DE2623384A1

DE2623384A1 - Tastenschalter

Info

Publication number: DE2623384A1
Application number: DE19762623384
Authority: DE
Inventors: William J West
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1975-07-03
Filing date: 1976-05-25
Publication date: 1977-01-27
Also published as: US4017700A; DE7616736U1; GB1520593A

Description

Int. Az.: Case 989 20. Mai 1976

Hewlett-Packard Company

TASTENSCHALTER

Tastenschalter haben ein breites Anwendungsgebiet, welches von Einzelschalter für die Ein- und Ausschaltung von Geräten bis zu Tastenfeldern, z.B. für Rechner und Computerterminals reicht. Wenn eine Vielzahl von Schaltern benötigt wird, ist es vielfach vorteilhaft, modulare Schalter zu benutzen, da sie eine größere Flexibilität beim Tastenfeldentwurf ermöglichen und die Wartung erleichtern. Bekannte modulare Tastenschalter-Anordnungen weisen üblicherweise einen Schalterkörper auf, der die verschiedenen Schaltkomponenten enthält und der mittels Schrauben bzw. Muttern auf einer Grundplatte befestigt wird. Die elektrischen Verbindungen mit der zugehörigen Schaltung werden nach der Installation auf der Grundplatte von Hand hergestellt. Diese von Hand hergestellte Drahtverbindung ist teuer und fehlerträchtig. Außerdem sind die bekannten Tastenschalter-Anordnungen selbst relativ komplex und daher wegen der großen Anzahl kleiner Teile relativ teuer in der Montage, welche oft von Hand vorgenommen werden muß _β

In vielen Änwendungsfällen ist es außerdem wünschenswert, eine sichtbare Anzeige der Tatsache vorzusehen, daß ein Knopf gedrückt worden ist. Diese Anzeige erfolgt üblicherweise durch eine gesonderte Kontrolleuchte auf der Grundplatte in der Nähe des Schalters oder durch eine Lampe im Schalter selbst. Eine gesonderte Kontrolleuchte ermöglicht eine einfachere Konstruktion des Schalters, benötigt aber zusätzliche Drahtverbindungen und Bauteile. Andererseits sind bekannte Schalter mit eingebauten Kontrollampen komplizierter als normale Tastenschalter und benötigen eine zusätzliche Verdrahtung von Hand«

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tastenschalter zu schaffen, der möglichst einfach aufgebaut, leicht zu montieren und günstig zu bedienen ist. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung weist der Tastenschalter einen gespritzten Kunststoffkörper und einen gespritzten Kunststoffstößel auf, der in dem Kunststoff körper verschieblich ist. Am Stößel ist ein Druckknopf befestigt, und am Kunststoffkörper ist ein Kontakt ausladend befestigt, so daß bei gedrücktem Knopf der Stößel den Kontakt auslenkt. Der Kunststoffkörper ist unmittelbar auf einer gedruckten Schalungsplatte zu befestigen, die Leiter unterhalb dem ausladenden Schaltkontakt besitzt. Wenn der Kontakt durch den Stößel ausgelenkt wird, stellt er eine elektrische Verbindung zwischen den Leitern auf der gedruckten Schaltungsplatte her.

Dar Stößel wird durch eine im Kunststoffkörper gehaltene Blattfeder in einer ausgefahrenen Position gehalten, wenn keine Kraft auf den Druckknopf ausgeübt wird. Wenn auf den Knopf Kraft ausgeübt wird, knickt die Blattfeder ein, wenn der Stößel sich in seine niedergedrückte Position bewegt, Dadurch erhält die Bedienungsperson eine fühlbare und hörbare Rückmeldung. Erfindungsgemäß ist also ein einfacher Schalter vorgesehen, der eine fühlbare Rückmeldung erlaubt, jedoch keine Handverdrahtung benötigt, da die elektrischen Verbindungen unmittelbar mit den Leiterbahnen auf der gedruckten Schaltungsplatte hergestellt werden, auf der der Schalter montiert ist. Der Tastenschalter kann auch mit einer Leuchte versehen werden, die mit der gedruckten Schaltungsplatte verbunden ist und in einen Hohlraum im Stößel paßt. Das von ihr ausgehende Licht scheint dann durch ein transparentes Fenster im Druckknopf.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten

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Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

Figur 1 eine Seitenansicht der bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Figur 1;

Figuren 3 und 4 Längsschnitte durch die Anordnung gemäß Figur 1;

Figur 5 eine Kraft/Auslenkungs-Kurve des erfindungsgemäßen Tastenschalters;

Figur 6 eine Explosionszeichnung der bevorzugten Ausführungsform;

Figuren 7 und 8 perspektivische Ansichten des Grundkörpers;

Figur 9 eine Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von unten;

Figur 10 eine Ansicht des Druckknopfes von unten; und

Figuren 11, 12, und 13 Draufsichten auf Leiterbahnen auf gedruckten Schaltungsplatten für die Benutzung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines Tastenschalters mit einem Grundkörper 10, einem Stößel 12 und einem Druckknopf 14, der mit dem Stößel 12 verbunden ist. Der Grundkörper ist auf einer gedruckten Schaltungsplatte 16 befestigt. Er kann aus Kunststoff gespritzt sein, z.B. aus Acetal-Kunststoff, während der Stößel 12 aus Polycarbon hergestellt sein kann. Figur 12 zeigt eine Draufsicht auf denselben Tastenschalter. Im Druckknopf 14 befindet sich ein Fenster oder ein durchsichtiges Teil 18, durch welches Licht von einer Lichtquelle im Schalter hindurchscheinen kann. Wenn kein beleuchteter Tastenschalter benötigt wird, kann das Fenster 18 natürlich auch weggelassen werden.

Figuren 3 und 4 zeigen Längsschnitte des in Figuren 1 und dargestellten Schalters. Der Stößel 12 wird von einer Blattfeder 20 in einer ausgefahrenen Position gehalten,wie in Figur 3 dargestellt ist. Die Blattfeder 20 ist zwischen

einem Widerlager 22 im Grundkörper 10 und einem Widerlager 24 im Stößel 12 eingespannt und ist zur Gewährleistung optimaler Federqualität vorzugsweise aus stark kohlenstoffhaltigen Material hergestellt. Ein ausladender Kontakt 26, der z. B. aus Berrilium-Kupfer bestehen kann ist am Grundkörper 10 unterhalb eines Vorsprungs 28 des Stößels 12 befestigt. Unmittelbar unterhalb eines Kontaktelementes 30 des Kontaktes 26 befindet sich eine Leiterbahn 32 auf der gedruckten Schaltungsplatte 16. Auf der gedruckten Schaltungsplatte 16 ist außerdem eine Leuchtdiode 34 befestigt, die sich in einem Hohlraum 36 des Stößels 12 befindet.

Wie aus Figur 4 hervorgeht, geleitet der Stößel 12 bei Kraftausübung auf den Druckknopf 14 im Grundkörper 10 nach unten, bis der auf die gedruckte Schaltungsplatte 16 auftrifft. Wenn der Stößel 12 sich in diese niedergedrückte Position bewegt, drückt der Vorsprung 28 den Kontakt nach unten, so daß eine elektrische Verbindung mit der Leiterbahn 32 hergestellt wird. Außerdem kommt bei Niederdrücken des Stößels 12 das Widerlager 24 näher an das Widerlager 22 heran, so daß auf die Blattfeder 20 eine Kraft ausgeübt wird, die dazu führt, daß sie einknickt.

Der Einknickvorgang der Blattfeder 20 bewirkt einen Einbruch in der Kraft/Ablenkungs-Charakteristik des Schalters, wie in Figur 5 dargestellt ist. Im unteren Teil, der graphischen Darstellung ist die auf den Druckknopf 14 ausgeübte Kraft üb er der Auslenkung des Stößels 12 aufgetragen. Die Kurve 34 zeigt die Kraft/ Ablenkungs-Charakteristik bei Abwärtsbewegung des Stößels 12, während die Kurve 36 die entsprechende Charakteristik bei Aufwärtsbewegung des Stößels 12 darstellt. Wie aus der graphischen Darstellung ersichtlich ist, weist die Kraft/Auslenkungs-Kurve einen ausgeprägten Einbruch auf, so daß der Benutzer eine fühlbare und im allgemeinen hörbare Rückmeldung erhält. Der obere Teil der graphischen Darstellung zeigt, wann der Kontakt 26 in Verbindung mit der Leiterbahn 32 kommt, wobei der Schalter mit "aus" bezeichnet ist, wenn kein Kontakt besteht und mit "ein" bezeichnet ist, wenn ein Kontakt besteht, Vergleicht man den

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unteren und den oberen Teil der graphischen Darstellung miteinander, so ist ersichtlich, daß eine Verbindung ungefähr am tiefsten Punkt des Einbruchs in der Kraft/Ablenkungs-Kurve hergestellt wird, so daß der Schalter tatsächlich dann schließt, wenn die Bedienungsperson die fühlbare Rückmeldung erhält.

Figur 6 zeigt eine Explosionszeichnung des Tastenschalters. Der Stößel 14 hat Rippen 40 und 42,die in Nuten 44 bzw. 46 im Grundkörper 10 eingreifen. Wenn der Schalter zusammengesetzt wird, wird der Stößel 12 in den Grundkörper 10 eingesetzt. Dann wird die Blattfeder 20 so in den Grundkörper 10 eingefügt, daß sie zwischen die Widerlager 22 und 24 zu liegen kommt. Das

Widerlager 22 ist in Figur 7 sichtbar, welche den Grundkörper 10 allein darstellt. Danach wird der Kontakt 26 mit einem Loch 50 auf einen Zapfen 48 am Boden des Grundkörpers 10 gesteckt, so daß das hintere Ende 52 des Kontaktes 26 an eine Anschlagflache 54 des Grundkörpers 10 anliegt. Die Unterseite des Grundkörpers 10 ist in Figur 8 sichtbar, während die Lage des Kontaktes 26 in Figur 9 dargestellt ist.

Der Druckknopf 14 wird dann auf den Stößel 12 aufgepresst. Wie in Figur 10 dargestellt ist, hat der Druckknopf 14 eine Anzahl von Nuten 56, die in die Rippen 40 und 42 des Stößels 12 eingreifen. Die Nuten 56 sind so angeordnet, daß die Taste je nach Wunsch in 45 -Schritten in ihrer Winkellage verändert werden kann. Der zusammengebaute Schaltmechanismus wird dann auf der gedruckten Schaltungsplatte 16 befestigt. Der Grundkörper 10 hat zwei Zapfen 48 und 58, die in Löcher 60 und 62 in der gedruckten Schaltungsplatte eingesteckt werden und durch Hitzebehandlung oder auf andere geeignete Weise dort befestigt werden, um den Grundkörper auf der gedruckten Schaltungsplatte festzuhalten.

Figuren 11, 12 und 13 zeigen verschiedene mögliche Leiterbahnanordnungen auf der gedruckten Schaltungsplatte, die mit dem Kontakt 26 zusammenwirken können. In Figur 11 sind zwei Leiterbahnen 32 und 33 dargestellt, die sich innerhalb eines gestrichelt gezeichneten Rechtecks 11 befinden, welches die Um-

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risse des Grundkörpers 10 darstellt. Wenn der Druckknopf 14 niedergedrückt wird, stellt der Kontakt 26 eine Überbrückung zwischen den beiden Leiterbahnen 32 und 33 dar. Um eine gute elektrische Verbindung sicherzustellen, hat der Kontakt 26
eine Vielzahl von Fingern, die jeder einen elektrischen ,Kontakt mit den Leiterbahnen herstellen. Zusätzlich findet
zwischen diesen Fingern und den Leiterbahnen eine Reibung statt, ^r.-jenn der Kontakt 26 heruntergedrückt wird, da die Finger von einem Ende aus auskragen und sich durchbiegen, wenn sie gegen die Leiterbahnen gedrückt werden. Figur 12 zeigt eine alternative Anordnung mit drei Leiterbahnen 32, 35, und 37. Alle
drei Leiterbahnen werden miteinander verbunden, wenn der
Druckknopf 14 niedergedrückt wird. Figur 13 zeigt eine Kontaktanordnung ähnlich der in Figur 12 dargestellten, jedoch
rait zwei durchplattierten Löchern 70 und 72. In diesen Löchern kann eine Leuchtdiode angelötet werden, die eine Beleuchtung des Druckknopfes ermöglicht. Die Diode selbst paßt in den
Hohlraum 36 im Stößel 12 wie weiter oben beschrieben wurde
und wird durch eine andere Schaltung (nicht dargestellt) mit Strom versorgt.

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Claims

Int. Az.: Case 989

Hewlett-Packard Company 20. Mai 1976

PATENTANSPRÜC HE

.} Tastenschalter, gekennzeichnet durch ein Grund- ^-—* körper (10) mit einem Durchlaß; ein am Grundkörper befestigtes, ausladendes Kontaktglied (26); einen im Durchlaß des Grundkörpers verschiebbar angeordneten Stößel (12) _r der ein Vorsprung (28) aufweist, welcher an dem Kontaktglied angreift und dieses auslenkt, wenn der Stößel aus der ausgefahrenen in die niedergedrückte Stellung bewegt wird; einen mit dem Stößel verbundenen Druckknopf (14) , mit welchem der Stößel bewegbar ist; und einer im Grundkörper gehaltenen Blattfeder (20), die mit ihren Enden einerseits an einem Wiederlager (22) im Grundkörper und andererseits an einem weiteren Wiederlager (24) am Stößel anliegt und den Stößel in der ausgefahrenen Stellung hält, wenn auf den Druckknopf keine Kraft ausgeübt wird, wobei der Stößel das eine Ende der Blattfeder gegen deren anderes Ende drückt und dadurch ein Einknicken der Blattfeder bewirkt, wenn er durch Aufbringen einer Kraft auf den Druckknopf aus der ausgefahrenen in die niedergedrückte Stellung bewegt wird, und wobei die Blattfeder den Stößel zurück in die ausgefahrene Stellung drückt, wenn keine Kraft mehr auf den Druckknopf ausgeübt wird.
2. Tastenschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (16), an der der Grundkörper (10) befestigt ist und die voneinander getrennten Leiterbahnen (32, 33) trägt, die dem Kontaktglied (26) räumlich derart zugeordnet sind, daß dieses die Leiterbahnen elektrisch überbrückt, wenn der Stößel (12) sich in der niedergedrückten Stellung befindet.
3. Tastenschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (12) einen Hohlraum (36) aufweist, der sich in Bewegungsrichtung des Stößels erstreckt, daß der Druckknopf (14) einen lichtdurchlässigen Bereich (18) aufweist,

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der mit dem Hohlraum ausgerichtet ist, und daß der Schalter weiterhin eine Lichtquelle (34) aufweist, die auf der Grundplatte (16) befestigt ist und einen Teil des Hohlraums ausfüllt.
4. Tastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t , daß der Durchlaß des Grundkörpers (10) eine Nut (44) in Richtung der Bewegung des Stößels (12) aufweist, und daß der Stößel eine Rippe (40) aufweist, die derart in die Nut eingreift, daß der Stößel gegen Verdrehung gesichert ist.
5. Tastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (20) in einer ersten Richtung um eine erste, zu ihrer Längsachse senkrechte Achse gekrümmt ist, wenn sich der Stößel (12) in der ausgefahrenen Position befindet, und daß sieh die Blattfeder in eine zweite Richtung um eine zweite Achse krümmt, die parallel zur ersten Achse ist, wenn sich der Stößel in der niedergedrückten Stellung befindet.

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