angeordnet werden.
Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Schalter auch über konventionelle flexible Leitungen, d. h. Kabel, angeschlossen werden.
Mit Vorzug wird der Boden der erfindungsgemäßen Schalter so ausgebildet, daß er nach dem Galvanisieren und gegebenenfalls Aufbringen der elektrischen Bauelemente mit den mechanischen Schalterkomponenten Betätigungselement und Gehäuse durch Rastelemente verbindbar ist.
Alternativ kann der Boden auch über Filmscharniere mit dem Gehäuse verbunden sein. Dabei können das Betätigungselement, das Gehäuse und der Boden des Schalters in einer Form gespritzt werden. Diese einteilige Ausführungsform des Schalters ist besonders einfach aufgebaut und vermeidet jegliche Probleme mit Fertigungstoleranzen.
Besonders bevorzugt ist ferner ein Schalter, bei dem die mechanischen und die elektrischen Komponenten jeweils eine separate Baugruppe bilden, so daß nur die Schnittstelle der elektrischen Kontaktierung abgestimmt werden muß. Diese Ausführungsform erlaubt auch eine einfache Materialtrennung für die Entsorgung.
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Es sind sowohl Schalter mit Drucktasten als auch solche mit Wipptasten realisierbar. Bei Schaltern mit Drucktasten ist die Taste vorzugsweise in dem Gehäuse zylindrisch geführt und gegen Verdrehen gesichert.
Je nach gewünschten Eigenschaften, Einbauort und Funktion können die erfindungsgemäßen Schalter aus entsprechenden, geeigneten Kunststoffen hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse des Schalters aus einem harten Kunststoff und die Bedienfläche des Betätigungselementes aus einem Elastomer gefertigt.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform sind Gehäuse und Betätigungselement beide aus einem harten Kunststoff gefertigt und über ein angespritztes Elastomer verbunden und gleichzeitig gedichtet. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für Schalter in einer feuchten Umgebung.
Als harter Kunststoff eignen sich die bekannten duro- und thermoplastischen Kunststoffe, wie beispielsweise Poly(oxymethylen), Polycarbonat und Polyamid. Der Kunststoff sollte im Temperaturbereich von -40 0C bs +90 0C formbeständig sein.
Als Elastomer kommen unter anderem Silikonkautschuk oder EPDM und vorzugsweise auch thermoplastische Elastomere in Frage. Das Elastomer sollte auch bei niedrigen Temperaturen bis -40 0C seine Elastizität behalten, so daß die Betätigungskräfte weitgehend konstant gehalten werden.
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Die Betätigungselemente können in an sich bekannter Weise mit verschieden gefärbten und/oder beleuchteten Suchsymbolen gekennzeichnet werden. Dazu kann beispielsweise eine Taste aus verschieden gefärbten Kunststoffen bzw. einem durchsichtigen und einem undurchsichtigen Kunststoff gespritzt werden. Alternativ ist es möglich, eine Folie einzuspritzen. Ebenso kann die Taste aus einem einzigen Werkstoff gefertigt und lackiert bzw. bedruckt werden. Für beleuchtete Suchsymbole kann auch ein durchsichtiger Kunststoff nach dem Spritzen der Taste lackiert und anschließend die Lackschicht in der Form der Suchsymbolik mit einem Laser abgetragen werden.
Als Material für die Betätigungselemente kommen somit vorzugsweise lackierfähige bzw. pigmentierte Kunststoffe in betracht.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Es zeigen
Fig. 1 a-g: verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schalters im Schnitt;
Fig. 2: zwei erfindungsgemäße Schalterblöcke, die über ein formgebundenes Kunststoffteil verbunden sind.
Fig. 3: zwei erfindungsgemäße Schalterblöcke, die über Kabel verbunden sind;
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In den Figuren 1 a bis g sind verschiedene Varianten des erfindungsgemäßen Schalters im Schnitt dargestellt.
Den verschiedenen Varianten ist die erfindungsgemäße Leiterplatte als Boden 4 des Schalters 1 gemeinsam. Dieser Boden 4 ist aus einem nicht galvanisierbaren Kunststoff 9 und einem galvanisierbaren Kunststoff 10 in der 2-Komponenten-Technik gespritzt und wird anschließend galvanisiert.
Figur la zeigt einen Schalter 1 mit einem Betätigungselement in Form einer Wipptaste 2, einem Gehäuse 3 und einer Leiterplatte als Boden 4. Das Gehäuse 3 ist in der 2-Komponenten-Spritztechnik hergestellt und umfaßt einen ersten Bereich aus einem harten Kunststoff 7 und einen zweiten Bereich, nämlich die Bedienungsfläche der Taste 2, aus einem Elastomer 8.
Die Taste 2 und der Boden 4 sind über Schaltelemente 5, die elektrischen Kontakt mit den Leiterbahnen 6 des Bodens 4 haben, verbunden. Der ebenfalls in 2-Komponenten-Technik hergestellte Boden 4 umfaßt einen nicht galvanisierbaren Kunststoff 9 und einen galvanisierbaren Kunststoff 10, auf dem die Leiterbahnen 6 aufgebracht sind. Der Anschlußstekker und die Verbindungsleitungen (siehe Figuren 2 und 3) hin zu weiteren elektrischen Funktionselementen sind in der Figur 1 nicht dargestellt.
Bei der Herstellung werden Boden 4 und Gehäuse 3 separat jeweils in der 2-Komponenten-Technik gespritzt, die Wippta-
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ste 2 in das Gehäuse 3 eingerastet und anschließend das Gehäuse 3 mit dem Boden 4, auf den zuvor die Schaltelemente 5 aufgelötet worden sind, verbunden.
Die Figur Ib zeigt einen erfindungsgemäßen Schalter 1, bei dem das Betätigungselement als Drucktaste anstatt als Wipptaste wie in Figur la ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform sind Taste 2 und Gehäuse 3 einteilig ausgebildet. Im übrigen entspricht der Aufbau des Schalters 1 in Figur Ib demjenigen des Schalters 1 in Figur la.
In Figur Ic ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters 1 gezeigt. Bei diesem Schalter 1 ist das Gehäuse 3 so ausgebildet, daß ein Bauraum für die Mechanik 19 und ein Bauraum für die Elektronik 2 0 mit den Schaltelementen 5 voneinander getrennt sind.
Die Taste 2 ist als Drucktaste ausgeführt und gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Gestaltung im Gehäuse 3 zylindrisch geführt und gegen Verdrehung gesichert.
Die Figur Id zeigt ebenfalls einen Schalter 1 mit getrennten Bauräumen für Elektronik und Mechanik, jedoch mit einer Wipptaste 2 anstelle einer Drucktaste.
In den Figuren Ie und If sind bevorzugte Ausführungsformen für Schalter 1 zum Einsatz in feuchter Umgebung gezeigt. Der Schalter 1 in Figur Ie weist dazu eine spezielle Gestaltung der Schaltelemente 5 auf, bei der ein Elastomer 13 an die Taste 2 gespritzt wird, das sich bis zur Verbindungsstelle von Boden 4 und Gehäuse 3 erstreckt. Der elektrische Kontakt wird beim Schaltvorgang durch Überbrückung von
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Plus- und Minuspotential 14, 15 auf der Leiterplatte (Boden 4) mittels einer leitenden Schicht 16 auf dem Elastomer 13 hergestellt. Als Elastomer 13 findet hier Silikon Verwendung .
In Figur If wird die Abdichtung des Schalters 1 durch Verschließen des Bauraums für die Mechanik mit einem Elastomer 13 erreicht. Das Elastomer 13 ist in diesm Fall an den äußeren Rand der Taste 2 und des Gehäuses 3 angespritzt. Dadurch ist der gesamte Schalter feuchtigkeitsgeschützt.
In Figur Ig ist schließlich eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters 1 gezeigt, bei der Boden 4 und Gehäuse 3 durch Rastelemente 17 verbindbar sind. Als Taste 2 ist eine einteilig mit dem Gehäuse 3 aus einem Elastomer 8 gefertigte Drucktaste vorgesehen. Der Boden 4 mit den Rastelementen 17 ist aus einem harten Kunststoff gespritzt und gewährleistet die erforderliche Stabilität.
In Figur 2 sind zwei Schalterblöcke aus jeweils drei zu einem Schalterblock zusammengefaßten Schaltern 1 dargestellt. Als Verbindungsleitung zwischen den Schaltern sowie als Anschlußleitung 12 findet ein formgebundenes Kunststoffteil Verwendung, das ebenso wie der Boden 4 und einteilig mit diesem in der 2-Komponenten-Technik gespritzt ist. An der Verbindungsleitung 12 ist ein Anschlußstecker 11 vorgesehen .
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Von dem Schalterblock auf der linken Seite ist vorliegend nur der Boden 4 mit den Leiterbahnen 6 und Teilen der Schaltelemente 5 dargestellt. Man erkennt, daß es sich um ein einziges Kunststoffteil handelt. Bei dem Schalterblock auf der rechten Seite sind eine Taste 2 und Teile des Gehäuses 3 weggebrochen, so daß die darunter liegenden Leiterbahnen 6 und Schaltelemente 5 sowie der Boden 4 erkennbar sind.
Der Schnitt entlang der Linie A-A verdeutlicht den erfindungsgemäßen Aufbau der Verbindungsleitung 12 aus einem nicht galvanisierbaren Kunststoff 9 und einem galvanisierbaren Kunststoff 10. Es ist auch erkennbar, daß die elektrischen Potentiale so auf der Querschnittsfläche der Verbindungsleitung verteilt sind, daß ein Kurzschluß durch Fremdkörper vermieden wird.
Die Figur 3 zeigt ebenfalls zwei erfindungsgemäße Schalterblöcke aus jeweils drei zu einem Schalterblock zusammengefaßten Schaltern 1. Als Verbindungsleitung 12 finden hier konventionelle, an den Schaltern 1 fest angelötete Kabel mit Anschlußsteckern 11 Verwendung. Auf der linken Seite ist ein geschlossener, fertig montierter Schalterblock gezeigt.
Auf der rechten Seite ist ein Schalterblock mit geöffnetem Gehäuse dargestellt . Der Boden 4 und die Gehäuse 3 der einzelnen Schalter 1 sind einteilig gespritzt und durch ein Filmscharnier 18 verbunden. Zum Verschließen werden die Gehäuse 3 nach links über den Boden 4 geklappt und mit diesem z. B. über Rastelemente verbunden.
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Somit ist eine kostengünstige Herstellung und eine erhebliche Vereinfachung der Montage möglich.
Selbstverständlich sind viele weitere Gestaltungen des erfindungsgemäßen Schalters, je nach erforderlicher oder gewünschter Geometrie und Bedienungseigenschaft, realisierbar. Die erfindungsgemäße Ausführung der Leiterplatte als Boden des Schalters ermöglicht dabei eine einfache und kostengünstige Herstellung.
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Bezugszeichenliste
1. Schalter
2. Taste
3. Gehäuse
4. Boden
5. Schaltelemente
6. Leiterbahn
7. harter Kunststoff
8. Elastomer
9. nicht galvanisierbarer Kunststoff
10. galvanisierbarer Kunststoff
11. Anschlußstecker
12. Verbindungsleitung
13. Elastomer
14. Pluspotential
15. Minuspotential
16. leitende Schicht
17. Rastelemente
18. Filmscharnier
19. Bauraum für Mechanik
20. Bauraum für Elektronik

Claims (22)

09.07.1999 PTR2 5 9 •Paten-faansprüche
1. Elektrischer Schalter für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse, einem Betätigungselement und einer Leiterplatte im Bodenbereich des Schalters, die zur Aufnahme elektrischer Bauelemente des Schalters vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiterplatte als räumlicher, spritzgegossener Schaltungsträger ausgebildet ist, der eine elektrische Leiterstruktur und mechanische Funktionen vereinigt.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte aus einem galvanisierbaren und einem nicht galvanisierbaren Kunststoff in der 2-Komponenten-Technik gespritzt ist.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisierbaren Bereiche der Leiterplatte nach dem Galvanisieren die elektrische Leiterstruktur des Schalters bilden.
4. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gespritzte Leiterplatte im Maskenverfahren oder durch Laserdirektstrukturierung die elektrische Leiterstruktur aufgebracht wird.
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5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leiterstruktur durch Heißprägen auf die gespritzte Leiterplatte aufgebracht werden.
6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie mit der elektrischen Leiterstruktur bereitgestellt, thermisch geformt und mit Kunststoff hinterspritzt wird.
7. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte einen Boden des Schalters bildet.
Schalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Komponenten Betätigungselement und Gehäuse sowie die elektrischen Komponenten Leiterplatte und weitere elektrische Bauelemente jeweils eine separate Baugruppe bilden, die lösbar miteinander verbunden sind.
9. Schalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden und/oder das Gehäuse Rastelemente (17) zur Verbindung von Boden und Gehäuse aufweisen.
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10. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Boden und Gehäuse einteilig gespritzt und über ein Filmscharnier verbunden sind.
11. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungselement eine Drucktaste vorgesehen ist.
12. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Druckaste, Gehäuse und Boden durch ein Spritzteil gebildet werden.
13. Schalter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktaste in dem Gehäuse geführt und gegen Verdrehen gesichert ist.
14. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungselement eine Wipptaste vorgesehen ist.
15. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement mit einem farbigen und/oder beleuchteten Suchsymbol gekennzeichnet ist.
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16. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem
harten Kunststoff und die Bedienfläche des Bedienelements aus einem Elastomer gefertigt ist.
17. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienelement und das Gehäuse aus einem harten Kunststoff gefertigt und über ein angespritztes Elastomer verbunden sind.
18. Schalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter über eine Verbindungsleitung mit anderen elektrischen Funktionselementen verbunden ist und daß als Verbindungsleitung ein mit einem elektrischen Leiter versehenes, formgebundenes Kunststoffteil verwendet wird.
19. Schalter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil als räumlicher, spritzgegossener Schaltungsträger ausgebildet ist.
20. Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte des Schalters und die Verbindungsleitung als ein Spritzteil ausgebildet sind.
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21. Schalter nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Potentiale der gespritzten Verbindungsleitungen auf deren Querschnitt so verteilt werden, daß ein Kurzschluß durch einen Fremdkörper vermieden wird.
22. Schalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schalter durch einen gemeinsamen, einteiligen Boden zu einem Schalterblock zusammengefaßt sind.
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