DE4102631C2 - Drucktastenschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucktastenschalter zur Anord­ nung über zu verbindenden elektrischen Kontakten, mit einem Hauptkörper aus elastisch verformbarem Material, und mit ei­ nem Schaltknopf, wobei der Hauptkörper einen dünnen, mit der Peripherie des Schaltknopfes verbundenen flexiblen Bereich aufweist, der seinerseits umfangsseitig mit einer den Schalt­ knopf über diesen flexiblen Bereich tragenden Basisplatte verbunden ist, und wobei ein ein leitfähiges Material wenigs­ tens an seiner Unterseite aufweisendes Kontaktglied am Schaltknopf angeordnet ist, dessen Unterseite über den elekt­ rischen Kontakten mit der Basisplatte positionierbar ist.

Ein derartiger, aus der DE 32 22 747 C2 bekannter Drucktas­ tenschalter besitzt einen an seiner Unterseite ein leitfähi­ ges Glied aufweisenden Schaltknopf sowie einen einstückig mit dem Schaltknopf verbundenen Randabschnitt, um den Schaltknopf zu halten, so daß der Schaltknopf vertikal bewegt werden kann. Der Drucktastenschalter ist so auf einer Platte mit zwei Kontaktstellen angeordnet, daß das leitfähige Glied ge­ genüber den beiden Kontaktstellen positioniert ist. Die bei­ den Kontaktstellen können durch Verwendung des Drucktasten­ schalters leicht miteinander verbunden oder voneinander ge­ trennt werden. Die Kontaktstellen können durch Herunterdrü­ cken des Schaltknopfs verbunden und durch Beendigung des Drü­ ckens auf den Schaltknopf elektrisch voneinander getrennt werden.

Wenn der Schaltknopf bei einem derartigen Drucktastenschalter schräg von der Oberseite aus gedrückt wird, wird das leitfä­ hige Glied unzureichend mit den Kontaktstellen verbunden. Um dies zu verhindern, wird das leitfähige Glied aus elastischem Material hergestellt oder es werden Stützelemente vorgesehen, um die Bewegung des Schaltknopfs so zu führen, daß sich die­ ser beim schrägen Drücken nicht schräg stellt. Selbst dann ist ein solcher Drucktastenschalter problematisch. Da das leitfähige Glied direkt am Schaltknopf befestigt ist, wird es durch Vibrationen ungünstig beeinflußt, die über eine Finger­ spitze übertragen oder beim heftigen Drücken des Schaltknopfs erzeugt werden. Wenn dies eintritt, kann ein Kontaktprellen erzeugt werden, d. h., die Kontaktstellen werden durch die Vibrationen wiederholt miteinander verbunden und voneinander getrennt.

Zur Lösung dieses Problems wird in der US-PS 3 699 293 ein Tastenschalter vorgeschlagen, in dem ein leitfähiges Glied über eine Feder, wie z. B. eine Schraubenfeder, an einem Schaltknopf befestigt ist. Die beim Drücken des Schaltknopfs erzeugten Vibrationen werden durch die Feder absorbiert, und das leitfähige Glied wird durch die Erregung der Feder sicher auf die Kontaktstellen gedrückt. Da die Erregung der Feder jedoch dazu verwendet wird, einen engen Kontakt zwischen dem leitfähigen Glied und den Kontaktstellen zu halten, sollte ein solcher Tastenschalter mit einem Kontrollglied zur Kon­ trolle der Bewegung des leitfähigen Glieds versehen sein, da­ mit das leitfähige Glied nicht die Kontaktstellen berührt, wenn der Schaltknopf nicht gedrückt ist. Zusätzlich zum Kon­ trollglied ist ein Führungsglied erforderlich, um einen unzu­ reichenden Kontakt zwischen dem leitfähigen Glied und den Kontaktstellen zu verhindern, was beispielsweise auftreten kann, wenn der Schaltknopf schräg gedrückt wird und dadurch das leitfähige Glied von den Kontaktstellen weg bewegt wird. Folglich weist ein derartiger Drucktastenschalter eine kom­ plizierte Struktur auf, und eine hohe Leistungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit kann nicht erreicht werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Drucktastenschalter mit einfachem Aufbau zu schaffen, bei dem durch Vibrationen hervorgerufenes Kontaktprellen wirksam ver­ hindert wird, und der einfach und leicht herstellbar und dau­ erhaft im Gebrauch ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drucktasten­ schalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Drucktastenschalter sind der Schaltknopf, der flexible Bereich und die Basisplatte, aus denen sich der Hauptkörper zusammensetzt, einstückig aus Kunststoff bzw. Kunstharz geformt. Beim Drücken des Schalt­ knopfes von oben wird dieser wegen der Flexibilität des fle­ xiblen Bereichs nach unten bewegt. Wenn das Drücken des Schaltknopfes beendet wird, wird dieser wieder wegen der im flexiblen Bereich gespeicherten elastischen Formänderungsar­ beit nach oben bewegt, und erhält wieder seine ursprüngliche Gestalt. Im Hohlraum des Schaltknopfes wird das Kontaktglied über die dünnen Lippen bewegbar in der Axialrichtung des Schaltknopfes gehalten. Im Einsatz wird die Basisplatte an einer Platte, wie z. B. einer gedruckten Leiterplatte, so an­ geordnet, daß das Kontaktglied gegenüber Kontaktstellen auf der Platte positioniert ist. Durch Betätigung des Schaltknop­ fes wie vorstehend beschrieben, werden die Kontaktstellen durch das Kontaktglied miteinander verbunden oder elektrisch voneinander gelöst.

Jede am Schaltknopf erzeugte Vibration wird nicht auf das Kontaktglied übertragen, weil die Vibration durch die dünnen, eine Elastizität aufweisenden, am Kontaktglied angeordneten, flanschartigen Lippen absorbiert wird. Wenn der Schaltknopf schräg gedrückt wird, werden die dünnen Lippen verformt und der relative Winkel zwischen dem Kontaktglied und dem Schalt­ knopf wird verändert. Dadurch wird die Unterseite des Kon­ taktglieds sicher in Anlage mit den Kontaktstellen gebracht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine Draufsicht eines Drucktastenschalters als Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 1B eine Vorderansicht des Drucktastenschalters,

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittli­ nie II-II in Fig. 1A und

Fig. 3 eine Vorderansicht eines zum Einsetzen in einen Hohlraum des Drucktastenschalters vorgesehenes Kon­ taktglied.

Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei insbesondere die Fig. 1A und 1B jeweils eine Drauf­ sicht und eine Vorderansicht eines Drucktastenschalters 1 als Ausführungsbeispiel zeigen.

Eine Vielzahl von Schaltknöpfen 7 ist aufeinanderfolgend an einer Basisplatte 3 über flexible Bereiche 5 angeordnet. Die Schaltknöpfe 7, die Basisplatte 3 und die flexiblen Bereiche 5 sind einstückig aus Kunststoff bzw. Kunstharz hergestellt, wie z. B. aus einem thermoplastischen Elastomer.

Eine Vertiefung 3a ist im mittleren Bereich einer der seit­ lichen Längskanten der Basisplatte 3 vorgesehen. An beiden Enden der Vertiefung 3a sind Nuten bzw. Schlitze 3b einge­ formt. Wenn der Drucktastenschalter 1 auf einer Platte wie z. B. einer gedruckten Leiterplatte, angebracht wird, gelangt die Vertiefung 3a in Eingriff mit einem Vorsprung, der an ei­ nem nicht dargestellen Kunststoffgehäuse zum Schutz der Platte angeordnet ist. Der Drucktastenschalter 1 wird dadurch in ge­ eigneter und korrekter Weise befestigt. Durch Auftrennen des Drucktastenschalters 1 entlang einer verlängerten Linie oder entlang verlängerter Linien des Schlitzes oder der Schlitze 3b kann dieser Drucktastenschalter 1 in zwei oder drei Teile aufge­ teilt werden, die jeweils einen, zwei oder drei Schaltknöpfe entsprechend den Wünschen und Erfordernissen des Anwenders aufweisen. Der Drucktastenschalter 1 könnte natürlich mit jeder Zahl von Schaltknöpfen 7 hergestellt werden, und der Angegebene mit fünf Schaltknöpfen 7 ist lediglich als Ausführungsbeispiel dargestellt.

Gemäß Fig. 2, die eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1A darstellt, weist jeder der Schaltknöpfe 7 einen säulenförmigen Bereich mit einem zylindri­ schen Hohlraum 11 auf, der eine untere Öffnung nach außen besitzt. Im Hohlraum 11 ist ein Kontaktglied 13 aus leitfähigem Material, wie z. B. ein thermoplastisches, mit einer elektrischen Leitfähigkeit versehenes Elastomer angeordnet. Das Kontaktglied 13 dient dazu, zwei Kontaktpunkte auf einer gedruckten Leiter­ platte oder dergleichen in der üblichen Weise zu verbinden oder die Verbindung zu unterbrechen, weshalb diese Kontaktpunkte im Interesse der Einfachheit nicht dargestellt sind. Zwischen den aneinander grenzenden Schaltknöpfen 7 eingeformte Verbindungs­ öffnungen 3c verbinden die Hohlräume 11 der Schaltknöpfe 7 mit­ einander.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, ist das Kontaktglied 13 mit zwei dünnen peripheren flanschartigen Lippen 15 und 17 versehen, die einstückig am Kontaktglied 13 angeformt sind. Wenn das Kontaktglied 13 in den Hohlraum 11 eingesetzt wird, werden die peripheren Kanten der dünnen Lippen an die innere Seitenwandung des Schaltknopfes 7 angepreßt. Dadurch wird das Kontaktglied 13 über die dünnen Lippen 15 und 17 im Hohlraum 11 des Schaltknopfes 17 deformierbar in der Axialrichtung gehalten.

Ein Absatz 11a, der im wesentlichen im mittleren Bereich der inneren Seitenwandung des Schaltknopfes 7 angeordnet ist, und ein Vorsprung 11b, der am oberen Boden des Hohlraums 11 ange­ ordnet ist, halten das Kontaktglied 13 in einer geeigneten Position im Hohlraum 11. Der Vorsprung 11b kann bei der Einfül­ lung von Kunstharz in eine Form für den Hauptkörper des Druck­ tastenschalters 1 durch diesen Vorsprung 11b leicht hergestellt werden. Das Kontaktglied 13 besitzt einen ringförmigen Ansatz 13a zur Anlage an den Absatz 11a an der Innenfläche des Schaltknopfes 7.

Beim wie vorstehend beschrieben aufgebauten Drucktastenschalter 11 wird der flexible Bereich 5 beim Drücken des Schaltknopfes 7 deformiert, und der Schaltknopf 7 sowie das Kontaktglied 13 im Hohlraum 11 werden nach unten bewegt. Wenn das Drücken auf den Schaltknopf 7 aufhört, werden dieser und das Kontaktglied 13 im Hohlraum 11 in ihre ursprünglichen Positionen aufgrund der im flexiblen Bereich 5 gespeicherten elastischen Verformungsenergie zurückbewegt. Der Drucktastenschalter 1 wird auf der gedruckten Leiterplatte so angeordnet, daß eine untere Stirnseite 13b des Kontaktgliedes 13 gegenüber den Kontaktpunkten auf der gedruck­ ten Leiterplatte positioniert wird. Wenn der Schaltknopf 7 in der vorstehend beschriebenen Weise betätigt wird, verbindet das Kontaktglied 13 die Kontaktpunkte oder löst diese Verbindung.

Während der Betätigung des Schaltknopfes 7 wird das Volumen des Hohlraums 11 verändert. Die zwischen den aneinander grenzenden Schaltknöpfen 7 geformten Verbindungsöffnungen 3c ermöglichen einen Luftstrom, so daß im Hohlraum 11 kein partielles Vakuum erzeugt wird und die Schaltknöpfe 7 nicht an der gedruckten Leiterplatte haften, wenn das Drücken auf den Schaltknopf 7 aufhört.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Kontaktglied 13 im Hohlraum 11 des Schaltknopfes 7 mittels der dünnen Lippen 15 und 17 gehalten. Da diese dünnen Lippen 15 und 17 elastisch ausgebildet sind, wird jede durch das Drücken des Schaltknopfes 7 bewirkte Vibration durch die dünnen Lippen 15 und 17 absor­ biert. Wenn weiterhin der Schaltknopf 7 schräg gedrückt wird, werden die dünnen Lippen 15 und 17 deformiert und der relative Winkel zwischen dem Kontaktglied 13 und dem Schaltknopf 7 wird verändert. Noch genauer, wenn der Schaltknopf 7 schräg gedrückt wird, wird das Kontaktglied 13 nach unten bewegt und ein Teil des Kontaktgliedes 13 gelangt in Anlage mit einem der Kontakt­ punkte bzw. Kontaktstellen. Dann werden die dünnen Lippen 15 und 17 deformiert, so daß die untere Stirnseite 13b des Kon­ taktgliedes 13 in perfekten Kontakt mit den Kontaktpunkten gelangt.

Luft ist eingeschlossen in einem Raum, der durch die innere Seitenwandung des Schaltknopfes 7, den oberen Boden des Hohl­ raumes 11 und die um das Kontaktglied herum angeformte Lippe 15 umgrenzt ist. Jede durch ein heftiges bzw. gefühlloses Drücken des Schaltknopfes 7 erzeugte Vibration wird ebenfalls durch die eingeschlossene Luft absorbiert. Ein durch die Vibration erzeug­ tes Prellen wird wirksamer durch den Hohlraum verhindert.

Sowohl der an der inneren Seitenwandung des Schaltknopfes 7 angeordnete Absatz 11a, wie auch der am oberen Boden des Hohl­ raumes 11 angeordnete Vorsprung 11b verhindern, daß das Kon­ taktglied 13 in den tiefsten Bereich des Hohlraumes 11 durch eine heftige Betätigung hinabgedrückt wird und absorbieren eine übermäßige Vibration des Schaltknopfes 7. Der Absatz 11a des Schaltknopfes 7 und der formmäßig an diesen angepaßte Ansatz 13 a halten den relativen Winkel zwischen dem Kontaktglied 13 und dem Schaltknopf 7 in einem geeigneten Maße aufrecht.

Der Hauptkörper des aus der Basisplatte 3, dem flexiblen Bereich 5 aus dem Schaltknopf 7 bestehenden Drucktastenschalters 1 ist einstückig aus isolierendem Kunststoff bzw. Kunstharz herge­ stellt. Bei der Herstellung wird das Kontaktglied 13 in ein­ facher Weise in den Hohlraum 11 des Schaltknopfes 7 eingesetzt.

Obwohl der Schaltknopf 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel rund­ säulenförmig ausgebildet ist, kann er auch andere Säulenformen aufweisen, wie z. B. eine rechteckförmige Säulenform. Das Kon­ taktglied, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls rund­ säulenförmig ausgebildet ist, kann ebenfalls rechtecksäulen­ förmig oder dergleichen ausgebildet sein, da diese Modifika­ tionen im Rahmen des fachmännischen Könnens liegen.

Die beiden dünnen flanschartigen Lippen 15 und 17 sind um die Außenwandung des Kontaktglieds 13 herum angeordnet. Außerdem besteht der Zweck der dünnen Lippen 15 und 17 darin, das Kon­ taktglied 13 im Hohlraum 11 des Schaltknopfes 7 so zu halten, daß sich das Kontaktglied 13 in der axialen Richtung des Schalt­ knopfes 7 bewegen kann. Deshalb kann das Kontaktglied 13 als Al­ ternative mit einer Vielzahl von Vorsprüngen an seinen Seiten­ wandungen anstelle der einzelnen peripheren dünnen Lippen ver­ sehen sein.

Obwohl die dünnen Lippen 15 und 17 und das Kontaktglied 13 bei diesem Ausführungsbeispiel wegen der Einfachheit der Herstel­ lung eines solchen Formteils einstückig ausgebildet sind, können sie auch separat geformt und danach miteinander verbunden werden. In diesem Falle könnten die dünnen Lippen 15 und 17 und das Kontaktglied 13 aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Beispielsweise könnten die dünnen Lippen 15 und 17 metallische Blattfedern sein.

Das bei diesem Ausführungsbeispiel aus leitfähigem Kunststoff hergestellte Kontaktglied 13 könnte auch aus einem isolierenden Kunststoff oder Kunstharz bestehen, wobei leitfähiges Material an der unteren Stirnseite 13b angebracht, aufgestrichen oder sonstwie verteilt wird, die in Kontakt mit den Kontaktpunkten bzw. Kontaktflächen gelangt.

Obwohl ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung darge­ stellt und zur Erläuterung beschrieben wurde, ist die Er­ findung selbstverständlich nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr umfaßt sie im weitesten Sinne alle äquivalenten Ausführungsbeispiele und Modifikationen, die innerhalb des Bereichs und Sinns der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims (10)

1. Drucktastenschalter zur Anordnung über zu verbindenden elektrischen Kontakten, gekennzeichnet durch

• a) einen Hauptkörper aus elastisch verformbarem Material mit einem säulenartigen, einen inneren Hohlraum (11) mit einer unteren Öffnung aufweisenden Schaltknopf (7), wobei der Hauptkörper einen dünnen, mit der Peripherie der Öffnung des Schaltknopfes (7) verbundenen flexiblen Bereich (5) aufweist, der seinerseits umfangseitig mit einer den säulenartigen Schaltknopf (7) über diesem flexiblen Bereich (5) tragenden Basisplatte (3) verbunden ist,
• b) ein ein leitfähiges Material wenigstens an seiner Unterseite (13b)aufweisendes, im Hohlraum (11) des säulenartigen Schaltknopfes (7) angeordnetes Kontaktglied (13), dessen Unterseite (13b) über den elektrischen Kontakten mit der Basisplatte (3) positionierbar ist, und
• c) dünne, federnde, verformbare, flanschartige Lippen (15, 17), die sich von Seitenwandungen des Kontaktglieds (13) aus radial nach außen erstrecken und gegen eine innere Seitenwan­ dung des säulenartigen Schaltknopfes (7) drücken.

2. Drucktastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens zwei periphere Lippen (15, 17) vorgesehen sind, die voneinander in der Axialrichtung versetzt angeordnet sind.

3. Drucktastenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lippen (15, 17) als Umfangslippen ausgebildet sind.

4. Drucktastenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese Lippen eine Vielzahl von Vorsprüngen auf­ weisen.

5. Drucktastenschalter nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Innenfläche des Hohlraumes (11) ein zentraler, das Kontaktglied (13) in der Axialrichtung nach unten drückender Vorsprung (11b) vorgesehen ist.

6. Drucktastenschalter nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der säulenartige Schaltknopf (7) einen umfangseitigen Absatz (11a) im mittleren Bereich der inneren Seitenwandung des Hohlraumes (11) aufweist und daß das Kontaktglied (13) eine an diesen Absatz (11a) angepaßte und angreifende Schulter aufweist.

7. Drucktastenschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper aus isolierendem Material und das Kontaktglied (13) aus einem leitfähigen Mate­ rial gebildet ist.

8. Drucktastenschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper und das Kontakt­ glied (13) aus isolierendem Material geformt sind, wobei das Kontaktglied (13) ein leitfähiges Material an seiner Unterseite (13b) aufweist.

9. Drucktastenschalter nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltknopf (7), der Hohlraum (11) und das Kontaktglied (13) eine zylindrische Gestalt aufweisen.

10. Drucktastenschalter nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper eine Vielzahl von Schaltknöpfen (7) aufweist, von denen jeder ei­ nen Hohlraum (11) mit einem darin angeordneten Kontaktglied (13) aufweist und daß Öffnungen (3c) zur Verbindung jedes Hohlraumes (11) mit einem benachbarten Hohlraum (11) vorgese­ hen sind zur Verhinderung eines Festhaftens beim Schalten durch Vakuumbildung in einem Hohlraum.