DE2828435C2

DE2828435C2 - Druckknopfschalter

Info

Publication number: DE2828435C2
Application number: DE2828435A
Authority: DE
Inventors: Akira Furusawa; Yutaka Tokyo Udagawa
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1977-06-29
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1982-03-25
Also published as: JPS5731773B2; US4207448A; JPS5411480A; SE440836B; DE2828435A1; SE7807312L

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckknopfschalter mit einer kuppeiförmig gestalteten metallischen Knackfeder, die innerhalb einer Ausnehmung einer Abstandshalterplatte über einer einen ersten Anschlußkontakt tragenden Leiterplatte ruht und dabei mit einem zweiten Anschlußkontakt in Kontaktverbindung steht, und die durch ein flexibles Blatt abgedeckt ist, über das der Druckknopf auf die Knackfeder einwirkt, um diese im Gegensinn auszuwölben und dabei eine Kontaktverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlußkoniakt herzustellen.

Ein solcher Druckknopfschalter ist durch die DE-OS 25 35 050 bekannt. Bei diesem in einer Tastatur angeordneten Druckknopfschalter sind auf der Leiterplatte die ersten und zweiten Anschlußkontakte in Form einer gedruckten Schaltung angeordnet, und die Knackfeder steht ständig mit zwei elektrisch miteinander verbundenen zweiten Anschlußkontakten in Kontaktberührung, und sie stellt eine leitende Verbindung zwischen diesen zweiten Anschlußkontakten und dem ersten Anschlußkontakt her, der in der Mitte angeordnet ist und beim Umschlagen der Knackfeder kontaktiert wird. Dies bedingt, daß die Knackfeder bei ihrer Deformation jeweils mit ihren Rändern auf der Leiterplatte und auf den zweiten Kontakten gleitet, was 'invermeidbar zu einem Abrieb fuhrt, der sowohl aus elektrisch leitfälligen Teilchen der Kontaktelemente als auch aus lsolit:rstoffabrieb besieht. Der Isoliersloffabrieb erhöht den Kontaktwiderstand und das abgeriebene leitende Material kann andererseits unerwünschte Kontaktbrücken zwischen den ersten und zweiten Anschlußkontakten bilden, über die Kriechströme fließen. Außerdem muß die Knackfeder äußerst genau dimensioniert sein, weil sie im durchgehenden Zustand sicher sowohl dem Mittenkontakt als auch den Seitenkontakten anliegen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckknopfschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu verbessern, daß bei einfachem Aufbau die Kontaktierung verbessert und die Lebensdauer erhöht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Mittel gelöst
Dadurch, daß der zweite Anschlußkontakt von dem flexiblen Deckblatt gebildet wird, das gleichzeitig den Staubabschluß herstellt, wird vorteilhafterweise eine Kontaktgabe durch die Stützränder der Knackfeder vermieden, so daß diese lediglich auf der Isolierbahn laufen und keinen metallischen Abrieb erzeugen kann. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des beschriebenen Druckknopfschalters ergeben sich aus den Unteransprüchen 1 bis 5.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung in Vergleich mit einem den Stand der Technik representierenden Druckknopfschalter näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht eines den Stand der Technik representierenden Drucktastenschalters,

Fi g. 2 einen Vertikalschnitt des bekannten Schalters gemäß Fig. 1,

F i g. 3 ein Diagramm der Knackfeder, welches den Verstellweg in Abhängigkeit von der Belastung zeigt,
F i g. 4 eine der F i g. 1 entsprechende Draufsicht eines in der beschriebenen Weise ausgebildeten Drucktastenschalters,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt des Schalters gemäß Fig.4,

ίο Fig. 6 einen Vertikalschnilt einer zweiten Ausführungsform eines in der beschriebenen Weise ausgebildeten Druckknopfschalters, wobei der Abstandshalter aus einer Halteplatte und einer Lagerplatte besteht,

Fig. 7 einen Vertikalschnitt einer dritten Ausführungsform des beschriebenen Druckknopfschalters, wobei das den gemeinsamen Anschluß bildende Blättchen aus einer Plastikfolie besteilt, die eine leitfähige Schicht trägt,

Fig. 8 eine Grundrißatisicht des Zuführungsblättchens, wobei das gewünschte Muster der leitfähigen Schicht auf der Plastikfolie aufgeklebt ist,

Fig. 9 einen Vertikalschnitt eines in der beschriebenen Weise ausgebildeten Drucktastenschalters mit einem am Taster angebrachten Dämpfungsansatz,
Fi g. 10 einen Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform des beschriebenen Druckknopfschalters mit auf der Plastikfolie angeordneten Dämpfungskissen,

Fig. 11 ein Belastungs-Auslenkungs-Diagramm bei Verwendung eines Dämpferkissens.

fco Zunächst wird kurz der Stand der Technik erörtert, wie er sich aus den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung ergibt. Dieser hier dargestellte Druckknopfschalter entspricht grundsätzlich dem Druckknopfschalter gemäß der DE-OS 25 35 050. Auf einer Leiterplatte 1 sind zwei Leitungsanschlüssc 2 und ein einzelner Festkontakt 3 in Form einer gedruckten Schaltung vorgesehen. Eine kuppelförmige Knackfeder5 ist mit ihrem Mittelabschnitt 4 nach oben gekrümmt und in ein Loch B einer

Isolierstoffplatte 7 eingesetzt, wobei der Umfang 8 der Knackfeder 5 auf den gemeinsamen Anschlüssen 2 liegt. Ein Staubabdeckblatt 9 Hegt über dem Mittelabschnitt 4, um eine staubdichte Abdeckung zu schaffen. Innerhalb eines Deckels 13 wird ein Druckknopf 12 geführt, der einen Flansch 10 mit einem Betätigungsstift 11 innerhalb des Deckels besitzt, der auf das Staub.'.bdichtungsblatt 9 einwirkt.

Die Knackfeder 5 schlägt wie aus dem Belastungsdiagramm nach F i g. 3 ersichtlich, an der Stella b um und versetzt sich weiter, selbst wenn die Belastung durch die Fingerspitze auf dem Druckknopf 12 nachläßt, nachdem einmal die Belastungsgrenze a erreicht wurde. Nachdem der Druckknopf 12 freigegeben ist, kehrt die Knackfeder 5 automatisch in die Ausgangslage zurück.

Durch diese Ausbildung treten die in der einleitenden Beschreibung geschilderten Nachteile ein.

Nunmehr wird der beschriebene Druckknopfschalter unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 bis6 näher erläutert. Auf der Leiterplatte 1 mit gedruckter Schaltung befindet sich ein fester aufgedruckter Kontakt 3, und die Leiterplatte 1 ist von einer Abstandsplatte aus Plastikmaterial abgedeckt, die ein Loch 6 aufweist, das eine ringförmige Stufe besitzt. Die konvex nach oben gekrümmte Knackfeder besitzt einen Kontaktvorsprung 15 im Mittelteil, und der Umfang 8 der Knackfeder 5 ist von der ringförmigen Stufe des Loches 6 abgestützt. Eine Metallfolie 16 übernimmt die Rolle des Staubschutzblattes 9 gemäß F i g. 1 und 2. Ähnlich wie beim Stand der Technik ist der Druckknopf 12 mit einem Flansch 14 versehen, der einen Vorsprung 11 trägt, wobei der Knopf 12 im Deckelteil 13 geführt ist. Bei diesem Druckknopfschalter stehen sich der feste Kontakt 3 und der Kontaktvorsprung 15 sowie der vorspringende Teil 11 gegenüber. Der Festkontakt 3 ist als gedruckte Schaltung auf der Leiterplatte 1 ausgeführt, und die Verbindung zwischen dem festen Kontakt und der Außenseite wird über die gedruckte Schaltung hergestellt.

Durch Ausführung des Festkontaktes 3 als gedruckte Schaltung können die Arbeitskosten für die Herstellung verringert werden, und es kann eine höhere Genauigkeit bei Senkung der Herstellungskosten erreicht werden. Die Abstandshalterplatte 7 weist das Halteloch 17 auf, in das die Knackfeder 5 von der dem Festkontakt 3 gegenüberliegenden Seite eingeführt werden kann, wobei der stufenförmige Sitz 6 den Umfang 8 der Knackfeder 5 aufnimmt. Der ringförmige Sitz 6 trägt den gesamten Umfang 8 der Knackfeder 5 gleichförmig, so daß der Knackeffekt der Knackfeder 5 stabilisiert wird, und zwar unabhängig von der Verschieberichtung. Die Abstandshalterplatte 7 verhindert eine Verschlechterung des Kontaktes durch Reibung, weil die Abstandshalterplatte 7 aus feinem Plastikmaterial besteht, welches eine geringe Reihung hat und abriebfest ist. Der Knackeffekt kann dadurch hervorgerufen werden, daß die Traghöhe der Knackfeder 5 im Sitzteil 6 höher gemacht wird als die Höhe des festen Kontaktes 3. Die Trägerhöhe läßt eiue freie Wahl des Bereiches zu. in dem die Knackfeder 5 unter der t>o Wirkung ihrer eigenen Rückstellkräfte in den Ausgangszustand zurückkehrt, nachdem die Feder durch Niederdrücken des Druckknopfes 12 gewendet wurde. Wenn der Knackeffekt nicht zu sehr benötigt wird, dann kann die Trägerhöhe, nämlich die Dicke des Stufensitzes 6 auf Null vermindert werden, so daß die Knackfeder 5 direkt von der Leiterplatte 1 getragen wird. In diesem Fall liegen jedoch Festkontakt 3 und gedruckte Schaltung in gleichen Ebenen, und deshalb ist eine Isolationsschicht erforderlich. Der Kontaktvorsprung 15 der Knackfeder 5 soll den Kontakt zwischen der Knackfeder 5 und dem Festkontakt 3 verbessern, weil der Festkontakt 3 eine relaviv große Ebene in der gedruckten Schaltung einnimmt Wenn erforderlich können beide Kontakte mit einem Edelmetall platte« werden, um die Kontaktwirkung zu verbessern.

Das gemeinsame Leiterblech 16 steht nach außen über einen Anschlußdraht in Verbindung und übernimmt gleichzeitig die Rolle einer Staubabdichtung, und dieses Blech besteht aus einer leitfähigen Metallfolie, z. B. einer Aluminiumfolie mit einer Dicke von etwa 10 bis 20 μΐη. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der zentrale Abschnitt 4 der Knackfeder 5 höher eingestellt als die obere Oberfläche der Abstandshalterplatte 7, damit die Druckkraft des Vorsprungs 11 auf den Mittelabschnitt 4 der Knackfeder 5 übertragen wird, ohne auf die Leiterfolie 16 eine andere Kraft als die Biegefeder zu übertragen, d. h. es soll keine Zugkraft beim Niederdrücken erzeugt werden. Auf diese Weise wird die Leiterfolie 16, die der Biegekraft standhalten kann, aber gegenüber Zugkräften empfindlich ist, gegenüber einer Beschädigung geschützt. Außerdem wird der Knackeffekt nicht beeinträchtigt weil der Rückstellkraft auf den Druckknopf 12 nicht entgegengewirkt wird.

Bei dem Niederdrücken des Druckknopfes 12 durch die Fingerspitze wird vom Vorsprung 11 auf den Mittelabschnitt 4 über das gemeinsame leitfähige Blech 16 die Kraft auf die Knackfeder 5 übertragen, die nach außen gekrümmt verläuft und beim Knackeffekt umgewendet wird, wobei eine Kontaktberührung zwischen dem Vorsprung 15 und dem festen Kontakt 3 der Leiterplatte 1 hergestellt wird. Auf diese Weise wird das gemeinsame Anschlußblech 16 elektrisch mit dem Festkontakt 3 über die Knackfeder 5 verbunden.

Der beschriebene Druckknopfschalter ergibt folgende Vorteile:

Zunächst wird eine Verschlechterung der Kontaktfunktion durch Reibung verhindert, und durch Metallabrieb bedingte Kontaktfehler werden vermieden, weil nur der Festkontakt auf der Leiterplatte vorhanden ist, während die gemeinsame Leiterfolie mit dem Festkontakt über die Feder in Verbindung gebracht wird, so daß die Knackfeder auf dem Ringsitz aufliegen kann, ohne daß ein metallischer Abrieb erfolgt.

Zweitens können die Herstellungskosten im Vergleich mit Schaltern vermindert werden, bei der der Festkontakt aus Einzelteilen besteht. Außerdem wird die Genauigkeit erhöht und die Arbeitskosten werden verringert, indem eine gemeinsame Anschlußfolie benutzt wird und der Festkontakt auf die Leiterplatte aufgedruckt wird.

Drittens ist die gemeinsame Anschlußfolie so als Metallfolie ausgebildet und der Mittelabschnitt der Knackfeder liegt höher als die obere Oberfläche der Abstandsplatte, so daß der Knackeffekt der Knackfeder ständig aufrechterhalten werden kann und demgemäß wird das Erkennen der Schaltwirkung verbessert.

Viertens wird der gesamte Umfang der Knackfeder ständig auf der ringförmigen Sitzfläche getragen, wodurch die notwendige Kraft zum Niederdrücken des Dpickknopfes sowie der Knackeffekt stabilisiert werden können, unabhängig von der Walzrichtung des Federmaterials.

Im folgenden wird auf F i g. 6 der Zeichnung Bezug genommen, wo ein weiteres Ausführungsbeispiel

veranschaulicht ist.

Hier ist die Abstandshalterplatte aus zwei Einzelplatten hergestellt, nämlich einer Plastiklagerplatte 18, deren Dicke etwas kleiner ist als die Höhe der Knackfeder 5 und einer Sitzplatte 19, deren Dicke größer ist als die Höhe des Festkontaktes 3. Die Plastikplatte 18 besitzt ein Loch 6, das die Sitzfläche cuf der Platte 19 definiert, und die Lagerplatte 19, die die ringförmige Sitzfläche bildet, besitzt ein durchgehendes Loch 17 mit geringerein Durchmesser als die Knackfeder 5, aber mit größerem Durchmesser als der Festkontakt 3.

Die Abstandshalteplatte 7 wird dadurch gebildet, daß die Lagerplatte 18 und die Sitzplatte 19 koaxial mit ihren Löchern 6 bzw. 17 angeordnet werden. Da die Abstandshalteplatte 7 durch Übereinanderlegen von zwei Plastikplatten gebildet wird, in denen die Löcher durchgehend gebohrt werden können, kann die Produktivität erhöht und die Herstellungskosten können vermindert werden. Außerdem kann die Abstandshalterplatte 7 in der Weise aufgebaut sein, daß zunächst die Plasiiksitzplatte 19 in einer bestimmten Dicke auf der Leiterplatte 1 abgelagert wird, und daß dann die Halteplatte 18 in gleicher Weise überzogen wird. Dadurch kann die Produktivität im Hinblick auf die Abstandshalteplatte 7 weiter erhöht und die Herstellungskosten können weiter erniedrigt werden. Ein weiterer Ausführungsbeispiel des beschriebenen Druckknopfschalters ist in Fig. 7 dargestellt. Hier ist eine leitfähige Schicht 21 auf der unteren Oberfläche des Plastikfilms 20 aufgeklebt oder aufgepreßt, d. h. auf der Kontaktseite der Knackfeder 5. um die gemeinsame Anschlußfolie 16 zu bilden. Die obenerwähnte Metallfolie, die das Anschlußblech 18 bildet, ergibt Schwierigkeiten im Hinblick auf eine Verbindung nach außen weil die Dicke etwa 10 bis 20 um beträgt, und die Metallfolie leicht beschädigt werden kann, während der Schaltvorgang durchgeführt wird. Als Basis für die leitfähige Folie 16 dient daher der Plastikfilm 20. wodurch die Anschlußfolie 16 die erforderliche Flexibilität erhält und demgemäß wird das gemeinsame Anschlußblech 16 gegen Beschädigung auch bei langzeitigem Schaltbetrieb geschützt und die Verbindung mit der Außenseite wird vereinfacht.

Das gewünschte Muster der leitfähigen Schicht 21 kann auf dem Plastikfilm 20 durch Ätzen, wie aus F i g. 8 ersichtlich, aufgebracht werden, um das gemeinsame Anschlußblech 16 weiter zu verbessern. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 22 einen Kontaklabschnitt, der Kontakt mit der Knackfeder 5 herstellt, und das Bezugszeichen 23 gibt einen Verbindungsabschnitt an, der eine Verbindung mit der Außenseite herstellt, während das Bezugszeichen 24 einen Kuppkingsabschnitt zur Herstellung eines Kontaktes mit jedem Kontaktabschnitt des Verbindungsteiles 23 angibt. Nur diese Teile sind aus der leitfähigen

ίο Schicht 21 hergestellt, und der andere Teil des Plastikfilms 20 bleibt frei, wie bei 25 dargestellt. Die Flexibilität dieser Schicht 16 kann so verbessert werden, weil die Flexibilität des Plastikfilms 20 in den leiterfreien Abschnitten 25 aufrechterhalten wird.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des beschriebenen Druckknopfschalters. Hierbei ist ein Dämpfungsansatz 26 aus einem Plastikkörper, beispielsweise aus einem Plastikschwamm an dem Vorsprung 11 des Druckknopfes 12 angeformt. Obgleich der Hub des Druckknopfes mit der Knackfeder 5 recht kurz ist und das Erkennen der Schaltwirkung ungewiß ist, kann der Dämpfungsansatz 26 diese Umgewißheit beseitigen. Fig. 11 ist ein Belastungs-Verschiebe-Diagramm, welches die Gründe veranschaulicht. Wenn der Druckknopf 12 durch die Bedienungsperson niedergedrückt wird, dann wird zunächst nur der Dämpfungsansatz 26 zusammengedrückt und die Knackfeder 5 wird zu Beginn nicht ausgelenkt. Beim weiteren Niederdrücken beginnt die Knackfeder 5 mit ihrer Versetzung und dann ist der Dämpfungsansatz 26 vollständig zusammengedrückt. Dann wird nur noch die Knackfeder 5 verschoben, um die Schaltwirkung herbeizuführen. Die Belastungs-Verschiebe-Linie wird um den Abstand 1 durch Anordnung des Dämpfungsansatzes 26 verschoben. Dadurch wird der Hub des Druckknopfes 12 um den Weg 1 vergrößert und die Ungewißheit des Erkennens wird beseitigt.

Statt dessen kann ein Dämpfungskissen 27 aus Plastikschwamm zwischen den Vorsprung 11 des Druckknopfes 12 und dem Anschlußleiterblatt 16 angeordnet werden, wie dies aus Fig. 10 ersichtlich ist, welches die gleiche Rolle wie der Dämpfungsansatz 26 spielt. Die Herstellungskosten können bei Anordnung eines Dämpfungsblattes bzw. Dämpfungskissens 27 im Vergleich mit einem Dämpfungsansatz 26 erniedrigt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckknopfschalter mit einer kuppeiförmig gestalteten metallischen Knackfeder, die innerhalb einer Ausnehmung einer Abstandshalterplatte über einer einen ersten Anschlußkontakt tragenden Leiterplatte ruht und dabei mit einem zweiten Anschlußkontakt in Kontaktverbindung steht und die durch ein flexibles Blatt abgedeckt ist, über das der Druckknopf auf die Knackfeder einwirkt, um diese im Gegensinn auszuwölbenden und dabei eine Kontaktverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlußkontakt herzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschlußkontakt von dem flexiblen Blatt (16) gebildet ist

2. Druckknopfschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Blatt aus einer Metallfolie (16) besteht (F i g. 4 und 5).

3. Druckknopfschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das flexible Blatt aus einer Plastikfolie (20) besteht, die auf der der Knackfeder (8) zugewandten Seite eine leitfähige Beschichtung (21)trägt(Fig. 7).

4. Druckknopfschalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Blatt (16) ein Dämpfungskissen (27) trägt.

5. Druckknopfschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für ein Tastenfeld mit mehreren Zeiten — und/oder reihenweise angeordneten Druckknöpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Beschichtung (21) des elastischen Blattes (16) Kontaktabschnitte (22) im Bereich der Knackfedern (6) und Verbindungsstege zwischen diesen und einem Randkontaktierungsstreifen (23) aufweist.