BRPI0706637A2 - comutador elétrico - Google Patents

Abstract

COMUTADOR ELéTRICO. A invenção refere-se a um comutador elétrico (1) compreendendo um contator de interruptor elétrico (2, 7), passando de uma posição de repouso a uma posição de comutação e vice versa por transiação linear, e mantido em um suporte (12, e um ativador manual (9) para controlar o interruptor (2) acionando o contator (7). Meios (16) são previstos para compensar um jogo dimensional existente entre a superficie superior (8) do contator (7) na posição para comutação do interruptor elétrico (2) em engate com o ativador manual (9) e uma superficie superior (17) do suporte (13) em que o interruptor elétrico (2) é montado.

Description

"COMUTADOR ELÉTRICO"

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a um comutador elétrico que podeser usado em um meio ambiente particularmente hostil. A invenção visatambém, mais especificamente, a um comutador elétrico, usadoprincipalmente em um veículo automotivo.

Os comutadores elétricos são usados para acionar eletricamenteuma dada função. Dependendo da função realizada, estes podem serdispositivos de contator que estabelecem uma corrente elétrica quando sãoacionados, dispositivos interruptores de circuito, que cortam a correnteelétrica quando são acionados, ou também comutadores de lustre, quecomutam duas correntes elétricas dependendo do fato de que elas seencontram em seu estado de repouso ou em seu estado comutado.

No caso de um veículo automotivo, comutadores de baixa tensãosão usados para controlar os dispositivos no compartimento de passageiros.Para dar um exemplo, os comutadores são usados para os levantadores dejanelas, os piscas-piscas de emergência, o posicionamento dos assentos, o tetosolar, o som do carro, o computador embarcado, os controles do painel, ailuminação interior e ainda outros usos do mesmo tipo.

Os comutadores são submetidos a estresses em sua vida longa.Em alguns casos, eles sofrem de 100.000 ciclos a mais de 2 milhões de ciclosde uso. Além disso, eles são dispostos em regiões que são altamente expostasà poeira e luz solar. Por exemplo, estas regiões tendo um ambienteparticularmente hostil são a região do volante, o topo da coluna de direção, otopo do painel de instrumentos, as armações laterais, o painel traseiro, etc.

Todos os tamanhos de partículas de poeira são encontrados, eestes variam dependendo da zona geográfica. Devido à inclinação cada vezmais pronunciada do pára-brisa, combinada com as cores escuras dosmateriais encontrados com freqüência, a exposição à luz solar pode levar atemperaturas em torno de 105°C, que atingem a superfície superior do painelde instrumentos.

TÉCNICA ANTECEDENTE

Um comutador elétrico compreende um elemento interruptorprovido com um contator. O contator provido é uma peça que pode semovimentar em um movimento translacional linear. O contator assim semovimenta de uma posição de repouso para uma posição de comutação, evice-versa, sob a ação de um acionador de controle manual ou botão depressão operado pelo usuário.

Dois tipos de tecnologia podem ser encontrados: um contato deatrito de auto-limpeza pode ser usado se, e somente se, a corrente fluindoatravés do elemento de comutação na posição de circuito fechado for maiordo que 100 mA; um contato de colisão ou de atrito estanque (IP 5 ou maior)pode ser usado, a corrente fluindo através do elemento interruptor na posiçãode circuito fechado sendo menor do que 100 mA.

No entanto, a durabilidade destes comutadores, expressada emtermos do número de ciclos de operação, permanece insuficiente. Caso ousuário exerça uma força muito grande sobre o acionador manual, podeocorrer um risco do controle não ser acionado, ou mesmo um risco docontator e/ou do elemento interruptor quebrar. As etapas de fabricaçãointroduzem variações no posicionamento das várias peças constituintes.Porque não se tem um controle da dispersão de fabricação, segue-se que podeocorrer um risco do comutador elétrico não funcionar.

As tecnologias usadas atualmente para comutadores não mantémresistência à poeira durante um tempo longo o suficiente. A poeira infiltra e secoleta nos comutadores, e as partes móveis permanecem bloqueadas. Alémdisso, as temperaturas elevadas levam a um prejuízo progressivo das peçasconstituintes, causando bloqueio do contator e/ou do acionador manual. Osmateriais constituintes sofrem deformação devido à sua expansão. Assim, oscomutadores envelhecem de modo prematuro.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O problema principal que a invenção pretende resolver consisteem aperfeiçoar um comutador elétrico para um veículo automotivo. Aindaoutro problema consiste em otimizar um comutador, mais particularmentedestinado à operação em um meio hostil.

A invenção refere-se, assim, a um comutador elétrico do tipocompreendendo um elemento interruptor elétrico com um contator, cujointerruptor passa de uma posição de repouso para uma posição de comutação,e vice-versa, por uma translação linear e é mantido em posição em umsuporte, e um acionador manual para controlar o elemento interruptor queaciona o contator.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o comutador écaracterizado em que ele compreende meios para compensar o jogodimensional existente entre uma face superior do contator, na posição decomutação do elemento interruptor elétrico engatado com o acionadormanual, e uma superfície superior do suporte em que é montado o elementointerruptor elétrico.

Em outras palavras, meios para controlar todas as variaçõesdimensionais existentes entre o contator e seu suporte são providos. Graças àinvenção, as dimensões entre as partes móveis e as partes fixas podempermanecer constantes. Estas variações dimensionais existem devido àfabricação ou devido à exposição à poeira ou às temperaturas elevadas.

De modo particularmente favorável, os meios para compensar ojogo dimensional podem compreender uma patilha superior se projetando apartir da superfície superior do suporte. A patilha superior pode engatar comuma superfície superior do elemento interruptor elétrico. Este elementointerruptor elétrico pode então ser interposto entre a patilha superior e estasuperfície superior do suporte. Esta patilha superior constitui um primeirosistema para manter o elemento interruptor elétrico em posição.

De modo particularmente vantajoso, os meios para compensar ojogo dimensional podem compreender um batente mecânico se projetando dasuperfície superior do suporte. O batente mecânico pode ser capaz debloquear qualquer movimento do acionador manual engatado com a fasesuperior do contator na posição de comutação do elemento interruptorelétrico. O movimento do acionador manual não pode se movimentar além deuma distância pré-estabelecida necessária para obter uma posição decomutação. O batente mecânico pode ser formado pela patilha superior.

Preferivelmente, os meios para compensar o jogo dimensionalpodem compreender uma patilha inferior formando uma mola, que se projetaa partir da superfície superior do suporte. O elemento interruptor elétrico podeser montado na patilha inferior. Esta patilha inferior constitui um segundosistema para manter o elemento interruptor elétrico em posição. Através desua função de mola, a segunda patilha pode permitir que sejam reduzidas asvariações dimensionais que podem surgir quando se monta o elementointerruptor sobre o suporte e durante seu uso.

Uma nervura pode ser colocada entre a patilha inferior e asuperfície superior do suporte. O comprimento da nervura permite que arigidez da referida patilha inferior seja ajustada. O elemento interruptorelétrico pode ser, com vantagem, soldado a uma placa eletrônica de circuitoimpresso. A presença de uma pilha incluindo o cartão eletrônico requer,especialmente, a presença de meios de compensação de jogo dimensional.

De modo favorável, o comutador pode ter um eixo de rotação,destinado a fazer o pivotamento do acionador manual em torno do suporte, apartir da posição de repouso para a posição de comutação do elementointerruptor elétrico engatado com a face superior do contator, e vice-versa.

Em outras palavras, o contator, operando com um movimento deslizanteretilíneo, é acionado por um botão de pressão pivotante. Os riscos associadoscom a falta de alinhamento axial entre o acionador manual e o elementointerruptor elétrico são reduzidos a um mínimo.

O ângulo obtido entre uma superfície normal e uma deacionamento do acionador manual e uma face normal para a superior docontator pode estar aproximadamente entre O0 e 2o. Assim, uma tolerânciaangular existe entre a superfície de acionamento e a face superior do contator,estas defronte uma da outra. A fim de que o usuário seja capaz deexperimentar uma sensação tátil, o comutador pode incluir uma molacolocada entre o suporte e o acionador manual, esta mola também atuandocomo uma mola de retorno para retornar o acionador manual a uma posiçãode repouso.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A invenção será melhor entendida e suas várias vantagens ediferenças características se tornarão mais claramente evidentes durante aseguinte descrição das formas de realização não limitativas, com referênciaaos desenhos esquemáticos anexos, em que:

- a figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um comutadorelétrico de uma primeira forma de realização, e

- a figura 2 mostra uma vista frontal de um comutador elétrico deacordo com uma segunda forma de realização.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DEREALIZAÇÃO PREFERIDAS

Como ilustrado nas figuras 1 e 2, um comutador elétrico 1compreende um elemento interruptor 2 na forma de um contato de atrito oucolisão estanque. O elemento interruptor elétrico 2 é de tipo de componenteintegrado. Ele é fixado graças a juntas soldadas 3 a um cartão eletrônico 4,também conhecido como PCB (placa de circuito impresso). Um fio condutorelétrico soldado 6 assegura a conexão elétrica.

O elemento interruptor 2 compreende um contator 7 que pode semovimentar entre duas posições. O contator 7 tem uma face superior queentra em engate com uma superfície inferior de um acionador manual 9.Quando o usuário exerce pressão (seta P na figura 2) sobre o acionador 9, oúltimo se movimenta (setas M na figura 2) e sua superfície de acionamento 11entra em contato com a face superior 8 do contator 7, que é então abaixado(seta T na figura 2).

O usuário pressiona o acionador 9, que pivota em relação a umeixo 12. O elemento interruptor 2 é ativado pela superfície de acionamento 11provida em uma peça de plástico formando o acionador 9, que pivota sobreum suporte 13. O ângulo máximo α entre o normal N da superfície deacionamento Ilea face superior 8 do contator 7 é de 2o.

Em uma primeira forma de realização (ver figura 1), o cartãoeletrônico 4 tendo o elemento interruptor soldado 2 é fixado, por exemplo, pordois prendedores longitudinais ou grampos de retenção 14 sobre o suporte 13,estes prendedores ou grampos se estendendo a partir de sua superfíciesuperior 17. O suporte 13 é feito de um material polimérico.

De acordo com a invenção, o comutador 1 inclui meiosdestinados a compensar qualquer jogo dimensional que intervém ao nível daface superior 8 do contator 7 do elemento interruptor 2. Para isto, o suporte 13incorpora um flange lateral, atuando como um batente mecânico 16, seestendendo a partir da superfície superior 17.

O batente mecânico 16 protege o elemento interruptor 2 e ocartão 4 quando a superfície de acionamento é ativada brutalmente (P), emuma força superior a 4 N no ponto de acionamento. Devido à presença dobatente 16 formando meios de compensação de jogo, a distância b está entre aface superior 8 do contator 7 em sua posição de comutação abaixada(mostrada pela linha pontilhada na figura 1) e a superfície superior 17 dosuporte 13.

Uma mola 18 pode ser adicionada entre o suporte e a superfíciede acionamento a fim de obter uma sensação tátil (curso e esforço) nomomento do acionamento.

Em uma segunda forma de realização, (ver figura 2), ocomutador 1 compreende meios destinados a compensar os jogosdimensionais que ocorrem na face superior 8 do contator 7 do elementointerruptor 2.

Similarmente à primeira forma de realização, o batente mecânico16 evita a agressão aos componentes, portanto do elemento interruptor 2. Obatente 16 ainda inclui um elemento lateral formando uma patilha 19 seestendendo aproximadamente paralela ao suporte 13 a partir do batente 16.

A patilha 19 está posicionada acima da superfície superior 20 doelemento interruptor 2. A dimensão b entre a face superior 8 do contator 7, emsua posição de comutação abaixada (mostrada pela linha pontilhada na figura2) e a superfície superior (17) do suporte 13 é mantida graças à superfíciesuperior 21 da patilha 19. A superfície inferior do acionador 9 vem aoencontro contra a superfície superior 21 da patilha 19, assim evitando que ocontator 7 seja abaixado além de um limite pré-estabelecido. A patilha 19suporta as forças excessivas de acionamento.

A patilha 19 aciona como um meio de compensação do jogodimensional, permitindo que o elemento interruptor 2 seja apertado contra osuporte 13. Especificamente, o elemento interruptor 2, suas juntas soldadas 3e o cartão eletrônico 4 são interpostos entre a superfície inferior da patilha 19e a superfície superior 17 do suporte 13. A distância b permanece, assim,constante.

Meios adicionais são providos para compensar o jogodimensional, absorvendo as variações dimensionais dos componentes, poruma lâmina ou patilha 22 de plástico atuando como uma mola. Esta lâmina 22se estende a partir da superfície superior 17 do suporte 13. O cartão eletrônico4, com seu elemento interruptor soldado 2, é montado sobre a lâmina 22. Arigidez da lâmina 22 é controlada pela presença de uma nervura subjacente23. A nervura 23 é disposta entre a superfície superior 17 do suporte 13 e aface inferior da lâmina 22. O comprimento da nervura 23 torna possívelajustar e obter vários valores de rigidez para a lâmina 22.

A altura a entre a superfície superior 17 do suporte 13 e a lâmina22 permite que a dimensão b seja mantida constante sem levar em conta aespessura c da pilha compreendendo o cartão eletrônico 4, as juntas soldadas3 e o elemento interruptor 2. Por razões de fabricação inicial e montagemsubsequente, esta distância c não pode ser facilmente controlada, mas écompensada pela elasticidade da lâmina 22.

Graças aos meios de compensação da invenção, a distância bpermanece constante. Esta distância b permite que o contator 7 esteja sempreabaixado na mesma profundidade, quaisquer que sejam as condições de ciclosjá sofridos, temperaturas e incrustação com poeira. A ativação da funçãoelétrica é garantida até 85°C. Entre 85°C e 105°C, a função não é garantida,mas não ocorre degradação irreversível das funções.

A presente invenção não é limitada às formas de realizaçãodescritas e ilustradas. Muitas modificações podem ser feitas sem sair, assim,do escopo definido pelo jogo de reivindicações.

Claims (9)

1. Comutador elétrico, do tipo compreendendo um elementointerruptor elétrico (2) com um contator (7), cujo comutador passa de umaposição de repouso para uma posição de comutação, e vice-versa, portranslação linear e é mantido em posição sobre um suporte (13), e umacionador manual (9) para controlar o elemento interruptor (2) que aciona ocontator (7), incluindo meios (16, 19, 22) para compensar o jogo dimensionalexistente entre uma face superior (8) do contator (7) na posição de comutaçãodo elemento interruptor elétrico (2) engatado com o acionador manual (9) euma superfície superior (17) do suporte (13), em que referido elementointerruptor elétrico (2) é montado, caracterizado pelo fato de que os meiospara compensar o jogo dimensional compreendem:- uma patilha superior (19) se projetando da superfície superior(17) do suporte (13) e engatando com uma superfície superior (20) doelemento interruptor elétrico (2), referido elemento interruptor elétrico (2)sendo interposto entre a patilha superior (19) e referida superfície superior(17) do suporte (13); e- uma patilha inferior formando uma mola (22) se projetando apartir da superfície superior (17) do suporte (13), em cuja patilha inferior émontado o elemento interruptor elétrico (2).

2. Comutador de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que os meios de compensação de jogo dimensional compreendemum batente mecânico (16) se projetando a partir da superfície superior (17) dosuporte (13) e capaz de bloquear qualquer movimento do acionador manual(9) engatado com a face superior (8) do contator (7) na posição de comutaçãode elemento interruptor elétrico (2) além de uma distância pré-estabelecidanecessária para obter uma posição de comutação.

3. Comutador de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o batente mecânico (16) é formado pela patilha superior (19).

4. Comutador de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que uma nervura (23) é colocada entrea patilha inferior (22) e a superfície superior (17) do suporte (13), ocomprimento da nervura (23) permitindo que a rigidez da referida patilhainferior (22) seja ajustada.

5. Comutador de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento interruptor elétrico (2)é soldado a um cartão ou placa de circuito impresso eletrônico (4).

6. Comutador de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que ele inclui um eixo de rotação (12)destinado a levar o acionador manual (9) a pi votar em torno do suporte (13)da posição de repouso para a posição de comutação do elemento interruptorelétrico (2) engatado com a face superior (8) do contator (7) e vice-versa.

7. Comutador de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o ângulo (a) obtido entre umasuperfície normal para uma de acionamento (11) do acionador manual (9) eum normal para a face superior (8) do contator (7) está compreendido entreaproximadamente O0 e 2o.

8.

Comutador de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de incluir uma mola (18) colocada entre osuporte (13) e o acionador manual (9).