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Tastschaiter
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Dle vorliegende Erfindung betrifft einen Tastschalter gemäss dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Ein solcher Tastschalter ist aus der Europäischen Patentanmeldung
Nr. 8110 80 16.7 (Veröffentlichungsnummer 0 051 749) bekannt. Dessen durch ein Schnappelement
und eine Isolierfolie umschlossene Kontaktkammer ist fest verschlossen und von der
Aussenwelt abgedlchtet. Damit wird verhindert, dass verunreinigte Luft und Feuchtigkeit
In den Berelch der Kontakte eindringen und diese verschmutzen können.
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Derartig hermetisch abgeschlossene Tastschalter weisen Jedoch auch
Nachteile auf.
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Ein Nachteil besteht in der nicht In allen Anwendungsfällen gewähfleisteten
Zuverlässigkeit, indem bei extremen Unterschieden zwischen dem Druck in der Kontaktkammer
und dem atmosphärischen Druck die einwandfreie Funktion der Taste in Frage gestellt
ist. Ein anderer Nachteil ist ein für solche Tasten typischer Abpolsterungseffekt,
der für die Bedienperson das eindeutige Wahrnehmen einer elnwandfreien Schaiterbetätigung
erschwert. Es sind schon verschiedene Massnahmen zur Behebung dieser Nachteile vorgeschhgen
worden. Eine an sich naheliegende Massnahme ist der Verzicht auf die hermetisch
dlchte Kontaktkammer, indem diese beispielsweise mittels einer Bohrung mit der Aussenwelt
verbunden und dadurch ein Druckausgleich ermöglicht wird. Dabei entsteht jedoch
die Gefahr des Eindringens von Verunreinigungen in die Kontaktkammer.
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Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
diese Massnahme bel einem Tastschalter der eingangs genannten Art derart zu vervollkommnen,
dass ein Vordringen von Verunreinigungen bis in den Bereich der Kontakte praktisch
ausgeschlossen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen
des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbldungen der Erfindung
sind in weiteren Ansprüchen angegeben.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, statt einer elnfachen geradlinigen
Verbindung zwischen Aussenweit und Kontaktkammer durch eine entsprechende geometrlsche
Anordnung und Ausbildung von Elementen des Tastschalters eine Verbindung zu schaffen,
die einen Labyrinth-Effekt bewirkt und demzufolge das Elndringen von Verunrelnigungen
bis in die Kontaktkammer erschwert und weitgehend verunmöglicht.
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Ausführungsbelsplele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen
näher erläutert. Es zelgt: Fig. 1 eine erste Ausführung des Tastschaiters und Fig.
2 eine zweite erweiterte Ausführung des Tastschalters sowle Einzelheiten zu dessen
Wirkungswelse.
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Das Schnittbild in Fig. 1a zeigt die wesentlichen Teile elnes erfindungsgemäss
aufgebauten, auf einer Leiterplatte 10 angeordneten TastschaHersv Abstandselemente
21 gewährleisten einen im Hinblick auf das Verlöten des Tastschalters zweckmässigen
Zwischenraum zwischen der Leiterplatte 10 und dem Tastschalter. Der Tastschalter
weist äusserlich eine an sich bekannte Form auf. Er besteht aus einem glockenfbrmig
ausgebildeten Schnappteil 2, der an seinem offenen Ende rundum mit einem Trägerteil
1 verbunden Ist und gemelnsam mit diesem eine Kontaktkammer 3 umschilesst. Der Schnappteil
2 und der Trägerteil 1 bestehen aus einem nichtleltenden Material. Das für den Schnappteil
2 gewählte Material ist elastisch, wle beispielsweise Silikonkautschuk. Am Schnapptell
2 ist im innern der Kontaktkammer 3 ein elektrlsch leitender Schaitkontakt 5 angebracht.
Diesem Schaltkontakt 5 gegenüberliegend sind am Trägerteil 1 zwei elektrisch leitende
Kontakte 6, 16 angeordnet, die mit le einem aus dem Tastschalter herausgeführten
Kontaktstift 7, 17 verbunden sind. Die Kontaktstifte 7, 17 dienen zur Verbindung
der Kontakte 6, 16 mit Anschlusspunkten auf der Leiterplatte 10. Dies kann gleichzeltig
mit dem Verlöten anderer elektrischer Bauelemente auf der Leiterplatte 10 nach einem
der üblichen Verfahren, z.B. mittels Schwallöten, geschehen.
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Der Trägertell 1 weist an seinem Rand eine rundum verlaufende nach
oben gerichtete Führung 8 auf. Trägerteil 1 und Führung 8 bilden somit eine Art
Behälter, In den der Schnappteil 2 eingelassen Ist. Ueber die Führung 8 ist ein
Betätigungsknopf 11 gestülpt, derart, dass dessen Wand in vertikaler Richtung entlang
der Führung 8 gleiten kann. Ein nicht gezeichneter Ansatz am Betätlgungsknopf 11
legt im Ruhezustand des Tastschalters am Trägerteil 1 an und verhindert in bekannter
Weise, dass der einmal aufgesetzte Betätigungsknopf 11 herausfallen kann. Die Betätigungsfiäche
des im Schnitt im wesentlichen u-förmig ausgebildeten Betätigungsknopfes 11 ist
In an sich bekannter Weise leicht nach unten gewolbt.
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Der Betätigungsknopf 11 welst an seiner Wölbung auf der innenseite
zwei konzentrisch angeordnete hülsenförmige Wände 13a, 13b auf, die auf dem Schnappteil
2 aufilegen.
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Im innern des Tastschalters besteht ein grösserer Hohlraum 12, der
durch den Schnapptell 2, den Betätigungsknopf 11 und die Führung 8 des Trägertelles
1 gebildet wird.
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Solche membranartig aufgebaute Schnappteile 2 für Tastschalter sind
bekannt. Sie sind so ausgestaltet und dimenslonlert, dass bei Einwirkung einer senkrecht
nach unten wirkenden Kraft ihr nach oben verJüngter Mltteltell sich derart verformt,
dass er nach Erreichen elner bestimmten Kraft einknickt und der Schaitkontakt 5
nach unten durchfällt", wodurch der Bedienperson ein eindeutiges Tastempfinden vermittelt
wird.
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Das federelastische Verhaiten des Schnapptelis 2 gewährleistet dessen
Rückkehr In seine Ausgangslage, sobald die genannte Kraft aufgehoben wird. Die in
Fig. la gezeigte Ausführung des Schnapptelis 2 ist eine von verschiedenen möglichen
Ausführungen zur Erzielung dieses Schnappverhaltens.
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Zwischen dem Hohlraum 12 und der Aussenwelt besteht ein Luftspalt
22, da die Gleitführung zwischen dem Betätigungsknopf 11 und der Führung 8 keine
absolute Abdichtung darstellt. Im Zentrum des den Schaltkontakt 5 tragenden Teils
des Schnappteils 2 ist eine einen durchgehenden vertikalen Kanal 14 bildende Bohrung
vorhanden. Der Kanal 14 führt von der Kontaktkammer 3 bis in den Hohlraum 15 der
inneren Wand 13a. Zwecks Verbindung des Hohiraumes 15 mit dem Hohlraum 18 der ausseren
Wand 13b sind in der inneren Wand 13a zwei einander gegenüberliegende Schlitze 19a,
b vorhanden. Der Hohlraum 18 ist ebenfalls über zwei einander gegenüberliegende
Schlitze 20a, b (Flg. Ib) mit dem grossen Hohlraum 12 verbunden. Die Schlitzpaare
19 und 20 stehen im vorliegenden Beispiel senkrecht zueinander, wie aus Ansicht
A von Fig. 1 ersichtlich. Bel dieser Anordnung besteht also eine luftdurchlässige
Verbindung zwischen der Kontaktkammer 3 und der Aussenwelt, welche Verbindung über
den Kanal 14, die Schlitze 19a, 19b, den Hohlraum 18, die Schlitze 20a, 20b, den
grossen Hohlraum 12 und den Luftspalt 22 verläuft. Diese Verbindung ist Jedoch nicht
einfach gerade und direkt. Die Anordnung ist vielmehr bewusst so gewählt, dass die
Verbindung auf Umwegen" verläuft und einem Labyrinth ähnlich ist.
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Insbesondere belm Loslassen des Betätigungsknopfes 11 nach dessen
Niederdrücken
besteht die Gefahr des Eindringens von Verunreinigungen
über den Luftspalt 22 Infolge elner Sogwirkung von der Aussenwelt in Richtung Kontaktkammer
3. Dem Eindringen bis In die Kontaktkammer 3 wirkt nun der mit der vorgeschlagenen
Anordnung erzielte Labyrintheffekt entgegen, indem den Verunreinigungen auf Ihrem
Weg in das Innere des Tastschalters verschiedene Hindernisse entgegenstehen. Je
höher die Führung 8 gewählt wird, desto länger wird der vertikale Luftspait 22,
weshalb bereits hler ein Elndringen von Staubpartikeln oder dgl. erschwert wird.
Da der rundumlaufende Luftspalt 22 einen viel grösseren Querschnitt aufweist als
der vom Hohlraum 12 über die Schlitze 19, 20 und den Kanal 14 In die Kontaktkammer
3 führende Verbindungsweg, ist die Geschwindigkeit der beim Loslassen des Betätigungsknopfes
11 im Luftspalt 22 angesogenen Luft viel geringer als im Bereich des Kanals 14,
was ein Fernhalten von Staubpartikein zusätzlich unterstützt. Allfällige trotzdem
durch den Luftspalt 22 bis über den oberen Rand der Führung 8 nach oben gesogene
Staubpartikel gelangen zunächst in den grossen Hohlraum 12, wo sie unter dem Einfluss
der Schwerkraft nach unten fallen und sich In der durch die Führung 8 und den gewölbten
Teil des Schnapptelis 2 gebildeten Mulde 4 ansammeln. In der Mulde 4 aufgefangene
und abgelagerte Verunreinigungen- vermögen die Funktionsfähigkeit des Tastschallers
nicht zu beeinflussen. Partikel, die nicht gleich nach unten fallen, können nur
schwerlich weiter in Richtung Kontaktkammer 3 vordringen, da die Anordnung der Schlltzpaare
19 und 20 senkrecht zueinander wiederum ein fast unüberwindbares Hindernis darstellt.
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Praktisch bedarf es eines grossen Zufalls, wenn Partikel vom grossen
Hohlraum 12 durch die Schlitze 20a, b In den Hohlraum 18 gelangen. Noch unwahrscheinlicher
ist dann ein weiteres Vordringen durch die Schlitze 19a, b in den Hohlraum 15 und
durch den Kanal 14 in die Kontaktkammer 3.
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Das Niederdrücken des Betätlgungsknopfes 11 hat bekanntlich eine Verkleinerung
des Volumens der Kontaktkammer 3 zur Folge, wobei die von dort ausströmende Luft
den In Fig. 1a und 1c mit Pfellen angedeuteten Weg vorfindet. Die infolge der kleinen
Querschnitte Im Bereich des Kanals 14 und der Schlitze 19, 20 sich einstellende
grosse Geschwindigkeit der ausgestossenen Luft begünstigt den Ausstoss von Staubpartikekr.
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Dabei Ist es möglich, dass im Hohlraum 18 und evt. Im Hohlraum 15
abgelagerte Partikel ausgeblasen und in der Mulde 4 angesammelte Partikel aufgewirbelt
werden.
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Einige dieser Partikel können infolgedessen durch den Luftspalt 22
ausgestossen werden, was an sich erwünscht ist; der Rest fällt wiederum In die Mulde
4 zurück, was jedoch nicht welter von Nachtell Ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des beschriebenen Tastschalters Ist
in Flg. 2 gezeigt, wobei nur noch die im Zusammenhang mit dieser WeiterbIldung wesentlichen
Einzelhelten dargestellt sind. Im übrigen kann der hler zugrundegelegte Tastschalter
glelch aufgebaut seln wie der in Fig. 1 gezeigte. Bereits in Fig. 1 vorhandene und
beschriebene Teile sind in Fig. 2 mit glelchen Hinweiszeichen versehen. Fig. 2a
und 2b zeigen zwei gegeneinander um 90 Grad gedrehte vertikale zentral geführte
Schnitte durch den Tastschalter, wobei ferner Fig. 2a den Verlauf der Luftströmung
beim Niederdrücken und Fig. 2b belm Loslassen des Betätigungsknopfes 11 aufzeigt.
Die zugehörige Ansicht B bzw. C dieses Tastschalters Im Ruhezustand ist in Fig.
2c bzw.
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2d dargestellt. Gegenüber dem Tastschaiter nach Fig. 1, dessen äussere
hülsenförmige Wand 13b nur zwei einander gegenüberliegende Schlitze 20a, b aufweist,
sind hier nun vier Jeweils um 90 Grad gegeneinander versetzte Schlitze 20a, 20b,
20c und 20d vorhanden (Fig. 2c; 2d). Jedem dieser Schlitze ist eine vorzugsweise
mit dem Schnapptell 2 einstückig verbundene Klappe 30a ...... 30d vorgelagert. Dlese
ist derart elastisch ausgebildet, dass sie bei Einwirkung eines bestimmten Druckes
in Richtung dleses Druckes ausgelenkt wird. In der Ruhelage, dh. bel fehlender äusserer
Druckeinwirkung, liegt die Klappe mit geringem Druck auf dem zugehörigen Schlitz
auf. Die den zwei einander gegenüberliegenden Schlitzen 20a und 20b zugeordneten
Klappen 30a und 30b sind auf der Innenseite der äusseren Wand 13b angeordnet; die
den belden anderen einander ebenfalls gegenüberliegenden Schlitzen 20c und 20d zugeordneten
Klappen 30c und 30d hingegen sind auf der Aussenseite der Wand 13b angeordnet. Im
übrigen weist die innere hülsenförmige Wand 13a wiederum zwei einander gegenüberliegende
Schlitze 19a und 19b auf, die eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 18 und dem In
die Kontaktkammer 3 führenden Kanal 14 herstellen.
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Dle Wirkungsweise des Luftausglelches eines derart aufgebauten Tastschalters
wird anhand der verschiedenen Anslchten in Fig. 2 näher erläutert. Fig. 2c und 2d
zeigen die Ausgangslage. Alle vler Klappen 30a ...... 30d liegen dabei mit einem
geringen Druck auf den zugehörigen Schlitzen 20a ...... 20d. Dadurch Ist die Kontaktkammer
3 von der Aussenwelt abgeschlossen. Sobald nun der Betätigungsknopf 11 niedergedrückt
wird, wird infolge Verringerung des Kontaktkammervolumens Luft durch den Kanal 14
ausgestossen (Fig. 2a, 2e). Diese Luft stromt durch die Schlitze 19 in den Hohlraum
18 und übt letztlich einen Druck auf sämtliche vier Klappen 30a...... 30d aus. Dabei
werden die Klappen 30a und 30b stärker gegen die Schlitze 20a und 20b gedrfickt,
was ein hermetisches Verschliessen dieser Schlitze zur
Folge hat.
Inbezug auf die Schlitze 20c und 20d tritt hingegen -elne gegenteilige Wirkung eln,
Indem die Klappen 30c und 30d nach aussen gedrückt und die zugehörigen Schlitze
20c und 20d dabel geöffnet werden. Dle aus der Kontaktkammer 3 kommende Luft kann
daher In den grossen Hohlraum 12 gelangen und der Druckausglelch mit der Aussenwelt
ist gewährleistet, wobei die ausströmende Luft auf direktestem Weg praktisch ungehindert
entweichen kann. In Fig. 2a und 2e ist der Weg der aus der Kontaktkammer 3 ausströmenden
Luft mit Pfellen gekennzeichnet, auf eine Wlederholung der In Fig. 2c angegebenen
Hinweiszeichen wurde in den Fig. 2d bis 2f der Uebersichtlichkeit halber verzichtet.
Wenn der Betätigungsknopf 11 belm Loslassen wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt,
entsteht die bereits erwähnte Sogwirkung von aussen in Richtung Innenräume des Tastschalters
(FIg. 2b, 2f). Dadurch wird wiederum ein Druck auf sämtliche Klappen 30a ......
30d ausgeübt. Die Schlitze 20c und 20d werden dabei verschlossen und die Schlitze
20a und 20b geöffnet, indem die zugehörigen Klappen 30a und 30b nach Innen gedrückt
werden. Die Luft kann daher durch die Schlitze 20a und 20b einströmen und über den
in Fig. 2b und 2f ebenfalls mit Pfeilen gekennzeichneten Weg zum Kanal 14 und von
dort In die Kontaktkammer 3 gelangen, womit der Druckausgleich wiederum gewährleistet
ist. Wie die Fig. 2e und 2f deutlich zeigen, Ist der Luftweg in den den beiden Flguren
zugrundellegenden Fällen verschieden. Während bei Fig. 2e der Weg der ausströmenden
Luft ein ziemlich direkter ist, verläuft bei Fig. 2f der Weg der elnströmenden Luft
verschlungen. Dies bedeutet, dass allenfalls in der ausströmenden Luft vorhandene
Partikel von Verunreinigungen in erwünschter Welse mehr oder weniger ungehindert
bis in den grossen Hohlraum 12 gelangen können, wogegen In der elnströmenden Luft
vorhandene Partikel einen relativ langen labyrinthartigen Weg vorfinden, weshalb
die WahrscheinlIchkeit, dass Verunreinigungen bis in die Kontaktkammer 3 vordringen
können, ziemlich gering ist.
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