DE2230784C3 - Druckbetätigbare elektrische Schalteranordnung - Google Patents
Druckbetätigbare elektrische SchalteranordnungInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft eine diuckbetätigbare
elektrische Schalteranordnung nach Hauptpatent 40 444, bei der auf einer Unterlage aus Isoliermaterial
mindestens ein Kontaktelement angeordnet ist, über dem mit Abstand je ein zweites Kontaktelement an der
Unterseite einer Membran befestigt ist, die auf einer auf der Unterlage befindlichen, im Bereich der Kontaktelemente
pro Kontaktstelle ein Loch aufweisenden isolierenden Zwischenschicht aufliegt und mit einer
Deckschicht aus einem Elastomer bedeckt ist, wobei die Zwischenschicht eine vorgegebene konstante Dicke
aufweist und aus einem formbeständigen den Ruhezustand jeweils zweier zusammengehöriger Kontaktelemente
mit Sicherheit aufrechterhaltendem Werkstoff besteht.
Druckbetätigbare elektrische Schalter, auch Membranschalter genannt, wie sie durch das Hauptpatent
DE-AS 16 40 444 und durch das US-Patent 33 02 253 bekannt wurden, haben einen einfachen Aufbau. Infolge
ihrer aus wenigen Bauteilen bestehenden Konstruktion sind sie preisgünstig herstellbar und sie sind im
allgemeinen bei Anwendungen in der Schwachstromtechnik geeignet, wo geringe elektrische Leistungen zu
schalten sind, bevorzugt Spannungen oder kleine Ströme. Derartige Membranschalter werden vorzugsweise
in Eingabetastaturen, z. B. bei Datenverarbeitungsanlagen, verwendet, bei denen die einzelnen
Schaltstellen in integrierter Form durch eine gemeinsame Membran, eine gelochte Zwischenplatte und eine
Grundplatte gebildet werden, wobei die Membran an ihrer Unterseite und die Grundplatte an ihrer Oberseite
mit elektrischen Leiterbahnen versehen sind, welche im Bereich der Löcher in der Zwischenplatte als Kontaktbzw.
Schaltstellen dienen. Jede Schaltstelle kann dabei eine oder mehrere Kontaktstellen aufweisen, die einem
oder mehreren Stromkreisen zugeordnet sein können. Im allgemeinen enthält in der Praxis jede Schaltstelle
meistens eine Kontaktstelle.
Auf der Membian kann je nach den vorliegenden
Verhältnissen, bei denen derartige Schalter verwendet werden, eine dickere oder dünnere elastomere Schutzschicht
gegen das Eindringen von Schmutz, oder als mechanische Verstärkung gegen unzulässig große
Druckbetätigungskräfte angeordnet werden. Diese elastomere Schutzschicht wird in der Praxis meistens
sehr dünn, beispielsweise als Folie ausgeführt, um die Empfindlichkeit des Schalters nicht zu beeinträchtigen
und um eine gedrängte, kompakte Ausführung zu bekommen. Wie nachstehend erläutert wird, sind auch
Membranschalter bekannt, bei denen über der Membran eine mechanische Betätigungseinrichtung angeordnet
ist, die verhindert, daß die Membran und die Kontaktelemente durch unzulässig große Kräfte beansprucht
werden, so daß gegebenenfalls die elastomere Schutzschicht entfallen kann. Auch der erfindungsgemäße
Membranschalter ist mit einer den gleichen Zweck
erfüllenden Betätigungseinrichtung versehen. In der weiteren Beschreibung dieser Erfindung wird unter der
Bezeichnung Membran eine elastische Schicht verstanden, die nur aus der Membran, oder aus der Membran
mit einer sehr dünnen aufliegenden elastomeren Schicht bestehen kann.
Bei den Membranschaltern mit einer Betätigungseinrichtung ist allgemein ein Tastenwerk angeordnet, das
für jede Taste einen Druckstößel enthält, der beim Tastenanschlag die Membran an der SchaJtstelle :n das
zugeordnete Loch der Zwischenplatte so weit auslenkt
bzw. die Membran so verformt, daß sich die einander gegenüberliegenden Leiterbahnen berühren und eine
elektrische Kontaktstelle bilden. Membranschalter werden jedoch auch in anderen Anordnungen in
Tastaturen oder anderen Eingabeeinrichtungen verwendet, bei denen jeweils speziell das Tastenwerk an die
vorliegenden Erfordernisse angepaßt ist. Bei allen diesen Tastaturen oder sonstigen Eingabevorrichtungen
mit Membranschaltern wird in einem meistens sehr einfachen Tastenwerk, das als Betätigungsvorrichtung
dient, die beim Tastenanschlag aufgewendete Energie als Druckkraft ganz oder teilweise auf die Membran an
der Schaltstelle übertragen. Bei den verschiedenen Konstruktionen ist dabei allgemein darauf zu achten, um
eine lange Lebensdauer der Membran zu erhalten, daß die auf die Membran an der Schaltstelle einwirkende
Druckkraft und die Auslenkung der Membran so begrenzt werden, daß die Elastizitätsgrenze des
Membranmaterials mit Sicherheit nicht überschritten wird, d. h., daß keine Überbeanspruchung der Membran
erfolgen sollte. Eine weitere Forderung bei Eingabetastaturen mit Membranschaltern besteht darin, daß der
Bedienungsperson beim Tastenanschlag das sogenannte »Tasten-Anschlaggefühl« durch das Tastenwerk bzw.
die Betätigungseinrichtung übermittelt wird, so daß die Bedienungsperson den Eindruck beim Tastenanschlag
erhält, daß nach einem kleinen Leerhub bei ansteigender Betätigungskraft ein Punkt erreicht wird, bei dem
die Kontaktstelle schließt, und der der Bedienungsperson das Gefühl übermittelt, daß der Schaltvorgang
durchgeführt wurde. Im Anschluß an diesen Schaltpunkt soll noch ein gewisser Überhub der angeschlagenen
Taste erfolgen, bei dem die Kontaktstelle weiterhin geschlossen ist, aber die dabei weiter ansteigende
Anschlagkraft sich nicht als unzulässig große Druckkraft auf die Membran und die Kontaktstelle auswirkt.
Eine Betätigungseinrichtung mit einem Mechanismus, der die erstgenannte Forderung zum Schutz der
Membran vor Überbeanspruchung ermöglicht, ist in der Offenlegungsschrift 19 49 485 und dem US-Patent
35 17 149 beschrieben. Diese bekannte Betätigungseinrichtung für Membranschalter, welche ebenfalls den
Zweck hat, eine möglichst lange Lebensdauer für Membranschalter zu ermöglichen, hat die Nachteile,
daß ihre Herstellung in der Fabrikation relativ hohe Kosten verursacht und daß es erforderlich ist, bei der
Montage und in gewissen Zeitabständen während der Wartung eine individuelle Einstellung bzw. Justage der
Federn für die einzelnen Schaltstellen im Tastenwerk vorzunehmen. Diese bekannte Betätigungseinrichtung
für Membranscrmiter arbeitet, wenn sie einjustiert ist,
gut und ihre Funktion ist zuverlässig, jedoch erfordert diese Justage kostspielige Arbeitszeit.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Membranschalter zu schaffen, der verbesserte Betriebseigenschaften
aufweist und der eine einfachere billiger herstellbare Betätigungseinrichtung enthält, bei der
keine Einstellungen oder Justagsn zur Erzielung einer zuverlässigen Funktion erforderlich sind. Der mit der
Betätigungseinrichtung komplettierte Membranschalter soll in seiner Konstruktion so ausgelegt sein, daß auf die
Membran bei der Betätigung jeweils eine genau geregelte Druckkraft einwirkt, durch welche die
Membran nicht überbeansprucht wird, ohne daß während der Montage oder bei dem kompletten
Schalter eine spezielle Einstellung oder Justage zur Erreichung dieses Zweckes erforderlich ist. Eine weitere
Forderung besteht darin, daß beim Anschlag einer Taste durch die Betätigungseinrichtung der Bedienungsperson
das sogenannte »Tastengefühl« übermittelt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine auf die Kontaktstelle der Membranschicht
eimwirkende, die Druckkraft auf einen zulässigen Wert begrenzende Betätigungseinrichtung, bestehend aus
einer Begrenzungsplatte und -inem Betätigungsglied, vorgesehen ist, daß die auf der Membranschicht
aufliegende aus festem Material bestehende Begrenzungsplatte ei« mit der Kontaktstelle ausgerichtetes
kleineres Loch als die Zwischenschicht enthält, daß das durch die Einwirkung der Druckkraft auf die Membranschicht
zu bewegbare Betätigungsglied auf der zur Kontaktstelle zeigenden Seite einen das Loch in der
Begrenzungsplatte durchdringenden und die Membranschicht auslenkenden Druckstößel aufweist sowie ein
bei geschlossener Kontaktstelle auf der Begrenzungsplatte aufliegendes Anschlagschulterteil und daß der
Druckstößel das Anschlagschulterteil in axialer Richtung in einer Länge überragt, die so gewählt ist, daß bei
aufliegender Anschlagschulter der Druckstößel auf die geschlossene Kontaktstelle nur den zulässigen Druck
ausübt. Die neue Betätigungseinrichtung des erfindungsgemäßen Membranschalters enthält somit eine ein-
oder beidseitig eingespannte Blattfeder, die ein angeforrntes gummiähnliches Teil als Betätigungsglied
für den Membranschalter trägt. Die Gestalt dieses Betätigungsgliedes ist so gewählt, daß dieses eine
doppelte Funktion bei der Schalterbetätigung erfüllt. Dieses elastische Betätigungsglied enthält einen zentral
angeordneten Druckstößel, dessen freies Ende gerundet ist und das bei einer Schalterbetätigung an der Stelle auf
die Oberfläche der Membran drückt, die über der Kontaktste'Ie liegt. Das Betätigungsglied ist an seiner
Peripherie noch mit einer Anschlagschulter versehen, die den zentralen Druckstößel umgibt; dieser überragt
in axialer Richtung gesehen die Anschlagschulter so weit, daß im Schaltzustand, d. h. bei geschlossener
Kontaktstelle, die Membran nur so weit ausgelenkt wird, daß sich an der Kontaktstelle der gewünschte
Kontaktdruck ergibt, wobei die Anschlagschulter des Betätigungsgliedes auf einem Begrenzungsglied aufliegt,
welches die überschüssige Betätigungskraft aufnimmt. Das Betätigungsglied ist in seiner Gestalt in
einem Stück billig herstellbar, so daß durch die einheitliche Fertigung auch die Gewähr gegeben ist, daß
der notwendige Abstand von dem freien Ende des Druckstößels bis zur Auflageschulter genau eingehalten
wird und daß er bei allen Betätigungsgliedern der gleiche ist und genau eingehalten wird. Da das
Betätigungsglied aus einem Stück und einem Material besteht, ergibt sich der Vorzug, daß sich eine evtl.
Variation in der Zusammensetzung oder der Änderung dea Materials oder eine Schrumpfung des Materials
nach der Herstellung nicht nachteilig auf das Abstandsmaß zwischen der Spitze des Druckstößels und der
Anschlagschulter auswirkt. Bei einer evtl. Material-
schrumpfung ändert sich außer der Länge des Druckstößels auch gleichzeitig die Höhe der Anschlagschulter,
wodurch die beiden Änderungen sich gegenseitig kompensieren und das axiale Abstandsmaß erhalten
bleibt.
Die Verwendung eines derartigen Betätigungsgliedes mit Druckstößel und Anschlagschulter, die zueinander
einen vorbestimmten Abstand aufweisen, erbringt den weiteren Vorteil, daß bei einer Erschütterung oder
einem auf den Membranschalter oder die Tastatur einwirkenden Stoß nicht in unerwünschter Weise die
Kontaktstelle geschlossen wird und es besteht der weitere Vorzug, daß Kontaktprellungen auf ein
Minimum reduziert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung wird nachstehend ausführlich
anhand von Zeichnungen, Fig. 1 bis 4, beschrieben. Es stellt dar
Fig. 1 eine Seitenansicht von einer Tastatur mit der
Betätigungseinrichtung für einen Membranschalter, wobei Details separat und vergrößert abgebildet sind,
Fig. 2 die gleiche Betätigungseinrichtung nach F i g. 1, wobei diese sich jedoch in der Stellung befindet,
bei der die Taste angeschlagen und der Membranschalter geschlossen ist,
Fig. 3 einen Teil des zur Membran zeigenden Betätigungsgliedes mit Druckstößel und Anschlagschulter
in einer Schnittansicht,
F i g. 4 ein Vektordiagramm, das den Bewegungsverlauf der Klinkenspitze eines Zwischenhebels zeigt.
Die F i g. 1 und 2 zeigen Seitenansichten von Betätigungseinrichtungen, wie sie in Tastaturen verwendbar
sind. Bei diesem Tastenwerk ist ein um einen Drehpunkt 12 begrenzt beweglicher Tastenhebe! 11 mit
einem Tastenknopf 10 bestückt. Das Drehlager 12, ein vorderer Führungskamm 13 und eine Anschlagstange 14
ermöglichen beim Tastenanschlag eine begrenzte Abwärtsbewegung des Tastenhebels 11 gegen eine
Kraft der sich dabei spannenden vorderen Rückstellfeder 16. Der Tastenhebel 11 ist mit einer gefederten
Drehklinke 16 bestückt, die, wenn das Tastenwerk sich in der Ruhe- oder Bereitstellung befindet, mit einer
starren Stützklinke 20 eines Zwischenhebels 21 so ausgerichtet ist, daß die Vorderkanten beider Klinken
20,21 zueinander parallel verlaufen. Der Zwischenhebel
21 weist auf der Tastaturfrontseite ein verschiebbares Drehlager 22 auf und er liegt auf der Hinterseite der
Tastatur in einem Spalt eines hinteren Führungskammes 23. Durch diese Lageranordnung ist es möglich, daß die
zur Rückseite der Tastatur zeigende Klinkenspitze 24 des Zwischenhebels 21 eine Bewegung in zwei
Richtungen ausführen kann, wie dies durch die Pfeile 25a. 256 und 25c im Vektordiagramm der Fig.4
dargestellt ist. Eine mit dem Zwischenhebel 21 und dem hinteren Führungskamm 23 verbundene Zugfeder 26
zieht den Zwischenhebel 21 bzw. dessen Klinkenspitze 24 nach hinten und nach oben. Die Aufwärtsbewegung
des Zwischenhebels 21 ist durch den hinteren Führungskamm 22 begrenzt, während die Längsverschiebung zur
Hinterseite der Tastatur durch das drehbare Gleitlager
22 begrenzt wird.
Auf der Rückseite der Tastatur ist für jede Tastenstelle ein Membranschalter 30 als kompakte
Baueinheit am Tastaturrahmen durch nicht dargestellte Befestigungsmittel angeordnet. Diese Schalterbaueinheit
ist in der F i g. 1 als Detailskizze besonders dargestellt und sie enthält als Schalter einen bekannten
Membranschalter in der Ausführung nach dem bereits eingangs erwähnten DBP 16 40 444. Ein derartiger
Membranschalter besteht, wie aus der vergrößerten Detailskizze der Fig.2 zu ersehen ist, aus einer
isolierenden Grundplatte 31, die auf ihrer Oberfläche eine Anzahl Leiterbahnen trägt. Diesen fest angeordneten
Leiterbahnen liegt in einem vorbestimmten Abstand eine Membran 32 gegenüber, die auf der zur
Grundplatte 31 zeigenden Fläche ebenfalls ein Muster von elektrischen Leiterbahnen aufweist, welche mit der
ίο Membran 32 verbunden und auslenkbar sind. Der
Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Leiterbahnen entspricht somit dem offenen Schalter,
und dieser Abstand wird durch die Dicke einer isolierenden Zwischenplatte 33 bestimmt, welche an der
einer Taste zugeordneten Schaltstelle eine öffnung
aui TTvni.
Eine elektrische Kontaklverbindung zwischen den einander gegenüberliegenden Leiterbahnen auf der
Grundplatte 31 und der Membran 32 wird durch eine Auslenkung der Membran 32 an der gewünschten
Schaltstelle erreicht, weil sich die Membran 32 an dieser Schaltstelle elastisch verformL Diese Auslenkung bzw.
die Verformung der Membran 32 wird durch eine Betätigungseinrichtung erreicht, weiche ein Betätigungsglied
34 enthält, das auf einer Betätigungsfeder 35 befestigt ist. Diese Betätigungsfeder 35 befindet sich,
wie die F i g. 1 zeigt, in der Ruhestellung der Tastatur, also bei nicht angeschlagener Schalttaste 10, in einem
gespannten Zustand und sie bewegt sich während des Tastenanschlages in einen Zustand, bei dem sie eine
geringere Spannkraft aufweist wie die Fi g. 2 zeigt. Wie aus der vergrößerten Detailskizze der F i g. 2 ersehen
ist, liegt auf der Membran 32 des Schalters 30 eine Begrenzungsplatte 36 auf, die aus einem festen Material.
beispielsweise Metall oder Kunststoff, bestehen kann. Diese Begrenzungsplatte 36 ist wie die isolierende
Zwischenplatte 33 im Membranschalter 30 an jeder Schaltstelle mit einem etwas kleineren Loch versehen,
dabei ist die Lochgröße so gewählt, daß der vorstehende Teil des Druckstößels 50 vom Betätigungsglied 34 das
Loch durchdringen kann und bei einem Tastenanschlag die darunter befindliche Membran 32 an diese Stelle so
weit auslenkt bzw. verformen kann, daß die auf der Unterseite der Membran 32 befindliche Leiterbahn auf
die gegenüberliegende stationäre Leiterbahn gedrückt wird und sich so die gewünschte Kontaktverbindung an
dieser Schaltstelle ergibt.
Das Betätigungsglied 34 besteht aus einem gummiähnlichen Material oder einem synthetischen Kautschuk,
beispielsweise Chloropren-Polymerisat bestimmter Härte. Bei diesem Betätigungsglied 34 ist der
Durchmesser des zentral angeordneten Druckstößels 50 in bezug auf den Durchmesser und die Wandstärke des
peripheren Anschlagschulterteiles 51. welche in einem geringen Abstand den Druckstößel 50 umgibt, so
gewählt, daß die Federsteife des Anschlagschulterteiles 51 härter ist als die Federsteife des elastisch weicheren
Druckstößels 50. Durch diese verschiedenen Federungseigenschaften, die das Betätigungsglied 34 aufweist
wird erreicht, daß die auf die Membran 32 einwirkende und diese auslenkende bzw. verformende Druckkraft
beim Tastenanschlag auf einen zulässigen Wert begrenzt wird. Wenn beim Tastenanschlag die Betätigungsfeder
35, welche als einseitig eingespannte
b5 Blattfeder ausgeführt ist. freigegeben wird und diese als
Antrieb das bewegliche Betätigungsglied in Richtung zum Membranschalter 30 treibt, dann bewirkt der über
das Anschlagschulterteil 51 vorstehende Druckstößel
50, daß zuerst die elektrische Kontaktstelle geschlossen wird und daß sofort anschließend das Anschlagschulterteil
51 auf der Begrenzungsplatte 36 aufliegt, so daß die überschüssige Energie der Betätigungsfeder 35 von der
Begrenzungsplatte 36 aufgenommen wird. Die Druckkraft, welche beim Tastenanschlag an der Schaltstelle
auf die Mitte der Auswölbung von der Membran 32 einwirkt, ist abhängig von dem Vorsprung bzw. dem
axialen Abstand, den der Druckstößel 50 zum Anschlagschulterteil 51 des Betätigungsgliedes 34
aufweist. Durch eine Vergrößerung dieses Abstandes kann die auf die Membran 32 bzw. die Kontaktstelle
einwirkende Druckkraft erhöht werden. Eine Erhöhung dieser Druckkraft ist außerdem dadurch möglich, daß
eine geringere Federsteifigkeit für das Anschlagschulterteil 51 gewählt wird. Da diese beiden veränderlichen
Größen, Vorsprung des Druckstößeis 50 und relative Federsteife durch die Abmessungen des Betätigungsgliedes 34 bestimmbar sind, kann die auf eine
Schaltstelle einer Membran 32 einwirkende Druckkraft schon im voraus, also noch vor der Montage des
Tastenwerkes festgelegt werden. Durch eine entsprechende Gestaltung des Betätigungsgliedes 34 ist es
somit möglich, die gewünschte Druckkraft für die Membran 32 zu erhalten, ohne daß eine besondere
Einstellung oder Justage während oder nach der Montage des Tastenwerkes erforderlich ist.
Die Dicke der Begrenzungsplatte 36 und die Charakteristik der Betätigungsfeder 35 sind Faktoren in
dem System der Betätigungseinrichtung, welche die Kraft zur Auslenkung der Membran 32 erzeugt. Wenn
diese die Druck- oder Auslenkkraft bestimmenden Faktoren einmal ermittelt wurden, sind sie mit größter
Genauigkeit reproduzierbar. Als Endergebnis der Analyse ergibt sich, daß die Druckkraft zur Auslenkung
der Membran 32 letztlich durch die Abmessungen und die Materialeigenschaften des Betätigungsgliedes 34
bestimmt wird, und da die Betätigungsglieder 34 in einer Gießform durch ein Druck- oder Spritzgußverfahren
hergestellt werden, ist eine genaue und geregelte Anpassung an die gewünschten Eigenschaften möglich
und es ergibt sich letztlich, daß alle erzeugten Betätigungsglieder 34 die gleichen Abmessungen und
die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Es besteht die Möglichkeit, daß der Werkstoff, aus dem die
Betätigungsglieder 34 gefertigt werden, in seiner Zusammensetzung bzw. seiner Eigenschaft geringfügig
differiert und daß sich dadurch unterschiedliche kleine Änderungen in der Schrumpfung der fertigen Betätigungsglieder
34 ergeben; jedoch sind diese Schrumpfungsänderungen ohne Belang, da durch die Struktur
des Betätigungsgliedes 34 die Schrumpfungen im wesentlichen sich selbst kompensieren, wie aus der
F i g. 3 zu erkennen iasL Schrumpft im Betätigungsglied 34 deren Anschlagschulterteil 51, dann tut dies auch der
zentrale Druckstößel 50. Wenn man annimmt, daß von einer Fertigungscharge zu einer anderen die Variation
der Schrumpfung etwa 5% beträgt, dann ergibt sich lediglich in dem Vorsprung, d. h. dem axialen Abstandsmaß
vom Druckstößel 50 bis zum Anschlagschulterteil 51 eine Verringerung der Länge um 5% und keine
Schrumpfung von 5%, die sich auf die Gesamtabmessungen bezieht
Nach dem Anschlag einer Taste 10, bei dem die gespannte Betätigungsfeder 35 durch den Zwischenhebei
21 freigegeben wurde, ist es erforderlich, das Tastenwerk und die Betätigungseinrichtung in die
Ruhestellung wieder zurückzustellen bzw. zurückzuführen, damit der nächste Tastenanschlag erfolgen kann.
Die Rückstellung wird bewerkstelligt durch einen Bügel 40, welcher mit dem freien Ende eines Ankerhebels 41
des Elektromagneten 42 verbunden ist. Wenn der Rückstell-Elektromagnet 42 nicht erregt ist, bewirkt
eine Feder 43, daß der Zwischenhebel 21 vorwärts bewegt wird in eine Stellung wie dies die F i g. 2 zeigt.
Hat sich der Zwischenhebel 21 so weit verschoben, daß seine Stützklinke 20 nicht mehr an der gefederten
Drehklinke 15 anliegt, dann zieht die Zugfeder 26 den Zwischenhebel 21 nach oben in die Ausgangs- oder
Ruhestellung.
Der Bewegungsverlauf der Klinkenspitze 24 des Zwischenhebels 21 ist in der Fig.4 durch die drei
Vektoren 25a bis c dargestellt. Die Abwärtsbewegung der Klinkenspitze 24 beim Anschlag der Taste 10 wird
durch den Vektor 25a repräsentiert. Wenn die
Klinkenspitze 24 bei ihrer Abwärtsbewegung den Punkt 25a' im Vektordiagramm erreicht hat, erfolgt die
Freigabe der Betätigungsfeder 35, welche an ihrer Spitze das Betätigungsglied 34 trägt. Die aus der
Betätigungsfeder 35 und dem Betätigungsglied 34 gebildete Betätigungseinrichtung schnellt dann in
Richtung zum Membranschalter 30 und sie bewirkt die Schließung der Kontakte der Schaltstelle, welche der
Taste 10 zugeordnet ist.
Ein elektrisches Signal, das beim Schließen einer Schaltstelle des Membranschalters 30 im Tastenwerk
erzeugt wird, bewirkt eine Abschaltung bzw. Enderregung des Rückstell-Elektromagneten 42. Dadurch wird
während der Zeit, in der die Taste 10 noch gedrückt wird, der Zwischenhebel 21 durch die Zugfeder 26 in
seiner seitlichen Richtung verschoben, die in der F i g. 4 durch den Vektor 25b dargestellt ist. Bei der Position,
die durch den Vektorpunkt 256 dargestellt ist, berührt die Stützklinke 20 des Zwischenhebels 21 die federnde
Drehklinke 15, aber durch den Schwung des Zwischenhebels 21 bewegt sich dieser weiter in seitlicher
Richtung 25b so lange, bis durch das verschiebbare Lager 22 die seitliche Bewegung begrenzt wird. Ab
diesem Begrenzungspunkt wird dann durch die Zugfeder 26 die Klinkenspitze 24 des Zwischenhebels 21 nach
oben gezogen entsprechend der Bewegungskurve 25c Bei Erreichung des Stellungspunktes 25c' kommt die
Stützklinke 20 des Zwischenhebels 21 mit der gefederten Drehklinke 15 in Eingriff und sie bewirkt,
daß dadurch auch der Tastenhebel 11 angehoben wird sobald eine Freigabe der Taste 10 erfolgt. Nach der
Freigabe der Taste durch die Bedienungsperson wird durch die Rückstellfeder 16 der Tastenhebel 11
vollständig in seine Ruhestellung bzw. Ausgangsposition zurückgeführt und der gefederte Drehhebel nimmt eine
Stellung ein, wie sie in der F i g. 1 abgebildet ist
Die F i g. 2 zeigt das Tastenwerk in einem Stellungszustand, der dem Schnittpunkt der beiden Bewegungsvektoren 25a und 25 £>
entspricht
Die Fig.3 zeigt die generelle Gestalt des Betätigungsgliedes
34 in einer Schnittansicht, aus der zu ersehen ist, daß die Querschnittsfläche des zentralen
Druckstößels 50 kleiner ist als die Querschnittsfläche des Anschlagschulterteiles 51. Da das Betätigungsglied
34 nur aus einem Material besteht und in einem Gießvorgang in einem Stück hergestellt wurde, weist
das Anschlagschulterteil 51 eine steifere Federeigenschaft auf als der zentrale Druckstößel 50. Aus dieser
Schnittansicht ist auch gut zu erkennen, daß der zentrale Druckstößel 50 über den Anschlagschulterteil 51
herausragt und daß, wie die Detailskizze der Fig.2
zeigt, die Spitze des Druckstößels 50 eine Rundung aufweist, die so gestaltet ist, daß sie möglichst die
gleiche Form hat wie die Wölbung der Membran 32 bei geschlossener Schaltstelle. Durch die Anpassung der
Rundung der Spitze des Schaltstößels 50 an die Form der ausgelenkten Membran 32 wird erreicht, daß sich
dadurch eine größere Auflagefläche mit der Membran 32 ergibt und dadurch eine kleinere spezifische
Druckkraft, so daß die Membran weniger beansprucht wird und eine längere Lebensdauer zu erwarten ist.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Betätigungsgliedes 34, das die Erzeugung von Kontaktprellungen in einer Schaltstelle des Membranschalters 30 praktisch unterbunden wird, ist darauf zurückzuführen, daß die wirksame Masse der Betätigungseinrichtung sehr nahe bei der Kontaktstelle liegt, daß außerdem durch die Auflagestellen des Druckstößels 50 auf der Membran 32 und des Anschlagschulterteiles 51 auf der Begrenzungsplatte 36 und die verschiedenen Federsteifigkeiten des Betätigungsgliedes 34 ein sehr stark gedämpftes Gebilde sich ergibt, das auch bei Stoßen und Vibrationen nicht oder nur geringfügig schwingt.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Betätigungsgliedes 34, das die Erzeugung von Kontaktprellungen in einer Schaltstelle des Membranschalters 30 praktisch unterbunden wird, ist darauf zurückzuführen, daß die wirksame Masse der Betätigungseinrichtung sehr nahe bei der Kontaktstelle liegt, daß außerdem durch die Auflagestellen des Druckstößels 50 auf der Membran 32 und des Anschlagschulterteiles 51 auf der Begrenzungsplatte 36 und die verschiedenen Federsteifigkeiten des Betätigungsgliedes 34 ein sehr stark gedämpftes Gebilde sich ergibt, das auch bei Stoßen und Vibrationen nicht oder nur geringfügig schwingt.
Hierzu. 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Druckbetätigbare elektrische Schalteranordnung nach Hauptpatent 16 40444, bei der auf einer
Unterlage aus Isoliermaterial mindestens ein Kon- ΰ taktelement angeordnet ist, über dem mit Abstand je
ein zweites Kontaktelement an der Unterseite einer Membran befestigt ist, die auf einer auf der
Unterlage befindlichen, im Bereich der Kontaktelemente pro Kontaktstelle ein Loch aufweisenden
isolierenden Zwischenschicht aufliegt und mit einer Deckschicht aus einem Elastomer bedeckt ist, wobei
die Zwischenschicht eine vorgegebene konstante Dicke aufweist und aus einem formbeständigen den
Ruhezustand jeweils zweier zusammengehöriger Kontaktelemente mit Sicherheit aufrechterhaltendem
Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß eine auf die Kontaktstelle der Membranschicht einwirkende, die Druckkraft auf
einen zulässigen Wert begrenzende Betätigungseinrichtung, bestehend aus einer Begrenzungsplatte
(36) und einem Betätigungsglied (34), vorgesehen ist, daß die auf der Membranschicht (32) liegende aus
festem Material bestehende Begrenzungsplatte (36) ein mit der Kontaktstelle ausgerichtetes kleineres
Loch als die Zwischenschicht (33) enthält, daß das durch die Einwirkung der Druckkraft auf die
Membranschicht (32) zu bewegbare Betätigungsglied (34) auf der zur Kontaktstelle zeigenden Seite
einen das Loch in der Begrenzungsplatte (36) jo durchdringenden und die Membranschicht (32)
auslenkenden Druckstößel (50) aufweist sowie ein bei geschlossener Kontaktstelle auf der Begrenzungsplatte
(36) aufliegendes Anschlagschulterteil (51) und daß der Drucksiößel (50) das Anschlagschulterteil
(51) in axialer Richtung in einer Länge überragt, die so gewählt ist, daß bei aufliegender
Anschlagschulter der Druckstößel (50) auf die geschlossene Kontaktstelle nur den zulässigen
Druck ausübt
2. Schalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Betätigungsglied (34) der
Druckstößel (50) zentral angeordnet ist, daß dessen freies Ende eine Rundung aufweist, die an die Form
der ausgelenkten Membranschicht (32) bei geschlossener Kontaktstelle angepaßt ist und daß das
Anschlagschulterteil (52) mit Abstand den Druckstößel (50) umgibt (F i g. 3).
3. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied
(34) aus einem gummiähnlichen Material besteht und daß das Anschlagschulterteil (51) eine
größere Federsteife als der Druckstößel (50) aufweist.
4. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Betätigungsglied (34) aus einem Chloropren-Polvmerisat besteht.
5. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (34) auf dem freien Endbereich einer einseitig
eingespannten, auslenkbaren und die Druckkraft erzeugenden Blattfeder (35) befestigt ist, daß diese
Blattfeder (35) im Ruhezustand eines Tastenwerkes gespannt ist, und daß bei Betätigung einer der
Kontaktstelle zugeordneten Taste (10) nach einem bestimmten Leerhub die Klinke (24) eines Zwischenhebels
(21) die Blattfeder (35) freigibt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15790971A | 1971-06-29 | 1971-06-29 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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