DE2522870B1 - Drucktastenschalter - Google Patents

Description

• Bei Ausgestaltung des Drucktastenschalters nach Anspruch 2 wird erreicht, daß die doppelte magnetische Schnappwirkung mit der zeitverzögerten sprunghaften Charakteristik der Bewegung der Schaltkugel nicht nur beim Einschalten sondern auch beim Ausschalten auftritt, da die Schaltkugel zunächst an den festen Kontakten magnetisch haftet und dem plötzlich in Richtung zur festen Platte bewegten Magneten zeitverzögert sprunghaft folgt.
• Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
• Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, die den Drucktastenschalter im Schnitt zeigt.
• Der Drucktastenschalter weist eine Drucktaste 1 auf, die an einem topfförmigen Gehäuse 2 verstellbar geführt ist. Innerhalb des topfförmigen Gehäuses 2 ist ein zylindrisches Schaltgehäuse 3 vorgesehen, das zweckmäßig mit dem topfförmigen Gehäuse 2 einstükkig verbunden ist und aus elektrisch nicht leitendem Material, z. B. Kunststoff, besteht. Im Innern des Schaltgehäuses 3 befindet sich eine zylindrische Bohrung 4, die oben durch eine feste Platte 5 aus ferromagnetischem Material hermetisch verschlossen ist. Die Platte 5 weist ferner einen Ansatz 6 auf, der mit festem Sitz in die Bohrung 4 des Schaltgehäuses 3 eingesetzt ist.
• Ein Magnet 7, der ein Permanentmagnet und/oder ein Elektromagnet sein kann, umgibt das Schaltgehäuse 3 ringförmig und haftet in der Ruhestellung magnetisch an der festen Platte 5. Er ist an seiner der festen Platte 5 abgewandten Seite mit einer zweiten Platte 8 aus magnetisch leitendem Material befestigt, z. B. verklebt, die im Durchmesser etwas größer ist als der Magnet 7 bzw. die feste Platte 5. Auf dem äußeren Rand der zweiten Platte 8 ruht ein Druckstück 9, das in der Drucktaste 1 verschiebbar geführt ist. Zwischen der Drucktaste 1 und dem Druckstück 9 ist eine Speicherfeder 10 angeordnet. Zur Hubbegrenzung der Drucktaste 1 nach oben ist an dem topfförmigen Gehäuse 2 ein Ansatz 11 angeordnet, an den sich die Drucktaste 1 in ihrer Ruhestellung mittels eines Anschlages 12 legt.
• In der Bohrung 4 des Schaltgehäuses 3 ist eine frei bewegliche Schaltkugel 13 aus ferromagnetischem, elektrisch leitendem Material, z. B. verkupfertem Weicheisen, angeordnet. In die Bohrung 4 ragen außerdem zwei feste Kontakte 14 hinein, die aus magnetisch leitendem Flachdraht gebogen und entsprechend den jeweiligen Schaltanforderungen mit einem Kontaktmaterial oberflächenveredelt sind. Unten ist die Bohrung 4 durch einen eingepreßten Gehäuseboden 15 aus elektrisch nicht leitendem Material, z. B. Kunststoff, hermetisch verschlossen, so daß atmosphärische Einflüsse ausgeschaltet sind. Gleichzeitig sind dadurch die festen Kontakte 14 fixiert. Die Kontakte 14 sind dabei derart zueinander spitzwinklig geneigt angeordnet, daß sie die Bohrung 4 im Schaltgehäuse 3 nach unten in einem spitzen Winkel verengen. Die festen Kontakte 14 ragen mit ihren anderen Enden aus dem Schaltgehäuse 3 nach unten heraus und sind in Bohrungen einer Leiterplatte 16 eingesetzt sowie mit entsprechenden Leiterbahnen metallurgisch verbunden. Das Gehäuse 2, 3 ist auf der Leiterplatte 16 dadurch befestigt, daß Zapfen 17 des Gehäuses 2, 3 durch die Leiterplatte 16 ragen und mit dieser verbunden sind. Selbstverständlich können auch mehrere, aus Gehäuse 2, 3, Schaltkugel 13 und festen Kontakten 14 bestehende Schaltelemente auf der gemeinsamen Leiterplatte 16 zu einem Drucktastenfeld zusammengefaßt sein.
• Die Wirkungsweise des beschriebenen Drucktastenschalters beim Einschalten ist wie folgt: In der Ruhestellung haftet der Magnet 7 an der festen Platte 5. Das aus den Stirnflächen des Magneten 7 austretende Magnetfeld wird durch die beiden Platten 5 und 8 gebündelt und verteilt sich über den Luftspalt am Außenrand und in der Bohrung 4 des Schaltgehäuses 3.
• Durch das Magnetfeld des Magneten 7 entstehen nun zwei Wirkungen, nämlich erstens haftet der Magnet 7 mit einer bestimmten Haftkraft an der festen Platte 5 und zweitens haftet die Schaltkugel 13 magnetisch an dem in die Bohrung 4 hineinragenden Ansatz 6 der festen Platte 5. Die Haftkraft der Schaltkugel 13 ist dabei im Verhältnis zu ihrer Masse relativ hoch, da der Luftspalt zwischen der Schaltkugel 13 und der zweiten Platte 8 kleiner ist als der Luftspalt zwischen dem Außenrand der festen Platte 5 und der zweiten Platte 8.
• Die an sich schon stabile Lage der Schaltkugel 13 kann noch dadurch verstärkt werden, daß die der Schaltkugel 13 gegenüberliegende Fläche des Ansatzes 6 der festen Platte 5 nicht eben, sondern entsprechend der Oberfläche der Schaltkugel 13 sphärisch ausgebildet ist, wodurch die Haftfläche der Schaltkugel 13 vergrößert wird.
• Beim Niederdrücken der Drucktaste 1 wird zunächst die Speicherfeder 10 zusammengedrückt, die die über das Druckstück 9 und die zweite Platte 8 auf den Magneten 7 ausgeübte Kraft bis zu seinem plötzlichen Lösen von der festen Platte 5 speichert. Da nach Überwinden der Haftkraft des Magneten 7 die Magnetkraft annähernd mit dem Quadrat des Abstandes abnimmt, wird der Magnet 7 zusammen mit der zweiten Platte 8 unter der Krafteinwirkung der Speicherfeder 10 schlagartig in seine Arbeitsstellung gebracht. Die Bewegung des Magneten 7 ist dabei von der Bewegung der Drucktaste 1 entkoppelt.
• Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Drucktastenschalter ist, daß die an dem Ansatz 6 der festen Platte 5 magnetisch haftende Schaltkugel 13 zeitlich nicht analog der Bewegung des Magneten 7 folgt, sondern mit zeitlicher Verzögerung. Erst wenn während der Bewegung des Magneten 7 der Luftspalt zwischen ihm und der festen Platte 5 so groß geworden ist, daß der Magnetfluß über die feste Platte 5 zur Schaltkugel 13 kleiner wird als der Streufluß zwischen dem einen Pol des Magneten 7 und der Schaltkugel 13 selbst, löst sich die Schaltkugel 13 sprunghaft von der festen Platte 5 und folgt der Bewegung des Magneten 7. Der Magnet 7 befindet sich in dieser Schaltstellung bereits in seiner Arbeitsstellung. Die Schaltkugel 13 springt schlagartig an die die Bohrung 4 des Schaltgehäuses 3 in einem spitzen Winkel verengenden festen Kontakte 14 und stellt eine elektrische Brückenverbindung zwischen diesen her. Die keilförmige, spitzwinklige Anordnung der festen Kontakte 14 bewirkt in Verbindung mit der doppelten, zeitversetzten magnetischen Schnappwirkung von Magnet 7 und Schaltkugel 13, daß das Schaltprellen ungewöhnlich geringe Werte aufweist.
• Hinzu kommt, daß die Schaltkugel 13 nur eine geringe Masse besitzt und einen kleinen Schaltweg ausführen muß. Da außerdem die festen Kontakte 14 aus magnetisch leitendem Material bestehen, tragen sie zur Verkürzung des Luftspaltes zwischen den Polen des Magneten 7 und der Schaltkugel 13 in der Arbeitsstellung des Magneten 7 bei. Die Schaltkugel 13 haftet nunmehr magnetisch an den festen Kontakten 14.
• Die Wirkungsweise des beschriebenen Drucktastenschalters beim Ausschalten ist wie folgt: Durch Wegnehmen der Betätigungskraft von der Drucktaste 1 wird die Druckfeder 10 so weit entspannt, bis die Magnetkraft durch den verbleibenden Streufluß zwischen der festen Platte 5 und der zweiten Platte 8 größer ist als die Kraft der Druckfeder 10. In diesem Moment springt der Magnet 7 plötzlich selbsttätig von seiner Arbeitsstellung in die Ruhestellung an die feste Platte 5. Die Schaltkugel 13 springt erst dann von den festen Kontakten 14 an den in die Bohrung 4 hineinragenden Ansatz 6 der festen Platte 5, wenn der von dem Ansatz 6 austretende Magnetfluß stärker wird als der Magnetfluß zwischen den festen Kontakten 14 und der haftenden Schaltkugel 13. Das ist der Fall, wenn der Magnet 7 fast seine Ruhestellung erreicht hat. Die an den festen Kontakten 14 magnetisch haftende Schaltkugel 13 folgt somit zeitversetzt und sprunghaft der Bewegung des Magneten 7. Auch beim Ausschalten wird daher eine doppelte magnetische Schnappwirkung erzielt. Durch die Ausbildung der festen Kontakte 14 führt bereits die kleinste Abhebebewegung der Schaltkugel 13 zur Schaltunterbrechung.
• Der beschriebene Drucktastenschalter hat noch weitere Vorteile aufzuweisen. So kann der Schalter sehr klein aufgebaut werden. Es sind kleine und billige Magnete verwendbar. Die Wege des Magneten und der Schaltkugel sind äußerst klein. Ferner können billige Kontaktmaterialien zur Oberflächenveredelung verwendet werden, da die Schaltelemente hermetisch verschlossen sind. Ein Verschleiß tritt kaum auf, da nur geringe Kräfte wirken. Schließlich wirkt trotz der geringen Kontaktkraft ein hoher spezifischer Flächendruck an den Kontaktstellen, da zwischen der Schaltkugel und den festen Kontakten nur punktförmige Berührungen bestehen.

Claims (12)

1. Patentansprüche: 1. Drucktastenschalter mit einer Drucktaste und mit einem durch die Drucktaste betätigbaren Magneten, der in seiner Ruhestellung an einer festen Platte magnetisch haftet, beim Niederdrücken der Drucktaste sich plötzlich von dieser löst und dabei mittels seines Magnetfeldes Schaltkontakte schließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte als zwei feste, zueinander spitzwinklig geneigte Kontakte (14) und eine durch den Magneten (7) bewegbare Schaltkugel (13) ausgebildet sind, die in der Ruhestellung des Magneten (7) ebenfalls an der festen Platte (5) haftet und durch die Bewegung des Magneten (7) in seine Arbeitsstellung zeitverzögert, schlagartig von der Platte (5) lösbar ist und zwischen den festen Kontakten (14) eine elektrische Brückenverbindung herstellt.
2. 2. Drucktastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkugel (13) und die festen Kontakte (14) aus ferromagnetischem, elektrisch leitendem Material hergestellt sind.
3. 3. Drucktastenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Bewegungsweg der Schaltkugel (13) in einem spitzen Winkel verengenden, festen Kontakte (14) auf einer Leiterplatte (16) angeordnet und mit zugeordneten Leiterbahnen elektrisch verbunden sind.
4. 4. Drucktastenschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkugel (13) in einem Schaltgehäuse (3) aus elektrisch nicht leitendem Material mit einer dem Durchmesser der Schaltkugtl (13) entsprechenden Bohrung (4) geführt ist, in die die festen Kontakte (14) hineinragen.
5. 5. Drucktastenschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Platte (5) einen Ansatz (6) aufweist, der in die Bohrung (4) des Schaltgehäuses (3) hineinragt.
6. 6. Drucktastenschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichne+. daß die der Schaltkugel (13) gegenüberliegende Fläche des Ansatzes (6) entsprechend der Oberfläche der Schaltkugel (13) sphärisch ausgebildet ist.
7. 7. Drucktastenschalter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schaltkugel 113) und die festen Kontakte (14) aufnehmende Bohrung (4) des Schaltgehäuses (3) einerseits durch den Ansatz (6) der festen Platte (5) und andererseits durch einen Gehäuseboden (15) hermetisch verschlossen ist.
8. 8. Drucktastenschalter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet t7) das Schaltgehäuse (3) mit der Schaltkugel (13) und den festen Kontakten (14) ringförmig umgibt.
9. 9. Drucktastenschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (7) an seiner der festen Platte (5) abgewandten Seite mit einer zweiten Platte (8) aus magnetisch leitendem Material befestigt, z. B. verklebt, ist.
10. 10. Drucktastenschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Platte (8) und der Drucktaste (1) eine Speicherfeder (10) angeordnet ist, die die auf den Magneten (7) ausgeübte Kraft bis zu seinem plötzlichen Lösen von der festen Platte (5) speichert.
11. 11. Drucktastenschalter nach einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgehäuse (3) zur Führung der Drucktaste (1) von einem topfförmigen Gehäuse (2) umgeben und mit diesem verbunden ist.
12. 12. Drucktastenschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, aus Gehäuse (3), Schaltkugel (13) und festen Kontakten (14) bestehende Schaltelemente auf einer gemeinsamen Leiterplatte (16) zu einem Drucktastenfeld zusammengefaßt sind.

    Die Erfindung betrifft einen Drucktastenschalter mit einer Drucktaste und mit einem durch die Drucktaste betätigbaren Magneten, der in seiner Ruhestellung an einer festen Platte magnetisch haftet, beim Niederdrükken der Drucktaste sich plötzlich von dieser löst und dabei mittels seines Magnetfeldes Schaltkontakte schließt.

    Bei einem durch das deutsche Gebrauchsmuster 68 00 740 bekannten Drucktastenschalter betätigt das von dem Magneten stammende Magnetfeld die Kontaktfedern eines Schutzrohrkontaktes. Zur Kontaktöffnung wird der Magnet wieder von dem Schutzrohrkontakt wegbewegt. Die feste Platte bewirkt in der Ruhestellung der Drucktaste einen Kurzschluß des Magnetflusses, wodurch ein Fernhalten des Magnetflusses von dem Schutzrohrkontakt und eine magnetische Schnappwirkung beim Niederdrücken der Drucktaste erzielt wird.

    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. einen Drucktastenschalter der eingangs genannten Art dadurch zu verbessern, daß der Schließvorgang der Schaltkontakte beschlelJnigt und die Zuverlässigkeit der Kontaktgabe erhöht wird.

    Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltkontakte als zwei feste, zueinander spitzwinklig geneigte Kontakte und eine durch den Magneten bewegbare Schaltkugel ausgebildet sind, die in der Ruhestellung des Magneten ebenfalls an der festen Platte haftet und durch die Bewegung des Magneten in seine Arbeitsstellung zeitverzögert, schlagartig von der Platte lösbar ist und zwischen den festen Kontakten eine elektrische Brückenverbindung herstellt.

    Der Erfindungsgegenstand hat den Vorteil aufzuweisen, daß durch den indirekten magnetischen Schließvorgang des Drucktastenschalters eine doppelte magnetische Schnappwirkung von Magnet und Schaltkugel erzielt wird. In der Ruhestellung des Magneten haften sowohl dieser als auch die Schaltkugel an der festen Platte. Beim Niederdrücken der Drucktaste löst sich zunächst der Magnet schlagartig von der festen Platte: sodann springt auch die von dem Magnetfeld des Magneten bewegtc Schaltkugel zeitverzögert zur Bewegung des Magneten schlagartig von der festen Platte an die festen Kontakte und stellt eine elektrische Brückenverbindung her. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der festen Kontakte, die zeitversetzte Schaltbewegung der Schaltkugel zu der Bewegung des Magneten beim Einschalten und die sprunghafte Bewegungscharakteristik beider bewegter Teile wird eine bisher nicht erreichte Schaltsicherheit z. B. beim Einsatz in Dateneingabetastaturen erzielt.