EP1903585A2 - Schaltkontakt mit gewichtsreduzierter Kontaktfeder - Google Patents

Schaltkontakt mit gewichtsreduzierter Kontaktfeder Download PDF

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EP1903585A2
EP1903585A2 EP07017931A EP07017931A EP1903585A2 EP 1903585 A2 EP1903585 A2 EP 1903585A2 EP 07017931 A EP07017931 A EP 07017931A EP 07017931 A EP07017931 A EP 07017931A EP 1903585 A2 EP1903585 A2 EP 1903585A2
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Rolf Bertram
Martin Koepsell
Bruno Stenzel
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Johnson Electric Germany GmbH and Co KG
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Saia Burgess Oldenburg GmbH and Co KG
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    • H01H13/80—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites characterised by the manner of cooperation of the contacts, e.g. with both contacts movable or with bounceless contacts
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    • H01H2201/00—Contacts
    • H01H2201/002—Contacts bounceless

Definitions

  • the invention relates to an electrical switch, in particular an electrical micro-switch, comprising at least one electrical contact.
  • Electrical switches are used in electrical circuits for switching on and off of electrical consumers. Frequently, such circuits are miniaturized, also to be able to integrate them into complex technical facilities. Especially in vehicle miniaturized switches are used, which control the various functions in a vehicle. Such microswitches can be found e.g. in door locks, hoods, tailgates and in the vehicle interior.
  • Electrical switches in particular micro-switches, have at least one electrical contact, which is directly involved in the conduction of the electric current.
  • the contact consists of an electrically conductive material, it can be applied to a mating contact or other electrically conductive portions to allow a flow of current.
  • contacts are used, which are made of solid material.
  • the solid material is attached to the contact carrier. Welding of wire sections as contact or riveting of contacts into the carrier material is customary.
  • silver (alloys) or layer materials with silver and copper components are used. Together, these materials have a low hardness.
  • the contacts made of solid material have an increased mass, which causes problems due to the high dynamics of the switching process.
  • a problem of a high mass is, for example, that in a contact with a mating contact, vibrations may occur which cause a temporary lifting of the contact from the mating contact. This in particular when the contact is brought in an accelerated manner to the mating contact. In such a striking of the contact can lead to pulse phenomena, which cause a multiple lifting of the contact, whereby the actually desired current flow is interrupted.
  • the invention has for its object to provide an electrical switch of the type mentioned, in which the occurrence of vibrations when approaching a mating contact is not given.
  • the contact is formed as a hollow-shaped portion of a component made of electrically conductive material.
  • the contact is not made of a solid material. Rather, a design is available as a hollow-shaped section, which advantageously allows an external design as in a contact of full material, but on the opposite side a significant reduction in the mass of the contact is achieved.
  • This mass-reduced contact thus provides the same electrical contact surface as in the prior art available, but with him the occurrence of vibrations when hitting a mating contact is not given.
  • the contact according to the invention does not have the mass required for the occurrence of pulses.
  • the mass of the mold contact is namely significantly reduced compared to a contact of full material.
  • the contact has a hollow cylindrical shape.
  • the hollow cylinder shape is with the jacket of the cylinder formed a contact surface, which can invest in differently designed mating contacts.
  • the mating contact may preferably also have a cylindrical shape, both longitudinal axes of the cylinder can thereby extend at an angle of approximately 90 ° to each other.
  • Counter contact and contact then form an optimal point-shaped (in consideration of the flattening circular) contact point, which retains its optimal shape even with angular errors of the contacts involved.
  • the hollow mold is formed of a flat material by forming the same.
  • the planar material may be an electrically conductive material that has been formed, for example, by a stamping process.
  • the switch according to the invention it is not necessary to attach to this planar material a contact of full material which is to be supplied from the outside, but the contact in the form of a hollow cylinder may be e.g. be formed by rolling up the material itself. As a result, the production of the electrical switch according to the invention is simplified.
  • the fixed contacts can also be formed by forming without additional solid material.
  • a working step jointing of the solid material to the carrier
  • Soft material is not applied, the harder base material better withstands the mechanical stresses in the shift shock. There is no or minimal plastic deformation.
  • Tougher surfaces better withstand the resulting fretting wear. If, as proposed, the contact surfaces are formed by forming (for example rolling, embossing), this results in a further increase in hardness as a result of the shaping process.
  • contacts which conduct low currents are provided with a noble metal layer, preferably gold (alloys).
  • a noble metal layer preferably gold (alloys).
  • a larger area is typically refined than required for the switching function and e.g. provided with a noble metal layer.
  • a noble metal layer is selectively applied only in the areas involved in the function, whereby precious metal is saved.
  • the contact surfaces have a greater hardness than in the solid material. The higher hardness enables a reduction of the layer thickness.
  • the noble metal layer can be omitted on one side or reduced to a very minimum as pure transport protection, since the functionally necessary noble metal layer results from material transfer from the mating contact.
  • the contact surfaces thus formed are better suited for the electrical and mechanical stresses than contact surfaces made of solid material.
  • the component of the switch in FIG. 1 is a stamped component 1 made of an electrically conductive material. In a portion of this stamped component 1, an electrical contact 2 is formed. This contact 2 is integrally connected to the other areas of the stamped component 1.
  • Fig. 2 shows that the contact 2 has a hollow cylindrical shape.
  • the contact 2 is arranged by rolling up in the front region of the stamped component 1 Material of the stamped component 1 is formed.
  • the angles ⁇ and ⁇ ' indicate the surface areas of the contact 2 in which contact surfaces 3 of the contact 2 are located. With these areas, the contact 2 can be applied to a mating contact, not shown.
  • the stamped component 1 consists for example of brass, which has a thickness of about 0.5 mm. In the area of the contact surface 3, a noble metal layer is introduced into the brass.

Abstract

Bei einem elektrischem Schalter, insbesondere elektrischer Mikroschalter, umfassend zumindest einen elektrischen Kontakt, ist vorgesehen, daß der Kontakt als Hohlform-Abschnitt eines Bauteils aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist. Bei diesem elektrischen Schalter ist das Auftreten von Schwingungen beim Heranführen an einen Gegenkontakt nicht gegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter, insbesondere einen elektrischen Mikroschalter, umfassend zumindest einen elektrischen Kontakt.
  • Elektrische Schalter werden in elektrischen Stromkreisen zum Ein- und Ausschalten von elektrischen Verbrauchern eingesetzt. Häufig werden derartige Stromkreise miniaturisiert, auch um sie in komplexen technischen Einrichtungen integrieren zu können. Insbesondere im Fahrzeugbau werden miniaturisierte Schalter eingesetzt, welche die verschiedenen Funktionen in einem Fahrzeug steuern. Derartige Mikroschalter finden sich z.B. in Türschlössern, Motorhauben, Heckklappen und im Fahrzeuginnenraum.
  • Elektrische Schalter, insbesondere Mikroschalter, weisen wenigstens einen elektrischen Kontakt auf, der an der Leitung des elektrischen Stromes unmittelbar beteiligt ist. Der Kontakt besteht dazu aus einem elektrisch leitfähigen Material, er ist an einen Gegenkontakt oder an andere elektrisch leitende Abschnitte anlegbar, um einen Stromfluß zu ermöglichen.
  • Im Stand der Technik werden Kontakte eingesetzt, die aus Vollmaterial hergestellt sind. In einem weiteren Arbeitsschritt wird das Vollmaterial am Kontaktträger befestigt. Üblich ist ein Aufschweißen von Drahtabschnitten als Kontakt oder Einnieten von Kontakten in das Trägermaterial. Als Vollmaterial finden Silber (-Legierungen) oder Schichtwerkstoffe mit Silber- und Kupferanteilen Verwendung. Gemeinsam ist diesen Materialien eine geringe Härte.
  • Die Kontakte aus Vollmaterial weisen eine erhöhte Masse auf, die aufgrund der hohen Dynamik des Schaltvorgangs Probleme bereitet. Ein Problem einer hohen Masse ist z.B., daß es bei einer Anlage an einem Gegenkontakt zum Auftreten von Schwingungen kommen kann, welche ein zeitweiliges Abheben des Kontaktes von dem Gegenkontakt bewirken. Dies insbesondere dann, wenn der Kontakt in beschleunigter Weise an den Gegenkontakt herangeführt wird. Bei einem derartigen Aufschlagen des Kontaktes kann es zu Impulserscheinungen kommen, die ein mehrfaches Abheben des Kontaktes bewirken, wodurch der eigentlich erwünschte Stromfluß unterbrochen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Schalter der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, bei dem das Auftreten von Schwingungen beim Heranführen an einen Gegenkontakt nicht gegeben ist.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kontakt als Hohlform-Abschnitt eines Bauteils aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Schalter ist der Kontakt nicht aus einem vollen Material gefertigt. Vielmehr liegt eine Bauform als Hohlform-Abschnitt vor, wodurch auf vorteilhafte Weise eine äußere Gestaltung wie bei einem Kontakt aus vollem Material ermöglicht ist, wobei aber auf der Gegenseite eine deutliche Reduzierung der Masse des Kontaktes erreicht ist. Dieser massereduzierte Kontakt stellt somit die gleiche elektrische Kontaktfläche wie beim Stand der Technik zur Verfügung, allerdings ist bei ihm das Auftreten von Schwingungen beim Aufschlagen auf einen Gegenkontakt nicht gegeben. Der erfindungsgemäße Kontakt weist nämlich nicht die für das Auftreten von Impulsen erforderliche Masse auf. Die Masse des Hohlform-Kontaktes ist nämlich gegenüber einem Kontakt aus vollem Material deutlich reduziert.
  • Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kontakt eine Hohlzylinderform aufweist. Durch die Hohlzylinderform wird mit dem Mantel des Zylinders eine Kontaktfläche ausgebildet, die sich an verschieden ausgebildete Gegenkontakte anlegen kann. Der Gegenkontakt kann vorzugsweise auch eine Zylinderform aufweisen, beide Längsachsen der Zylinder können dabei um einen Winkel von etwa 90° zueinander verlaufen. Gegenkontakt und Kontakt bilden dann eine optimale punktförmige (bei Berücksichtigung der Abplattung kreisförmige) Kontaktstelle, die ihre optimale Form auch bei Winkelfehlern der beteiligten Kontakte beibehält.
  • Zur weiteren Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Hohlform aus einem planen Material durch ein Umformen desselben ausgebildet ist. Das plane Material kann ein elektrisch leitendes Material sein, das beispielsweise durch einen Stanzvorgang ausgebildet wurde. Bei dem erfindungsgemäßen Schalter ist an dieses plane Material kein von außen zuzuführender Kontakt aus vollem Material anzubringen, sondern der als Hohlzylinderform ausgebildete Kontakt kann z.B. durch ein Aufrollen des Materials selbst gebildet werden. Dadurch ist auch die Herstellung des erfindungsgemäßen elektrischen Schalters vereinfacht.
  • Die Festkontakte können ebenfalls durch Umformen ohne zusätzliches Vollmaterial gebildet werden.
  • Erfindungsgemäß wird ein Arbeitsschritt (Fügen des Vollmaterials an den Träger) bei der Herstellung eingespart sowie insgesamt das Kontaktverhalten gegenüber dem Stand der Technik verbessert. Weiches Material wird nicht aufgetragen, das härtere Grundmaterial hält den mechanischen Beanspruchungen beim Schaltstoß besser stand. Es kommt zu keinen oder nur minimalen plastischen Verformungen. Bei Schalten kommt es zu Relativbewegungen der Kontaktfläche. Härtere Flächen widerstehen dem daraus resultierenden Reibverschleiß besser. Werden die Kontaktflächen wie vorgeschlagen durch Umformen gebildet (z. B. rollen, prägen ) so ergibt sich eine weitere Härtezunahme infolge des Umformprozesses.
  • Nach dem Stand der Technik werden Kontakte, die niedrige Ströme leiten (Steuerströme) mit einer Edelmetallschicht, vorzugsweise Gold(-Legierungen), versehen. Bei dem verwendeten Vollmaterial wird typischerweise eine größere Fläche veredelt, als für die Schaltfunktion erforderlich ist und z.B. mit einer Edelmetallschicht versehen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Edelmetallschicht selektiv nur in den an der Funktion beteiligten Bereichen aufgebracht, wodurch Edelmetall eingespart wird. Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung haben die Kontaktflächen eine größere Härte als bei dem Vollmaterial. Die höhere Härte ermöglicht eine Reduzierung der Schichtdicke. Bei bestimmten Anwendungen kann bei dieser Ausführung einseitig die Edelmetallschicht weggelassen werden oder als reiner Transportschutz auf ein äußerstes Minimum reduziert werden, da sich die funktionell nötige Edelmetallschicht durch Materialübertragung vom Gegenkontakt ergibt. Die so gebildeten Kontaktflächen sind für die elektrischen und mechanischen Beanspruchungen besser geeignet als Kontaktflächen aus Vollmaterial.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine Draufsicht eines Bauteils eines elektrischen Schalters mit einem elektrischen Kontakt und
    Fig. 2:
    eine Seitenansicht eines Bauteils gemäß Fig. 1
  • Bei dem Bauteil des Schalters in Fig. 1 handelt es sich um ein Stanzbauteil 1 aus einem elektrisch leitenden Material. In einem Abschnitt dieses Stanzbauteils 1 ist ein elektrischer Kontakt 2 ausgebildet. Dieser Kontakt 2 ist mit den übrigen Bereichen des Stanzbauteils 1 einstückig verbunden.
  • Fig. 2 zeigt, daß der Kontakt 2 eine Hohlzylinderform aufweist. Der Kontakt 2 ist durch ein Aufrollen des im Stirnbereich des Stanzbauteils 1 angeordneten Materials des Stanzbauteils 1 ausgebildet. Die Winkel α und α' zeigen die Oberflächenbereiche des Kontaktes 2 an, in denen sich Kontaktoberflächen 3 des Kontaktes 2 befinden. Mit diesen Bereichen kann der Kontakt 2 an einen nicht weiter dargestellten Gegenkontakt angelegt werden.
  • Das Stanzbauteil 1 besteht beispielsweise aus Messing, welches eine Dicke von ca. 0,5 mm aufweist. Im Bereich der Kontaktoberfläche 3 ist in das Messing eine Edelmetallschicht eingebracht.

Claims (6)

  1. Elektrischer Schalter, insbesondere elektrischer Mikroschalter, umfassend zumindest einen elektrischen Kontakt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kontakt (2) als Hohlform-Abschnitt eines Bauteils (1) aus elektrisch leitendem Material ausgebildet ist.
  2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (2) eine Hohlzylinderform aufweist.
  3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlform aus einem planen Material durch ein Umformen desselben ausgebildet ist.
  4. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (2) wenigstens eine Kontaktoberfläche (3) aufweist, in welche eine Edelmetallschicht selektiv eingebracht ist.
  5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetallschicht auf die Kontaktoberfläche (3) nur einseitig aufgebracht ist.
  6. Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (1) ein Stanzbauteil ist, an welches der Kontakt (2) einstückig angeformt ist.
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