DE68908697T2

DE68908697T2 - Feder mit konischer platte.

Info

Publication number: DE68908697T2
Application number: DE1989608697
Authority: DE
Inventors: Shigeaki Tatsuta Elec Motokawa; Shinichi Tatsuta Elect Ohgashi; Kihachi Tatsuta Electri Onishi; Toshinori Tatsuta Elec Shimada
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2009-05-24
Also published as: ES2023302A6; DE68908697D1

Description

Gebiet der Ertindung

Die vorliegende Erfindung betrifft konische Scheibenfedern. Konische Scheibenfedern, die hauptsächlich aus Platten von Stahl, rostfreiem Stahl, Gummi oder Plastik hergestellt sind, und die zur Verwendung als Membran oder als Rückstellfeder für ein Tastenoberteil eines Tastaturschalters geeignet sind, sind bekannt.

Stand der Technik

In Fig. 19 ist eine bekannte konische Scheibenfeder zur Verwendung als Membran gezeigt die aus einem plattenförmigen Material hergestellt ist, und die einen kreisförmigen zentralen Teil 10 hat und deren gewellter peripherer Teil so ausgebildet ist, daß konzentrische Wellenringe P (siehe Fig. 2) gebildet werden. Die Wellenringe P in den Zeichnungen deuten die Mulden der Wellung an (wie sich im folgenden versteht).
Da die periphere Halterung der Feder D jedoch Hartlöten oder ähnlichem ausgesetzt wird, hat sie in diesem Teil eine hohe Festigkeit. Ebenso hat sie in ihrem zentralen Teil eine hohe Festigkeit, da der Krümmungsradius in diesem Teil klein ist. Somit ist sie in ihrem peripheren Teil und in ihrem zentralen Teil weniger einer Auslenkung unterworfen. Infolgedessen neigt die Auslenkungskraft dazu, sich auf den dazwischenliegenden Teil zu konzentrieren. Dies wird die Möglichkeit einer auf Metallermüdung zurückzuführenden Verbeulung oder eines Bruchs erhöhen, falls die Platte aus Metall hergestellt ist, und außerdem können sich die Eigenschaften, insbesondere die Rückstellkraft der Platte während eines langen Gebrauchs ändern.
In den Fig. 16 bis 18 sind typische Tastaturschalter dargestellt. Der in Fig. 16 gezeigte weist einen Kontakt 42 auf der inneren Bodenfläche eines Tastaturgehäuses 41 auf. Eine scheibenförmige Feder D ist vorgesehen, um den Kontakt 42 zu bedecken. Wenn ein Tastenoberteil 43 niedergedrückt wird, wird sich die Feder D, die durch einen Schaft 44 mit dem Tastenoberteil 43 verbunden ist, nach unten verstellen, wodurch der Kontakt 42 betätigt wird. Der Tastenoberteil 43 wird durch die Rückstellkraft der Feder D in seine Ausgangsstellung zurückkehren. Es ist auch bekannt, einen Teil des Kontaktes 42 durch die Feder D auszubilden, falls die
Feder D Leitfähigkeit besitzt. Der in Fig. 17 gezeigte Tastaturschalter hat eine Schraubenfeder 46, die zwischen das Tastenoberteil 43 und den Schaft 44 eingebracht ist, um das Niederdrückvermögen zu verbessern. Der in Fig. 18 gezeigte weist einen Hebel 45 auf, der sich zwischen der Feder D und dem Schaft 44 befindet. Das oben erwähnte Niederdrückvermögen bezieht sich auf die Beziehung zwischen der Tiefe des Niederdrückens der Taste und der durch eine Fingerspitze ausgeübten niederdrückenden Kraft.
Solche konventionellen Federn D, die bei den oben erwähnten Schaltern benutzt werden, haben eine gewöhnliche, flache, druckaufnehmende Oberfläche (Kontaktfläche mit dem Schaft 44). Hierzu wurden keine Modifikationen vorgeschlagen. Deren Auslenkungsvermögen und Rückstellvermögen nach einer Auslenkung hängen größtenteils von deren Materialeigenschaften ab.
Einem solchen Ansatz einer Verbesserung durch das Material sind nicht nur Grenzen gesetzt, sondern er ist auch kostspielig.
Auch wird das Tastenoberteil 43 nicht immer in der Mitte seiner Oberseite niedergedrückt. Eine geübte Kraft, die mit einer hohen Geschwindigkeit tippen kann, neigt dazu, das Tastenoberteil an dessen Ecke zu drücken. Dies kommt aus dem folgenden Grund. Indem das Tastenoberteil an seiner Ecke gedrückt wird, wird die niederdrückende Kraft in eine vertikale Komponente und in eine horizontale Komponente zerlegt, wodurch die Feder D mit beiden Kräfteanteilen ausgelenkt wird. Dies verbessert die Bedienbarkeit.
Wenn die Feder D jedoch eine flache, druckaufnehmende Oberfläche hat, wird sie der horizontalen Komponente einen Widerstand entgegensetzen, wird aber nicht ausgelenkt werden. Somit ist die Bedienbarkeit nicht gut.
Falls die konische Scheibenfeder als eine Membran benutzt wird, ist es eine übliche Praxis, zwei Ringflansche (Gehäuse) 22 zu benutzen, um die Membran zwischen diesen von beiden Seiten entlang ihres Randes zu greifen, wie gezeigt in den Fig. 8(a) und (b).
Die Flansche 22 sind mit dem Rand der konischen Scheibenfeder D mittels eines Epoxidoder Silikonklebstoffes oder mittels Lötens bei niedriger Temperatur (190 bis 210 ºC) verbunden.
Bei solch einer konventionellen Verbindungsanordnung ist es jedoch erforderlich, die konische Scheibenfeder D und die Flansche 22 fest in Stellung zu halten, bis der Klebstoff oder das Lot erhärtet. Somit ist die Produktivität schlecht. Außerdem haben Klebestoffe und Lote eine schlechte Wärmebeständigkeit, und sie können ihre Eigenschaften nicht über einen langen Zeitraum beibehalten, sondern neigen dazu, sich mit der Zeit zu verschlechtern.
Ferner bedarf es einer besonderen Technik, solche konventionellen Trägeranordnungen an der konischen Scheibenfeder D so zu befestigen, daß eine gleichförmige nach außen gerichtete (zentrifugale) Spannung über die gesamte Fläche auf die Feder D wirkt. Falls die Spannung nicht gleichförmig ausgeübt wird, werden die Federeigenschaften nachteilig beeinflußt.
Die Fig. 14 und 15 zeigen einen gewöhnlichen Druckdetektor mit einer Membran. Er weist ein Gehäuse 31 auf,, das mit einer durch eine Membran D unterteilten Dmckdetektorkammer 33 ausgebildet ist. Eine Kammer 33a in der Druckdetektorkammer 33 ist mit einem Druckdetektoffluid a gefüllt. In einer anderen Kammer 33b ist ein Schalter vorgesehen, der betätigt werden kann, wenn die Membran D um einen vorbestimmten Betrag ausgelenkt wird.
Unter solchen konventionellen Druckdetektoren gibt es einen mit einer Membran (einer konischen Scheibenfeder) D, wie gezeigt in Fig. 19. Wie jedoch oben beschrieben, gibt es bei dieser Membran D das Problem, daß sie dazu neigt sich mit der Zeit zu verschlechtern. Falls sie sich verschlechtert, wird sich der erfaßte Druckwert ändern. Dies wird die Zuverläßigkeit herabsetzen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine konische Scheibenfeder zu schaffen, die gleichmäßig in einer Umfangsrichtung ausgelenkt wird, so daß auf diese eine gleichförmige Spannung über die gesamte Fläche wirkt.
Eine konische Scheibenfeder gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen zentralen kreisförmigen Teil und einem gewellten peripheren Teil auf und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der periphere Teil derart gewellt ist, daß Spiralen entstehen, die jeweils von einer vorbestimmten Stelle am Umfang des kreisförmigen Teils ausgehen.
Falls Druck aufjede gegebene Stelle an der Oberfläche der konischen Scheibenfeder ausgeübt wird, wird durch diese Anordnung eine auf Druck zurückzuführende Auslenkung auf die gesamte Fläche der Feder durch die Spiralwellen übertragen. Somit wird die Feder einer gleichförmigen Belastung ausgesetzt und kann mit Bezug auf eine Umfangsrichtung gleichförmig ausgelenkt werden.
Die Spiralen können so ausgebildet werden, daß sie von mindestens zwei vorbestimmten Stellen auf dem Umfang des kreisförmigen Teils ausgehen. Dies wird dazu dienen, die Festigkeit der Feder am peripheren Teil derselben auszugleichen, und somit der Feder eine gleichmäßige Auslenkung in einer Umfangsrichtung zu ermöglichen. Indem ferner die Spiralen in einer ungeraden Anzahl vorgesehen werden, werden die Kurvenradien der Spiralen sich über die gesamte Fläche einander annähern. Dies dient dazu die Steifigkeit weiter auszugleichen, und es der Feder zu ermöglichen, gleichförmiger in einer Umfangsrichtung ausgelenkt zu werden.
Falls die Spiralen so ausgebildet sind, daß deren Kämme und Mulden kontinuierlich aneinander anschließen, kann die Feder weicher ausgelenkt werden. Indem innere und äußere Wellenringe vorgesehen werden, die konzentrisch zu dem kreisförmigen zentralen Teil sind, wird eine Belastung, die so auf den zentralen Teil ausgeübt wird, daß sie ein Anheben der Feder verursacht, in den inneren konzentrischen Wellenring absorbiert und zerstreut werden, wohingegen eine faltenbildende Belastung, die entlang dem äußeren, peripheren Teil erzeugt wird, in den äußeren Wellenring absorbiert und zerstreut wird. Dieser Effekt wird die Spiralen, die an ihren Anfangs- und Endpunkten zusammengefaßt sind, weiter festigen.
Daher kann eine Membran oder eine Membranbaugruppe, die unter Gebrauch der oben beschriebenen konischen Scheibenfeder, die die oben beschriebenen Eigenschaften hat, hergestellt wurde, eine bestimmte Eigenschaft (Rückstellkraft) für eine verlängerte Zeitdauer beibehalten, und somit wird die Zuverläßigkeit gesteigert.
Falls die oben beschriebene konische Scheibenfeder als eine Rückstellfeder für ein Tastenoberteil eines Tastaturschalters benutzt wird, kann eine auf die konische Scheibenfeder ausgeübte Niederdrückkraft über die gesamte Fläche durch das Wellenmuster übertragen werden. Die Feder wird nicht nur mit einer vertikalen Komponente der niederdrückenden Kraft ausgelenkt werden, sondern auch mit deren horizontaler Komponente. Somit wird die Bedienbarkeit verbessert.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Befestigen einer konischen Scheibenfeder gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als Membran, bei dem Kontaktflächen zweier Packungen gegen den Außenrand der Feder über deren gesamten Umfang von beiden Seiten angedrückt werden, so daß der Außenrand der Feder nach außen gedruckt wird, wobei die Kontaktflächen in Richtung auf diesen Außenrand nach außen verjüngt sind und wobei die Packungen in einander gegenüberliegende Ringflächen von Tragteilen eingepaßt sind.
Da der Außenrand der Feder durch Packungen nach außen geschoben wird, kann die Feder so getragen werden, daß eine radiale Zugkraft auf deren gesamte Fläche wirkt.
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Befestigen einer konischen Scheibenfeder gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als Membran durch Befestigen des Außenumfangsrandes der Feder an einer Innenfläche eines Ringflanschs mit L-förmigem Querschnitt, bei dem:
in einem ersten Verfahrensschritt der Außenumfangsrand der Feder mittels eines Stempels, der eine nach außen und unten gekrümmte Bodenfläche oder Druckbeaufschlagungsfläche aufweist, nach unten gednückt wird, um den Umfangsrand in eine sich nach unten erstreckende Nut einzusetzen, die an der Innenfläche des Flansches entlang einer Faltlinie ausgebildet ist;
in einem zweiten Verfahrensschritt der Flansch auf eine Matrize derart aufgesetzt wird, daß eine Bodenfläche und eine Innenfläche eines waagrechten Teils des Flansches mit der Matrize in engen Kontakt kommen, und auf den Außenumfangsrand an der Oberseite eines hochstehenden Teils des Flansches mittels eines Stempels, der eine nach außen und unten gekrümmte Bodenfläche oder Druckbeaufschlagungsfläche aufweist, Druck ausgeübt wird, um den hochstehenden Teil nach innen zu drücken; und
in einem dritten Verfahrensschritt der so nach innen geschobene hochstehende Teil des Flansches mittels eines Stempels, der eine sich nach außen und oben verjüngende Bodenfläche oder Druckbeaufschlagungsfläche aufweist, nach unten gedrückt wird, während der Flansch auf die Matrize aufgelegt ist.
Falls die Feder aus Metall hergestellt ist, sollte der Flansch aus einem dem der Feder ähnlichen Material und vorzugsweise aus einem ausgeglühten Material hergestellt werden.
Durch diese Anordnung wird der Außenumfangsrand der Feder in dem ersten Verfahrensschritt in die Nut eingeführt, und der hochstehende Teil des Flansches wird im zweiten Schritt nach innen gedrückt. Dadurch wird die Nut kollabieren, wodurch der Außenrand der Feder an dem Flansch befestigt wird.
In diesem Zustand wird der hochstehende Teil des Flansches weiter gedrückt (verstemmt), um den Außenrand der Feder fest in den Flansch zu klemmen. Eine radial nach außen gerichtete Zugkraft wird auf den Außenrand der Feder durch die sich nach außen und oben veijüngenden Kontaktflächen ausgeübt.
Um die Erfindung besser verständlich zu machen, werden nun einige Ausführungsformen derselben, die nur als Beispiele dargelegt werden, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt, wobei:
Fig. 1 eine schematische Frontansicht einer bevorzugten Ausführungsform der konischen Scheibenfeder gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht derselben ist;
Fig. 3 und Fig. 4 Ansichten sind, die zeigen, wie jene hergestellt wird;
Fig. 5 eine schematische Frontansicht einer anderen Ausführungsform ist;
Fig. 6 eine Schnittansicht derselben ist;
Fig. 7 eine partielle Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform ist;
Fig. 8a eine perspektivische Ansicht ist, die zeigt, wie jene benutzt wird;
Fig. 8b eine Schnittansicht von Fig. 8a ist;
Fig. 9 eine Ansicht ist, die das Ergebnis einer Messung der Druckvariation zeigt;
Fig. 10a bis 10d Ansichten sind, die ein Beispiel für die Vorgehensweise zeigen, um die Membran zu befestigen;
Fig. 11a bis 11b Ansichten sind, die ein anderes Beispiel für die Vorgehensweise zur Befestigung derselben zeigen;
Fig. 12 und 14 Schnittfrontansichten von den Ausführungsformen einer Druckdetektoranordnung sind;
Fig. 13 und 15 Schnittseitenansichten der Ausführungsformen derselben sind;
Fig. 16 bis 18 Schnittansichten der Ausführungsformen des Tastaturschalters sind; und
Fig. 19 eine schematische Frontansicht einer bekannten konischen Scheibenfeder ist.

Ausführungsförm 1

Bei dieser Ausführungsform wird eine konische Scheibenfeder D als Membran benutzt. Sie wird hergestellt, indem ein Band aus rostfreier Folie mit einer Dicke von 0,015 mm und einer Breite von 34 mm so bearbeitet wird, daß deren Durchmesser 25,4 mm beträgt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsformen, die aus der oben beschriebenen Folie hergestellt wurden. Bei diesen Figuren beträgt der Abstand d zwischen benachbarten Wellen P&sub1;, P&sub2; und P&sub3; (allgemein durch P repräsentiert), d.h. der Abstand zwischen benachbarten Mulden mit Ausnahme der Bereiche, wo diese zusammentreffen, 1,8 mm, der Durchmesser des inneren Wellenrings (Mulde) P&sub1; beträgt 5,9 mm, und der Durchmesser des äußeren Wellenrings P2 beträgt 16,7 mm. Die in Fig. 2 gezeigten Spiralen P3 haben Kurvenradien r und r' von 1,5 mm und 1,0 mm an ihren Mulden- bzw. Kammteilen, und sie gehen von drei Stellen auf dem inneren Wellenring P&sub1; in gegenseitigem Abstand bei gleichen Winkelabständen aus. Die Höhe der Welle t beträgt 0,3 mm, der Höhenunterschied T zwischen dem peripheren Teil und dem zentralen Teil beträgt 1,5 mm und der Kurvenradius R der Membran D beträgt 100 mm.
Bei dieser Ausführungsform macht jede Spirale P&sub2; eine Umdrehung. Der Aufbau ist jedoch nicht darauf begrenzt. Ebenso sind die oben erwähnten Abmessungen nicht auf die obigen Formen begrenzt, sondern sollten durch Versuche oder ähnliches bestimmt werden, wobei die Befestigungsposition und das Material der Feder oder der Membran D in Betracht gezogen wird. Statt einer rostfreien Folie kann sie aus einer Folie aus einer Kupferlegierung, wie z.B. aus Phosphorbronze- und Berylliumkupfer, aus Gummi, Kunststoff oder jedem anderen bekannten Material hergestellt werden.
Die Membran D wird hergestellt, indem ein in eine Form, die basierend auf den vorbestimmten Abmessungen (Form) entworfen wurde, eingebrachtes Material preßgeformt wird, und dann das preßgeformte Produkt gestanzt wird. Die Form wird prinzipiell mittels Bearbeitung durch elektrische Entladung hergestellt und nach einer geeigneten Einstellung in Gebrauch genommen. Da die Membran so preßgeformt ist, daß beide Enden der Spiralen P&sub3; an die inneren und äußeren Wellenringe P&sub1; und P&sub2; anschließen, wird die während der Preßformung auf die Spiralen P&sub3; wirkende Belastung durch die Wellenringe P&sub1; und P&sub2; absorbiert. Daher wurden während der Preßformung keine Falten auf der Membran erzeugt.
Die Form wird mittels einer Elektrode S für elektrische Entladungsbearbeitung hergestellt. Die Elektrode kann durch den Gebrauch einer Fräsmaschine hergestellt werden, die sich dreidimensional numerisch steuern läßt. Genauer wird, nachdem die Maße der Membran D in die Fräsmaschine eingegeben wurden, durch einen Fräser der Fräsmaschine das in Fig. 3 gezeigte Wellenmuster P&sub3; auf einer Platte ausgebildet, die als Material für die Elektrode dient.
Wie gezeigt in Fig. 4 wird ein Stab 14 zum Haltern der Elektrode auf die so hergestellte Elektrode S mittels eines Ansatzes 13 angebracht, und die Elektrode wird auf einer elektrischen Entladungsmaschine befestigt, um eine der Formen W (Patrize und Matrize) herzustellen. Die so hergestellte Form wird dann als eine Elektrode benutzt, um die andere Form mittels elektrischer Entladungsbearbeitung herzustellen.

Ausführungsform 2

Wie gezeigt in den Fig. 5 und 6 werden die konzentrischen inneren und äußeren Wellenringe P&sub1; und P&sub2; der ersten Ausführungsform bei dieser Ausführungsform weggelassen. Drei Spiralen P erstrecken sich angrenzend aneinander von drei Stellen auf einem inneren Kreis 10 in Abstand voneinander bei gleichen Winkelabständen.
Proben 1 bis 4 gemäß dieser Ausführungsform wurden hergestellt, wobei die bei der Ausführungsform 1 verwendeten Herstellungsmittel benutzt wurden. Deren Abmessungen (die Werte von t, T, etc.) sind in Tabelle 1 gezeigt. Sie sind alle aus einer rostfreien Folie (Band) hergestellt und haben die gleichen Abmessungen, d.h. 0,015 mm dick, 100 mm Kurvenradius und einen Durchmesser von 25,4 mm. Fig. 7 zeigt die Querschnittsform oder das Wellenmuster P von Exemplar 1, während Fig. 6 jene der anderen zeigt.
Die Anzahl der Umdrehungen der Spiralen P&sub3; wird durch den Abstand d zwischen benachbarten Mulden derselben bestimmt. Die der Proben 1 und 2 und die der Proben 3 und 4 betrugen eineinhalb bzw. zwei.
Wie gezeigt in Fig. 8 wurden an den so hergestellten Membranen D ringförmige Flansche 22 befestigt, um diese zu tragen. Für jede Probe wurde die Auslenkung unter Druck gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 9 dargestellt.
Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, haben die Kurven für die Proben 3 und 4 einen steil ansteigenden Bereich (200 bis 500 mm H&sub2;O). Somit kann in diesem Bereich das digitale Ausgangssignal von AN zu Aus umgeschaltet werden. Die Ergebnisse zeigen, daß jede der Proben zufriedenstellend für die vorgeschlagenen Zwecke eingesetzt werden kann.
Um die Feder zur Verwendung als eine Membran in einer bestimmten Stellung zu befestigen, wird wie gezeigt in Fig. 10a ein ringförmiger Flansch 22 (hergestellt aus Stahl SUS 304 oder 316 gemäß JIS) mit einem L-förmigen Querschnitt in einer Stellung befestigt, die Membran wird wie gezeigt durch eine Kettenlinie auf einen horizontalen Teil 22a des Flansches 22 gelegt, und dann wird ein Stempel 24, der eine nach außen und unten gekrürnmte Bodenfläche 24a als Dmckbeaufschlagungsfläche aufweist, gegen den Außenrand der Membran D gepreßt, um deren Rand nach unten in eine flache Form zu pressen, wodurch er in eine sich nach unten erstreckende Nut 22c gedrückt wird, die an der Innenfläche des Flansches 22 entlang deren Faltlinie ausgebildet ist. In diesem Zustand wird der Rand der Membran D, die zu einer Rückkehr in ihre Ausgangsstellung gedrängt wird, an die Oberseite der Nut 22c stoßen, um in dieser Stellung gehalten zu werden.
Dann wird wie gezeigt in Fig. 10b der Flansch 22 auf eine Matrize 25 derart aufgesetzt daß dessen Boden- und Innenflächen in engen Kontakt mit der Matrize 25 gebracht werden, und ein Stempel 26, der eine nach außen und unten gekrümmte Bodenfläche 26a als eine Druckbeaufschlagungsfläche aufweist, wird gegen den äußeren oberen Rand eines hochstehenden Teils 22b des Flansches 22 gedrückt um den hochstehenden Teil nach innen zu drücken. Daher wird die Nut 22c verschwinden, und der Außenrand der Membran D wird durch den Flansch 22 gehalten (siehe Fig. 1ºc).
Ferner wird wie gezeigt in Fig. 10c nach dem Entfernen des Stempels 26 ein Stempel 27, der eine nach außen und oben gekrümmte Bodenfläche 27a als eine Druckbeaufschlagungsfläche aufweist, gegen den so gebogenen hochstehenden Teil des Flansches 22 gedrückt um den Flansch 22 zu verstemmen und so den Rand der Membran D fest in dem Flansch 22 zu halten. In diesem Zustand wird eine nach außen gerichtete (zentrifugale) Zugkraft gleichförmig auf den gesamten peripheren Teil der Membran D ausgeübt. Dies wird eine gleichmäßige Auslenkung der Membran über die gesamte Fläche derselben ermöglichen und somit dazu dienen, deren Eigenschaften zu stabilisieren.
Die Fig. 11a und 11b zeigen eine andere Anordnung zum Haltern der Membran D. Sie weist Tragteile 20 auf, die jeweils mit einer Schwalbenschwanznut 20a versehen sind, wobei Packungen 28 von den Schwalbenschwanznuten 20a aufgenommen werden und sich nach außen in Richtung auf die mit der Membran D zusammenstoßenden Oberflächen verjüngende Kontaktflächen 28a haben. Der Außenrand der Membran D ist zwischen die Packungen 28 eingeführt und wird mittels Bolzen 29 festgehalten. Wenn die Bolzen 29 angezogen werden, werden sich die Packungen 28 nach außen verstellen, wodurch sie den Außenrand der Membran D in einer zentrifugalen Richtung vorspannen. Die Membran D wird einer Zugkraft in der radialen Richtung über die gesamte Fläche der Membran ausgesetzt.
Bei den Ausführungsformen 1 und 2 ist die Membran D aus einer Folie hergestellt. Falls die Membran jedoch einen größeren Durchmesser hat, oder falls das zu messende Objekt einen höheren Dmck hat, kann sie aus einem dickeren Material hergestellt werden.

Ausführungsförm 3

Bei dieser Ausführungsform wird die zuvor erwähnte Membran D als ein Druckdetektor benutzt. Wie gezeigt in den Fig. 12 und 13 weist ein Gehäuse 31 drei Bauteile 31a, 31b und 31c auf. Eine Dmckdetektorkammer 33 ist zwischen den Bauteilen 31 a und 3 1b bestimmt. Die Membran D wird durch Packung 32 zwischen den Bauteilen 3 1a und 3 1b gehalten. Die Membran D unterteilt die Druckdetektorkammer 33 in zwei Kammern 33a und 33b. Ein Dmckdetektorfluid a ist vorgesehen, um in die Kammer 33a eingebracht zu werden. Die Membran D wird ausgelenkt, wenn der Druck des Fluids schwankt. Die verbundenen Oberflächen zwischen den Bauteilen 31a und 31b werden mittels eines Dichtringes 36 hermetisch ab gedichtet.
Das Bauteil 31c des Gehäuses 31 wird mittels Schrauben 37 an dem Bauteil 31b befestigt. In Bauteil 31c ist ein Schalter 34 vorgesehen. Der Schalter 34 weist einen Kontakt 34a, einen Hebel 34b, einen Kolben 34c und ähnliches auf. Der Kolben 34c erstreckt sich durch das Bauteil 31b, so daß dessen oberes Ende mit der Membran in Kontakt treten und diesen verlassen kann. Sein unteres Ende stößt an den durch einen Traghebel 34d schwenkbar abgestützten Hebel 34b. Ein hydraulisches Druckeinstellelement 38 wird durch das Bauteil 31c geschraubt und stößt über eine Feder 39 an die Bodenfläche des Traghebels 34d. Der Hebel 34b und der Kolben 34c können mittels Einstellung der Eingriffslänge des Einstellelements 38 in eine gewünschte Stellung gebracht werden. Das Einstellelement 38 wird so eingestellt, daß der Kolben 34c von der Membran D gedrückt wird, wenn diese in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt nachdem sie ausgelenkt wurde, wobei der Kontakt 34a betätigt (AN- oder Aus-geschaltet) wird.
Bei der in den Fig. 14 und 15 gezeigten Ausführungsform ist der Sensor zum Erfassen der Auslenkung der Membran D statt aus dem Schalter 34 aus einem Differentialtransformator 34e, einem Hebel 34 zum Bewegen von dessen Eisenkern, einem Kolben 34c und ähnlichem aufgebaut. Wie bei den vorherigen Ausführungsform können der Hebel 34b und der Kolben 34c mittels Einstellen der Eingriffslänge des Einstellelements 38 in eine gewunschte Stellung gebracht werden. Das Einstellelement 38 wird so eingestellt, daß die Membran D den Kolben 34c druckt, um den Eisenkern des Differentialtransformators 34e zu bewegen, wenn die Membran in ihren geraden Zustand ausgelenkt wird. Der erfaßte Wert Sollte unter Beachtung der Vorspannkraft der Feder 39 kompensiert werden.
Die Druckdetektorvorrichung mit einer Membran dieser Ausführungsform kann als eine Erfassungseinheit für die Überwachungn und Steuerung des Wasserstandes in einem Wassertank benutzt werden, indem sie an dessen Boden angebracht wird, so daß der Wasserdruck auf die Detektorkammer 33a wirkt. Zum Beispiel kann diese Vorrichtung benutzt werden, um den Wasserstand in einer Vollautomatischen Waschmaschine zu überwachen und zu steuern.
Diese Vorrichtung kann auch die Schwankung des Rückdrucks in einer Fluidzuleitüng erfassen, indem das Detektoffiuid durch diese Zuleitung eingeführt wird, und es kann somit als eine Erfassungseinheit zum Steuern von in der Fluidzuleitung vorgesehenen Ventilen benutzt werden. Zum Beispiel kann diese Vorrichtung in den Zufuhr- und Entnahmeleitungen eines Heißwasserversorgungsgeruats, in der Brennstoffversorgungsleitung eines Motors oder in der Luftaufnahmeleitung einer Klimaanlage benutzt werden, um das Verstopfen von Leitungen und Filtern zu erfassen.
Ebenso kann die Vorrichtung dieser Ausführungsform als ein Instrument zur Überwachung und Steuerung der Wärmeschwankung oder als eines zur Temperaturmessung benutzt werden, indem ein thermisches Expansionsgas in der Druckdetektorkammer 33a eingeschlossen wird. Zum Beispiel kann diese Vorrichtung als eine Erfassungseinheit in einem Brandmelde system benutzt werden.

Ausführungsform 4

Wie gezeigt in den Fig. 16 bis 18 wird die konische Scheibenfeder der Ausführungsformen 1 oder 2 (die die Form der Membran D hat) bei dieser Ausführungsform als eine Rückstellfeder für ein Tastenoberteii 43 eines Tastaturschalters benutzt. Die Tastatur hat einen Aufbau, wie er im Kapitel "Stand der Technik" beschrieben wurde. Wenn das Tastenoberteil 43 gedrückt wird, wird die konische Scheibenfeder D weich ausgelenkt, wodurch der Kontakt 42 betätigt wird. Wenn das Tastenoberteil freigegeben wird, wird die konische Scheibenfeder D sanft in ihre Ausgangsstellung zurückkehren, wodurch der Kontakt 42 ausgeschaltet wird. Somit kann das Tastenoberteil sanft betätigt werden.
Die konische Scheibenfeder gemäß der vorliegenden Erfindung kann nicht nur als eine Membran oder als eine Rückstellfeder für ein Tastenoberteil benutzt werden, sondern auch für andere Zwecke.

Gewerbliche Anwendung

Die konische Scheibenfeder gemäß der vorliegenden Erfindung kann als eine Rückstellfeder für ein Tastenoberteil eines Tastaturschalters einer Textverarbeitungseinrichtung für einen Personalcomputer benutzt werden, und sie ist geeignet für den Gebrauch bei anderen Vorrichtungen, bei denen es erforderlich ist, sanft und zuverlässig ausgelenkt zu werden. Tabelle 1 Material Höhe t bstand Höhenunterschied T Kurvenradius Abstand zwischen Mulden d Beispiel BA: Glanzweichmacher 3/4H: 1/4 Weichmacher

Claims

1. Konische Scheibenfeder (D) mit einem zentralen kreisförmigen Teil (10) und einem gewellten peripheren Teil, dadurch gekennzeichnet, daß der periphere Teil derart gewellt ist, daß Spiralen (P3) entstehen, die jeweils von einer vorbestimmten Stelle am Umfang des kreisförmigen Teils (10) ausgehen.

2. Konische Scheibenfeder nach Anspruch J, wobei die Spiralen (P3) von mindestens zwei vorbestimmten Stellen am Umfang des kreisförmigen Teils (10) ausgehen, wobei diese vorb estimmten Stellen in gleichen gegenseitigen Winkelab ständen angeordnet sind.

3. Konische Scheibenfeder nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine ungerade Anzahl an Spiralen (P3) vorgesehen ist.

4. Konische Scheibenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Spiralen (P3) so ausgebildet sind, daß ihre Kämme und Mulden kontinuierlich aneinander anschließen.

5. Konische Scheibenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der periphere Teil um den kreisförmigen Teil (10) herum und benachbart diesem ausgebildet ist, wobei ein Wellenring (Pl) konzentrisch zu dem kreisförmigen Teil (10) angeordnet ist und wobei ein weiterer Wellenring (P2) außerhalb und in vorbestimmtem Abstand von dem Wellenring (P1) konzentrisch zu dem Wellenring (P1) angeordnet ist, und wobei die Spiralen (P3) zwischen den Wellenringen (P1, P2) ausgebildet sind.

6. Konische Scheibenfeder nach Anspruch 5, wobei die Enden jeder Spirale (P3) mit dem Innenring (P1) bzw. dem Außenring (P2) verbunden sind.

7. Konische Scheibenfeder (D) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (D) als Membran benutzt ist.

8. Konische Scheibenfeder (D) nach Anspruch 7, wobei der Randteil der Feder von beiden Seiten mittels zweier Ringflansche (22) gefaßt ist, die einteilig miteinander verbundene äußere periphere Teile aufweisen, so daß eine gleichförmige radiale Zugkraft auf die Membran über deren gesamte Fläche ausgeübt wird.

9. Druckdetektoranordnung mit einem Gehäuse (31), das Druckdetektorkammern (33) aufweist, die mittels einer Membran (D) voneinander getrennt sind, welche eine konische Scheibenfeder nach Anspruch 7 aufweist, wobei eine der Druckdetektorkammern (33) mit einem Druckdetektorfluid (a) gefüllt ist und in der anderen Kammer eine Schalteranordnung untergebracht ist, die mittels der Membran (D) betätigbar ist, wenn diese um einen vorbestimmten Betrag ausgelenkt wird.

10. Druckdetektoranordnung nach Anspruch 9, wobei die Schalteranordnung (34) ein Sensor zum ständigen Ermitteln des Betrages der Auslenkung der Membran (D) ist.

11. Konische Scheibenfeder (D) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (D) als Rückstellfeder für ein Tastenoberteil (43) eines Tastaturschalters benutzt ist.

12. Verfahren zum Befestigen einer konischen Scheibenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Verwendung als Membran, bei dem Kontaktflächen (28a) zweier Packungen (28) gegen den Außenrand der Feder (D) über deren gesamten Umfang von beiden Seiten angedrückt werden, so daß der Außenrand der Feder nach außen gedrückt wird, wobei die Kontaktflächen (28a) in Richtung auf diesen Außenrand nach außen verjüngt sind und wobei die Packungen (28) in einander gegenüberliegende Ringflächen von Tragteilen (20) eingepaßt sind.

13. Verfahren zum Befestigen einer konischen Scheibenfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Verwendung als Membran durch Befestigen des Außenumfangsrandes der Feder (D) an einer Innenfläche eines Ringflanschs (22) mit L-förmigem Querschnitt, bei dem:

in einem ersten Verfahrensschritt der Außenumfangsrand der Feder (D) mittels eines Stempels (24), der eine nach außen und unten gekrümmte Bodenfläche (24a) oder Druckbeaufschlagungsfläche aufweist, nach unten gedrückt wird, um den Umfangsrand in eine sich nach unten erstreckende Nut (22c) einzusetzen, die an der Innenfläche des Flansches entlang einer Faltlinie ausgebildet ist;

in einem zweiten Verfahrensschritt der Flansch (22) auf eine Matrize (25) derart aufgesetzt wird, daß eine Bodenfläche und eine Innenfläche eines waagrechten Teils (22a) des Flansches (22) mit der Matrize (25) in engen Kontakt kommen, und auf den Außenumfangsrand an der Oberseite eines hochstehenden Teils (22b) des Flansches (22) mittels eines Stempels (26), der eine nach außen und unten gekrümmte Bodenfläche (26a) oder Druckbeaufschlagungsfläche aufweist, Druck ausgeübt wird, um den hochstehenden Teil (22b) nach innen zu drücken; und

in einem dritten Verfahrensschritt der so nach innen geschobene hochstehende Teil (22b) des Flansches mittels eines Stempels (27), der eine sich nach außen und oben verjüngende Bodenfläche (27a) oder Driickbeaufschlagungsfläche aufweist, nach unten gedrückt wird, während der Flansch (22) auf die Matrize (25) aufgelegt ist.