DE7628275U1

DE7628275U1 - Tastenfeld in Schichtanordnung

Info

Publication number: DE7628275U1
Application number: DE7628275U
Authority: DE
Original assignee: Chomerics Inc Woburn Mass (vsta)
Current assignee: Chomerics Inc Woburn Mass (vsta)
Priority date: 1975-09-22
Filing date: 1976-09-09
Publication date: 1976-12-30
Also published as: JPS5272877U; JPS5717701Y2; US4046975A

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN

DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER PATENTANWÄLTE

WIDENMAYERSTRASSE 6 D-8000 MÜNCHEN 22 TEL. (O89) 22 20 30 · 29 51 92

9. September 1976 h 22076 B/ib

Firma CHOMERICS, INC., 77 Dragon Court, Woburn, Mass., USA

Tastenfeld in Schichtanordnung

Die Erfindung betrifft ein Tastenfeld in Schichtanordnung, wobei die Schichten gegeneinander abgedichtet sind. In der bevorzugten Form ist das Tastenfeld hermetisch gegen die Atmosphäre abgedichtet, um eine Verschmutzung der innen liegenden Kontaktteile zu verhindern.

Zusätzlich ist für gewisse Anwendungen, z.B. bei gewissen militärischen Anwendungen, das Innere des Tastenfeldes mit einer Druckentlüftung versehen, um den Betrieb bei verschiedenen atmosphärischen Drücken, z.B. bei Anwendung der Vorrichtung in großen Hohen, zu erleichtern.

Tastenfeldanordnungen, wie sie beispielsweise in den US-PS 3 860 771, 3 862 381 und 3 862 382 gezeigt sind, haben eine weite Anwendung gefunden. Solche Tastenfeldanordnungen werden durch den Tastenfeldrahmen über Pfeiler zusammengehalten, die sich von dem Rahmen nach abwärts erstrecken. Obwohl eine solche Konstruktionsart annehmbar ist, hat sich eine Nachfrage nach abgedichteten Ta-

Bankhaus Merck. Flnck & Co.. München. Nr. 25464 I Bankhaus H. Aufhauser. München. Nr.2613OO Posischeck: München 20904-800 Telegrammadresse: Patentsenlor

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stenfeldanordnungen entwickelt, bei welcher die Kontaktgeber und die Kontakte von der Umgebung isoliert sind, damit eine Beeinträchtigung der Kontakte und der Kontaktgeber durch Feuchtigkeit usw. verhindert wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine solche Tastenfeldkonstruktion in Form einer abgedichteten Schichtanordnung, die in der bevorzugten Ausführungsform gegen die Umgebung hermetisch abgeschlossen ist. Um eine solche Konstruktion und die richtige Funktion des Tastenfeldes in Schichtanordnung zu erleichtern, ist eine neue und verbesserte Konstruktion vorgesehen, welche den Durchgang von Gas ermöglicht, wenn ein Betätigungsteil niedergedrückt wird, um einen Kontaktgeber gegen einen Kontakt zu drängen.

Die vorliegende Erfindung ist mit Rücksicht auf ihre Schichtanordnuna leicht ohne Rahmen abzudichten. Sie kann deshalb in verschiedene Anordnungen eingebracht werden, z.B. in Rechner, Maschinensteuersysteme, Telefone, Radios und Fernsehgeräte, um die Arbeitsweise dieser zu steuern.

Das Tastenfeld gemäß der Erfindung enthält in seiner bevorzugten Ausführungsform eine hermetisch abgedichtete Schichtanordnung mit mehreren isolierten Tasteneinheiten, von denen jede eine Betätigungsvorrichtung, einen Kontaktgeber, eine Kontaktvorrichtung und einen Träger hierfür sowie einen Gasdurchlaß aufweist, der bestimmte dieser Tasteneinheiten in einem vorbestimmten Muster miteinander verbindet.

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Somit wird beim Niederdrücken der Betätigungsvorrichtung einer Tasteneinheit das hierin enthaltene Gas zeitweise in eine andere Tasteneinheit gedrängt, um das breiige Gefühl zu vermeiden, das auftreten würde, wenn das Gas keine Möglichkeit hätte zu entweichen.

In der bevorzugten Ausführungsform dient eine einzelne Schicht als Betätigungsvorrichtung für alle Tasteneinheiten, und es werden ausgewählte Teile dieser Schicht niedergedrückt, um eine Kontaktschlietfung durch einen Kontaktgeber zu erreichen. Bei gewissen Anwendungen sind zusätzlich die Gasdurchlässe gegen Druck entlüftet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: eine Draufsicht auf ein Tastenfeld gemäß der Erfindung, wobei Teile weggebrochen sind,

Fig. 2: einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3: eine Ansicht der Unterseite der Betätigungsvorrichtung, welche das Schaltungsmuster zwischen den Betätigungsvorrichtungen zeigt, wobei mit gestrichelten Linien die Luftdurchgänge zwischen den Kontaktgebern dargestellt sind,

Fig. 4: eine Draufsicht auf einen Teil der Maske oder des Abstandshalters, wie er in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 5: einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 1, welcher die Kopplung eines Verbindungsstiftes zu dem von der Betätigungsvorrichtung getragenen Schaltungsmuster zeigt,

Fig. 6: eine Draufsicht auf einen Teil eines abgewandelten Ausführungsbeispiels ,

Fig. 7: einen Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 6,

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Fig. 8: ein Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. 6, Fig. 9: eine Draufsicht auf ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.10: einen Schnitt entlang der Linie 10-10 in Fig. 9, Fig.11: eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels in einem Schnitt,und

Fig.12: eine Seitenansicht eines noch weiter abgewandelten Ausführungsbeispiels in einem Schnitt.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 1 bis 12 beschrieben. Das aus der Schichtan-

6" Ordnung 21 bestehende erf indungsgernäße Tastenfeld ist allgemein mit 20 bezeichnet. Es enthält einen äußeren Rahmen, z.B. aus Kunststoff, der einen oberen Teil 20-1 aufweist, der mit einem Bodenteil 20-2 gekoppelt ist. Natürlich können auch andere Rahmenformen verwendet werden, je nachdem wofür die Vorrichtung schließlich verwendet wird.

Das Tastenfeld in Schichtanordnung gemäß der Erfindung weist einen isolierenden Basisträger 22 auf, der aus Kunststoff, wie z.B. Bakelit, Kunstg]as usw., bestehen kann, das je nach Anwendungsart flexibel oder fest sein kann.

Ein Schaltungsmuster 23 mit mehreren Kontaktvorrichtungen 23-1 j. wird von der Basis 22 getragen. Die Kontakte sind durch elektrisch j leitende Elemente 23-2 verbunden, und zwar in einer Weise, die von '<

I dem Code abhängt, der api Ausgang des Tastenfeldes erzeugt werden

soll, was dem Fachmann bekannt ist.

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Es wird auf die früher erwähnten US-Patentschriften und auf die US-PS 3 721 778 hingewiesen, die ein typisches oder geätztes Kupferschaltungsmuster zur Erzeugung eines kodierten Ausgangs an den Klemmstiften 24 gemäß Fig. 5 oder an ähnlichen Stiften gemäß den vorgenannten Patenten zeigt. Selbstverständlich kann das Schaltungsmuster 23 auch unter Verwendung elektrisch leitender Farbe gedruckt sein.

Oberhalb der Schaltungstafel (der Basis zuzüglich dem Schaltungsmuster) ist eine haftende Schicht 25 vorgesehen, die als eine Maske wirkt und die eine Mittelschicht 25, vorzugsweise aus Kunststoff, wie z.B. Mylar mit einem druckempfindlichen Klebemittel auf beiden Seiten bei 25-2 und 25-3 aufweist.

Die Schicht 25 enthält mehrere Löcher 25-4, die mit Kontakten 23-1 fluchten, so daß ein Kontaktgeber die jeweiligen Kontakte angreifen kann, um so einen Schaltkreis zu schließen. Die Schicht 25 wirkt vorzugsweise als ein isolierender Abstandshalter zusammen mit dian Klebemittelschichten 25-2 und 25-3, die sich in Berührung mit den Schaltmustern befinden und die elektrisch nicht leitend sind.

Die Schicht 25 ist auch mit mehreren Gapdurchlässen 25-5 versehen, welche die Löcher 25-4 (siehe Fig. 4) verbinden. Die Schicht 25 wird vorzugsweise durch Ausstanzen der Löcher 25-4 und Durchlässe 25-5 in üblicher Weise hergestellt.

Die Schicht 25 kann vorzugsweise eine mit Mylar beschichtete Oberseite und Unterseite aufweisen, die mit einem druckempfindlichen

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Klebemittelι wie Nycal, versehen sein v das von der· Firma Northern Engraving Co., Sparta, Wisconsin, hergestellt wird.

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Über der Schicht 25 ist eine Betätigungsschicht 26 angeordnet, die eine Schicht aus flexiblem und nachgiebigem Material, vorzugsweise aus Kunststoff, z.B. Mylar, enthält, wie es in der US-PS 3 860 771 gezeigt ist und die mehrere Betätigrungsvorsprünge 26-1 aufweist, die mit den Kontakten 23-1 und den Löchern 25-4 fluchten.

Die Vorsprünge weisen vorzugsweise einen Sockel 26-2 auf, der von einer konvex gekrümmten Fläche 26-3 abgedeckt ist. An der Schicht 26, und zwar getragen von der Unterfläche, ist ein zweites Schaltungsmuster 27 angeordnet, das Kontaktgeber 27-1 und Schaltungs- · verbindungselemente 27-2 aufweist. Das Schaltungsmuster kann aus leitender Kunststorfarbe bestehen, wie es in der US-PS 3 860 771 offenbart ist.

Fig. 2 zeigt die zusammengesetzte Schichtanordnung und stellt die hermetisch abgedichtete Einheit dar, das heißt eine Einheit, bei welcher Luft und Feuchtigkeit gehindert wird, von außen einzudringen. Während für die Abdichtung der Schichtanordnung Klebemittel verwendet werden kann, ist es auch möglich, die Anordnung wahlweise durch Hitze zu versiegeln, um eine hermetisch versiegelte Pakkung zu erhalten.

Der in Fig. 5 gezeigte Stift 24 ist mit dem Schaltungsmuster 27 verbunden, so daß er sich auf einem gemeinsamen Potential befindet, während andere Stifte 24-1, die in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellt sind, jeweils mit den Kontakten 23-1 oder mit

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leitenden Elementen 23-3 verbunden sind, die zu diesen fühvcen, um so einen kodierten Ausgang von dem Tastenfeld zu erhalten. Es wird auf die oben genannte US-Patentschriften bezüglich weiterer Einzelheiten der Verbindung der Stifte für ein Tastenfeld verwiesen.

Die Gasdruchgänge 25-5 wirken als Gasdurchlässe, so daß eingeschlossene Luft zwischen den Räumen zwischen den Kontaktgebern und Kontakten jeder Tastenfeldeinheit hin- und herströmen kann, so daß beim Zusammendrücken der Betätigungsvorsprünge dies·,:, leicht eingedrückt werden können, um eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktgebern und den Kontakten zu erreichen.

Es hat sich gezeigt, daß ohne die Gasdurchlässe 25-5 ein breiiges Gefühl beim Benutzer auftritt und daß in manchen Fällen ein Vakuum gebildet wird, wenn das eingeschlossene Gas in irgendeiner Weise unter hohen Kräften durch das Klebemittel herausgedrückt wird. In diesem Falle hat es sich gezeigt, daß der Sog ein Zurückkehren der Vorsprünge 26-2 und 26-3 in ihre erhabene Lage , wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, nach ihrer Niederdrückung verhindert hat.

Somit wird durch die Wirkung der Gasdurchlässe 25-5, die es dem Gas ermöglichen, zwischen den Schichten 26 und 22 und in die Räume zwischen anderen uneingedrückten Kontakten und Kontaktgebern anderer isolierter Tasteneinheiten hin- und herzuströmen, ein Tastenfeld geschaffen, das auch dann, wenn es hermetisch abgedichtet ist, einwandfrei arbeitet.

Es wird nun auf die Fig. 6 bis 8 hingewiesen, die eine Abwandlung

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der in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Anordnung darstellen. In diesen Fig. 6 bis 8 sind die Gasdurchlässe in der Betätigungsschicht 30 ausgebildet anstatt in der Maske bei 30-1, und sie sind zwischen den Vorsprüngen 30-2 angeordnet.

Kontaktgeber 31 v/erden von der Schicht 30 oberhalb der Kontaktvorrichtung 32, die von der Basisschicht 33 getragen wird, gehalten. Die Einheit ist durch ein Klebemittel 34 zusammengeklebt.

Die Fig. 9 und 10 zeigen noch ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Gasdurchlässe. In diesen Figuren sind die Gasdurchlässe in der Basis 40 bei 40-1 ausgebildet statt in der Maske oder in den Betätigungsschichten. Das Schaltungsmuster ist mit 42 bezeichnet.

Fig. 11 zeigt die Anwendung der Gasdurchlässe, wie sie in der vorliegenden Erfindung offenbart sind, in einer flachen Schicht-Tastenfeldanordnung. In dieser Darstellung trägt eine Kunststoffbetätigungsschicht 50, z.B. aus Mylar oder Gummi, Kontaktgeber 51 j über Kontakten 52, die von der Basis 53 getragen sind. Eine Klebe-

mittelmaske 54 ist vorgesehen, die mit Gasdurchlässen 54-1 versehen ist. Die Maske ist gegen die Schichten 50 und 53 durch ein Klebemittel 55 abgedichtet.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem eine Schutzabdeckung 60 über dem Tastenfeld in Schichtanordnung angeordnet ist, das eine Betätigungsschicht 61 mit mehreren konvexen Vorsprüngen 61-1 (ohne Sockel) aufweist, die die Kontaktgeber 62 tragen. Ein Klebemittel-Abstandshalter oder eine Maske ist bei 63 vorgesehen, wie auch in den Fig. 1 bis 5 gezeigt, der einen Luft-

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durchlaß 63-1 zwischen benachbarten Räumen der Tasteneinheiten aufweist, die Betatigungskontaktgeber 62 und Kontakte 64 aufweisen, die von der Platte 65 getragen werden.

In dieser Figur sind Druckentlüftungslöcher in den Gasdurchlässen 63-1 bei 66 und 67 vorgesehen, welche sich durch die Betätigungsoberseite 61 und die Platte 65 hindurch erstrecken.

Es wird somit ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt, wobei mehrere isolierte und abgedichtete Tasteneinheiten erzeugt werden, welche Betätigungsvorrichtungen, Kontaktgeber, Kontakte und Träger hierfür aufweisen, die mit Hilfe von Gasdurchgängen miteinander verbunden sind. Zusätzlich sind bei gewissen Anwendungen Druckentlüftungslöcher vorgesehen, die in die Gasdurchlässe führen.

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Claims

1. Tastenfeld in Schichtanordnung, gekennzeichnet durch eine untere Schicht (22) aus elektrisch isolierendem Kunststoff, die auf einer Seite elektrisch leitende Kontakte (23-1) trägt, durch eir>e elektrisch isolierende Abstandsschicht (25) , die an der die Kontakte tragenden Seite der unteren Schicht anliegt und die von mehreren sich von der Unterseite zur Oberseite erstreckenden Öffnungsansammlangen (25-4) durchsetzt j st, wobei jede Öffnung jeweils mit wenigstens einem Kontakt fluchtet und sich im wesentliche^ um den zugehörigen ganzen Kontakt herum erstreckt, durch eine obere Schicht (26) aus nachgiebigem und flexiblem Kunststoff, die an der Abstandsschicht (25) anliegt und mehrere Kontaktgeber (27-1) trägt, von denen wenigstens einer mit je einer der Öffnungen fluchtet, durch mehrere Durchlässe £5-5) in der Abstandsschicht mit wesentlich geringerer Breite als die Öffnungen (25-4), wobei sich diese Durchlässe vom Boden zur Oberfläche dieser Schicht

(25) erstrecken und wobei verschiedene Durchgänge sich zwischen verschiedenen Öffnungsansammlungen erstrecken, wobei die Unter- und Oberfläche der Abstandsschicht gegen die oberpien und die unteren Schichten (26) und (22) um die Öffnungen und Durchlässe herum abgedichtet sind, so daß beim Niederdrücken eines KOntaktgebers in eine Öffnung einer Ansammlung von Öffnungen das in dieser Öffnung befindliche Gas in andere Öffnungen dieser Ansammlung strömt.

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2. Tastenfeld in Schichtanordnung, gekennzeichnet durch eine untere Schicht (22) aus elektrisch isolierendem Kunststoff, die auf einer Seite elektrisch leitende Kontakte (23-1) trägt, durch eine elektrisch isolierende Abstandsschicht (25), die an der die Kontakte tragenden Seite der unteren Schicht anliegt und die von mehreren Öffnungsansammlungen (25-4) durchsetzt ist, wobei jede Öffnung mit wenigstens einem Kontakt (23-1)f2 ichtet und sich im wesentlichen um den zugehörigen ganzen Kontakt herum erstreckt, durch eine obere Schicht (26) aus nachgiebigem und flexiblem Kunststoff, die an der Abstandsschicht anliegt und mehrere Kontaktgeber (27-1) trägt, von denen wenigstens einer mit je einer der Öffnungen fluchtet, wobei die obere Schicht offene Gasdurchgänge zwischen verschiedenen öffnunge-n aufweist, die bei Bewegung eines Kontaktgebers in eine Öffnung einer Öffnungsansammlung eine Strömung des in jeder Öffnungsansammlung enthaltenen Gases zwischen den Öffnungen ermöglicht, wobei ferner die untere Schicht gegen die Abstandsschicht um die Öffnungen herum und die obere Schicht gegen Jie Abstandsschicht um die Öffnungen und die Durchgänge herum abgedichtet ist.

3. Tastenfeld in Schichtanordnung, gekennzeichnet durch eine untere Schicht. (22) aus elektrisch isolierendem Kunststoff, die auf einer Seite elektrisch leitende Kontakte (23-1) trägt, durch eine elektrisch isolierende Abstandsschicht (25) , die an der die Kontakte tragende Seite der unteren Schicht anliegt und die von mehreren Öffnungen (25-4) durchsetzt ist, von denen jede mit wenigstens einem Kontakt fluchtet und sich im wesentlichen um den ganzen Kontakt herum erstreckt, durch eine obere Schicht (26) aus nachgiebigem und flexiblem Kunststoff, die an der Abstandsschicht anliegt und mehrere Kontaktgeber (27-1) trägt, von denen wenig-

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stens einer mit jeder der öffnungen fluchtet, wobei die untere Schicht offene Gasdurchgänge zwischen verschiedenen Öffnungsansammlungen aufweist, die bei Bewegung eines Kontaktgebers in eine öffnung einer Öffnungsansammlung eine Strömung des in jeder Öffnungsansammlung enthaltenen Gases zwischen den öffnungen dieser Ansammlung ermöglicht, wobei die obere Schicht gegen die Abstandsschicht um die öffnungen herum und die untere Schicht gegen die Abstandsschicht um die öffnungen und die Durchgänge herum abgedichtet ist.

4. Tastenfeld in Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1,

2 und 3, dadurch gekennzeichnet, das die obere Schicht mehrere Vorsprünge (26-1) enthält, die je mit einer der verschiedenen öffnungen (25-4) fluchten, wobei jeder Vorsprung an seiner Unterseite wenigstens einen Kontaktgeber (27-1) trägt.

5. Tastenfeld in Schichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 , 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich zumindest durch die obere und die untere Schicht erstreckende, sich in eine der Durchgänge (25-5) erstreckende Lüftungsöffnung vorgesehen ist.

6. Tastenfeld in Schichtanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (25-5) in der oberen Schicht (26) bzw. der unteren Schicht (22) wesentlich enger sind als die Öffnungen (25-4) .

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