Die Erfindung betrifft einen Druckschalter mit selbstreinigenden Kontakten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der WO 01/66383 A1 ist ein Lenkrad für Kraftfahrzeuge mit einer Vorrichtung zum Betätigen einer elektrischen Funktionsgruppe eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem ein Kontakt an einer Baugruppe des Lenkradskeletts und der andere gegenüberliegende Kontakt an einer bezüglich des Lenkradskeletts beweglichen Baugruppe gelagert ist. Der an der beweglichen Baugruppe angeordnete Kontakt ist federnd gelagert und kann deshalb beim Niederdrücken entlang des anderen Kontaktes gleiten. Infolge der dadurch auftretenden Reibung werden die Kontakte von Verschmutzung gereinigt bzw. von einer Oxidschicht befreit.
Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass der maximale Weg der Selbstreinigung des beweglichen Kontaktes gegenüber dem Gegenkontakt dem Verschiebeweg des Betätigungselementes in Richtung des Gegenkontaktes nach der Berührung beider Kontakte entspricht, unter der Vorraussetzung dass der federnde Kontaktträger unter einem Winkel von 45° bezüglich der Bewegungsrichtung des Betätigungselementes angeordnet ist. Wenn also nach der Berührung der beiden Kontakte die Betätigungsvorrichtung um einen Millimeter weiterbewegt wird, gleiten die Kontakte gegeneinander ebenfalls um einen Millimeter. Durch eine Veränderung des oben genannten Winkels kann zwar der Gleitweg des beweglichen Kontaktes in gewissen Grenzen erhöht werden, bleibt aber immer noch gering. Bei einer Erhöhung des Verschiebeweges des Betätigungselementes würde der weitere Nachteil bestehen, dass bei einer Betätigung des Schalters durch Niederdrücken der Airbagabdeckkappe die Spaltmaße zwischen dieser und dem Lenkrad vergrößert werden müssten.
Aus der US 3 201 555 ist eine elektrische Kontakteinrichtung bekannt, bei der der Kontaktdruck begrenzt werden soll. Die Kontakteinrichtung weist einen feststehenden Kontakt mit einer ebenen Kontaktfläche und einen zugeordneten beweglichen Kontakt mit einer konvexen Kontaktfläche auf. der Kontakt ist an einem Trägerelement befestigt, das schräg bezüglich der Betätigungsrichtung verläuft. Durch diese Anordnung soll ein Gleiten des beweglichen Kontaktes auf dem feststehenden Kontakt beim Niederdrücken erreicht werden, wodurch eine Selbstreinigung erzielt werden soll. Auch bei dieser Kontakteinrichtung besteht der Nachteil, dass nur ein geringer Gleitweg erzielt wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Verhältnis zwischen dem Verschiebeweg des Betätigungselementes für den Schalter und dem Weg der Selbstreinigung der Kontakte zu verbessern, d.h., bei gleichem Verschiebeweg gegenüber einer bekannten Schalteinrichtung eine Vergrößerung des Weges der Selbstreinigung zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird das gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
Bei einem Druckschalter mit selbstreinigenden Kontakten, insbesondere zur Betätigung von Hupen an Lenkrädern von Kraftfahrzeugen, mit mindestens zwei gegenübertiegenden Kontakten, von denen ein beweglicher Kontakt mittels eines Betätigungselementes mit einem Gegenkontakt in Berührung bringbar ist, wobei die Kontakte zu ihrer Selbstreinigung während des Kontaktierens gegeneinander gleiten, indem der dem Betätigungselement zugeordnete Kontakt an einem Trägerelement befestigt ist, das elastisch verformbar ist und an einem Ende fixiert ist, während das gegenüberliegende Ende frei beweglich ist, verläuft erfindungsgemäß das Trägerelement von seiner Befestigungsseite aus in Richtung des Betätigungselementes schräg bezüglich der Betätigungsrichtung und verläuft anschließend zu seinem freien Ende hin schräg bezüglich der Betätigungsrichtung vom Betätigungselement weg, wobei sich die Winkel zwischen jedem schrägen Abschnitt des Trägerelementes und der Bewegungsrichtung des Betätigungselementes bei dessen Niederdrücken auf das Trägerelement vergrößern..
Das Trägerelement weist also zwei schräge Abschnitte auf, die zumindest abschnittsweise wie zwei Seiten eines Dreiecks verlaufen, deren Schnittpunkt im Bereich des Betätigungselementes liegt. Es ist zweckmäßig, dass die schrägen Abschnitte bezüglich der Betätigungsrichtung unter gleichem Winkel verlaufen.
Wenn das Betätigungselement, z. B. durch Niederdrücken der Airbagabdeckkappe, auf das einseitig eingespannte elastische Trägerelement gedrückt wird, wird dessen Kontakt mit dem Gegenkontakt elektrisch kurzgeschlossen. Die links und rechts vom Betätigungselement befindlichen Schrägen des Trägerelementes vergrößern nach dem Kontaktschluss bei weiterem Niederdrücken des Betätigungselementes ihren Winkel zueinander. Dadurch wird der Kontakt des Trägerelementes auf dem Gegenkontakt mit einer vorbestimmten Auflagekraft verschoben und die Oberfläche der Kontakte wird von Verschmutzungen gereinigt. Dadurch, dass die eine Seite des Trägerelementes fixiert ist, vorzugsweise fest mit einer Seite eines Schaltergehäuses verbunden ist, und nur die andere Seite ausweichen kann, verschieben sich bei einem Weg des Trägerelementes in Bewegungsrichtung des Betätigungselementes von z. B. einem Millimeter die Kontakte gegeneinander um 2 Millimeter. Der Weg der Selbstreinigung hat sich also gegenüber der Anordnung des Standes der Technik verdoppelt, bzw. für eine bestimmten Verschiebung der Kontakte gegeneinander muss das Betätigungselement gegenüber der Anordnung des Standes der Technik nur halb so weit eingedrückt werden. Bei einer Betätigung des Schalters durch die Airbagabdeckkappe können deshalb die Spaltmaße zwischen dieser und dem Lenkrad verringert werden.
Es ist zweckmäßig, dass das Trägerelement in einem Schaltergehäuse untergebracht ist, das vorzugsweise mit einem Deckel verschlossen ist, um das Eindringen größerer Schmutzpartikel zwischen Kontakt und Gegenkontakt zu verhindern.
In einer Ausführungsform ist das Trägerelement zum Betätigungselement hin domartig ausgebildet und ragt aus dem Schaltergehäuse, wobei sich die schrägen Abschnitte des Trägerelementes zwischen dem domartigen Abschnitt und der Kontaktseite einerseits und der Befestigungsseite des Trägerelements andererseits erstrecken.
Das Betätigungselement ist bei dieser ersten Ausführungsform so ausgebildet, dass es nach dem Niederdrücken des domartigen Abschnitts bis zu dessen bündigem Abschluss mit der Gehäusewand an dieser anliegt. Dadurch wird gewährleistet, dass der Druck auf das Trägerelement und damit auf die Kontakte auf einen vorbestimmbaren Wert begrenzt ist. Der Überstand des domartigen Abschnittes des Trägerelementes gegenüber dem Gehäuse ist so groß ausgelegt, dass die Kontakte gereinigt, das elastische Trägerelement aber nicht überlastet wird.
In einer zweiten Ausführungsform weist das Trägerelement zum Betätigungselement hin eine Wölbung auf, die innerhalb des Schaltergehäuses verläuft, und zwischen dem Trägerelement und dem Betätigungselement ist ein Betätigungsbolzen im Schaltergehäuse angeordnet, der einen im Ruhezustand an der Gehäuseinnenwand anliegenden Anschlag aufweist. Dabei wird der Betätigungsbolzen durch die Federkraft des Trägerelementes gegen die Gehäuseinnenwand gedrückt.
Es ist zweckmäßig, dass der Gegenkontakt ebenfalls auf einem Trägerelement im Schaltergehäuse angeordnet ist. Die Trägerelemente sind vorzugsweise als elektrisch leitende Kontaktbleche ausgebildet, an denen Steckerfahnen angebracht sind, die mit elektrischen Leitungen oder Blechen verbindbar sind. Die Trägerelemente sind insbesondere durch Einspritzen oder Einrasten im Schaltergehäuse aus Isoliermaterial befestigt und vorzugsweise an einer Seite des Schaltergehäuses befestigt.
Dem Trägerelement, das dem Betätigungselement zugeordnet ist, kann zur Erzielung einer definierten Ruhelage ein Anschlag im Schaltergehäuse zugeordnet sein. Das Trägerelement ist gegen diesen Anschlag vorgespannt, wodurch der Abstand zwischen dem Kontakt und dem Gegenkontakt besser eingehalten werden kann. Der Anschlag ist zweckmäßig im Kontaktbereich angeordnet.
Der Kontakt und der Gegenkontakt sind vorzugsweise am freien Ende des zugeordneten Trägerelementes angeordnet.
In einer Ausführungsform ist das Trägerelement für den Gegenkontakt auf seiner ganzen Länge fest mit dem Schaltergehäuse verbunden. In einer zweiten Ausführungsform ist das Trägerelement für den Gegenkontakt aus federndem Material hergestellt und im Bereich des Gegenkontaktes frei beweglich. Dadurch kann die Kontaktkraft zwischen dem Kontakt und dem Gegenkontakt besser abgestimmt werden.
Zur Erzielung eines guten Reinigungseffektes weist ein Kontakt eine gewölbte Oberflächenform und der gegenüberliegende Kontakt eine flache, geriffelte Oberflächenform auf. Vorzugsweise weist der Gegenkontakt die gewölbte Oberflächenform auf.
Damit der Abrieb auf den Kontaktoberflächen nicht zu groß wird, sollte das Betätigungselement so ausgebildet sein, dass die Kontaktkraft zwischen den beiden Trägerelementen den Wert von 2 + 1 N nicht übersteigt.
Das Trägerelement, das dem Betätigungselement zugeordnet ist, hat vorzugsweise einen runden oder winkelförmigen Querschnitt.
Der Schalter kann in einem Kraftfahrzeug im Lenkrad oder im Airbagmodul angeordnet sein.
Er kann zweckmäßig auch auf einer im Lenkrad oder in der Airbagkappe eingebauten Scherenvorrichtung angeordnet sein, wobei ein Scherenelement den Schalter trägt und das andere Scherenelement ein Betätigungselement für den Schalter aufweist. Die Scherenvorrichtung gewährleistet, dass die benötigte Betätigungskraft stets gleich groß ist, unabhängig davon, ob z.B. die Airbagkappe bei Betätigung des Schalters in seiner Mitte oder am Rand niedergedrückt wird.
Der erfindungsgemäße Schalter kann insbesondere zur Hornauslösung im Kraftfahrzeug verwendet werden.
Die Erfindung soll in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Schalter ist in einem Schaltergehäuse 1 aus isolierendem Material ein elastisches, elektrisch leitendes Trägerelement 2 in Form eines Kontaktbleches mit einem Kontakt 3 angeordnet. Das Trägerelement 2 weist einen domartigen Abschnitt 4 auf, der durch eine schlitzförmige Öffnung 5 aus dem Schaltergehäuse 1 ragt. Zwischen dem domartigen Abschnitt 4 und der Kontaktseite 6 einerseits und der Befestigungsseite 7 des Trägerelements 2 andererseits verläuft das Trägerelement schräg bezüglich der Betätigungsrichtung B. Die schrägen Abschnitte 2a, b verlaufen bezüglich der Betätigungsrichtung unter dem gleichen Winkel w. Das Trägerelement 2 ist mit einer Steckerfahne 8 für den Anschluss an eine elektrische Leitung versehen. Weiterhin liegt das Trägerelement 2 im Bereich des Kontakts 3 unter Vorspannung an einem Anschlag 9 an, so dass in der Ruhelage ein konstanter Kontaktabstand zu einem gegenüberliegenden Gegenkontakt 10 gewährleistet ist. Dieser ist an einem elektrisch leitenden Trägerelement 11 befestigt, das eine Steckerfahne 12 aufweist. Das Trägerelement 11 liegt bei dieser Ausführungsform auf dem Boden des Schaltergehäuses 1, so dass es sich durch das Niederdrücken des Kontaktes 3 nicht verformen kann.
Der dargestellte Schalter kann, wie in der Fig. 4 dargestellt, in einem Lenkrad 13 eingebaut sein und durch ein Betätigungselement 14 betätigt werden. Dabei ist das Betätigungselement 14 so gestaltet, dass es beim Niederdrücken nicht in die Öffnung 5 des Schaltergehäuses 1 eindringen kann. Damit kann der domartige Abschnitt 4 des Trägerelementes 2 nur soweit niedergedrückt werden, bis dessen oberes Ende 4a mit der Außenfläche 1a des Schaltergehäuse 1 fluchtet.
Beim Niederdrücken verformt sich das Trägerelement 2, wie es in der Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist. Dabei vergrößert sich der Winkel w zwischen der Schräge und der Betätigungsrichtung nach Kontaktschluss zum Winkel w' und bei freier Beweglichkeit würden sich die Enden der Schräge beidseitig um den Betrag d waagerecht verschieben. Da das Trägerelement 2 auf der linken Seite aber eingespannt ist und nur die rechte Seite mit dem daran befestigten Kontakt 3 ausweichen kann, wobei sich auch der domartige Abschnitt 4 in der Öffnung 5 verschiebt, wird dieser um den doppelten Betrag 2d nach rechts bewegt. Da beide Kontakte dabei aufeinander liegen, werden die Oberflächen beider Kontakte bei dieser Bewegung von Verschmutzungen gereinigt. Unterstützt wird die Reinigung dadurch, dass der Kontakt 3 eine ebene geriffelte Oberfläche aufweist, während der Gegenkontakt 10 eine konvex gewölbte Oberfläche hat.
Bei der Ausführungsform der Figuren 5 und 6 weist ein elektrisch leitendes, elastisches Trägerelement 15 zum Betätigungselement 14 hin eine Wölbung auf, die innerhalb eines Schaltergehäuses 16 verläuft. Zwischen dem Trägerelement 15 und dem in dieser Figur nicht dargestellten Betätigungselement 14 (Fig. 4) ist ein Betätigungsbolzen 17 im Schaltergehäuse 16 angeordnet, der einen im Ruhezustand an der Gehäuseinnenwand 16a anliegenden Anschlag 19 aufweist. Die Öffnung im Schaltergehäuse 16 für den Betätigungsbolzen 17 ist nur unwesentlich größer als dessen Durchmesser, so dass eine gute Führung aber auch Leichtgängigkeit gewährleistet ist. Das Trägerelement 15 liegt im Bereich des Kontaktes 3 an einem Anschlag 20 unter Vorspannung an. Das Ende des elektrisch leitenden, elastischen Trägerelementes 21 mit dem Gegenkontakt 10 liegt bei dieser Ausführungsform frei im Schaltergehäuse, so dass es sich bei Andruck des Kontaktes 3 elastisch verformen kann.
Da auch dieses Trägerelement 15 wegen der Wölbung beidseitig vom Betätigungsbolzen 17 Schrägen aufweist und einseitig im Schaltergehäuse 16 eingespannt ist, tritt beim Betätigen des Schalters die gleiche Wirkung ein wie bei der ersten Ausführungsform.
In den Figuren 7 und 8 ist eine von der Fig. 1 abweichende Möglichkeit des Einbaus eines erfindungsgemäßen Schalters in ein Airbagmodul dargestellt. Das Schaltergehäuse 1 ist an einem Ende eines Scherenelementes 23 einer Scherenvorrichtung 22 befestigt, während ein Betätigungselement 25 an einem Ende eines zugeordneten Scherenelementes 24 angeordnet ist. Die jeweiligen anderen Enden der Scherenelemente sind durch eine Druckfeder 26 verbunden.
Die Scherenvorrichtung 22 ist in einem Airbagmodul angeordnet, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist. Die Scherenvorrichtung weist den Vorteil auf, dass die Betätigungskraft für den Schalter stets gleich groß ist, unabhängig davon, ob der Schalter durch Druck auf die Airbagabdeckung in der Mitte oder am Rand betätigt wird.