EP0334246A2 - Tastschalter - Google Patents

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EP0334246A2
EP0334246A2 EP89104879A EP89104879A EP0334246A2 EP 0334246 A2 EP0334246 A2 EP 0334246A2 EP 89104879 A EP89104879 A EP 89104879A EP 89104879 A EP89104879 A EP 89104879A EP 0334246 A2 EP0334246 A2 EP 0334246A2
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EP
European Patent Office
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contact
partial surface
stroke
support surfaces
key switch
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EP89104879A
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EP0334246B1 (de
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Hans-Joachim Viebrantz
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Preh GmbH
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Preh GmbH
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    • 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
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/702—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2213/00—Venting
    • H01H2213/01—Venting with internal pressure of other switch sites
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H2215/004—Collapsible dome or bubble
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    • H01H2231/044—Under water
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00—Miscellaneous
    • H01H2239/03—Avoiding erroneous switching

Definitions

  • the invention relates to a key switch according to the preamble of the main claim.
  • Such pushbuttons arranged one or more times as a keypad, are usually additionally surrounded by a housing.
  • a key cap is sometimes arranged above the actuator.
  • the cover can be designed as a mat, especially for keypads.
  • the pushbutton switches are used e.g. within switchboards or with input keyboards for electronic devices, also for pocket calculators or for hand transmitters of remote control devices.
  • the pushbuttons have an installed, clearly recognizable switching stroke, generally between 1 and 4 mm.
  • Such a push button switch with a snap effect in the switching stroke is known from DE-OS 33 40 575.
  • ribs are shown which limit the further switching stroke after the contact has been made.
  • the US-PS 4 390 765 also shows a push button switch with snap effect.
  • measures are proposed on the switching dome in order to extend the stroke until the snap effect is reached. A significant part of the total stroke remains after snapping as a residual stroke until contact.
  • the inclination of the movable contact should be avoided by support members.
  • the support members should be of a lower height than the movable contact. The support members only work after the contact has been made.
  • the known pushbutton switches have the disadvantage that they cause contacting after overcoming an installed restoring force. Malfunctions are e.g. to fear from overlying objects and battery energy is unnecessarily consumed.
  • the stroke of the actuating member taking place under the action of an actuating force, without effecting contacting is limited by supporting surfaces which are arranged peripherally to the partial area and project beyond the partial area and that, in order to bring about contacting, an additional, central one operating force acting on the actuator bulges the partial surface in the direction of actuation.
  • the support surfaces can be distributed over several individual surfaces around the partial surface, they can be arranged concentrically and, if necessary, form a concentric ring.
  • the sub-area itself is electrically conductive, it can replace the movable counter contact and function as a switching bridge for two fixed contacts arranged side by side.
  • the arrangement of the conductor tracks and contact areas on only one side of the substrate is sometimes sufficient.
  • the button switch of Figure 1 shows a flat contact arrangement (1) with flat contacts (2, 3).
  • a substrate (4) carries two fixed contacts (2); the connecting conductor tracks are not shown.
  • a spacer (5) cut free in the area of the contact arrangement (1) lies on the substrate (4).
  • This is followed by an elastic carrier film (6) with a mating contact (3) opposite the fixed contacts (2) at a distance.
  • the contact arrangement (1) is arched by a rubber-elastic cover (7), which is supported on the carrier film (6). Aligned with the contact arrangement (1), the actuating element (8) of the pushbutton switch is located above it as part of the cover (7).
  • the actuator (8) is elastically held by wall parts (9) of the cover (7) at a distance from the contact arrangement (1).
  • actuating member (8) Under the action of an actuating force P in the direction of the arrow on the flat tactile surface (10) on the upper side of the actuating member (8), the actuating member (8) lowers, overcoming the restoring force of the elastic wall parts (9), and a clear tactile stroke H is covered the carrier film (6).
  • the key stroke H is limited by support surfaces (11) which protrude on the inside of the actuating element (8) in the stroke direction and which are positioned outside the contact arrangement (1) on the carrier film (6) without causing contacting in the contact arrangement (1).
  • the support surfaces (11) protrude here on the underside of the actuator (8) in the center of the partial surface (12) ( Figure 2), which is intended to effect the contacting in the contact arrangement (1), so that even an increase in the stroke H generating actuating force P not to Contact leads.
  • an additional actuating force P ' which acts as a targeted measure only in the central region of the touch surface (10)
  • the partial surface (12) will bulge beyond the level of the support surfaces (11) and contact of the contacts (2, 3) bring about.
  • the size of the additional actuating force P ' depends, for example, on the elasticity of the actuating member (8) or on the distance of the support surface (11) from the partial surface (12), based on the diameter of the support surface arrangement.
  • the additional actuation force P ' can include the stroke H triggering actuation force P.
  • FIGS. 3, 4 and 5 show another push button switch that is simplified compared to FIG. 1 and explains its actuation.
  • the support surface (11) is represented by a raised ring (14) which is concentric with the partial surface (12).
  • the partial surface (12) is also the contact surface of the mating contact (3), which e.g. is connected to the insulating actuator by vulcanization.
  • FIG. 3 The rest position of the key switch is shown in FIG. 3.
  • the actuating element (8) has been lowered by the stroke H under the action of the actuating force P ; the actuator (8) is supported with the ring (14) on the substrate (4).
  • the partial surface (12) of the mating contact (3) bulges under the action of the additional actuating force P ' in the middle region of the touch surface (10)
  • the actuator (8) by the elastic wall parts (9) is returned to its rest position ( Figure 3); contacting is ended.
  • Figure 6 shows a cover (7) for two push buttons, which can also be called a contact mat (15). Air channels (13) are incorporated into the contact mat (15), which allow air to be equalized when the inside air of a pushbutton switch has been compressed by actuating the actuating element (8).

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  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Tastschalter mit einer Kontaktanordnung und einer die Kontaktanordnung überspannenden Abdeckung aus gummielastischem Material. Die Kontaktierung in der Kontaktanordnung erfolgt erst, nachdem eine gerichtete Kraft P' die Wirkung von Stützflächen überwindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tastschalter nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Solche Tastschalter, einzeln oder mehrfach nebeneinander als Tasten­feld angeordnet, sind in der Regel zusätzlich von einem Gehäuse umgeben. Über dem Betätigungsglied ist mitunter eine Tastenkappe ange­ordnet. Die Abdeckung kann, vor allem bei Tastenfeldern als Matte gestaltet sein. Ihre Anwendung finden die Tastschalter z.B. innerhalb von Schalttafeln oder bei Eingabe-Tastaturen für elektronische Ein­richtungen, so auch für Taschenrechner oder für Handsender von Fern­bedienungseinrichtungen. Die Tastschalter haben einen installierten, deutlich erkennbaren Schalthub, im allgemeinen zwischen 1 und 4 mm.
  • Ein solcher Tastschalter mit einem Schnappeffekt im Schalthub ist aus der DE-OS 33 40 575 bekannt. In Figur 5 und Figur 6 sind Rippen gezeigt, die nach erfolgter Kontaktierung den weiteren Schalthub begrenzen.
  • Die US-PS 4 390 765 zeigt ebenfalls einen Tastschalter mit Schnapp­effekt. Insbesondere sind Maßnahmen am Schaltdom vorgeschlagen, um den Hub bis zum Erreichen des Schnappeffektes zu verlängern. Ein erheblicher Teil des Gesamthubes verbleibt nach dem Schnappen als Resthub bis zur Kontaktierung.
  • Zur Erlangung eines zufriedenstellenden Kontaktes soll gemäß der DE-OS 32 22 747 das Schrägstellen des beweglichen Kontaktes durch Stützglieder vermieden werden. Dabei sollen die Stützglieder gegen­über dem beweglichen Kontakt von geringerer Höhe sein. Die Stütz­glieder wirken erst nach erfolgter Kontaktierung.
  • Die bekannten Tastschalter haben den Nachteil, daß sie bereits nach Überwindung einer installierten Rückstellkraft eine Kontaktierung bewirken. So sind Fehlfunktionen z.B. durch aufliegende Gegenstände zu befürchten und Batterieenergie wird unnötig verbraucht.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den bekannten Tastschalter so zu verbessern, daß nach Überwindung einer installierten Rückstellkraft und dem Zurücklegen eines deutlich fühlbaren Hubes das Kontaktieren am Hubende nicht zufällig erfolgen kann, sondern erst unter der Wirkung einer gezielten Maßnahme.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der unter Einwirkung einer Betätigungskraft erfolgende Hub des Betäti­gungsgliedes, ohne eine Kontaktierung zu bewirken, begrenzt ist durch peripher zur Teilfläche angeordnete, die Teilfläche überragende Stütz­flächen und daß, um eine Kontaktierung zu bewirken, eine zusätzliche, zentral auf das Betätigungsglied wirkende Betätigungskraft die Teil­fläche in Betätigungsrichtung durchwölbt.
  • Mit der Lösung wird in vorteilhafter Weise einfach und platzsparend ein Schutz gegen zufällige Kontaktierung erreicht. Das kann von be­sonderem Vorteil sein bei kleinen, mitführbaren Einrichtungen, wie z.B. bei Handsendern von Fernbedienungseinrichtngen. Solche Handsender sind infolge ihrer Kleinheit leicht, z.B. mit Papier, überdeckt und ein darauf abgelegter Gegenstand, etwa ein Buch, kann ohne die Er­findung unbeabsichtigt einen oder mehrere Tastschalter des zugedeckten Handsenders durch sein Gewicht betätigen. Dabei wird die Energie der Senderbatterie verbraucht und der Sender wird funktionsunfähig. Bei wasserdichten Handsendern wird mit der Erfindung erst der Wasserdruck größerer Tiefe den Tastschalter eindrücken können und ein Kontaktieren verursachen; im Hausbereich, wie in der Badewanne oder im Swimmingpool werden diese Tiefen nicht erreicht, wohl aber bei Handsendern ohne die Erfindung.
  • Die Stützflächen können sich bedarfsweise auf mehrere Einzelflächen um die Teilfläche herum verteilen, sie können konzentrisch angeordnet sein und ggf. einen konzentrischen Ring bilden.
  • Ist die Teilfläche selbst elektrisch leitend, so kann sie den beweg­lichen Gegenkontakt ersetzen und als Schaltbrücke für zwei nebenein­ander angeordnete Festkontakte funktionieren. Für eine solche Kontakt­anordnung genügt mitunter die Anordnung der Leiterbahnen und Kontakt­flächen auf nur einer Seite des Substrates.
  • Es hat sich gezeigt, daß der "Bücherschutz" schon ausreichend gegeben ist, wenn die Stützflächen die Teilfläche um 4% des Teilflächendurch­messers überragen. Die gezielte Betätigungskraft P′ ist dann bei üblichen Dimensionen und Werkstoffen nur unwesentlich gegenüber der Hub bewirkenden Kraft P erhöht.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figur 1 einen Tastschalter im Schnitt,
    • Figur 2 den Tastschalter der Figur 1 längs der Linie II-II,
    • Figur 3 einen weiteren Tastschalter im Schnitt längs der Linie III-III in Figur 6,
    • Figur 4 den Tastschalter in Figur 3 unter Einwirkung der Kraft P,
    • Figur 5 den Tastschalter der Figur 4 unter Einwirkung der Kraft P′
      und
    • Figur 6 perspektivisch dargestellt die Unteransicht einer als Kontaktmatte ausgebildeten Abdeckung.
  • Der Tastschalter der Figur 1 läßt eine flächige Kontaktanordnung (1) mit flächigen Kontakten (2, 3) erkennen. Ein Substrat (4) trägt zwei Festkontakte (2); die Anschlußleiterbahnen sind nicht dargestellt. Auf dem Substrat (4) liegt ein im Bereich der Kontaktanordnung (1) freigeschnittener Spacer (5). Es folgt eine elastische Trägerfolie (6) mit einem den Festkontakten (2) auf Abstand gegenüberstehenden Gegen­kontakt (3). Die Kontaktanordnung (1) ist von einer gummielastischen Abdeckung (7) überwölbt, die sich auf der Trägerfolie (6) abstützt. Ausgerichtet auf die Kontaktanordnung (1) befindet sich über dieser das Betätigungsglied (8) des Tastschalters als Teil der Abdeckung (7). Das Betätigungsglied (8) ist von Wandteilen (9) der Abdeckung (7) im Abstand zur Kontaktanordnung (1) elastisch gehalten. Unter der Wirkung einer Betätigungskraft P in Pfeilrichtung auf die ebene Tastfläche (10) auf der Oberseite des Betätigungsgliedes (8) senkt sich das Betäti­gungsglied (8), die Rückstellkraft der elastischen Wandteile (9) über­windend, und unter Zurücklegung eines deutlich fühlbaren Tastenhubes H auf die Trägerfolie (6). Den Tastenhub H begrenzen dabei Stütz­flächen (11), die auf der Innenseite des Betätigungsgliedes (8) in Hubrichtung hervorstehen und die sich außerhalb der Kontaktanordnung (1) auf die Trägerfolie (6) aufstellen ohne eine Kontaktierung in der Kontaktanordnung (1) zu bewirken. Die Stützflächen (11) über­ragen hierbei die auf der Unterseite des Betätigungsgliedes (8) im Zentrum liegende Teilfläche (12) (Figur 2), die vorgesehen ist, die Kontaktierung in der Kontaktanordnung (1) zu bewirken, so daß selbst ein Vergrößern der Hub H erzeugenden Betätigungskraft P nicht zum Kontaktieren führt. Mit dem Anliegen einer zusätzlichen Betätigungs­kraft P′, die als gezielte Maßnahme nur im Mittenbereich der Tast­fläche (10) angreift, wird sich die Teilfläche (12) über das Niveau der Stützflächen (11) hinaus durchwölben und ein Kontaktieren der Kontakte (2, 3) herbeiführen.
  • Die Größe der zusätzlichen Betätigungskraft P′ hängt z.B. ab von der Elastizität des Betätigungsgliedes (8) oder vom Abstand der Stützfläche (11) von der Teilfläche (12), bezogen auf den Durchmesser der Stützflächen-Anordnung. Die zusätzliche Betätigungskraft P′ kann die Hub H auslösende Betätigungskraft P beinhalten.
  • In den Figuren 3, 4 und 5 ist ein anderer gegenüber Figur 1 verein­fachter Tastschalter dargestellt und seine Betätigung erklärt. Die Stützfläche (11) ist hierbei von einem erhabenen Ring (14) darge­stellt, der konzentrisch zur Teilfläche (12) liegt. Die Teilfläche (12) ist zugleich Kontaktfläche des Gegenkontaktes (3), der z.B. durch Vulkanisieren mit dem isolierenden Betätigungsglied verbunden ist.
  • Die Ruhelage des Tastschalters zeigt Figur 3. In Figur 4 hat sich das Betätigungsglied (8) unter Wirkung der Betätigungskraft P um den Hub H gesenkt; das Betätigungsglied (8) stützt sich mit dem Ring (14) auf dem Substrat (4) ab. In Figur 5 wölbt sich die Teilfläche (12) des Gegenkontaktes (3) unter Wirkung der im Mittenbereich der Tastfläche (10) ansetzenden, zusätzlichen Betätigungskraft P′ in Richtung der Festkontakte (2) diese kontaktierend durch. Mit dem Ent­fallen der Betätigungskraft P, P′ wird das Betätigungsglied (8) durch die elastischen Wandteile (9) wieder in seine Ruhelage (Figur 3) zurückgestellt; die Kontaktierung ist beendet.
  • Figur 6 zeigt eine Abdeckung (7) für zwei Tastschalter, was man auch als Kontaktmatte (15) bezeichnen kann. In die Kontaktmatte (15) einge­arbeitet sind Luftkanäle (13), die einen Luftausgleich zulassen, wenn die Innenluft eines Tastschalters durch das Betätigen des Betätigungs­gliedes (8) komprimiert wurde.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Kontaktanordnung
    • 2 Festkontakt
    • 3 Gegenkontakt
    • 4 Substrat
    • 5 Spacer
    • 6 Trägerfolie
    • 7 Abdeckung
    • 8 Betätigungsglied
    • 9 Wandteil
    • 10 Tastfläche
    • 11 Stützfläche
    • 12 Teilfläche
    • 13 Luftkanal
    • 14 Ring
    • 15 Kontaktmatte
    • H Tastenhub
    • P,P′ Betätigungskraft

Claims (6)

1. Tastschalter mit einer flächigen Kontaktanordnung, die aus einem Festkontakt und einem beweglichen Gegenkontakt, der bei Betätigung des Tastschalters mit dem Festkontakt kontaktiert, besteht und mit einer Abdeckung aus gummielastischem Material, welche die Kontakt­anordnung überwölbt und welche ein Betätigungsglied beinhaltet, das elastisch auf Abstand zur Kontaktanordnung gehalten ist und das bei Betätigung des Tastschalters mit der Kraft P diesen Abstand mit einem deutlich fühlbaren Hub H überwindet und bei voll­zogenem Hub mit einer Teilfläche seiner Innenseite die Kontaktie­rung der Kontaktanordnung bewirkt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der unter Einwirkung einer Betätigungskraft P erfolgende Hub H des Betätigungsgliedes (8), ohne eine Kontaktierung zu bewirken, begrenzt ist durch peripher zur Teilfläche (12) ange­ordnete, diese Teilfläche (12) überragende Stützflächen (11) und daß, um eine Kontaktierung zu bewirken, eine zusätzliche, zentral auf das Betätigungsglied (8) wirkende Betätigungskraft P′ die Teilfläche (12) in Betätigungsrichtung durchwölbt.
2. Tastschalter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilfläche (12) rund ist und daß die Stützflächen (11) konzentrisch zur Teilfläche (12) angeordnet sind.
3. Tastschalter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützflächen (11) einen konzentrischen Ring (14) bilden.
4. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilfläche (12) elektrisch leitfähig ist.
5. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützflächen (11) die Teilfläche (12) in einer Größen­ordnung von 2% bis 10% ihres diametralen Abstandes überragen.
6. Tastschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützflächen (11) die Teilfläche (12) um 4% ihres dia­metralen Abstandes überragen.
EP89104879A 1988-03-23 1989-03-18 Tastschalter Expired - Lifetime EP0334246B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3809770A DE3809770A1 (de) 1988-03-23 1988-03-23 Tastschalter
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EP0334246A2 true EP0334246A2 (de) 1989-09-27
EP0334246A3 EP0334246A3 (de) 1991-01-23
EP0334246B1 EP0334246B1 (de) 1995-02-15

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EP89104879A Expired - Lifetime EP0334246B1 (de) 1988-03-23 1989-03-18 Tastschalter

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DE (1) DE3809770A1 (de)

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