TUMBLER SWITCH

Abstract: Reliable sealing between the tumbler lever of a tumbler switch and the opening in the casing of a switch around this lever to prevent entry of solder during mechanical soldering of the switch on printed circuit boards whilst maintaining the ease of operation of the switch is achieved in that a sealing diaphragm extending between the inner wall of the casing opening and the tumbler lever has the form of a hood diaphragm, the radially inner sealing edge of which bears against the tumbler lever in the vicinity of the pivot axis of the tumbler, the switch mechanism being situated on the side of the tumbler lever remote from the region of the hood diaphragm with respect to the pivot axis. <IMAGE>

Description: Kipphebelschalter Die Erfindung betrifft Kipphebelschalter mit einem Gehäuse, in welchem ein Kipphebel schwenkbar gelagert ist, welcher zur Be tätigung von im Gehäuse befindlichen, mit Gegenkontakten zusam menwirkenden Schaltstücken dient und dessen Schaftteil aus einer. Gehäuseöffnung hervorsteht, und mit einer Dichtmembran zwischen der Wand der Gehäuseöffnung und dem Kipphebel-Schaftteil. Miniaturisierte Kipphebelschalter werden in zunehmendem Masse unter Durchführung maschineller Lötverfahren an Schaltungsträ gerpiatten angebracht, wobei das beim Löten verwendete Fluss mittel von unten entlang der aus dem Gehäuse hervorstehenden Kontaktstifte und auch von oben über die Gehäuseöffnung, aus der das Kipphebel-Schaftteil hervorsteht, in das Schaltergehäuse eindringen kann und Kontaktstörungen oder Bedienungsstörungen verursachen kann. Um das Eindringen von Flussmittel von oben her in das Gehäuse zu verhindern, hat man bereits Abdeckungen oder Schutzkappen ent wickelt, die auf das Gehäuse aufgesteckt werden und die Gehäuse öffnung sowie das Kipphebel-Schaftteil abdecken. Diese Schutz kappen werden nach dem Festlöten der Schalter an den Schaltungsl trägerplatten abgenommen. Es zeigt sich jedoch, dass die Schutzkappen mitunter während des Lötvorganges verlorengehen, so dass wiederum der betreffende Kipphebelschalter nicht gegen das Eindringen von Flussmittel oder Verunreinigungspartikeln geschützt ist. Aus diesem Grunde muss mitunter nachträglich eine vollständige Reinigung vorgenommen werden, um die schädlichen Einflüsse des beim Löten verwendeten Flussmttels sowie Verklebungen durch dieses Flussmittel zu beseitigen. Im übrigen kann ein aggressives Flussmittel auch Korrosionen auf den Kontaktstellen erzeugen, so dass Kontaktstörungen auftreten. Aus diesen Gründen sind waschdichte Kipphebelschalter der eingangs kurz beschriebenen Art entwickelt worden, wobei bei einer bekannten Kipphebelschalterkonstruktion dieser Art der Kipphebel zur Betätigung einer Schaltwippe dient und die Dichtmembran die Gestalt einer Kreisringscheibe hat, die zwischen der Wand und der Gehäuseöffnung und dem Kipphebel-Schaftteil eingespannt ist. Um eine ausreichende Dichtigkeit an den übergängen der Dichtmembran zur Gehäusewand und zum Kipphebel-Schaftteil zu erreichen, muss dafür Sorge getragen sein, dass die Betätigungsbewegung nicht zu einer unzuträglich starken Verformung der Dichtmembran führt Dies bereitet bei einer scheibenförmigen Dichtmembran der bekannten Konstruktion Schwierigkeiten. Darüberhinaus versucht die im unverformten Zustand kreisringscheibenförmige Dichtmembran des bekannten Kipphebelschalters den Kipphebel in Mit teil stellung zu halten, wodurch die Betätigungskräfte in unvorteil-1 hafter Weise erhöht werden, so dass mitunter Rastmechanismen, welche den Kipphebel in der einen oder anderen Kippstellung halten, verstärkt werden müssen. Schliesslich sind Kipphebelschalter bekannt, die im Bereich der Schwenkachse des Kipphebels eine kugelgelenkartige Kipphebelnabe aufweisen, welche gegenüber der Gehäuseöffnung des Schalter gehäuses durch einen O-Ring abgedichtet ist. Die Reibungskräfte zwischen dem Dichtring und den Gegen-Dichtflächen bewirken wiederum eine Erhöhung der aufzuwendenden Betätigungskräfte. Beim Eintreten von Fremdkörpern zwischen den O-Ring und die Gegen Dichtflächen ist eine ausreichende Abdichtung des Schalterge häuses nicht gewährleistet. Rn übrigen setzt diese Bauart eine im wesentlichen rotationssymmetrische Gestalt der gegeneinander 'abzudichtenden Bauteile voraus. ;Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Kipp hebelschalter der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass die Dichtmembranabdichtung zwischen der Schaltergehäuseöffnung und dem aus dieser hervortretenden Kipphebel-Schafteil die Leichtgängigkeit des Schalters im wesentlichen nicht beeinträch Itigt und eine zuverlässige Abdichtung auch dann erreicht wird, wenn der Innendurchmesser der Gehäuseöffnung nicht sehr viel grösser als der gegenüberliegende Aussendurchmesser des Kipphebel ,Schaftteiles ist, eine scheibenförmige Dichtmembran also nicht angebracht werden kann. l Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Dichtmembran die Gestalt einer Stülpmembran hat, deren Querschnitt mit Bezug auf eine Seite U-förmig oder S-förmig ist. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform liegt der radial innere Rand der Stülpmembran nahe der Schwenkachse des Kipphebels an diesem an und umgreift insbesondere eine Nut oder einen Absatz des Kipphebel-Schaftteils. Der radial äussere Rand der Stülpmembran kann bei U-förmigem Querschnitt derselben etwa in der ¯Ebene des radial inneren Randes an der Wand der Gehäuseöffnung ¯in einer Nut oder Hinterschneidung derselben gehalten oder eingespannt sein. Aufgrund der Querschnittsgestalt der Stülpmembran erfährt diese bei Betätigung des Kipphebels eine Verformung durch Verbiegung ihrer Flächenteile, während eine Stauchung oder Streckung weitestgehend vermieden worden ist. Hieraus resultiert ein hohes Mass an Leichtgängigkeit. Der Abdichtungsbereich zwischen Gehäuseöffnungsinnenwand und Stülpmembran sowie zwischen Stülpt membran und Kipphebel-Schaftteil wird von Kräften freigehalten, die bei Schalterbetätigung die dichte Anlage zwischen den gegeneinander abzudichtenden Teilen zu öffnen versuchen. Eine praktische, sehr vorteilhafte Ausführungsform des hier angegebenen Kipphebelschalters sieht vor, dass die Schaltstücke an einer Nabe des Kipphebels befestigte Federspinnen sind, wobei diese Federspinnen vorzugsweise auf der von dem Kipphebel-Schaft teil abliegenden Seite wegragende Kontaktfederarme unterschiedlicher Radiallängen aufweisen, derart, dass der dem Kipphebel Schaftteil zugewandte Bereich des Kipphebels für die Stülpmembran freigehalten wird. Auf diese Weise ist es möglich, den radial inneren Rand der Stülpmembran an dem Kipphebel-Schaftteil sehr nahe dessen Schwenkachse anzuordnen, so dass bei einer Betätigung des Kipphebels die Stülpmembran eine minimale Verformung erfährt. I Der radial äussere Rand der Stülpmembran kann zwischen einer sich nach aussen öffnenden Nut des Gehäuses, welches vorzugsweise zweiteilig ausgebildet ist, und einem äusseren Gehäusemantel eingespannt sein. Die von der Gehäuseöffnung abliegende Gehäuseseite kann schliesslich mit Kunststoff oder Kunststoffklebej abgedichtet bzw. vergossen werden, so dass der Schaltergehäuseinnenraum hermetisch abgeschlossen ist und auch während der gesamten Betriebsdauer bzw. Lebensdauer des Schalters gegen Feuchtigkeit, Zutritt von Fremdkörpern und korrodierender Umgebungsatmosphäre geschützt ist. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Gehäusehälfte, des Kipphebels, der Stülpmembran und eines äusseren Gehäusemantels des hier angegebenen Kipphebelschalters, wobei Gehäusemantel und Stülpmembran geschnitten dargestellt sind und Fig. 2 eine Endansicht des Kipphebelschalters gemäss Figur 1, wobei der äussere Gehäuse mantel, die Stülpmembran und zwei innere Gehäusehälften geschnitten dargestellt sind. Der hier angegebene Kippschalter weist ein aus zwei Gehäusehälften 1 und 2 bestehendes Gehäuse auf, in welchem an einander gegenüberliegenden Stellen der Gehäusehälften Lager vorgesehen sind, in denen Lagerzapfen einer Kipphebelnabe 3 eines Kipphebels 4 gelagert sind. Von der Kipphebelnabe 3 ragt in radia ler Richtung ein Kipphebel-Schaftteil 5 durch eine Gehäuseöffnung 6 nach aussen, so dass die Kipphebelnabe 3 durch Betätigen des Kipphebel-Schaftteiles 5 um die Schwenkachse oder Kippachse im Gegenuhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn verdreht werden kann. An der Kipphebelnabe 3 sind beidseitig über nietenartige Zapfen 7 Kontaktfederspinnen 8 und 9 befestigt, deren Umrisse aus Figur 1 der Zeichnung erkennbar sind. Die Kontaktfederspinnen 8 und 9 besitzen an eine Basis 10 mit Bezug auf die Darstellung von Figur 1 rechts und linkt angesetzte, bogenförmige Kontaktfederarme 11 und 12, deren Kontaktköpfe 13 bzw. 14 jeweils unterschiedlichen radialen Abstand von der Schwenkachse des Kipphebels 4 haben. In den Gehäusehälften 1 und 2 sind mit den von den Federspinnen; 8 und 9 gebildeten Schaltstücken zusammenwirkende Gegenkontakte 15, 16 und 17 eingebettet, deren Umrissgestalt aus Figur 1 erkennbar ist. Ein mittlerer Gegenkontakt 15 verläuft von einem aus dem Gehäuse herausreichenden Kontaktstift aus durch eine Basis der betreffenden Gehäusehälfte hindurch bis zur Ebene der Gehäuseinnenfläche, ist dort in der aus Figur 2 ersichtlichen Weise bei 18 abgekröpft, um ausser Berührung mit dem Kontaktkopf 13 des Kontaktfederarmes 11 zu bleiben und erhebt sich dann wieder zur Gehäuseinnenfläche, um eine zur Gehäuseinnenseite hin freiliegende Kontaktbahn 19 zu bilden, welche mit dem Kontaktkopf 14 des Kontaktfederarmes 12 zusammenwirk, um mit diesem Kontaktkopf unabhängig von der Stellung des Kipphebels 4 Seinen Kontakt aufrecht zu erhalten. Die seitlichen Gegenkontakte 16 und 17 verlaufen von den aus dem Schaltergehäuse hervorstehenden Kontaktstiften ebenfalls durch die jeweilige Gehäusebasis zur Innenfläche des Gehäuseinnenraumes und bieten mit Bezug auf die Darstellung von Figur 1 rechte und linke, seitliche, grossflächige Kontaktbahnen 20 und 21 dar, von denen je nach Schaltstellung des Kipphebels 4 die eine oder andere mit dem Kontaktkopf 13 des Kontaktfederarmes 11 in Berührung kommt. Die sichelförmige oder bogenförmige Ausbildung der Kontaktfeder- arme 11 und 12 bewirkt eine ausreichende Federlänge der Kontaktfederarme unabhängig von dem geringen Radialabstand von der Schwenkachse des Kipphebels 4. In den Innenraum zwischen den beiden Gehäusehälften 1 und 2 ist ausserdem noch ein Federbügel 22 eingesetzt, dessen Gestalt aus Figur 1 erkennbar ist und dessen freie Schenkel zur Ausbildung als Nockentaster derart abgebogen sind, dass sie mit einer Kulissenprofilierung an der Umfangsfläche der Kipphebelnabe 3 zusammenwirken können, um bestimmte Schaltstellungen des Kipp hebels 4 zu fixieren, wie der Fachmann ohne weiteres aus den Figuren 1 und 2 der Zeichnung erkennt. Die bisher beschriebene Schalterkonstruktion zeichnet sich dadurch aus, dass der Schaltermechanismus mit den Kontaktfeder spinnen 8 und 9 und der Kipphebelnabe 3 sowie den Gegenkontakt elementen 15, 16 und 17 innerhalb des aus den beiden Gehäuse hälften 1 und 2 gebildeten Gehäuses auf diejenige Seite des Schalters konzentriert ist, welche von dem Kipphebel-Schaftteil abgelegen ist, so dass der auf der Seite des Kipphebels gelegene Bereich für eine Dichtungskonstruktion freigehalten ist, welche bis nahe an die Schwenkachse des Kipphebels 5 heranreicht. An der dem Schaftteil 5 des Kipphebels 4 naheliegenden Seite des Gehäuses aus den Gehäusehälften 1 und 2 ist an diesen eine sich nach aussen öffnende, rund umlaufende Nut 23 vorgesehen, in welche eine Wulst 24 einer mit Bezug auf eine Querschnittsseite U-förmigen Stülpmembran 25 eingreift. Die Stülpmembran reicht über die U-Querschnittsform zu einer den Schaftteil 5 des Kipp hebels 4 umgebenden Manschette 26, welche an einen radialinneren Wulst oder Rand 27 etwa hakenförmigen Querschnittes endet, wobei dieser Innenrand hinter eine Hinterschneidung oder einen Absatz 28 des Schaftteiles 5 des Kipphebels 4 greift, wobei die Nut oder Hinterschneidung 28 charakteristischerweise nahe der Ebene der Nut 23 an der Gehäuseaussenseite sowie auch nahe der Schwenkachse des Kipphebels 4 gelegen ist. Man erkennt aus den Figuren 1 und 2, dass ein grössenmässiger Unterschied zwischen dem Durchmesser des Kipphebel-Schaftteiles 5 im Bereich der Nut 28 und der Nut 23 auf der Gehäuseaussenseite nicht gegeben ist. Auch bei einer Miniaturisierung des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Schalters verbleibt aufgrund der U-förmigen Querschnittsgestalt der Stülpmembran 25 eine ausreichende Materiallänge für eine Verformung der Membran durch Verbiegung, ohne dass ein Stauchen oder Strecken des Membranmaterials notwendig ist, wodurch die dichtende Anlage zwischen dem Wulst 24 und der Nut 23 und die dichtende Anlage zwischen dem im Querschnitt hakenförmigen Innenrand 27 der Membran und der Hinterschneidung oder Nut 28 des Kipphebel-Schaftteiles unter allen Betriebsbedingungen aufrechterhalten wird. Über die beiden Gehäusehälften 1 und 2 ist ein einstückiger äusserer Gehäusemantel 29 geschoben, welcher die beiden Gehäusehälften 1 und 2 zusammenhält, den Spalt zwichen den Gehäuse hälften abdichtet und ausserdem die Stülpmembran 25 in der Nut 23 der Gehäusehälften 1 und 2 einspannt und festhält. Der äussere Gehäusemantel 29 besitzt eine obere schlitzförmige Öffnung 30, durch welche hindurch der Kipphebelschalter-Schaftteil 5 aus dem Schaltergehäuse hervorsteht. Im Bereich der Gehäusebasis ist der Gehäusemantel 29 gegenüber den inneren Gehäusehälften 1 und 2 in der bei 31 angedeuteten Weise durch eine Verklebung oder Kunststoffabdichtung hermetisch abgedichtet. Die von denden Gegenkontaktelementen wegstehenden Kontaktstifte sind im Bereich der Gehäusebasis derart abgebogen, dass die Kontaktstifte in gleicher Länge auf einer Seite des Gehäuses wegstehen, wie aus den Figuren 1 und 2 erkennbar ist.

Claims: Toggle switch with a housing (1, 2) in which a slewable toggle lever (4) serves to actuate contact makers (8, 9) that are positioned in the housing and which cooperate with opposite contacts (15, 16, 17) and whose shaft section (5) projects from a housing opening (6); with a sealing membrane between the housing opening and the shaft section in the form of a sleeve membrane (25) slipped onto the toggle lever (4) whose inner edge (27) lies against the toggle lever (4) close to the level of its slewable bearing and whose outer edge (24) is held or clamped approximately at the level of the inner edge (27) in the housing, whereby the cross-section of the sleeve membrane (25) between the toggle lever (4) and the housing (1, 2) is U-shaped, characterized by an outer housing casing (29) which is slipped onto the housing (1, 2) and which engages with the exterior of the sleeve membrane (25) whose outer edge (24) presses against the housing. Toggle switch according to Claim 1, characterized by the fact that the inner edge (27) displays the shape of an inward-facing annular ring which clasps a ring groove (28) or step-like circumferentially decreased section of the toggle lever (4). Toggle switch according to Claims 1 or 2, characterized by the fact that the outer edge (24) of the sleeve membrane (25) displays the shape of an outward-facing annular ring which is held or clamped in a ring groove (23) or undercut of the housing (1, 2). Toggle switch according to Claims 1 to 3, characterized by the fact that the U-shaped cross-section of the sleeve membrane (25) is extended to an S-shaped cross-section through the addition of another arm. Toggle switch according to Claims 1 to 4, characterized by the fact that the housing (1, 2) consists of two connected housing halves. Toggle switch according to Claims 1 to 5, characterized by the fact that the contact makers (8, 9) consist of spring spiders connected to a hub (3) of the toggle lever (4). Toggle switch according to Claim 6, characterized by the fact that the spring spiders (8, 9) on the side facing away from the toggle lever shaft section (5) display projecting contact spring arms (11, 12) with differing distances to the slewable bearing.

Inventors: SCHMID, THEOBALD
Applicants: HANS WIDMAIER FABRIK FUER APPARATE DER FERNMELDE- UND FEINWERKTECHNIK
Application year: 1986
Main classification: H01H23
IPC codes: H01H23