EP0334246B1 - Tastschalter - Google Patents

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EP0334246B1
EP0334246B1 EP89104879A EP89104879A EP0334246B1 EP 0334246 B1 EP0334246 B1 EP 0334246B1 EP 89104879 A EP89104879 A EP 89104879A EP 89104879 A EP89104879 A EP 89104879A EP 0334246 B1 EP0334246 B1 EP 0334246B1
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EP
European Patent Office
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push
button switch
partial surface
contact
switch according
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EP89104879A
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EP0334246A2 (de
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Hans-Joachim Viebrantz
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Preh GmbH
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Preh GmbH
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Publication date
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    • 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
    • H01H13/70—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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2215/00—Tactile feedback
    • H01H2215/004—Collapsible dome or bubble
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H2217/00—Facilitation of operation; Human engineering
    • H01H2217/008—Pretravel to avoid inadvertent switching
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    • H01H2231/00—Applications
    • H01H2231/032—Remote control
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2231/00—Applications
    • 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 control panels 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-A-33 40 575.
  • ribs are shown which limit the further switching stroke after the contact has been made.
  • pushbutton switches are known whose rubber-elastic contact dome is equipped with a projection, which leads the contacting surface in the actuating stroke (GB-A-21 12 577).
  • the projection should bring about a special snap effect or weaken the contact bounce. A limitation of the stroke by the projection is not achieved there.
  • US-A-4 390 765 also shows a push-button switch with a 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 contacting.
  • the inclination of the movable contact should be avoided by supporting members.
  • the support members should be of a lower height than the movable contact. The support members only work after contacting.
  • 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 H of the actuating element (8) taking place under the action of an actuating force P acting eccentrically on the flat tactile surface (10) is limited by the supporting surface (11) without causing contact, and that, In order to bring about contact, an additional actuating force P ′, which acts only in the central region of the touch surface (10), bulges the partial surface (12) in the actuation direction.
  • the support surfaces can be distributed over several individual surfaces around the partial surface, they can be arranged concentrically and possibly 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. For such a contact arrangement, it is sometimes sufficient to arrange the conductor tracks and contact areas on only one side of the substrate.
  • the push 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).
  • 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) project beyond the partial surface (12) on the underside of the actuating element (8) (FIG.
  • 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 actuating force P ' can include the stroke H triggering actuating 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 interior air of a pushbutton switch has been compressed by actuating the actuating member (8).

Landscapes

  • Push-Button Switches (AREA)

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-A-33 40 575 bekannt. In Figur 5 und Figur 6 sind Rippen gezeigt, die nach erfolgter Kontaktierung den weiteren Schalthub begrenzen.
  • Ebenso sind Tastschalter bekannt, deren gummielastischer Kontaktdom mit einem Vorsprung ausgestattet ist, wobei dieser der Kontaktierfläche im Betätigungshub vorauseilt (GB-A-21 12 577). Der Vorsprung soll im Verlauf des Betätigungshubes einen besonderen Schnappeffekt herbeiführen oder das Kontaktprellen abschwächen. Eine Begrenzung des Hubes durch den Vorsprung wird dort nicht erreicht.
  • Die US-A-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-A-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 außermittig auf die ebene Tastfläche (10) angreifenden Betätigungskraft P erfolgende Hub H des Betätigungsgliedes (8), ohne eine Kontakierung zu bewirken, begrenzt ist durch die Stützfläche (11) und daß, um eine Kontaktierung zu bewirken, eine zusätzliche, nur im Mittenbereich der Tastfläche (10) angreifende Betätigungskraft P′ die Teilfläche (12) 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
    inen 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.

Claims (6)

  1. Tastschalter mit einer flächigen Kontaktanordnung (1), bestehend aus einem Festkontakt (2) und einem beweglichen Gegenkontakt (3), die bei Betätigung des Tastschalters miteinander kontaktieren, und mit einer Abdeckung (7) aus gummielastischem Material, welche die Kontaktanordnung (1) überwölbt und welche ein mit einer Tastfläche (10) ausgestattetes Betätigungsglied (8) des Tastschalters beinhaltet, das (8) elastisch auf Abstand zum Festkontakt (2) gehalten ist und bei Belastung seiner Tastfläche (10) mit einer Kraft P den Abstand durch einen Hub H überwindet und mit einer Teilfläche (12) seiner Innenseite die Kontaktierung der Kontaktanordnung (1) bewirkt, wobei eine peripher zur Teilfläche (12) angeordnete und diese (12) überragende Stützfläche (11) die Hub-Bewegung beeinflußt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der unter Einwirkung einer außermittig auf die ebene Tastfläche (10) angreifenden Betätigungskraft P erfolgende Hub H des Betätigungsgliedes (8), ohne eine Kontaktierung zu bewirken, begrenzt ist durch die Stützfläche (11) und daß, um eine Kontakierung zu bewirken, eine zusätzliche, nur im Mittenbereich der Tastfläche (10) angreifende 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)

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DE3809770A DE3809770A1 (de) 1988-03-23 1988-03-23 Tastschalter
DE3809770 1988-03-23

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0334246A2 EP0334246A2 (de) 1989-09-27
EP0334246A3 EP0334246A3 (de) 1991-01-23
EP0334246B1 true 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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