DE2224555C3 - Schaltwerk mit Sprungmechanik für Schalter und elektrische Singalgeber - Google Patents
Schaltwerk mit Sprungmechanik für Schalter und elektrische SingalgeberInfo
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Description
Diese l-'rtindiing betrifft ein Schaltwerk für TaM-
: . selialter und elektrische Signalgeber, gemal.l dem
f )berbegrilf vm;i ersten Patentanspruch. Fin solcher
Schalter ist beispielsweise durch die DI>()S I 'Xo 5Nl
beka
In bezug zum vorgenannten Schalter ist die Erfindung eine zweckmäßige Weiterentwicklung von einfachen
Schaltern oder Signalgebern, die zu ihrer Betätigungdie
Einwirkung einer Druckkraft erfordern, um ein elastisches Betätigungsglied auszulenken. Das
neue Schaltwerk, das eine Sprungmechanik enthält, ist für derartige Schalter oder Signalgeber geeignet
und es enthält die Eigenschaft, daß es bei einer ersten kritischen Betätigungskraft und einem dieser Betätigungskraft
zugeordneten Betätigungshub das Betäti- ι ο gungsglied in einer plötzlichen Sprungbewegung —
Uberknickung-zum benachbarten Anschlagstück hin auslenkt und somit in die Schaltstellung springt. Das
Anschlagstück kann beispielsweise ein fest angeordnetes Kontaktstück oder ein Signalgeber sein. Bei ei- ü
nem Schalter, der ein derartiges Schaltwerk enthält, ist es möglich, durch das plötzliche auslenkbare Betätigungsglied
bei einer bestimmten Betätigungskraft bzw. bei einem bestimmten Tastenhub einen Ruhekontakt
zu öffnen und/oder einen Arbeitskontakt zu schließen. Enthält ein derartiger Schalter als Anschlagstück
einen Signalgeber, dann liefert dieser beim Aufschlag des Betätigungsgliedes ein elektrisches
Signal.
Bei der Rückstellung der Betätigungseinrichtung, wenn sich die Betätigungsdruckkraft verringert,
springt bei einer zweiten kritischen Betätigungskraft das knieförmig ausgelenkte Betätigungsglied plötzlich
in die dem Ruhezustand zugeordnete gestreckte Stellung zurück.
Derartige Schaltwerke sind besonders zweckmäßig in Schalttasten für elektromechanische Tastaturen
verwendbar, die zur Eingabe von Daten oder Steuerbefehlen in Bildschirmgeräten, Datenverarbeitungsanlagen,
Fernmeldegeräten oder Steuerungsanlagen ausgelegt sind.
Der eingangs bereits erwähnte, durch die DE-OS 1 965581 bekanntgewordene kurzhubige Schalter gehört
zur Gruppe der Membranschalter, welche vorzugsweise ebenfalls in Tastatui en Verwendung finden.
Bei diesem bekannten Schalter dient eine untere starre Fläche als Anschlagstück bzw. als festes Kontaktstück
eines Arbeitskontaktes. Über diesem planen Anschlagstück ist parallel in geringem Abstand ein
elastisches band- oder streifenförmiges Betägigungsglied angeordnet, dessen Enden an zwei Lagerstellen
befestigt sind. Dieses Betätigungsglied, das ein bewegliches Kontaktstück darstellt, wird durch eine Betätigungsdruckkraft,
die vorzugsweise in senkrechter Richtung zur Längsachse des Betätigungsgliedes auf >o
dieses einwirkt, so weit nach unten ausgelenkt, bis das Betätigungsglied das Ansch'agstück berührt, wodurch
der Arbeitskontakt geschlossen ist, und zwar so lange, wie die Betätigungskraft einwirkt. Dieser bekannte
Membranschalter isi im wesentlichen so ausgelegt, daß er bei seiner Betätigung eine möglichst große
Kontaktfläche bildet bzw. mehrere Kontaktstellen aufweist, um die Kontaktabnützurig klein zu halten
und um eine möglichst sichere Kontaktstelle zu erhalten. Diese Forderung wird von diesem Membran- &o
schalter nur erfüllt, wenn der zu schaltende Strom oder die zu schaltende Spannung verhältnismäßig klein
sind. Durch die Undefinierte Geschwindigkeit und die unbestimmte Betätigungskraft, mit welcher das Bctätigungsglied
die Kontaktverbindung herstellt oder >,-,
öffnet, können sich sciir stark schwankende Kontakt-ί
hergangswitlerstände, eine Kontakterhitzung.
Lichtbögen oder andere Unsicherheiten ergeben.
Außerdem wird von der Bedienungsperson der üblicherweise gewohnte Überhub bei der Betätigung einer
Schalttaste vermißt.
Dem Fachmann sind auch sogenannte Sprung- oder Schnappschalter bekannt, zu denen die Mikroschalter
und Tastschalter gehören, bei denen während der Betätigung ihrer Drucktaste oder des Betätigungshebels
nach Zurücklegung einer bestimmten Wegstrecke plötzlich die Schaltfunktion durch die Schaltmechanik
ausgeführt wird. Die Bedienungsperson spürt bei der Betätigung von manchen Schaltern, z. B. beim
Tastenanschlag, daß nach einem gewissen Leerhub, bei dem nur eine kleine Betätigungskraft erforderlich
ist, ein Druckpunkt auftritt und daß nach dessen Überwindung die Schaltfunktion ausgeführt ist. Das
Merkmal der plötzlichen Auslösung einer Schaltfunktion nach Art eines Sehnappvorganges durch die
Sprungmechanik des Schalt- oder Tastenwerkes ist eine wünschenswerte Eigenschaft bei vielen elektromechanischen
Schaltern oder Signalpebern, weil es der Bedienungsperson den definitiven Schaltzeitpunkt
angibt. Derartige Schalter oder Signalgeber enthalten in ihrem Schaltwerk meistens eine komplizierte
Schaltmechanik mit Klinken, Hebeln, Federn und mehreren anderen Teilen; sie sind deshalb störanfällig,
eiern Verschleiß unterworfen und noch relativ
teuer.
Bei manchen Schaltern oder Signalgebern ist es erwünscht, daß diese bezüglich ihrer Schaltfunktion eine
gewisse Kontakt-Hysterese aufweisen. Unter diesem Begriff ist zu verstehen, daß beispielsweise das plötzliche
Schließen und das spätere öffnen der Schaltkontakte, oder umgekehrt, einer Schaltstelle nicht jeweils
bei der gleichen Tastenstellung, d. h. dem gleichen Tastenhub, erfolgt, sondern, daß die Schaltkontakte
etwas später öffnen, was einem kleineren Tastenhub, bezogen auf die Ruhestellung, entspricht, "in anderen
Worten erläutert bedeutet die Schalt-Hysterese: Beim Anschlag einer Schalttaste bei gering ansteigender
Betätigungskraft schließen nach einem bestimmten Leerhub plötzlich die Schaltkontakte und sie bleiben
auch bei der Tastenrückstellung noch geschlossen, wenn die in die Ruhestellung zurückgehende Schalttaste
von ihrer Ruhe- oder Grundstellung noch eine kürzere Strecke entfernt ist als die, bei der die Kontaktverbindung
beim Tastenanschlag hergestellt wurde. Die Kontaktverbindung öffnet infolge der Hysterese
somit zu einem Zeitpunkt, der zwischen der Schließstellung und der Grundstellung liegt. Eine
Sprungmechanik in einem Schalt- oder Tastenwerk, die das Merkmal del Kontakt-Hysterese erzeugt, ist
relativ aufwendig und teuer. Der Effekt der Kontakt-Hysterese ist allgemein bei Schaltgeräten erwünscht,
da ZT tine Erhöhung der Betriebssicherheit bewirkt
insofern, daß die Betätigungshübe bzw. die Funktionen der Kontaktschließung bzw. -öffnung, oder umgekehrt,
verschieden groß und eindeutig voneinander getrennt sind. Weist die Schalteinrichtung keine Kontakt-Hysterese
au/, dann ergeben sich Undefinierte Schaltpunkte beim Schließen oder öffnen der Schaltkontakte
und unerwünschte Kontaktprellungen, wobei diese von verschiedenen Hinflüssen abhängig sind,
beispielsweise von der Stärke des Tastenanschlages und der Geschwindigkeit des Bctütigungsstößcls bzw.
des Betatigungsgliedrs oder dessen kleinen Änderungen
in der seitlichen Bewegungsrichtung und von den allgemeinen Erschütterungen und Vibrationen der
Schalteinrichtung bzw. deren Umgebung.
[ici Schalteinrichtiiiigen. insbesondere bei lastaturschaltungen,
ist es wünschenswert, daß tier Betliennngsperson
hei der I astenbetätigung ein sogenanntes
»Tasigefühl« übermittelt wird. d;is angibt. daß tue
Selialtfiinktion richtig ausgeführt wurde. Die Charakteristik
dieses Tastgefühls wird beispielsweise von einem kleinen Lecrhub gebildet, der eine gering ansteigende
Betätigungskraft erfordert, dem ein eben spürbarer Druckpunkt folgt und der angibt, daß nach
seiner Überwindung die Schaltfunktion durchgeführt
wurde. Der Druckpunkt bestimmt oder kennzeichnet somit den Sehlicßpunkt bzw. den Öffnungspunkt der
.Schaltkontakte. Bei der nachfolgenden erforderlichen Betätigung und Bewegung der angeschlagenen Taste
über den Druckpunkt hinaus in den sogenannten L'bethub. soll sieh der Widerstand zur Tastenbewegung
erhöhen. Die bekannten Schaltcinrichtungen Der Hffekt ties plot/lichen seitlichen Ausklinken··
bei Belastung des elastischen Betätigunj.sglieiles mit
tier ersten kritischen Betätigungskraft erzeugt auch
tias gewünschte Tastgcfühi beim Anschlag einer laste oder einer anderen Betätigungseinrichtung, ebenfalls
ergibt sich dadurch die gewünschte Kontakt-Ilwerese.
t tn diesem Kffekt ties plötzlichen seitlichen
Ausknickens des säulenförmigen und elastischen Betätigungsgliedes zu erzielen, ist wenigstens ein Linie
dieses säulenförmigen Betätigungsgliedes in einer der zwei I.agerstellen so montiert, daß es einen I'rciheitsgrad
aufweist, der es ermöglicht, daß bei Einwirkung einer bestimmten kritischen Belastung das elastische
Betätigungsglied plötzlich seitlieh zwangsläufig in einer vorbestimmten Richtung ausknickt, wodurch sich
die Belastungsbeanspruchung in dem ausgelenkten Betätigungsglied rapid von einer großen Belastimgs-
besteht und die bei ihrer Betätigung das erwünschte Tastgefühl erzeugen, und bei denen außerdem der
Sehaltvorgang in einer Schnappbewegung ausgeführt wird, sind mit einer komplizierten und relativ teuren
Schaltmechanik versehen.
Unter Hinweis ajf die vorstehend erwähnten und erwünschten Merkmale, die ein Schalt- oder Tastenwerk
für eine Schalteinrichtung aufweisen sollte, ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte, einfachere,
aus nur wenigen Teilen bestehende und für die Massenfabrikation geeignete Konstruktion eines
Schaltwerkes für Tastschalter und Signalgeber zu schaffen, bei dem der jeweilige Schaltvorgang (z. B.
das Herstellen des Schließpunktes bzw. der öffnung der Schaltkontakte) in einer Schnappaktion erfolgt.
Das neue Schalt- oder Tastenwerk soll mit einer selbsttätigen Rückstelleinrichtung für die Betätigungseinrichtung,
beispielsweise der Taste, versehen sein und es soll beim Anschlag einer Taste der Bedienungsperson
das Tsistgefüh! übermitteln. Außerdem soll auf einfache und bessere Weise der Schaltpunkt
für die Schaltkontakte von der Betätigungseinrichtung bzw. von dem Tastenanschlae der Bedienunesoerson
unabhängig sein, wenn die Betätigungseinrichtung, beispielsweise die Taste, über einen vorbestimmten
Hub ausgelenkt wurde.
Diese Aufgabe wird bei einem Schaltwerk für Tastschalter oder Signalgeber nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1 durch die in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schaltwerkes für Tastschalter oder Signalgeber
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Ziele der Aufgabenstellung und die gewünschten Vorzüge des neuen Schaltwerkes mit Sprungmechanik
für eine Schalteinrichtung bzw··. zur Betätigung eines Signalgebers werden dadurch erreicht, daß dieses
Schaltwerk als Hauptbestandteil ein säulenförmiges elastisches Betätigungsglied enthält, das bei einer
axialen Druckbelastung nach einem vorgegebenen Leerhub der Schalttaste, beim Erreichen einer ersten
kritischen Betätigungskraft plötzlich seitlich ausknickt und mit seinem Knie auf ein Anschlagstück, das ein
Kontaktstück oder ein Signalgeber sein kann, aufschlägt. Durch diese Schnappaktion des Schaltwerkes
kann das ausgelenkte elastische Betätigungsglied in einem Schalter einen Ruhekontakt öffnen und'oder
einen Arbeitskontakt schließen oder einen Signalgeber aktivieren, so daß dieser ein elektrisches Ausgangssignal
liefert.
ehung ändert.
In einer bestimmten Ausführungsform bzw. Anwendungsart,
vorzugsweise bei Schalttasten, kann das säulenförmige elastische Betätigungsglied gleichzeitig
auch als ein beweglicher elektrischer Leiter und als bewegliches elektrisches Schaltkontaktstück dienen,
das durch die seitliche Ausknickung an das benachbarte Anschlagstück anschlägt. Dieses Anschlagstück
kann beispielsweise das fest angeordnete Kontaktstück eines Arbeitskontaktes in einer Schalttaste sein,
welche bei anliegendem Betätigungsglied eine geschlossene Schaltstelle für einen Stromkreis bildet.
Alternativ kann die plötzliche seitliche Auslenkung des säulenförmigen Betätigungsgliedes zur Betätigung
eines Signalgebers ausgenützt werden, um Schaltvorgänge elektronisch zu steuern.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Schaltwerk durch drei Ausführungsbeispiele, die Schalttasten
und Signalgeber darstellen, anhand von Zeichnungen. Fig. 1 bis 6, ausführlich erläutert. Es zeigt
Fig. la bis Ic ein erstes Ausführungsbeispiel:
Schalttasten in verschiedenen Betriebsstellungen im Längsschnitt, deren säulenförmiges Betätigungsglied
aus einer in der Längsmittenachse angeordneten schraubenförmigen Druckfeder gebildet wird, wobei
diese Druckfeder zur Vorspannung der Taste und als Tasten-Rückstellglied und außerdem als beweglicher
Schaltkontakt dient.
Fig. 2a und 2b ein zweites Ausführungsbeispiel eines Tastenwerkes in einer Schalteinrichtung, bei der
das säulenförmige Betätigungsglied ebenfalls durch eine Druckfeder gebildet wird, die im RuhetJitand
durch ein benachbart angeordnetes stationäres Kontaktstück seitlich schwach ausgelenkt ist und an diesem
anliegt, so daß bei nicht angeschlagener Taste eine geschlossene Schaltverbindung - Ruhekontakt - in einem
Stromkreis besteht. Beim Tastenanschlag hingegen erfolgt plötzlich die seitliche Ausknickung der
Druckfeder, wodurch diese von dem stationären Kontaktstück abhebt und sich die Schaltstelle öffnet,
Fig. 3 ein Schaubild, das den Zusammenhang der Tastenbetätigungskraft in Abhängigkeit von dem Tastenhub
in einem erfindungsgemäßen Tastenwerk zeigt. Die Kurve der Betätigungskraft zeigt, wie die
erforderliche Kraft stetig bis zu einem Spitzenwert ansteigt, welcher den bereits erwähnten Druckpunkt
entspricht und wie durch den anschließenden Knickeffekt des Betätigungsgliedes, der die Schnappaktion
in der Schalteinrichtung erzeugt, die Betätigungskraft sich rapid auf einen kleineren Wert vermindert und
dull anschließend nach diesem Schaltpunkt zu einer
weiteren Tastenauslcnkungcinc steil ansteigende Betiitigungskraft
e: fordcrleli ist. Die Kurve der Betätigungskraft
in Abhängigkeit vom Tastenhub zeigt außerdem das Vorhandensein einer Kontakt-Hysterese,
el h. das verzögerte oder spätere Offnen der Scha'J'-.ontakte während der Rückstellung der Taste
in die Grundstellung, wobei die Öffnung bei einem
kürzeren Tiistenrcstluib erfolgt als beim Schließen der
Schaltkontaktc.
Fig. 4 ein Schaubild, das die Querauslenkung bzw.
die seitliche Knickung des elastischen säulenförmigen Hctiitigungsgliedes zeigt und wie die Querauslenkung
einer Funktion der axialen Auslenkung des Betätigungsgliedcs ist.
Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel des erfintlungsgemäßen
Tastenwerkes, bei dem durch das aushäufiger Gebrauch und eine lange Lebensdauer gefordert,
und deshalb ist zur Hrziclung dieser Forderungen
ein gutes, langzcitheständigcs und elastisches
Bctätigungsglicd Bedingung. In den crfindungsgemäßen
Schalt- bzw. I'astenwerken der beschriebenen Ausführungsbcispiele sind deshalb elastische Betätigungsglieder
vorgesehen, die nach mehrmaliger Auslenkung nicht brechen, sehr elastisch und langzeitbeständig
sind.
Das erste Ausfülirungsbeispiel eines crfindungsgcmäßen
Tastenwerkes, das in verschiedenen F-'iinktionsstellungen
durch die F-'ig. la bis Ic dargestellt
ist. dient als elektrischer Tastschalter und besteht aus der nachstehend beschriebenen Konstruktion. Das
elastische, säulenförmige Betätigungsglied 14 ist zwischen zwei Haltezapfen 12 und 18. welche als Lagerstcllen
dienen, angeordnet. In Fig. la befindet sich
prknicktr K nip ilr<
rlactkrhrn lintiitioiinnciilii-ilp«: pin ι\ακ Be'n!ioÜF!DS"!ied 14 W!£ däfHCSiCÜi !St. !!T!
Signalgeber betätigt wird.
Fig. (Sa und fib eine vergrößerte Detailansicht des Tastenwerkes im ersten Ausführungsbeispiel nach
F i g. 1. Die beiden Abbildungen zeigen eine mögliche Ausführungsform. wie ein Ende der Druckfeder, die
als Betätigungsglied dient, in einer Halterung frei beweglich montiert werden kann, um den gewünschten
Knickeffekt des Betätigungsgliedes zu erzielen.
Es ist ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Schalt- bzw. Tastenwerkes, daß dieses ein elastisches
säulenförmiges Betätigungsglied enthält, mit dem ier gewünschte Knickeffekt zu erzielen ist, welcher
dazu dient, die geforderte Schnappaktion zur Durchführung des Schaltvorganges herzustellen und
mit dem außerdem noch die gewünschte Kontakt-Hysterese erzeugt wird. Das säulenförmige Betätigungsglied
muß deshalb so ausgelegt sein, daß es wiederholt bis zu dem Punkt belastbar ist, bei dem der Effekt
der seitlichen Ausknickung auftritt. Zur Erfüllung dieser Forderung wird für das elastische Betätigungsglied
kein spezielles Material benötigt. Allgemein gilt, daß ein Betätigungsglied. das eine relativ große Querschnittsfläche
aufweist und das aus einem schlecht biegbaren Material besteht, bei einer vorgegebenen
Länge eine größere Belastung benötigt, um den Knickeffekt zu erzielen, als ein Betätigungsglied von
der gleichen Länge mit einem kleineren Querschnitt, das aus einem leicht biegbaren Material besteht. Es
ist außerdem wohl bekannt, daß die Länge des säulenförmigen Betätigungsgliedes ein wesentlicher Faktor
zur Bestimmung des Belastungspunktes ist, bei dem der Knickeffekt zu erhalten ist. Hinweise zur Erzielung
des gewünschen Knickeffektes bei den säulenförmigen Betätigungsgliedern sind aus technischen
Handbüchern zu ersehen, welche Angaben über verschiedene Materialien und verschiedene Ausführungsformen
enthalten. An Hand dieser technischen Informationsunterlagen dürfte es einem Fachmann
möglich sein, für jeden Anwendungsfall das erforderliche Betätigungsglied zu schaffen.
Da das säulenförmige Betätigungsglied das wesentlichste Element in dem erfindungsgemäßen Schaltbzw.
Tastenwerk ist. kann, wenn nur eine oder nur wenige Schaltoperationen durchgeführt werden sollen,
das Betätigungsglied aus relativ unelastischem Material oder auch brechbarem Material hergestellt
werden, oder die Abmessungen des Beiätigungsgiiedes werden so gewählt, daß es infolge Überbeanspruchung
nach einer gewissen Zeit bricht. Für die meisten Anwendungsfälle jedoch wird für die Tastenwerke ein
steten, entspannten Zustand, bei dem die Taste nicht
angeschlagen ist. (In der Praxis ist dieses Betätigungsglied 14 von ca. 25 g belastet.) Gemäß den Abbildungen
in Fig. la bis Ic ist der obere Haltezapfen 12
mit einem Tastenknopf 10 verbunden, durch den beim Tastenanschlag eine in axialer Richtung wirkende
Druckkraft auf dieses Betätigungsglied 14 einwirkt. Das säulenförmige Betätigungsglied 14 und die beiden
Haltezapfen 12.18 sind von einem Anschlagstück 16.
beispielsweise einer Führungsbuchse. Hülse oder von Führungsschienen ganz oder teilweise umgeben, wobei
diese aus gut elektrisch leitendem Material bestehen. Der mit dem oberen Haltezapfen 12 verbundene
Tastenknopf 10 ist in axialer Richtung verschiebbar zu der leitenden Führungshülse 16 angeordnet. Anstelle
der Führungsbuchse 16 können außer der bereits erwähnten Hülse oder den Führungsschienen
auch noch andere Formelemente zur Aufnahme des Betätigungsgliedes 14 der beiden Haltezapfen 12. 18
und des Tastenknopfes 10 verwendet werden. Auch der Tastenknopf 10 ist den jeweiligen Erfordernissen
entsprechend gegebenenfalls durch einen Drehhebel oder ein anderes geformtes Krafteinleitglied ersetzbar.
Wie aus den Fig. 1 zu ersehen ist, liegt die als elastisches Betätigungsglied 14 dienende Druckfeder
über ihren unteren Haltezapfen 18. der ebenfalls elektrisch leitend und von der Führungsbuchse 16 isoliert
ist. an einem Pol der Spannungsquelle 22. Der untere elektrisch leitende Haltezapfen 18 ist in einer
Isolierscheibe 20. welche als feste Auflage dient, angeordnet,
die am unteren Ende in die Führungsbuchse 16 fest eingesetzt ist. Auch die Führungsbuchse 16
isi mit einem elektrischen Anschluß versehen, und sie
liegt über diesem und das zu schaltende Bauelement an dem anderen Pol der Spannungsquelle 22; jedoch
ist der so gebildete Stromkreis noch nicht geschlossen, wie die Fig. la und 1 b zeigen, weil das elastische Betätigungsglied
14 noch nicht seitlich so weit ausgelenkt bzw. geknickt ist. daß es die Innenseite der leitenden
Führungsbuchse 16 berührt; es besteht somit noch eine offene Schaltstelle. Bei dieser vorstehend erwähnten
Ausführung des Tastenwerkes ist noch zu beachten, daß das obere Ende der Druckfeder nicht
mit der leitenden Führungsbuchse 16 in Verbindung kommt. Zu diesem Zweck wird der obere Haltezapfen
12 und gegebenenfalls auch der Tastenknopf 10 aus isoliermaterial hergestellt. Es kann jedoch auch die
Führungsbuchse 16 so gestaltet werden, daß auch der obere Haltezapfen 12 aus Metall bestehen kann und
daß dennoch eine Isolation zwischen diesen Teilen ge-
geben ist.
Die Fig. 1 h zeigt das elastische Betiitigungsglied
14 in einem etwas seitlich ausgelenktcn Zustand, infolge einer nur geringen, auf den Tastenknopf 10 einwirkenden
Belastungskraft /.. Die Steigerung der Belastungskraft /. wird sich ebenfalls auf die seitliche
oder Querauslenkung der Druckfeder auswirken, und /war derart, daß bei Erreichung des kritischen Belastungspunktes
für dieses Betiitigungsglied 14 bei diesem plötzlich der Knickeffekt in Erscheinung tritt,
wodurch schlagartig eine Kontaktverbindung der quer ausgelenkten Druckfeder mit der Führungsbuchse 16
zustande kommt, siehe Fig. 1 c. Bei diesem kritischen Belastungspunkt, der dem eingangs erwähnten
Druckpunkt entspricht, dreht sich plötzlich wenigstens ein Ende oder beide Enden des Betätigungsgliedes
14 über einen Punkt in der Endauflagefläche in den Halterungen 12, 18, und es erfolgt eine rapide Quer-
dem elastischen Belastungsglied 14 eine mechanische Spannung zu erzeugen, die letztlich den Knickeffekt
auslöst. Beim ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tastenwerkes besteht das elastische
Betiitigungsglied 14, wie die Fig. la bis Ic zeigen,
aus einer in axialer Richtung zusammendrückbaren Schraubenfeder. Den jeweiligen Erfordernissen entsprechend
kann jedoch anstelle einer Schraubenfeder auch ein elastischer Metallstreifen, ein oder mehrere
elastische Drähte oder eine ähnliche federnde Anordnung als Betiitigungsglied 14 verwendet werden.
Ein anderes, zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Tastenwerkes ist in den Fig. 2a und 2 b abgebildet, bei dem gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel
nach den Fig. 1 die Führungsbuchse 16 nicht leitend ist, sondern statt dessen zwei eingesetzte
elektrisch leitende Metallstreifen 30 und 32 enthält, welche aus Kontaktstücke der Schalteinrich-
g — MUCRUIIg — UCS DCiailgUllgSgllCUeS If,
und zwar so weit, daß dessen Knie eine Kontaktverbindung mit der Führungsbuchse 16 herstellt, welche
einen guten Kontaktdruck aufweist. Befindet sich das elastische Betätigungsglied 14 einmal in diesem
Knickzustand, dann wird zunächst nach einer Verringerung oder Wegnahme der Belastungskraft L wie
dies bei der Rückstellung des Tastenknopfes 10 geschieht, nicht sofort die Schaltverbindung unterbrochen
und die Schaltstelle geöffnet; vielmehr bleibt die Kontaktverbindung bzw. die Schaltstelle zwischen der
Führungsbuchse 16 und dem geknickten Betätigungsglied auch noch eine gewisse Zeit bei verminderter
Belastungskraft L erhalten, und zwar so lange, bis ein zweiter kritischer Punkt der Belastungskraft für das
jetzt geknickte Betätigungsglied 14 erreicht ist, bei dem das Belastungsglied 14 plötzlich vom geknickten
in den geraden Zustand zurückspringt. Dieser zweite kritische Punkt, bei dem die Knickauslenkung des Betätigungsgliedes
14 verschwindet, liegt bei einer Belastungskraft, die kleiner ist als die Belastungskraft L
zur Erzeugung der Knickauslenkung. Um das beim Tastenanschlag durch den Knickeffekt seitlich ausgelenkte RptätigiingKglieH 1!-J wieder vom geknickten
Zustand in den normalerweise geraden, gestreckten Zustand zu bringen und die Schaltverbindung zu öffnen,
wird diese sprungartige Zurückführung in die Rückstellbewegung des Tastenknopfes 10 verlegt.
Durch die Ausnutzung des Knickeffektes in Verbindung mit dem elastischen Betätigungsglied 14 wird
auf diese Weise die bei vielen Schalteinrichtungen gewünschte Kontakt-Hysterese erzielt, deren Vorzüge
und deren Auswirkung bereits früher erläutert wurde. Bei dem erfindungsgemäßen Tastenwerk, beispielsweise
bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, ist es wesentlich, daß wenigstens eine oder beide der
Lagerstellen für die Enden des säulenförmigen Betätigungsgliedes 14 in den Haltezapfen 12,18 so gestaltet
sind, daß wenigstens ein Ende des Betätigungsgliedes 14 in einer Lagerstelle der Haltezapfen 12, 18
über einen gewissen Bereich verdrehbar oder schwenkbar ist, um die seitliche Ausknickung des Betätigungsgliedes
zu ermöglichen. Weitere Einzelheiten, wie diese Drehbewegung bewerkstelligt wird,
werden später noch erläutert. Aus den Fig. 1 ist auch
zu ersehen, daß wenigstens eine Lagerstelle, z. B. der untere Haltezapfen 18, so ausgebildet sein muß, oaß
er der axial wirkenden Belastungkraft widerstehen kann, die an der anderen Lagerstelle über den oberen
Haltezapfen 12 eingeleitet wird mit dem Zweck, in lung uicncn. tt'iC aus ocr >"·ι_
der eine Metallstreifen 30 an seiner Kontaktstelle so abgewinkelt, daß das bereits etwas schwach ausgelenkte Betätigungsglied 24 mit einer gewissen seitlichen Vorspannung, die dem Kontaktdruck entspricht, an dem Kontaktstück des Metallstreifens 30 anliegt. Diese Anordnung des Metallstreifens 30 und des Betätigungsgliedes 24 bildet somit einen geschlossenen Ruhekontakt bei nicht angeschlagener Taste. Werden die beiden Anschlüsse zum Metallstreifen 30 und zum Betätigungsglied 24 mit in Reihe geschalteten Bauelementen und einer Spannungsquelle 22 verbunden, so ergibt sich ein geschlossener Stromkreis so lange, bis die Taste angeschlagen wird, wodurch sich plötzlich das Betätigungsglied 24 von dem Kontaktstück des Metallstreifens 30 abhebt. Aus der Fig. 2a ist zu ersehen, daß das gebogene Kontaktstück des Metallstreifens 30 das elastische Betätigungsglied 24 in eine bestimmte Lage bzw. in eine Vorzugsrichtung auslenkt; und aus der Fig. 2b ist weiter zu ersehen, daß seitlich in die Führungshülse eingesetzte Führungsstücke 28 bewirken, daß zwangsläufig das elastische Betätigungsglied 24 bei der Querauslenkung durch denTastenanschlaezudem Metallstreifen 32. welcher zusammen mit dem Betätigungsglied 24 einen Arbeitskontakt bildet, ausgelenkt wird. Diese Schalteinrichtung enthält somit einen Umschaltkontakt, der dem Ruhekontaktstreifen 30 gegenüberliegt. Es ist verständlich, daß die Führungsstücke 28 nicht unbedingt erforderlich sind, wenn die beiden Metallstreifen 30, 32 und insbesondere der den Arbeitskontakt bii-
der eine Metallstreifen 30 an seiner Kontaktstelle so abgewinkelt, daß das bereits etwas schwach ausgelenkte Betätigungsglied 24 mit einer gewissen seitlichen Vorspannung, die dem Kontaktdruck entspricht, an dem Kontaktstück des Metallstreifens 30 anliegt. Diese Anordnung des Metallstreifens 30 und des Betätigungsgliedes 24 bildet somit einen geschlossenen Ruhekontakt bei nicht angeschlagener Taste. Werden die beiden Anschlüsse zum Metallstreifen 30 und zum Betätigungsglied 24 mit in Reihe geschalteten Bauelementen und einer Spannungsquelle 22 verbunden, so ergibt sich ein geschlossener Stromkreis so lange, bis die Taste angeschlagen wird, wodurch sich plötzlich das Betätigungsglied 24 von dem Kontaktstück des Metallstreifens 30 abhebt. Aus der Fig. 2a ist zu ersehen, daß das gebogene Kontaktstück des Metallstreifens 30 das elastische Betätigungsglied 24 in eine bestimmte Lage bzw. in eine Vorzugsrichtung auslenkt; und aus der Fig. 2b ist weiter zu ersehen, daß seitlich in die Führungshülse eingesetzte Führungsstücke 28 bewirken, daß zwangsläufig das elastische Betätigungsglied 24 bei der Querauslenkung durch denTastenanschlaezudem Metallstreifen 32. welcher zusammen mit dem Betätigungsglied 24 einen Arbeitskontakt bildet, ausgelenkt wird. Diese Schalteinrichtung enthält somit einen Umschaltkontakt, der dem Ruhekontaktstreifen 30 gegenüberliegt. Es ist verständlich, daß die Führungsstücke 28 nicht unbedingt erforderlich sind, wenn die beiden Metallstreifen 30, 32 und insbesondere der den Arbeitskontakt bii-
i dende Metallstreifen 32 in der Breite so gewählt werden,
daß sie ähnlich wie in Fig. 1 große leitende Flächen am Umfang der Führungsbuchse bilden. Dieses
zweite Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2a und 2b bildet somit ein einfaches Tastenwerk mit einer
, Schalteinrichtung, die einen Ruhekontakt und einen Arbeitskontakt aufweist, welche beispielsweise als
Umschaltkontakt einsetzbar sind.
Wie man aus den Fig. 2 a, 6 a und 6 b ersehen kann, sind die Lagerstellen 36 der Haltezapfen 12 im unte-
i ren Teil 26 des Tastenknopfes oder des unteren Haltezapfens
18 in der Auflage 20, die zur Aufnahme der Enden des elastischen Betätigungsgliedes 24 dienen,
so geformt, daß sie auch, wenn das elastische Betätigungsglied 24 sich im geknickten, d. h. quer ausge-
i knkten Zustand befindet, einen Teil des Umfanges
der Enden vom Betätigungsglied 24 aufnehmen, oder in anderen Worten erläutert: Es ist wenigstens eine
Lagerstelle 36 so gestaltet, vorzugsweise die obere,
daß hei nicht ausgelenktem Hctäiigungsglied 21 dessen
eines Ende voll in die Lagerstelle 36 eingreift und laß währervJ der Querauslenkung des Betätigungsgliedes 24sich dieses Ende in einer kippähnlichen Bewegung
drehen kann, ohne daß dieses Ende aus der Lagerstelle 36 oder einem Haltezapfen 12,18 springt,
und daß wenigstens ein Teil von diesem Ende in der Lagerstelle 36 sicher abgestützt und gehalten wird.
Zur Erfüllung dieser Forderung können die Haltezapfen 12, 18 bzw. die Lagerstelle 36 eine kalottenförmige
Form aufweisen, so daß das gesamte Federendstück auch im ausgelenkten Zustand voll aufliegt,
jedoch sind auch andere Ausführungsformen zweckmäßig, z. B. solche, wie sie in den Fig. 6a und 6b
dargestellt sind.
Die Kurven des Schaubildes nach der Fig. 3 zeigen im Schema, wie sich die Belastungskraft an den Enden
des elastischen Betätigungsgliedes 14, 24 in Abhän-Betätigungsglicd
14. 24 plötzlich in die gestreckte Ausgangsstellung zurückspringt.
Aus dem Schaubild der Fig. 4 ist die Querauslenkung, d. h. die seitliche Ausknickung des elastischen
Betätigungsgliedes 14, 24 in Abhängigkeit von der axialen Verschiebung eines Endes des Betätigungsgliedes 14, 24 bzw. des Tastenhubes zu ersehen. Die
Auslenkungskurve zeigt zunächst in ihrem Anfangsbereich, daß beim Anschlag einer Taste die Querauslenkung
des elastischen Betätigungsgliedes 14, 24 sich allmählich in einem linearen Verhältnis zur axialen
Auslenkung erhöht und daß ein praktisch linearer Verlauf bis zum Kurvenpunkt 50 besteht, der dem
Druck- oder Knickpunkt entspricht, bei dem der Knickeffekt auftritt, durch den das elastische Betätigungsglied
14, 24 plötzlich seine Querauslenkung um einen sehr großen Betrag ändert, wobei hingegen nur
eine geringfügige axiale Verschiebung des einen ΕΠ-ucä
ucä elastischen UcicuigüngSgiicucS 14, 24 ci'migi.
-Ό Wenn das Knie des quer ausgelenkten Betätigungsgliedes 14,24 eine Stoppstelle 52 des Anschlagstückes
16 erreicht, beispielsweise daß es an dem Kontaktstück des Metallstreifens 32 oder an der Seitenwand
der Führungsbuchse 16 unter Druckeinwirkung an-
2") liegt, dann ist diese seitliche Auslenkung beendet, und
dieser Zustand ist im Schaubild als Kurvenpunkt 52 dargestellt. Liegt das Knie des elastischen Betätigungsgliedes
14, 24 an einer Anschlagstelle an, dann ist wohl die seitliche Auslenkung beendet, jedoch ist
ίο ab diesem Stoppunkt 52 immerhin noch eine axiale
Verschiebung des oberen Endes vom Betätigungsglied 14, 24 bzw. des Tastenknopfes 10 möglich, wobei sich
jedoch die Belastung bzw. Betätigungskraft rapide erhöht. Befindet sich nach einem vollendeten Tastenan-
r> schlag der Tastenknopf 10 in seiner Rückwärtsbewegung in die Ausgangs- bzw. Grundstellung, wobei sich
die Betätigungskraft verringert, dann bleibt zunächst, wie bereits dargelegt wurde, der ausgeknickte Zustand
des Betätigungsgliedes 14, 24 erhalten bis zu einem restlichen Tastenhub, der dem Kurvenpunkt 56 zugeordnet
1st. Bei Erreichung dieser Tastenposition, der auch eine bestimmte Relastunoctraft 7ngpnrHnpi
ist, springt plötzlich das ausgelenkte elastische F°tätigungsglied
14, 24 in den praktisch gestreckten Ausgangszustand zurück, wobei dieses Zurückschnellen
dem senkrechten Kurventeil 54 im Schaubild der Fig. 4 entspricht. Der beinahe senkrechte Verlauf des
Kurventeiles 54 von der Stoppstelle zum Öffnungspunkt 56 in der F ig. 4 zeigt, daß während des Zurück-
-,o schnellens des geknickten Betätigungsgliedes 14, 24
in den gestreckten Zustand nur eine geringfügige axiale Verschiebung des oberen Endes des Betätigungsgliedes
14, 24 bzw. des Tastenknopfes 10 erfolgt. Ab dem Öffnungspunkt 56 bis zur Grundstellung
ist dann die Rückstellkurve annähernd deckungsgleich mit dem Anfangsbereich der Auslenkungskurve,
und es besteht wiederum ein etwa lineares Verhältnis zwischen der axialen und der
Querauslenkung des Betätigungsgliedes 13, 14.
bo Die Fig. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Schaltwerkes in einem Tastenwerk, bei dem das Knie des ausgeknickten Betätigungsgliedes
24 einen piezoelektrischen bzw. einen anderen Signalgeber 25 betätigt, zwecks Erzeugung
b5 eines elektrischen Signalimpulses für irgendwelche
elektronischen Schaltungsanordnungen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird beispielsweise durch den
Schlag oder Stoß, den das ausknickende Knie des ela-
gigKCit Visu uCF ^fUCrauäiCnKUng CiCS CiaStiäCllCu LjCtätigungsgliedes
14, 24 ändert. Diese Darstellung in der Fig. 3 ist hilfreich zum Verständnis des Knickeffektes
bei einem elastischen Betätigungsglied 14, 24, wie es als Hauptbestandteil in den erfitidungsgemäßen Tastenwerken
verwendet wird. Aus diesem Schaubild ist zu ersehen, daß beim Anschlag der Taste 10 zur Auslenkung
des Betätigungsgliedes 14, 24 bereits zu Anfangeine Vorspannung bzw. Vorbelastung des Betätigungsgliedes
14, 24 zu überwinden ist, welche durch den Punkt 40 im Schaubild dargestellt ist. Ab dem
Verlastpunkt 40 steigt die Belastungskraft für das Betätigungsglied
in Abhängigkeit vom Tastenhub linear bis zu einem Punkt 42 an, der in etwa dem Druckpunkt
entspricht. Auf diesen Punkt 42 folgt in einem kleinen Übergangsbereich der Knickpunkt 43, bei dem die
Belastung plötzlich auf einen Minimalwert, dargestellt durch den Punkt 44, abfällt, weil in diesem Bereich
schlagartig das elastische Betätigungsglied 14, 24 seitlich ausknickt. Ab dem Belastungspunkt 44, der dem
ausgeknickten Zustand des Belastungsgliedes 14, 24 entspricht, erhöht sich bei einer weiteren Abwärtsbewegung
der Taste 10 bzw. der Vergrößerung des Tastenhiihes
sehr schnell die Belastung.*- oder Betätigungskraft L, und die Kraftkurve steigt steil an, weil
das quer ausgelenkte Betätigungsglied 14, 24 seitlich an der Führungsbuchse 16 oder an dem Kontaktstück
des Metallstreifens 32 anliegt. In diesem Knickzustand, d. h. ab dem Belastungspunkt 44, ist der Arbeitskontakt
des Tastenwerkes geschlossen. Bei einer weiteren Steigerung der Anschlags- oder Betätigungskraft
für die Taste 10 ergibt sich nur noch ein verhältnismäßig kleiner Uberhub für die Tastenbewegung,
und die Belastungskraft steigt sehr steil über den Druckpunkt 42 an, wie das Kuryenendstück 45
zeigt, ohne daß sich eine wesentliche Änderung ergibt. Wird am Ende des Tastenhubes der angeschlagenen
Taste 10 die Betätigungskraft durch eine Beendigung des Tastenanschlages verringert, so verbleibt zunächst
das ausgelenkte Betätigungsglied 14, 24 in diesem Knickzustand so lange, bis die Belastungskraft den
Mindestwert, der dem Punkt 44 entspricht, unterschreitet, also kleiner wird als die Belastungskraft, die
zur Aufrechterhaltung der Knickung erforderlich ist. Dieser Kraftverlauf ist durch den Pfeil und die waagerechte
Kurvenstrecke im Schaubild der Fig. 3 dargestellt. Die öffnung der bisher geschlossenen Schaltstelle
erfolgt beim Punkt 46 der Belastungskurve, da ab diesem Öffnungspunkt 46 die Belastungskraft und
der Tastenhub so abgestimmt sind, daß das elastische
stischen Betätigungsgebers 24 beim Auftreffen auf die Oberfläche des piezoelektrischen Signalgebers 25
ausübt, ein Spannungsimpuls erzeugt, welcher an den Anschlußpunkten 27 zwecks weiterer Verarbeitung
zur Verfügung steht. Dieses Spannungssignal wird jedoch in seiner Amplitude nicht konstant sein, auch
wenn das Knie des ausgelenkten Betätigungsgliedes 24 weiterhin auf den Signalgeber 25 drückt, sondern
es wird infolge der inneren Ausgleichsvorgänge im Signalgeber 25 auf den Wert 0 abfallen, und es wird
ein neuer Spannungsimpuls bei Freigabe der Taste erzeugt, wenn die Druckeinwirkung des Betätigungsgliedes 24 auf den Signalgeber 25 beim Zurückschneiten
des Betätigungsgliedes 24 in die Grundstellung aufhört.
Anstelle des piezoelektrischen Signalgebers 25 kann auch ein kapazitiver Signalgeber in dem erfindungsgemäßen
Tastenwerk Verwendung finden. Derartige kapazitive Signalgeber sind bereits bekannt und
beispielsweise im IBM Technical Disclosure Bulletin, VoL 5,Nr. 12, Mai 1963,Seite 22 oder Vol. 12, Nr. S,
Januar 1970, Seite 1166, beschrieben.
Außer den vorstehend erwähnten Signalgebern 25 können in einem derartigen erfindungsgemäßen
Schalt- oder Tastenwerk auch noch andere Signalgeber Verwendung finden, bei denen es nicht erforderlich
ist, daß das Knie des ausgelenkten Betätigungsfjiedes
24 auf der Oberfläche des Signalgebers aufschlägt. Beispielsweise kann der Signalgeber eine
photoelektrische Anordnung sein, die durch die Ausknickung des elastischen Betätigungsgliedes 24 gesteuert
wird. In diesem Anwendungsfall enthält der Signalgeber 25 ein photoelektrisches Element. Solche
photoelektrischen Geberanordnungen, bei denen ein bewegtes Objekt einen Lichtstrahl unterbricht oder
dessen Heiligkeitswert steuert, um plötzlich einen elektronischen Trigger anzustoßen, sind dem Fachmann
bekannt und sie brauchen hier nicht wiederholt beschrieben werden.
Die Fig. 6a und 6b zeigen in einer detaillierten, stark vergrößerten Schnittansicht die obere Lagerstelle
36, bei der das obere Ende des elastischen Betätigungsgliedes 24 nach Fig. 2a in den Haltezapfen 12
eingreift, welcher der untere Teil eines verschiebbaren Tastenknopfes 10 sein kann. Aus diesen Figuren ist
zu ersehen, wie in die Lagerstelle 36 die Endwindungen der Druckfeder eingreifen, die das Betätigungsglied 24 bildet, und wie diese drehbeweglich sind bzw.
eine Kippbewegung ausführen können, wenn die Druckfeder vom gestreckten in den ausgeknickten
Zustand springt. Die beiden Fig. 6a und 6b lassen erkennen, daß die Lagerstelle 36 rillenförmige Vertiefungen
enthält, in denen bei allen Zuständen der Druckfeder ein Teil der Endwindungen drehbeweglich
gehalten wird, so daß auch im ausgelenkten Zustand das Betätigungsglied 24 nicht abspringen kann,
sondern sicher geführt ist. Anstelle der abgebildeten Lagerstelle 36 sind auch noch andere Ausführungen
möglich, welche eine Drehbeweglichkeit des Betätigungsgliedes 24 gestatten. Diese Drehbeweglichkeit
in der I.agcrstcllc 36 der Endwindurigcn tier Druckfeder
oder eines anderen Bctütigungsglicdes 24 über einen
Punkt an seinem Umfang bewirkt eine fJbcrknikkung über einen Bereich, der von der axialen
Auslenkung und einer kleineren Helastungskraft abhangig
isl. wobei dieser Bereich der Hysterese entspricht,
oder anders ausgedrückt: Durch die Schwenkbewegung wenigstens eine1- l'inles \oiti Iktätigungsgljed
24 ändert sich der Winkel zur Normalachse und damit auch die Energiekomponente, so daß
ein niedriger Energiezustand vorliegt, wodurch der ausgelenkte Zustand des Betätigungsgliedes zunächst
erhalten bleibt, und zwar so lange, bis die axiale Belastungskraft die vorgenannte Energiekomponente unterschreitet,
worauf das gespannte Betätigungsglied 24 unverzüglich in den gestreckten Zustand zurückschnellt.
ίο Beschreibung der Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen
Tastenwerkes:
Diese Funktionsbeschreibung wird an Hand des bereits in seiner Konstruktion erläuterten ersten Ausführungsbeispieles
nach den Fig. la bis Ic vorgenommen.
Wie aus diesen Figuren zu ersehen ist, wird ein Tastenknopf 10 von einer Bedienungsperson
durch Herunterdrücken angeschlagen. Sobald der Tastenknopf 10 gedrückt wird, erfolgt durch die axiale
Bewegung des Tastenknopfes 10, die auf das säulenförmige Betätigungsglied 14 (in diesem Fall eine
Druckfeder) einwirkt, eine Kompression dieser Druckfeder. Durch diese Komprimierung erfolgt
gleichzeitig eine kleinere seitliche Ausbiegung des säulenförmigen Betätigungsgliedes 14, ähnlich der
Darstellung in der Fig. Ib. Diese schwach gewölbte Kurve weist zwei Biegepunkte auf, und sie benötigt
zu ihrer Verformung eine relativ große Belastungsenergie, die in dieser Druckfeder gespeichert ist. Wird
durch die weitere Betätigung des Tastenknopfes 10
jo eine stärkere Belastung auf das bereits etwas gebogene
Betätigungsglied 14 ausgeübt, dann verbiegt sich diese in einem linearen Verhältnis, wie dies in der
Fig. 3 dargestellt ist, und die mechanische Spannung
steigt bis zu dem Punkt 42 der Fig. 3 an, bei dem
r> das gekrümmte Betätigungsglied 14 plötzlich unstabil
wird und schlagartig seitlich in einen Belastungszustand ausknickt, bei dem eine kleinere Energiespeicherung
vorliegt und in dem das Betätigungsglied 14 nur noch einen Biegepunkt aufweist, welcher ein Knie
4(i darstellt. Während des Vorgangs, in dem das Betätigungsglied
14 vom schwach gekrümmten in den Knickzustand springt, schwenken bzw. verdrehen sich
auch die Enden des Betätigungsgliedes 14 in den Lagerstellen 36 der Haltezapfen 12,18 um einen Punkt
4~) ihrer Auflage. Dieses plötzliche Ausknicken des säulenförmigen
Betätigungsgliedes 14 bewirkt, daß sich ein Knie an dem gekrümmten Betätigungsglied 14 bildet,
das durch die Querauslenkung schlagartig an die Seitenwand der Führungsbuchse 16 angedrückt wird.
->(t wodurch sich zwischen diesem Knie und der Führungsbuchse eine geschlossene Schaltstelle bildet,
durch die der Stromkreis zur Spannungsquelle 22 geschlossen wird. Die Bedienungsperson fühlt beim
Tastenanschlag, wie der mechanische Widerstand sich
ii allmählich erhöht und wie er plötzlich nach der Überwindung
des Druckpunktes sich auf einen Minimalwert verringert. Durch diese Änderung wird der Bedienungsperson
'angezeigt, daß der Schaltvorgang stattgefunden hat. Dieser Vorgang und der Zusam-
(,o menhang zwischen erforderlicher Kraft zur Betätigung
des Tastenknopfes in Abhängigkeit vom Tastenhub wurde bereits bei der Erläuterung der Fig. 3
dargelegt. Wird auf die angeschlagene Taste weiterhin eine Druckkraft ausgeübt, nachdem das elastische Be-
h-, tätigungsglied 14 bereits in den Knickzustand gesprungen
ist. dann wird auch bei einer Erhöhung der Druckkraft an der Schaltstelle /wischen dem Knie des
Bctiitigungsglicdes 14 und der Kihrungshuchse 16
praktisch der Kontaktdruck nicht wesentlich erhöht, sondern diese Betätigungskraft wird lediglich den Tastenhub
noch etwas vergrößern und bewirken, daß sich die Spannung in dem geknickten Bctätigungsglied
14 erhöht.
Wenn am Ende des Tastenhubes der angeschlagenen Taste die Druckeinwirkung auf den Tastenknopf
10 aufgehoben wird, dann wird die Taste infolge der in dem gebogenen Betätigungsglied 14 gespeicherten
Spannkraft sich schnell in ihre Ausgangsstellung zurückbewegen.
Aber weil sich die Zustände an den Lagerstellen 36 der Enden des Betätigungsgliedes 14 infolge
der Schwenk- bzw. Drehbewegung geändert haben mit Bezug zur Säulenachse, ist eine kleinere
Kraft erforderlich, um das ausgeknickte Betätigungsglied 14 in diesem Zustand zu erhalten, welcher der
geschlossenen Schaltstellung entspricht. Dies besagt, daß die Schaltstelle zwischen dem Knie des Betätigungsgliedes
14 und der Führungsbuchse 16 so lange geschlossen bleibt, bis die Rückstellkraft kleiner ist
als die Belastungskraft zur erforderlichen Ausknikkung
des Betätigungsgliedes 14. Derartige Knickvorgänge sind in dem Fachbuch »Mechanical Springs«,
Verfasser Wahl, zweite Ausgabe, Seite 69, erschienen
im Verlag McGraw-Hill, ausführlicher beschrieben. Da das plötzliche Schließen und öffnen der
Schaltstelle in dem erfindungsgemäßen Tastenwerk bei verschiedenen Tastenhüben erfolgt, und zwar das
Schließen beim Anschlag der Taste und das öffnen bei der Rückstellung der Taste, ergibt sich eine Kontakt-Hysterese,
welche bei den meisten Schalteinrichtungen sehr zweckmäßig ist, und außerdem ergibt sich
für die Bedienungsperson noch das erwünschte TastgefJhl.
Die Wirkungsweise und die Funktion bei den ande-
ren Ausführungsbeispielen, welche in den Fig. 2 und 5 abgebildet und auch beschrieben wurden, sind ähnlich,
außer daß in der Fig. 2 die Führungsstücke 28 und der Metallstreifen 30 vorgesehen sind, wobei letzterer
zusammen mit der Druckfeder einen geschlossenen Ruhekontakt bildet. Durch die in die Führungsbuchse 16 eingesetzten Führungsstücke 28 nach den
Fig. 2 und 5 soll erreicht werden, daß das in der Grundstellung bereits leicht gekrümmte Betätigungsglied 24, das vorzugsweise eine etwas vorgespannte
Druckfeder ist, bei Erreichen des kritischen Belastungspunktes mit Sicherheit in die gewünschte Richtung
ausknickt und auf das zugeordnete Kontaktstück bzw, den Signalgeber 25 auftrifft.
In der vorstehenden Beschreibung von verschiedenen Ausführungsbeispielen wurden einige Vorteile
des erfindungsgemäßen Schalt- bzw. Tgsienwerkes
aufgezeigt. Zusammengefaßt bestehen die Vorzüge, daß das neue Tastenwerk einfacher, stabiler und auch
zuverlässiger ist als bekannte Tastenwerke oder Betäiigungseinrichtungen
für Schalter oder Signalgeber, außerdem ist das neue Tastenwerk billiger herzustellen.
Die Erfindung ermöglicht die einfache Herstellung eines elektromechanischen Schaltmechanismus,
der eine erwünschte Kontakt-Hysterese aufweist und der außerdem zur Durchführung der Schaltvorgänge
eine gewünschte Schnappaktion ausführt, wobei für die Schaltmechanik nur sehr wenige und einfache
Bauteile erforderlich sind. Weiterhin wird bei dem
so neuen Tastenwerk der Bedienungsperson beim Tastenanschlag das gewünschte Tastgefühl in der
Form von unterschiedlichen Betätigungskräften übermittelt, wodurch die Bedienungsperson informiert
wird, zu welchem Zeitpunkt der Schaltvorgang ausgelöst wurde und stattgefunden hat.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche:1. Schaltwerk eines Tastschalters oder Signalgebers, bei dem ein durch die Einwirkung einer Druckkraft zwischen zwei Lagerstellen beweglich angeordnetes längliches elastisches Betätigungsglied wenigstens in Querrichtung zu seiner Längsachse durch Biegung zu einem stationären Anschlagstück hin auslenkbar ist, wobei dieses als festes Kontaktstück einer Schaltstelle oder als elektrische Signalquelle gestaltet ist, dadurch gekennzeichnet,a) daß das Betätigungsglied (14, 24) zwischen einer unteren festen Auflageplatte (20), die eine untere Lagerstelle (18) aufweist und einem darüber angeordneten, in einem Führungsteil verschiebbaren Druckstück (10,26) eingesetzt ist, das in seiner Unterseite die obere Legerstelle (12, 36) enthält,b) daß das Druckstück (10, 26) die Betätigungskraft (L) in axialer Richtung auf das Betätigungsglied (14, 24) überträgt,c) daß wenigstens eine Lagerstelle (12.18, 36) von einem Ende des Betätigungsgliedes (14, 24) so drehbeweglich ist, daß bei ansteigender Betätigungskraft (L) sich zunächst das Betätigungsglied (14, 24) schwach bogenförmig krümmt und daß bei einer größeren Betätigungskraft (L), die einem bestimmten ersten krit'schen Wert entspricht, dem ein bestimmter Hub des Druckstückes (10, 26) zugeordnet ist, eino plötz;<che seitliche Abknickung des Betätigungsgliedes (14, 24) unter Bildung eines Knies m »glich ist,d) daß bezogen auf die Ruhestellung des Betätigungsgliedes (14, 24) im Bereich und im Abstand, der der seitlichen Knickauslenkung entspricht, wenigstens ein das Betätigungsglied (14, 24) ganz oder teilweise umgebendes Anschlagstück (16, 32, 25) angeordnet ist,e) und daß das Betätigungsglied (14, 24) so ausgelegt ist, daß es bei einer Verminderung der Betätigungskraft (L) auf einen zweiten kritischen Wert (46), dem ein Resthub des Druckstückes (10, 36) zugeordnet ist, plötzlich in den gestreckten Zustand zurückspringt.2. Schaltwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (14, 24) vorzugsweise eine unter geringer Vorspannung stehende, durch Druckkraft komprimierbare Schraubenfeder, eine Blattfeder oder ein elastisches Drahtstück ist.1. Schaltwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Betätigungskraft (L) übertragende Druckstück (10, 26) der untere schaftförmige Teil eines Tastenknopfes (10) ist, der selbsthaltend und in axialer Richtung verschiebbar im oberen offenen F.nilc einer Fiilirungsbiichse eingesetzt ist, tieren geschlossenes unteres linde- die Auflageplatte (20) bildet, die die untere I.agerstelle (18) enthält, dall im Hohlraum der liihiungsbiichse sich in Längsrichtung crstiekkend ιIa-- Üctätigungsfluxl (14. 24) ungeordnet ist und da 1.1 auf etwa hall .r Hohe des lietiitijjungsulied'.-s ( 14. 24) in der Seitenwand der liihninesbuchse das Anschlagstück (16,25) angeordnet ist.4. Schaltwerk eines Tastschalters mit Arbeitskontakt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der komplette Tastenknopf (10) und die untere Auflageplatte (20) aus elektrisch isolierendem Material bestehen, daß das Betätigungsglied (14,24) sowie wenigstens der als festes Kontakt-Anschlagstück (16) dienende Teil der Führungsbuchse, an dem das Knie des aasgelenkten Betätigungsgliedes (14, 24) als bewegliches Kontaktstück anschlägt und die in der Auflagefläche (20) angeordnete untere Lagerstelle (18) elektrisch gut leitend ist und daß das Anschlagstück (16) und die untere Lagerstelle (18) äußere Anschlußstellen für einen Stromkreis aufweisen (Fig. la bis Ic).5. Schaltwerk eines Tastschalters mit einem Umschaltkontakt nach einem der Ansprüche, 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der komplette Tastenknopf (10) und die Führungsbuchse einschließlich der Auflageplatte (20) aus Isoliermaterial bestehen, daß die Führungsbuchse an ihrer Innenwand zwei diametral einander gegenüberliegende, mit äußeren Anschlüssen versehene feste Kontaktstücke enthält, die vorzugsweise aus Metallstreifen (30,32) bestehen, daß der dem Ruhekontak.1 zugeordnete Metallstreifen (30) an seinem als Kontaktstück dienenden Teil so gebogen ist, daß dieses an dem in der Ruhestellung befindlichen Betätigungsglied (24) anliegt und dieses aus seiner Grundsteliung etwas seitlich in Richtung zum benachbarten Anschlagstück (32) auslenkt, das der als Arbeitskontakt dienende zweite Metallstreifen (32) bildet, und daß das als bewegliche Kontaktstück dienende Betätigungsglied (24) über seine untere Lagerstelle (18) mit einem äußeren elektrischen Anschlußteil verbunden ist (Fig. 2a und 2b).6. Schaltwerk für einen durch Tastendruck betätigbaren Signalgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand der Führungsbuchse an zwei einander gegenüberliegenden Stellen in den Hohlraum ragend einerseits ein Auslenkstück und andererseits das Anschlagstück (25) angeordnet sind, daß in der Ruhestellung das Auslenkstück das Betätigungsglied (24) etwas seitlich in Richtung zum benachbarten Anschlagstück (25) auslenkt und daß das Anschlußstück (25) ein vom Betätigungsglied (24) aktivierbarer elektromechanischer oder photoelektrischer Signalgeber ist.7. Schaltwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Betätigungsgliedes (24) zwei die richtige Querbewegung des Betätiguiigsgliedes (24) von der Ruhestellung zum Anschlagstück (25, 32) und zurück lenkende Führungsstücke (28) vorgesehen sind (Fig. la, 2b und 5).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14565271A | 1971-05-21 | 1971-05-21 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2224555A1 DE2224555A1 (de) | 1972-12-07 |
DE2224555B2 DE2224555B2 (de) | 1980-01-31 |
DE2224555C3 true DE2224555C3 (de) | 1980-09-25 |
Family
ID=22514002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2224555A Expired DE2224555C3 (de) | 1971-05-21 | 1972-05-19 | Schaltwerk mit Sprungmechanik für Schalter und elektrische Singalgeber |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3699296A (de) |
JP (1) | JPS481879A (de) |
CA (1) | CA961541A (de) |
DE (1) | DE2224555C3 (de) |
FR (1) | FR2138658B1 (de) |
GB (1) | GB1348957A (de) |
IT (1) | IT950051B (de) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1372927A (en) * | 1972-01-19 | 1974-11-06 | Plessey Co Ltd | Electric switches |
GB1363215A (en) * | 1973-01-04 | 1974-08-14 | Mullard Ltd | Mechanical-electrical transducer |
GB1460021A (en) * | 1973-01-24 | 1976-12-31 | Gen Electric Co Ltd | Electric switches |
US3856998A (en) * | 1973-06-01 | 1974-12-24 | Burroughs Corp | Keyboard switch assembly with improved operating means |
US3863040A (en) * | 1974-02-14 | 1975-01-28 | Oak Industries Inc | Switch mechanism |
US4028515A (en) * | 1975-09-15 | 1977-06-07 | Illinois Tool Works Inc. | Spring contact switch for dual in line multiple switch assembly having momentary actuated lighted indicators |
DE2547257C3 (de) * | 1975-10-22 | 1978-04-27 | 5060 Bergisch Gladbach | Elektrischer Schaltkontakt mit extrem kleinem Betätigungsweg |
JPS5280469U (de) * | 1975-12-12 | 1977-06-15 | ||
US4118611A (en) * | 1977-08-30 | 1978-10-03 | International Business Machines Corporation | Buckling spring torsional snap actuator |
DE2925653C2 (de) * | 1979-06-26 | 1983-02-24 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Elektrischer Schalter |
US4322700A (en) * | 1979-12-21 | 1982-03-30 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Electrical relay apparatus |
US4418252A (en) * | 1982-04-05 | 1983-11-29 | Daigle Phillip R | Key switch assembly |
US4599497A (en) * | 1983-04-15 | 1986-07-08 | Amp Incorporated | Single and dual in-line package switch |
US4612422A (en) * | 1983-04-15 | 1986-09-16 | Amp Incorporated | Single in-line package switch |
US4514600A (en) * | 1983-11-14 | 1985-04-30 | North American Philips Corporation | Video game hand controller |
US5770914A (en) * | 1995-03-10 | 1998-06-23 | International Game Technology | Illuminated piezoelectric switch |
DE10103952A1 (de) * | 2001-01-30 | 2002-10-02 | Enocean Gmbh | Vorrichtung zur Energieversorgung eines Sensors |
US6630635B1 (en) | 2002-01-29 | 2003-10-07 | Connector Set Limited Partnership | Universal contact switch |
US6573465B1 (en) | 2002-01-29 | 2003-06-03 | Connector Set Limited Partnership | Contact switch |
US6740832B2 (en) * | 2002-03-27 | 2004-05-25 | 3M Innovative Properties Company | Apparatus exhibiting tactile feel |
US9687178B2 (en) | 2013-01-18 | 2017-06-27 | Niclas Roxhed | Micromachined fluid flow regulating device |
US9850974B1 (en) * | 2013-03-14 | 2017-12-26 | Hrl Laboratories, Llc | Buckling column load switch spring |
CN106653418A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-05-10 | 江西顾特乐精藏科技有限公司 | 触控式自动耦合装置 |
DE102019126853B3 (de) * | 2019-10-07 | 2021-03-25 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Fahrzeugfach mit verriegelbarer beweglicher abdeckung |
DE102020120623B3 (de) | 2020-08-05 | 2021-10-28 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Fahrzeugfach mit verriegelbarer beweglicher abdeckung |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2573895A (en) * | 1951-04-25 | 1951-11-06 | Central Commercial Ind Inc | Electric switch |
US2666822A (en) * | 1952-10-15 | 1954-01-19 | Central Commercial Ind Inc | Stop switch |
US2842632A (en) * | 1956-11-30 | 1958-07-08 | William R Edwards | Miniature snap switch |
US2923787A (en) * | 1957-04-04 | 1960-02-02 | Oscar L Nelson | Switches |
US3109901A (en) * | 1959-08-24 | 1963-11-05 | Strauss Irving | Snap acting electrical switch |
JPS4022062Y1 (de) * | 1964-09-07 | 1965-07-29 | ||
US3261928A (en) * | 1965-10-04 | 1966-07-19 | Jr Bernard Edward Schlesinger | Reciprocable leaf-type switch with rotatable and compressible leaf spring contacts |
US3548138A (en) * | 1968-07-18 | 1970-12-15 | Bell Telephone Labor Inc | Rolamite pushbutton switch |
-
1971
- 1971-05-21 US US145652A patent/US3699296A/en not_active Expired - Lifetime
-
1972
- 1972-03-07 JP JP2661972A patent/JPS481879A/ja active Pending
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CA961541A (en) | 1975-01-21 |
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