EP0163874B1 - Key switch - Google Patents

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Publication number
EP0163874B1
EP0163874B1 EP85104644A EP85104644A EP0163874B1 EP 0163874 B1 EP0163874 B1 EP 0163874B1 EP 85104644 A EP85104644 A EP 85104644A EP 85104644 A EP85104644 A EP 85104644A EP 0163874 B1 EP0163874 B1 EP 0163874B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rods
keytop
guide
keyboard switch
button
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP85104644A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0163874A3 (en
EP0163874A2 (en
Inventor
Reinhard Deeg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Alcatel SEL AG
Standard Elektrik Lorenz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel SEL AG, Standard Elektrik Lorenz AG filed Critical Alcatel SEL AG
Publication of EP0163874A2 publication Critical patent/EP0163874A2/en
Publication of EP0163874A3 publication Critical patent/EP0163874A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0163874B1 publication Critical patent/EP0163874B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/02—Details
    • H01H13/12—Movable parts; Contacts mounted thereon
    • H01H13/14—Operating parts, e.g. push-button
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2215/00—Tactile feedback
    • H01H2215/004—Collapsible dome or bubble
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2217/00—Facilitation of operation; Human engineering
    • H01H2217/01—Off centre actuation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2221/00—Actuators
    • H01H2221/024—Transmission element
    • H01H2221/026—Guiding or lubricating nylon

Definitions

  • the invention is based on a key switch according to the preamble of claim 1 and is based on US-A-3 663 780.
  • the outer guidance of the button is carried out via rails 28 arranged at the corners of the base, on which the button is guided over the entire length via grooves 80.
  • the average overall height of the keyboard should not exceed 30 mm. This requirement cannot be met with conventional push-button switches.
  • the object of the invention is to provide a push button switch of the type mentioned, which has a low overall height and is smooth.
  • the length of the tappet guide can be reduced to a fraction of the previous length by the button button which is guided in addition to the button tappet and that the button is guided in an eccentric manner so that the button is eccentrically pressed only slightly Increased actuation force causes.
  • an actuating force F B acts on the button 16 at the outer edge of the surface 16a, the button member consisting of the plunger 15 and the button 16 is subjected to a tilting moment, as a result of which the tappet 15 on the one side at the top Edge and on the lower side at the lower edge of the guide 13 abuts.
  • support forces F S1 and F S2 occur at the contact points, the angle of attack of which is essentially determined by an assumed material pairing. For reasons of better comparison, the same prerequisites are assumed in all of the examples described below.
  • the effective direction intersection of the supporting force F S1 with the actuating force F B and the effective direction intersection of the supporting force F S2 with the nubbing force F N is connected by the so-called Cullmann straight line C.
  • the angular position of this straight line is a direct measure of the increase in the actuating force F B , the force F B being greater the flatter the straight line C is.
  • the increase in the actuating force F B compared to the nub force F N is calculated to be 0.15N, which means almost 40% increase in force with one-sided actuation.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a key switch in section, in which in addition to the key plunger 25, the key button 26 is performed.
  • the schematic illustration shows a key switch with, for example, a round key switch housing 20 which is open at the bottom. It is closed by a base plate 21 has the contacts 21a.
  • a rubber-elastic switching knob 22 is supported on the base plate and has a contact pill 22a in the middle.
  • a button tappet 25 rests on the knob 22 and is vertically movable in a guide 23 in the housing 20.
  • the guide 23 is limited to the material thickness of the housing 20.
  • the stamp 25 is connected at the upper end to a button 26 which engages in a bell shape over the cylindrical housing 20. It has an operating surface 26a at the top.
  • the inner wall of the button 26 runs at a short distance parallel to the cylindrical housing 20 and extends so far that its lower edge does not touch the bottom plate 21 when the button switch is actuated.
  • the key button has at the bottom on the inside at least four cross-arranged sliding cams 28 which, apart from a slight play, are equal to the distance between the housing 20 and the button button 26.
  • a sliding ring (not shown) can also be provided.
  • the counterforce of the knob 22 has reached its highest value F, as the force-displacement diagram shows.
  • the support forces F S1 and F S2 shown in FIG. 2 occur at the points shown.
  • a Cullmann straight line C is also laid here through the points of intersection with the direction of action of the forces F B or F N. In comparison to the straight line C in FIG. 1, this is much steeper.
  • the increase in the actuation force F b compared to the nub force F N is only 0.1 N and thus only about half the size of the push button switch in FIG. 1.
  • FIGs 3 and 4 show a second embodiment of a key switch in section, in which a key button 36 is also guided in addition to the key plunger 35.
  • the schematic illustration shows a key switch with a square key switch housing 30 (FIG. 4) and a square key button 36 with an actuating surface 36a.
  • Figure 4 shows the section III ⁇ III, in which the figure 3 is shown.
  • the key switch housing 30 is open at the bottom. It is closed by a base plate 31, which has contacts 31 a.
  • a rubber-elastic switching knob 32 is supported on the base plate 31 and is firmly connected to the housing 30 via the base plate 31. Above the contacts 31, the switching knob 32 has a contact pill 32a in the middle at a distance from the switching stroke S H.
  • the button plunger 35 rests on the knob 32 and is guided vertically in a raised part 30a on the upper side of the button switch housing 30.
  • the guide 33 is limited to a narrow upper area of the part 30a.
  • the square button 36 is fastened on the plunger 35 and has at least two rigid rods 37 with an angular cross-section at the corner and parallel to the plunger 35 (FIG. 4).
  • the bars 37 are flush with the outer contour of the button 36 in a corner.
  • two guide webs 39 are arranged in the free corners of the pushbutton switch housing 30 parallel to the end faces of the rods 37 per rod 37, which, according to FIG. 3, are parallel to the rods 37 at a certain distance.
  • each rod 37 has a sliding cam 38 on the end faces, with which they rest against the guide webs 39 with little play.
  • the guide webs 39 are offset somewhat inwards relative to the bushings 34, so that there is a step-like shoulder.
  • the protruding button button causes significantly higher tilting moments than with the previously described button switches.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a conventional embodiment in section.
  • the key switch housing 50 has a width corresponding to the key button length and is open at the bottom.
  • a switching knob 52 is arranged in the interior of the housing 50 and is supported on a base plate 51 which closes the housing 50.
  • contacts 51a and a contact pill 52a face each other at a distance from the switching stroke S H.
  • a button tappet 55 rests on the knob 52 and has a long guide 53 which is enclosed by the thickness of the top of the housing Lich a raised portion 50a extends on the top.
  • a key button 56 of double length is firmly connected to the key stamp 55 and has an actuating surface 56a extending over the entire length.
  • the pushbutton switch FIG. 6, as a third exemplary embodiment, has significantly more favorable values.
  • the structure of the push button switch of FIG. 6 corresponds exactly to that of FIGS. 3 and 4, so that the structure of the push button switch need not be repeated in detail.
  • the only difference is that the rods 67 are not arranged flush with the outer contour of the button 66, but are set somewhat inwards.
  • the rods 67 are arranged on the inside of the button 66 in the corner region of the actuating surface 66a.
  • the bushings for the rods 67 are arranged in the top of the key switch housing 60.
  • the guide webs 69 visible in the drawing are chamber walls which separate the actual switch area from the guide areas, so that dirt or moisture penetrating through the passages 64 are kept away from the switch area. In the embodiment according to FIG. 3, this is also possible if the guide webs 39 are extended to form a closed quadrilateral.
  • the key stamp 65 is supported on the right in the guide 63.
  • the button 66 is supported on one or more rods 67 with the end-side slide cams 68 on the associated guide webs 69.
  • keyboards are primarily required in connection with alpha-numeric keyboards. While in the past keyboards were basically made up of individual switching elements, in recent times there has been a move towards providing a keyboard frame common to all pushbutton switches instead of individual pushbutton housings. The underside of such keyboard frames are divided into many compartments by crosswise arranged webs, each of which accommodates the contact device of a switch.
  • FIG. 7 shows a perspective view of a section of such a keyboard frame 70 in plan view, which has a schematic representation of the externally visible guide devices for the key members 75/76 shown above.
  • These key elements 75/76 correspond to the embodiment described for FIG. 3. They consist of a key tappet 75, which is a part with a key button 75.
  • the key buttons have rods 77 which are arranged in a corner and have an angular cross section, which are flush with the outer contour of the key button 76.
  • Sliding cams 78 are arranged on the inside at their ends.
  • the keyboard frame 70 has protruding parts 70a with guides 73 for the plunger 75.
  • the keyboard frame 70 has bushings 74 in the cross-sectional shape of the rods 77. Below the bushings 74 are the guides in conjunction with the compartment walls of bars 77 arranged.

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

1. Pushbutton-type keyboard switch comprising a base part (keyboard switch housing 20; 30; 60) and a keytop (26; 36; 66) projecting over the base part which is guided vertically outside along the base part and which comprises a centrally disposed part (plunger 25; 35; 65) which is guided internally parallel to the external guiding device in a central recess (guide 13; 53) of the base part, characterized in that the projecting part of the keytop (26; 36; 66) is guided only in the lower edge area (slide cams 28; 38; 68) and the plunger (25; 35; 65) is guided in the central recess of the base part (pushbutton switch housing 20; 30; 60) only at the upper edge of said recess (guide 23; 33; 63), the guiding device (guide 23; 33; 63 and slide cams 28; 38; 68) of the inner and outer guiding device being of short length in the actuation direction, and that there is a distance between the guide means of the inner and outer guiding device of the keytop (26; 36; 66) in the direction of actuation.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Tastschalter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und geht aus von der US-A-3 663 780.The invention is based on a key switch according to the preamble of claim 1 and is based on US-A-3 663 780.

Die äußere Führung des Tastenknopfes erfolgt bei der US―A―3 663 780 über an den Ecken des Sockels angeordnete Schienen 28, auf denen der Tastenknopf über Nuten 80 auf der gesamten Länge geführt wird.In the US ― A ― 3,663,780, the outer guidance of the button is carried out via rails 28 arranged at the corners of the base, on which the button is guided over the entire length via grooves 80.

Bei andern Tastschaltern, z.B. gemäss DE-C-33 02 793, ist es ublich, den Tastenstößel in der Deckfläche des Tastschaltergehäuses relativ lang zu führen. Dieses ist unter anderem notwendig, um eine spürbare Zunahme der Betätigungskraft zu vermeiden, die bei einer Betätigung des Tastenknopfes außerhalb der Mitte durch eine Verkanten des Stößels in der Führung auftritt. Die Bauhöhe eines derartigen Tastschalters ist uadurch relativ groß.With other pushbuttons, e.g. According to DE-C-33 02 793, it is customary to keep the key tappet relatively long in the cover surface of the key switch housing. This is necessary, among other things, in order to avoid a noticeable increase in the actuation force which occurs when the button is actuated outside the center due to the plunger tilting in the guide. The overall height of such a key switch is therefore relatively large.

Gemäß den bestehenden ergonomischen Regeln für alphanumerische Tastaturen von z.B. Bildschirm-Arbeitsplätzen, soll die mittlere Bauhöhe der Tastatur 30 mm nicht überschreiten. Diese Forderung ist mit Tastschaltern herkömmlicher Ausführung nicht zu erfüllen.According to the existing ergonomic rules for alphanumeric keyboards from e.g. VDU workstations, the average overall height of the keyboard should not exceed 30 mm. This requirement cannot be met with conventional push-button switches.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Tastschalter der genannten Art zu schaffen, der eine geringe Bauhöhe hat und leichtgängig ist.The object of the invention is to provide a push button switch of the type mentioned, which has a low overall height and is smooth.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.

Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung auf.The subclaims show advantageous developments of the invention.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch den zusätzlich zum Tastenstössel geführten Tastenknopf, die Länge der Stößelführung auf einen Bruchteil der bisherigen Länge reduziert werden kann und daß durch die nach innen gerichtete Führung des Tastenknopfes eine außermittige Betätigung der Taste eine nur geringe Zunahme der Betätigungskraft bewirkt.The advantages achieved by the invention are, in particular, that the length of the tappet guide can be reduced to a fraction of the previous length by the button button which is guided in addition to the button tappet and that the button is guided in an eccentric manner so that the button is eccentrically pressed only slightly Increased actuation force causes.

Anhand von drei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

  • Figure 1 im Schnitt einen Tastschalter gemäß dem Stand der Technik gemäss: der DE-C-33 02 793 in schematischer Darstellung.
  • Figur 2 im Schnitt eine erste Ausführung eines Tastschalters gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
  • Figur 3 und 4 im Schnitt eine zweite Ausführung eines Tastschalters gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
  • Figur 5 im Schnitt einen Tastschalter mit breitem Tastenknopf gemäß dem Stand der Technik in schematischer Darstellung.
  • Figur 6 im Schnitt eine dritte Ausführung eines - Tastschalters gemäß der Erfindung mit breitem Tastenknopf in schematischer Darstellung.
  • Figur 7 in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt aus einem Tastaturrahmen von Figur 3 mit zugehörigen Tastengliedern (schematisch).
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine herkömmliche Ausführung eines Tastschalters gemäss der DE-C-33 02 793 im Schnitt. Das Tastschaltergehäuse 10 ist nach unten offen. Es ist durch eine Bodenplatte 11 verschlossen, die Kontakte 11 a hat. Über der Bodenplatte 11 ist eine gummielastische Schaltnoppe 12 angeordnet, die in der Mitte eine Kontaktpille 12a hat. Auf der Noppe 12 ruht eine Tastenstempel 15, der in einer Führung 13 im Gehäuse 10 vertikal verschiebbar ist. Durch ein erhabenes Teil 10a auf der Oberseite des Gehäuses 10 ist die Führung 13 des Stempels 15 verlängert. Auf dem Stempel 15 ist ein Tastenknopf 16 befestigt, der eine Betätigungsfläche 16a hat.
The invention is explained in more detail below with reference to three exemplary embodiments in conjunction with the drawings. It shows:
  • Figure 1 in section a push button switch according to the prior art according to: DE-C-33 02 793 in a schematic representation.
  • Figure 2 shows in section a first embodiment of a push button switch according to the invention in a schematic representation.
  • Figures 3 and 4 in section, a second embodiment of a push button switch according to the invention in a schematic representation.
  • Figure 5 shows in section a push button switch with a wide button according to the prior art in a schematic representation.
  • Figure 6 shows in section a third embodiment of a - push button switch according to the invention with a wide button in a schematic representation.
  • Figure 7 is a perspective view of a section of a keyboard frame of Figure 3 with associated key members (schematic).
  • Figure 1 shows a schematic representation of a conventional embodiment of a key switch according to DE-C-33 02 793 in section. The key switch housing 10 is open at the bottom. It is closed by a base plate 11, which has contacts 11 a. A rubber-elastic switching knob 12 is arranged above the base plate 11 and has a contact pill 12a in the middle. A button stamp 15 rests on the knob 12 and is vertically displaceable in a guide 13 in the housing 10. The guide 13 of the stamp 15 is extended by a raised part 10a on the upper side of the housing 10. On the stamp 15, a button 16 is attached, which has an operating surface 16a.

Bei einem Betätigen der Taste in der Mitte der Fläche 16a ist bis auf geringe Reibungskräfte nur die Gegenkraft der Schaltnoppe 12 zu überwinden. Wie das Kraft-Weg-Diagramm zeigt, wächst die Gegenkraft über den Teilhub Sx auf den Maximalwert FN an, um anschließend durch das Einbrechen der Schaltnoppe 12 im Verlauf des restlichen Schalthubes SH wieder abzunehmen. Der Schalthub endet durch die Anlage der Kontaktpille 12a auf den Kontakten 11 a.When the button is pressed in the middle of the surface 16a, only the counterforce of the switching knob 12 can be overcome except for low frictional forces. As the force-displacement diagram shows, the counterforce increases over the partial stroke S x to the maximum value F N , and then decreases again due to the break in of the shift knob 12 in the course of the remaining shift stroke S H. The switching stroke ends when the contact pill 12a bears on the contacts 11a.

Es läßt sich nicht vermeiden, daß Tasten außermittig betätigt werden, vor allem wenn sie im Verbund einer Tastatur angeordnet sind. Auch bei einer am Rand der Fläche 16a einwirkenden Betätigungskraft FB, wie es Figur 1 zeigt, soll der Betätigungsdruck nicht spürbar anwachsen.It cannot be avoided that keys are operated off-center, especially if they are arranged in the combination of a keyboard. Even with an operating force F B acting on the edge of surface 16a, as shown in FIG. 1, the operating pressure should not increase appreciably.

Wirkt bei dem Tastschalter gemäß Figur 1 eine Betätigungskraft FB am äußeren Rand der Fläche 16a auf den Tastenknopf 16 ein, so ist das aus dem Stößel 15 und dem Tastenknopf 16 bestehende Tastenglied einem Kippmoment ausgesetzt, wodurch der Stößel 15 auf der einen Seite am oberen Rand und auf der unteren Seite am unteren Rand der Führung 13 anliegt. Zum Zeitpunkt der größten Gegenkraft FN der Noppe 12 treten an den Anlagepunkten Stützkräfte FS1 und FS2 auf, deren Anstellwinkel im wesentlichen durch eine angenommene Materialpaarung bestimmt wird. Aus Gründen der besseren Vergleichsmöglichkeit wird bei allen nachfolgend beschriebenen Beispielen von den gleichen Vorraussetzungen ausgegangen. Der Wirkrichtungsschnittpunkt der Stützkraft FS1 mit der Betätigungskraft FB und der Wirkrichtungsschnittpunkt der Stützkraft FS2 mit der Noppenkraft FN ist durch die sogenannte Cullmannsche Gerade C verbunden. Die Winkellage dieser Geraden ist ein direktes Maß für dei Zunahme der Betätigungskraft FB, wobei die Kraft FB um so größer ist, je flacher die Gerade C verläuft.1, an actuating force F B acts on the button 16 at the outer edge of the surface 16a, the button member consisting of the plunger 15 and the button 16 is subjected to a tilting moment, as a result of which the tappet 15 on the one side at the top Edge and on the lower side at the lower edge of the guide 13 abuts. At the time of the greatest counterforce F N of the knob 12, support forces F S1 and F S2 occur at the contact points, the angle of attack of which is essentially determined by an assumed material pairing. For reasons of better comparison, the same prerequisites are assumed in all of the examples described below. The effective direction intersection of the supporting force F S1 with the actuating force F B and the effective direction intersection of the supporting force F S2 with the nubbing force F N is connected by the so-called Cullmann straight line C. The angular position of this straight line is a direct measure of the increase in the actuating force F B , the force F B being greater the flatter the straight line C is.

Aus dem Krafteck zu Figur 1 errechnet sich der Zuwachs der Betätigungskraft FB gegenüber der Noppenkraft FN zu 0,15N, was nahezu 40% Kraftzuwachs bei einer einseitigen Betätigung bedeutet.From the corner of force in FIG. 1, the increase in the actuating force F B compared to the nub force F N is calculated to be 0.15N, which means almost 40% increase in force with one-sided actuation.

Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Tastschalters im Schnitt, bei dem zusätzlich zum Tastenstößel 25 auch der Tastenknopf 26 geführt wird. Die schematische Darstellung zeigt einen Tastschlater mit einem beispielsweise runden Tastschaltergehäuse 20, das nach unten offen ist. Es ist durch eine Bodenplatte 21 verschlossen, die Kontakte 21a hat. Auf der Bodenplatte stützt sich eine gummielastische Schaltnoppe 22 ab, die in der Mitte eine Kontaktpille 22a hat. Auf der Noppe 22 ruht ein Tastenstößel 25, der in einer Führung 23 im Gehäuse 20 vertikal beweglich ist. Die Führung 23 ist auf die Materialdicke des Gehäuses 20 begrenzt. Der Stempel 25 ist am oberen Ende mit einem Tastenknopf 26 verbunden, der glockenförmig über das zylindrische Gehäuse 20 greift. Er hat oben eine Betätigungsfläche 26a. Die Innenwandung des Tastenknopfes 26 verläuft in einem geringen Abstand parallel zum zylindrischen Gehäuse 20 und reicht soweit herunter, daß sein unterer Rand bei betätigtem Tastenschalter die Bodenplatte 21 nicht berührt. Der Tastenknopf hat am unteren Rand an der Innenseite mindestens vier über Kreuz angeordnete Gleitnocken 28, die bis auf ein geringes Spiel gleich dem Abstand zwischen dem Gehäuse 20 und dem Tastenknopf 26 sind. Statt einer Anzahl Gleitnocken 28 kann auch ein Gleitring (nicht dargestellt) vorgesehen werden.Figure 2 shows a first embodiment of a key switch in section, in which in addition to the key plunger 25, the key button 26 is performed. The schematic illustration shows a key switch with, for example, a round key switch housing 20 which is open at the bottom. It is closed by a base plate 21 has the contacts 21a. A rubber-elastic switching knob 22 is supported on the base plate and has a contact pill 22a in the middle. A button tappet 25 rests on the knob 22 and is vertically movable in a guide 23 in the housing 20. The guide 23 is limited to the material thickness of the housing 20. The stamp 25 is connected at the upper end to a button 26 which engages in a bell shape over the cylindrical housing 20. It has an operating surface 26a at the top. The inner wall of the button 26 runs at a short distance parallel to the cylindrical housing 20 and extends so far that its lower edge does not touch the bottom plate 21 when the button switch is actuated. The key button has at the bottom on the inside at least four cross-arranged sliding cams 28 which, apart from a slight play, are equal to the distance between the housing 20 and the button button 26. Instead of a number of sliding cams 28, a sliding ring (not shown) can also be provided.

Wirkt bei diesem Tastschalter eine Betätigungskraft FB gemäß Figur 2 am äußeren Rand der Betätigungsfläche 26a auf den Tastenknopf 26, so stützt sich der Tastenstempel 25 rechts in der Führung 23 ab. Gleichzeitig stützt sich der Tastenknopf 26 mit einer der mehreren Gleitnocken 28 am glatten Tastschalterhäuse 20 ab.If an actuating force F B according to FIG. 2 acts on the key button 26 on the outer edge of the actuating surface 26 a in this push button switch, the key stamp 25 is supported on the right in the guide 23. At the same time, the button 26 is supported with one of the several slide cams 28 on the smooth button switch housing 20.

Nach dem Teilhub Sx hat die Gegenkraft der Noppe 22 ihren höchsten Wert F, erreicht, wie das Kraft-Weg-Diagramm zeigt. Zu diesem Zeitpunkt treten die in Figur 2 eingezeichneten Stütztkräfte FS1 und FS2 an den gezeigten Stellen auf. Durch die Schnittpunkte mit den Wirkrichtungslinien der Kräfte FB bzw. FN ist auch hier eine Cullmannsche Gerade C gelegt. Diese verläuft im Vergleich zur Geraden C der Figur 1 wesentlich steiler. Wie die graphische Berechnung im nebenstehenden Krafteck zeigt, ist der Zuwachs der Betätigungskraft Fb gegenüber der Noppenkraft FN nur 0,1 N und damit nur etwa halb do groß wie bei dem Tastschalter der Figur 1.After the partial stroke S x , the counterforce of the knob 22 has reached its highest value F, as the force-displacement diagram shows. At this time, the support forces F S1 and F S2 shown in FIG. 2 occur at the points shown. A Cullmann straight line C is also laid here through the points of intersection with the direction of action of the forces F B or F N. In comparison to the straight line C in FIG. 1, this is much steeper. As the graphical calculation in the adjacent force corner shows, the increase in the actuation force F b compared to the nub force F N is only 0.1 N and thus only about half the size of the push button switch in FIG. 1.

Figur 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Tastschalters im Schnitt, bei dem zusätzlich zum Tastenstößel 35 ebenfalls ein Tastenknopf 36 geführt ist. Die schematische Darstellung zeigt einen Tastschälter mit einem quadratischen Tastschaltergehäuse 30 (Figur 4) und einem quadratischen Tastenknopf 36 mit Betätigungsfläche 36a. Figur 4 zeigt den Schnitt III―III, in dem die Figur 3 dargestellt ist. Das Tastschaltergehäuse 30 ist nach unten offen. Es ist durch eine Bodenplatte 31 verschlossen, die Kontakte 31 a hat. Auf der Bodenplatte 31 stützt sich eine gummielastische Schaltnoppe 32 ab, die über die Bodenplatte 31 fest mit dem Gehäuse 30 verbunden ist. Oberhalb der Kontakte 31 hat die Schaltnoppe 32 im Abstand des Schalthubes SH in der Mitte eine Kontaktpille 32a. Auf der Noppe 32 ruht der Tastenstößel 35, der in einem erhabenen Teil 30a auf der Oberseite des Tastschaltergehäuses 30 vertikal geführt ist. Die Führung 33 ist auf einen schmalen oberen Bereich des Teiles 30a beschränkt. Auf dem Stößel 35 ist der quadratische Tastenknopf 36 befestigt, der über Eck und parallel zum Stößel 35 mindestens zwei biegesteife Stäbe 37 mit winkelförmigen Querschnitt hat (Figur 4). Die Stäbe 37 schließen über Eck bündig mit der Außenkontur des Tastenknopfes 36 ab. In der Oberseite des Tastschaltergehäuses 30 befinden sich Durchführungen 34 in der Querschnittsform der Stäbe 37, durch die die Stäbe 37 in den Tastschalterhohlraum ragen. Wie Figur 4 erkennen läßt, sind in den freien Ecken des Tastschaltergehäuses 30 parallel zu den Stirnflächen der Stäbe 37 pro Stab 37 zwei Führungsstege 39 angeordnet, die gemäß Figur 3 in einem gewissen Abstand parallel zu den Stäben 37 stehen. Jeder Stab 37 hat am Ende an den Stirnseiten je eine Gleitnocke 38, mit denen sie mit einem geringen Spiel an den Führungsstegen 39 anliegen. Wie Figur 3 erkennen läßt, sind die Führungsstege 39 gegenüber den Durchführungen 34 etwas nach innen versetzt, so daß ein stufenförmiger Absatz besteht. Bei eingesetztem Tastenknopf 36 greifen die Gleitnocken 38 unter den Absatz. Dadurch ist der Tastenknopf 36 im Tastschaltergehäuse 30 einfach lösbar verriegelt. In der Anschlaglage sitzt der Stößel 35 mit leichtem Druck auf der Noppe 32 auf.Figures 3 and 4 show a second embodiment of a key switch in section, in which a key button 36 is also guided in addition to the key plunger 35. The schematic illustration shows a key switch with a square key switch housing 30 (FIG. 4) and a square key button 36 with an actuating surface 36a. Figure 4 shows the section III ― III, in which the figure 3 is shown. The key switch housing 30 is open at the bottom. It is closed by a base plate 31, which has contacts 31 a. A rubber-elastic switching knob 32 is supported on the base plate 31 and is firmly connected to the housing 30 via the base plate 31. Above the contacts 31, the switching knob 32 has a contact pill 32a in the middle at a distance from the switching stroke S H. The button plunger 35 rests on the knob 32 and is guided vertically in a raised part 30a on the upper side of the button switch housing 30. The guide 33 is limited to a narrow upper area of the part 30a. The square button 36 is fastened on the plunger 35 and has at least two rigid rods 37 with an angular cross-section at the corner and parallel to the plunger 35 (FIG. 4). The bars 37 are flush with the outer contour of the button 36 in a corner. In the top of the key switch housing 30 there are bushings 34 in the cross-sectional shape of the rods 37, through which the rods 37 protrude into the key switch cavity. As can be seen in FIG. 4, two guide webs 39 are arranged in the free corners of the pushbutton switch housing 30 parallel to the end faces of the rods 37 per rod 37, which, according to FIG. 3, are parallel to the rods 37 at a certain distance. At the end, each rod 37 has a sliding cam 38 on the end faces, with which they rest against the guide webs 39 with little play. As can be seen in FIG. 3, the guide webs 39 are offset somewhat inwards relative to the bushings 34, so that there is a step-like shoulder. When the button 36 is inserted, the slide cams 38 engage under the heel. As a result, the button 36 is locked in a detachable manner in the button switch housing 30. In the stop position, the plunger 35 sits on the knob 32 with slight pressure.

Wirkt bei diesem Tastschalter eine Betätigungskraft Fa gemäß Figur 3 am äußeren Rand der Betätigungsfläche 36a auf den Tastenknopf 36, so stützt sich der Tastenstempel 35 rechts in der Führung 33 ab. Gleichzeitig stützt sich der Tastenknopf 36 über einen oder mehrere Stäbe 37 mit den endseitigen Gleitnocken 38 an den zugehörigen Führungsstegen 39 ab.If an actuating force F a according to FIG. 3 acts on the key button 36 on the outer edge of the actuating surface 36 a in this push button switch, the key stamp 35 is supported on the right in the guide 33. At the same time, the button 36 is supported on one or more rods 37 with the end-side slide cams 38 on the associated guide webs 39.

Nach dem Teilhub Sx, an dem die Gegenkraft der Noppe 32 ihren höchsten Wert FN erreicht hat (siehe Kraft-Weg-Diagramm), treten die in Figur 3 eingezeichneten Stützkräfte FS1 und FS2 an den angezeigten Stellen auf. Die Cullmannsche-Gerade C, die durch die gleichen Kraftlinienschnittpunktewie vorbeschrieben gelegt ist, verläuft unter dem gleichen Winkel wie in Beispiel Figur 2, so daß die gleichen Werte errechnet werden, wie das Krafteck zu Figur 3 zeigt.After the partial stroke S x , at which the counterforce of the knob 32 has reached its highest value F N (see force-displacement diagram), the supporting forces F S1 and F S2 shown in FIG. 3 occur at the points indicated. The Cullmann straight line C, which is laid through the same force line intersections as described above, runs at the same angle as in example FIG. 2, so that the same values are calculated as the force corner for FIG. 3 shows.

Bei Tastschaltern mit einem Tastenknopf, die eine doppelte oder dreifache Länge haben, wie es die Figuren 5 und 6 zeigen, und die jeweils nur einen Tastenstempel haben, treten durch den ausladenden Tastenknopf wesentlich höhere Kippmomente auf als bei den vorbeschriebenen Tastschaltern.In pushbuttons with a button, which have a double or triple length, as shown in FIGS. 5 and 6, and which each have only one button stamp, the protruding button button causes significantly higher tilting moments than with the previously described button switches.

Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine herkömmliche Ausführung im Schnitt. Das Tastschaltergehäuse 50 hat einer der Tastenknopflänge entsprechende Breite und ist nach unten offen. Im Innern des Gehäuses 50 ist eine Schaltnoppe 52 angeordnet, die sich auf einer das Gehäuse 50 verschliessenden Bodenplatte 51 abstützt. Wie bei den vorbeschriebenen Ausführungen stehen sich Kontakte 51a und eine Kontaktpille 52a im Abstand des Schalthubes SH gegenüber. Auf der Noppe 52 ruht ein Tastenstößel 55, der eine lange Führung 53 hat, die sich durch die Dicke der Gehäuseoberseite einschließlich eines erhabenen Teils 50a auf der Oberseite erstreckt. Mit dem Tastenstempel 55 ist ein Tastenknopf 56 doppelter Länge fest verbunden, der eine über die gesamte Länge reichende Betätigungsfläche 56a hat.Figure 5 shows a schematic representation of a conventional embodiment in section. The key switch housing 50 has a width corresponding to the key button length and is open at the bottom. A switching knob 52 is arranged in the interior of the housing 50 and is supported on a base plate 51 which closes the housing 50. As in the previously described embodiments, contacts 51a and a contact pill 52a face each other at a distance from the switching stroke S H. A button tappet 55 rests on the knob 52 and has a long guide 53 which is enclosed by the thickness of the top of the housing Lich a raised portion 50a extends on the top. A key button 56 of double length is firmly connected to the key stamp 55 and has an actuating surface 56a extending over the entire length.

Wirkt bei dem vorbeschriebenen Tastschalter eine Betätigungskraft FB am äußeren Rand der Fläche 56a auf den Tastenknopf 56 ein, so tritt ein großes Kippmoment auf, das entsprechend hohe Stützkraft FS1 und FS2 zur Folge hat. Wenn die Gegenkraft der Schaltnoppe 52 bei dem Teilhub Sx mit FN am größten ist, kann es sogar zu einem Bruch des Tastenstempels 55 führen, da gemäß dem Krafteck durch die sehr flach verlaufende Cullmann-Gerade C die notwendige Betätigungskraft FB zum Verschieben des Tastengliedes 55/56 gegenüber der Noppenkraft FN um 1,5N anwächst, was einen Kraftzuwachs von 400% bedeutet.If an actuating force F B acts on the key button 56 at the outer edge of the surface 56a in the above-described pushbutton switch, a large tilting moment occurs, which results in correspondingly high supporting forces F S1 and F S2 . If the counterforce of the switching knob 52 is greatest in the partial stroke S x with F N , it can even lead to a breakage of the key stamp 55, since according to the corner of force due to the very flat Cullmann straight line C, the necessary actuating force F B for shifting the Key element 55/56 grows by 1.5N compared to the nub force F N , which means an increase in force of 400%.

Demgegenüber hat der Tastschalter Figur 6 als drittes Ausführungsbeispiel wesentlich günstigere Werte.In contrast, the pushbutton switch FIG. 6, as a third exemplary embodiment, has significantly more favorable values.

Die schematische Darstellung des Tastschalters von Figur 6 entspricht im Aufbau genau der Ausführung von Figur 3 und 4, so daß der Aufbau des Tastschalters im einzelnen nicht wiederholt zu werden braucht. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Stäbe 67 nicht bündig mit der Außenkontur des Tastenknopfes 66 angeordnet sind, sondern etwas nach innen gesetzt sind. Die Stäbe 67 sind an der Innenseite des Tastenknopfes 66 im Eckbereich der Betätigungsfläche 66a angeordnet. Entsprechend sind in der Oberseite des Tastschaltergehäuses 60 die Durchführungen für die Stäbe 67 angeordnet. Die in der Zeichnung sichtbaren Führungsstege 69 sind Kammerwände, die den eigentlichen Schalterbereich von den Führungsbereichen trennen, so daß durch die Durchführungen 64 eindringender Schmutz oder Feuchtigkeit vom Schalterbereich ferngehalten werden. Bei der Ausführung gemäß Figur 3 ist dieses ebenfalls möglich, wenn die Führungsstege 39 zu einem geschlossenen Geviert verlängert werden.The structure of the push button switch of FIG. 6 corresponds exactly to that of FIGS. 3 and 4, so that the structure of the push button switch need not be repeated in detail. The only difference is that the rods 67 are not arranged flush with the outer contour of the button 66, but are set somewhat inwards. The rods 67 are arranged on the inside of the button 66 in the corner region of the actuating surface 66a. Correspondingly, the bushings for the rods 67 are arranged in the top of the key switch housing 60. The guide webs 69 visible in the drawing are chamber walls which separate the actual switch area from the guide areas, so that dirt or moisture penetrating through the passages 64 are kept away from the switch area. In the embodiment according to FIG. 3, this is also possible if the guide webs 39 are extended to form a closed quadrilateral.

Wirkt bei einem gemäß Figur 6 ausgebildeten Tastschalter eine Betätigungskraft FB am äußeren Rand der Fläche 66a auf den Tastenknopf 66 ein, so stützt der Tastenstempel 65 sich rechts in der Führung 63 ab. Gleichzeitig stützt sich der Tastenknopf 66 über einen oder mehrere Stäbe 67 mit den endseitigen Gleitnocken 68 an den zugehörigen Führungsstegen 69 ab.If an actuating force F B acts on the key button 66 on the outer edge of the surface 66a in the case of a pushbutton switch according to FIG. 6, the key stamp 65 is supported on the right in the guide 63. At the same time, the button 66 is supported on one or more rods 67 with the end-side slide cams 68 on the associated guide webs 69.

Nach dem Teilhub Sx, an dem die Gegenkraft der Schaltnoppe 62 ihre höchste Gegenkraft FN erreicht hat, wie es das Kraft-Zeit-Diagramm zeigt, treten die in Figur 6 eingezeichneten Stützkräfte FS1 und FS2 an den angezeigten Stellen auf. Die Cullmannsche-Gerade C, die, wie vorbeschrieben, durch die beiden Kraftlinienschnittpunkte gelegt ist, verläuft im Vergleich zur Geraden C der Figur 5 wesentlich steiler. Wie die graphische Berechnung im zugehörigen Krafteck zeigt, liegt der Zuwachs der Betätigungskraft FB mit 0,29N bei etwa 15% des Wertes der Ausführung von Figur 5. Diese Gegenüberstellung zeigt augenfällig die Wirkung der Führung des Tastenknopfes zusätzlich zum Tastenstößel.After the partial stroke S x , at which the counter force of the switching knob 62 has reached its highest counter force F N , as shown in the force-time diagram, the supporting forces F S1 and F S2 shown in FIG. 6 occur at the indicated points. The Cullmann straight line C, which, as described above, is located through the two intersections of the lines of force, runs much steeper than the straight line C in FIG. As the graphic calculation in the associated force corner shows, the increase in the actuating force F B with 0.29N is approximately 15% of the value of the embodiment in FIG.

Wie eingangs erwähnt, besteht die Forderung nach flachen Tastschaltern vornehmlich in Verbindung mit alpha-numerischen Tastaturen. Während früher Tastaturen grundsätzlich aus einzelnen Schaltelementen zusammengestellt wurden, ist man in neuerer Zeit dazu übergegangen, einen für alle Tastschalter gemeinsamen Tastaturrahmen statt einzelner Tastschaltergehäuse vorzusehen. Die Unterseite derartiger Tastaturrahmen sind durch kreuzweise angeordnete Stege in viele Fächer unterteilt, die jeweils die Kontakteinrichtung eines Schalters aufnehmen.As mentioned at the beginning, flat pushbuttons are primarily required in connection with alpha-numeric keyboards. While in the past keyboards were basically made up of individual switching elements, in recent times there has been a move towards providing a keyboard frame common to all pushbutton switches instead of individual pushbutton housings. The underside of such keyboard frames are divided into many compartments by crosswise arranged webs, each of which accommodates the contact device of a switch.

Figur 7 zeigt in Perspektivdarstellung einen Ausschnitt eines derartigen Tastaturrahmens 70 in der Draufsicht, der in schematischer Darstellung die äußerlich sichtbaren Führungseinrichtungen für die oberhalb abgebildeten Tastenglieder 75/76 hat. Diese Tastenglieder 75/76 entsprechen der zu Figur 3 beschriebenen Ausführung. Sie bestehen aus einem Tastenstößel 75, der mit einem Tastenknopf 75 ein Teil ist. Die Tastenknöpfe haben über Eck angeordnete Stäbe 77 mit winkelförmigen Querschnitt, die bündig mit der Außenkontur des Tastenknopfes 76 abschließen. An ihren Enden sind an der Innenseite Gleitnokken 78 angeordnet. Der Tastaturrahmen 70 hat aus der Oberseite herausstehende Teile 70a mit Führungen 73 für die Stößel 75. Entsprechend den Profilstäben 77 der Tastenknöpfe 76 hat der Tastaturrahmen 70 Durchführungen 74 in der Querschnittsform der Stäbe 77. Unterhalb der Durchführungen 74 sind im Verbund mit den Fächerwandungen die Führungen der Stäbe 77 angeordent.FIG. 7 shows a perspective view of a section of such a keyboard frame 70 in plan view, which has a schematic representation of the externally visible guide devices for the key members 75/76 shown above. These key elements 75/76 correspond to the embodiment described for FIG. 3. They consist of a key tappet 75, which is a part with a key button 75. The key buttons have rods 77 which are arranged in a corner and have an angular cross section, which are flush with the outer contour of the key button 76. Sliding cams 78 are arranged on the inside at their ends. The keyboard frame 70 has protruding parts 70a with guides 73 for the plunger 75. Corresponding to the profiled bars 77 of the key buttons 76, the keyboard frame 70 has bushings 74 in the cross-sectional shape of the rods 77. Below the bushings 74 are the guides in conjunction with the compartment walls of bars 77 arranged.

Claims (7)

1. Pushbutton-type keyboard switch comprising a base part (keyboard switch housing 20; 30; 60) and a keytop (26; 36; 66) projecting over the base part which is guided vertically outside along the base part and which comprises a centrally disposed part (plunger 25; 35; 65) which is guided internally parallel to the external guiding device in a central recess (guide 13; 53) of the base part, characterized in that the projecting part of the keytop (26; 36; 66) is guided only in the lower edge area (slide cams 28; 38; 68) and the plunger (25; 35; 65) is guided in the central recess of the base part (pushbutton switch housing 20; 30; 60) only at the upper edge of said recess (guide 23; 33; 63), the guiding device (guide 23; 33; 63 and slide cams 28; 38; 68) of the inner and outer guiding device being of short length in the actuation direction, and that there is a distance between the guide means of the inner and outer guiding device of the keytop (26; 36; 66) in the direction of actuation.
2. A keyboard switch as claimed in Claim 1, characterized in that the inside of the keytop (26) has a specing from the outer surfaces of the housing (20), and that the keytop (26) comprises inside sliding cams (28) at the lower rim.
3. A keyboard switch as claimed in Claim 1, characterized in that the keytop (36; 66) comprises flexurally stiff rods (37; 67) on at least two opposite sides parallel in relation to the plunger (35, 65), that the top side of the keyboard switch housing (30, 60), comprises passages (34, 64) for the rods (37, 67), and that inside the keyboard switch housing (30, 60) guide ridges (39, 69) for the rods (37, 67) are provided for below the passages (34, 64).
4. A keyboard switch as claimed in Claim 3, characterized in that the rods (37, 67) have a spacing from the guide ridges (39,69) and that the rods (37, 67) are provided with slide cams (38, 68) at their lower ends, which are disposed in directions toward the guide ridges (39, 69).
5. A keyboard switch as claimed in Claim 3, having either a square or a rectangular keytop, characterized in that the rods (39, 69) are disposed in the area of the corners of the keytop (36, 66).
6. A keyboard switch as claimed in Claim 4 or 5, characterized in that the rods (37) are disposed in the corners of the keytop (36) and terminate flush with the outer contour of the keytop (36), that the rods (37) have an angular cross section, and that the slide cams (38) are disposed on the faces of the angular profile.
7. A keyboard switch as claimed in Claims 1, 3, 4, 5 or 6, characterized in that a keyboard frame (70) is provided which comprises guides (73) for several plungers (75), that the keytops (76) have rods (77) on at least two opposite sides, that the keyboard frame (70) has correspondingly disposed passages (74) for the rods (77), and that the ridges for guiding the rods (77) are disposed on the bottom side of the keyboard frame (70).
EP85104644A 1984-04-19 1985-04-17 Key switch Expired - Lifetime EP0163874B1 (en)

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