DE8708874U1

DE8708874U1 - Kurzhubdruckschalter

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Publication number: DE8708874U1
Application number: DE8708874U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1987-06-26
Filing date: 1987-06-26
Publication date: 1988-10-27
Also published as: DE3721123C2; DE3721123A1

Description

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Kurzhubdruckschalter sind Flächenschalter/ d.h* Berührüngs- oder Tastschalter, die auf einen kurzen Fingerdruck auf ein etwa scheiben- oder plattenformiges Tastelement hin einen elektronischen oder schwachstrom-elektrischen Stromkreis schließen und. damit einen elektromotori-

f ₎ sehen, pneumatischen oder hydraulischen Arbeitsvorgang einleiten. Sie finden in steigendem Maße Verwendung nicht nur in der Industrie, sondern .10 auch und besonders im Verkehrswesen, zum Öffnen von Eintrittstüren in Bahnwaggons, Omnibussen ü.s.w. , sowie an Aufzügen und Verkehrsampeln».

Solche Schalter sind vielfach Wind und Wetter ausgesezt. Auch müssen sie wasserdicht sein, weil sie nicht nur dem Regen, sondern auch der Reinigung mit Wasserstrahlen ausgesetzt sind. Es darf wedeir für Wasser und nicht einmal für feuchte Luft (Nebel) eine Möglichkeit des Eindringens in das Schalterinnere bestehen.

Der Schalthub soll möglichst kurz, der Hubweg

wetter- und temperatürunabhängig sein, damit der Benutzer stets mit dem gleichen Fingerdruck zuverlässig eine Schaltung einleitet. Die Temperaturunabhängigkeit ist ein besonders ernstes Pröblem, da die technischen Abnahmestellen eine

Funktionssicherheit des Schaltern innerhalb des Temperaturbereiches -30⁰C bis +80⁰C verlangen.

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Das Tastelement soll gegen äußere Gewalteiriwirkürigen wie Stoße ürtd Schläge robust Und Un^ empfindlich sein, z.B. gegen Äste _t die während der Fahrt eines Omnibusses an die Wand des Fahrzeugs schlagen, aber auch gegen mutwillige Gewalteinwirkung seitens Kinder o.dgl. Ist jedoch das Tastelement aufgebrochen oder sonst zerstört, darf keine Möglichkeit bestehen, daß Personen, insbesondere Kinder, in die spannungs- ( ) 10 führenden Teile eingreifen könnten, vor allem wenn die Spannung um 50 V oder darüber liegt.

Bisher ist kein Kurzhubdruckschalter bekannt geworden, der alle diese an sich selbstverständliche und notwendige Vorbedingungen erfüllt. In den DE-GMS 79 02 331 und 79 19 972

sind Berührungsschalter beschrieben worden, deren Schaltorgane jeweils zwei elastische Folien aufweisen, die von je einem Folienring im Ab^ stand voneinander gehalten werden. Auf jeder Folie befindet sich je ein aufgedrucktes Kontaktfeld aus elektrisch leitfähigem Material. Drückt man auf die äußere Schaltfolie, berühren sich die beiden Kontaktfelder, und die Schaltung kommt zustande. Schon an diesen Erfindungen zeichnet sich die Problematik ab, mit welcher

sich der Konstrukteur eines Flächendruckschalters auseinandersetzen muß. Wenn der Schalter auf geringe bis mittlere und insbesondere auf exzentrische Fingerdrücke ansprechen soll, muß die äußere Schältfolie, die Tast- oder Druckfolie,

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entsprechend dünn und elastisch sein* Darin reä-* giertider Schalter aber auch auf jeden Flächeridruck, z.B. auf den Druck einer starken Regenboe. Eine dünne Folie ist besonders empfindlich gegenüber äußerer Gewalt, z.B. wenn während der Fahrt eines Omnibusses o.dgl. Äste gegen die Fahrzeugtüren schlagen. Ist die Schaltfolie erst beschädigt, entsteht Gefahr, daß Benutzer - oder Kinder - die Finger in das Schalterinnere stecken (^ ) 10 und die stromführenden Teile berühren. Der zwischen den beiden Schaltfolien eines Flächenschalters bestehende Luftraum dehnt sich bei Erwärmung und zieht sich bei Kalte zusammen, bedingt also einen sehr unterschiedlichen Schalthubweg. Ein Druckausgleich über eine Verbindung mit der Außenatmosphäre ist von vornherein ausgeschlossen, weil sonst Feuchtigkeit in das Schalterinnere eindringt.

Von den bekannten Flächenschaltern stellt der in der DE-OS 33 38 810 beschriebene Folienflächen-

schalter eine fortschrittliche Weiterführung des ( ) in den beiden DE-GHS 79 02 33 und 79 19 972 offenbarten Standes der Technik dar. Hier ist die Druckfolie als Kugelschale ausgebildet, wobei zu einem gewissen Grad die Temperatureinwirkung auf die zwischen Druckfolie und Gegenfolie hermetisch eingesperrte, relativ kleine Luftmasse ausgeglichen ist/ insbesondere bei niedrigen Temperaturen unter 0⁰C; der ümfangsschwund der Luftmasse reicht bei entsprechender Dimensionierung der Kugelschale und der Folienstärke nicht aus, um die Kugelschale zu deformieren.

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lei hohen sommerlichen Temperaturen wird der erhöhte Druck selbst dieser geringen Lüftmasse einen entsprechend erhöhten Fingerdruck erfordern. Dazu kommt, daß die Auswölbung der Tastfolie schon an sich einen relativ hohen Fingerdruck verlangt, um nachzugeben. Und die Auswölbung selbst ist beschädigungsträchtig, wie alle schwachen Schaltteile, die irgendwo hervorragen, zumal die Auswölbung einer relativ dünnen Folie ( ) besonders leicht aufschlitzbar ist.

Eigentümlicherweise ist die kugelschalenförmige Ausbildung der Tastfolie nicht Hauptgegenstand der Erfindung, sondern im Anspruch 2 untergebracht. Der im, Anspruch 1 als übergeordnet dargestellte Tastschalter ist nur unvollständig imstände, die eingangs aufgestellten Forderungen an einen optimalen Flächenschalter zu erfüllen, denn im Prinzip ist dieser Schalter nichts mehr als ein - allerdings technisch perfekti oniertes Spiegelbild der Erfindungen der DE-GMS 79 02 und 79 19 972. An der technischen Problematik , \ eines Flächenschalters, das immerwährende Gleich

gewicht Schaltdruck-Schaltweg bei kürzestem Schaltweg unter allen gegebenen Betriebszuständen sicherzustellen, geht auch diese Erfindung vorbei. Dazu kommt, daß der Tastschalter nach

DE-OS 33 38 810 immer noch dünne und entsprechend verletzbare Folien verwendet - und infolge des Arbeitsprinzips verwenden muß, daß also schon vom Gesichtspunkt der Verletzbarkeit die Konstruktion unzulänglich ist. Hieran ändert die beschriebene Verwendung einer besonderen Schutzfolie nichts.

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Zudem ist die Tastfolie nach der DE-OS 33 38 810 mit ihrem Randteil auf dem Trennring bzw. auf dem Gehäuserand aufgeklebt und kann sich mithin mit der Zeit, z.B. unter Einwirkung von Erschütterungen punktuell ablösen, also Feuchtigkeit Zugang zum Schalterinnern geben. Schließlich weisen weder die Schalter nach den DE-GMS 79 02 331 und 79 19 972 noch der Schalter DE-OS 33 38 810 eine galvanische Trennung des Tastelerwents von den stromführenden

-JO Organen auf. Neben den schon oben beschriebenen, an beschädigten Schaltern entstehenden Gefahren schloß diese Tatsache bisher die verwendung der bekannten Flächenschalter im Spannunqsbereich 5ü V und höher aus, da für diese Spannungsbereiche die

-j 5 galvanische Trennung Normvorschrift ist.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe/ einen Kurzhubdruckschalter zu schaffen, der die vorhin beschriebenen Optimalforderungen vollständig erfüllt. Das Tästelement ist in einem Stück mit dem Schaltergehäuse erstellt, weist eine robuste Materialstärke auf und gibt Feuchtigkeit u.dgl. keine Möglichkeit, in das Schalterinnere hineinzudringen; dadurch, daß es um die Hubachse herum mindestens eine konzentrisch angeordnete ringförmige Ausbuchtung aufweist,.ist es crotz der Materialstärke hinreichend elastisch, um auf einen schwachen bis mittelkräftigen Fingerdruck auf das Gegenschal telement heruntergedrückt zu werden. Somit ist die Vorbedingung der Robustheit in Verbindung mit einem leicht zu überwindenden Hubweg erfüllt, und zwar bei jedem Wetter (Anspruch 1)*

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Die Temperaturunabhängigkeit kann dadurch erreicht werden, daß nach der Lehre der DE-OS 36 38 667 (gleicher Anmelder und Erfinder) der zwischen Tastelement und Gegenschaltelement befindliche Luftraum mit einem in das Schalterinnere hineinragenden, an seinem freien Ende verschlossenen hochelastischen Luftschlauch oder Luftsack verbunden ist. Die Robustheit und relative Steifigkeit des Tastelements in Verbindung &ogr; mit dem Luftdruckausgleich nach DE-OS 36 38 667 ermöglicht extrem kurze Schalthubwege.

Die Robustheit des Kurzhubdruckschalters kann mit einem zentral um die Hubachse befindlichen Teil eine Verstärkung aufweisen (Anspruch 2).

&sfgr; Wenn am Tastelement mehrere konzentrisch um die Hubachse angeordnete Ausbuchtungen ausgebildet sind, können sich deren Tiefe von der periferienahen Ausbuchtung an bis zur hubachsennahen Ausbuchtung stetig verringern (Anspruch 3). Schließlieh kann die Ausbuchtung des Tastelements um dessen Periferie verlaufen und im Schnitt eine S-Gestalt aufweisen (Anspruch 4). Das Gegenschaltelement besteht vorzugsweise aus einem Drucktaster, dessen federbelasteter Schaitknopf ständig an der Innenseite des Tastelements anliegt, dadurch wird eine sofort auf den Tastdruck erfolgende Schaltung erreicht (Anspruch 5).

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Ausfiihrungsbeispiel

Anhand von Zeichnungen wird in der Folge ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und erläutert.
Es zeigen:

Figur 1 einen erfindungsgemäßen Kurzhubdruck-( ) schalter in einem Längsschnitt,

Figur 2 den Kurzhubdruckschalter Figur 1 in einer Draufsicht,

Figur 3 den Kurzhubdruckschalter Figur 1 in einer etwas abgewandelten Aus

führungsform, in einem Längsschnitt,

und

Figur 4 eine weitere Ausführungsform des Kurzhubdruckschalters Figur 1, in einem Längsschnitt.

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Das Schaltergehäuse des Kurzhubdruckschalters Figur 1 ist im Spritzgießverfahren aus einem geeigneten Kunstharz, z.B. aus Polycarbonat o.a.

erstellt. Es besteht aus einem Grundteil 1, ei-

fc 5 nem Einsteckteil 2 und einem Gegenschaltteil 3,4

'· und ist auf einen Trägerkörper 5 aufgesteckt.

Der Einsteckteil 2 ist in einem Stück wannenförmig ausgebildet; der nach oben gekehrte Wa.. nenboden stellt das Tastelement 6 dar, weist ) io einen verstärkten Zentralteil 61 mit einem nach dem Innern des Schaltergehäuss-s ausgerichteten Verstärkungsring 62 und einer ringförmigen Ausbuchtung 63 auf, die wie der Ring 62 konzentrisch um die Schalthubachse A verläuft. An der Innen-.wand des Einsteckteils 2 ist ein Schnappring 7 ausgebildet, der beim Einstecken in eine entsprechende ringförmige Mulde am Grundteil 1 einschnappt. Der Einsteckteil 2 ist gegenüber dem Grundteil 1 mit einem Dichtring 8, der Grundteil 1 gegenüber dem Trägerkörper 5 mit einem Dichtring 9 abgedichtet. Aus¹ Gründen der Übersichtlichkeit ist der Kurzhubdruckschalter Figur 1 nicht in der z.B.. für Waygons, Omnibusse u.dgl. versenkbaren Gestalt dargestellt, sondern als frei herausragend, z.B. für Verkehrsampeln.

Der zwischen dem Tastelement 6 und den Gegenschaltteilen 3,4 befindliche Luftraum 10 ist mit einem hochelastischen Schlauch 11 verbunden, der in den Innenraum 12 des Schaltergehäuses 1,2 hineinragt, und dessen freies Ende 13 verschlossen ist. Bei Temperaturänderungen gleichen sich

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die sich ciäiaus ergebenden VolumenähderUngen des Luftinhaits aus, und der Schalthubweg im Luftraum 10 bleibt konstant.

Die Schaltung erfolgt mittels eines federbelasteten und feineinstellbaren Drucktasters 14- dessen Schaltknopf 15 untei" Federdruck auf der Unterseite {dem Boden) der zentralen Ringmulde 62 aufliegt. Diese Einrichtung, die , sofort auf den Fingerdruck eine Schaltung au-

stände bringt, ist nur dadurch möglich, weil das Luftvolumen im Luftraum 10 bei allen in Frage kommenden Temperaturen konstant bleibt. Mithin ist die Tiefe des Luftraums 10 nicht für die Länge des Hubwegs entscheidend, sondern der Hubweg wird von der Federeinstellung des Drucktasters 14 bestimmt.

Der Drucktastrjr 1^ ist v.bsjr T.eit'-inrrm 16 rvr¹· einer Verteilerbox 17 (nicht näher beschrieben) verbunden, in welcher sich die für die Schaltung erforderliche Elektronik befindet.

Sowohl der Einsteckteil 2 als auch der- Gegen-&ngr; schaltteil 4 sind aus transparentem Material.

Im Gegenschaltteil 4 sind drei Leuchtdioden eingebaut, die über Leitungen 19 mit der Verteiierbox 17 verbunden sind (auf dem Schnitt Figur^.1 sieht man die Leitungen 19 zu der nicht' sichtbaren zweiten Leuchtdiode, die dritte Leuchtdiode (Figur 2) ist auf Figur 1 weggeschnitten). Die Zuleitungen 20 führen von der Verteilerbox 17 zu! einem Stromverteiler.

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per KürzhubdrUckschaiter Figur 1/2 funktioniert wie folgt: der·..Benutzer belastet das Tastelement mit einem kurzen Fingerdruck (4 bis 15N). Der Schaltknopf 15 schaltet augenblicklich den Druektaster 14 und löst dadurch den gewünschten elektromotorischen Vorgang aus. Der Fingerdruck des

&Bgr;&ogr;&pgr;&uacgr;&igr;,&Zgr;&bgr;&idiagr;&ogr; UHu uöxT &pgr;üJjvvSy ubs öCiiäx'-./Cnopj-S &igr; j bleiben immer dieselben, denn der Luftdruck im Luftraum 10 1st stets praktisch konstant ("praktisch" konstant, weil die Spannungsunterschiede im hochelastischen Ausgleichsschlauch fast Mull bleiben, wenn überhaupt meßbar).

Da das Tastelement 6 in einem Stück mit dem Schaltergehäuse (Einsteckteil 2) erstellt ist, bleibt keine Möglichkeit von Eindringen von Luft

oder Feuchtigkeit ins Schaltergehäuse 1,2. Das ' robuste Tastelement 6, dessen Biegsamkeit allein durch die Ausbuchtung 63 und die an dieser etwas verjüngte Materialstärke bedingt ist, bildet eine bisher nicht gekannte Sicherheit gegen Zerstörungen aller Art, und wenn das Tastelement 6 , . doch noch aufgerissen werden sollte, ist es nicht

möglich, daß z.B. ein Kind mit den Fingern zu den spannungsführenden Teilen 16,17 gelangen könnte, denn dazu müßte erst der Drucktaster entfernt werden, und die den SchaltKnopf 15 aufnehmende Bohrung ist selbst für Kinderfinger zu eng.

DIs Leuchfcdioden stehen ständig unter Spannung und bilden drei Lichtpunkte, die in der Dunkelheit dem Benutzer den Mittelteil des Tastelements 6 anzeigen.

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Üer Kürzhubdrückschälter Figur¹ 1,2 stellt eine besonders robuste Äüsführüngsförm der Erfindung dar. Weder Ästeberührung noch Regenböen wurden Schaltungen zustandebringen. Dieses Äusführungsform ist daher besonders günstig für Eisenbahnen, Omnibusse, Verkehrsampeln bei Fußgängerüberwege UiSiV?! &Bgr;&thgr;&idigr; Einrichtungen in Gebäuden« Aufzüge, Innentüren u.dgl. können Schalter erwünscht werden, die auf geringeren Fingerdruck reagieren. Solche empfindlichen Kurzhubdruckschalter sind auf Figuren 3 und 4 gezeigt. Am empfindlichsten ist der Schalter Figur 3, dessen Tastelement 6 eine Mehrzahl konzentrisch um die Hübachse A angeordneter Ausbuchtungen 63a bis 63d aufweist, deren Tiefe kontinuierlich von der hubachsennächsten bis zur schaltknopfnächsten Ausbuchtung 63d abnimmt. Der Kurzhubdruckschalter Figur 4 hat den Vorteil einer ebenen Druckfläche, da die Ausbuchtung 21 um die Periferie des Testelements angeordnet ist und im Schnitt gesehen S-förmig verläuft. Aus Konstruktionsgründen greift hier der bisherige Einsteckteil 2 über den Grundteil 1 über, die Befestigung am Schnappring 7 ist im Prinzip gleich. Das Tastelement 6 ist durch einen Schutzring 22 geschützt, der mittels eines Schnappwulstes 23 in eine entsprechende Ringmulde am Grundteil einschnappt. In bezug auf Schaltempfindlichkeit liegt diese Ausführungsform etwa zwischen derjenigen Figur 1 und Figur 3.

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Liste der Bezugszeichen

1 Grundteil des Schaltergehäuses

2 Einsteckteil des Schaltergehäuses 3,4 Gegenschaltteile

5 Trägerkörper

6 Tastelement

61 Zentralteil (verstärkt)

62 zentrale Mulde

63 ringförmige Ausbuchtung am Einsteckteil

7 Sehnappring 8,9 Dichtringe

10 Luftraum zwischen Tastelement und Gegenschaltteilen 11 hochelastischer Ausgleichsschlauch

12 Innenraum des Schaltergehäuses 1 ,2

13 verschlossenes Ende des Schlauchs

14 Drucktaster

15 Schaltknopf des Drucktasters

16 Leitungen

17 Verteilerbox

18 Leuchtdiode

19 Stromleitungen zu den Leuchtdioden

20 Zuleitungen zur Verteilerbox

21 Ausbuchtungen an dee Periferie des W elements! 6 (Figur

22 gchufearlng (Figlli?

23 ÖchfiäppWUlöt äril Schutzring

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Claims

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1. Kurzhubdruckschalter mit einem etwa scheibenförmigen elastischen Tastelement, das gegen den eigenen elastischen Biegewiderstand an ein Gegenschaltelement andriickbar ist und dadurch einen elektronischen oder schwachstrom-elektrischen Stromkreis schließt, zu dem Zweck _t einen elektromotorischen, pneumatischen oder hydraulischen Arbeitsvorgang einzuleiten,

dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (6) in einem Stück mit dem Schaltergehäuse (2) erstellt ist und um die Hubachse (A) herum, in welcher infolge eines Tastdrucks die Berührung des Tastelements (6) mit dem Gegenschaltclement" (14,15) stactfindet, mindestens eine konzentrisch mit der Hubachse (A) angeordnete ringförmige Ausbuchtung (63) auf v/eist.

2. Kurzhubdruckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tastelement (6) an dessen zentral um die Hubachse (A) befindlichen Teil eine Verstärkung (61) ausgebildet ist.

3. Kurzhubdruckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (6) mehrere konzentrisch um die Hubachse (A) herum angeordnete Ausbuchtungen (63) aufweist, deren Tiefe sich von der periferienahen Ausbuchtung (63a) bis zur hubachsenjnahen Ausbuchtung (63d) allmählich verringert.

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4. Kurzhubdruckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtung (21,63) am Tastelement (6J um dessen Periferie herum verläuft und im Schnitt eine S-Gestalt aufweist.

5. Kurzhubdruckschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenschaltelement (14,15) aus einem Drucktaster (14) besteht, dessen federbelasteter Schaltknopf (15) ständig an der Innenseite des Tastelements i6j anliegt.

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