CH645205A5

CH645205A5 - SHIFT MAT.

Info

Publication number: CH645205A5
Application number: CH1232878A
Authority: CH
Inventors: Max Streuli
Original assignee: Maag Gummi
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1978-12-01
Publication date: 1984-09-14
Also published as: DE2945707A1; GB2039417B; GB2039417A; DE2945707C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltmatte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a switch mat according to the preamble of patent claim 1.

Schaltmatten dienen der Herstellung von Tastaturen im Elektronikbereich, bei denen in einer Kunststoffolie meistens mehrere Tasten angeordnet sind, deren Federteil einen integralen Teil der Kunststoffolie bilden. Als Material für die Kunststoffplatte und den Federteil wird gewöhnlich ein Elastomer, vorzugsweise Silikonkautschuk, verwendet. Der Federteil bildet in der Ruhelage eine, einen Hohlraum umgebende Erhebung und trägt hohlraumseitig ein Kontaktplätt-chen. Wird nun die Schaltmatte auf einen Träger mit einer gedruckten Schaltung gelegt, so können die Tasten in geeigneter Lage angeordnet werden, so dass sie als Kontakte für die gedruckte Schaltung dienen. In der Ruhelage liegt hierbei das Kontaktplättchen mit Abstand über der Kontaktstelle auf der gedruckten Schaltung. Beim Betätigen des Kontaktelementes wird dessen Federteil zusammengedrückt, wobei durch diese Verformung eine Rückstellkraft erzeugt wird, die nach der Freigabe der Taste das Kontaktplättchen wieder in die Ruhelage bringt. Die Verformung des Federteils, der wie bereits erwähnt ebenfalls aus dem Elastomer der Kunststoffolie besteht, bestimmt die Lebensdauer der Taste, und zwar ist sie abhängig von der Grösse der Verformung, d.h. vom Hub der Taste. Für praktische Ausführungen beträgt der Abstand des Kontaktplättchens von der Kontaktstelle und damit der Hub der Taste etwa 0,5-1,5 mm. Mit diesem Hub können mehrere Millionen Schaltungen durchgeführt werden, bis ein Defekt des Federteils eintritt. Switch mats are used to manufacture keyboards in the electronics sector, in which several keys are usually arranged in a plastic film, the spring parts of which form an integral part of the plastic film. An elastomer, preferably silicone rubber, is usually used as the material for the plastic plate and the spring part. In the rest position, the spring part forms an elevation surrounding a cavity and carries a contact plate on the cavity side. If the switch mat is now placed on a carrier with a printed circuit, the keys can be arranged in a suitable position so that they serve as contacts for the printed circuit. In the rest position, the contact plate lies at a distance above the contact point on the printed circuit. When the contact element is actuated, its spring part is compressed, a deformation being generated by this deformation, which brings the contact plate back into the rest position after the key is released. The deformation of the spring part, which, as already mentioned, also consists of the elastomer of the plastic film, determines the lifespan of the key, and it depends on the size of the deformation, i.e. from the stroke of the button. For practical versions, the distance of the contact plate from the contact point and thus the stroke of the key is approximately 0.5-1.5 mm. With this stroke, several million switching operations can be carried out until a defect occurs in the spring part.

Die genannten Hübe für die Tasten von Schaltmatten erweisen sich bei bestimmten Anwendungen als zu klein, weshalb man durch entsprechende Vergrösserung des den Hohlraum umgebenden Federteils den Abstand des Kontaktplättchens zur Kontaktstelle und damit den Hub der Taste zu ver-grössern suchte. Dies hat jedoch eine spürbare Verringerung der Lebensdauer des Federteils zur Folge. Aus diesem Grunde ist eine Schaltmatte, die Tasten mit vergrössertem Hub aufweist, für eine ganze Anzahl von Anwendungsgebieten, z.B. bei der Kommunikationstechnik wie Telephon und Fernschreiber, nicht annehmbar. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass wegen seines grösseren Schalthubs eine Vergrösserung des Durchmessers des Federteils unvermeidbar ist, wodurch der Abstand zwischen zwei Tasten entsprechend vergrössert wird. The specified strokes for the buttons of safety mats prove to be too small in certain applications, which is why an attempt was made to increase the distance between the contact plate and the contact point and thus the stroke of the button by appropriately enlarging the spring part surrounding the cavity. However, this results in a noticeable reduction in the service life of the spring part. For this reason, a safety mat, which has buttons with an increased stroke, is suitable for a whole number of areas of application, e.g. in communication technology such as telephone and teletype, not acceptable. Another disadvantage is that because of its larger switching stroke, an increase in the diameter of the spring part is unavoidable, which increases the distance between two keys accordingly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltmatte der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass eine Vergrösserung des Schalthubs der Tasten, ohne dass dadurch eine Verringerung der Lebensdauer gegenüber den bekannten Tasten eintreten würde und eine Vergrösserung des Durchmessers des Federteils erforderlich wäre, erreicht wird. The object of the present invention is to design a switch mat of the type described at the outset in such a way that the switching stroke of the keys is increased without a reduction in the service life compared to the known keys and an increase in the diameter of the spring part being necessary.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass auf der Druckplatte ein mit federnden Wandpartien versehener Hohlkörper angeordnet ist, an dessen freier Stirnseite ein Drücker abgestützt ist. Dadurch wird erreicht, dass der Gesamthub der Taste sich aus zwei Teilhüben, und zwar aus dem Hub des Federteils einerseits und dem Hub des Hohlkörpers andererseits zusammensetzt, wodurch eine hohe Lebensdauer der Taste gewährleistet wird. This object is achieved according to the invention in that a hollow body provided with resilient wall parts is arranged on the pressure plate, on the free end face of which a pusher is supported. It is thereby achieved that the total stroke of the key is composed of two partial strokes, namely the stroke of the spring part on the one hand and the stroke of the hollow body on the other hand, which ensures a long service life of the key.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einigen Ausführungsbeispielen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen: The invention is shown in the drawing in some embodiments and described below. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Taste einer Schaltmatte in der Ruhelage, 1 shows a section through a first embodiment of a button of a switch mat in the rest position,

Fig. 2 einen Schnitt gemäss Fig. 1, jedoch mit in Kontaktstellung befindlicher Taste, 2 shows a section according to FIG. 1, but with the button in the contact position,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Taste einer Schaltmatte, 3 shows a section through a further embodiment of the button of a switching mat,

Fig. 4-8 einen Schnitt durch eine teilweise dargestellte Taste einer Schaltmatte mit verschiedenen Formen eines mit federnden Wänden versehenen Hohlkörpers und Fig. 4-8 shows a section through a partially shown button of a switch mat with different shapes of a hollow body provided with resilient walls and

Fig. 9 einen Schnitt durch eine teilweise dargestellte Taste mit einer weiteren Ausführungsform seines mit der Grundplatte der Schaltmatte verbundenen Federteils. Fig. 9 shows a section through a partially shown button with a further embodiment of its spring part connected to the base plate of the switch mat.

Die in den Figuren 1-3 dargestellten Tasten 1 sind Teil einer Schaltmatte, die sich aus einer Grundfolie 2 und einem mit der Grundfolie 2 integral verbundenen Federteil 3 der Taste 1 zusammensetzt. Die Grundfolie 2 liegt auf einer Leiterplatte 4, die beispielsweise aus einem Isolator besteht und Träger einer gedruckten Schaltung ist. Die Tasten 1 liegen hierbei über den Kontaktstellen der Schaltung. Es können demnach auf der Grundfolie 2 in beliebiger Anordnung ein oder mehrere Tasten 1 angeordnet sein. Die Grundfolie 2 weist leiterplattenseitig Nuten 5 auf, die die Hohlräume 6 unter den Federteilen 3 der Taste 1 als Verbindungskanäle miteinander verbinden und auch die Hohlräume 6 mit dem Aussenraum verbinden, so dass beim Niederdrücken der Taste 1 die Luft im sich verkleinernden Hohlraum 6 entweichen kann. The keys 1 shown in FIGS. 1-3 are part of a switch mat, which is composed of a base film 2 and a spring part 3 of the key 1 which is integrally connected to the base film 2. The base film 2 lies on a printed circuit board 4 which, for example, consists of an insulator and is a carrier for a printed circuit. The keys 1 are above the contact points of the circuit. Accordingly, one or more keys 1 can be arranged on the base film 2 in any arrangement. The base film 2 has grooves 5 on the circuit board side, which connect the cavities 6 under the spring parts 3 of the key 1 as connecting channels and also connect the cavities 6 to the outside space, so that when the key 1 is depressed, the air in the reducing cavity 6 can escape .

Der Federteil 3 setzt sich aus federnden Wänden 7 und The spring part 3 is composed of resilient walls 7 and

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

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50 50

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einer Druckplatte 8 zusammen. Die Druckplatte 8 trägt auf der Seite des Hohlraums 6 eine Kontaktplatte 9, die beim Drücken der Taste 1 die auf der Leiterplatte 4 angeordnete Kontaktstelle (nicht dargestellt) nach Durchlaufen des freien Abstands a zwischen der Stellung der Kontaktplatte 9 in der Ruhelage und der Oberfläche der Leiterplatte 4 berührt. a pressure plate 8 together. The pressure plate 8 carries on the side of the cavity 6 a contact plate 9 which, when the button 1 is pressed, the contact point (not shown) arranged on the printed circuit board 4 after passing through the free distance a between the position of the contact plate 9 in the rest position and the surface of the Printed circuit board 4 touches.

Wie aus Fig. 1-3 ersichtlich ist, ist auf der dem Hohlraum As can be seen from Fig. 1-3, is on the cavity

6 abgewandten Seite der Druckplatte 8 ein Hohlkörper 10 mit mindestens teilweise federnden Wandpartien 11 angeordnet; zweckmässig besteht der Hohlkörper 10 aus demselben Material wie die Grundfolie 2 und der Federteil 3. Der Hohlkörper 10 bildet einen Hohlraum 12, der durch einen Drücker 13, der einen ringförmigen Vorsprung 14 aufweist, abgedeckt ist, wobei der Vorsprung 14 zweckmässig an einer Abdeckung 15, z.B. aus Kunststoff anliegt. Ein am hohlraumseitigen Ende des Drückers 13 angeordneter Zapfen 16 weist in der Ruhelage gegenüber der Druckplatte 8 einen Abstand b auf. 6 facing away from the pressure plate 8, a hollow body 10 is arranged with at least partially resilient wall parts 11; The hollow body 10 expediently consists of the same material as the base film 2 and the spring part 3. The hollow body 10 forms a cavity 12 which is covered by a pusher 13 which has an annular projection 14, the projection 14 expediently on a cover 15 , e.g. made of plastic. A pin 16 arranged on the cavity-side end of the pusher 13 is at a distance b from the pressure plate 8 in the rest position.

Die beschriebene Taste weist somit zwei übereinanderliegende federnde Etagen auf: die federnden Wände 7 des Federteils 3 und die federnden Wandpartien 11 des Hohlkörpers 14. Dementsprechend setzt sich der Hub des Drückers 13 bis zur Berührung der Kontaktstelle durch die Kontaktplatte 9 aus den beiden Teilhüben a und b zusammen. In Fig. 2 ist die Taste 1 in der Kontaktlage dargestellt. Der Zapfen 16 liegt auf der Druckplatte 8, d.h. der Drücker 13 hat den Hub b zurückgelegt. Weiter liegt die Kontaktplatte 9 auf der Leiterplatte 4, d.h. die Kontaktplatte 9 und damit auch der Drücker 13 hat auch den Hub a zurückgelegt. Bei der Zurücklegung der beiden Teilhübe a und b werden sowohl der Federteil 3 als auch der Hohlkörper 10 verformt, siehe Fig. 2. Der Federteil 3 bildet eine Knickstelle 17, z.B. eine ausgewählte Zone, zu deren Bildung eine zusätzliche Kraft auf den Drücker 13 ausgeübt werden muss. Es entsteht dadurch die Wirkung eines Druckpunktes. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird angenommen, dass beim Drücken des Drückers 13 zuerst der Hohlkörper 10 unter Zurücklegung des Teilhubes b in die gestrichelte Lage übergeht. Für die Verformung des Federteils 3 unter Zurücklegung des Teilhubes a ist dann eine etwas grössere Kraft erforderlich. Der Kraftverlauf kann jedoch in weiten Grenzen den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden. So zeigt Fig. 1 und 2 eine im Vorsprung 14 auf der dem Hohlkörper 10 zugewandten Seite liegende Ausnehmung 18, durch welche die Verformung des Hohkörpers 10 und damit der Druck des Drückers 13 beeinflusst werden kann. Der Druckverlauf kann jedoch auch in anderer Weise beeinflusst werden, insbesondere durch eine bestimmte Formgebung des Hohlkörpers 10, bzw. des Federteils 3. In Fig. 4-8 sind verschiedene Formen von Hohlkörpern von Tasten 1 dargestellt. Fig. 4 zeigt einen tonnenförmigen Hohlkörper 10, während die Hohlkörper 10 nach Fig. 5 und 6 aus einem einfachen und einem doppelten Balg bestehen. Der Hohlkörper 10 nach Fig. The button described thus has two superimposed resilient levels: the resilient walls 7 of the spring part 3 and the resilient wall parts 11 of the hollow body 14. Accordingly, the stroke of the trigger 13 continues until the contact point is touched by the contact plate 9 from the two partial strokes a and b together. In Fig. 2, the key 1 is shown in the contact position. The pin 16 lies on the pressure plate 8, i.e. the handle 13 has traveled the stroke b. Furthermore, the contact plate 9 lies on the circuit board 4, i.e. the contact plate 9 and thus also the pusher 13 has also traveled the stroke a. When the two partial strokes a and b are covered, both the spring part 3 and the hollow body 10 are deformed, see FIG. 2. The spring part 3 forms a kink 17, e.g. a selected zone, for the formation of which an additional force must be exerted on the trigger 13. This creates the effect of a pressure point. As is shown in FIG. 1, it is assumed that when the pusher 13 is pressed, the hollow body 10 first changes into the dashed position while the partial stroke b is covered. A somewhat greater force is then required for the deformation of the spring part 3 while covering the partial stroke a. However, the force curve can be adapted to the respective needs within wide limits. 1 and 2 show a recess 18 in the projection 14 on the side facing the hollow body 10, through which the deformation of the hollow body 10 and thus the pressure of the pusher 13 can be influenced. However, the pressure profile can also be influenced in a different way, in particular by a specific shape of the hollow body 10 or the spring part 3. Different shapes of hollow bodies of keys 1 are shown in FIGS. 4-8. FIG. 4 shows a barrel-shaped hollow body 10, while the hollow bodies 10 according to FIGS. 5 and 6 consist of a single and a double bellows. The hollow body 10 according to FIG.

7 weist Zylinderform und derjenige nach Fig. 8 Hyperboloidform auf. Beim Hohlkörper 10 nach Fig. 3 weist die federnde 7 has a cylindrical shape and that according to FIG. 8 has a hyperboloid shape. 3 has the resilient

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Wandpartie 11 die Form eines abgestumpften Kreiskegels auf, woran sich eine kreiszylindrische Partie anschliesst. Die Wandpartie 11 verformt sich somit in ähnlicher Weise wie die federnde Wand 7 des Federteils 3. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Federteil 3 anders als einen abgestumpften Kreiskegel zu formen; Fig. 9 zeigt eine tonnenförmige Wand 7 für den Federteil 3. Wall section 11 in the form of a truncated circular cone, which is followed by a circular cylindrical section. The wall section 11 thus deforms in a manner similar to the resilient wall 7 of the spring part 3. Of course, it is also possible to shape the spring part 3 differently than a truncated circular cone; 9 shows a barrel-shaped wall 7 for the spring part 3.

Der Druckverlauf der Taste 1 kann auch durch unterschiedliche Wandstärken beeinflusst werden. Durch die Kombination der Form des Federteils 3, des Hohlkörpers 10 und der Wandstärke 9 dieser beiden Teile können beliebige Hübe für die Taste 1, z.B. für Tastaturen, von etwa 2-10 mm erreicht werden. Wesentlich ist hierbei, dass durch die Aufteilung des Tastenhubs auf die Teilhübe a und b eine Ver-schleissminderung und damit eine entsprechende Erhöhung der Lebensdauer erreicht wird. Hierbei kann der Kraftverlauf, d.h. der Kraftanstieg beim Drücken des Drückers 13 in weiten Grenzen angepasst werden, wobei einfache oder doppelte Druckpunktwirkung erreicht werden kann. Auch kann die Druckpunktwirkung vor oder nach Berühren der Kontaktstelle durch die Kontaktplatte 9 erreicht werden. Durch die genannten zahlreichen Möglichkeiten wird erreicht, dass das an sich bewährte Element der Schaltmatte auch in Gebieten Eingang finden kann, die diesem Element bisher verschlossen waren. The pressure profile of key 1 can also be influenced by different wall thicknesses. By combining the shape of the spring part 3, the hollow body 10 and the wall thickness 9 of these two parts, any strokes for the key 1, e.g. for keyboards, of about 2-10 mm can be achieved. It is essential here that the division of the key stroke into the partial strokes a and b reduces wear and thus a corresponding increase in the service life. Here, the force curve, i.e. the increase in force when pressing the trigger 13 can be adjusted within wide limits, single or double pressure point effect can be achieved. The pressure point effect can also be achieved before or after touching the contact point through the contact plate 9. The numerous possibilities mentioned ensure that the element of the safety mat, which is proven per se, can also be used in areas which were previously closed to this element.

Der Abstand b zwischen dem Zapfen 16 und der Druckplatte 8 kann auch dadurch erreicht werden, dass der Zapfen 16 an der Druckplatte angeordnet ist. Der Abstand b ist dann durch den Abstand zwischen dem mit der Druckplatte 8 verbundenen Zapfen 16 und dem stirnseitigen Ende des Drük-kers 13 definiert. Wesentlich ist jedoch, dass durch die Anordnung des Hohkörpers auf der Druckplatte 8 die Möglichkeit besteht, mit Hilfe des Zapfens 16 die Grösse des einen Teilhubes b beliebig zu variieren und damit den Druckverlauf der Taste 1 zu beeinflussen. The distance b between the pin 16 and the pressure plate 8 can also be achieved in that the pin 16 is arranged on the pressure plate. The distance b is then defined by the distance between the pin 16 connected to the pressure plate 8 and the front end of the push-core 13. It is essential, however, that the arrangement of the hollow body on the pressure plate 8 makes it possible to use the pin 16 to vary the size of the partial stroke b as desired and thus to influence the pressure profile of the key 1.

Der Drücker 13 ist in Fig. 1 und 2 als zylindrischer Körper angenommen, der durch die Abdeckung 15 ragt. Ist eine Führung des Drückers 13 in der Abdeckung 15 erforderlich, so kann zweckmässig an der Abdeckung 15 ein Kragen vorgesehen werden. Soll sich der Drücker 13 nicht drehen können, so kann sein Querschnitt quadratisch oder rechteckig sein. Das über die Abdeckung 15 bzw. den Kragen 19 ragende Ende des Drückers 13 kann beliebig geformt sein, z.B. als Druckknopf oder Druckplatte mit und ohne Beschriftung. The pusher 13 is assumed in FIGS. 1 and 2 as a cylindrical body which projects through the cover 15. If it is necessary to guide the pusher 13 in the cover 15, a collar can expediently be provided on the cover 15. If the handle 13 should not be able to rotate, its cross section can be square or rectangular. The end of the pusher 13 projecting over the cover 15 or the collar 19 can be of any shape, e.g. as a push button or pressure plate with and without lettering.

Für die einzelnen Teile der Schaltmatte eignen sich Kunststoffe, wobei die Grundfolie 2, der Federteil 3 und der Hohlkörper 10 ^us einem Elastomer, z.B. Silikonkautschuk hergestellt sein kann. Die Leiterplatte 4, der Drücker 13 und die Abdeckung 15 können beispielsweise aus einem formfesten Kunststoff hergestellt sein, während die Kontaktplatte 9, z.B. aus einem leitenden Silikonkautschuk hergestellt sein kann. Plastics are suitable for the individual parts of the switch mat, the base film 2, the spring part 3 and the hollow body 10 being made of an elastomer, e.g. Silicone rubber can be made. The circuit board 4, the pusher 13 and the cover 15 can for example be made of a dimensionally stable plastic, while the contact plate 9, e.g. can be made of a conductive silicone rubber.

3 3rd

5 5

10 10th

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20 20th

25 25th

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35 35

40 40

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G G

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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2. Switching mat according to claim 1, characterized in that on the pusher (13) or on the pressure plate (8) in the hollow body (10) projecting pin (16) is arranged, the distance from the pressure plate (8) or the push-button (13) forms a partial stroke (b) of the key stroke (a + b).

2nd

PATENT CLAIMS

Switching mat with at least one button, which button has a base film and a spring part made of an elastic, flexible material and a contact plate arranged on the spring part, the spring part in the rest position having a cavity projecting over the base film with resilient walls and with a space on the cavity side of the contact plate forms from the contact plane carrying pressure plate, characterized in that on the pressure plate (8) is provided with resilient wall portions (11) hollow body (10) is arranged, on the free end face of a pusher (13) is supported.

3. Switching mat according to claim l or 2, characterized in that the pusher (13) has an annular projection (14) on which the free end face of the hollow body (10) is supported.

4. Switching mat according to claim 3, characterized in that the projection (14) on the side facing the hollow body (10) has an annular recess (18) which extends over the free end face of the hollow body (10).

5. Switching mat according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resilient wall parts (11) of the hollow body (10) have a different wall thickness over their length.

6! Switching mat according to one of claims 1 to 5, characterized in that the resilient wall parts (11) of the hollow body (10) in the contact position have at least one kink (17), e.g. a wavy zone.

7. Switching mat according to one of claims 1 to 6, characterized in that the deformation pressure of the hollow body (10) to overcome a partial stroke (b) compared to that of the resilient walls (7) of the spring part (3) to overcome a further partial stroke (a) different, e.g. smaller,

is.

8. Switching mat according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spring part (3) and the hollow body (10) consist of different elastomers.