DE2945707C2

DE2945707C2 - Schaltmatte

Info

Publication number: DE2945707C2
Application number: DE19792945707
Authority: DE
Inventors: Max Wetzikon Streuli
Original assignee: GUMMI MAAG AG DUEBENDORF CH
Current assignee: GUMMI MAAG AG DUEBENDORF CH
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1982-11-18
Also published as: GB2039417B; CH645205A5; GB2039417A; DE2945707A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltmatte aus einem Elastomer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Schaltmatten sind bereits bekannt (DE-AS 09 041, US-PS 39 32 722); bei ihnen ist jeweils der Federkupplung eine spezielle Form gegeben, damit beim Niederdrücken des Schaltelementes ein Druckpunkt vor Beendigung des Schaltweges erfühlt werden kann, wodurch die Zuverlässigkeit der Betätigung gesteigert wird.

Als Schaltmatte wird bekanntlich eine Schaltvorrichtung bezeichnet, bei der in einer Kunststoff-Folie ein oder mehrere Schaltelemente angeordnet sind, deren Federkupplung einen integralen Teil der Kunststoff-Folie bildet, die gewöhnlieh aus einem Elastomer, vorzugsweise Silikonkautschuk, besteht. Die Federkupplung bildet in der Ruhelage eine, einen Hohlraum umgebende Erhebung und trägt hohlraumseitig ein Kontaktplättchen. Bei Anordnung der Schaltmatte auf einem Träger mit einer gedruckten Schaltung können die Schaltelemente als Kontakte für die gedruckte Schaltung dienen. In der Ruhelage liegt hierbei das Kontaktplättchen mit Abstand über der Kontaktstelle auf der gedruckten Schaltung. Beim Betätigen des Schaltelementes erfolgt ein Zusammendrücken der Federkupplung, wodurch eine Rückstellkraft erzeugt »vird, die das Schaltelement wieder in die Ruhelage bringt.

Die Lebensdauer eines solchen bekannten Schaltelementes steht in direktem Zusammenhang mit der Größe seines Schaltweges. Beträgt dieser wie bei bekannten Ausführungen 0,5—1,5 mm, können mehrere Millionen Schaltungen ausgeführt werden, bis ein Defekt der Federkupplung auftritt Die genannten Schaltwege erweisen sich jedoch für bestimmte Anwendungen als zu klein, weshalb man durch Vergrößerung der den Hohlraum umgebenden Federkupplung den Abstand de» Kontaktplättchens zur Kontaktstelle und damit den Hub des Schaltelementes zu vergrößern sucht Dies hat jedoch eine spürbare Verringerung der Lebensdauer der Federkupplung zur Folge. Aus diesem Grund ist der Einsatz von Schaltelementen mit vergrößertem Hub für eine ganze Anzahl von Anwendungsgebieten, z. B. beim Fernsprecher und Fernschreiber, nicht annehmbar. Außerdem ist wegen des größeren Schalthubs eine Vergrößerung des Durchmessers der Federkupplung des Schaltelementes unvermeidbar, wodurch mehr Platz für die Unterbringung der Schaltelemente erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaitmatte der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß der Schal'.hub djr Schaltelemente vergrößert werden kann, ohne daß dadurch eine Verringerung der Lebensdauer gegenüber den bekannten Schaltelementen mit kleinem Schalthub eintritt und ohne daß dadurch eine Vergrößerung des Durchmessers der Federkupplung der Schaltelemente erforderlich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Mittel getost.

Im folgenden sinr! Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Schaltelementes einer Schaltmatte in der Ruhelage,

Fig.2 einen Schnitt gemäß Fig. 1, jedoch mit in Kontaktstellung befindlichem Schaltelement,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Schaltelementes einer Schaltmatte,

IF i g. 4—8 einen Schnitt durch ein teilweise dargestelltes Schaltelement einer Schaltmette mit verschiedenen Formen eines mit federnden Wänden versehenen Hohlkörpers und

Fig.9 einen Schnitt durch ein teilweise dargestelltes Schaltelement mit einer weiteren Ausführungsform seiner mit der Grundplatte der Schaltmatte verbundenen Federkupplung.

Die in den Fig. 1—3 dargestellten Schaltelemente sind Teil einer Schaltmatte, die sich aus einer Grundfolie 2 und einer mit der Grundfolie 2 integral verbundenen Federkupplung 3 eines Schaltelementes 1 zusammensetzt. Die Grundfolie 2 liegt auf einer Grundplatte 4, die

ζ. B. aus einem Isolator besteht und Träger einer gedruckten Schaltung ist Die Schaltelemente 1 liegen hierbei über den Kontaktstellen der Schaltung. Es können demnach auf der Grundfolie 2 in beliebiger Anordnung ein oder mehrere Schaltelemente 1 angeordnet sein. Die Grundfolie 2 weist grundplattenseitig Nuten 5 auf, die die Hohlräume 6 unter den Federkupplungen 3 der Schaltelemente 1 als Verbindungskanäle miteinander verbinden und auch die Hohlräume 6 mit dem Außenraum verbinden, so daß beim Niederdrücken der Schaltelemente I die Luft im sich verkleinernden Hohlraum 6 entweichen kann.

Die Federkupplung 3 setzt sich aus federnden Wänden 7 und einer Druckplatte 8 zusammen. Die Druckplatte 8 trägt auf der Seite des Hohlraums 6 eine ^ Kontaktplatte 9, die beim Drücken des Schaltelementes 1 die auf der Grundplatte 4 angeordnete Kontaktstelle (nicht dargestellt) nach Durchlaufen des freien Abstandes a zwischen der Stellung der Kontaktplatte 9 in der Ruhelage und der Oberfläche der Grundplatte 4 berührt.

Wie aus Fig. 1—3 ersichtlich ist ist auf der dem Hohlraum 6 abgewandten Seite der Druckplatte 8 eine weitere Federkupplung 10 mit mindestens teilweise federnden Wandpartien 11 angeordnet; zweckmäßig besteht die Federkupplung 10 aus demselben Material wie die Grundfolie 2 und die Federkupplung 3. Die Federkupplung 10 bildet einen Hohlraum 12, der durch eine Taste 13, die einen ringförmigen Vorsprung 14 aufweist abgedeckt ist, wobei der Vorsprung 14 zweckmäßig an einer Abdeckung 15, z. B. aus Kunststoff, anliegt Ein am hohlraumseitigen Ende der Taste 13 angeordneter Zapfen 16 weist in der Ruhelage gegenüber der Druckplatte 8 einen Abstand b auf.

Das beschriebene Schaltelement weist somit zwei übereinanderliegende federnde Etagen auf: die federnden Wände 7 der Federkupplung 3 und die federnden Wandpartien 11 der weiteren Federkupplung 10. Dementsprechend setzt sich der Hub der Taste 13 bis zur Berührung der Kontaktstelle durch die Kontaktplatte 9 aus den beiden Teilhüben a und b zusammen. In Fig.2 ist das Schaltelement 1 in der Kontaktlage dargestellt. Der Zapfen 16 liegt auf der Druckplatte 8, d. h. die Taste 13 hat den Hub b zurückgelegt Weiter liegt die Kontaktplatte 9 auf der Grundplatte 4, d. h. die Kontaktplatie 9 und damit auch die Taste 13 hat auch den Hub a zurückgelegt. Bei der Zurücklegung der beiden Teilhübe a und b werden sowohl die Federkupplung 3 als auch die weitere Federkupplung 10 verformt, siehe Fig. 2. Die Federkupplung 3 bildet eine Knickstel'e 17, z. B. eine gewellte Zone, zu deren Bildung eine zusätzliche Kraft auf die Taste 13 ausgeübt werden muß. Es entsteht dadurch die bekannte Wirkung eines Druckpunktes. Wie in F i g. 1 dargestellt ist, wird angenommen, daß beim Drücken der Taste 13 zuerst die weitere Federkupplung 10 unter Zurücklegung des Teilhubes b in die gestrichelte Lage übergeht Für die Verformung der Federkupplung 3 unter Zurücklegung des Teilhubes a ist dann eine etwas größere Kraft erforderlich. Der Kraftverlauf kann jedoch in weiten Grenzen den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden. So zeigt F i g. 1 und 2 eine im Vorsprung 14 auf der der Federkupplung 10 zugewandten Seite liegende Ausnehmung 18, durch weiche die Verformung der Federkupplung 10 und damit der Druck der Taste 13 beeinflußt werden kann. Der D, uckverlauf kann jedoch auch in anderer Weise beeinflußt werden, insbesondere durch eine bestimmte Formgebung der weiteren Federkupplung 10 bzw. der Federkupplung 3, In Fig.4—8 sind verschiedene Formen von Federkupplungen von Schaltelementen 1 dargestellt. F i g. 4 zeigt eine tonnenförmige Federkupplung 10, während die Federkupplungen nach Fig.5 und 6 aus einem einfachen und einem doppelten Balg bestehen. Die Federkupplung 10 nach Fig.7 weist Zylinderform und diejenige nach Fig.8 Hyperboloidform auf. Bei der Federkupplung 10 nach F i g. 3 weist die federnde Wandpartie 11 die Form eines abgestumpften Kreiskegels auf, woran sich eine kreiszylindrische Partie anschließt. Die Wandpartie 11 verformt sich somit in ähnlicher Weise wie die federnde Wand 7 der Federkupplung 3. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Federkupplung 3 anders als einen abgestumpften Kreiskegel zu formen; Fig.9 zeigt eine tonnenförmige Wand 7 für die Federkupplung 3.

Der Druckverlauf der Taste 13 kann auch durch unterschiedliche Wandstärken beeinflußt werden. Durch die Kombination der Form der Federkupplung 3, der weiteren Federkupplung 10 und -<er Wandstärke dieser beiden Teile können beliebige Hübe für die Taste 13, z.B. für Tastaturen, von etwa 2—10mm erreicht werden. Wesentlich ist hierbei, daß durch die Aufteilung des Tastenhubs auf die Teilhübe a und b eine Verschleteverminderung und damit eine entsprechende Erhöhung der Lebensdauer erreicht wird. Hierbei kann der Kraftverlauf, d. h. der Kraftanstieg beim Drücken der Taste 13 in weiten Grenzen angepaßt werden, wobei einfache oder doppelte Druckpunktwirkung erreicht werden kann. Auch kann die Druckpunktwirkung vor oder nach Berühren der Kontaktstelle durch die Kontaktplatte 9 erreicht werden. Durch die genannten zahlreichen Möglichkeiten wird erreicht, daß das an sich bewährte Element der Schaltmatte auch in Gebieten Eingang finden kann, die diesem Element bisher verschlossen waren.

Der Abstand b zwischen dem Zapfen 16 und der Druckplatte 8 kann auch dadurch erreicht werden, daß der Zapfen 16 an der Druckplatte angeordnet ist. Der Abstand b ist dann durch den Abstand zwischen dem mit der Druckplatte 8 verbundenen Zapfen 16 und dem stirnseitigen Ende der Taste 13 definiert. Wesentlich ist jedoch, daß durch die Anordnung der Federkupplung auf der Druckplatte 8 die Möglichkeit besteht, mit Hilfe des Zapfens 16 die Größe des einen Teilhubs b beliebig zu variieren und damit den Druckverlauf an der Taste 13 zu beeinflussen.

Die Taste 13 ist in F i g. 1 und 2 als zylindrischer Körper angenommen, der durch die Abdeckung 15 ragt. Ist eine Führung der Taste 13 in der Abdeckung 15 erforderlich, so kann zweckmäßig an der Abdeckung 15 ein Kragen vorgesehen werden. Soll sich die Taste 13 nicht d. ehen können, so kann der Querschnitt der Taste 13 quadratisch oder rechteckig sein: Das über d.ie Abdeckung 15 bzw. den Kragen 19 ragende Ende der Taste 13 kann beliebig geformt sein. z. B. als Druckknopf oder Druckplatte mit und ohne Beschriftung.

Für die einzelnen Teile der Schaltmatte eignen sich Kunststoffe, wobei die Grundfolie 2, die Federkupplung 3 und die weitere Federkupplung 10 aus oinem Elastomer, z. B. Silikonkautschuk, hergestellt sein kann. Die Grundplatte 4, die Taste 13 und die Abdeckung 15 können z. B. aus einem formfesten Kunststoff hergestellt sein, während die Kontaktplatte 9 z. B. aus einem leitenden Silikonkautschuk hergestellt sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

{. Schaitmatte aus einem Elastomer mit mindestens einem, eine Taste (13) mit einem Tastengesamthub aufweisenden Schaltelement (1), bei der das Schaltelement (1) eine in die Schaltmatte integrierte Federkupplung (3) und eine an der Federkupplung (3) angeordnete Kontaktplatte (9) aufweist, wobei die Federkupplung (3) in der Ruhelage aus einem über die Schaltmatte ragenden Hohlraum (6) mit ι ο federnden Kupplungswänden (7) und aus einer, die Kontakiplatte (9) hohlraumseitig mit Abstand von der Kontaktebene (4) tragenden Druckplatte (8) ■ besteht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Hohlraum (6) abgewandten Seite der Druckplatte (8) eine weitere Federkupplung (10) mit ledernden Kupplungswänden (11) angeordnet ist, an deren freien Stirnseite die Taste (13) abgestützt ist
2. Schaitmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Taste (13) bzw. an der Druckplatte (8) ein in den Hohlraum (12) der weiteren Federkupplung (10) ragender Zapfen (16) angeordnet ist, dessen Abstand von der Druckplatte (8) bzw. von der Taste (13) einem Teilhub (b) des Tastengesamthubs (a + ^entspricht
3. Schaltmatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Taste (13) einen ringförmigen Vorsprung (14) aufweist, an dem sich die freie Stirnseite der weiteren Federkupplung (10) abstützt.
4. Schaltmaue nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (*1) an der der freien Stirnseite der weiteren ^cederkupplung (10) zugewandten Seite eine ringförmige Ausnehmung (18) aufweist, die sich über die freie Stirnseite der weiteren Federkupplung (10) erstreckt
5. Schaltmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Kupplungswände (U) der weiteren Federkupplung (10) eine unterschiedliche Wandstärke aufweisen.
6. Schaltmatte nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Oberwindung des der weiteren Federkupplung (10) zugeordneten Teilhubs (b) ein anderer, z. B. kleinerer Verformungsdruck erforderlich ist, als er zur Überwindung des zur Federkupplung (3) mit ihren federnden Kupplungswänden (7) gehörenden Teilhubs (a) benötigt wird.
7. Schaltmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Feder kupplung (10) aus einem anderen Elastomer besteht als die Federkupplung (3).