DE2359971C3 - Elektrischer Tastenschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Tastenschalter für das Tastenfeld z. B. einer Schreib-, Rechen oder ähnlichen Maschine, bestehend aus einem mit einer Taste verbundenen, mehrfach abgebogenen, federnden Kontaktbügel, der mit wenigstens einem Ende ständig auf einer Grundplatte mit feststehenden Kontakten aufliegt und bei Tasienbetätigung zur Kontaktgabe auf der Grundplatte gleitet.

Ein bekannter Tastenschalter dieser Bauart (US-PS 34 82 0b4) weist einen kreisbogenförmig bewegten Kipphebel mit einem federnden Kontaktbügel auf. der mit seinem einen Ende ständig auf einem feststehenden Kontakt einer Grundplatte auflieg·.. Bei Betätigung des Kipphebels gleitet der Kontaktbügel derart auf der Grundplatte, daß sein anderes Ende mit einem /weiten feststehenden Kontakt eine Kontaktverbindung herstellt. Ein solcher Schalter ist jedoch nicht funktionssicher, da beim Schalten weder ein fühlbare Rückmeldung an den Benutzer über die erfolgte Kontaktgabe noch eine Entkopplung des Schaltvorganges vor. der Tastenbetätigung nach Überwinden des Druckpunktes auftritt. Es können somit ungewollte Schaltvorgänge während der Ein- und Ausschaltphase durchgeführt werden.

Ein anderer bekannter Tastenschalter (US-PS 33 05 659) offenbart eine mehrfach abgebogene, in Spreizrichtung beansprucme Rückstellfeder. Die bei den Federenden gleiten dabei auf einer Grundfläche. Diese Gleitbewegung dient jedoch nicht zur Kontaktgabe, da dies durch zwei Kontakte erfolgt. Im übrigen weist auch dieser bekannte Tastenschaltet die bereits genannten Nachteile auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Tastenschalter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art dadurch zu verbessern, daß die Zuverlässigkeit der Kontaktgabe erhöht wird, der Tastenschalter mit einer fühlbaren oder auch akustischen Rückmeldung an den Benutzer über die erfolgte Kontaktgabe ausgestattet wird und ungewollte Schaltvorgänge während der Ein- und Ausschaltphase sowie ein Kontaktprellen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Das plötzliche Spreizen wird demnach von einer der Abbiegungen des federnden Kontaktbügels im Zusammenhang mit auf der Unterseite der Drucktaste eingebarbeiteten Vertiefungen oder Aussparungen bzw. durch wenigstens einen gebogenen Schnappschenkel bewirkt. Der erfindungsgemäßc elektrische Tastenschalter schafft somit die Möglichkeit, daß — nachdem die Taste um einen Hub vorbestimmter Größe niedergedrückt wurde — bei nachlassendem Tastendruck die erforderliche Kontaktverbindung rasch zustande kommt und von der Tastenbetätigung entkoppelt ist. Außerdem wird stets ein prellfreies Schaltver-

halten gewährleistet und eine fehlerhafte Signalgabe vermieden.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend werden einige Aus) Uhrungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Tastenschalter in schaubildlicher Darstellung,

F i g. 2 einen Tastenschalter, dessen Feder in einem _!0 gestellfes,icn Rahmen geführt ist, in Seitenansicht

F i g. 3 eine in einem gestellfesten Rahmen eingespannte Feder in Seitenansicht,

F i g. 4 eine V-förmig gebogene Feder mit Wendel in Seitenansicht.

F i g. 5 einen Tastenschalter mit einer Feder, deren einer Schenkel in die Leiterplatte eingesteckt ist, in Seitenansicht,

Fig.6 feststehende Kontakte der Leiterplatte in Draufsicht.

F i g. 7 ein Mehrfachschaltelement in Form eines mehrfach gebogenen Federbandes in Seitenansicht,

F i g. 8 andere feststehende Kontakte der Leiterplatte in Draufsicht,

F ig.9 einen Tastenschalter, dessen Feder und Tastenknopf ein gemeinsames Bauteil bilden, in Seitenansicht,

Fig. 10 einen Tastenschalter, in dessen Tastenknopf zwei einschenkelige Federn eingespannt sind, in Seiten ansicht und

F i g. 11 eine Tastatur, deren Federn ein gemeinsames Bauteil bilden, in schaubildlicher Darstellung.

Der in F i g. 1 dargestellte elektrische Tastenschalter besteht aus einer mehrere Faltungen aufweisenden Feder 1. einen in einer Tastenplatte 2 geführten Tastenknopf 3 und einer Leiterplatte 4. Der Tastenknopf 3 übergreift unmittelbar den oberen Bereich der Feder I und führt diese gegebenenfalls auch seitlich. Ihre beiden Schenkel liegen ständig auf der Leiterplatte 4 auf, die zwei jeweils einen Pol bildende feststehende Kontakte 5 und 6 aufweist, von denen der Kontakt 6 gegenüber zwei Seiten des Kontaktes 5 angeordnet ist. Der linke Schenkel der Feder 1 ruht in seiner Ausgangslage auf dem feststehenden Kontakt 6 der Leiterplatte 4.

herstellt Der Tastenknopf 3a ist auf seiner unteren Seite mit zwei gekrümmten Schrägflächen IO und einer Vertiefung 11 versehen. In der Ausgangslage des Tastenschalters liegt jeder Scheitel der Feder 1 jn einer

Schrägfläche 10 an. Durch Druck auf den Tastenknopf 3a gleiten die Scheitel auf den Schrägflächen 10 nach innen, wodurch die beiden Schenkel der Feder 1 etwas nach außen spreizen, ohne jedoch bereits eine elektrische Kontaktverbindung herzustellen. Bei einer auf den

ο Tastenknopf 3a ausgeübten Kraft vorbestimmter Größe schnappen die beiden Scheitel in die Vertiefung 11 des Tastenknopfes 3a ein, wodurch die Schenke! der Feder 1 bei abnehmender Kraft auf den Tastenknopf 3<i plötzlich elastisch nach außen spreizen und dabei der

linke Schenkel der Feder 1 eine elektrische Kontaktverbindung herstellu Durch diese Ausbildung des Ta stenknopfes 3a läßt sich der Tastenschalter mit einer taktilen oder auch akustischen Rückmeldung an den Benutzer über die erfolgte Kontakigabe ohne Mehrko-

o sten ausstatten. Zur Erzielung eines definierten Tustenhubes legt sich auch hier der mittlere Schenkel der Fe der 1 auf die Leiterplatte 4.

Bei dem Ausführungsbeispiel eines Tastenschalters nach F i g. 3 ist eine W-förmig gebogene Blattfeder 12 vorgesehen, die in einen gesteilfestcn Rahmen 12 eingesteckt und gehalten ist. Durch Druck auf den Scheitel der Blattfeder 12 in Richtung des Pfeiles 14 spreizen ihre Schenkel 15 zur Herstellung einer elektrischen Kontaktverbindung nach außen in die strichpunktiert dargestellte Lage. Um auch diesen Tastenschalter mit einer taktilen und gegebenenfalls akustischen Rückmeldung an den Benutzer über die erfolgte Kontakigabe auszustatten, sind die Schenkel 15 der Blattfeder 12 derart hervorgewölbt, daß sie sich nach Anlegen einer Kraft vorbeslimmter Größe bei abnehmender Kraft in Richtung des Pfeiles 14 plötzlich durchbiegen, dabei elastisch nach außen spreizen und eine elektrische Kontaktverbindung zwischen den feststehenden Kontakten 5 und 6 der Leiterplatte 4 herstellen. Die taktile Rückmeldung kann auch durch eine nichtlineare, z. B. halbkreisförmige, Knicklinie bzw. durch zwei sich kreuzende lineare Knicklinien in den Schenkeln der Blattfeder erreicht werden. Der Tastentiefgang kann durch einen nicht dargestellten Tastenknopf oder durch eine

Durch Druck auf den Tastenknopf 3 in Richtung des 45 entsprechend gekröpfte Feder begrenzt werden.

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Pfeiles 7 wird die Feder 1 an ihren beiden durch die Faltungen gebildeten Scheiteln nach unten gedrückt. Die beiden Schenkel der Feder 1 spreizen in die strichpunktiert dargestellte Lage nach außen, so daß der Druck auf den Tastenknopf 3 um 90° in die Ebene der Leiterplatte 4 umgelenkt wird. Der linke Schenkel der Feder 1 gleitet dabei auch auf den feststehenden Kontakt 5, so daß durch den linken Schenkel der Feder 1 eine elektrische Kontaktverbindung zwischen den feststehenden Kontakten 5 und 6 hergestellt ist. Der Tastentiefgang wird durch die Feder 1 begrenzt, indem sich ihr mittlerer Schenkel auf der Leiterplatte 4 abstützt. Nach Freigabe des Tastenknopfes 3 ziehen sich die beiden Schenkel der Feder 1 zusammen und stellen den Tastenkopf 3 in seine Ausgangslage zurück.

Der Tastenschalter nach F i g. 2 weist einen gestellfesten Rahmen 8 mit einer Öffnung 9 auf, durch welche die Feder 1 zu ihrer Führung hindurchgesteckt ist. Durch Druck auf den Tastenknopf 3a spreizen die beiden Schenkel der Feder 1 in die strichpunktiert dargestellte Lage nach außen, so daß der linke Schenkel der Feder 1 eine elektrische Kontaktverbindung zwischen den feststehenden Kontakten 5 und 6 der Leiterplatte 4 F i g. 4 zeigt eine V-förmig gebogene Feder 16, die in ihrem Scheitel eine Wendel 17 aufweist. Die auf der Leiterplatte 4 gleitenden Enden der Feder 16 sind ebenfalls nach innen oder außen kreis- oder halbkreisförmig umgebogen. Bei Tastendruck auf den Scheitel der Feder 16 nimmt diese die strichpunktiert dargestellte Lage ein.

In F i g. 5 ist eine Feder 18 dargestellt, deren linker Schenkel dadurch gestellfest angeordnet ist, daß dieser in einen Schlitz 19 der Leiterplatte 4 eingesteckt ist. Der rechte Schenkel der Feder 18 ist in der beschriebenen Weise als Schleifkontakt ausgebildet. Der Scheitel der Feder 18 arbeitet mit einem Tastenknopf 20 zusammen, der zum plötzlichen Herstellen einer elektrischen Kontaktverbindung mit einer ebenen Schrägfläche 21 und einer Vertiefung 22 versehen ist. Sobald der Scheitel der Feder 18 in die Vertiefung 22 einspringt, sprei/i der rechte Schenkel der Feder 18 bei nachlassendem Tastendruck plötzlich nach außen in die strichpunktiert

f>5 dargestellte Lage. Dieser Tastenschalter vermittelt dem Benutzer dadurch, daß die zum llerabdrücken erforderliche Kraft plötzlich abnimmt, eine Rückmeldung über die erfolgte Signalgabe.

Auf der Leiterplatte sind nach Art einer gedruckten Schallung zum Herstellen der Kontaktverbindungen verschiedene Leiterbahnen angeordnet. Jede Leiterbahn 23 (Fig. 1) ist an ihrem freien Ende verbreitert und als feststehender Kontakt 5 bzw. 6 ausgebildet. Die Form der feststehenden Kontakte ist frei wählbar. In F i g. 6 sind Leiterbahnen 23 mit verbreiterten feststehenden Kontakten 24 und 25 in einer anderen Form dargestellt. Zum Herstellen einer Kontaktverbindung wird der Schenkel der Feder von der Lage 26 in die Lage 27 bewegt. Eine weitere Form von feststehenden Kontakten zeigt F i g. 8, nach der drei Leiterbahnen 37. 38 und 39 als Kontakte vorgesehen sind. Zum Herstellen einer Kontaktverbindung wird der Federschenkel von der Lage 26, in der die Leiterbahnen 37 und 38 miteinander verbunden sind, in die Lage 27 bewegt, in der die Leiterbahnen 37 und 39 miteinander verbunden sind. Die Leiterbahn 38 kann ein Blindkontakt sein.

Für eine mehrfache Anordnung von Tastenschaltern können mehrere einzelne Tastenschalter Verwendung finden. Eine besonders einfache Ausbildung ergibt sich jedoch aus F i g. 7. Hier ist ein Mehrfachschaltelement in Form eines Federbandes 28 aus stromleitendem Material vorgesehen, welches mehrmals die Faltung enthält. Dabei ist der rechte Schenkel 29 jedes Schalters steller ausgebildet als der linke Schenkel 30. Bei Druck auf den Scheitel in Richtung des Pfeiles 31 bewegt sich der rechte Schenkel 29 nur um eine geringe Strecke nach rechts, während sich der linke Schenkel 30 zur Herstellung einer Kontaktverbindung um eine größere Strecke nach links bewegt. Da in einem Tastenfeld die Tasten meist in geringen Abständen zueinander angeordnet sind, kann es zweckmäßig sein, den Schenkel 29 mit einer nichtstromleitenden Schicht, z. B. mit einer Isolierkappe 32, zu versehen. Dadurch wird die Herstellung einer elektrischen Kontaktverbindung gleichzeitig durch beide Schenkel 29 und 30, was zu einer falschen Signalgabe führen würde, vermieden.

Eine weitere Ausführungsform eines Tastenschalters ergibt sich aus F i g. 9. Hier ist eine Feder 40 unmittelbar an einem Tastenknopf 41 befestigt bzw. bildet mit diesem ein gemeinsames Bauteil. Werden Tastenknopf 41 und Feder 40 aus Kunststoff oder einem anderen nichtstromleitenden Material hergestellt, ist der auf der Leiterplatte gleitende Teil der Feder 40 mit einer leitenden Schicht versehen. Zur Begrenzung des Tastentiefgangs ist der Tastenknopf 41 mit einem Ansatz 42 versehen, der sich auf die Leiterplatte 4 aufsetzt.

Die Ausführungsform eines Tastenschalters nach Fig. 10 zeigt zwei einschenkelige Federn 43, die in einem Tastenknopf 44 eingespannt sind. Ein Ansatz 45 des Tastenknopfes 44 dient ebenfalls zur Tastenhubbegrenzung. Dabei kann der Ansatz 45 derart gebogen ausgebildet, z. B. gewölbt bzw. geknickt, sein, daß eine taktile oder akustische Rückmeldung an den Benutzer Ober die erfolgte Kontaktgabe dadurch erzielbar ist, daß der Ansatz 45 nach Auslenkung durch eine Kraft vorbestimmter Größe über eine mittlere Totpunktlage hinaus plötzlich elastisch in eine entgegengesetzte Lage umschnappt.

In F i g. 11 ist eine aus mehreren Tastenschaltern gebildete Tastatur z. B. einer Schreib-, Rechen- oder ähnliehen Maschine dargestellt. Die Federn 33 der einzelnen Tastenschalter sind zu einer Platte 34 zusammengefaßt. Die Platte 34 mit den Federn 33 sind aus einem federnden, nichtstromleitenden Material, z. B. einem Kunststoff, hergestellt. Die die elektrische Kontaktvcrbindung zwischen den feststehenden Kontakten 5 und 6 der Leiterplatte 4 herstellenden Teile der Federn 33 sind daher mit einer leitenden Schicht 35, z. B. mit einem galvanischen Überzug, versehen. Oberhalb der Federn 33 sind hier ebenfalls Tastenknöpfe 36 angeord-

'5 net.

Die beschriebenen elektrischen Tastenschalter haben den Vorteil aufzuweisen, daß die Federn, die als Kon taktbrücke und als Rückstellfeder für den jeweiligen Tastenknopf ausgebildet sind, stets einen ausreichenden und bei Tastenbetätigung sich verändernden elastischen Kontaktdruck auf den feststehenden Kontakten der Leiterplatte erzeugen, wodurch unerwünschte Schaltimpulse durch Prellerscheinungen und eine fehlerhafte Signalgabe bei dem linearen Gleiten der Schenkel der Feder vermieden werden. Die feststehenden Kontakte, die jeweils einen Pol bilden, müssen auf der Leiterplatte nicht unbedingt benachbart angeordnet sein, um durch lediglich einen Schenkel der Feder überbrückt zu werden. Die feststehenden Kontakte können auf der Leiterplatte auch derart getrennt voneinander angeordnet sein, daß beide Schenkel einer elektrisch leitenden Feder zur Herstellung einer Kontaktverbindung von dem isolierten Teil der Leiterplatte auf jeweils einen feststehenden Kontakt der Leiterplatie gleiten und diese beiden Kontakte überbrücken. Auch kann die Feder selbst an einem Pol fest angeschlossen und der andere Pol durch einen feststehenden Kontakt der Leiterplatte gebildet sein. Auch muß der Schalter nicht unbedingt senkrecht zur Ebene der Leiterbahn betätigt werden. Die Betätigungsrichtung des Schalters kann auch eine Bewegungsrichtung des Schaltelements im Winkel von <90° auf der Leiterplatte auslösen. Die als Schaltelement verwendeten Blattfedern weisen gegebenenfalls eine variable Breite und/oder Dicke auf. so daß unterschiedliche, definierte Federkräfte aufgebaut werden können. Zum plötzlichen Herstellen einer elektrischen Kontaktverbindung und zur taktilen Rückmeldung an den Benutzer während des Schaltvorganges können Beeinflussungssyste

me für die Feder wahlweise an dem Tastenknopf odei auf der Ebene der Leiterplatte, wie zusätzliche Leiter bahnen bzw. zusätzliche Formveränderungen auf dei leiterbahnTührenden Ebene, vorgesehen sein. Ein Ta stenschalter kann auch mehrere Kontaktverbindungei

gleichzeitig herstellen, indem mehrere Schenkel eine Feder in verschiedenen Richtungen, ζ. R in Form eine Dreibeins, angeordnet sind und in diesen Rkhtungei gleiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Tastenschalter für das Tastenfeld

z. B. einer Schreib-, Rechen- oder ähnlichen Maschine, bestehend aus einem mit einer Taste verbundenen, mehrfach abgebogenen, federnden Kontaktbügel, der mit wenigstens einem Ende ständig auf einer Grundplatte mit feststehenden Kontakten aufliegt und bei Tastenbetätigung zur Kontaktgabe auf der Grundplatte gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Kontaktbügel (1; 12; 16; 18; 28; 33) funktionell mit einer Schnappanordnung (10, 11; 15; 21, 22) verbunden ist, die durch wenigstens einen gebogenen, ζ. Β gewölbten bzw. geknickten, Schnappschenkel (15) des Kontaktbügels (12) bzw. durch eine der Abbiegungen des Kontaktbügels (1; 16; 18; 28; 33) gebildet ist, die mit auf der Unterseite der Drucktaste (3; 3a; 20; 36) und/oder auf der Grundplatte (4) angeordneten Erhöhungen und/oder Vertiefungen (10,11; 2t. 22) zusammenarbeiten, und daß durch die Schnappanordnung wenigstens ein Schenkel des Kontaktbügels nach Auslenkung durch einen Tastendruck vorbestimmter Größe zur Herstellung einer Kontaktverbindung bei abnehmendem Tastendruck plötzlich elastisch spreizbar ist.

2. Tastenschalter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel des Kontaktbügels (18) gestellfest angeordnet und der ;«ndere Schenkel des Kontaktbügels (18) als Schiebekontakt ausgebildet ist.

3. Tastenschalter nach Anspruc.i 2. dadurch gekennzeichnet, daß der gestellfest angeordnete Schenkel des Kontaktbügels (18) in einen Schlitz (19) der Grundplatte (4) eingesteckt ist.

4. Tastenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbügel eine W-förmig gebogene Blattfeder (1; 12) ist.

5. Tastenschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastentiefgang durch Abstützen des mittleren Scheitels der W-Iörmig gebogenen Feder (1) auf der Grundplatte (4) begrenzbar ist.

6. Tastenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß für eine mehrfache Anordnung von Tastenschaltern ein Mehrfachschaltelenient vorgesehen ist,'das ein mehrfach abgebogenes Federband (28) ist.

7. Tastenschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine auf der Grundplatte (4) gleitende Schenkel (29) des Federbandes (28) mit einer Isolierung (32) versehen ist.

8. Tastenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbügel (33) aus einem nichtstromleitenden Material hergestellt ist und daß der die elektrische Kontaktverbindung herstellende Teil des Kontaktbügels (33) mit einer leitenden Schicht (35) versehen ist.

9. Tastenschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kontaktbügel (33) ein gemeinsames Bauteil (34) bilden.

10. Tastenschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel der Kontaktbügel eine variable Breite und/oder Dicke aufweisen.

11. Tastenschalter nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbügel eine seitlich geführte V-förmig gebogene Drahtfeder (16) ist, die in ihrem Scheitel eine Wendel (17) aufweist.

12. Tastenschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Kontaktverbindungen mehrere Schenkel des Kontaktbügel in verschiedenen Richtungen angeordnet sind.