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Patent Searching and Data


Title:
ELECTROMECHANICAL SWITCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/005387
Kind Code:
A2
Abstract:
The switching part (1) of the inventive switch is tightly enclosed by an elastic membrane (5) in at least the area of its free end. Said membrane also envelopes the contact surfaces (2) which face towards the switching part (1), at a distance, and is tightly connected to the switch housing (4; 6). This ensures that the contact area is tightly sealed in relation to the environment of the switch, which in turn ensures reliable protection against contamination and oxidation of the contact surfaces. The number of switch components is reduced, advantageously, an additional mechanical spring for holding the latching position of the switching part (1) being superfluous, and miniature embodiments are therefore also possible.

Inventors:
PORTMANN PAUL (CH)
Application Number:
PCT/CH2001/000584
Publication Date:
January 17, 2002
Filing Date:
September 27, 2001
Export Citation:
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Assignee:
PHONAK AG (CH)
PORTMANN PAUL (CH)
International Classes:
H01H23/06; H01H23/14; (IPC1-7): H01R/
Foreign References:
EP0217760A21987-04-08
GB1232158A1971-05-19
US3566064A1971-02-23
GB2285885A1995-07-26
US5196657A1993-03-23
Other References:
See also references of EP 1430495A2
Attorney, Agent or Firm:
Werner, André (Patentanwaltsbüro Troesch Scheidegger Werner AG Schwäntenmos 14 Zumikon, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Elektromechanischer Schalter mit mindestens einem im Schaltergehäuse angeordneten elektrisch leitenden Schaltteil (1) und diesem zugeordneten elektrisch, leitenden Kontaktflächen (2), dadurch gekennzeichnet, dass der nicht den Kontaktflächen (2) zugewandte Bereich des Schaltteils (1) mindestens bereichsweise mit einer elastischen Membrane (5) umhüllt ist, welche ebenfalls mindestens den Bereich der dem Schaltteil (1) zugeordneten Kontaktflächen (2) umgibt und dicht an das Schaltergehäuse (4 ; 6) anliegt.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Membran (5) aus thermoplastischem, wie insbesondere elastomerem Material besteht.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) beim Übergang zwischen dem Schaltteil (1) zum Gehäuse (4 ; 6) eine Vorspannung aufweist und damit das Schaltteil (1) elastisch gegen die Kontaktflächen (2) zum Anschlag bringt.
4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltergehäuse (4 ; 6) zweiteilig aufgebaut ist und aus einer Basisplatte (4) mit darin angeordneten Kontaktflächen (2) sowie einer Abdeckhaube (6) mit Öffnung (6') zum Austritt eines Teils des Schaltteils (1) mit Membran (5) aufweist, wobei die beiden Teile (4 ; 6) vorzugsweise miteinander selbsthemmend verbunden, vorzugsweise verkippt oder verschweisst sind.
5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltteil (1) stiftförmig ausgebildet ist und einen runden oder ovalen Querschnitt aufweist, wobei vorzugsweise das mit den Kontaktflächen (2) in Anlage kommende Ende (1') konvex gerundet ausgebildet ist.
6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (5) im Bereich der Anlage an das Schaltteil (1) und/oder im Übergangsbereich zwischen dem Schaltteil (1) und der Anlage an das Schaltgehäuse (4 ; 6) eine oder mehrere Kerben (7) an der Innen und/oder Aussenseite aufweist.
7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltteil (1) aus Metall besteht.
8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils drei, vorzugsweise vier Kontaktflächen (2) einem Schaltteil (1) zugeordnet sind.
9. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (2) aus Kontaktstiften (3) gebildet werden, deren dem Schaltteil (1) zugewandten Enden (2) halbkugelförmig, pilzförmig oder hakenförmig ausgebildet sind.
10. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltergehäuse resp. die Schaltergehäuseteile (4 ; 6) aus 2Komponenten Spritzkunststoff bestehen.
11. Verwendung eines Schalters nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in elektronischen Kleingeräten, insbesondere in Hörgeräten.
Description:
Elektromechanischer Schalter Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Schalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Elektromechanische Schalter zur Verbindung oder Trennung von elektrischen Leitern gibt es in grosser Vielfalt auf dem Markt. Der grundlegende mechanische Aufbau derartiger Schalter ist im Wesentlichen immer identisch, indem ein bewegliches, leitendes Schaltteil auf entsprechende Kontaktflächen der am Schalter angeschlossenen Leiter resp.

Leitungen drückt und damit eine elektrische Verbindung herstellt, resp. durch Verschieben des Schaltteils weg von den Kontaktflächen die elektrische Verbindung wieder trennt. In der Regel werden durch das Schaltteil jeweils zwei benachbarte Kontaktflächen gleichzeitig kontaktiert und damit zwischen diesen beiden Kontaktflächen die elektrische Verbindung geschaffen.

Das Verschieben des Schaltteiles erfolgt herkömmlich mittels eines Schalthebels, welcher ebenfalls im Gehäuse des Schalters gelagert und mit dem Schaltteil beweglich oder fest verbunden ist. Der Schalthebel selbst besteht in der Regel aus einem elektrisch nichtleitenden Material, oder ist zumindest zuverlässig vom Schaltteil und den Kontaktflächen elektrisch isoliert.

Ein Problem derartiger Schalter besteht darin, dass durch das durch den Bewegungsspielraum bedingte Spiel zwischen Schalthebel und Schaltergehäuse keine absolute Dichtigkeit

des Schaltbereiches erzielt werden kann. Dadurch können Schmutz und Feuchtigkeit in das Innere des Schaltergehäuses gelangen und insbesondere die Kontaktflächen und/oder das Schaltteile verschmutzen oder oxidieren. Damit kann die Funktionsfähigkeit des Schalters stark beeinträchtigt werden oder gänzlich ausfallen.

Für Schalter, welche in diesbezüglich exponierten Bedingungen eingesetzt werden resp. bei welchen hohe Dichtigkeitswerte vorausgesetzt werden, können zusätzliche Abdichtmittel angebracht werden, welche herkömmlich mindestens um die Schaltheber herum angeordnet und dichtend mit dem Gehäuse verbunden werden.

Diese Lösung ist allerdings aufwändig, da zusätzliche Mittel eingesetzt werden müssen und führt zu einem zusätzlichen Volumenbedarf, d. h. die Abmessungen der entsprechend ausgerüsteten Schalter werden damit in der Regel vergrössert. Daher eignet sich diese Lösung nur bedingt für Schalter, welche in sehr kleinen Abmessungen realisiert werden müssen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, einen elektrischen Schalter zu finden, welcher sich auch in sehr kleinen Abmessungen einfach herstellen lässt und zuverlässige Ein-und Ausschaltvorgänge resp.

Leitungsverbindungen und-trennungen ermöglicht, wobei die Schalteinheit gegen Einfluss von äusseren Feuchtigkeitseinflüssen zuverlässig geschützt sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen elektrischen Schalter mit den kennzeichnenden Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Weitere, bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der weiteren Ansprüche 2 bis 11.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass durch den Einsatz einer den Schaltbereich abdichtenden Membran vorteilhaft gleichzeitig die elektrische Isolation des freien Endes des Schaltteiles bewirken lässt, welche damit als Betätigungsfläche des Schalters eingesetzt werden kann, und auch den Kontaktdruck vom Schaltteil auf die Kontaktflächen vermittelt. Als weiteren Vorteil hat sich eine Vereinfachung des Aufbaus eines derartigen elektromechanischen Schalters ergeben, indem auf separate elastische Mittel zur Positionierung und Erzeugung des Kontaktdruckes verzichtet werden kann, wie dies bei herkömmlichen Schaltern beispielsweise durch den Einsatz von metallischen Federn bewirkt wird.

Die elastische Membran erzeugt diesen Kontaktdruck vorzugsweise durch ihre zwischen dem Schaltergehäuse und dem Schaltteil eingestellte Vorspannung. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, indem die Membran über den vorzugsweise stiftförmigen Schaltteil gezogen und unter leichtem Zug, entsprechend dem geforderten Kontaktdruck, um die Kontaktflächen herumführend mit dem entsprechenden Gehäuseteil des Schalters verbunden wird.

Damit werden vorteilhaft mit einem einzigen Element die mechanischen Anforderungen (Anpressdruck, Isolation) sowie die Dichtheit erfüllt.

Derartige Schalter eignen sich besonders Vorteilhaft für den Einsatz in kleinen elektronischen Geräten, wie insbesondere für Hörgeräte.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Schalter ; Fig. 2 die Unteransicht des Schalters nach Figur 1 ; Fig. 3 den Längsschnitt durch den Schalter nach Figur 1 um 90° versetzt ; Fig. 4 die Ansicht der Membran des Schalters nach Figurl ; Fig. 5 und Fig. 6 Varianten der Ausbildung der Kontaktflächen ; und Fig. 7 ein Längsschnitt durch den Schaltbereich einer weiteren Variante des Schalters nach Figur 1 mit 4 Kontaktflächen.

In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäss ausgestalteten Schalter dargestellt, bei welchem das stiftförmige Schaltteil 1 mit zwei benachbarten Kontaktflächen 2 von drei parallel zueinander angeordneten Kontaktstiften 3 in Kontakt steht.

Die Kontaktstifte 3 sind hier im unteren Gehäuseteil 4 nebeneinander eingebracht und ragen nach Aussen zum Erstellen einer elektrischen Verbindung mit elektrischen Leitungen (nicht dargestellt) ab.

Das Schaltteil 1 ist an seiner Kontaktseite l' halbkugelförmig ausgebildet und rastet damit in der

dargestellten Position zwischen den beiden rechten Kontaktflächen 2 in stabiler Position ein. Das Schaltteil 1 wird durch die elastische Kraft der Membran 5 gegen die Kontaktflächen 2 gezogen und damit in dieser Position elastisch fixiert.

Da die Membrane 5 aus elektrisch nichtleitendem Material besteht, vorzugsweise aus einem Thermoplasten, kann die Aussenseite der Membran 5 im Bereich des freien Endes des Schaltteiles 1 direkt als Betätigungsoberfläche dienen.

Damit entfällt die Notwendigkeit, neben dem Schaltteil 1 ein separates Betätigungselement vorzusehen.

Zur Einstellung der elastischen Wirkung können vorteilhaft entweder an der Aussenseite oder der Innenseite der Membran 5 Kerben 7 angebracht sein, wie dies in der Ansicht der Membran in Figur 4 dargestellt ist. Diese reduzieren je nach Abmessungen und Anzahl die elastische Rückstellkraft der Membran 5 und erlauben damit eine gewisse Einstellung der Betätigungskraft des Schalters. Die Kerben 7 können entweder längs oder aber auch quer angeordnet sein, entsprechend der gewünschten Wirkung auf die elastische Kraftwirkung.

Die seitliche Begrenzung des Bewegungsspielraumes des Schaltteiles 1 bildet der Rand der Ausnehmung 6'des oberen Gehäuseteiles 6. Somit kann das Schaltteil 1 lediglich von der in Figur 1 gezeigten Schaltposition in die gegenüberliegende Schaltposition verschoben werden und zurück. Damit wird jeweils eine stabile, elektrisch leitende Verbindung zwischen dem mittleren Kontaktstift 3

mit dem entsprechend linken resp. rechten äusseren Kontaktstift 3 hergestellt.

Der Kontaktbereich zwischen dem Schaltteil l und den Kontaktflächen 2 ist damit durch die Membrane 5 hermetisch gegenüber der Umgebung des Schalters abgedichtet und damit gegenüber Verschmutzung und Feuchtigkeit geschützt.

Die Membrane 5 führt um die Kontaktflächen 2 herum und dient gleichzeitig auch als Abdichtung zwischen dem unteren Gehäuseteil 4 und dem oberen Gehäuseteil 6.

Vorteilhaft ist die Membrane 5 mit dem äusseren Gehäuseteil 6 wie dargestellt fest verbunden. Dies kann beispielsweise im Herstellungsprozess direkt oder durch nachträgliches Einsetzen in diese Lage erfolgen.

Der untere Gehäuseteil 4, wie er in der Unteransicht in Figur 2 noch dargestellt ist, kann mit eingesetzten Kontaktstiften 3 von unten in den oberen Gehäuseteil 6, welcher bereits mit der Membrane 5 und dem Schaltteil 1 ausgerüstet ist, eingeschoben und an diesem fixiert werden.

Die Fixierung kann in herkömmlicher Weise entweder unlösbar mittels Klebung oder Verschweissung erfolgen, oder aber einfacher unter Einsatz von entsprechend ausgebildeten Verbindungslaschen resp.-zungen durch einklinken erfolgen.

Auf jeden Fall wird damit vorteilhaft eine zuverlässige Abdichtung des Kontaktbereiches im innern des Schalters erreicht.

In Figur 3 ist nochmals ein Längsschnitt durch den Schalter nach Figur 1 in um 90° verdrehten Lage dargestellt. Hier ist ersichtlich, dass beispielsweise die drei Kontaktstifte 3 in einer Linie hintereinander angeordnet im unteren

Gehäuseteil 4 positioniert sind. Weiter ist daraus ersichtlich, dass das Schaltteil 1 vorzugsweise in Stiftform, vorzugsweise als Metallstift, mit rundem Querschnitt ausgebildet ist, dessen äussere Oberfläche durch die Membrane 5 gebildet ist. Damit wird ein einfach und angenehm zu greifendes resp. bedienbares Schaltelement des Schalters geschaffen.

Die Kontaktflächen 2 sind hier immer halbrundförmig ausgebildet dargestellt, können aber auch andere Formen wie beispielsweise eine Pilzform oder Hakenform aufweisen. So ist beispielsweise der Einsatz von pilzförmigen Kontaktflächen 2 denkbar, welche ihrerseits federnd gegenüber dem unteren Gehäuseteil 4 in diesem gelagert angeordnet sind, wie dies schematisch in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist.

Anstelle des Einsatzes von drei Kontaktstiften 3 ist auch der Einsatz von vier Kontaktstiften 3 resp. Kontaktflächen 2 denkbar, womit nicht nur zwei, sondern drei verschiedene Schalterstellungen des Schaltteiles 1 realisiert werden können, wie dies schematisch aus Figur 7 ersichtlich ist.

In dieser Figur 7 ist die mittlere Schalterstellung dargestellt, bei welcher die beiden mittleren Kontaktflächen 2 über das Schaltteil 1 elektrisch miteinander verbunden sind. Durch Drücken des Schaltteiles 1 nach links oder rechts aus dieser Position lassen sich jeweils die beiden äusseren Kontaktflächen 2 miteinander verbinden.

Ein grosser Vorteil der dargestellten Ausführungsform ist neben der Dichtigkeit darin zu sehen, dass sogar gegenüber

herkömmlichen Schaltern die Anzahl der Teile reduziert werden konnte, da die Membran gleichzeitig als Griff-resp.

Betätigungselement, Dichtung und Federelement zur Aufbringung der Kontaktkraft dient. Auch erlaubt der dargestellte Aufbau einen hohen Miniaturisierungsgrad, so dass sich der Schalter insbesondere für den Einsatz in kleinen resp. miniaturisierten elektronischen Geräten eignet, insbesondere für Hörgeräte. Gerade solche Geräte sind einer stark schmutz-und feuchtigkeitsbehafteten Umgebung ausgesetzt.