DE8908815U1

DE8908815U1 - Membranschalter

Info

Publication number: DE8908815U1
Application number: DE8908815U
Authority: DE
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1989-08-31

Description

Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft

Mannheim 17. Juli 1989

Mp.-Nr. 89/584 ZPT/P6-Hn/Kn

Beschreibung Membranschalter

Die Erfindung betrifft einen Membransc.halter der im Oberbegriff des Anspruchs I gekannten Art.

Bei Tastenfeldern, die eine große Zahl von Tastschaltern vereinigen, stehen Schaltsicherneit, kostengünstiger Aufbau und Bedienerfreundlichkeit im Vordergrund. Mechanische Tastschalter mit Messer- oder Brückenkontakten werden insbesondere im Bereich der Tastenfelder zunehmend durch Membranschalter abgelöst. Diese bestehen aus einer Leiterplatte oder unteren Schaltmembran al.«« Träger von Leiterbahnen, und einer oberen Schaltmembran mit Kontaktflächen, die zugehörigen Kontaktpunkten der Leiterbahnen gegenüberliegen. Die oberen Schaltmembranen sind durch eine Abstandsfolie mit entsprechenden Aussparungen im Kontaktbereich sowohl elektrisch als auch räumlich von den unteren getrennt. Als obere Schaltmembran verwendet man eine Gummimatte oder eine Kunststoff-Folie, die z.B. aus Polyester oder Silikonkautschuk besteht.

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Bei den Membranschaltern kann man solche ohne Schnapp-Punkt und solche mit Schnapp-Punki: unterscheiden. In der Regel v/erden Membranschalter mit Schnapp-Punkt bevorzugt, da das Schnappen eine taktile Rückmeldung zum Finger des Bedieners bewirkt, der somit registrieren kann, ob die Schaltmembran auch bis zur Kontaktgabe durchgedrückt wurde. Ein Schnappen des Schalters wird durch einen mechanischen Frosch erreicht, der im allgemeinen durch eine als Kugelkalotte genormte Folie realisiert ist.

Soll das Tastenfeld auf der Bedienfläche^ eines Meßgerätes eingesetzt werden.- so ist der zur Verfügung stehende Platz beschränkt. Besonders bei solchen Anwendungen ist die bei üblichen Membranschaltern aufzuwendende Betätigungskraft zu hoch im Verhältnis zur Länge des Tastenhubs. Hierdurch ist es für den Bediener oft sehr schwer festzustellen, ob eine Auslösung des Schalters erfolgte.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Membranschalter zu schaffen, bei dem trotz relativ schwachen Tastendruck durch einen deutlichen Auslösevorgang eine taktile Rückmeldung an den Bediener erfolgt, die ihn die wirksai.te Betätigung des Schalters bestätigt. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildunger, der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Da außer der federnden Membran, die als erstes Fehlerelement dient, ein mit diesem zusammenwirkendes zweites Federelement vorgesehen ist, und die beiden Federelemente in Betätigungsrichtung hintereinander angeordnet sind, ergibt sich eine Addition der aufeinanderfolgenden Federwege der beiden Federelemente. Die beiden Federele-

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mente können dabei so aufeinander abgestimmt werden, daß die zur Überwindung des ersten Federelementes erforderliche maximale Federkraft von den nachfolgend wirksamen Federelementen nicht überschritten wird.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß als zweites Federelement eine mäanderförmig gebogene Blattfeder dient, die zwischen dem ersten Federelement und der Leiterplatte angeordnet ist. In zweckmäßiger Weise ist die metallische Blattfeder so geformt, dap aie einen ientiiai.hsii großen Bogenteil besitzt, mit dem sie sich an dem ersten Federelement abstützt und über zwei kleine hierzu symmetrisch angeordnete Bogenteile beim Herunterdrücken die Leiterbahnen kontaktiert.

Als Alternative zur mäanderförmigen Blattfeder kann auch eine aus Gummi- oder einer Kunststoff-Folie hergestellte Kontaktträger-Kalotte dienen, die wiederum als zweites Federelement wirkt und deren Federhub sich an den des ersten Federelements anschließt. Zur Kontaktgabe mit den Leiterbahnen ist die Kontaktträger-Kalotte auf ihrer Unterseite mit einer Kontaktfläche versehen, welche die Leiterbahnen kontak.cieirt.

Es ist von Vorteil, wenn zwischen den beiden Federelementen ein Druckkörper angeordnet wird, der die Übertragung der Betätigungskraft erleichtert und verhindert, daß die Folie des oberen Federelementes durchstoßen wird.

Bei Membranschaltern, bei denen beide Federelemente aus kaiottenartig geformten Folien bestehen, ist es möglich, eine Kontaktierung zwischen den beiden Federelementen

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vorzunehmen. Hierzu sind auf einer der beiden Folien die Leiterbahnen und auf der anderen die Kontaktfläche anzuordnen.

In dem durch eine Abstandsfolie zwischen den beiden Federelementen gebildeten Hohlraum ist Luft eingeschlossen, die bei Betätigung des Schalters durch entsprechend angeordnete Luftkanäle abgeführt werden kann. Es ist weiterhin zweckmäßig die Federwege der hintereinanderliegenden Federelemente so aufeinander abzustimmen, daß nur sines der Fsderelernente einen t-ektii wirksamen Schnappeffekt auslöst.

Die Erfindung ist im folgenden näher beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Membranschalter mit zwei Federelementen, bei dem das zweite Federelement aus einer metallischen, mäanderförmig geformten Blattfeder besteht,

Fig. 2 einen !^enibranschelter,- bei eiern das zweite Federelement durch eine Gummi-Kalotte gebildet ist, und zwischen den beiden Federelementen ein Druckkörper angeordnet ist,

Fig. 3 einen der Fig. 2 ähnlichen Aufbau ohne Druckkörper,

Fig. 4 einen Membranschalter, bei dem beide Federelemente aus Folien-Kalotten bestehen,

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Fig. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden Aufbau, bei dem die Luft aus dem Zwischenraum zwischen den Folien-Kalotten entweichen kann und alle Kontaktelemente auf den Folien angeordnet sind.

Wie die Figuren 1 bis 5 zeigen, kann die Erfindung bei sehr unterschiedlich gestalteten Membranschaltern zur Anwendung gelangen. Allen Membranschaltern ist gemeinsam, daß das zur Betätigungs- oder Frontseite hin gelegene erste Federelement aus einer federnden Membran besteht.■ cH e vorzugsweise durch eine kalottenförmig gewölbte Kunststoff-Folie gebildet wird. In Betätigungsrichtung hinter dem ersten Federelement 1 ist ein zweites Federelement 2 angeordnet, das einerseits für die Kontaktierung von Leiterbahnen 8 auf einer Leiterplatte 3 sorgt und andererseits den Betätigungshub verlängert, ohne daß hierdurch die Betätigungskraft ansteigt.

Bei der Ausführung des Membranschalters nach Fig. 1 besteht das zweite Federelement aus einer mäanderförmig gebogenen Blattfeder 2.0, die in Schaltermitte einen zum ersten federnden Element 1 gerichteten großen Bogenteil 2.1 besitzt und die Betätigungskraft an zwei kleine Bogent-eile 2.2 weitergibt, die ihrerseits für die Kontaktierung der Leiterbahnen 8 auf der Leiterplatte 3 sorgen. Zwischen dem ersten 1 und dem zweiten Federelement 2 ist ein Druckkörper 5 angeordnet, der eine sichere Kraftübertragung ermöglicht, so daß auch seitlich wirkende Kräfte leicht aufgenommen werden können und die federnde Membran des ersten Federeiements 1 vor Beschädigung geschützt ist. Der Membranschalter ist in Ruhestellung dargestellt, wobei die Lageänderung der beiden Federelemente 1, 2 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

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Die Figuren 2 und 3 zeigen Ausbildungen des Membranschalters, bei denen das zweite Federelement 2 aus einer Gummi-Kalotte 2.4 besteht, die auf ihrer Unterseite mit einer Kontaktfläche 2.5 versehen ist. Letztere kann z.B. aus elektrisch leitendem Gummi bestehen und sorgt bei Betätigung des Schalters für die Kontaktierung der Leiterbahnen 8.

Während bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ein Druckkörper 5 zwischen die beiden Federelemente 1,2.4 eingefügt ist, wurde bei der Ausführung nach Fig. 3 das Mittelteil der Gummi-Kalotte 2.4 der Form des ersten Federelements 1 angepaßt.

Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 4 und 5 sind die beiden kalottenformigen Federe!^mente in Form und Verlauf weitgehend gleichartig. Während jedoch nach Fig. 4 der Zwischenraum zwischen den beiden Federelementen hermetisch geschlossen ist, so daß ein Luftpolster zur Dämpfung gebildet wird, ist wie bei Figur 2 auch bei der Ausführung nach Fig. 5 ein Luftkanal vorgesehen, der ein Ausweichen der eingeschlossenen Luft bei Betätigung des Schalters ermöglicht. Der Membranschalter nach Fig. 5 zeigt weiterhin als Besonderheit eine Anordnung der Kontaktelemente im Zwischenraum zwischen den Federelemen ten.

Claims

■ f I I Mp.Nr. 89/584 .:..*..' ·..· : I111 ., 17. JuIi 1989 Schutzansprüche

1. Membranschaltei mit einer Leiterbahnen (8) tragenden Leiterplatte (3) oder Trägerfolie und einer beweglichen Kontaktfläche (4), mit dem eine Kontaktierung der Leiterbahnen (8) erfolgt und das mit einer einem Tastendruck ausgesetzten, federnden Membran (1) verbun- <?<2&idigr;&igr; ist, die durch eine kalottenartige Formgebung einen Schnappeffekt auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß dis federnde Membran (1} beim Durchlaufen ihres Federwegs i& Bstätigungsfell mit'mindestens einem zweiten Federelement (2) so zusammenwirkt, daß sich der Betätigungshub des Schalters durc eine Addition aufeinanderfolgender Federwege der einseinen Federelemente (1,2) zusammensetzt und die bei der Betätigung des Schalters für das zuerst wirkende Federelement aufzuwendende maximale Federkraft von den nachfolgend wirksamen Federelementen nicht überschritten wird.

2. Membranschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Federelement (2) eine mäanderförmig gebogene Blattfeder (2.0) dient, die zwischen der dem Tastendruck ausgesetzten kalottenartigen, federnden Membran (1) und der Leiterplatte (4) angeordnet ist.

3. Membranschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mäanderform der Blattfeder (2) von einem zentrischen großen Bogenteil (2.1) in zwei symmetrisch hierzu angeordnete kleine Bogenteile (2.2) übergehen und die Kraftübertragung von der federnden Membran (1) aus auf den großen Bogenteil (2.1) erfolgt, während die kleinen Bogenteile (2.2) für die Kontaktierung der Leiterbahnen (8) sorgen.

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Mp.Nr. 89/564*..' '.·' ' *··' «·*2 17. Juli 1939

4. Membranschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Federelement (2) eine aus Gummi oder einer Kunststoff-Folie hergestellte Kontaktträger-Kalotte (2.4) dient, wcbei die Kraftübertragung von der federnden Membran (1) auf die Kontaktträger-Kalotte

(2.4) erfolgt, die ihrerseits mit einer Kontaktfläche

(2.5) versehen ist, welche die Leiterbahnen (8) kontaktiert.

5. Membranschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4_f dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der federnden Membran (1) und dem zweiten Federelement (2) ein Druckkörper (5) angeordnet ist, der die Übertragung äer Betätigung skr ^ "t. verbessert.

6. Membransch^lter nac'r Anpsruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Federelement (2) eine Kontaktträger-Kalotte (2.4) äler■:■,, deren Form der federnden Membran (1) so angepaßt ist, daß eine Kontaktierung zwischen den beiden Federelementen (1,2.4) erfolgt, wobei eines vo:. beiden die Leiterbahnen (8) und das andere die Kontaktflächen (4) trägt und diese bei Betätigung des Schalters aufeinandertreffen.

7. Membranschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den zusammenwirkenden Federelementen (1,2) durch eine Abstandsfolie (6) mit entsprechenden Aussparungen im Federbereich hergestellt ist und Luftkanäle (7) ein Ausweichen der verdrängten Luft bei Betätigung des Schalters ermöglichen.

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8. Membranschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federwege der hintereinänderliegenden Federelemente (1,2) so aufeinander abgestimmt sind, daß nur eines der Fedarelemente einen taktil wirksamen Schnappeffekt auslöst.