DE2309041C3

DE2309041C3 - Push button control element with push-through coupling

Info

Publication number: DE2309041C3
Application number: DE19732309041
Authority: DE
Inventors: Jean Hubertus Josef; Schmidt Ernst Machiel; Put Henricus Cornells Adrianus van der; Eindhoven Lorteije (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-03-04
Filing date: 1973-02-23
Publication date: 1977-06-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bedienungselement für eine Kontaktvorrichtung mit einem steifen ersten Hohltcil aus elastischem zusammendrückbarem Werkstoff, demgegenüber ein über eine zusammendrückbar e Kupplung am ersten Teil aufgehängter und mit einem öei einem bekannten (aus der FR-PS 12 16 717) Bedienungselement der eingangs genannten Art besteht die Kupplung aus einem Ring aus zusammendrückbarem Werstoff mit nahezu gleicher elastischer Formänderung über den ganzen Querschnitt. Der während der Kontaktbewegung ausgeführte Hub ist bei dem vorgenannten Bedienungselement so bemessen, daß em Überschreiten eines Maximums (Druckpunkt) an der Kupplung zuführbarer Druckenergie nicht vorkommt. Der Nachteil eines solchen Bedienungselementes ist, daß die bedienende Person keinen deutlichen Hinweis bekommt ob ein guter elektrischer Kontakt stattgefunden hat LJm 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 zuführbarer Druckenergie auftreten kann, wird dieses Maximum nicht so groß sein, um der bedienenden Person einen deutlichen Hinweise zu geben, ob ein guter elektrischer Kontakt stattgefunden hat. Die Ursache liegt darin, daß die der bekannten Kupplung zugerührte Verformungsenergie und aus einem verhältnismäßig großen Anteil Formänderungsenergie und aus einem verhältnismäßig kleinen Anteil Druckenergie besteht. Gerade das Ausmaß der Zusammendrückung der Kupplung ist durch die große Federsteifheil für das Auftreten eines deutlichen Druckpunktes maßgebend.The invention relates to an operating element for a contact device with a stiff first Hohltcil made of elastic compressible material, on the other hand, suspended via a compressible coupling on the first part and with a known (from FR-PS 12 16 717) operating element of the input The coupling consists of a ring made of compressible material with almost the same elastic change in shape over the entire cross-section. The stroke performed during the contact movement is dimensioned in the aforementioned operating element in such a way that pressure energy that can be supplied to the coupling does not exceed a maximum (pressure point). The disadvantage of such an operating element is that the operating person does not get any clear indication of whether a good electrical contact has taken place. To ensure this, it is a prerequisite that a relatively large operating force must always be exercised. However , this easily leads to damage or premature wear of the contacts. Even in the case in which the said operating element would require such a large stroke that a maximum of the pressure energy that can be supplied to the clutch can occur, this maximum will not be so large to give the operator a clear indication of whether a good electrical Contact has taken place. The reason is that the deformation energy added to the known coupling and consists of a relatively large proportion of deformation energy and a relatively small proportion of pressure energy. It is precisely the extent of the compression of the clutch that is decisive for the occurrence of a clear pressure point due to the great spring stiffness.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bedienungselement mit einer einfachen zusammendrückbaren Kupplung zu schaffen, die einen spürbaren Druckpunkt vor Beendigung des Schaltweges aufweist.It is the object of the invention to provide an operating element with a simple compressible coupling create that has a noticeable pressure point before the end of the switching path.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die zusammendrückbare Kupplung einen steifen Teil enthält, der einerscif- durch einen schlaffen Teil mit dem einen Teil aus elastischem Werkstoff und andererseits durch einen gleichfalls 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 steifen Teil der Kupplung zusammendrückt.This object is achieved according to the invention in that the compressible clutch has a contains the stiff part, the scif- through a flaccid part Part with one part made of elastic material and on the other hand with an equally slack part is connected to the other part made of elastic material, the operating element with one with the movable second part connected pressure edge is provided during the contact movement compresses the stiff part of the coupling.

Die Erfindung bezweckt weiter die Schaffung eines Bedienungselementes, dessen Druckelement sogar bei sehr grober Bedienung den zu schaltenden Kontakten keinen Schaden zufügen kann.The invention further aims to create an operating element, the pressure element of which even with very rough operation cannot damage the contacts to be switched.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der bewegliche zweite steife Teil mit einer geschmeidigen und mit dem genannten Druckelement verbundenen Membrane versehen ist.Another embodiment of the invention is that the movable second rigid part with a supple membrane connected to said pressure element is provided.

Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail with the aid of some exemplary embodiments shown in the drawing.

Fig. I zeigt in vergrößertem Maßstab einen teilweisen Querschnitt durch ein Bedienungselement nach der Erfindung.Fig. I shows a partial on an enlarged scale Cross section through an operating element according to the invention.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Kontaktvorrichtung in der Ruhestellung mit einem Bedienungselement nach Fig. 1.Fig. 2 shows a cross section through a contact device in the rest position with an operating element according to FIG. 1.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Kontaktvorrichtung nach F i g. 2 in der Schaltstclluiig.F i g. 3 shows a cross section through the contact device according to FIG. 2 in the Schaltstclluiig.

Fig. 4 zeigt zum Teil in Ansicht und zum Teil imFig. 4 shows partly in view and partly in

Querschnitt eine mehrfache Kontaktvorrichtung mit einer Anzahl erfindungsgemäßer Bedienungselemente.Cross section of a multiple contact device with a number of operating elements according to the invention.

Das in Fig. 1 in der Ruhe-Stellung dargestellte Bedienungselement enthält einen, zur besseren Veranschaulichung auf einer Unterstützung 1 aufgestellten Außenzylinder 3 aus elastischem :-.usammendrückbarem 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 Bedienu'igselement kann aus elastischen hochpolyrneren Werkstoffen wie z.B. einer natürlichen oder synthetischen Gummiart bestehen. Durch die Wanddikke sind die Zylinder 3 und 5 verhältnismäßig steif. Die Kupplung 7 enthält einen steifen Teil 9, der einerseits durch einen schlaffen Teil 11 mit dun Innenzylinder 5 und andererseits durch einen gleichfalls schlaffen Teil 13 z.> mit dem Außen/ylinder 3 verbunden ist. Im lnnen/ylinder 5 befindei sich eine geschlossene scheibenförmige Membrane 15, an der ein Druckelement 17 angeformt ist. Das Druckelement kann auch über Brüekenteile mit dem Innenzylinder 5 verbunden sein. Teil 9 ist dicker als die Teile 11 und 13.The operating element shown in Fig. 1 in the rest position contains an outer cylinder 3, set up on a support 1 for better illustration, made of elastic: - compressible material, in which an inner cylinder 5 made of the same material coaxially to the cylinder axis by means of an annular or trough-shaped coupling 7 is suspended. The coupling 7 can also consist of a number of bridge parts. The cylinders 3 and 5 are produced together with the coupling 7 as a whole, preferably by pressing or injection molding. The operating element can consist of elastic, highly polymeric materials such as a natural or synthetic type of rubber. Due to the wall thickness, the cylinders 3 and 5 are relatively stiff. The coupling 7 includes a rigid portion 9, on the one hand for by a slack portion 11 with dun inner cylinder 5 and the other part by a flaccid member 13 likewise.> With the outer / ylinder 3 is connected. In the inner cylinder 5 there is a closed, disc-shaped membrane 15 on which a pressure element 17 is molded. The pressure element can also be connected to the inner cylinder 5 via bridge parts. Part 9 is thicker than parts 11 and 13.

Eine geschlossene Membrane wird jedoch bevorzugt, wenn an den Staubschutz hohe Anforderungen gestellt werden.A closed membrane is preferred, however, if high demands are made on the dust protection will.

Statt eines angegossenen b/w. angespritzten Druck- γ. elements 17 kann ζ. B. auch ein eingepreßter Stift angewandt werden. Die Membrane 15 hat solche Dicke, daß sie bei einer auf das Druckelement 17 ausgeübten Kraft über einen noch näher zu beschreibenden Abstand durchbiegt. Im Innenzylinder 5 ist eine Taste 19 is 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 I- i g. 1 gezeigten Form abweichen. Die Taste 19 ist mit einem kreisförmigen Druckrand 23 verschen, der während der Kontaktbcwcgung mit der Kupplung 7 zusammenarbeitct. Der Druckrand 23 kann sich in der Ruhe-Stellung des Bedienungsclemcntcs sowohl in einiger Entfernung über der Kupplung 7 befinden als an der Kupplung 7 anliegen. In den F i g. 2 und 3 ist in der Ruhe-Stellung bzw. in der Schah-Stellung eine Kontaktvomehtung dargestellt, die mit einem Bedienungselement nach der Erfindung verschen ist. Wie noch näher erläutert wird, ist ein crfindungsgemäUes Bedicnungselement für Kontaktvorrichtungen, wie in den F i g. 2 und 3 dargestellt, besonders geeignet. Eine solche Kontakt- ss vorrichtung umfaßt ein elektrisch isolierendes Substrat 25. auf dem sich ein Metallkontaktstreifen 27 befindet. Der Kontaktstreifen kann z. B. aus der sogenannten Druckschaltung bekannten Techniken angebracht sein. Aul dem Kontaktstreifen 27 ist ein isolierendes Substrat <«> 29 angebracht, das durch die Öffnung )1 dec. Kontaktstreifen 27 unterbricht. Über das Substrat 29 liegt ein die Öffnung 11 überbrückender biegsamer Metallkontaktstreifen 3J. Ein erfindungsgeniäßes Bedientingsclemem ist mit Hilfe einer biegsamen elck- <., irisch isolierenden Folie 35 an die Zusammensetzung der genannten Substrate und Streifen ^ i'heflet. Die T:i<iin 19 ist in eine Platte 37 eingeführt, die auf demInstead of a cast b / w. injected pressure γ. elements 17 can ζ. B. also a pressed-in pin can be used. The membrane 15 has such a thickness that it deflects over a distance to be described in more detail when a force is exerted on the pressure element 17. A button 19 is arranged in the inner cylinder 5 and rests against a shoulder 21 formed on the inner wall of the cylinder. The button 19 can be clamped in the inner cylinder 5 or glued to the inner cylinder 5. Further, it is possible to press the button 19 with the cylinders 3 and 5 and the clutch 7 together as a whole. The key then becomes something like that in I-i g. 1 may differ from the shape shown. The button 19 is given a circular pressure edge 23 which cooperates with the coupling 7 during the contact. In the rest position of the operating terminal, the pressure edge 23 can be located at some distance above the coupling 7 and rest against the coupling 7. In the F i g. 2 and 3 a Kontaktvomehtung is shown in the rest position and in the Shah position, which is given away with an operating element according to the invention. As will be explained in more detail, a control element according to the invention for contact devices, as shown in FIGS. 2 and 3 shown, particularly suitable. Such a contact device comprises an electrically insulating substrate 25 on which a metal contact strip 27 is located. The contact strip can, for. B. from the so-called printing circuit known techniques. On the contact strip 27 an insulating substrate 29 is attached, which through the opening) 1 dec. Contact strip 27 interrupts. A flexible metal contact strip 3J bridging the opening 11 lies over the substrate 29. A control element according to the invention is attached to the composition of the substrates and strips mentioned with the aid of a flexible elastic, Irish insulating film. The T: i <iin 19 is inserted into a plate 37 which is on the

₄₀ Außenzylinder 3 des Bedienungselements angeordnet ist. Die Wirkungsweise eines Bedienungselements nach der Erfindung wird im nachfolgenden anhand der Fig. 1,2 und 3 erläutert. ₄₀ outer cylinder 3 of the control element is arranged. The mode of operation of an operating element according to the invention is explained below with reference to FIGS. 1, 2 and 3.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, bei der der Druckrand 23 in der Ruhe-Stellung in geringer Entfernung über der Kupplung 7 liegt, wird beim Drücken der Taste 19 der Übergang 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 forgeschrittener Eindrückung die Kupplung 7. Der steife Teil 9 der Kupplung 7 ist dabei einigermaßen durchgebogen, und zwar gleichsam gelenkig um den schlaffen Teil 13 der Kupplung. Im Moment der Berührung des Druckrandes 23 ist die Stellung von Teil 9 so geworden, daß die der Taste 19 zugelührte Energie zum größten Teil in der Zusammendrückung von Teil 9 und nur zum geringen Teil in der Biegung von Teil 9 /um Ausdruck kommt. Ein kleiner Teil der Energie kommt weiter in der Verformung dei als elastisches Scharnier arbeitenden schlaffen Teile 11 und 13 der Kupplung 7 zum Ausdruck. Es dürfte einleuchten, daß bei weiterer Eindrikkung der Taste 19 ein Zusammenpressen vein 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. 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 Druckiand 23 in der Nähe des Übergangs zwischen Teil 9 und Teil 11 der Kupplung 7 angreift. Während des Eindrückcns der Taste 19 hat inzwischen das Druckelement 17 die biegsame Folie 35 berührt, so daß der biegsame Kontaktstreifen 33 bei weiterem Eindrücken an den Kontaktstreifen 27 gepreßt wird, und d'e Kontaktstreifen 27 und 33 elektrisch verbunden werden. Der Außendurchmesser der Taste 19 ist so bemessen, daß Taste 19 stets in die Ruhe-Stellung zurückkehrt. Bei einem zu großen Duichmesscr würde die Reibung zwischen der Kupplung 7 und dem Druckrand 23 eine Rückkehr in die Ruhe-Stellung verhindern. Bei einer besonderen Au.iführungsform eines erfindungsgemäßen Bedienungselemenies ist der Innenzylinder 5 von solcher Länge, daß an dessen Unterseite ein als Anschlag wirkender Rand 39 entsteht. Der Abstand /wischen diesem Rand 39 und der freien Endfläche des Druckelements 17 bestimmt zusammen mit der Steilheit von Membrane 15 den maximalen Kontaktdruck, der zwischen den Kontaktstreifen 27 und 33 auftreten kann, sowie die maximale Durchbiegung der Membrane 15, mit der das Druckelement 17 verbunden ist. Insbesondere bei Kontaktvorrichtiingen. die einen äußerst empfindlichen biegsamen Kontaktstreifen, haben, ist eir.e Begrenzung des Kontaktdruckes von intcresse. Es ist nämlich durchaus mög'ich, daß die Druckpunklwirkung der Kupplung 7 an sich noch nicht genügend Anlaß zu einer sorgfälligen Bedienung gibt und nicht als Hinweis auf einen hergestellten Kontakt angenommen oder erfahren wird. Es sei noch uwähnt, daß Bedienungselemenie nach der Erfindung auch in Verbindung mit Kontakten angewandt werden können, wobei zwei verhältnismäßig teste Kontiikt/ungen aneinander gedrückt werden müssen. Bei solchen Kontakten ist eine Kontaktdruckbegrcn/ung nicht immer notwendig. Das Druckelement 17 kann in solchen Fällen durch einen Vorsprung gebildet werden, der an einen nicht hohlen.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, in which the pressure edge 23 is in the rest position a short distance above the coupling 7, when the button 19 is pressed, the transition between part 11 and part 9 of the coupling 7 is initially over a smaller distance than the pressure element 17 or the inner cylinder 5 is displaced. As a result, the pressure edge 23 only touches the coupling 7 when the indentation is somewhat advanced. The stiff part 9 of the coupling 7 is somewhat bent, as it were articulated around the slack part 13 of the coupling. At the moment of touching the pressure edge 23, the position of part 9 has become such that the energy supplied to the key 19 is for the most part in the compression of part 9 and only a small part in the bend of part 9 / um . A small part of the energy is further expressed in the deformation of the slack parts 11 and 13 of the coupling 7, which work as an elastic hinge. It should be evident that when the button 19 is pressed further, part 9 is pressed together between part 13 and the pressure edge 23, until the moment when part 9 folds over, as it were, around part 13 working as an elastic hinge. Part 9 is looking for a state with much lower energy, which is clearly noticeable for the operator. The clearest pressure point occurs when the pressure face 23 engages in the vicinity of the transition between part 9 and part 11 of the clutch 7. While the button 19 is being pressed in, the pressure element 17 has in the meantime touched the flexible film 35, so that the flexible contact strip 33 is pressed against the contact strip 27 when the button 19 is pressed in further, and the contact strips 27 and 33 are electrically connected. The outer diameter of the key 19 is dimensioned so that key 19 always returns to the rest position. If the Duichmesscr is too large, the friction between the clutch 7 and the pressure edge 23 would prevent a return to the rest position. In a special embodiment of an operating element according to the invention, the inner cylinder 5 is of such a length that an edge 39 acting as a stop is formed on its underside. The distance / between this edge 39 and the free end surface of the pressure element 17, together with the steepness of the membrane 15, determines the maximum contact pressure that can occur between the contact strips 27 and 33, as well as the maximum deflection of the membrane 15 to which the pressure element 17 is connected is. Especially with contact devices. which have an extremely sensitive flexible contact strip, is a limitation of the contact pressure of intcresse. It is in fact quite possible that the pressure point effect of the clutch 7 does not in itself give sufficient cause for careful operation and is not accepted or experienced as an indication of an established contact. It should also be mentioned that the operating elements according to the invention can also be used in connection with contacts, in which case two relatively best contacts must be pressed together. With such contacts, a contact pressure limitation is not always necessary. The pressure element 17 can be formed in such cases by a projection which is not hollow on one.

massiven Innenzylinder 5 steif befestigt ist. Die ortsfeste Kontaktzunge bildet dann den Anschlag. Weiter ist es möglich, beim Fortlassen einer Kontakibegrcnzung im Bedicnungselemcnt die federnd angeordnete Kontaktziinge auf eine an sich bekannte Weise an einen s ortsfesten Anschlag anlaufen zu lassen.massive inner cylinder 5 is rigidly attached. The fixed one The contact tongue then forms the stop. It is also possible, if you omit a contact limit in the Control element is the spring-loaded contact pin to start up in a manner known per se at a stationary stop.

Nach der Darstellung in Fig. 4, deren Bez.ugszeiehen denen der übrigen Figuren entsprechen, ist es möglich, mehrere erfindungsgemäßc Bedicnungselemcnte in einer mehrfachen Kontaktvorrichtung anzuwenden, die /.. B. für Anwendung in Taschenrechenmaschinen geeignet ist. Diese Bedienungselcmenle können sowohl einzeln als in einem Male hergestellt werden. Im letzteren Fall ist nicht mehr von getrennten Außenz.ylindern 3 die Rede, sondern von einer elastischen hochpolymcrcn Schicht 41 aus einem Stück, worin alle Bedienungselemenie eingepreßt sind. Durch Bildung der Tasten 19 gemäß der in F i g. 4 gezeigten Form kann die Führungsplatte 37 für die Tasten 19 entfallen, und durch an den Tasten 19 gebildete und in Öffnungen 45 in der Schicht 41 scharnierende Arme 43 ersetzt werden.As shown in Fig. 4 whose Bez.ugszeiehen which correspond to the remaining figures, it is possible to apply several erfindungsgemäßc Bedicnungselemcnte in a multiple contact device is / .. for example, for use in pocket calculators suitable. These operating elements can be produced both individually and in one go. In the latter case, there is no longer any question of separate outer cylinders 3, but of an elastic, highly polymeric layer 41 made of one piece, into which all the operating elements are pressed. By forming the keys 19 according to the in FIG. 4, the guide plate 37 for the keys 19 can be omitted and replaced by arms 43 formed on the keys 19 and hinged in openings 45 in the layer 41.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Operating element for a contact device with a rigid first hollow part made of elastic compressible material, in contrast to a compressible coupling The second part, suspended from the first part, made of elastic compressible material, is movable is, which second part is provided with a pressure element, the two being coaxial mutually arranged parts and the compressible coupling are made in one piece, characterized in that the compressible coupling (7) has a rigid part (9) contains, on the one hand by a slack part (13) with derc a part (3) made of elastic material and on the other hand by an equally slack part (11) with the other part (5) made of elastic Material is connected, the control element is provided with a pressure edge (23) connected to the movable second part (5), which compresses the rigid coupling part (9) during the contact movement.

2. Operating elements according to claim 1, characterized in that the movable second rigid Part (5) is provided with a flexible membrane (15) with which the pressure element (17) connected is.

3. Control element according to claim I or 2, characterized in that the coupling (7) is annularly connected to the first (3) and second (5) rigid part.

4. Control element according to claim 3, characterized in that the coupling (7) has a having curved annular cross-section, the curvature being the direction of the contacting Movement is mainly opposite.

5. Operating element according to one of claims I to 4, characterized in that the movable second / side rigid part (5) has an annular stop (21).

6. Contact device with a control element according to one of the preceding claims, which contact device has at least one flexible contact device lying in a first flat surface contains first contact strip and at least one second contact strip, which in one, in some distance from the first flat surface is arranged second flat surface, the flexible first contact strip via the pressure element formed on the operating element through an opening in a lying between the first and second contact strips, electrically insulating layer is provided, is brought into contact with the second contact strip, thereby characterized in that the stationary steep part (5) of the control element with the help of an adhesive layer the contact device (29,33) is attached.

Pressure element provided second part made of elastic compressible material is movable, the two coaxially arranged parts and the compressible coupling made in one piece