DE19547566C1 - Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Her­ stellen einer elektrischen Verbindung zwischen benachbarten Leiterstellen einer Schaltplatte mit einer Kontaktmatte aus einem im wesentlichen flächigen Teil, dessen eine Flachseite auf der Schaltplatte angeordnet ist, und aus in den flächi­ gen Teil eingeformten, über dessen andere Flachseite vor­ stehenden Druckdomen, die jeweils auf ihrer nicht vorstehen­ den Seite mit einer zur Schaltplatte weisenden Kontaktfläche versehen und relativ zu dem flächigen Teil der Kontaktmatte entgegen einer elastischen Rückstellkraft zwischen einer Ruhestellung und einer die benachbarten Leiterstellen der Schaltplatte elektrisch verbindenden Kontaktstellung ver­ schiebbar sind, wobei die Volumina in den Druckdomen über Lüftungskanäle miteinander verbunden sind.

Derartige aus der DE 38 31 314 A1 bekannte Vorrichtungen werden in zunehmendem Maße für elektrische Schaltvorgänge eingesetzte da diese Vorrichtungen kostengünstig herstellbar sind und direkt auf der Schalt­ platte geschaltet werden kann, so daß externe Schalt- und Verbindungsmittel entfallen. Wichtig bei diesen Vorrichtun­ gen ist, daß sie eine hohe Betriebssicherheit und lange Lebensdauer aufweisen, insbesondere wenn sie in Einrichtun­ gen in Kraftfahrzeugen wie beispielsweise Autoradios einge­ setzt werden.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht das Problem, daß die beim Betätigen der Druckdome aus dem Raum zwischen Kontaktfläche und Schaltplatte verdrängte Luft bei der Rückkehr des Druckdoms in seine Ruhestellung von der Schaltplatte wieder angesaugt wird. Dadurch werden an der Schaltplatte vorhandene Partikel, insbesondere Staubablagerungen, und bei der Herstellung der Schaltplatte durch Bohren, Fräsen, Ritzen und Stanzen entstandene Späne und Fusseln in den Kon­ taktbereich angesaugt. Hierdurch kann die Funktionstüchtigkeit der Vorrichtung beeinträchtigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vor­ richtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß diese Nachteile nicht auftreten. Insbesondere soll die Funktions­ tüchtigkeit dadurch verbessert werden, daß ein Ansaugen von Verunreinigungen in den Kontaktbereich zwischen Druckdom und Schaltplatte weitgehend verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Raum zwischen der Kontaktfläche eines Druckdoms und der Schaltplatte über einen Entlüftungskanal mit der von der Schaltplatte abgewandten Seite der Kontaktmatte verbunden ist und daß der Entlüftungskanal jeweils in dem Druckdom ausgebildet ist.

Beim Betätigen des Druckdomes entweicht die aus dem Kontakt­ raum verdrängte Luft durch den Entlüftungskanal in den Raum zwischen Kontaktmatte und Betätigungselement, welcher weit­ gehend frei von Verunreinigungen ist, u. a. weil bei der Her­ stellung der Betätigungselemente keine Späne od. dgl. ent­ stehen. Bei der Rückkehr des Druckdomes in seine Ruhestellung wird die Luft für den Kontaktraum über den Entlüftungskanal aus diesem weitgehend verunreinigungsfreien Raum zwischen Kontaktmatte und Betätigungselement angesaugt. Ein Zusetzen des Kontaktbereichs mit Verunreinigungen wird auf diese Weise weitgehend verhindert und dadurch die Funktions­ tüchtigkeit der Vorrichtung auf lange Zeit gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist der Entlüftungskanal bevorzugt in Form einer zentralen Ausnehmung ausgeführt, welche in der von der Schaltplatte wegweisenden Oberseite des Druckdomes mündet. Der Entlüf­ tungskanal kann so mit einem großen Querschnitt und einer großen Länge ausgebildet sein. Aufgrund dieses großen Volu­ mens des Entlüftungskanals wird sichergestellt, daß die Ent­ lüftung tatsächlich weitgehend über den Entlüftungskanal erfolgt und ein Ansaugen von Luft aus dem Bereich zwischen Kontaktmatte und Schaltplatte verhindert wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Druckdome an ihrer Oberseite mit einem vorstehenden Feder­ element versehen, welches zur Abstützung einer Betätigungs­ vorrichtung für den Druckdom dient. Neben einem Toleranzaus­ gleich zwischen Druckdom und Betätigungsvorrichtung verhin­ dern diese Federelemente zudem ein Klappern der Vorrichtung durch Aufschlagen der Betätigungsvorrichtung auf dem Druck­ dom bei der Betätigung.

Die Federelemente sind bevorzugt hinterschnittfrei an ,den Druckdom angeformt. Auf diese Weise wird eine einstückige Herstellung der Federelemente mit dem Druckdom und insbeson­ dere der gesamten Kontaktmatte ermöglicht. Die Herstellungs­ kosten der Vorrichtung werden auf diese Weise gering gehal­ ten. Das Anformen der Federelemente hat zudem den Vorteil, daß separate Entklapperungselemente entfallen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Federelemente als Federlaschen ausgebildet, die zwischen sich die Mündungsöffnung für den Entlüftungskanal ausbilden. Hierdurch wird auf geschickte Weise die Entlüftung des Kon­ taktraumes mit der Entklapperung und dem Toleranzausgleich der Vorrichtung verknüpft.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Druckdome an ihrer Oberseite mit einer über die Oberseite vorstehenden zentralen Erhöhung versehen. Diese Erhöhung kann insbesondere durch kuppelförmige oder durch dachartig abgeschrägte Ausbildung der Oberseite der Druckdome gebildet sein. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine nicht ebene Kontaktfläche zwischen Druckdom und Betätigungselement. Bei einem wippenartigen Betätigungsele­ ment hat dies den Vorteil, daß die Kontaktfläche des Betäti­ gungselements auf der zugeordneten Kontaktfläche des Druck­ domes abrollt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Kraftein­ leitung in den Druckdom stets im wesentlichen zentral er­ folgt und daher Scherkräfte vermieden werden, wie sie bei ebener Ausgestaltung der Oberfläche der Druckdome auftreten.

Aufgrund der üblicherweise hohen Reibung des Kontaktmatten­ materials kann die wippenartige Betätigungseinrichtung näm­ lich nicht auf den Druckdom entlanggleiten. Bei bekannten Vorrichtungen werden daher Gleitelemente zwischen Kontakt­ matte und Betätigungselement zwischengelegt, was herstel­ lungstechnisch aufwendig und kostenintensiv ist. Außerdem geht die anfänglich flächige Kontaktauflage zwischen Betäti­ gungselement und Druckdom beim Betätigen der bekannten Vor­ richtungen in eine linienartige Kontaktauflage über, wobei die Kontaktlinie außerhalb des Zentrums des Druckdoms ver­ läuft. Es treten daher starke Scherkräfte auf, die zu einem Verkippen des Druckdomes führen können.

Anstelle der zentralen Erhöhung auf der Oberseite des Druck­ domes kann selbstverständlich auch das Betätigungselement mit einer Erhöhung versehen sein, die an der Oberseite des Druckdomes zentral angreift. Auch in diesem Fall erfolgt die Krafteinleitung in den Druckdom zentral, so daß das Auftre­ ten von Scherkräften weitgehend verhindert wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind bei einer Vorrichtung mit Paaren aus jeweils zwei Druckdomen, welche alternativ über ein wippenartiges Element betätigbar sind, die Druckdome im Querschnitt im wesentlichen oval geformt, wobei die Längsachse des Ovals jeweils in Richtung der Verbindungslinie der Druckdome des Paares verläuft.

Durch diese Ausgestaltung der Druckdome eines solchen Paares wird ein Verkippen des Druckdomes aufgrund von Scherkräften, die beim Betätigen des wippenartigen Elementes auftreten können, verhindert. Dadurch wird eine ordnungsgemäße Betäti­ gung des Druckdomes einschließlich der üblicherweise damit verbundenen taktilen Rückmeldung gewährleistet.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß das bei einfachem Tasten übliche Kraft-Weg-Diagramm auch bei wippenartigen Betätigungselementen eingehalten werden kann, und zwar auch dann, wenn der Dreh- bzw. Kippunkt der Wippe einen großen Abstand zu der Schaltplatte aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Druckdom,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Oberseite des Druckdomes von Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Schaltwippe in teilweise geschnittener Darstellung und

Fig. 4 die Schaltwippe von Fig. 3 in gekipptem Zustand.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Druckdom 1 weist im wesentlichen die Form eines Zylinders mit ovaler Grundfläche auf und ist mit einer zentralen Ausnehmung 2 versehen. An der Oberseite 3 des Druckdoms 1 sind zwei Federlaschen 4 angeformt, die im wesentlichen eine halbkuppelartige Form aufweisen und zwischen sich eine Öffnung 5 ausbilden, die mit der zentralen Ausnehmung 2 des Druckdomes 1 verbunden ist.

Im unteren Bereich des Druckdomes 1 ist eine um diesen umlaufende Schürze 6 angeformt, welche den Druckdorn mit dem flächigen Teil 7 der hier im ganzen nicht dargestellten Kon­ taktmatte verbindet. Die Unterseite 8 des Druckdoms 1 ist als Kontaktfläche ausgebildet und in bezug auf die Untersei­ te 9 des flächigen Teiles 7 der Kontaktmatte zurückversetzt. Auf diese Weise weist die Kontaktfläche 8 bei auf einer Schaltplatte aufsitzender Unterseite 9 der Kontaktmatte einen Abstand zur Schaltplatte auf.

Die Schürze 6 im unteren Bereich des Druckdomes 1 ist elastisch ausgebildet und wirkt als Rückstellelement, welches den Druckdom 1 in seiner Ruhestellung hält, in welcher die Kontaktfläche 8 einen Abstand zu der hier nicht dargestellten Schaltplatte aufweist. Durch Ausüben eines nach unten gerichteten Druckes auf den Druckdom 1 wird dieser entgegen der durch die Schürze 6 erzeugten Rückstell­ kraft in Richtung auf die Schaltplatte bewegt, bis die Kon­ taktfläche 8 auf der Schaltplatte aufsitzt. Auf diese Weise können zwei auf der Schaltplatte vorhandene Leiterstellen über die Kontaktfläche 8 elektrisch verbunden werden. Bei überwinden der Rückstellkraft wird üblicherweise eine taktile Rückmeldung an den Benutzer erzeugt.

Bei der Bewegung des Druckdomes 1 in Richtung auf die Schaltplatte wird die in dem Raum 10 zwischen Kontaktfläche 8 und Schaltplatte vorhandene Luft über die Ausnehmung 2 und die Öffnung 5 in den Bereich zwischen dem hier nicht darge­ stellten Betätigungselement für den Druckdom 1 und die Kon­ taktmatte abgeleitet. Sobald die nach unten gerichtete Kraft nicht mehr auf den Druckdom 1 wirkt, wird dieser aufgrund der Elastizität der Schürze 6 wieder nach oben bewegt. Bei dieser Bewegung wird über die Öffnung 5 und die Ausnehmung 2 Luft aus dem Raum zwischen Betätigungselement und Kontakt­ matte angesaugt, um den Raum 10 zwischen Kontaktfläche 8 und Schaltplatte wieder zu füllen. Ein Ansaugen von Luft aus dem Bereich zwischen Kontaktmatte und Schaltplatte wird dadurch weitgehend vermieden.

Die Federlaschen 4 an der Oberseite 3 des Druckdomes 1 sind hinterschnittfrei ausgebildet und können daher mit dem Druck­ dom 1 und der Kontaktmatte einstückig hergestellt werden. Durch ihre Elastizität wirken die Federlaschen 4 einerseits als Toleranzausgleich zwischen Betätigungselement und Druck­ dom und verhindern andererseits ein Klappern bei der Betäti­ gung des Druckdomes.

Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Wippschaltern sind die Druckdome entsprechend den Fig. 1 und 2 ausgebildet. Näher dargestellt ist hier das wippenartige Betätigungsele­ ment 11, welches mit einem Abschnitt 12 in einer Führungsauf­ nahme 13 sitzt. Der Abschnitt 12 stützt sich auf den beiden Druckdomen 1 ab und wird bei Betätigung der Wippe 11 über den Abschnitt 14 in der einen oder anderen Richtung gegen­ über der Führungsaufnahme 13 verkippt. Um sicherzustellen, daß die Wippe 11 tatsächlich verkippt und nur einer der bei­ den Druckdome 1 betätigt wird, ist die Wippe 11 des weiteren mit einem Ansatz 15 versehen, der sich bei Betätigung der Wippe mit einem gewölbten Abschnitt auf einer Auflage 16 abstützt und auf dieser abrollt.

Wie man den Fig. 3 und 4 entnehmen kann, sind die beiden Druckdome 1 an ihrer Oberseite 3 mit einer durch die Feder­ laschen 4 gebildeten Wölbung versehen, auf welcher eine Angriffsfläche 17 der Wippe 11 angreift. Beim Verkippen der Wippe 11 in der Führungsaufnahme 13 rollt die Angriffsfläche 17 daher auf den Federlaschen 4 der Druckdome 1 ab, wodurch die Erzeugung von Scherkräften auf die Druckdome 1 weit­ gehend verhindert wird. Hierdurch und durch die ovale Ausbil­ dung der Druckdome 1 wird ein Verkippen der Druckdome 1 bei Betätigung durch die Wippe 11 verhindert und eine ordnungs­ gemäße Betätigung, verbunden mit einer taktilen Rückmeldung durch Überwindung der Rückstellkraft der Schürze 6, sicherge­ stellt. Das Kraft-Weg-Diagramm der Druckdome 1 entspricht bei der Wippe 11 daher dem Kraft-Weg-Diagramm eines von einem einfachen Taster betätigten Druckdomes, und damit auch die Haptik.

Für die Kontaktmatte wird bevorzugt Silikon verwendet, was sich hinsichtlich der Herstellung, der Haltbarkeit und der Betriebssicherheit als vorteilhaft erwiesen hat.

Bezugszeichenliste

I Längsachse
1 Druckdom
2 Ausnehmung
3 Oberseite von 1
4 Federlasche
5 Öffnung
6 Schürze
7 flächiger Teil
8 Kontaktfläche
9 Unterseite
10 Raum
11 Wippe
12 Abschnitt von 11
13 Führungsaufnahme
14 Abschnitt von 11
15 Ansatz
16 Auflage
17 Angriffsfläche

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen benachbarten Leiterstellen einer Schaltplatte mit einer Kontaktmatte aus einem im wesentlichen flächigen Teil (7), dessen eine Flachseite (9) auf der Schaltplatte angeordnet ist, und aus in den flächigen Teil (7) eingeformten, über dessen andere Flachseite vorstehenden Druckdomen (1), die jeweils auf ihrer nicht vorstehenden Seite mit einer zur Schaltplatte weisenden Kontaktfläche (8) versehen und relativ zu dem flächigen Teil (7) der Kontaktmatte entgegen einer elastischen Rückstellkraft zwischen einer Ruhestellung und einer die benachbarten Leiterstellen der Schaltplatte elektrisch verbindenden Kontaktstellung verschiebbar sind, wobei der Raum (10) zwischen der Kontaktfläche (8) eines Druckdomes (1) und der Schaltplatte über einen Entlüftungskanal (2) mit der von der Schaltplatte abgewandten Seite der Kontaktmatte verbunden ist und der Entlüftungskanal (2) jeweils in dem Druckdom (1) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungskanal als zentrale Ausnehmung (2) ausgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungskanal (2) an der von der Schaltplatte wegweisenden Oberseite (3) des Druckdomes (1) mündet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdome (1) an ihrer Oberseite (3) mit einem vorstehenden Federelement (4) versehen sind, welches zur Abstützung einer Betätigungsvorrichtung (11) für den Druckdom dient.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (4) hinterschnittfrei an den Druckdom (1) angeformt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Federelement Federlaschen (4) vorgesehen sind, die zwischen sich die Mündungsöffnung (5) für den Entlüftungskanal (2) ausbilden.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdome (1) an ihrer Oberseite (3) mit einer über die Oberseite (3) vorstehenden zentralen Erhöhung versehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite (3) der Druckdome (1) kuppelförmig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Druckdome (1) dachartig abgeschrägt ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Paare von Druckdomen (1) vorhanden sind, welche alternativ über ein wippenartiges Betätigungselement (11) betätigbar sind, und daß die Druckdome (1) eines solchen Paares im Querschnitt im wesentlichen ovale Form aufweisen, wobei die Längsachse des Ovals jeweils in Richtung der Verbindungslinie der Druckdome (1) eines jeden Paares verläuft.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmatte im wesentlichen aus Silikon besteht.