DE3340575A1

DE3340575A1 - Elastisches drucktastenelement

Info

Publication number: DE3340575A1
Application number: DE19833340575
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nara Kawasaki
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1982-11-11
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1984-05-17
Also published as: GB2130016A; JPS5987720A; US4814561A; GB8330192D0; DE3340575C2; GB2130016B

Description

TER MEER ■ MÖLLER ■ STEINMEISTER Sharp K.K. - 2138-GER-H

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elastische Druckschalterbetätigungselemente für elektronische Taschen- oder Tischrechner, elektronische Registrierkassen u. dgl. und insbesondere auf elastische Drucktastenelemente mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Es sind u.a. aus der US-PS 3 699 294 elektrische Schaltelemente aus einem leitfähigen Gummi oder Elastomer und aus der US-PS 3 932 722 ein elastisches Drucktastenelement mit einer sprungartig kippbaren Wandung in Tafel- bzw. Hochflächenform bekannt.

Als Beispiel für den Stand der Technik ist in den Figuren 1a bis 1c der anliegenden Zeichnung ein auf die federführende Anmelderin zurückgehendes elastisches Drucktastenelement 1 zur Betätigung eines Drucktastenschalters dargestellt. Das herkömmliche Drucktastenelement 1 hat ein auf einer Unterlage befestigbares ,äußeres Auflageteil 7, in seinem Mittelabschnitt einen Vorsprung 4 mit einem leitfähigen Gummiteil 9 zum überbrücken von Kontakten (nicht dargestellt) auf der Unterlage, einen erhabenen Betatigungsabschnitt 10 sowie bewegliche dünne Wände 5 und 6 zwischen dem Vorsprung 4, Betatigungsabschnitt 10 und Auflageteil 7.

Wenn der Betätigungsabschnitt 10 mittels eines Tastenoberteils nach unten gedrückt wird, geht zwangsweise auch der Vorsprung 4 nach unten und preßt das leitfähige Gummiteil 9 gegen die Kontakte auf der Unterlage. Bei jeder Bewegung des durch die dünnen Wände 5 und 6 getragenen Vorsprungs 4 erfahren diese dünnen Wände 5 und 6 eine in Fig. 1a bis 1c

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in aufeinanderfolgenden Phasen dargestellte Formänderung, und nach Aufhebung der senkrechten Betätigungskraft kehren sie wieder in den Ausgangszustand (Fig. 1a) zurück.

In der Praxis sind bei aus einem elastischen Gummimaterial hergestellten herkömmlichen Drucktastenelementen gemäß Fig. 1a - c nach häufiger Benutzung, z.B. nach 3 bis 4*10 wiederholten Schaltvorgängen Rißbildungen aufgetreten, beispielsweise an den in Fig. 1a mit a und b bezeichneten Stellen, unter anderem weil die Länge der beweglichen Wand in einem ungünstigen Verhältnis zum Schaltweg steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Drucktastenelemente der eingangs angegebenen Art insbesondere so zu verbessern, daß sie eine Vielzahl von Betätigungen ohne Schäden durchstehen.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, zwischen dem Vorsprung und der ersten beweglichen Wand einen Übergangsabschnitt anzuordnen, der so gestaltet ist, daß im Verlauf der Betätigungsbewegung des Drucktastenelements ein Sprungeffekt auftritt.

Durch dieses Merkmal wird insbesondere eine höhere Beweglichkeit bei reduzierter Materialbelastung im Bereich der beweglichen dünnen Wände erreicht und damit eine Materialermüdung, die bei dem Stand der Technik zur Rißbildung führt, verhindert.

Das erfindungsgemäße Drucktastenelement ist auch für sehr klei-

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ne elektronische Geräte gut geeignet, wo auf engem Raum Tasten mit relativ langem Betätigungsweg unterzubringen sind.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Bezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:

• 1c das eingangs gewürdigte herkömmliche Drucktastenelement in geschnittener Darstellung,

• 2c ähnliche Schnittansichten eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Drucktastenelements ,

eine Schnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

ein das Drucktastenelement von Fig. 2a -2c enthaltender Druckknopfschalter in Schnittansicht, und Fig. 4, 5 und 6 Schnittansichten zu weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Das in Fig. 2a bis 2c dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein aus einem elastischen und isolierenden Gummimaterial wie Silikongummi o.dgl. hergestelltes Drucktastenelement 11 für einen Druckknopf- oder Drucktastenschalter. Das integral (einstückig) hergestellte Drucktastenelement umfaßt bewegliche dünne Wände 15 und 16, einen Betätigungsabschnitt 20, einen Vorsprung 14, ein Auflageteil 17 und eine Vertiefung 18. Unter dem über die erste dünne Wand 15 nahe dem Betätigungsabschnitt 20 mit der zweiten dünnen Wand 16 verbundenen Vorsprung 14, der so über die bewegbaren dünnen Wände 15 und 16 vertikal bewegbar im Mittelbereich des Drucktastenelements gehalten wird, ist zur Überbrückung von gegenüberliegend auf einer Unterlage befindlichen Kontakten (z.B.

Kammkontakten, in Fig. 2 nicht dargestellt) im Betätigungsfall

Fig.	1a
Fig.	2a
Fig.	2d
Fig.	3
Fig.	4,

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ein z.B. aus einem leitenden Gummi, Metall oder Kohlenstoffmaterial hergestelltes leitfähiges Element 19 befestigt. Die sich zwischen dem Auflageteil 17 und dem Betatigungsabschnitt 20 sowie der ersten Wand 15 erstreckende dünne zweite bewegliehe Wand 16 verläuft in einem nach außen gewölbten Bogen.

Wenn der Betätigungsabschnitt 20 mittels eines in Fig. 2 nicht dargestellten Tastenoberteils nach unten gedrückt wird, dann wandert der Vorsprung 14 unter elastischer Verformung des Drucktastenelements 11 nach unten so weit aus, bis das leit-ο fähige Element 19 fest auf den Kontakten auf der Unterlage aufliegt. Sobald die nach unten gerichtete Druckkraft auf den Betätigungsabschnitt 20 einwirkt, tritt zuerst die in Fig. 2b dargestellte Verformung der zweiten dünnen Wand 16 ein, bei der das leitfähige Element 19 zur Auflage auf den Kontakten auf der Unterlage kommt, und danach wird die erste dünne Wand 15 elastisch verformt, während der Betatigungsabschnitt 20 noch weiter abwärts in seine Endlage (s. Fig. 2c) herabgedrückt wird. Nach Aufhebung der senkrechten Druckkraft kehrt das Drucktastenelement 11 elastisch und in umgekehrter Reihenfolge (Fig. 2c -b-a) wieder in seine Ursprungsform zurück.

Bei dem erfindungsgemäßen Drucktastenelement ist als besonderes Merkmal zwischen dem Vorsprung 14 und der ersten dünnen Wand 15 ein in Fig. 2c mit e und e' bezeichneter integraler Übergangsabschnitt in Verbindung mit der Vertiefung 18 auf der Oberseite des Vorsprungs 14 vorhanden. Dieser Übergangsabschnitt bewirkt beim Bewegungsablauf des Vorsprungs 14 in Verbindung mit einem glatten Sprung- oder Rolleffekt eine Entlastung der ersten dünnen Wand 15 von übermäßigen Zug- und Druckkräften, insbesondere in der unteren Endlage gemäß Fig. 2c, wo der Übergangsabschnitt e und e' einen sanften Außenbogen bildet. Durch dieses neuartige

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Merkmal sind auch nach wiederholten Schaltbewegungen Risse in dem elastischen Gummimaterial vermeidbar, so daß ein erfindungsgemäßes Drucktastenelement ohne weiteres 7 Millionen oder noch mehr wiederholte Tastenbewegungen schadlos überstehen kann.

Das in Fig. 2d dargestellte erfindungsgemäße Drucktastenelement 11 ist aus isolierendem Silikongummi (mit ca. Weichheit) hergestellt und hat die in Tabelle I angegebenen Abmessungen;

Tabelle I

Durchmesser μ) etwa 12 - 12,5 mm

Durchmesser {2) etwa 3,O mm

Höhe (V) etwa 3,8 mm

Höhe (T) etwa 5,5 mm

Durchmesser (ΊΓ) etwa 2,0 mm

Höhe Q>j etwa 3,0 mm

Höhe (7) etwa 1,85 -2,0 mm

Dicke (¥) etwa 0,55 mm

Dicke Qn etwa 0,4 mm

Dicke (io) etwa 0,4 mm

Breite Mj) etwa 8,0 mm

Breite n"2) etwa 6,0 mm

Dicke nj) etwa 0,5 mm

In der Tabelle I sind Abmessungen nur für eines von vielen

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möglichen Ausführungsbeispielen aufgeführt. Die Abmessungen können insbesondere auf Grund verschiedener Materialqualitäten abgewandelt werden. Auch müssen die dünnen beweglichen Wände 15 und 16 nicht unbedingt gleichförmig dick sein, vielmehr kann ihre Dicke von einem zum anderen Ende hin bei Bedarf zunehmend oder abnehmend gestaltet sein.

In Fig. 3 ist das Drucktastenelement 11 von Fig. 2a - 2c in einen Druckknopfschalter mit einer insbesondere kammartige Kontakte 33 tragenden Unterlage 32, einem Tastenoberteil 31 mit Schaft 34 und einem Stützteil 35 eingebaut. Bei Einwirkung einer Druckkraft über das Tastenoberteil 31 bzw. den Schaft 34 (der nicht in allen Fällen vorhanden sein muß) auf den Betätigungsabschnitt 20 laufen bei dem Drucktastenelement 11 die in Fig. 2a - 2c dargestellten Formänderungen ab.

•]5 Bei dem aus isolierendem Gummi wie z.B. Silikongummi hergestellten Drucktastenelement 11 ist unter dem Vorsprung 14 ein leitfähiges Element 19 z.B. in Form eines leitenden Gummiplättchens befestigt. Alternativ kann aber auch das ganze Drucktastenelement 11 aus leitendem Material bestehen; das Element 19 ist dann überflüssig.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Auflageteil 17 auf der Oberseite einer flexiblen Unterlage 40 abgestützt, die unterhalb der Mitte des Drucktastenelements 11 Kontakte 41 trägt und durch Abstandselemente 42 von einer Festkontakte 44 tragenden Basisplatte 43 getrennt ist. Durch Druck auf den Vorsprung 14 wird die Anlage der Kontakte 41 an den Festkontakten 44 bewirkt, und nach Druckentlastung erfolgt die in Fig. 4 dargestellte Kontakttrennung automatisch durch die Flexibilität der Unterlage 40. Auch bei dieser Ausführung ist ein leitfähiges Element 19 überflüssig.

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— Q _

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 sorgt ein im Verbindungsbereich zwischen den beiden dünnen Wänden 15 und 16 angeformtes nach unten vorstehendes ringförmiges Anschlagelement 50 für eine Hub-Begrenzung des Betätigungsabschnxtts 20 und dient, so auch dem Schutz der dünnen Wände 15 und 16 vor zu langen Betätigungswegen. Ein aus isolierendem Silikongummi mit etwa 42° Weichheit hergestelltes Drucktastenelement gemäß Fig. 5 hat außer den bereits in Tabelle I angegebenen Maßen Abmessungen gemäß Tabelle II:

	Tabelle	07)	II	etwa	0,5	mm
Dicke		etwa	1,0	mm
Dicke		etwa	7,5	mm
Durchmesser (\£)	etwa	3,3	mm
Höhe

Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht

sonst der Ausführung gemäß Fig. 2a, ist jedoch im Bereich

seines Auflageteils 17 durch angeformte Hocker 60 besonders festigkeitsverstärkt.

Claims

MEER-MÜLL E R-S T El NMEISTE R PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-lng. RE. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51 Tnftstrasse 4, D-8000 MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD 1 Case: 2138-GER-H 09. November 1983 Mü/Gdt. SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka 545, Japan Elastisches Drucktastenelement Priorität: 11. November 1982, Japan, Ser. No. 57-198416/1982 PATENTANSPRÜCHE

1.'Elastisches Drucktastenelement mit

- einem zur Aufnahme eines Tastenoberteils vorbereiteten Betätigungsabschnitt,

- einem unterhalb des Betätigungsabschnitts angeordneten Vorsprung und

- zwei integral mit dem Betätigungsabschnitt verbundenen beweglichen Wänden, von denen die erste den Vorsprung relativbewegbar mit dem Betätigungsabschnitt verbindet und die zweite dem Betätigungsabschnitt relativ zu einem Auflageteil des Drucktastenelements Bewegungsfreiheit nach unten und oben verleiht,

W W /

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— 2 —

dadurch gekennzeichnet, daß ein Ubergangsabschnitt (e, e¹) zwischen dem Vorsprung (14) und der ersten beweglichen Wand (15) angeordnet und so geformt ist, daß bei dem Ablauf der Betätigungsbewegung ein Sprungeffekt eintritt.

2. Drucktastenelement nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der ubergangsabschnitt von der ersten Wand (15) getragen und unter Bildung einer Vertiefung (18) auf der Oberseite des Vorsprungs (14) integral mit dem Vorsprung verbunden ist.

3. Drucktastenelement nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsabschnitt (e, e¹) mit Sprungeffekt zwischen einem Tastenoberteil (z.B. 31, 34) und einer Kontakte tragenden Unterlage (z.B. 32) angeordnet ist.

4. Drucktastenelement nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (14), der Übergangsabschnitt (e, e¹) und die beweglichen Wände (15, 16) integral miteinander verbunden und aus einem elastischen Gummimaterial hergestellt sind.

5. Drucktastenelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Betätigungsabschnitts (20) ein hubbegrenzendes und vor Materialüberlastung schützendes Anschlagelement (50) angeformt ist.

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