DE3412414A1 - KEY SWITCH WITH CONE SPRING - Google Patents

KEY SWITCH WITH CONE SPRING

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DE3412414A1
DE3412414A1 DE19843412414 DE3412414A DE3412414A1 DE 3412414 A1 DE3412414 A1 DE 3412414A1 DE 19843412414 DE19843412414 DE 19843412414 DE 3412414 A DE3412414 A DE 3412414A DE 3412414 A1 DE3412414 A1 DE 3412414A1
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Walter L. Winnetka Ill. Cherry
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Cherry Corp
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Cherry Electrical Products Corp
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Description

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Tastschalter mit KegelfederPush button switch with conical spring

Die Erfindung betrifft einen Tastschalter für Tastaturen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf Tastschalter mit kapazitiven Schaltelementen oder Kontaktschaltelementen und Kegelfedern, mit denen den Druckknöpfen der Tastschalter eine nach oben gerichte Vorspannung aufgeprägt wird, und die eine Betätigung der Tastschalter über den Punkt hinaus erlauben, an dem der Kontakt erfolgt. Die Erfindung betrifft ferner einen kapazitiven Tastschalter für Tastatüren, in dem Federn verwendet werden, deren Kapazität im Ruhezustand im wesentlichen null beträgt, und die eine bestimmte meßbare Kapazität aufweisen, wenn sie zusammengedrückt sind.The invention relates to a key switch for keyboards according to the preamble of claim 1. In particular, it relates the invention relates to pushbutton switches with capacitive switching elements or contact switching elements and conical springs, with which the pushbuttons of the pushbutton switch an upward bias is impressed, and the allow actuation of the pushbutton switches beyond the point at which contact occurs. The invention relates to Furthermore, a capacitive push button switch for keyboard doors, in which springs are used, the capacity of which is im Rest is essentially zero, and which have a certain measurable capacitance when compressed are.

Bei kapazitiven Tastaturen wird eine Änderung der Kapazität zwischen mindestens zwei Kondensatorplatten ausgenutzt, um die Betätigung eines Tastschalters anzuzeigen. Dazu erfolgt die Montage einer der Kondensatorplatten in einer Weise, die eine hin- und hergehende Bewegung bezüglich einer darunterliegenden festen Platte erlaubt, um nach Betätigung des Schalters eine vergrößerte Kapazität zu erzielen. Es wurde schon vorgeschlagen, die bewegliche Kondensatorplatte in Form einer Kegelfeder auszugestalten, die dem Tastschalter eine nach oben gerich-. tete Vorspannung aufprägt und die zusammengedrückt wird, um nach Betätigung des Tastschalters eine größere Kapazität darzustellen.With capacitive keyboards, a change in capacitance between at least two capacitor plates is used, to indicate the actuation of a pushbutton switch. To do this, one of the capacitor plates is mounted in a manner that allows reciprocating movement with respect to an underlying fixed plate, in order to achieve an increased capacity after pressing the switch. It has already been proposed the movable one Design capacitor plate in the form of a conical spring, which the push button switch a right upwards. tete bias impresses and which is compressed to a greater capacity after pressing the pushbutton switch to represent.

MembrantastschalterMembrane switch

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Membrantastschalter werden mit einem stationären Kontakt und einem darüber angeordneten beweglichen Kontaktelement hergestellt, das auf einer elastischen Membran montiert ist. Wird beim Betrieb ein Tastschalter gedrückt, so biegt sich die Membran nach unten, bis das Kontaktelement gegen den stationären Kontakt gedrückt wird. Nachdem der Tastschalter losgelassen wurde, hebt die flexible Membran das Kontaktelement wieder von dem Kontakt ab. Es wurden auch schon Federn verwendet, um derartige Tastschalter in der Ruhestellung nach oben zu drücken.Membrane push-button switches are made with a stationary contact and a movable contact element arranged above it manufactured, which is mounted on an elastic membrane. If a pushbutton is pressed during operation, it bends the membrane down until the contact element is pressed against the stationary contact. After the push button switch was released, the flexible membrane lifts the contact element from the contact again. There were too springs have already been used to push such pushbutton switches upwards in the rest position.

Bei der ergonomischen Ausgestaltung von Tastschaltern hat es sich als wünschenswert herausgestellt, den Tastschalter um eine geringe Strecke über den Punkt hinausdrücken zu können, an dem der Schalter betätigt ist. Diese überschüssige Betätigungsstrecke erlaubt dem Bediener eine natürliche Betätigung des Tastschalters mit ,genug Druck, um die Schalterfunktion verläßlich auszulösen. Außerdem ist es ratsam, das Tastgefühl beim Betätigen des Schalters nach Auslösung der eigentlichen Schalterfunktion zu ändern, um so dem Bediener anzuzeigen, daß die überschüssige Bedienungsstrecke anfängt. Es ist auch wünschenswert, das Ende der überschüssigen Bedienungsstrecke deutlich anzuzeigen, um darauf hinzuweisen, daß der Schalter losgelassen werden sollte.Has in the ergonomic design of pushbutton switches it has been found desirable to push the pushbutton switch a short distance past the point on which the switch is operated. This excess actuation distance allows the operator a natural actuation of the pushbutton switch with enough pressure to reliably trigger the switch function. aside from that it is advisable to change the tactile feel when pressing the switch after the actual switch function has been triggered, so as to indicate to the operator that the excess service route is beginning. It is also desirable that Clearly indicate the end of the excess operating distance to indicate that the switch has been released should be.

Kapazitive Tastaturen weisen im allgemeinen viele einzelne Tastschalter auf, die gedrückt und losgelassen werden können, um aktive bzw. inaktive Schalterzustände zu definieren. Jeder Tastschalter besitzt ein kapazitives Element, beispielsweise eine kapazitive Feder, die eine geringe Kapazität aufweist, wenn der Tastschalter nicht betätigt ist und eine relativ größere Kapazität, wenn der Tastschalter Capacitive keyboards generally have many individual pushbutton switches that are pressed and released to define active or inactive switch states. Every push button switch has a capacitive element, for example a capacitive spring that has a low capacitance when the pushbutton switch is not actuated is and a relatively larger capacity when the push button switch

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schalter gedruckt ist. Die Kapazitätsänderung eines Tastschalters zeigt daher den betätigten Zustand des Schalters an.switch is printed. The change in capacitance of a push button switch therefore indicates the actuated state of the switch.

Wenn sich im Betrieb der Druckknopf des Tastschalters in der Ruheposition befindet, ist die Feder vollständig ausgedehnt, um einen minimalen Kapazitätswert bezüglich einer darunterliegenden dielektrischen Folie und einer stationären Kondensatorplatte darzustellen. Beim Drücken des Druckknopfes wird die Feder zusammengedrückt, so daß sich deren Wicklungen auf der dielektrischen Folie und der darunterliegenden Kondensatorplatte ausbreiten. Die zusammengedrückten Wicklungen der Feder liegen benachbart zu der darunterliegenden Kondensatorplatte und definieren so eine größere Kapazität, solange der Druckknopf gedrückt wird. Die Kapazitätsänderung vom Ruhezustand zum gedrückten Zustand wird durch einen die Kapazität überwachenden Schaltkreis festgestellt, der dann zugehörige vom Schalter gesteuerte Vorrichtungen einschaltet.When the pushbutton of the pushbutton switch is in the rest position during operation, the spring is fully extended, a minimum capacitance value with respect to an underlying dielectric film and a to represent stationary capacitor plate. When the push button is pressed, the spring is compressed, see above that their windings spread on the dielectric film and the underlying capacitor plate. The compressed windings of the spring are adjacent to the underlying capacitor plate and thus define a larger capacity as long as the push button is pressed. The change in capacitance from the idle state to the pressed state is determined by a circuit that monitors the capacitance then turns on associated devices controlled by the switch.

Ein derartiges, die Kapazität der Schalter feststellendes System arbeitet verlässlicher und kann einfacher aufgebaut werden, wenn der Schalter in seinem RuhezustandSuch a system, which detects the capacity of the switches, works more reliably and can be constructed more simply when the switch is in its idle state

2.5 eine Kapazität aufweist, die im wesentlichen null ist. Der verbesserte Betrieb ergibt sich, weil es einfacher und verlässlicher ist, einen Wechsel von einer Kapazität mit dem ungefähren Wert null zu einer größeren Kapazität festzustellen als eine Änderung zwischen zwei Kapazitätswerten, die im wesentlichen ungleich null sind.2.5 has a capacitance that is essentially zero. The improved operation arises because it is simpler and is more reliable, a change from a capacity with the approximate value zero to a larger capacity determined as a change between two capacitance values which are essentially non-zero.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen Tastschalter der eingangs genannten Art anzugeben,The present invention therefore has the object of specifying a pushbutton switch of the type mentioned above,

dessenwhose

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dessen Funktionsweise ergonomisch günstig ausgestaltet ist.whose mode of operation is designed to be ergonomically favorable.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst; Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by the invention characterized in claim 1; Embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Tastschalter einen stationären Kontakt und ein dazu benachbart liegendes bewegliches Kontaktelement, das bei Betätigung eines Druckknopfes zu einer leitenden Verbindung mit dem stationären Kontakt gebogen wird. Der Kontakt ist auf einem Substrat angeordnet, und das bewegliche Kontaktelement auf einer elastischen Membran montiert, die von einem Abstandshalter über dem stationären Kontakt gehalten wird. Der Abstandshalter weist eine Öffnung auf, durch die das Kontaktelement gebogen werden kann, um gegen den darunterliegenden Kontakt gedrückt zu werden.In one embodiment of the invention, the Pushbutton switch has a stationary contact and an adjacent movable contact element which is included Pressing a push button is bent to a conductive connection with the stationary contact. Of the Contact is arranged on a substrate, and the movable contact element on an elastic membrane mounted, which is held by a spacer above the stationary contact. The spacer points an opening through which the contact element can be bent to press against the underlying contact to become.

Eine Feder liefert eine nach oben gerichtete Vorspannung für die Taste. Die Feder weist eine kegelförmige (konische) Basis auf, die eine exponentiell zunehmende Gegenkraft ausübt, wenn die Taste gedrückt wird, um die darunterliegenden Schaltkontakte zu betätigen. Der obere Teil der Feder ist zylinderförmig ausgestaltet und liefert eine linear zunehmende Gegenkraft, wenn die Taste nach Erreichen des eigentlichen Kontaktpunktes eine weitere Strecke niedergedrückt wird. Ein Stoppglied verhindert die nach unten gerichtete Bewegung der Taste am Ende dieser überschüssigen Bewegungsstrecke.A spring provides an upward bias for the key. The spring has a conical (conical) Base on which exerts an exponentially increasing counterforce when the key is pressed to the underlying one To operate switch contacts. The upper part of the spring is designed and cylindrical delivers a linearly increasing counterforce when the key is pressed after the actual contact point has been reached is depressed a further distance. A stop element prevents the button from moving downwards at the end of this excess range of motion.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die unterste Wicklung der Feder durch Schlitze in einem Schaltergehäuse In one embodiment of the invention, the Bottom winding of the spring through slots in a switch housing

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tergehäuse in einem bestimmten Abstand von der darunterliegenden elastischen Membran gehaltert. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die unterste Windung der Spule durch einen Abstandshalter in konzentrischer Anordnung zur Öffnung des Abstandshalters befestigt. tergehäuse held at a certain distance from the underlying elastic membrane. In another Embodiment of the invention, the lowermost turn of the coil is concentric by a spacer Arrangement attached to the opening of the spacer.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel enthält der Tastschalter nach der Erfindung eine leitfähige feste Grundplatte. Die Grundplatte ist von einem dielektrischen Film bedeckt, auf dem über der Grundplatte eine leitende Feder angeordnet ist. Der untere Teil dieser Feder ist kegelförmig ausgestaltet und liefert eine exponentiell zunehmende Gegenkraft, wenn die Taste gedrückt wird, um die Feder zusammenzudrücken. Wenn die Feder bis zu einer bestimmten Stellung zusammengedrückt ist, definiert sie eine Betätigungskapazität und dehnt sich nach dem Loslassen der Taste wieder aus, um dann eine Kapazität im Ruhezustand zu definieren, die kleiner ist als die Betätigungskapazität. In a further embodiment, the push button switch according to the invention includes a conductive solid base plate. The base plate is covered by a dielectric film on which a conductive spring is placed over the base plate is arranged. The lower part of this spring is conical and provides an exponentially increasing one Counterforce when the button is pressed to compress the spring. If the spring is up to one is compressed in a certain position, it defines an actuation capacity and expands when released the key again in order to then define a capacity in the idle state which is smaller than the actuation capacity.

Der obere Teil der Feder ist zylinderförmig ausgestaltet, der zusammengedrückt wird, wenn die Taste über den Punkt hinausgedrückt wird, an dem die eigentliche Schalterfunktion erfolgt. Beim Zusammendrücken des zylindrischen Teils der Feder wird eine linear zunehmende Gegenkraft beim Drücken der Taste erzeugt, so daß der Beginn der zusätzlichen Bewegungsstrecke nach der eigentlichen Schalterbetätigung deutlich fühlbar ist. Der Tastschalter enthält auch« eine Stoppvorrichtung, mit der verhindert wird, daß die Taste weiter nach unten gedrückt werden kann, wenn das Ende dieser zusätzlichen Bewegungsstrecke erreicht ist.The upper part of the spring is designed in the shape of a cylinder, which is compressed when the button is over the point is pushed out, on which the actual switch function takes place. When squeezing the cylindrical Part of the spring a linearly increasing counterforce is generated when the button is pressed, so that the beginning of the additional movement distance after the actual switch actuation can be clearly felt. The push button Also includes a stop device to prevent the button from being depressed any further can be when the end of this additional movement path is reached.

InIn

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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein verbesserter kapazitiver Tastschalter für eine Tastatur ein Gehäuse zur Halterung der oben beschriebenen leitenden Kegelfeder über einer darunterliegenden kapazitiven Platte mit einem dielektrischen Überzug. Die unterste wicklung der Kegelfeder greift in Schlitze dieses Gehäuses ein, so daß die Feder im Gehäuse gehaltert wird und einen bestimmten Abstand über der darunterliegenden kapazitiven Platte beibehält.In another embodiment of the invention, an improved capacitive push button switch for a Keyboard a housing for holding the conductive conical spring described above over an underlying one capacitive plate with a dielectric coating. The bottom winding of the conical spring engages in the slots of this Housing, so that the spring is held in the housing and a certain distance above the one below capacitive plate retains.

In dem Gehäuse kann eine Taste hin- und hergleiten, die von der Kegelfeder nach oben gedrückt wird. Die Feder definiert einen Kapazitätswert bezüglich der darunterliegenden kapazitiven Platte, der im wesentlichen null ist, wenn sich die Taste in ihrer Ruheposition befindet. Bei gedrückter Taste wird die Feder zusammengedrückt, so daß zwischen der Platte und der Feder eine bestimmte meßbare Kapazität auftritt. Die Kapazität nimmt nach dem Loslassen der Taste wieder ihren ursprünglichen Wert von im wesentlichen null ein.A key can slide back and forth in the housing is pushed up by the conical spring. The spring defines a capacitance value with respect to the one below capacitive plate which is essentially zero when the key is in its rest position. When the button is pressed, the spring is compressed, so that a certain between the plate and the spring measurable capacity occurs. The capacity returns to its original value when the button is released from essentially zero.

Die hier vorgeschlagene Feder mit einem kegelförmigen und einem zylindrischen Teil ermöglicht die ergonomisch wünschenswerte fühlbare Unterscheidung der Bewegungsstrecke der Taste bis zur Auslösung der eigentlichen Schalterfunktion und der daran anschließenden zusätzlichen Wegstrecke. Das Ende dieser zusätzlichen Wegstrecke wird durch eine Stoppvorrichtung ebenfalls deutlich fühlbar gemacht. Der sehr kleine Kapazitätswert des Tastschalters in seiner Ruhestellung ermöglicht eine einfache und sichere Unterscheidung der beiden Schalterzustände. Die Montage des Tastschalters ist einfach, da die Feder in Schlitze eines Gehäuses eingelegt werdenThe spring proposed here with a conical and a cylindrical part enables ergonomic desirable perceptible differentiation of the movement distance of the key up to the triggering of the actual one Switch function and the subsequent additional distance. The end of this extra stretch is also made clearly perceptible by a stop device. The very small capacitance value of the push button switch in its rest position enables a simple and reliable differentiation between the two switch states. The assembly of the pushbutton switch is easy, since the springs are inserted into slots in a housing

kanncan

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kann und ein Endstück aufweist, das sich leicht verlöten laßt, beispielsweise mit einer Schaltkarte. Da die Federn der hier vorgeschlagenen Tastschalter in einem gewissen Abstand über der Grundplatte angeordnet sind, kann die daraus aufgebaute Tastatur über einer gedruckten Schaltkarte angeordnet werden, ohne daß diese als Resonanzelement für das Geräusch der betätigten Feder dient; die Tastatur arbeitet daher im Betrieb sehr leise.can and has an end piece that can be easily soldered leave, for example with a circuit card. As the springs of the push button switch proposed here in a certain way Are arranged spaced above the base plate, the keyboard built therefrom can over a printed circuit board be arranged without serving as a resonance element for the sound of the actuated spring; the The keyboard therefore works very quietly during operation.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:Embodiments of the invention will now be based on explained in more detail by drawings; show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Tastatur mitFig. 1 shows a cross section through a keyboard

Membran-Tastschaltern, in denen kegelförmige Betätigungsfedern nach der Erfindung eingebautMembrane push-button switches in which cone-shaped Actuating springs installed according to the invention

sind;are;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der MembrankontakteFig. 2 is an enlarged view of the membrane contacts

für die Tastschalter nach Fig. 1; 20for the push button switch according to FIG. 1; 20th

Fig. 3 einen Querschnitt einer Tastatur mit kapazitiven Tastschaltern, in denen die kegelförmige Betätigungsfeder nach der Erfindung eingebaut ist;
25
3 shows a cross section of a keyboard with capacitive key switches in which the conical actuating spring according to the invention is installed;
25th

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Tastatur mitFig. 4 shows a cross section through a keyboard

Membrantastschaltern und kegelförmigen Betätigungsfedern, die in Schlitzen eines Gehäuses gehaltert sind;
30
Membrane push buttons and conical actuating springs which are held in slots of a housing;
30th

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Tastatur mit Membrantastschaltern und kegelförmigen Betätigungsfedern, die auf einer Membran befestigt sind; 5 shows a cross section through a keyboard with membrane pushbutton switches and conical actuating springs mounted on a diaphragm;

Fig. 6Fig. 6

- 13 - CH 16 P - 2818- 13 - CH 16 P - 2818

Fig. 6 eine Seitenansicht eines kapazitiven Tastschalters nach der Erfindung;Fig. 6 is a side view of a capacitive key switch according to the invention;

Fig. 7 eine Ansicht des kapazitiven Tastschalters nach Fig. 6 von unten mit entfernter Kegelfeder;FIG. 7 shows a view of the capacitive pushbutton switch according to FIG. 6 from below with the conical spring removed; FIG.

Fig. 8 eine Ansicht des kapazitiven Tastschalters8 is a view of the capacitive key switch

nach Fig. 6 von unten mit eingebauter Kegelfeder;
IO
6 from below with built-in conical spring;
IO

Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie 9-9 durchFigure 9 is a cross-section along line 9-9

den Schalter nach Fig. 6, wenn der Druckknopf in Ruhestellung ist; undthe switch of Figure 6 when the push button is in the rest position; and

Fig. 10 einen Querschnitt längs der Linie 9-9 desFig. 10 is a cross-section along the line 9-9 of

Schalters in Fig. 6, wenn der Druckknopf gedruckt ist.Switch in Fig. 6 when the push button is pressed.

Die weitere Beschreibung enthält bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen.The further description contains preferred embodiments of the invention and refers to the appended ones Drawings in which like reference characters refer to like parts.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer Tastatur mit Membrantastschalter. Nach dieser Zeichnung enthält die Tastatur einen Tastschalter 1, der in seiner Ruhestellung gezeichnet ist, und einen danebenliegenden Tastschalter 2, der in betätigter Stellung dargestellt ist.
30
Fig. 1 shows a cross section through part of a keyboard with a membrane switch. According to this drawing, the keyboard contains a pushbutton switch 1, which is shown in its rest position, and an adjacent pushbutton switch 2, which is shown in the actuated position.
30th

Die Tastschalter 1 und 2 haben Druckknöpfe 3, die an Stempeln 5 befestigt sind. Diese Stempel sind in einem Gehäuse 7 so montiert, daß sie hin- und hergleiten können.The pushbutton switches 1 and 2 have push buttons 3 which are attached to stamps 5. These stamps are in one Housing 7 mounted so that they can slide back and forth.

JederEveryone

- 14 - CH 16 P - 2818- 14 - CH 16 P - 2818

Jeder der Tastschalter enthält eine elastische Betätigungsfeder 9, die beispielsweise aus Kupfer oder rostfreiem Stahl hergestellt sein kann. Die Wicklungen der Feder 9 sind so geformt, daß sich ein kegelförmiges Unterteil 11 und ein zylinderformiges Oberteil 13 ergibt. Each of the pushbutton switches contains an elastic actuating spring 9, for example made of copper or stainless Steel can be made. The windings of the spring 9 are shaped so that a conical Lower part 11 and a cylindrical upper part 13 results.

Jede der Federn ist auf einer relativ dünnen elastischen Isoliermembran 15 gehaltert, die beispielsweise aus einem geeigneten flexiblen dielektrischen Material besteht, beispielsweise aus einem Polykarbonat oder einem Polyester, wie Polyathylenteraphthalat. Die elastische Membran 15 trägt obenliegende leitfähige Metallplatten 17, die auf der Membran mit herkömmlichen photo- lithographischen Verfahren hergestellt werden können. Ein isolierendes Substrat trägt untere leitfähige Platten 19, die den Platten 17 gegenüberliegen. Ein isolierender Abstandshalter 31 mit Öffnungen 32 trägt die Membran 15. Die Öffnungen 32 sind so ausgerichtet, daß jede obenliegende Platte 17 über einer entsprechenden unteren Platte 19 liegt.Each of the springs is supported on a relatively thin elastic insulating membrane 15, for example consists of a suitable flexible dielectric material, for example a polycarbonate or a polyester such as polyethylene terephthalate. The elastic membrane 15 carries overhead conductive metal plates 17, which are attached to the membrane with conventional photo- lithographic processes can be produced. An insulating substrate carries lower conductive ones Plates 19 facing the plates 17. An insulating spacer 31 with openings 32 carries the membrane 15. The openings 32 are oriented so that each overhead plate 17 is over a corresponding one lower plate 19 lies.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte aufgeschnittene perspek-. tivische Darstellung eines Teils des Substrats 21, der leitenden Platten 17 und 19, des Abstandshalters 31 und der elastischen Isoliermembran 15. Nach Fig. 2 enthalten die unteren leitenden Platten 19 jeweils eine leitende Öse 23, die über eine metallische Zwischenverbindung 25 leitend mit der Platte verbunden ist. DieFig. 2 shows an enlarged cut-open perspective. tivische representation of part of the substrate 21, the conductive plates 17 and 19, the spacer 31 and of the elastic insulating membrane 15. According to FIG. 2, the lower conductive plates 19 each contain one conductive eyelet 23 which is conductively connected to the plate via a metallic interconnection 25. the

oberen Platten 17 weisen entsprechende leitfähige Ösen 27 und leitende Verbindungen 29 auf. Wie schon erwähnt, wird die flexible isolierende Membran durch die isolierenden Abstandshalter 31 in einem bestimmten Abstand von dem darunterliegenden Substrat 21 gehalten. Der Abstandshalter Upper plates 17 have corresponding conductive eyelets 27 and conductive connections 29. As already mentioned, the flexible insulating membrane is spaced apart by the insulating spacers 31 held by the underlying substrate 21. The spacer

- 15 - CH 16 P - 2818- 15 - CH 16 P - 2818

Standshalter hat Öffnungen 32, die bezüglich der oberen und unteren Platten 17 und 19 ausgerichtet sind.Stand holder has openings 32 which are aligned with respect to upper and lower plates 17 and 19.

Nach Fig. 1 enthält jeder-der Stempel 5 eine Verlängerung 33, die in den oberen zylindrischen Teil 13 der Feder eingreift und diese hält, so daß der Oberteil der Feder bezüglich des Tastschalters 1,2 ausgerichtet wird. Eine untere Wicklung 16 der Feder ruht auf der flexiblen isolierenden Membran 15 und wird vom Abstandshalter 31 getragen. Die Federwicklungen über der untersten Wicklung sind so dimensioniert, daß sie in die Öffnung 32 eingreifen, wenn die Taste gedrückt wird. Die unterste Federwicklung 16 wird vom Abstandshalter getragen, so daß auf der Membran 15 über der Öffnung keine nach unten gerichtete Kraft auftritt, wenn der Tastschalter in Ruhestellung ist. Eine auf die Membran in der Ruheposition des Schalters ausgeübte Kraft ist unerwünscht, da diese zu einer dauernden Verschiebung des Membranmaterials in die Öffnung führen könnte.According to FIG. 1, each of the punches 5 contains an extension 33, which engages in the upper cylindrical part 13 of the spring and holds it so that the upper part the spring is aligned with respect to the pushbutton switch 1,2. A lower coil 16 of the spring rests on the flexible insulating membrane 15 and is supported by the spacer 31. The spring coils over the bottom Windings are dimensioned to engage opening 32 when the button is pressed. The lowermost spring coil 16 is carried by the spacer so that it sits on the membrane 15 above the opening no downward force occurs when the pushbutton switch is in the rest position. One on the membrane The force exerted in the rest position of the switch is undesirable as this leads to a permanent displacement of the membrane material could lead into the opening.

Nach Fig. 1 drückt die Betätigungsfeder 9 des Tastschalters 1 diesen nach oben, so daß die darunterliegenden Kontakte 17 und 19 voneinander getrennt sind, und damit eine offene Leiterverbindung darstellen.According to Fig. 1, the actuating spring 9 of the push button switch 1 pushes this upwards, so that the underlying Contacts 17 and 19 are separated from each other, and thus represent an open conductor connection.

Wenn der Tastschalter gedrückt ist, wie es das Beispiel des Tastschalters 2 darstellt, bewegt sich der Stempel 5 nach unten gegen eine exponentiell zunehmende Gegenkraft, die vom kegelförmigen Teil 11 der Feder bei ihrer Kompression hervorgerufen wird. Die exponentiell zunehmende Gegenkraft vermittelt dem Bediener des Tastschalters ein angenehmes Bedienungsgefühl und zeigt ihm an, daß die Taste bis zu ihrer Position gedrückt wird, an der der TastvorgangWhen the pushbutton switch is pressed, as the example of pushbutton switch 2 shows, the moves 5 punch down against an exponentially increasing counterforce from the conical part 11 of the Spring is caused when it is compressed. The exponentially increasing counterforce mediates that Operator of the push button switch a pleasant feeling of operation and shows him that the button is up to their position is pressed at which the keying process

erfolgt.he follows.

- 16 - CH 16 P - 2818- 16 - CH 16 P - 2818

erfolgt. Beim Niederdrücken der Taste biegt die Feder 9 die elastische Isoliermembran 15, bis die obere leitende Platte 17 die ihr gegenüberliegende untere leitende Platte 19 beruht. Der leitende Kontakt der beiden gegenüberliegenden Platten zeigt an, daß der Tastschalter betätigt wurde.he follows. When the button is depressed, the spring 9 bends the elastic insulating membrane 15 until the upper conductive one Plate 17 the opposite lower conductive plate 19 is based. The conductive contact of the two opposite Plates indicates that the pushbutton switch has been pressed.

Nachdem sich die Platten 17 und 19 berührt haben, bewegt sich der Tastschalter in Fig. 1 bei weiterem Druck weiter nach unten. Diese über den eigentlichen Kontaktpunkt hinausgehende Bewegung ist aus ergonomischen Gründen wünschenswert, da sie eine schnelle und bequeme Bedienung mit einem Minimum an Bedienungsfehlern erlaubt.After the plates 17 and 19 have touched, the pushbutton switch in Fig. 1 moves when you continue to press it further down. This movement beyond the actual contact point is ergonomic Desirable for reasons because it allows quick and convenient operation with a minimum of operating errors.

Während der über den Kontaktpunkt hinausgehenden Bewegung des Stempels 5 erzeugt der dabei zusammengedrückte obere Teil 13 der Feder eine linear zunehmende Gegenkraft. Diese linear zunehmende Gegenkraft vermittelt dem Bediener ein deutlich unterschiedliches Bedienungsgefühl, das die über den Kontaktpunkt hinausgehende Bewegung anzeigt. Der Bediener fühlt daher im Bedienungsablauf zuerst eine exponentiell zunehmende Gegenkraft bis zum eigentlichen Kontaktpunkt der beiden Platten 17 und 19. Die daran anschließende linear zunehmende Gegenkraft liefert ein davon deutlich unterschiedenes Bedienungsgefühl für die Bewegung über den Kontaktpunkt hinaus. Die Formgebung der Feder 9 ergibt daher bei der Bedienung der Tastschalter in den Figuren 1 und 2 die wünschenswerte Rückkopplung über das Gefühl bei der Tastenbedienung.During the movement of the plunger 5 beyond the contact point, the plunger that is compressed in the process is generated upper part 13 of the spring has a linearly increasing counterforce. This linearly increasing counterforce is conveyed to the operator a clearly different feeling of operation, which shows the movement beyond the contact point. The operator therefore first feels an exponentially increasing counterforce in the operating sequence up to the actual one Contact point of the two plates 17 and 19. The subsequent linearly increasing counterforce provides a The feeling of use for movement beyond the contact point is clearly different from this. The shaping the spring 9 therefore produces the desirable feedback when the pushbutton switches in FIGS. 1 and 2 are operated about the feeling of using the buttons.

Die Verlängerung 33 jedes Stempels 5 kann so dimensioniert sein, daß sie am Ende der Bewegungsstrecke, die nach dem eigentlichen Kontaktpunkt erfolgt, auf die Membran 15 und die darunterliegenden Platten 17 und 19The extension 33 of each punch 5 can be dimensioned so that they at the end of the movement path that takes place after the actual contact point, on the membrane 15 and the underlying plates 17 and 19

anstößtbumps

- 17 - CH 16 P - 2818- 17 - CH 16 P - 2818

anstößt, um eine weitere nach unten gerichtete Bewegung des Stempels 5 zu verhindern und damit dem Bediener anzuzeigen, daß die Taste nicht mehr gedrückt werden sollte. Die Verlängerung ermöglicht es daher dem Bediener, einen zu starken Betätigungsdruck zu vermeiden, und sichert damit den Bestandteilen des Tastschalters eine relativ längere Lebensdauer. Die nach unten gerichtete Bewegung des Schalters kann auch dadurch gestoppt werden, daß der Druckknopf 3 gegen das Gehäuse 7 anstößt oder durch die Kompression und die dadurch erfolgende Versteifung der zylindrischen Federwicklung.triggers in order to prevent a further downward movement of the punch 5 and thus to indicate to the operator that that the key should no longer be pressed. The extension therefore allows the operator to use a To avoid excessive actuation pressure, and thus secures the components of the push button switch a relative longer lifetime. The downward movement of the switch can also be stopped by the push button 3 abuts against the housing 7 or due to the compression and the resulting stiffening the cylindrical spring winding.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer kapazitiven Tastatur nach der Erfindung. Beim Betrieb erfährt ein Tastschalter 37 durch eine leitende Feder 9 eine nach oben gerichtete Vorspannung, in der Weise, wie sie anhand von Fig. 1 erläutert wurde. Die Feder 9 liegt über einer stationären kapazitiven Platte 39, die mit einem dielektrischen Film 41 bedeckt ist. Die Feder 9 und die zugehörige kapazitive Platte 39 stellen daher einen Kondensator dar.Fig. 3 shows a cross section of part of a capacitive keyboard according to the invention. Learns when operating a push button switch 37 by a conductive spring 9 an upward bias, in the manner as it is based of Fig. 1 was explained. The spring 9 lies over a stationary capacitive plate 39, which is covered with a dielectric Film 41 is covered. The spring 9 and the associated capacitive plate 39 therefore constitute a capacitor represent.

Wenn bei der Betätigung die Feder 9 zusammengedrückt wird, werden die Wicklungen ihres kegelförmigen Teils 11 in die Nähe der unten liegenden stationären Platte 39 gedrückt und bilden daher eine größere Kapazität. Der Schalter ist ausgelöst, wenn die Feder 9 genügend komprimiert wurde, um eine für die Schalterauslösung charakteristische Kapazität zu ergeben.When the spring 9 is compressed during actuation, the windings of its conical part 11 are in the Close to the underlying stationary plate 39 and therefore form a larger capacity. The switch is triggered when the spring 9 has been compressed enough to have a capacity characteristic of the switch to surrender.

Der kegelförmige Teil 11 der Feder 9 in Fig. 3 liefert eine exponentiell zunehmende Gegenkraft sowie eine zunehmende Kapazität, wenn der Stempel 5 nach unten gedrückt The conical part 11 of the spring 9 in FIG. 3 provides an exponentially increasing counterforce as well as an increasing one Capacity when the punch 5 is pressed down

- 18 - CH 16 P - 2818- 18 - CH 16 P - 2818

drückt wird. Nachdem die für die Schalterauslösung charakteristische Kapazität erreicht ist, bewegt sich der Stempel 5 bei weiterem Druck immer noch nach unten, so daß der obere Teil 13 der Feder eine linear zunehmende Gegenkraft liefert, die für die nach der eigentlichen Kontaktgabe erfolgende Bewegung charakteristisch ist. Diese Gegenkraft liefert die anhand von Fig. 1 früher erläuterten wünschenswerten Bedienungscharakteristiken.is pressed. After the characteristic for the switch tripping Capacity has been reached, the stamp 5 still moves downwards with further pressure, so that the upper part 13 of the spring provides a linearly increasing counterforce for the after the actual Movement that takes place in contact is characteristic. This counterforce is provided earlier with reference to FIG. 1 explained desirable operating characteristics.

Wenn der nach unten gerichtete Druck auf den Tastschalter aufhört, führt die Feder 9 den Schalter mit einer elastischen Rückführkraft nach oben in die Position, die für den Tastschalter 37 in Fig. 3 dargestellt ist. In der Ruheposition ist die Schalterkapazität auf einen nominellen Wert herabgesetzt.When the downward pressure on the push button switch ceases, the spring 9 guides the switch with an elastic Return force upwards into the position which is shown for the pushbutton switch 37 in FIG. 3. In the In the rest position, the switch capacitance is reduced to a nominal value.

In den Figuren 1 bis 3 sind zum besseren Verständnis der Merkmale der Erfindung zwei nebeneinanderliegende Tastschalter dargestellt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Tastschaltern begrenzt ist. Der bisher verwendete Ausdruck Tastatur umfaßt also eine Einrichtung, in der ein oder mehrere Tastschalter mit den Merkmalen der Erfindung enthalten sind.In the figures 1 to 3 for a better understanding of the features of the invention are two adjacent pushbutton switches shown. It goes without saying, however, that the invention does not apply to a specific number of pushbutton switches is limited. The term keyboard used so far includes a device in which one or several push button switches with the features of the invention are included.

Fig. 4 zeigt eine Tastatur mit Membranschaltern und einer bevorzugten Ausgestaltung einer kegelförmigen Beatigungsfeder. Nach Fig. 4 weist eine Kegelfeder 45, deren Form einer. Sanduhr ähnelt, einen kegelförmigen unteren Teil und einen zylindrischen oberen Teil 49 auf. Die unterste-Wicklung 51 der Feder ist in einem Schlitz 53 des Gehäuses 7 so gehaltert, daß sie einen Abstand zu der darunterliegenden elastischen Membran 15 einhält. Dieser AbstandFig. 4 shows a keyboard with membrane switches and a preferred embodiment of a conical breathing spring. According to Fig. 4, a conical spring 45, the shape of a. Hourglass resembles, a cone-shaped lower part and a cylindrical upper part 49. The bottom winding 51 of the spring is in a slot 53 of the housing 7 held so that it maintains a distance from the elastic membrane 15 below. This distance

derthe

- 19 - CH 16 P - 2818- 19 - CH 16 P - 2818

der untersten Wicklung wird vorgesehen, um zu verhindern, daß die Oberfläche der Membran 15 in die Öffnung 32 des isolierenden Abstandshalters 31 gedrückt wird, wenn der Tastschalter in seiner Ruhestellung ist, wie sie für Schalter 55 dargestellt wurde. Entsprechend der früheren Erläuterung könnte ein Druck auf die Membran während des Ruhezustandes des Schalters dazu führen, daß die Membran permanent in die Öffnung 32 einsinkt und dadurch den ordnungsgemäßen Betrieb des Schalters stört.the lowermost winding is provided to prevent the surface of the membrane 15 from entering the opening 32 of the insulating spacer 31 is pressed when the pushbutton switch is in its rest position, as it is for Switch 55 was shown. According to the earlier explanation, pressure on the diaphragm during the Idle state of the switch lead to the fact that the membrane sinks permanently into the opening 32 and thereby the proper Operation of the switch interferes.

In Fig. 4 ist ein Tastschalter 57 so weit gedrückt, daß er die Stellung für die Schalterauslösung erreicht, in der die leitfähigen Platten 17 und 19 einander berühren. In dieser Stellung sind die oberen zylindrischen Wicklungen 49 nicht vollständig zusammengedrückt, während die Wicklungen 47 des unteren Teils in die Öffnung 32 eingedrungen sind, um die Membran nach unten zu verbiegen und damit die Platten zusammenzudrücken.In Fig. 4, a pushbutton switch 57 is pressed so far that it reaches the position for triggering the switch, in which the conductive plates 17 and 19 touch each other. The upper cylindrical windings are in this position 49 not completely compressed while the windings 47 of the lower part entered the opening 32 to bend the membrane downwards and thereby compress the plates.

In Fig. 4 ist der Tastschalter 59 am Ende der Bewegungsstrecke dargestellt, die nach der eigentlichen Schalterauslösung erfolgt. Nach der für den Tastschalter 57 dargestellten Stellung der Schalterbetätigung bewegt sich der Tastschalter weiter nach unten, bis die oberen zylindrischen Wicklungen 49 ganz zusammengedrückt sind. Das Ende der Schalterbetätigung für die Tastschalter in Fig. 4 wird präzise dadurch definiert, daß ein Teil 61 des Druckknopfs im Tastschalter 59 gegen die obere Oberfläche des Gehäuses 7 anstößt.In Fig. 4, the push button switch 59 is shown at the end of the movement path after the actual switch trigger he follows. After the position shown for the pushbutton switch 57, the switch actuation moves the push button switch further down until the upper cylindrical windings 49 are completely compressed. The end of the switch actuation for the pushbutton switch in FIG. 4 is precisely defined by the fact that a part 61 of the push button in the push button switch 59 abuts the upper surface of the housing 7.

Fig. 5 zeigt die Ruhestellung, die Stellung für die eigentliche Schalterauslösung und die Stellung am Ende der Bewegungstrecke nach der Schalterauslösung am Beispiel der Tastschalter 63 bzw. 65 und 67. In den Tastschaltern Fig. 5 shows the rest position, the position for the actual switch triggering and the position at the end the movement distance after the switch has been triggered using the example of pushbutton switches 63 or 65 and 67. In the pushbutton switches

- 20 - CH 16 P - 2818- 20 - CH 16 P - 2818

schaltern nach Fig. 5 liegt die unterste Wicklung 51 auf der oberen Oberfläche der Membran 15. Die unterste Wicklung drückt jedoch die Membran nicht in die Öffnung 32, da sie von dem darunterliegenden isolierenden Abstandhalter 31 getragen wird. Die Wicklungen im kegelförmigen Teil 47 der Feder oberhalb der untersten Wicklung 51 sind so dimensioniert/ daß in die Öffnung 32 eingreifen und so die Schalterauslösung bewirken, wie es für den Tastschalter 65 dargestellt ist. Entsprechend der obigen Erläuterung bewegt sich der Tastschalter nch der Auslösung der eigentlichen Schalterfunktion weiter nach unten bis zu einer Endstellung, die am Beispiel des Tastschalters 67 dargestellt ist.switches according to Fig. 5, the lowermost winding 51 is on the upper surface of the membrane 15. The lowermost winding however, does not push the membrane into opening 32 because it is detached from the underlying insulating spacer 31 is worn. The windings in the conical part 47 of the spring above the lowermost winding 51 are so dimensioned / that engage in the opening 32 and thus cause the switch to trigger, as it is for the pushbutton switch 65 is shown. According to the above explanation, the pushbutton switch moves after the triggering of the actual switch function further down to an end position, which is illustrated using the example of pushbutton switch 67 is shown.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht eines kapazitiven Schalters nach der Erfindung. Entsprechend dieser Figur wird ein Gehäuse 101 des Schalters auf einer gedruckten Leiterplatte 103 gehaltert, die eine leitende kapazitive Platte 105 und einen darüberliegenden dielektrischen Film 107 aufweist. Eine leitende Kegelfeder 109, die gestrichelt dargestellt ist, wird innerhalb des Gehäuses gehaltert. Die unterste Wicklung 109A der Feder greift in Schlitze 111 ein, die auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet sind. Die Grundfläche der Feder wird daher in einem bestimmten Abstand über der isolierten kapazitiven Platte 105 gehalten.Fig. 6 shows a side view of a capacitive switch according to the invention. According to this figure will a housing 101 of the switch is supported on a printed circuit board 103 which is a conductive capacitive plate 105 and an overlying dielectric film 107. A conductive cone spring 109 shown in phantom is supported within the housing. The bottom coil 109A of the spring engages in slots 111, which are arranged on opposite sides of the housing. The base of the spring is therefore in held a certain distance above the isolated capacitive plate 105.

Ein Ende 113 der Schraubenfeder 109 ist nach unten gebogen und greift in eine unten liegende Öse 115 ein, die in bekannter Weise in der gedruckten Leiterplatte 103 ausgebildet wurde. Die Öse ist leitend mit einem (nicht dargestellten) Kontakt verbunden, der mit einer (ebenfalls nicht dargestellten) Schaltung zur Messung derOne end 113 of the coil spring 109 is bent downward and engages in an eyelet 115 lying below, the was formed in the printed circuit board 103 in a known manner. The eyelet is conductive with a (not shown) contact connected to a (also not shown) circuit for measuring the

Kapazitätcapacity

- 21 - CH 16 P - 2818- 21 - CH 16 P - 2818

Kapazität verbunden ist. Das Ende 113 der Feder ist in der Öse verlötet, so daß ein Leiterpfad zwischen der Schaltung zur Überwachung der Kapazität und der Feder vorhanden ist. Die Öse 115 weist einen Abstand von der kapazitiven Platte 105 auf und ist davon isoliert, so daß sie den Kapazitätszusammenhang zwischen der Spule und der Platte nicht stört.Capacity is connected. The end 113 of the spring is soldered in the loop so that a conductor path between the Circuit for monitoring the capacity and the spring is available. The eyelet 115 is at a distance from the capacitive plate 105 and is isolated from it, so that it is the capacitance relationship between the coil and the plate doesn't bother.

Das Ende 113 der Feder 109 kann während des Herstellprozesses leicht mit der darunterliegenden Öse ausgerichtet und damit verlötet werden, da die Feder im Gehäuse 101 fest eingespannt ist und das Ende 113 eine feste Lage hat.The end 113 of the spring 109 can be easily aligned with the underlying eyelet during the manufacturing process and thus be soldered, since the spring is firmly clamped in the housing 101 and the end 113 is a has a fixed position.

Das Gehäuse 101 wird auf der gedruckten Leiterplatte mit einer Schraube 117 befestigt, die durch die gedruckte Leiterplatte verläuft und in eine Stütze 119 des Gehäuses 101 eingreift. Ein Druckknopf 121 wird von der Kegelfeder 109 mit einer nach oben gerichteten Vorspannung versehen, so daß die Feder in der Ruhestellung des Druckknopfes expandiert ist. Beim Drücken des Druckknopfes 121 wird die darunterliegende Kegelfeder 109 zusammengedrückt, so daß deren Windungen ineinander eingreifen und sich der kapazitiven Platte nähern, und so eine Schaltungskapazität zwischen der Spule und der Platte definieren.The housing 101 is fastened to the printed circuit board with a screw 117, which is inserted through the printed circuit board The printed circuit board extends and engages in a support 119 of the housing 101. A push button 121 is held by the conical spring 109 provided with an upward bias so that the spring is in the rest position of the push button is expanded. When the push button 121 is pressed, the conical spring 109 underneath is compressed, see above that their turns interlock and approach the capacitive plate, and so a circuit capacitance define between the coil and the plate.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht des Schalters nach Fig. 6 von unten, wobei die Kegelfeder 109 entfernt ist. Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 greifen die im Gehäuse ausgebildeten Führungsschienen 125 in zugehörige SchlitzeFIG. 7 shows a view of the switch according to FIG. 6 from below, with the conical spring 109 removed. Corresponding As shown in FIG. 2, the guide rails 125 formed in the housing engage in associated slots

einer Stempelplatte 123. Die Stempelplatte 123 bewegt sich innerhalb der Gehäuses längs der Schienen 125 hin und her. Nach Fig. 6 wird die Stempelplatte 123 außerdem im Gehäuse a stamp plate 123. The stamp plate 123 reciprocates along the rails 125 within the housing. According to Fig. 6, the stamp plate 123 is also in the housing

- 22 - CH 16 P - 2818- 22 - CH 16 P - 2818

häuse durch aus ihr herausragende Nasen 129 geführt, die in Führungsschlitzen 131 des Gehäuses gleiten. Beim Betrieb definieren die Schlitze 131 das Maß der nach oben und nach unten gerichteten Bewegung der Stempelplatte 123. 5housing through lugs 129 protruding from it, the slide in guide slots 131 of the housing. In operation, the slots 131 define the extent of the upward and downward movement of the stamp plate 123. 5

Fig. 8 zeigt eine Ansicht des Schalters nach Fig. 6 von unten mit eingebauter Kegelfeder 109. Nach Fig. 6 greift die Kegelfeder in Schlitze 111 des Gehäuses ein und wird daher im Gehäuse in einem bestimmten Abstand über der Platte 105 gehaltert.FIG. 8 shows a view of the switch according to FIG. 6 from below with built-in conical spring 109. According to FIG. 6, it engages the conical spring in slots 111 of the housing and is therefore in the housing at a certain distance above the Plate 105 supported.

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch den Schalter von Fig. 6 längs einer Linie 9-9. Nach der Darstellung in Fig. 9 ist die Kegelfeder 109 voll expandiert, um den Druckknopf 121 in eine obere, die Ruheposition zu drücken. Das Gehäuse 101 des kapazitiven Schalters ist innerhalb der Abdeckung 133 der Tastatur durch elastische Keile gehaltert, die nach außen aus dem Gehäuse 101 hinausragen. Zum Einbau wird das Gehäuse 101 in eine Öffnung 132 der Abdeckung 133 der Tastatur gedrückt, wobei die elastischen Keile 135 beim Durchgang des Gehäuses durch die Öffnung nach innen gedrückt werden, so daß das Gehäuse zwischen die Schaltkarte 103 und die Abdeckung 133 gelangt. Wenn das Gehäuse seine richtige Lage über der gedruckten Schaltkarte 103 erreicht hat, springen die Keile 135 nach außen und verkeilen dabei das Gehäuse in der Öffnung der Abdeckung 133 der Tastatur.Fig. 9 shows a cross section through the switch of Fig. 6 along a line 9-9. According to the representation in 9, the conical spring 109 is fully expanded in order to press the push button 121 into an upper, the rest position. The housing 101 of the capacitive switch is within the cover 133 of the keyboard by elastic wedges supported, which protrude from the housing 101 to the outside. For installation, the housing 101 is inserted into an opening 132 of the Cover 133 of the keyboard pressed, the elastic wedges 135 when passing the housing through the opening inward so that the housing between the circuit board 103 and the cover 133 comes. if the housing has reached its correct position over the printed circuit board 103, the wedges 135 spring up outside and thereby wedge the housing in the opening of the cover 133 of the keyboard.

Der Druckknopf 121 ist abnehmbar mit einem zylindrischen Stempelteil 137 der Stempelplatte 123 verbunden. Nach den Darstellungen in den Figuren 7 und 9 hat der zylindrische Stempel 137 in Längsrichtung verlaufende Rippen 139 mit Absätzen 141, in die verstärkt ausgebildete Grate von Dornen 145 des Druckknopfes 121 eingreifen, die mitThe push button 121 is detachably connected to a cylindrical stamp part 137 of the stamp plate 123. After the In FIGS. 7 and 9, the cylindrical punch 137 has ribs 139 running in the longitudinal direction with paragraphs 141, in which the reinforced ridges of thorns 145 of the push button 121 engage with

einerone

- 23 - CH 16 P - 2818- 23 - CH 16 P - 2818

einer nach innen gerichteten Vorspannung versehen sind. Die Grate 143 und die zugehörigen Absätze 141 greifen ineinander und bilden so einen Schnappverschluß zwischen dem Druckknopf 121 und dem Stempel 137. Der Druckknopf 121 und ein Stempel 137 bewegen sich somit im Gehäuse als eine Einheit. Der obere Teil der Schraubenfeder ist zylinderförmig ausgestaltet und stößt an die unteren Teile 147 der longitudinal verlaufenden Rippen 139 an, so daß der Druckknopf nach oben in seine Ruhestellung gedrückt wird. Der untere Teil der Feder 109 ist kegelförmig ausgestaltet und die am unteren Ende liegenden Windungen liegen über einer darunterliegenden isolierten Platte 105 und erzeugen so eine Ruhekapazität, die im wesentlichen den Wert null aufweist.are provided with an inwardly directed bias. The ridges 143 and the associated paragraphs 141 grip into each other and thus form a snap lock between the push button 121 and the stamp 137. The push button 121 and a punch 137 thus move in the housing as a unit. The upper part of the coil spring is cylindrical and abuts the lower parts 147 of the longitudinal ribs 139, so that the push button is pushed up to its rest position. The lower part of the spring 109 is tapered designed and the turns lying at the lower end are isolated over an underlying one Plate 105 and thus create a quiescent capacitance which is essentially zero.

Fig. 10 zeigt den in Fig. 9 dargestellten Querschnitt, wenn der Druckknopf 121 nach unten gedrückt und die Kegelfeder zusammengedrückt ist, um einen vorbestimmten Kapazitätswert zu erzeugen. Nach der Darstellung in Fig. 10 sind die Wicklungen am unteren Ende des kegelförmigen Teils der Feder 109 gegen die isolierte Oberfläche 107 der darunterliegenden kapazitiven Platte gedrückt, um eine Kapazität zu erzeugen, die zur Schalterauslösung führt und die von einem (nicht dargestellten) Detektorschaltkreis leicht von der Ruhekapazität unterschieden werden kann, die im wesentlichen null ist.Fig. 10 shows the cross section shown in Fig. 9 when the push button 121 is pressed down and the Conical spring is compressed to produce a predetermined capacitance value. According to the representation in Figure 10 is the windings at the lower end of the tapered portion of the spring 109 against the insulated surface 107 of the capacitive plate below, in order to generate a capacitance that triggers the switch leads and that of a detector circuit (not shown) slightly from the quiescent capacitance can be distinguished, which is essentially zero.

Nachdem die Wicklungen im kegelförmigen Teil der Feder 109 gegen die isolierte Oberfläche 107 gedrückt sind, werden die Wicklungen im oberen zylinderförmigen Teil der Feder zusammengedrückt und erzeugen so das Bedienungsgefühl, das die Bewegung nach dem eigentlichen Kontaktpunkt kennzeichnet. Wenn der Druckknopf 121 freigelassen wird, dehnen sich der kegelförmige und derAfter the windings in the conical part of the spring 109 are pressed against the insulated surface 107, the windings in the upper cylindrical part become the spring is compressed and thus create the feeling of operation that the movement after the actual Identifies the contact point. When the push button 121 is released, the tapered and the

zylindrischecylindrical

- 24 - CH 16 P - 2818- 24 - CH 16 P - 2818

zylindrische Teil der Feder 109 aus, bis die gesamte Feder entsprechend der Darstellung in Fig. 9 wieder in einem bestimmten Abstand über der kapazitiven Platte liegt. Der Abstand der Feder von der Platte definiert eine Kapazität, deren Wert im wesentlichen null beträgt und die leicht als Ruhezustand des Schalters interpretiert werden kann.cylindrical part of the spring 109 until the entire spring as shown in FIG. 9 again in a certain distance above the capacitive plate. The distance between the spring and the plate is defined a capacitance, the value of which is essentially zero and which is easily seen as the idle state of the switch can be interpreted.

Die kapazitive Feder 109 wird so gehaltert, daß ihre Wicklungen die darunterliegende isolierte kapazitive Platte nicht berühren, wenn der Druckknopf 121 in seiner Ruhestellung ist. Die Feder wird in der angezeigten Weise schwebend gehaltert, um die Montage des Schalters zu erleichtern. Außerdem wird bei aufgehängter Feder das Bewegungsgeräusch der Wicklungen der Kegelfeder nicht an die darunterliegende gedruckte Schalterkarte übertragen und dort verstärkt, wenn der Druckknopf gedrückt wird. Der kapazitive Schalter nach den Figuren 9 und ist somit leicht zu montieren und arbeitet ruhiger als ein Schalter mit Wicklungen, die während der Anfangsbewegung des Druckknopfs die gedruckte Schalterplatte berühren.The capacitive spring 109 is supported so that its windings are the underlying isolated capacitive Do not touch the plate when the push button 121 is in its rest position. The pen is displayed in the Mounted in a floating manner to facilitate the assembly of the switch. In addition, when the spring is suspended the noise of the movement of the conical spring windings is not transmitted to the printed circuit board underneath and amplified there when the push button is pressed. The capacitive switch according to Figures 9 and is therefore easy to assemble and works more quietly than a switch with windings that hit the printed circuit board during the initial movement of the push button touch.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung von kapazitiven Elementen wie Federn oder solchen Elementen beschränkt ist, die wie in Fig. 10 eine isolierte kapazitive Platte berühren. Beispielsweise kann daher auch als bewegliches kapazitives Element ein Stück Schaumstoff mit einem elektrisch leitfähigen Film verwendet werden. Außerdem könnte eine weitere Feder eingesetzt werden, um dem Druckknopf 121 eine nach oben gerichtete Vorspannung zu verleihen.It should be noted that the invention does not apply to the use of capacitive elements such as springs or such elements as in Fig. 10 contact an isolated capacitive plate. For example A piece of foam with an electrically conductive one can therefore also be used as a movable capacitive element Film can be used. In addition, another spring could be used to follow the push button 121 to give upward bias.

DerOf the

- 25 - CH 16 P - 2818- 25 - CH 16 P - 2818

Der Schaumstoff, die Feder oder ein anderes bewegliches kapazitives Element können im Ruhezustand des Schalters mit einem bestimmten Abstand über einer darunterliegenden kapazitiven Platte gehaltert werden und können in die Nähe der Platte geführt werden, um bei der Betätigung des Schalters eine die Schalterbetätigung anzeigende Kapazität zu erzeugen, ohne dabei die Platte zu berühren.The foam, the spring or another movable capacitive element can in the idle state of the switch be held with a certain distance above an underlying capacitive plate and can be in the Near the plate are guided to indicate the actuation of the switch when the switch is actuated Generate capacitance without touching the plate.

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Claims (18)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Ij Tastschalter für Tastaturen, gekennzeichnet durch ile folgenden Merkmale:Ij key switches for keyboards, characterized by ile the following features: einen Stempel (5, 137), der sich bei Ausübung eines Druckes aus einer Ruheposition nach unten in eine Auslöseposition bewegt, in der die Schalterfunktion ausgelöst wird, und anschließend zu einer Halteposition, und der sich bei Freigabe nach oben zur Ruheposition bewegt; Schaltvorrichtungen (17 j 19), mit denen die Auslösung der Schalterfunktion erfolgt, wenn der Stempel die Auslöseposition erreicht, und die den Schalter freigeben, wenn sich der Stempel in seine Ruheposition bewegt; a stamp (5, 137) which, when a pressure is exerted, moves downwards from a rest position into a release position moves, in which the switch function is triggered, and then to a stop position, and the when released, moved up to the rest position; Switching devices (17 j 19) with which the trip The switch function takes place when the ram is in the trigger position reached, and which release the switch when the punch moves to its rest position; eine Schraubenfeder (9, 109), die in der Ruheposition des Stempels eine nach oben gerichtete Rückführkraft ausübt und mit der die Schaltvorrichtungen entsprechend der Bewegung des Stempels ausgelöst werden; wobei die Schraubenfeder einen kegelförmig ausgestalteten ersten Teil (11) aufweist, der bei der Kompression eine vorbestimmte Gegenkraft erzeugt und die Schaltvorrichtungen betätigt, um die Auslösung dera helical spring (9, 109) which, in the rest position of the ram, has an upward return force exercises and with which the switching devices are triggered according to the movement of the ram; wherein the helical spring has a conically configured first part (11), which upon compression a predetermined counterforce generated and actuated the switching devices to trigger the SchalterfunktionSwitch function - 2 - CH 16 P - 2818- 2 - CH 16 P - 2818 Schalterfunktion anzuzeigen, wenn der Stempel die Auslöseposition erreicht:Switch function to indicate when the punch reaches the trigger position: und wobei die Feder einen zweiten Teil (13) aufweist, der bei der Bewegung des Stempels von der Auslöseposition der Schalterfunktion bis zur Halteposition eine Gegenkraft erzeugt.and wherein the spring has a second part (13) which, upon movement of the ram from the release position the switch function generates a counterforce up to the stop position. 2. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil der Feder zylinderförmig ausgestaltet2. Push button switch according to claim 1, characterized in that the second part of the spring is cylindrical 1Ö ist und bei der Kompression eine linear zunehmende Gegenkraft ausübt, die anzeigt, daß eine Bewegung über den Auslöseposition der Schalterfunktion erfolgt.1Ö and a linearly increasing counterforce during compression exerts, which indicates that a movement is taking place over the trigger position of the switch function. 3. Tastschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmig ausgestaltete erste Teil3. Push button switch according to claim 1 or 2, characterized in that the conical first part (11) der Feder von den Schaltvorrichtungen einen Abstand aufweist.(11) the spring is at a distance from the switching devices. 4. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Teil der Feder (45) ein Verbindungsstück vorgesehen ist, dessen Durchmesser kleiner als der kleinste Durchmesser des zweiten Teils der Feder ist.4. Push button switch according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the first and the second Part of the spring (45) a connecting piece is provided, the diameter of which is smaller than the smallest diameter of the second part of the spring is. 5. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Stempels (5) ein Dorn (33) vorgesehen ist, der in den zweiten Teil (13) der Feder eingreift und die Halteposition definiert.5. Push button switch according to one of claims 1 to 4, characterized in that a at the lower end of the stamp (5) Mandrel (33) is provided which engages in the second part (13) of the spring and defines the holding position. 6. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltervorrichtungen eine Kapazität definieren, die dem Kompressionsgrad des kegelförmig ausgestalteten ersten Teils der Feder entspricht.6. Push button switch according to one of claims 1 to 5, characterized in that the switch devices have a capacitance Define which corresponds to the degree of compression of the conically configured first part of the spring. 7. Tastschalter7. Push button switch - 3 - CH 16 P - 2818- 3 - CH 16 P - 2818 7. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtungen zwei leitende Schalterkontakte (17, 19) aufweisen, die in eine leitende Verbindung gebracht werden, wenn der kegelförmig ausgestaltete erste Teil der Feder bis zur Auslöseposition7. Push button switch according to one of claims 1 to 5, characterized in that the switching devices have two conductive ones Have switch contacts (17, 19) which are brought into a conductive connection when the cone-shaped first part of the spring up to the trigger position der Schalterfunktion gedrückt wird, und daß die Kontakte getrennt werden, wenn der kegelförmig ausgestaltete erste Teil der Feder expandiert, um den Stempel in seine Ruheposition zurückzuführen.
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the switch function is pressed, and that the contacts are separated when the conical first part of the spring expands to return the plunger to its rest position.
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8. Tastschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kontakte (17) auf einer elastischen Membran (15) angeordnet ist, daß Abstandshalter (31) vorgesehen sind, die einen bestimmten Abstand zwischen den Schalterkontakten (17, 19) einstellen und die mindestens eine Öffnung (32) aufweisen, die zu den Kontakten ausgerichtet ist, daß der Stempel bei seiner Bewegung die elastische Membran verbiegt und die Kontakte zur Berührung bringt, und daß die elastische Membran in der Ruhestellung des Stempels nicht verbogen ist.8. Push button switch according to claim 7, characterized in that one of the contacts (17) on an elastic membrane (15) is arranged that spacers (31) are provided which a certain distance between the switch contacts (17, 19) and which have at least one opening (32) that is aligned with the contacts, that the punch bends the elastic membrane during its movement and brings the contacts into contact, and that the elastic membrane is not bent in the rest position of the punch. 9. Tastschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder an ihrem unteren Ende vom Abstandshalter (31) gehaltert wird und konzentrisch zur Öffnung (32) mit den Kontakten angeordnet ist.9. Push button switch according to claim 8, characterized in that the spring at its lower end from the spacer (31) is supported and is arranged concentrically to the opening (32) with the contacts. 10. Tastschalter nach Anpruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder in einem Abstand von der elastischen Membran angeordnet ist.10. Push button switch according to claim 8 or 9, characterized in that the spring at a distance from the elastic Membrane is arranged. 11. Tastschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Wicklung der Feder in Schlitzen (53) eines Gehäuses (7) gehaltert wird.11. Push button switch according to claim 10, characterized in that the lowermost winding of the spring in slots (53) a housing (7) is supported. 12. Tastschalter12. Push button switch - 4 - CH 16 P - 2818- 4 - CH 16 P - 2818 12. Tastschalter nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Membran aus einem isolierenden Kunststoff besteht.12. Push button switch according to one of claims 8 to 11, characterized in that the elastic membrane consists of a insulating plastic. 13. Tastschalter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmig ausgestaltete erste Teil der Feder bei der Kompression teleskopartig zusammengedrückt wird und die elastische Membran verbiegt, um die Schaltkontakte in Berührung miteinander zu bringen.13. Push button switch according to one of claims 8 to 12, characterized in that the cone-shaped the first part of the spring is telescopically compressed during compression and the elastic membrane bends, to bring the switching contacts into contact with one another. 14. Tastschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (109) aus elektrisch leitfähigem Material besteht und über einer stationären leitfähigen Platte (105) angeordnet ist, und daß die Feder in der Ruheposition des Stempels und der Auslöseposition für die Schalterfunktion zwei unterschiedliche Kapazitätswerte definiert.14. Push button switch according to claim 6, characterized in that the spring (109) made of electrically conductive material and is arranged over a stationary conductive plate (105), and that the spring is in the rest position the stamp and the trigger position for the switch function have two different capacitance values Are defined. 15. Tastschalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Wicklung der Feder (109A) in mindestens zwei Schlitzen (111) eines Gehäuses (101) so gehaltert ist, daß ein vorbestimmter Abstand zur leitfähigen Platte (105) so eingehalten wird, daß in der Ruheposition des Stempels (137) ein Kapazitätswert entsteht, der im wesentlichen null ist.15. Push button switch according to claim 14, characterized in that the lowermost winding of the spring (109A) in at least two slots (111) of a housing (101) is supported so that a predetermined distance from the conductive plate (105) is observed so that in the rest position of the ram (137) a capacitance value arises which in the is essentially zero. 16. Tastschalter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckknopf (121) mit einem Stempel (123) verbunden ist, der Führungsnasen (129) aufweist, und daß im Gehäuse (101) Führungsschlitze (131) vorgesehen "sind, in die die Führungsnasen (129) eingreifen.16. Push button switch according to claim 15, characterized in that a push button (121) is connected to a stamp (123) is, which has guide lugs (129), and that in the housing (101) guide slots (131) are provided ", in which engage the guide lugs (129). 17. Tastschalter17. Push button switch - 5 - CH 16 P - 2818- 5 - CH 16 P - 2818 17. Tastschalter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckknopf (121) sich in Längsrichtung erstreckende Dorne (145) mit in Querrichtung verlaufenden Graten (143) aufweist, und daß ein zylinderförmiger Teil (139) des Stempels (123) vorgesehen ist, der Absätze (141) aufweist, in die die Grate (143) des Druckknopfs eingreifen.17. Push button switch according to claim 15 or 16, characterized in that that the push button (121) extends in the longitudinal direction spikes (145) with in the transverse direction extending ridges (143), and that a cylindrical Part (139) of the stamp (123) is provided, which has shoulders (141) into which the ridges (143) of the push button. 18. Tastschalter nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastschalter über einer gedruckten Schaltung (103) mit einer Lötöse (115) angebracht ist, in die das abgebogene Ende (113) der untersten Wicklung der Feder eingelötet wird.18. Push button switch according to one of claims 14 to 17, characterized in that the push button switch has a printed circuit (103) with a soldering lug (115) is attached, in which the bent end (113) of the bottom winding of the spring is soldered.
DE19843412414 1983-04-06 1984-04-03 KEY SWITCH WITH CONE SPRING Withdrawn DE3412414A1 (en)

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US06/482,567 US4466046A (en) 1982-05-17 1983-04-06 Capacitive keyboard switch
US06/525,560 US4529848A (en) 1981-11-05 1983-08-22 Switch with conical spring actuator

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GB2183916B (en) * 1985-11-13 1990-02-07 Devlin Electronics Limited Improvements relating to telephone keypads
WO1998029948A1 (en) * 1996-12-30 1998-07-09 Himake International Pte Ltd. Switch and switch circuit

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GB2137814A (en) 1984-10-10
GB8407122D0 (en) 1984-04-26

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