DE2341521B2

DE2341521B2 - Drucktastenschalter

Info

Publication number: DE2341521B2
Application number: DE19732341521
Authority: DE
Inventors: Masaki Monguchi Suzumura (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1973-08-16
Publication date: 1977-09-22
Also published as: US3898421A; NL155674B; DE2341521C3; NL7311342A; FR2196515B1; FR2196515A1; CA998413A; GB1441765A; DE2341521A1; IT990274B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Drucktastenschalter mit einer elektrisch leitenden Platte aus einem elastischen Material, die eine Erhebung aufweist, deren Innen- und Außenfläche rotationssymmetrisch ist, wobei die Innenfläche im zentralen Bereich der Erhebung die Form einer Kugelkalotte hat, und mit mindestens einem Kontakt, der in einem vorgegebenen Abstand von der elektrisch leitenden Platte auf der konkaven Seite der Erhebung gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Erhebung durch Aufbringung einer von einer Drucktaste ausgeübten Kraft mit einer Schnappbewegung von der konvexen Ruhestellung in eine Arbeitsstellung verformbar und mit dem Kontakt in Berührung bringbar ist.

Bei einem in der DT-OS 2132 329 beschriebenen Drucktastenschalter dieser Gattung besteht die das Kontaktelement bildende Erhebung aus einem Segment in Form eines stumpfen Sphäroids. Diese Ausgestaltung der Erhebung hat zur Folge, daß sie bei Aufbringung einer Kraft mit einer einstufigen Schnappbewegung von der konvexen Ruhestellung in eine konkave Arbeitsstellung verformt und mit dem Kontakt in Berührung gebracht wird. Von dem Augenblick an, wo die Erhebung mit dem Kontakt in Berührung gelangt, besteht jedoch kein weiteres Schaltspiel mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen bekannten Drucktastenschalter dahingehend zu verbessern, daß sich ein Schaltspiel ergibt, nachdem die Erhebung mit dem Kontakt in Berührung gelangt ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich an den zentralen Bereich der Innenfläche eine Randzone anschließt, wobei am Übergang vom zentralen Bereich zur Randzone der Winkel der Tangente mit der Rotationsachse der Erhebung sprunghaft zunimmt.

Mit dieser Ausbildung der Erhebung wird erreicht, daß diese mit einer zweistufigen Schnappbewegung verformbar ist, wobei die erste Schnappbewegung der Erhebung beim Niederdrücken derselben den Schalter schließt, während die zweite Schnappbewegung als wirkungsloser Bewegungsspieiraum dieni. Die zweistufige Schnappbewegung hat zur Folge, daß der Schalter bereits nach einem Teil des Gesamthubes der Drucktaste geschlossen ist, wodurch ein flattern des Schalters verhindert wird. Da die zweite Schnappbeweguiig der Erhebung beim Niederdrücken der Drucklaste als unwirksamer Bewegungsspielraum zur Verfugung steht, wird das Schallgefüh! verbessert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter bevorzugter Ausfiihrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. la bis Id im Längsschnitt verschiedene Stufen der Verformung der das Kontaktelemcnt des Drucktastenschalters bildenden Erhebung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Drucktastenschalters,

Fig. 3 und 4 Längsschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele eines Drucktastenschalters,

F i g. 5a und 5b Ausführungsbeispiele von kugelkalotteniörmigen Erhebungen mit einem biegsamen, abgesetzten Rand und

Fig. 6 und 7 Längsschnitte durch weitere Ausführungsbeispiele eines Drucktastenschalters.

In den Fig. la bis Id sind Zwischenstufen des Schaltvorgangs bei einem Ausführungsbeispiel eines Drucktastenschalters dargestellt. Dieser Drucktastenschalter umfaßt eine Schaltungsplatte 9 mit Kontakten 10 und 10', die auf dieser nach Art einer gedruckten Schaltung ausgebildet sind, eine elektrisch leitende Platte 11 mit einer kugelkalottenförmigen Erhebung 20, die für eine zweistufige Verformung einen biegsamen, abgesetzten Rand aufweist, sowie eine Zwischenlage 12 in Form einer Lochplatte, welche die Platte 11 von der auf der Schaltungsplatte 9 ausgebildeten gedruckten Schaltung isoliert. Zum Schließen des zugehörigen elektrischen Kreises wird die kugelkalottenförmige Erhebung 20 der leitenden Platte 11 aufgrund ihrer Biegsamkeit mit den Kontakten 10 und 10' in Berührung gebracht.

Fig. la zeigt den Schalter in seiner geöffneten Ruhestellung, wobei kein Druck auf die kugelkalottenförmige Erhebung 20 ausgeübt wird. Sobald auf die Erhebung 20 eine Druckkraft ausgeübt wird, um den Schalter zu schließen, biegt sich die elektrisch leitende Platte 11 um den biegsamen, abgesetzten Rand der kugelkalottenförmigen Erhebung 20, wie dies in F i g. Ib gezeigt ist. Als erster Verformungsschritt wird danach der biegsame, abgesetzte Rand mit der Schaltungsplatte 9 in Berührung gebracht, wie dies in F i g. Ic gezeigt ist. In diesem Augenblick kommt der biegsame, abgesetzte Rand mit den Kontakten 10 und 10' auf der Schaltungsplatte 9 in Berührung, so daß der Stromkreis geschlossen ist. Danach erfährt die Platte 11 den zweiten Veriormungsschritt, wie er in Fig. Id dargestellt ist. Auf diese Weise wird auch nach dem Schließen des Schalters für ausreichenden Bewegungsspielraum gesorgt.

Wenn die mit der kugelkalottenförmigen Erhebung 20 versehene Platte 11 eine ausreichende Elastizität hat, dann springt die Erhebung 20 schnell in ihre konkave Arbeitsstellung um. Darüber hinaus springt sie bei der Aufbringung einer Druckkraft aber so lange nicht um, bis eine vorbestimmte Druckkraft erreicht ist. Danach erfährt sie jedoch eine sprungartige Verformung, sobald diese Grenze überschritten ist.

Wenn die aufgebrachte Druckkraft abgesetzt wird, kehrt die Erhebung 20 schnell in ihre konvexe Ruhestellung zurück, wobei sie sich von den Kontakten »0 und JO' trennt, so daß der zugehörige elektrische Kreis geöffnet wird. Auf diese Weise wird der

elektrische Kreis geschlossen und geöffnet. Da dies durch schnelle Schaltvorgänge erfolgt, ist ein zuverlässiger Betrieb sichergestellt. Ferner kann auch der Punkt, an dem Schaltvorgiing einsetzt (I" ig. Ic), während der Gesamtverformung von dem Zustand nach Fig. la zu dem Zustand nach Fig. Id, die dem Gesamthub der Drucktaste entspricht, in der Weise geeignet festgelegt werden, daß ein ausreichendes Schaltspiel für die Verformung vom Zustand gemäß Fig. Ic in den Zustand gemäß Fig. Id vorhanden ist. Dadurch wird eine äußerst feinfühlige Bedienung erreicht die nur geringe Schaltkräfte erfordert.

In F i %. 2 ist eine Abwandlung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispieles dargestellt. Bei dieser Ausführungsform stehen die Kontakte 10 und die elektrisch leitende Platte 11 in dauernder Berührung und beim Schließen des Schalters wird lediglich der biegsame, abgesetzte Rand der kugelkalottenförmigen Erhebung 20 der Platte 11 mit dem anderen Kontakt 10' •n Berührung gebracht.

Die F i g. 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele von Drucktastenschaltern, bei denen von den vorbeschriebenen Anordnungen Gebrauch gemacht wird. Bei diesen Ausführungübeispielen ist eine Drucktaste 44, die aus isolierendem Material besteht, in einer öffnung angeordnet, die in der Oberseite eines Rahmens ausgebildet ist. Unterhalb der Drucktaste 44 befindet sich eine der vorbeschriebenen Anordnungen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g„3 umfaßt die Schalteranordnung eine Schaltungsplatte 9 mit Kontakten 10 und 10' sowie zugehörige Zuleitungen, eine elektrisch leitende Platte 11 und eine Zwischenlage 12, die die leitende Platte 11 im geöffneten Zustand des Schalters gegenüber den Kontakten isoliert. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 steht der Kontakt 10 in ständiger Berührung mit der leitenden Platte 11, und beim Schließen des Schalters wird der biegsame, abgesetzte Rand der kugelkalottenförmigen Erhebung 20 der leitenden Platte 11 lediglich mit dem anderen Kontakt 10' in Elerührung gebracht. Bei Betätigung dieser Ausführungsbeispiele durch Niederdrücken der Drucktaste 44 wird die leitende Platte 11 durchgebogen und während des ersten Verformungsschrittes mit den Kontakten 10 und 10' bzw. nur mit dem Kontakt 10' in Berührung gebracht, wobei der zweite Verformungsschritt lediglich als Schaltspiel nach dem Schließen des Schalters vorgesehen ist. Auf diese Weise wird das Schließen und öffnen des zugehörigen elektrischen Kreises bewirkt.

Die Geschwindigkeit des Umspringens und die Rückstellkraft für die Erhebung können in geeigneter Weise durch entsprechende Wahl der Steifigkeit und der Dicke der elektrisch leitenden Platte sowie der Form und der Abmessungen des biegsamen, abgesetzten Randes der kugelkalottenförmigen Erhebung festgelegt werden.

Die F i g. 5a und 5b zeigen mögliche Formen der kugelkalottenförmigen Erhebung mit biegsamem, abgesetztem Rand fü^· die zweistufige Verformung. Diese und andere Formen können in geeigneter Weise so ausgewählt werden, daß die gewünschten Werte für die Schallkraft, den Hub usw. des Drucktastenschalters erreicht werden. Den in den F i g. 5a und 5b gezeigten

₄₀

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₅₅ Beispielen für die Ausbildung der Erhebung ist das Merkmal gemein, daß sich an den zentralen Bereich der Innenfläche eine Randzone anschließt, wobei am Übergang vom zentralen Bereich zur Randzone der Winkel der Tangente mit der Rotationsachse der Erhebung sprunghaft zunimmt.

Die F i g. 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines Drucktastenschalters. Jedes dieser Ausführungsbeispiele umfaßt einen Rahmen 51, eine Drucklaste 52 aus isolierendem Material, die in einer öffnung in der Oberseite des Rahmens 51 verschiebbar ist, eine elektrisch leitende Platte 53, die unterhalb der Drucktaste 52 angeordnet ist und eine kugelkalottenförmige Erhebung aufweist, Koniakte 54 und 54', die der Erhebung gegenüberliegen und auf einer Schaltungsplatte 56 angeordnet bzw. ausgebildet sind, ein kleines Loch 55 in der Schalungsplatte 56 sowie eine Zwischenlage 57 in Art einer Lochplatte, die zur elektrischen Isolierung der Platte 53 sowie für Zuleitungen zu den Kontakten 54 und 54' vorgesehen ist.

Wenn im Betrieb die Drucktaste 52 niedergedrückt wird, erfährt die Erhebung der elektrisch leitenden Platte 53 eine elastische Verformung und wird mit den Kontakten 54 und 54' in Berührung gebracht, so daß der zugehörige elektrische Kreis geschlossen wird. Dabei wird ebenfalls eine zweistufige Verformung der Erhebung bewirkt, um ein Schaltspiel nach dem Schließen des Schalters zu erreichen. Wenn der ausgeübte Druck aufgehoben wird, wird der elektrische Kreis geöffnet. Dies erfolgt durch die elastische Rückstellkraft der leitenden Platte 53. Das Loch 55 hat die Aufgabe, beim Rückstellen der Erhebung Luft in den Raum zwischen der Schaltungsplatte 56 und der Platte 53 eintreten zu lassen, damit die Rückstellung nicht durch einen Unterdruck in diesem Raum behindert ist.

Die Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drucktastenschalters, das sich von demjenigen nach F i g. 6 lediglich dadurch unterscheidet, daß an der Unterseite der Schaltungsplatte 56 ein gewebeartiger Isolator 58 aus Fasern vorgesehen ist, der als Filter dient. Dieser Filter 58 hat die Aufgabe, das Eindringen von Staub und Schmutzteilchen in den Raum unterhalb der Erhebung durch das Loch 55 zu verhindern.

Für das gewebeähnliche, isolierende Filter 58 aus Fasern kann poröses oder netzartiges Material verwendet werden, das den Durchtritt von Luft, aber nicht von in der Luft enthaltenem Staub erlaubt. Zu diesem Zweck ist Filz am besten geeignet, aber auch Kunststoff, wie z. B. Urethanschaum mit kleinen, gleichmäßig verteilten Poren kann zu diesem Zweck verwendet werden. Das Filter kann sich über die gesamte Rückseite der Schaltungsplatte 56 oder nur über das kleine Loch 55 erstrecken.

Durch die besondere Ausbildung der Erhebung in der elektrisch leitenden Platte sowie durch das kleine Loch in der Schaltungsplatte wird das Problem der Schalterschwingungen und der Aufprallfolgen beseitigt. Auch das Flattern des Schalters wird auf einen Kleinstwert gebracht. Ferner ist eine zuverlässige Rückstellung gewährleistet. Darüber hinaus kann durch das Filter ein Kontaktversagen durch Ansammlung von Staub auf den Kontakten verhindert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

.2,

Patern ,inspruch:

Drucktastenschalter mit einer elektrisch leitenden Platte aus einem elastischen Material, die eine s Erhebung aufweist, deren Innen- und Außenfläche rotationssymmetrisch ist, wobei die Innenfläche im zentralen Bereich der Erhebung die Form einer Kugelkalotte hat, und mil mindestens einem Kontakt, der in einem vorgegebenen Abstand von n, der elektrisch leitenden Platte auf der konkaven Seite der Erhebung gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Erhebung durch Aufbringung einer von einer Drucklaste ausgeübten Kraft mit einer Schnappbewegung von der konvexen Ruhestellung i<, in eine Arbeitsstellung verformbar und mit dem Kontakt in Berührung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den zentralen Bereich der Iniienfläche eine Randzone anschließt, wobei am Übergang vom zentralen Bereich zur Randzone der Winkel der Tangente mit der Rotationsachse der Erhebung (20; 53) sprunghaft zunimmt.