DE2309041A1

DE2309041A1 - Drucktastenbedienungselement mit durchschusskupplung

Info

Publication number: DE2309041A1
Application number: DE19732309041
Authority: DE
Inventors: Jean Hubertus Josef Lorteije; Henricus Cornelis Adrianus Put; Ernst Machiel Schmidt
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-03-04
Filing date: 1973-02-23
Publication date: 1973-09-06
Also published as: DE2309041B2; US3829646A; SE383665B; FR2174938B1; FR2174938A1; GB1375333A; IT977943B; JPS48104082A; CA987715A; JPS5326661B2; NL7202909A

Description

PHX.6182.

DEEN/EVH. Dipl-Teg. F.-J. KUPFERMANN

Patentanwalt "5^fIQD/ 1 Awnedir: N.^v> PhiHf 3'Glo8^%4i5."?pe'.fabnfcken 4ί W U 5 U ** I

Akte Na PHN 6182

Anmeldung vom: 21 β 2 »73

Drucktastenbedienungselement mit Durchschusskupplung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bedienungselement für eine Kontaktvorrichtung mit einem verhältnismässig steifen ersten Hohlteil aus elastischem zusammendrückbarem Werkstoff, demgegenüber ein über eine zusafmmendrtickbare Kupplung am ersten Teil aufgehängter und mit einem Druck« element versehener zweiter Teil aus elastischem zusammendrückbarem Werkstoff bewegbar ist, wobei die beiden koaxial zueinander angeordneten Teile und die zusammendrückbars Kupplung aus einem Ganzen hergestellt sind.

Bei einem bekannten (aus der französischen Patentschrift 1,216,717) Bedienungselement der eingangs genannten Art besteht die Kupplung aus einen; Ring aus zusammendrückbar: Werkstoff mit nahezu gleicher elastischer Formänderung über

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den ganzen Querschnitt. Der während der Kontaktbewegung ausgeführte Hub ist bei dem vorgenannten Bedienungselement so bemessen, dass ein Ueberschreiten eines Maximums (Druckpunkt) an der Kupplung zuführbarer Druckenergie nicht vorkonnt, Der Nachteil eines solchen Bedienungselementes ist, dass die bedienende Person keinen deutlichen Hinweis bekommt, ob ein guter elektrischer Kontakt stattgefunden hat. Um dies sicherzustellen, ist Voraussetzung, dass immer eine verhältnismässig grosse Bedienungskraft ausgeübt werden muss. Solches führt jedoch leicht zur Beschädigung oder zu frühzeitigem Verschleiss der Kontakte« Selbst in dem Falle, in dem das genannte Bedienungselement einen derart grossen Hub erfordern würde, dass ein Maximum an der Kupplung zuftihrbarer Druckenergie auftreten kann, wird dieses Maximum nicht so gross sein, um der bedienenden Person einen deutlichen Hinweis zu geben, ob ein guter elektrischer Kontakt stattgefunden hat. Die Ursache liegt darin, dass die der bekannten Kupplung zugeführte Verformungsenergie aus einem verhältnismässig grossen Anteil Beugungsenergie und aus einem verhältnismässig kleinen Anteil Druckenergie besteht. Gerade das Ausmass der Zusammendrückurl g der Kupplung ist durch die grosse Federsteifheit für das Auftreten eines deutlichen Druckpunkts massgebend.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Eodiemuigselements mit zusammendrückbarer Kupplung, bei dem der beschriebene Nachteil vermieden wird.

Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die zusammendrückbare Kupplung einen verhältnismässig steifen Teil enthalt, der einerseits durch einen verhältnisn!'ssig

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schlaffen Teil mit dem einen Teil aus elastischem Werkstoff •und andererseits durch einen gleichfalls verhältnismässig schlaffen Teil mit dem anderen Teil aus elastischem Werkstoff verbunden ist, wobei das Bedienungselement mit einem mit des beweglichen zweiten Teil verbundenen Druckrand versehen ist, der während der Kontaktbewegung den verhältnismässig steifen Teil der Kupplung zusammendrückt.

Die Erfindung bezweckt weiter die Schaffung eines Bedienungselementes, dessen Druckelement sogar bei sehr großer Bedienung den zu schaltenden Kontakten keinen Schaden zufügen kann.

Die Erfindung kennzeichnet sich weiter dadurch, dass der bewegliche zweite verhältnismässig steife Teil mit einer geschmeidigen und mit dem genannten Druckelement verbundenen Membrane versehen ist.

Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung dargestellter AusfUhrungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in vergrössertem Masstab einen teilweise^ Querschnitt durch ein Bedienungselement nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Kontaktvorrichtung in der Ruhe-Stellung mit einem Bedienungsele-eai nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Kontaktvorrichtung nach Fig. 2 in dor Schalt-Stellung.

Fig. h zeigt zum Teil in Ansicht und zum Teil in Querschnitt eine mehrfache Kontaktvorrichtung mit einer An?:? hl erf induiigsßemiißßen Bed ienungso lemon ton.

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Das in Fig. 1 in der Ruhe-Stellung dargestellte

Bedienungselement enthält einen, zur besseren Veranschaulichung auf einer Unterstützung 1 aufgestellten Aussenzylinder 3 aus elastischem zusammendrückbarem Werkstoff■, worin koaxial zur Zylinderachse ein Innenzylinder 5 aus gleichem Werkstoff mittels einer ringförmigen bzw. rinnenförmigen Kupplung 7 aufgehängt ist. Die Kupplung 7 kann auch aus einer Anzahl Brückenteilen bestehen. Die Zylinder 3 und 5 sind zusammen mit der Kupplung 7 aus einem Ganzen hergestellt, vorzugsweise durch Pressen oder Spritzguss. Das Bedienungselement kann aus elastischen hochpolymeren Werkstoffen wie z.B. einer natürlichen oder synthetischen Gummiart bestehen. Durch die Wanddicke sind die Zylinder 3 und 5 verhältnismässig steif. Die Kupplung 7 enthält einen verhältnismässig steifen Teil 9 t der einerseits durch einen verhältnismässig schlaffen Teil mit dem Innenzylinder 5 und andererseits durch einen gleichfalls verhältnismässig schlaffen Teil 13 mit dem Aussenzylinder 3 verbunden ist. Im Innenzylinder 5 befindet sich eine geschlossene scheibenförmige Membrane 15t an der ein Druckelement 17 angeformt ist. Das Druckelement kann auch über Brückenteile mit dem Innenzylinder 5 verbunden sein. Teil 9 ist dicker als die Teile 11 und 13.

Eine geschlossene Membrane wird jedoch bevorzugt, wenn an den Staubschutz hohe Anforderungen gestellt werden.

Statt eines angegossenen bzw. angespritzten Druckelements 17 kann z.B. auch ein eingepresster Stift angewandt werden. Die Membrane 15 hat solche Dicke, dass sie bei einer auf das Druckelement 17 ausgeübten Kraft über oinen noch

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näher zu beschreibenden Abstand durchbiegt. Im Innenzylinder ist eine Taste 19 angeordnet, die an einer an der Innenwand des Zylinders angeformten Schulter 21 anliegt. Die Taste 19 kann Im Innenzylinder 5 klemmend befestigt sein oder mit dem Innenzylinder 5 verklebt werden. Weiter ist es möglich, die Taste 19 mit den Zylindern 3 und 5 und der Kupplung 7 zusammen als ein Ganzes zu pressen. Die Taste wird dann jedoch etwas von der in Fig.^r 1 gezeigten Form abweichen. Die Taste 19 ist mit einem kreisförmigen Druckrand 23 versehen, der während der Kontaktbewegung mit der Kupplung 7 zusammenarbeitet. Der Druckrand 23 kann sich In der Ruhe-Stellung des Bedienungselements sowohl in einiger Entfernung über der Kupplung 7 befinden als an der Kupplung 7 anliegen. In den Fig. 2 und ist in der Ruhe-Stellung bzw. in der Schalt-Stellung eine Kontaktvorrichtung dargestellt, die mit einem Bedienungseloment nach der Erfindung versehen ist. Wie noch näher erläutert wird, ist ein erfindungsgemässes Bedienungselement für Kontaktvorrichtungen, wie in den Fig. 2-und 3 dargestellt, besonders geeignet· Eine solche Kontaktvorrichtung umfasst ein elektrisch isolierendes Substrat 25» auf dem sich ein Metallkontaktstreifen 27 befindet. Der Kontaktstreifen kann z.B. mit aus der sogenannten Druckschaltung bekannten Technikes, angebracht sein. Auf dem Kontaktstreifen 27 ist ein isolierendes Substrat 29 angebracht, das durch die Oeffnung 31 den Kontaktstreifen 27 unterbricht. Ueber das Substrat 29 liegt ein die Oeffnung 31 überbrückender biegsamer Metallkontaktstreifen 33. Ein erfindungsgemässes Bedienungselement ist mit Hilfe einer biegsamen elektrisch isolierenden Folie 35 an

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die Zusammensetzung.der genannten Substrate und Streifen geheftet. Die Taste 19 ist in eine Platte 37 eingeführt, die auf dem Aussenzylinder 3 des Bedienungselements angeordnet ist. Die Wirkungsweise eines Bedienungselements nach der Erfindung wird im nachfolgenden anhand der Fig. 1,2 und erläutert.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten AusfUhrungsform, bei der der Druckrand 23 in der Ruhe-Stellung in geringer Entfernung über der Kupplung 7 liegt, wird beim Drücken der Taste 19 der Uebergang zwischen Teil 11 und Teil 9 der Kupplung 7 zunächst über einen kleineren Abstand als das Druckelement 17 bzw. der Innenzylinder 5 verlagert. Infolgedessen berührt der Druckrand 23 erst bei einigermassen fortgeschrittener Eindrückung die Kupplung 7. Der verhältnismässig steife Teil 9 der Kupplung 7 ist dabei einigermassen durchgebogen, gleichsam um den verhältnismässig schlaffen Teil 13 der Kupplung scharnierend. Im Moment der Berührung des Druckrandes 23 ist die Stellung von Teil 9 so geworden, dass die der Taste 19 zugeführte Energie zum grössten Teil in der Zusaminendrückung von Teil 9 und nur zum geringen Teil in der Biegung von Teil 9 zum Ausdruck kommt. Ein kleiner Teil der Energie kommt weiter in der Verformung der als elastisches Scharnier arbeitenden verhältnismässig schlaffen Teile 11 und 13 der Kupplung 7 zum Ausdruck. Es dürfte einleuchten, dass bei weiterer Eindrückung der Taste 19 ein Zusammenpressen von Teil 9 zwischen Teil 13 und dem Druckrand 23 erfolgt, bis zum Moment, wo Teil 9 gleichsam um den als elastisches Scharnier arbeitenden Teil 13 umklappt.

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Teil 9 sucht sich hierdurch einen Zustand mit viel geringerer Energie, was für die bedienende Person deutlich fühlbar ist. Der deutlichste Druckpunkt tritt auf, wenn der Druckrand 23 in der Nähe des Uebergangs zwischen Teil 9 und Teil 11 der Kupplung 7 angreift. Während des Eindrückens der Taste 1Q hat inzwischen das Druckelement 17 die biegsame Folie 35 berührt, so dass der biegsame Kontaktstreifen 33 bei weiteres Eindrücken an den Kontaktstreifen 27 gepresst wird, und die Kontaktstreifen 27 und 33 elektrisch verbunden werden. Der Aussendurchmesser von Taste 19 ist so bemessen, dass Taste stets in die Ruhe-Stellung zurückkehrt. Bei einem zu grosses Durchmesser würde die Reibung zwischen der Kupplung 7 und dem Druckrand 23 eine Rückkehr in die Ruhe-Stellung verhindern, Bei einer besonderen Ausführungsform eines erfindungsgenSsse=. Bedienungselements ist der Innenzylinder 5 solcher Länge, dass an dessen Unterseite ein als Anschlag funktionierender Rand 39 entsteht. Der Abstand zwischen diesem Rand 39 t^d der freien Endfläche des Druckelements 17 bestimmt zusagen mit der Steifheit von Membrane 15 den maximalen Kontaktdruck, der zwischen den Kontaktstreifen 27 und 33 auftreten kann, sowie die maximale Durchbiegung der Membrane 151 mit der das Druckelement 17 verbunden ist. Insbesondere bei Kontaktvorrichtungen, die einen äusserst empfindlichen biegsamen Kontaktstreifen haben, ist eine Begrenzung des Kontaktdruck* von Interesse. Es ist nämlich durchaus möglich, dass die Druckpunktwirkung der Kupplung 7 an sich noch nicht genügend Anlass zu einer sorgfältigen Bedienung gibt und nicht als Hinweis auf einen hergestellten Kontakt angenommen oder

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erfahren wird. Es sei noch erwähnt, dass Bedienungselemente nach der Erfindung auch in Verbindung mit Kontakten angewandt werden können, wobei zwei verhältnismässig feste Kontaki· zungen aneinander gedrückt werden müssen. Bei solchen Kontakte: ist eine Kontaktdruckbegrenzung nicht immer notwendig. Bas Druckelement 17 kann in solchen Fällen durch einen VorapruEg gebildet werden, der an einem nicht hohlen, massiven Innenzylinder 5 steif befestigt ist. Die ortsfeste Kontaktzunge bildet dann den Anschlag. Weiter ist es möglich, beim Fortlassen einer Kontaktbegrenzung im Bedienungselement die •federnd angeordnete Kontaktzunge auf eine an sich bekannte Weise an einen ortsfesten Anschlag anlaufen zu lassen.

Nach der Darstellung in Fig. 4, deren Bezugszeichen denen der übrigen Figuren entsprechen, ist es möglich, nehrere erfindungsgemässe Bedienungselemente in einer mehrfachen ψ Kontaktvorrichtung anzuwenden, die z.B. für Anwendung in Taschenrechenmaschinen geeignet ist. Diese Bedienungselenenxe können sowohl einzeln als in einem Male hergestellt werden. Im letzteren Fall ist nicht mehr von getrennten Aussenzylindern 3 die Rede, sondern von einer elastischen hochpolymeren Schicht 41 aus einem Stück, worin alle Bedienungselecer:· eingepresst sind. Durch Bildung der Tasten 19 gemäss der in Fig. 4 gezeigten Form kann die Führungsplatte 37 für die Tasten 19 entfallen, und durch an den Tasten 19 gebildete und in Oeffnungen 45 in der Schicht 41 scharnierende Arme kj ersetzt werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜECHE:

1·,! Bedienungselement für eine Kontaktvorrichtung mit einem verhältnismässig steifen ersten Hohlteil aus elastischem zusammendrückbarem Werkstoff, demgegenüber ein über eine zusammendrückbare Kupplung am ersten Teil aufgehängter zweiter Teil aus elastischem zusammendrückbarem Werkstoff bewegbar ist, welcher zweite Teil mit einem Druckelement versehen ist, wobei die beiden, koaxial zueinander angeordneten Teile und die zusammendrückbare Kupplung aus einem Ganzen hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammendrückbare Kupplung einen verhältnismSssig steifen Teil enthält, der einerseits durch einen verhältnismässig schlaffen Teil mit dem einen Teil aus elastischem Werkstoff und andererseits durch einen gleichfalls verhältnismässig schlaffen Teil mit dem anderen Teil aus elastischem Werkstoff verbunden ist, wobei das Bedienungselement mit einem mit dem beweglichen zweiten Teil verbundenen Druckrand versehen ist, der während der Kontaktbewegung den verhältnismässig steifen Kupplungsteil zusammendrückt.

2« Bedienungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne' dass der bewegliche zweite, verhältnismässig steife Teil mit einer geschmeidigen Membrane versehen ist, mit der das genannte Druckelement verbunden ist.

3·, Bedienungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung ringförmig mit dem ersten und zweiten, verhältnismässig steifen Teil verbunden ist.

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k. Bedienungselement nach Anspruch 3 ι dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung einen gekrümmten ringförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Krümmung der Richtung der kontaktierenden Bewegung hauptsächlich entgegengesetzt gerichtet ist.

5» Bedienungselement nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche zweite, verhältnismassig steife Teil einen ringförmigen Anschlag besitzt. 6» Kontaktvorrichtung mit einem Bedienungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche Kontaktvorrichtung wenigstens einen in einer ersten, ebenen Fläche liegenden biegsamen ersten Kontaktstreifen, sowie wenigstens einen zweiten Kontaktstreifen enthält, der in einer, in einiger Entfernung von der ersten ebenen Fläche liegenden, zweiten ebenen Fläche angeordnet ist, wobei über das am Bedienungselement gebildete Druckelement der biegsame erste Kontaktstreifen durch eine Oeffnung, die in einer zwischen dem ersten und zweiten Kontaktstreifen liegenden elektrisch isolierenden Schicht vorgesehen ist, mit dem zweiten Kontaktstreifen in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsfeste, verhältnismässig steife Teil des Bedienungselements mit Hilfe einer Haftschicht an der Kontaktvorrichtung befestigt ist.

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