DE19713769C1 - Elektrischer Tastschalter - Google Patents

Description

Die Vielzahl einfach herzustellender elektromechanischer Tastschalter läßt sich in Folien- und Federschalter einteilen. Folienschalter besitzen an der unteren Fläche einer Folie Kon­ taktbügel zur Ausübung der Schaltfunktion, während die isolierende Folie selbst, meist unter Einbezug einer kuppelförmigen Wölbung, die Rückstellkraft übernimmt. Ihr Vor­ teil eines sicheren Schutzes gegen Verschmutzung von außen wird durch die begrenzte Elastizität und Haltbarkeit der Folie sowie durch deren Neigung zur Abrasion teilweise aufgehoben. Weiter nachteilig wirkt sich in den meisten Konstruktionen vor allem das Nichtvorhandensein von Druckpunkten aus, die den Benutzer das erwünschte Tastgefühl vermissen lassen.

Federschalter besitzen mechanische Federn, meist Spiral- oder Blattfedern, die zur Rück­ stellung in den Ruhezustand dienen, während getrennte Kontaktgeber, oft metallische Bügel, die selbst elastisch sind, die Schaltfunktion übernehmen. Die in Folienschaltern auf­ tretenden nachteiligen Eigenschaften lassen sich hier vermeiden, doch erfordert der Schutz gegen äußere Verschmutzung in der Regel größeren Aufwand.

Die Erfindung bezieht sich auf einen konstruktiv einfachen, leicht herstellbaren Federschalter, der verhältnismäßig unempfindlich gegen Verschmutzung ist und ein siche­ res Tastgefühl vermittelt, wie es z. B. für Computertastaturen gefordert wird. Tastschalter, bei denen Kontaktgebung und Rückstellmoment in einer Blattfeder vereint sind, sind aus Literatur und Anwendung hinreichend bekannt.

Im Unterschied zu Bauarten, wie sie z. B. in DE 33 38 233 A1 beschrieben sind, werden in der vorliegenden Konstruktion federnde Zungen verwendet, die integrale Bestandteile der Blattfeder sind. Die Kontakte werden durch eine seitliche Gleitbewegung der Zungen an einem oder mehreren Leitungszapfen (Pins) hergestellt, indem sie diese umschließen.

Fig. 1 bis Fig. 4 zeigen das Schema eines derartigen Tastschalters. In Fig. 1 ist ein Quer­ schnitt durch einen der Pins, in Fig. 2 ein Längsschnitt durch die Pins dargestellt, jeweils in geöffneter Schalterposition. Fig. 3 zeigt die Blattfeder mit ihren Kontaktzungen in perspek­ tivischer Darstellung. Fig. 4 gibt den Schalter in geschlossener Position wider, gleichfalls als Querschnitt durch einen Pin. Die in Ausgangsposition stark gewölbte Blattfeder (2) hält die Drucktaste (3) bei geöffneten Kontaktzungen (4) oben, welche die Pins (1) umgeben. Bei Betätigen der Taste gleiten mit dem Strecken der Blattfeder die Kontaktzungen an den Pins der elektrischen Zu- und Ableitungen unter leichtem Druck nach unten und schließen den Stromkreis. Bei Loslassen der Taste wird die Ruhelage hergestellt, der Stromkreis wieder unterbrochen. Durch Auflage der Blattfeder auf einem sattelförmigen Boden mit Schwel­ len geringer Wölbung läßt sich beim Drücken der Taste ein Anfangsdruckpunkt, durch Seitwärtsbegrenzungen im Tastengehäuse (5) ein Enddruckpunkt erhalten. Die blattartige Abdeckung der elektrischen Kontakte durch die Feder, die darüber sitzende Taste sowie die keilförmige Gestalt des Gehäusebodens machen die Schaltanlage weitgehend unempfindlich gegen Verschmutzungen, die von oben eindringen. Verunreinigungen durch Flüssigkeiten werden durch Abflußöffnungen (6) an den Gehäusegrenzen von den empfindlichen Stellen ferngehalten bzw. beseitigt.

Zur Herstellung des Schaltergehäuses dient einzweistufiges Spritzgußverfahren. In einer ersten Stufe wird ein isolierender, duroplastischer Kunststoff formgespritzt. Nach dessen Erkalten werden in der zweiten Stufe das leitfähige Material zur Erzeugung von Leiterbah­ nen und Kontaktzapfen eingebracht.

Mittels Formgebung der Kontaktzungen und Anordnung der Pins ist eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten und Schaltfunktionen erzielbar. Fig. 5 zeigt einen Tastschalter in auseinandergezogener Darstellung, dessen Blattfeder zwei schmale Kontaktzungen be­ sitzt, die nur den zentralen Pin (7) der elektrischen Ableitung (7) umschließen. Beim Herunterdrücken berühren diese den Zentralpin, die Schließung des Stromkreises erfolgt beim Aufprall der beiden Federseitenteile auf die peripheren Zuleitungspins (8), wodurch gleichzeitig ein charakteristischer Enddruck mit höhrbarem Klick entsteht. Bis zu 3 Ablei­ tungspins können aufgrund der beidseitigen Anordnung von Kontaktzungen sicher berührt und damit bis zu 3 Stromkreise mit einem Tastendruck geschaltet werden.

In Fig. 6 ist als weiteres Beispiel die Blattfeder eines Wechselschalters dargestellt, die je ein Paar nach unten und nach oben gewölbter Kontaktzungen besitzt. Die beiden folgenden Abbildungen zeigen die zugehörigen Schalterquerschnitte jeweils durch einen der Pins. In einer Position (Fig. 7) verbinden die unteren elastischen Zungen einen Zuleitungspin (9) mit dem Ableitungspin (10), in der anderen Position (Fig. 8) wird ein Zuleitungspin (9) mit dem Ableitungspin (11) durch die oberen Kontaktzungen verbunden. Zwei getrennte Stromkreise können auf diese Weise wechselseitig geschlossen und geöffnet werden.

Alle Ausführungsformen haben die folgenden Eigenschaften gemeinsam:
Der von Hand benötigte Druck auf die Taste wird im wesentlichen von der Stärke der Blattfeder bestimmt. Die zur Kontaktherstellung benötigte Kraft bleibt bis zum Endan­ schlag gering, weil die Kontaktaufnahme tangential erfolgt. Die beidseitige Anordnung von Kontaktzungen gewährleistet für bis zu drei Pins sichere Berührungen, selbst wenn Lage und Ausrichtung der Pins geringe Abweichungen von der Norm aufweisen. Eine nicht gleichzeitig erfolgende Berührung mehrerer Ableitungspins bleibt in Parallelschaltkreisen, in denen Gleichzeitigkeit der Kontaktgebung gefordert wird, bedeutungslos, weil der Zulei­ tungspin in seiner Länge so bemessen ist, daß die gemeinsame Kontaktgabe erst bei dessen Berührung erfolgt. Ein möglicher Korrosionsbelag an den Pins reibt sich bei Schalter­ betätigung infolge Reibung ständig erneut ab. Das Zurückbleiben zu starker Verformungen der Kontaktzungen im Dauerbetrieb wird durch einen Gegenanschlag in Aushöhlungen der Taste bzw. des Gehäusebodens, die auf die entsprechenden Zungengrößen zugeschnitten sind, vermieden.

Claims (4)

1. Elektrischer Tastschalter, dessen Kontaktgebung und Rückstellmoment von einer Blattfeder gemeinsam ausgeübt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Zu- und Ableitungen in zylin­ derförmigen Zapfen (Pins) enden, die von den Kontaktzungen der Blattfeder beidseitig entweder offen umschlossen oder unter Druck berührt werden.

2. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden im isolierenden Schaltergehäuse die Gestalt eines Sattels hat, der geeignete Gegenlager aufweist, auf dem die Blattfeder mit Taste sitzt.

3. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Anordnung der Pins und der Formgebung der Kontaktzungen verschiedene Schaltfunktionen ausgeübt wer­ den können.

4. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das isolierende Schaltergehäuse Zapfen aus einem elektrisch gut leitfähigem Material mittels eines Spritzgußverfahrens eingebracht sind, die mit Leiterbahnen bzw. Anschlußelektroden an der Un­ terseite des Gehäuses verbunden sind.