DE2614119A1

DE2614119A1 - Druckknopfschalter mit vielen kontakten

Info

Publication number: DE2614119A1
Application number: DE19762614119
Authority: DE
Inventors: Pak-Jong Chu
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1975-04-16
Filing date: 1976-04-01
Publication date: 1976-10-28
Also published as: GB1535810A; IT1059630B; BE840893A; ES447070A1; NL7603453A; JPS5858771B2; SE423289B; CA1034175A; DE2614119C2; JPS51127384A; FR2308184A1; FR2308184B1; SE7604344L

Description

9R1L 11

PATENTANWÄLTE ^ ° '^H ' ¹

MANITZ, FINSTER'^ALD & GRÄMKOW

München, P/3/wf - N 2079

NORTHERN TELECOM LIMITED
1600 Dorchester Boulevard Wesi,
Montreal, Quebec, Canada

Druckknopfschalter mit vielen Kontakten

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckknopfschalter mit vielen Kontakten, insbesondere auf einen solchen Schalter mit Schnappeffekt.

Erfindungsgemäße Schalter sind besonders für Telefonanlagen und andere Arten von elektrischen und elektronischen Geräten geeignet.

Es ist eine ständige Forderung, daß Schalter kompakter aufgebaut werden, und nur geringfügigen Platz in den Geräten beanspruchen. Gleichzeitig sollen die Schalter einfach und zuverlässig sein. Bei einem Telefonapparat und anderen Geräten wird der Druckknopf von Benutzern betätigt, welche dies auf recht unterschiedliche Weise tun, und die Art und Weise

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der Schalterbetätigung kann die daraus entstehende Signalgüte beeinflussen. Die einzelnen Merkmale des Druckknopfes, z. B. Rückwirkung, Betätigungskraft und Schaltweg sind daher von Wichtigkeit.

Die Erfindung schafft einen Druckknopfschalter mit Schnappeffekt, wodurch einwandfrei richtiger Schaltkontakt hergestellt wird, und der auch ein richtiges Gefühl für die Schalterbetätigung gibt. Der Druckknopfschalter besitzt eine vorgespannte gewölbte Federkontaktpiatfe. Diese Kontaktplatte führt die Schnappbev/egung nach Anwendung einer vorbestimmten Kraft durch den Druckknopf aus, und schnappt nach Wegnahme der Kraft zurück.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzt der Schalter eine Vielzahl von Kontakten, die um einen zentralen Punkt beabstandeS sind.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt;

Figur 1 eine Draufsicht einer Ausführung der Federkontaktplatte;

Figur 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Figur 1;

Figur 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Figur 1;

Figur 4 denselben Querschnitt in betätigtem Zustand;

Figur 5 einen Querschnitt durch einen Druckknopfschalter mit einer in Figur 1 bis 4 dargestellten Kontaktplatte;

Figur 6 eine teils perspektivische, teils geschnittene Darstellung eines schwenkbar gelagerten Druckknopfes, wie er in Figur 5 eingesetzt ist;

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Figur 7 die Draufsicht des Druckknopfes von Figur 6;

Figur 8 eine elastische Membrane, wie sie im Schalter der Figur 4 angewendet wird, in perspektivischer, teilweise geschnittener Darstellung;

Figur 9 den Membran der Figur 8 in Draufsicht;

Figur 10 eine Abstandsscheibe, wie sie im Druckknopfschalter der Figur benutzt wird, in perspektivischer Darstellung;

Figur 11 die Abstandsscheibe von Figur 10 im Querschnitt;

Figur 12 eine andere bevorzugte Ausführung des Druckknopfschalters mit der in Figur 1 bis 4 gezeigten Kontaktplatte., im Querschnitt;

Figur 13 eine Grundplatte mit gedruckter Schaltung, auf welche eine Vielzahl von Druckknopfschaltern montiert werden kann.

Die in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigte Federkontaktplatte 10 besitzt die Form eines Stanz- und Prägeteils, z.B. aus nichtrostendem Stahl. Ein flacher Blatteil 11 umgib·· einen Kontaktabschnitt, der vier Kontakte 12, 13, 14 und 15 umfaßt. Die Kontakte erstrecken sich radial von einem Mittelteil 16 nach außen, das durch radiale Verbindungsstege 17 mit dem flachen Blatteil 11 verbunden ist. Die Kontakte 12, 13, 14 und 15, der Mittelabschnitt 16 und die Stege 17 sind aus dem Blatteil 11 gebildet worden und haben die in den Figuren 2 und 3 dargestellte vorgespannte, gewölbte Form erhalten. Die äußeren Enden der Kontakte 12 bis 15 sind so ausgebildet, daß sie nach unten sich erstreckende Rippengebildet ergeben - jeweils mit 12a bis 15a bezeichnet - welche die tatsächlichen Kontaklgebiere bilden.

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Wenn auf den Mittelteil eine nach unten gerichtete Druckkraft, wie in Figur 4 zu sehen, ausgeübt wird, bewegt sich der Mittelteil unter Abbiegung der Stege 17 nach unten. Bei einer bestimmten Lage schnappt der Mittelteil 16 nach unten, hat dabei aber noch wegen der verbleibenden Spannung das Bestreben, in die Normal lage, wie in Figur 2, zurückzukehren. Die Stege 17 biegen sich oder knicken bei einer Stelle 20, die gerade innerhalb ihres Verbindungsabschnittes 21 mit dem flachen Blatteil 11 liegt. Wie zu erkennen ist, haben diese Verbindungsteile eine ursprüngliche Biegung nach oben, und die Streifen biegen sich genau innerhalb der Abschnitte 21 wieder nach unten, wie es in Figur 4 zu sehen ist.

In Figur 4 wird bei 25 eine Kontaktgrundplatte und bei 27 eine Abstandsscheibe angedeutet. Die Kraft, die die Kontaktplatte herunterschnappen und wieder zurückkehren läßt, kann, abhängig von der jeweiligen Gestaltung, varriieren. So kann eine gewölbte Platte so gestaltet werden, daß sie einen bistabilen Zustand besitzt, indem sie in nicht ausgelenkter Lage, wie z. B. in den Figuren 2 und 3, und ebenso in einer voll durchgedrückten Lage stabil ist. Eine solche Platte würde dann keine Rückkehrkraft aufweisen, die die Platte in ihre nicht abgelenkte Lage zurückführen würde. Bei einer solchen Anordnung ist die Kontaktgrundplatte 25 durch die Abstandsscheibe 27 in einer solchen Lage zu der Kontaktplatte 10 angebracht, daß der Mittelteil 16 sich genügend weit nach unten ausbiegen kann, um seinen zweiten stabilen Zustand zu erreichen. Bei einer solchen Anordnung wird der Mittelteil 16 immer zurückschnappen, wenn die Betätigungskraft -z.B. durch den Pfeil A in Figur 4 dargestellt weggenommen wird. Wenn die Kontakte 12a bis 15a mit den zugehörigen Kontaktflächen auf der Kontakttafel 25 Kontakt machen, ergibt sich eine radiale Wischbewegung durch die Kontakte auf den Kontaktflächen. Dieses ist eine zum Erreichen guten elektrischen Kontaktes wichtige Eigenschaft.

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Es ist ebenso möglich, die Kontaktplatte so zu gestalten, daß der
Mittelteil nur eine stabile Lage, die unabgebogene Lage der Figuren 2 und 3, besitzt. Die Kontaktplatte 10 der Figuren 1 bis 4 wird vorteilhafterweise von dieser Art sein, wobei der einzige stabile Zustand durch die bestimmte Ausbildung der nach oben gebogenen Verbindungsabschnitte 21 erzeugt wird. Dies sorgt für eine positive, jederzeit auf den Mittelteil einwirkende Rückkehrkraft, obwohl der Mittelteil unter auf den Mittelpunkt aufgebrachter Druckkraft nach unter schnappt. Andere Ausbildungen, die jederzeit eine positive Rückkehrkraft sicherstellen, können vorgesehen werden.

Eine weitere Wirkung auf die Schnappbetätigung und die Rückkehrkraft wird durch die Art der Befestigung des flachen Abschnittes 11, der den gewölbten Teil umgibt, erzielt. Der durch die Pfeile B in Figur 4
angedeutete Klemmdruck beeinflußt die Rückkehrkraft und kann eine bistabile Kontaktplatte in eine stabile Form umwandeln, wenn sie aufgespannt wird.

In Figur 5 ist eine Art eines Druckknopfschalters dargestellt, die eine in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Kontaktplatte enthält. Der Schalter umfaßt ein starres Grundteil 25, in der bevorzugten Ausführung eine Trägerplatte mit einer darauf befindlichen gedruckten Schaltung 26. Eine isolierende Abstandsscheibe 27 befindet sich auf dem Grundteil Wie in den Figuren 10 und 11 zu sehen ist, besteht die Abstandsscheibe 27 aus einem flachen Material mit einem darin befindlichen kreisförmigen Loch 28. Das Loch 28 wird mit der Kontaktplatte 10 zusammen ausgerichtet.

Die Kontaktplatte 10 ruht auf der Abstandsscheibe 27, und über die Kontaktplatte 10 ist eine elastische Membrane 29 gelegt. Diese in den Figuren 8 und 9 dargestellte Membran umfaßt eine flache Scheibe

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eines elastischen Materials mit einer kreisförmigen Aussparung 30 in seiner unteren Oberfläche. Die Aussparung wird über dem geformten Abschnitt der Kontaktplatte 10 angebracht.

Auf die Membrane 29 wird ein Druckknopf 31 gelegt. In dem bevorzugten Beispiel ist der Druckknopf schwenkbar oder klappbar angebracht, und dieser wird in den Figuren 6 oder 7 in den Einzelheiten gezeigt. Der Druckknopf ist als Teil eines flachen Körpers 33 ausgebildet, wobei der Knopf auf dem größten Teil seines Umfanges von dem Körper 33 getrennt ist, und nur auf dem einen Abschnitt 34 mit ihm verbunden. Der Knopf enthält einen flachen Teil, mit einem Abschnitt mit verringerter Stärke 35, welcher als Gelenk dient. Ebsnso enthält er einen verstärkten Abschnitt 36, der den Knopf bildet und sich durch eine Deckplatte oder einen Tastenrahmen 37 erstreckt.

Allgemein werden Druckknopfschalter gleichzeitig als eine Vielzahl eingesetzt, z. B. bei einem Wählfeld für ein Telefon, ein Tastenfeld bei einem Eingabe-Terminal eines Computers und bei anderen Arten von Vorrichtungen. Bei solchen Beispielen umfaßt die Kontaktplatte eine flache Scheibe mit einer Vielzahl darin ausgebildeten Kontaktstellen, jeweils für jeden Schalter eine. Ähnlich werden die Abstandsscheiben 27 und die Membran 29 jeweils eine flache Scheibe mit einer übereinstimmenden Vielzahl von Löchern 28 bzw. Aussparungen 30 enthalten. Der Druckknopf kann ebenso aus einem gemeinsamen flachen Körper 33 gebildet werden, wie es sich aus den Figuren 6 und 7 ergibt.

In zusammengebautem Zustand ist der Druckknopf in Kontakt mit dem ausgesparten Abschnitt der Membrane 29, welche wiederum mit dem Mittelabschnitt 16 und den Stegen 17 der Kontaktplatte in Berührung steht. Eine auf den Druckknopf 36 ausgeübte Druckkraft läßt den Druckknopf bei 35 abschwenken und dadurch die Membrane und auch den

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Mittelteil 16 nach unten stoßen. Nach einer kurzen Bewegung des Mitte Iteils 16 ergibt sich eine Schnappbetätigung, bei der sich die Kontaktgebiide 12 a bis 15a rasch bewegen und sicher in Kontakt mit der gedruckten Schaltung 26 gelangen, wobei der Druckknopf unter Einwirkung der Druckkraft, die durch den Finger des Benutzers ausgeübt wird, folgt. So ergibt sich eine deutliche "Rückmeldung" zum Benutzer, der die Schnappbetätigung und plötzliche Bewegung fühlt. Bei Freigabe der Druckkraft auf den Knopf schnappt der Mittelteil als Ergebnis von Spannungen an den Biegestellen 20 und Verbindungsteilen zu seiner ursprünglichen Stellung zurück.

Der Druckknopf des in Figur 5 dargestellten Beispiels hat eine kurze Betätigungs-Bewegung. In Figur 12 ist ein Schalter mit einem längeren Hub dargestellt. Das Grundteil 25, der gedruckte Schaltkreis 26, die Abstandsscheibe 27 und die Federkontaktplatte 10 sind die gleichen wie in Figur 5.

In dem in Figur 12 gezeigten Beispiel paßt eine Deckplatte oder ein Deckkörper 40 über die Kontaktplatte 10 und die Abstandsscheibe 27, und besitzt eine zylindrische Bohrung 41 . In der Bohrung 41 befindet sich ein unteres Knopfteil 42, das auf dem Mittelteil 16 der Kontaktplatte 20 ruht. Ebenso befindet sich ein oberes Knopfteil 43 in der Bohrung 41 . Das Knopfteil 43 besitzt einen nach außen sich erstreckenden Flansch 44, und ein nach innen sich erstreckender Flansch 45 der Deckplatte 40 hält das obere Knopfteil in der Bohrung 41 zurück. Eine schwache Druckfeder 46 erstreckt sich zwischen dem unteren Knopfteil 42 und dem oberen Knopfteil 43 und sie ruht auf Anschlägen in beiden Teilen. Das untere Knopfteil ist mit einer sich axial erstreckenden Aussparung 47 in dem oberen Knopfteil 43 ausgerichtet. Eine Druckkraft auf das obere Knopfteil 43 drückt die Feder 46 zusammen, und das obere Knopfteil 43 gleitet über das untere Knopfteil 42 nach unten. Die Feder

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drückt wiederum das untere Knöpfte?! 42 nach unten und dieses drückt den Mittelteil 16 der Kontaktpiatte 10 nach unten. Nach einer kleinen Abbiegung des Mitte !teils 16 ergibt sich wieder eine Schnappbewegung, wobei das untere Knopftei! der Abwärtsbewegung der Kontaktplatte unter dem Druck der Feder 46 folgt. Wird das obere Knopfteil 43 losgelassen, so wird die Federkraft auf das untere Knopfteil weggenommen und die federnde Kontaktpiatte kehrt zu ihrer in Figur 12 dargestellten Normal stellung zurück, wobei sie das untere Knopfteil 42 nach oben stößt. Beim Einsatz in einem Telefongerät oder in vielen anderen Gerätearten, werden mehrere Druckknopfschalter, wie oben beschrieben, auf eine gemeinsame Grundplatte montiert. Die Figur 13 zeigt eine Ausbildung der Grundplatte 25 mit einer Vielzahl darauf befindlicher Schaltkreise oder Leiter 50. Die Lage der einzelnen Schalter sind durch die gestrichelten Kreise 51 angezeigt. Sn dem dargestellten Beispiel verbindet jeder Schalter vier Konfaktpaare, oder er stellt gleichzeitig zv/ei Signale her, bei der Möglichkeit vier Signale herzustellen. Die Anzahl der hergestellten Kontakt oder hergestellten Signale kann variiert werden durch Variation der Kontaktanordnung und durch Variation der Form und Anzahl der Kontakte 12 bis 15. Die Leiter 50 sind in der Figur 12 ebenso angezeigt.

So kann die Anzahl der pro Druckknopf vorhandenen Kontakte verändert werden, wenn auch die Anzahl der Kontakte, die unter jedem Knopf untergebracht werden können, begrenzt ist. Für Telefonzwecke und ähnliches sind normalerweise vier Kontakte ausreichend.

Die E findung betrifft also einen Druckknopfschalter, der eine federnde Kontaktplatte und einen Schaltkreisträger aufeinander gsisgf enthält. Die federnde Kontaktplatte enthält ein© oder mehrere Schaitstellsn, wobei jede Schaltstelle eine von einem flachen Platzabsehnift umgebenen vorge-

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benen vorgespannten gewölbten Abschnitt umfaßt. Der gewölbte Abschnitt enthält ein Mittelteil und radiale Leisten, die den Mittelteil mit dem flachen Blatteil verbinden. Federnde Kontakte erstrecken sich radial vom Mittelteil aus, wobei sich jeweils ein Kontakt zwischen einem Paar von Leisten befindet. Der gewölbte Abschnitt ist vorgespannt, damit er eine stabile von einer mit dem flachen Blatteil zusammenfallenden Ebene nach oben abgesetzte Stelle einnehmen kann, und die Leisten haben jeweils einen nach oben gebogenen Abschnitt an der Verbindung mit dem flachen Blatteil. Ein Druckknopf wirkt auf den Mittelteil ein, und eine auf den Druckknopf aufgebrachte Druckkraft läßt den Zentralteil durch die Ebene des flachen Blatteiles schnappen, wobei die federnden Kontakte mit den Kontaktflächen auf dem Schaltkreisträger einen Kontakt herstellen. Wird der Druckknopf losgelassen, so ermöglicht er ein Zurückschnappen des gewölbten Abschnitts in die stabile Lage«

- Patentansprüche -

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Claims

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Patentansprüche

Druckknopfschalter, gekennzeichnet durch eine federnde Kontaktplatte (10) mit einer Schalterstelle, welche einen vorgespannten gewölbten Abschnitt und einen flachen Blatteil (H)₇ der den gewölbten Abschnitt umgibt aufweist, wobei der gewölbte Abschnitt einen Mittelteil (16) und radiale Leisten (17) besitzt, die den Mittelteil mit dem flachen Blatteil (11) verbinden, wobei der gewölbte Abschnitt so vorgespannt ist, daß er eine oberhalb einer mit dem flachen Blatteil (11) zusammenfallenden Ebene gelegene stabile Lage einnimmt, wobei jeder der radialen Leisten (17) einen nach oben gebogenen Abschnitt (21) an ihrer Verbindung mit dem flachen Blatfteil (11) einschließt, und zu dem gewölbten Abschnitt eine Vielzahl von Federkontakten (12, 13, 14, 15) gehören, die sich radial vom Mittelteil (16) weg erstrecken, wobei jeweils ein Kontakt (12, 13, 14, 15) sich zwischen einem Paar der radialen Leisten (17) befindet; durch einen den Schaltkreis enthaltenden Teil (25), der unterhalb der federnden Kontaktplatte (10) angeordnet und von ihr getrennt ist und Kontaktflächen (26) unterhalb der federnden Kontakte (12, 14, 15) enthält; und durch einen Druckknopf (36, 42, 43), der oberhalb des Zentralteils (16) angebracht ist, um eine nach unten gerichtete Kraft auf den gewölbten Abschnitt ausüben zu können; wobei eine auf den Druckknopf (36, 42, 43) ausgeübte Druckkraft den Zentralteil

(16) von der stabilen Lage wegdrückt und die radialen Leisten (17) an den gebogenen Abschnitten (21) abbiegt, wobei der Mittelteil (16) durch die mit dem flachen Blatteil E (11) schnappt, und wobei die federnden Kontakte (12, 13, 14, 15) in Kontakt mit den Kontaktflächen (26) kommen, und nach Freilassen des Druckknopfes (36, 42, 43) der gewölbte

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Abschnitt in seine stabile Lage zurückkehrt.
2. Druckknopfschalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Kontaktplatte (10) eine Vielzahl von Schaltstellen umfaßt und der Schaltkreisträger (25) bei jeder der Schaltstellen Kontaktflächen (26) umfaßt; und daß eine Vielzahl von Druckknöpfen (36, 43), ein Druckknopf bei jeder Schaltstelle, vorhanden sind.
3. Druckknopfschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckknöpfe (36) als ein Teil mit vielen Druckknöpfen (33) ausgebildet sind, wobei jeder Druckknopf (36) beweglich mit dem Druckknopfteil (33) verbunden ist.
4. Ein Druckknopfschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckknopf (42_, 43) ein unteres Druckknopfteil (42), das auf den Mittelteil einwirkt, ein oberes Druckknopfteil, (43), im wesentlichen axial mit dem unteren Druckknopfteil (42) ausgerichtet, und eine Feder (46), zwischen oberen und unterem Druckknopfteil angebracht, umfaßt.

. Druckknopfschalter na'. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckteil (40) sich über die federnde Kontaktplatte (10) erstreckt, daß dieses Deckteil eine Vielzahl von Öffnungen (41), jeweils eine Öffnung (41) für jedes obere Druckknopfteil (43), enthält, und daß gegenseitig in Eingriff tretende Ausbildungen (44,45) an dem oberen Druckknopfteil (43) und an dem Deckteil (40) das obere Druckknopfteil (43) in seiner Lage halten.

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