Elektrischer Schalter mit elastisch verformbarem Schottelement

Abstract

 Ein elektrischer Schalter besitzt ein im wesentlichen kugelförmiges bzw. tonnenförmiges Schaltelement (30) mit einer mittigen Öffnung (31), in die eine Lampe (40), z. B. eine lichtemittierende Diode (LED) eingesetzt ist. Das Schaltelement (30) ist elastisch reversibel verformbar und elektrisch leitfähig. Durch mechanischen Druck auf ein Betätigungselement (50) wird auf das Schaltelement (30) ein Druck übertragen, der dazu führt, daß sich das Schaltelement (30) senkrecht zur Mittelachse (53) der Öffnung (31) verbreitert und hierdurch Schaltkontaktflächen (11, 11'; 13, 13') berührt, wodurch diese Schaltkontaktflächen elektrisch miteinander verbunden werden. Zusätzlich kann zwischen die Innenwandung der Öffnung (31) und die Lampe (40) ein Führungszylinder (20) eingefügt sein, der mit einem Gehäuseboden (16) verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit mindestens zwei einander zugeordneten, elektrisch leitenden Schaltkontaktflächen, mit einem zwischen den Schaltkontaktflächen angeordneten, elektrisch leitfähigen Schaltelement und mit einem elastisch verformbaren Element, bei dessen Verformung das Schaltelement die einander zugeordneten Schaltkontaktflächen berührt, in dessen nicht-verformtem Zustand das Schaltelement jedoch mindestens zu einer der Schaltkontaktflächen im Abstand liegt, wobei das Schaltelement das elastisch verformbare Element ist und im wesentlichen kreisförmige Außenflächen aufweist und wobei mittels eins ßetätigungselementes eine Verformungskraft auf das Schaltelement ausübbar ist. Ein solcher Schalter ist in der älteren deutschen Patentanmeldung P 31 23 438.0 bzw. der älteren europäischen Patentanmeldung 82 10 42 70.2 beschrieben.

[0002] Wesentlicher Grundgedanke dieser älteren .Patentanmeldungen ist es, als Schaltelement einen flexiblen, elektrisch leitfähigen Körper, insbesondere in Form einer Kugel zu verwenden, die durch mechanischen Druck so verformt wird, daß sie mindestens zwei einander zugeordnete Schaltkontaktflächen berührt.

[0003] Mit der vorliegenden Erfindung soll dieser Schalter dahingehend weiterentwickelt werden, daß er von innen beleuchtbar ist.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schaltelement eine durchgehende mittige öffnung aufweist, in die eine Lampe einsetzbar ist, daß das Betätigungselement mindestens in einem der Lampe gegenüberliegenden Bereich aus lichtdurchlässigem Material ist und daß das Betätigungselement einen im wesentlichen hohlzylinderförmigen Ansatz aufweist, dessen Stirnfläche dem Schaltelement rings um die öffnung gegenüberliegt.

[0005] Da der Durchmesser von im Handel erhältlichen Lampen und insbesondere-von lichtemittierenden Dioden häufig schwankt, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß zwischen der Lampe und der Innenwandung der öffnung ein Führungszylinder angeordnet ist. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die Lampe auch bei Verformung des Schaltelementes eindeutig fixiert ist.

[0006] Zur einfachen Herstellung und zur Verbesserung der Stabilität des Schalters ist dieser Führungszylinder vorzugsweise mit einem Gehäuseboden verbunden und insbesondere einstückig mit ihm ausgebildet.

[0007] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Betätigungselement aus einer Drucktaste und dem hieran einstückig angebrachten hohlzylinderförmigen Ansatz, wobei in diesem Falle das Betätigungselement in einem Gehäuse verschiebbar geführt ist. Selbstverständlich ist Sorge dafür getragen, daß das Betätigungselement auch unverlierbar in dem Gehäuse geführt ist.

[0008] Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung besteht das Betätigungselement aus einer flexiblen Membran und dem zylinderförmigen Ansatz. Der zylinderförmige Ansatz kann hierbei durch die Außenwandung des Führungsgehäuses für die Lampe geführt sein oder er kann zusätzlich an der flexiblen Membran angebracht sein.

[0009] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse rechteckig, wobei an seinen vier innenliegenden Seitenwänden die Schaltkontaktflächen angebracht sind. Ist das Gehäuse quadratisch, so werden die jeweils um 90° versetzt liegenden Schaltkontaktflächenpaare bei Verformung des Schaltelementes im wesentlichen gleichzeitig geschaltet. Bei nicht-quadratischem Gehäuse ist im nicht-betätigten Zustand des Schalters der Abstand zwischen dem Schaltelement und den jeweiligen Schaltkontaktpaaren unterschiedliche so daß man bei Betätigung des Schalters ein zeitlich nacheinander erfolgendes Schalten erhält.

[0010] Selbstverständlich können auch mehr als zwei Schaltkontaktpaare vorgesehen sein, wobei dann das Gehäuse sechseckig, achteckig, usw. ist.

[0011] Für relativ kleine Schalter ist es vorteilhaft, als Lampe eine lichtemittierende Diode (LED) zu verwenden, die zusätzlich die Vorteile geringen Strombedarfes und geringer Wärmeentwicklung mit sich bringt.

[0012] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zur Beleuchtung des Schalters ein Lichtleiterstab verwendet, an dessen dem Schalter abgewandten Ende eine Lichtauelle angeordnet ist. Der Lichtleiterstab ragt hierbei von unten durch den Gehäuseboden in den Schalter hinein und kann gleichzeitig als Führung für das Betätigungselement dienen. Dementsprechend kann der Führungszylinder fortgelassen werden.

[0013] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Lichtleiterstab einstückig mit dem Gehäuseboden verbunden. Somit können der Lichtleiterstab, der Gehäuseboden und gegebenenfalls auch das ganze Gehäuse in einem einzigen Spritzgußvorgang hergestellt werden. Werden mehrere Schalter zu einem Tastenfeld zusammengebaut, so kann es auch vorteilhaft sein, die Lichtleiterstäbe mehrerer benachbarter Schalter zu einer gemeinsamen einzigen Lichtquelle zu führen, sofern alle entsprechenden Schalter gemeinsam beleuchtet werden sollen.

[0014] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine geschnittene Seitenansicht des Schalters;

Figur 2 eine Schnittansicht längs der Linie A-B der Figur 1.

[0015] Der Schalter des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels besitzt ein quadratisches Gehäuse 10, das zumindest nach oben offen ist. An den nach innen weisenden Wänden des Gehäuses 10 sind Schaltkontaktflächen 11, 11' und 13, 13' angebracht und zwar in Schwalbenschwanzführungen 14, die an den Ecken des Gehäuses nach innen ragen, so daß.Ausnehmungen 15 gebildet werden, in die die Schaltkontaktflächen eingreifen. Die Schaltkontaktflächen 11 und 11' bzw. 13 und 13' bilden jeweils ein Schaltkontaktflächenpaar. Die Schaltkontaktflächen sind vorzugsweise einstückig mit Lötfahnen 12, 12' verbunden, die aus dem Schaltergehäuse herausragen, im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Gehäuseboden 16.

[0016] Der Gehäuseboden ist einstückig mit einem in den würfelförmigen Innenraum des Gehäuses ragenden Führungszylinder 20 verbunden. über diesen Führungszylinder 20 ist ein flexibles, elektrisch leitfähiges Schaltelement 30, das eine mittige öffnung 31 aufweist, geschoben.

[0017] Das Schaltelement 30 besitzt hierbei die Form einer mittig durchbohrten sowie oben und unten abgeschnittenen Kugel bzw. die Form einer mittig ausgebohrten Tonne. Somit besitzt das Schaltelement 30 obere und untere Abplattungen 32 bzw. 33. Die Abplattung 33 liegt hierbei auf dem Gehäuseboden 16 auf. Der Führungszylinder 20 ist so lang, daß sein den Gehäuseboden 16 abgewandtes Ende aus dem Schaltelement 30 herausragt. Dieses herausragende Teil dient als Führung für einen hohlzylinderförmigen Ansatz 54 eines Betätigungselementes 50.

[0018] Das obere Ende des Führungszylinders 20 weist an seiner

[0019] Außenseite eine Anfasung 22 auf, die das "Auffädeln" des Schaltelementes 30 auf den Führungszylinder 20 erleichtert und ebenfalls des zentrierenden hohlzylinderförmigen Ansatzes 54.

[0020] Der Führungszylinder 20 ist innen hohl und besitzt in seinem Inneren eine Stufe 21, die als Anschlag für einen Sockel 41 einer in den Führungszylinder 20 eingesetzten Lampe, vorzugsweise einer lichtemittierenden Diode (LED) dient. Anschlußdrähte bzw. Lötfahnen 42 der Lampe 40 ragen nach unten aus dem Führungszylinder 20 und dem Gehäuseboden 16 heraus.

[0021] An der dem Gehäuseboden 16 gegenüberliegenden, offenen Seite des Gehäuses 10 ist ein Betätigungselement 50 in Form einer bewegbaren Drucktaste 51 angebracht, die über nach unten ragende Seitenführungen 52 mit dem Gehäuse 10 in Verbindung steht. Die Drucktaste 51 ist mittels bekannter (nicht dargestellter) Einrichtungen verschiebbar und unverlierbar mit dem Gehäuse-verbunden, beispielsweise über Führungsnuten in dem Gehäuse, hinter welche Nasen der Seitenführungen 52 einrasten.

[0022] Die Drucktaste 51 ist zumindest in dem der Lampe 40 gegenüberliegenden Bereich aus lichtdurchlässigem bzw. transluzentem Material. Von der Innenseite der Drucktaste 51 ragt der hohlzylinderförmige Ansatz 54 nach unten in das Gehäuse hinein, so daß seine Stirnseite der oberen Abplattung 32 des Schaltelementes 30 gegenüberliegt.

[0023] Der Innendurchmesser des Ansatzes 54 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Führungszylinders 20, so daß der Ansatz 54 über den Führungszylinder 20- geschoben werden kann.

[0024] Die Wirkungsweise des beschriebenen Schalters ist wie folgt: Wird auf die Drucktaste 51 von außen mechanischer Druck ausgeübt, so gleitet die Drucktaste 51 nach unten, wodurch der Ansatz 54 auf die obere Abplattung des Schaltelementes 30 drückt. Hierdurch wird das Schaltelement 30 zunehmend verformt, so daß es sich aufgrund seiner Abstützung an dem Gehäuseboden 16 verbreitert. Hierdurch gelangen seine Seiten in Berührung mit den Schaltkontaktflächen 11 und 11' bzw. 13 und 13', wodurch die jeweils einander gegenüberliegenden Schaltkontaktflächen aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit des Schaltelementes 30 elektrisch miteinander verbunden werden.

[0025] Durch die Elastizität des Schaltelementes 30 wird dieses nach Loslassen der Drucktaste 51 seine ursprüngliche - in Figur 1 gezeigte - Form wieder einnehmen und hierbei auch den Ansatz 54 und die Drucktaste 51 nach oben in die Ruhestellung drücken.

[0026] Bei einer alternativen (nicht dargestellten) Ausführungsform der Erfindung ist die Drucktaste 51 durch eine flexible, lichtdurchlässige Membran ersetzt, die in Berührung mit dem hohlzylinderförmigen Ansatz 54 steht. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders für sogenannte "Tastenfelder" geeignet, bei dem mehrere Schalter in einer Ebene nebeneinander liegen.

[0027] Selbstverständlich können auch mehrere Schalter der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Art zu einem Tastenfeld zusammengesetzt werden. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß eines der Schaltkontaktflächenpaare 11, 11' bzw. 13, 13' fortgelassen werden kann.

[0028] Auch ist der Führungszylinder 20 nicht unbedingt erforderlich. Vielmehr kann der Lampenkörper selbst als Führung für das Schaltelement 30 dienen.

[0029] Das Gehäuse besteht selbstverständlich aus Isoliermaterial, während das Schaltelement aus elektrisch leitfähigem Material, wie z.B. Silikonkautschuk besteht. Will man bei einem quadratischenGehäuse - wie in Fig. 2 dargestellt - unterschiedliche "Schaltwege" für die Kontaktflächenpaare erhalten, so ist es auch möglich, die Schaltkontaktflächen des einen Paares durch geeignete Krümmung stärker in den Innenraum des Gehäuses ragen zu lassen als das andere Schaltkontaktflächenpaar.

[0030] Mit der Erfindung wird ein beleuchtbarer elektrischer Schalter angegeben, der aus wenigen Einzelteilen besteht, praktisch keine Verschleißteile und damit hohe Betriebssicherheit und hohe Lebensdauer aufweist.

[0031] Auch ist die Montage sehr einfach und kann weitestgehend automatisiert werden.

Ansprüche

1. Elektrischer Schalter mit mindestens zwei einander zugeordneten, elektrisch leitenden Schaltkontaktflächen, mit einem zwischen den Schaltkontaktflächen angeordneten, elektrisch leitfähigen Schaltelement und mit einem elastisch verformbaren Element, bei dessen Verformung das Schaltelement die einander zugeordneten Schaltkontaktflächen berührt, in dessen nicht-verformtem Zustand das Schaltelement jedoch mindestens zu einer der Schaltkontaktflächen im Abstand liegt, wobei das Schaltelement das elastisch verformbare Element ist und im wesentlichen kreisförmige Außenflächen aufweist und wobei mittels eines Betätigungselementes eine Verformungskraft auf das Schaltelement ausübbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (30) eine durchgehende mittige öffnung (31) aufweist, in die eine Lampe (40) einsetzbar ist, daß das Betätigungselement (30) mindestens in einem der Lampe (40) gegenüberliegenden Bereich aus lichtdurchlässigem Material ist und daß das Betätigungselement (50) einen im wesentlichen hohlzylinderförmigen Ansatz (54) aufweist, dessen Stirnfläche dem Schaltelement (30) rings um die öffnung (31) gegenüberliegt.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lampe (40) und der Innenwandung der öffnung (31) ein Führungszylinder (20) vorgesehen ist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder (20) mit einem Gehäuseboden (16) verbunden ist.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder (20) und der Gehäuseboden (16) einstückig sind.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (50) eine Drucktaste (51) und den einstückig hieran angebrachten hohlzylinderförmigen Ansatz (54) enthält, wobei das Betätigungselement in einem Gehäuse (10) verschiebbar geführt ist.

6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (50) aus einer flexiblen Membran und dem zylinderförmigen Ansatz (54) besteht.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) rechteckig ist und daß an dessen vier innenliegenden Seitenwänden die Schaltkontaktflächen (11, 11', 13, 13') angebracht sind.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse quadratisch ist.

9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe (40) eine lichtemittierende Diode (LED) ist.

10. Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe ein Lichtleiterstab ist, an dessen dem Schalter abgewandten Ende eine Lichtquelle angeordnet ist.

11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiterstab einstückig mit dem Gehäuseboden (16) verbunden ist.

Zeichnung