EP0398844A2 - Pressure sensitive mat-shaped electric switch gear - Google Patents

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EP0398844A2
EP0398844A2 EP90810348A EP90810348A EP0398844A2 EP 0398844 A2 EP0398844 A2 EP 0398844A2 EP 90810348 A EP90810348 A EP 90810348A EP 90810348 A EP90810348 A EP 90810348A EP 0398844 A2 EP0398844 A2 EP 0398844A2
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EP
European Patent Office
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contact
conductive wires
fabric
switching device
conductive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90810348A
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German (de)
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EP0398844A3 (en
Inventor
Karel Lipka
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G BOPP+CO AG
Original Assignee
G BOPP+CO AG
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Filing date
Publication date
Application filed by G BOPP+CO AG filed Critical G BOPP+CO AG
Publication of EP0398844A2 publication Critical patent/EP0398844A2/en
Publication of EP0398844A3 publication Critical patent/EP0398844A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/14—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch adapted for operation by a part of the human body other than the hand, e.g. by foot
    • H01H3/141—Cushion or mat switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2203/00—Form of contacts
    • H01H2203/008—Wires
    • H01H2203/01—Woven wire screen

Definitions

  • the invention relates to a pressure-sensitive, mat-shaped electrical switching device with at least one flat electrode and a flexible electrode formed from a grid of conductive wires, which can be brought into contact with the flat electrode by the action of pressure against elastic restoring forces.
  • a known switching device of this type is disclosed in US Pat. No. 4,524,256.
  • the movable electrode As the movable electrode, it has a contact fabric which consists exclusively of metal wires which run in a wave-like manner in both weaving directions. This contact fabric is embedded in an elastic layer of insulating material that projects beyond the exposed wave back of the wires and thus distances it from an adjacent flat electrode. When the insulating layer is pressed together, the wave back of the wires come to the surface of the insulating layer and thereby come into contact with the flat electrode. As soon as the pressure ceases, the restoring forces of the elastic insulating material cause the contact tissue to return to its original position distant from the flat electrode.
  • the manufacture of the switching device described is relatively complex.
  • a foam is used as the insulating material. After embedding the contact tissue, the insulating material must be removed mechanically down to the tissue surface. In a subsequent heat treatment, the insulating material is foamed in order to expose the wave back of the metal pieces and to increase the effective thickness of the insulating material layer compared to the fabric thickness.
  • Another disadvantage of the insulating material layer is that its elasticity can deteriorate due to aging, which changes the sensitivity to pressure and affects the function of the switching device.
  • DE-OS 34 24 060 describes a similarly constructed switching device in which the wires of the contact fabric have an insulating layer that has to be removed from the shaft back of the wires.
  • a chemical process is proposed which is to be used after the elastic insulating material has been removed mechanically. This additional process step further increases the manufacturing outlay of such switching devices.
  • US Pat. No. 3,056,005 describes a flexible switch mat with two pieces of metal fabric which are separated from one another by a perforated elastic insulating plate and each have a plastic covering on the outside. The insulating plate is pressed together under pressure so that the metal mesh comes into contact with one another in the area of the holes therein.
  • a contact cable which has two partially stripped electrically conductive wires within an electrically conductive sheath, which are twisted against each other, an elastic, electrically insulating tape is spirally wound around the two wires and these in Keep distance from the wrapping.
  • an elastic, electrically insulating tape is spirally wound around the two wires and these in Keep distance from the wrapping.
  • the invention aims to provide a switching device of the type mentioned at the outset, which is constructed in such a way that the said insulating material layer can be dispensed with entirely, thereby also avoiding its disadvantages.
  • the movable electrode consists of a compressible contact fabric with conductive and non-conductive wires which is in contact with the flat electrode, the conductive wires extending in one weaving direction running at least approximately in one plane, while those in the other weaving direction extending non-conductive wires are bent around the conductive wires and keep the latter at a distance from the flat electrode, and that by compressing the contact tissue, the conductive wires are deformed in a flexurally elastic manner, the resulting wave backs on the surface of the tissue long and thus come into contact with the flat electrode.
  • the conductive wires of the contact tissue itself essentially take on the function of resetting through the effect of their bending elasticity.
  • a switching device with high stability of the switching behavior can be achieved in this way.
  • the wire thickness which determines the thickness of the contact fabric, depends primarily on the pressure to which the switching device should respond.
  • Contact fabrics in the embodiment according to the invention can be woven with wire thicknesses which can be selected in a wide range, so that switching devices for high pressures, for example walkable or passable contact mats or thresholds, as well as those for extremely low pressures, for example touch buttons or keypads, can be produced on this basis.
  • film-like switching devices can be realized that are only a few tenths of a millimeter thick.
  • the switch poles can be formed by two flat electrodes, which are bridged by a contact fabric arranged between them when pressure is applied.
  • the contact fabric itself can represent the one switch pole and cooperate with only one flat electrode, which one flat electrode can be located both on the side of the contact fabric that is pressurized and on the opposite side.
  • the contact fabric can also be assigned a plurality of flat electrodes which are arranged on the same side thereof, which results in a switching device with a plurality of switching functions which is suitable, for example, for electrical keyboards.
  • a preferred embodiment of the switching device consists in that the contact fabric rests on a stable base and that a flexible cover is arranged on the contact fabric, which transfers the external pressure applied to the contact to the contact fabric and protects the latter against disturbing external influences.
  • the flexible cover covering can be, for example, a film made of an electrically non-conductive plastic, which if necessary is laminated with a contact metal, for example copper, on the side facing the contact fabric.
  • a fine-mesh, electrically conductive protective fabric can be laminated into the plastic film, which, if at a fixed potential, circuit elements and arrangements located under the cover layer against the influence protects electrical or electromagnetic interference fields.
  • the stable base can also form or have at least one flat electrode.
  • the conductive wires of the contact fabric are made of metal, e.g. Copper, and the non-conductive wires made of plastic, e.g. Polyester.
  • the metal wires can also consist of a core material with a particularly high bending elasticity, which is coated with a contact material. In order for the bending stress of the conductive wires to remain in the elastic range, depending on the wire material selected, a ratio of the mesh size of the contact fabric to the average diameter of the conductive and non-conductive wires in the range of about 3: 1 to 8: 1 should be aimed for.
  • the response pressure of the switching device can be influenced by rolling the contact fabric, and with this post-treatment, depending on the wire thickness and mesh size, both an increase and a decrease in the response pressure can be achieved.
  • the rolling process also causes an artificial aging of the contact tissue by increasing the contact areas at the crossing points of the conductive and non-conductive wires. This leads to a more stable switching behavior of the switching device.
  • the contact tissue can also be subjected to a heating process. Under certain circumstances, it may even be expedient to use the rolling and heating processes simultaneously.
  • the movable electrode of the electrical switching device consists of a flexible contact fabric 1 which has electrically conductive wires 2 which extend in one weaving direction and electrically non-conductive wires 3 which extend in the other weaving direction.
  • the conductive wires 2 with the diameter d run at least approximately in one plane, while the non-conductive wires 3 with the diameter D are bent around the conductive wires 2 and keep the latter at a distance from the flat electrode 4.
  • the thickness of the contact fabric 1 in this weave is 2D + d (Fig. 3).
  • the mesh size m (Fig. 2) is chosen so that a ratio m / d or m / D of approximately 3: 1 results.
  • the conductive wires 2 are bent in a wave shape by means of the non-conductive wires 3, so that the wave backs which arise on the conductive wires 2 reach the tissue surface and thereby come into contact with the flat electrode 4 .
  • the thickness of the contact fabric 1 is reduced in the pressure range from 2D + d to D + d.
  • a flexible cover 5 transfers the applied external pressure to the contact fabric 1 and protects the latter against disturbing external influences, such as dust and moisture.
  • the thickness of the flexible cover layer 5 is preferably chosen so that the pressure is distributed over a large number of fabric meshes, that is to say the pressure range is in any case larger than in the more schematic illustration according to FIG.
  • the deflection of the conductive wires 2 to perform their switching function remains due to a suitable choice of the wire diameter d, D and mesh size m in the flexurally elastic range, so that when the pressure is released, the conductive wires 2 distance themselves from the flat electrode 4 again and assume their original elongated shape.
  • the 4 has a contact fabric 1 of the type described with reference to FIGS. 1 to 3. This rests on a stable base 6 made of insulating material, which has a flat electrode in the form of a metal coating 7.
  • the two metal coatings 7 and 9 face the contact fabric 1 and are mutually electrically connected by the conductive wires 2 when the contact fabric is compressed according to FIG. 3.
  • the conductive wires 2 can also e.g. be connected to each other at the edge of the fabric and together form a switch pole. In this case, one of the metal coatings 7 and 9, that is to say one of the flat electrodes, can be omitted.
  • a stable base 10 made of insulating material is also provided using the same contact fabric 1.
  • Several flat electrodes 11 are arranged on this (two of them are visible in the drawing) bar), which are connected to separate leads 12.
  • the movable electrode is common to all flat electrodes 11 in that all conductive wires 2 of the contact fabric 1 are connected to one another (not shown).
  • a plastic laminate 13 is provided as the covering, into which a fine-meshed protective grille 14 made of metal is laminated.

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Abstract

The moving electrode of the switching device consists of a flexible contact fabric (1), which can be compressed, having conductive and non-conductive wires (2, 3). The conductive wires (2) extend in the one fabric direction and run at least approximately in a plane. In contrast, the non-conductive wires (3), which extend in the other fabric direction, are bent around the conductive wires (2) so that they hold the conductive wires (2) at a distance from a flat electrode (4) which rests on the contact fabric (1). By compressing the contact fabric (1), the conductive wires (2) are deformed in a flexible elastic manner, the backs of the waves produced thereon being passed onto the fabric surface and hence making contact with the flat electrode (4). …<??>Such a switching device is distinguished by a simple construction and a small structural height. …<IMAGE>…

Description

Die Erfindung betrifft eine druckempfindliche, mattenförmige elektrische Schalteinrichtung mit wenigstens einer Flachelek­trode und einer flexiblen, aus einem Gitter leitender Drähte gebildeten beweglichen Elektrode, die durch Druckeinwirkung entgegen elastisch wirkender Rückstellkräfte mit der Flachelek­trode in Kontakt bringbar ist.The invention relates to a pressure-sensitive, mat-shaped electrical switching device with at least one flat electrode and a flexible electrode formed from a grid of conductive wires, which can be brought into contact with the flat electrode by the action of pressure against elastic restoring forces.

Eine bekannte Schalteinrichtung dieser Art ist in der US-Pa­tentschrift Nr. 4,524,256 offenbart, Sie weist als bewegliche Elektrode ein Kontaktgewebe auf, das ausschliesslich aus Me­talldrähten besteht, die in beiden Webrichtungen wellenförmig verlaufen. Dieses Kontaktgewebe ist in eine elastische Isolier­stoffschicht eingebettet, welche die freiliegenden Wellenrücken der Drähte überragt und damit von einer anliegenden Flachelek­trode distanziert. Beim Zusammendrücken der Isolierstoffschicht gelangen die Wellenrücken der Drähte an die Oberfläche der Isolierstoffschicht und kommen dadurch mit der Flachelektrode in Kontakt. Sobald die Druckeinwirkung aufhört, bewirken die Rückstellkräfte des elastischen Isolierstoffs, dass das Kon­taktgewebe wieder seine ursprüngliche, von der Flachelektrode distanzierte Lage einnimmt.A known switching device of this type is disclosed in US Pat. No. 4,524,256. As the movable electrode, it has a contact fabric which consists exclusively of metal wires which run in a wave-like manner in both weaving directions. This contact fabric is embedded in an elastic layer of insulating material that projects beyond the exposed wave back of the wires and thus distances it from an adjacent flat electrode. When the insulating layer is pressed together, the wave back of the wires come to the surface of the insulating layer and thereby come into contact with the flat electrode. As soon as the pressure ceases, the restoring forces of the elastic insulating material cause the contact tissue to return to its original position distant from the flat electrode.

Die Herstellung der beschriebenen Schalteinrichtung ist ver­hältnismässig aufwendig. Als Isolierstoff wird ein Schaumstoff verwendet. Nach dem Einbetten des Kontaktgewebes ist der Iso­lierstoff bis auf die Gewebeoberfläche mechanisch abzutragen. In einer anschliessenden Wärmebehandlung wird der Isolierstoff aufgeschäumt, um die Wellenrücken der Metallstücke freizulegen und die wirksame Dicke der Isolierstoffschicht gegenüber der Gewebedicke zu erhöhen. Ein weiterer Nachteil der Isolierstoff­schicht besteht darin, dass Ihre Elastizität durch Alterung nachlassen kann, wodurch die Druckempfindlichkeit sich verän­dert und die Funktion der Schalteinrichtung beeinträchtigt wird.The manufacture of the switching device described is relatively complex. A foam is used as the insulating material. After embedding the contact tissue, the insulating material must be removed mechanically down to the tissue surface. In a subsequent heat treatment, the insulating material is foamed in order to expose the wave back of the metal pieces and to increase the effective thickness of the insulating material layer compared to the fabric thickness. Another disadvantage of the insulating material layer is that its elasticity can deteriorate due to aging, which changes the sensitivity to pressure and affects the function of the switching device.

In der DE-OS 34 24 060 ist eine ähnlich aufgebaute Schaltein­richtung beschrieben, bei der die Drähte des Kontaktgewebes eine Isolierschicht aufweisen, die an den Wellenrücken der Drähte entfernt werden muss. Dazu wird ein chemisches Verfahren vorgeschlagen, das nach dem mechanischen Abtragen des elasti­schen Isolierstoffs anzuwenden ist. Durch diesen zusätzlichen Verfahrensschritt wird der Herstellungsaufwand derartiger Schalteinrichtungen weiter erhöht.DE-OS 34 24 060 describes a similarly constructed switching device in which the wires of the contact fabric have an insulating layer that has to be removed from the shaft back of the wires. For this purpose, a chemical process is proposed which is to be used after the elastic insulating material has been removed mechanically. This additional process step further increases the manufacturing outlay of such switching devices.

Die US-Patentschrift Nr. 3,056,005 beschreibt eine flexible Schaltmatte mit zwei Metallgewebestücken, die durch eine ge­lochte elastische Isolierplatte voneinander getrennt sind und an ihrer Aussenseite je einen Kunststoffbelag aufweisen. Unter Druckeinwirkung wird die Isolierplatte zusammengedrückt, so dass im Bereich der darin befindlichen Löcher die Metallgewebe miteinander in Kontakt kommen.US Pat. No. 3,056,005 describes a flexible switch mat with two pieces of metal fabric which are separated from one another by a perforated elastic insulating plate and each have a plastic covering on the outside. The insulating plate is pressed together under pressure so that the metal mesh comes into contact with one another in the area of the holes therein.

Aus der DE-AS 17 65 831 ist ferner ein Kontaktkabel bekannt, das innerhalb einer elektrisch leitenden Umhüllung zwei teil­weise abisolierte elektrisch leitende Drähte aufweist, die ge­geneinander verdrillt sind, wobei ein elastisches, elektrisch isolierendes Band spiralförmig um die beiden Drähte gewickelt ist und diese im Abstand zur Umhüllung hält. Beim Auftreten eines auf eine bestimmte Mindestlänge der Drähte gleichzeitig wirkenden Druckes wird das elastische Band so zusammengedrückt, dass die Drähte an den abisolierten Stellen mit der Umhüllung in Kontakt kommen und so eine elektrische Verbindung herstellen.From DE-AS 17 65 831 a contact cable is also known, which has two partially stripped electrically conductive wires within an electrically conductive sheath, which are twisted against each other, an elastic, electrically insulating tape is spirally wound around the two wires and these in Keep distance from the wrapping. When a pressure acting simultaneously on a certain minimum length of the wires occurs, the elastic band is compressed in such a way that the wires come into contact with the sheath at the stripped points and thus establish an electrical connection.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Schalteinrichtung der eingangs genannten Art, welche so aufgebaut ist, dass auf die genannte Isolierstoffschicht gänzlich verzichtet werden kann, womit auch deren Nachteile vermieden werden.The invention aims to provide a switching device of the type mentioned at the outset, which is constructed in such a way that the said insulating material layer can be dispensed with entirely, thereby also avoiding its disadvantages.

Erfindungsgemäss wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass die bewegliche Elektrode aus einem an der Flachelektrode anliegen­den, zusammendrückbaren Kontaktgewebe mit leitenden und nicht­leitenden Drähten besteht, wobei die in der einen Webrichtung sich erstreckenden leitenden Drähte wenigstens annähernd in einer Ebene verlaufen, während die in der anderen Webrichtung sich erstreckenden nichtleitenden Drähte um die leitenden Drähte gebogen sind und letztere im Abstand zur Flachelektrode halten, und dass durch Zusammendrücken des Kontaktgewebes die leitenden Drähte biegeelastisch verformt werden, wobei die an diesem entstehenden Wellenrücken an die Gewebeoberoberfläche ge­ langen und dadurch mit der Flachelektrode in Kontakt kommen.According to the invention, this aim is achieved in that the movable electrode consists of a compressible contact fabric with conductive and non-conductive wires which is in contact with the flat electrode, the conductive wires extending in one weaving direction running at least approximately in one plane, while those in the other weaving direction extending non-conductive wires are bent around the conductive wires and keep the latter at a distance from the flat electrode, and that by compressing the contact tissue, the conductive wires are deformed in a flexurally elastic manner, the resulting wave backs on the surface of the tissue long and thus come into contact with the flat electrode.

Bei dieser Lösung übernehmen also die leitenden Drähte des Kon­taktgewebes selbst im wesentlichen die Funktion der Rück­stellung durch die Wirkung ihrer Biegeelastizität. Durch ge­eignete Wahl des Drahtmaterials und allenfalls eine künstliche Alterung des Kontaktgewebes lässt sich auf diese Weise eine Schalteinrichtung mit hoher Stabilität des Schaltverhaltens er­zielen.In this solution, the conductive wires of the contact tissue itself essentially take on the function of resetting through the effect of their bending elasticity. Through a suitable choice of the wire material and at most an artificial aging of the contact tissue, a switching device with high stability of the switching behavior can be achieved in this way.

Durch das Fehlen zusätzlicher Abstandhalter ergibt sich ein einfacher Aufbau der Schalteinrichtung und eine geringe Bauhöhe derselben.The lack of additional spacers results in a simple construction of the switching device and a low overall height.

Die Drahtstärke, welche die Dicke des Kontaktgewebes bestimmt, richtet sich in erster Linie nach dem Druck, auf den die Schalteinrichtung ansprechen soll. Kontaktgewebe in der erfin­dungsgemässen Ausführung sind mit in einem weiten Bereich wähl­baren Drahtstärken webbar, so dass sowohl Schalteinrichtungen für hohe Drücke, z.B. begehbare oder befahrbare Kontaktmatten bzw._-schwellen, als auch solche für extrem niedrige Drücke, z.B. Berührungstasten bzw._-tastenfelder, auf dieser Basis her­stellbar sind. Insbesondere lassen sich folienartige Schaltein­richtungen realisieren, die nur wenige Zehntelmillimeter dick sind.The wire thickness, which determines the thickness of the contact fabric, depends primarily on the pressure to which the switching device should respond. Contact fabrics in the embodiment according to the invention can be woven with wire thicknesses which can be selected in a wide range, so that switching devices for high pressures, for example walkable or passable contact mats or thresholds, as well as those for extremely low pressures, for example touch buttons or keypads, can be produced on this basis. In particular, film-like switching devices can be realized that are only a few tenths of a millimeter thick.

Die Schalterpole können durch zwei Flachelektroden gebildet sein, die durch ein zwischen diesen angeordnetes Kontaktgewebe bei Druckeinwirkung überbrückt werden. In einer anderen Aus­führung kann das Kontaktgewebe selbst den einen Schalterpol darstellen und mit nur einer Flachelektrode zusammenwirken, wo­bei sich diese eine Flachelektrode sowohl auf der vom Druck be­aufschlagten Seite des Kontaktgewebes als auch auf der Gegen­seite befinden kann. Dem Kontaktgewebe können auch mehrere Flachelektroden zugeordnet sein, die auf der gleichen Seite desselben angeordnet sind, womit sich eine Schalteinrichtung mit mehreren Schaltfunktionen ergibt, die sich beispielsweise für elektrische Tastaturen eignet.The switch poles can be formed by two flat electrodes, which are bridged by a contact fabric arranged between them when pressure is applied. In another embodiment, the contact fabric itself can represent the one switch pole and cooperate with only one flat electrode, which one flat electrode can be located both on the side of the contact fabric that is pressurized and on the opposite side. The contact fabric can also be assigned a plurality of flat electrodes which are arranged on the same side thereof, which results in a switching device with a plurality of switching functions which is suitable, for example, for electrical keyboards.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Schalteinrichtung besteht darin, dass das Kontaktgewebe auf einer stabilen Unterlage ruht und dass auf dem Kontaktgewebe ein flexibler Deckbelag angeord­net ist, der den zur Kontaktgabe angewandten äusseren Druck auf das Kontaktgewebe überträgt und letzteres gegen störende äussere Einflüsse schützt. Der flexible Deckbelag kann z.B. eine Folie aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff sein, die im Bedarfsfall an der dem Kontaktgewebe zugewandten Seite mit einem Kontaktmetall, z.B. Kupfer, kaschiert ist. Zusätzlich kann in die Kunststoffolie ein feinmaschiges, elektrisch lei­tendes Schutzgewebe einlaminiert sein, das, auf einem festen Potential liegend, unter dem Deckbelag gegebenenfalls befind­liche Schaltungselemente und_-anordnungen gegen den Einfluss elektrischer oder elektromagnetischer Störfelder schützt. Die stabile Unterlage kann ebenfalls wenigstens eine Flachelektrode bilden bzw. aufweisen.A preferred embodiment of the switching device consists in that the contact fabric rests on a stable base and that a flexible cover is arranged on the contact fabric, which transfers the external pressure applied to the contact to the contact fabric and protects the latter against disturbing external influences. The flexible cover covering can be, for example, a film made of an electrically non-conductive plastic, which if necessary is laminated with a contact metal, for example copper, on the side facing the contact fabric. In addition, a fine-mesh, electrically conductive protective fabric can be laminated into the plastic film, which, if at a fixed potential, circuit elements and arrangements located under the cover layer against the influence protects electrical or electromagnetic interference fields. The stable base can also form or have at least one flat electrode.

Vorzugsweise bestehen die leitenden Drähte des Kontaktgewebes aus Metall, z.B. Kupfer, und die nichtleitenden Drähte aus Kunststoff, z.B. Polyester. Die metallenen Drähte können aber auch aus einem Kernmaterial mit besonders hoher Biegeelastizi­tät bestehen, das mit einem Kontaktmaterial beschichtet ist. Damit die Biegebeanspruchung der leitenden Drähte im elasti­schen Bereich bleibt, ist in Abhängigkeit vom gewählten Draht­material ein Verhältnis der Maschenweite des Kontaktgewebes zu den im Mittel etwa gleichen Durchmessern der leitenden und nichtleitenden Drähte im Bereich von etwa 3:1 bis 8:1 anzustre­ben.Preferably the conductive wires of the contact fabric are made of metal, e.g. Copper, and the non-conductive wires made of plastic, e.g. Polyester. However, the metal wires can also consist of a core material with a particularly high bending elasticity, which is coated with a contact material. In order for the bending stress of the conductive wires to remain in the elastic range, depending on the wire material selected, a ratio of the mesh size of the contact fabric to the average diameter of the conductive and non-conductive wires in the range of about 3: 1 to 8: 1 should be aimed for.

Der Ansprechdruck der Schalteinrichtung lässt sich durch Walzen des Kontaktgewebes beeinflussen, und zwar lässt sich mit dieser Nachbehandlung je nach der vorliegenden Drahtstärke und Ma­schenweite, sowohl eine Erhöhung als auch eine Herabsetzung des Ansprechdrucks erreichen. Der Walzprozess bewirkt zudem eine künstliche Alterung des Kontaktgewebes, indem dabei die Aufla­geflächen an den Kreuzungsstellen der leitenden und nichtlei­tenden Drähte vergrössert werden. Dies führt zu einem stabile­ren Schaltverhalten der Schalteinrichtung. Zur künstlichen Al­terung kann das Kontaktgewebe auch einem Wärmeprozess unterzo­gen werden. Unter Umständen kann es sogar zweckmässig sein, das Walz-_und Wärmeverfahren gleichzeitig anzuwenden.The response pressure of the switching device can be influenced by rolling the contact fabric, and with this post-treatment, depending on the wire thickness and mesh size, both an increase and a decrease in the response pressure can be achieved. The rolling process also causes an artificial aging of the contact tissue by increasing the contact areas at the crossing points of the conductive and non-conductive wires. This leads to a more stable switching behavior of the switching device. For artificial aging, the contact tissue can also be subjected to a heating process. Under certain circumstances, it may even be expedient to use the rolling and heating processes simultaneously.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung darge­stellt, und zwar zeigen:

  • Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau des Kontaktgewebes in Verbindung mit einer Flachelektrode, im Schnitt;
  • Fig. 2 Draufsicht des Kontaktgewebes;
  • Fig. 3 Funktion der Anordnung nach Fig. 1 bei Druckeinwir­kung;
  • Fig. 4 Schnitt durch eine erste Ausführungsform der erfin­dungsgemässen Schalteinrichtung; und
  • Fig. 5 Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der er­findungsgemässen Schalteinrichtung.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing, namely:
  • Figure 1 shows the basic structure of the contact fabric in connection with a flat electrode, in section.
  • Fig. 2 top view of the contact fabric;
  • Fig. 3 Function of the arrangement of Figure 1 when exposed to pressure.
  • 4 shows a section through a first embodiment of the switching device according to the invention; and
  • Fig. 5 section through a second embodiment of the switching device according to the invention.

Die bewegliche Elektrode der elektrischen Schalteinrichtung be­steht aus einem flexiblen Kontaktgewebe 1, das elektrisch lei­tende Drähte 2, die sich in der einen Webrichtung erstrecken, und elektrisch nichtleitende Drähte 3, die sich in der anderen Webrichtung erstrecken, aufweist. Dabei verlaufen die leitenden Drähte 2 mit dem Durchmesser d wenigstens annähernd in einer Ebene, während die nichtleitenden Drähte 3 mit dem Durchmesser D um die leitenden Drähte 2 gebogen sind und letztere im Ab­stand zur Flachelektrode 4 halten. Die Dicke des Kontaktgewebes 1 beträgt bei dieser Webart 2D + d (Fig. 3). Die Maschenweite m (Fig. 2) ist so gewählt, dass sich ein Verhältnis m/d bzw. m/D von etwa 3:1 ergibt. Für die Herstellung dieses Kontaktgewebes erweist es sich als günstig, wenn die geradlinigen Drähte 2 den Schuss und die stark gebogenen Drähte 3 die Kette des Gewebes bilden.The movable electrode of the electrical switching device consists of a flexible contact fabric 1 which has electrically conductive wires 2 which extend in one weaving direction and electrically non-conductive wires 3 which extend in the other weaving direction. The conductive wires 2 with the diameter d run at least approximately in one plane, while the non-conductive wires 3 with the diameter D are bent around the conductive wires 2 and keep the latter at a distance from the flat electrode 4. The thickness of the contact fabric 1 in this weave is 2D + d (Fig. 3). The mesh size m (Fig. 2) is chosen so that a ratio m / d or m / D of approximately 3: 1 results. For the production of this contact fabric, it proves to be advantageous if the straight wires 2 form the weft and the strongly bent wires 3 form the chain of the fabric.

Durch die Einwirkung eines von der Kraft P erzeugten Druckes werden die leitenden Drähte 2 gemäss Fig. 3 mittels der nicht­leitenden Drähte 3 wellenförmig durchgebogen, so dass die an den leitenden Drähten 2 entstehenden Wellenrücken an die Gewe­beoberfläche gelangen und dadurch mit der Flachelektrode 4 in Kontakt kommen. Die Dicke des Kontaktgewebes 1 reduziert sich dabei im Druckbereich von 2D + d auf D + d. Ein flexibler Deck­belag 5 überträgt den angewandten äusseren Druck auf das Kon­taktgewebe 1 und schützt das letztere gegen störende äussere Einflüsse, wie Staub und Feuchtigkeit. Die Dicke des flexiblen Deckbelages 5 wird vorzugsweise so gewählt, dass der Druck auf eine Vielzahl von Gewebemaschen verteilt wird, der Druckbereich also jedenfalls grösser ist als in der mehr schematischen Dar­stellung nach Fig. 3.3, the conductive wires 2 are bent in a wave shape by means of the non-conductive wires 3, so that the wave backs which arise on the conductive wires 2 reach the tissue surface and thereby come into contact with the flat electrode 4 . The thickness of the contact fabric 1 is reduced in the pressure range from 2D + d to D + d. A flexible cover 5 transfers the applied external pressure to the contact fabric 1 and protects the latter against disturbing external influences, such as dust and moisture. The thickness of the flexible cover layer 5 is preferably chosen so that the pressure is distributed over a large number of fabric meshes, that is to say the pressure range is in any case larger than in the more schematic illustration according to FIG.

Die Auslenkung der leitenden Drähte 2 zur Ausübung ihrer Schaltfunktion verbleibt aufgrund geeigneter Wahl der Draht­durchmesser d, D und Maschenweite m im biegeelastischen Be­reich, so dass beim Aufhören der Druckeinwirkung die leitenden Drähte 2 sich von der Flachelektrode 4 wieder distanzieren und ihre ursprüngliche gestreckte Form annehmen.The deflection of the conductive wires 2 to perform their switching function remains due to a suitable choice of the wire diameter d, D and mesh size m in the flexurally elastic range, so that when the pressure is released, the conductive wires 2 distance themselves from the flat electrode 4 again and assume their original elongated shape.

Versuche mit praktischen Ausführungen haben ergeben, dass ein Kontaktgewebe aus Kupferdraht mit einem Durchmesser d = 0,22 mm und Polyesterdraht mit einem Durchmesser D = 0,16 mm bei einer Maschenweite m = 3:1 eine Schalteinrichtung ergibt, deren An­spruchdruck 25 bis 30 kg/cm² beträgt. Durch Verminderung des Kupferdrahtdurchmessers auf 0,112 mm lässt sich unter sonst gleichen Verhältnissen der Ansprechdruck auf 8 kg/cm² herab­setzen.Experiments with practical designs have shown that a contact fabric made of copper wire with a diameter d = 0.22 mm and polyester wire with a diameter D = 0.16 mm with a mesh size m = 3: 1 results in a switching device, the pressure of which is 25 to 30 kg / cm². By reducing the copper wire diameter to 0.112 mm, the response pressure can be reduced to 8 kg / cm² under otherwise identical conditions.

Die Schalteinrichtung nach Fig. 4 besitzt ein Kontaktgewebe 1 von der anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Art. Dieses ruht auf einer stabilen Unterlage 6 aus Isoliermaterial, welche eine Flachelektrode in Form eines Metallbelages 7 aufweist. Als Deckbelag dient eine Folie 8 aus Isoliermaterial, die ebenfalls mit einem Metallbelag 9 versehen ist. Die beiden Metallbeläge 7 und 9 sind dem Kontaktgewebe 1 zugewandt und werden durch die leitenden Drähte 2 gegenseitig elektrisch verbunden, wenn das Kontaktgewebe gemäss Fig. 3 zusammengedrückt wird. Die leiten­den Drähte 2 können aber auch z.B. am Geweberand untereinander verbunden sein und gemeinsam einen Schalterpol bilden. In die­sem Fall kann einer der Metallbeläge 7 und 9, also eine der Flachelektroden entfallen.4 has a contact fabric 1 of the type described with reference to FIGS. 1 to 3. This rests on a stable base 6 made of insulating material, which has a flat electrode in the form of a metal coating 7. A film 8 made of insulating material, which is also provided with a metal covering 9, serves as the covering. The two metal coatings 7 and 9 face the contact fabric 1 and are mutually electrically connected by the conductive wires 2 when the contact fabric is compressed according to FIG. 3. The conductive wires 2 can also e.g. be connected to each other at the edge of the fabric and together form a switch pole. In this case, one of the metal coatings 7 and 9, that is to say one of the flat electrodes, can be omitted.

Bei der Schalteinrichtung nach Fig. 5 ist unter Verwendung des­selben Kontaktgewebes 1 ebenfalls eine stabile Unterlage 10 aus Isoliermaterial vorgesehen. Auf dieser sind mehrere Flachelek­troden 11 angeordnet (in der Zeichnung sind zwei davon sicht­ bar), die mit separaten Ableitungen 12 verbunden sind. Die be­wegliche Elektrode ist allen Flachelektroden 11 gemeinsam, in­dem sämtliche leitenden Drähte 2 des Kontaktgewebes 1 unterein­ander verbunden sind (nicht dargestellt). Durch örtlich ge­zielte Druckanwendung, wobei sich der Druckbereich jeweils auf die Flächenausdehnung einer Flachelektrode 11 beschränkt, kann die bewegliche Elektrode wahlweise mit einer der Flachelektro­den 11 in Kontakt gebracht werden. Als Deckbelag ist ein Kunst­stofflaminat 13 vorgesehen, in das ein feinmaschiges Schutz­gitter 14 aus Metall einlaminiert ist.In the switching device according to FIG. 5, a stable base 10 made of insulating material is also provided using the same contact fabric 1. Several flat electrodes 11 are arranged on this (two of them are visible in the drawing) bar), which are connected to separate leads 12. The movable electrode is common to all flat electrodes 11 in that all conductive wires 2 of the contact fabric 1 are connected to one another (not shown). By locally applying pressure, the pressure range being limited to the area of a flat electrode 11, the movable electrode can optionally be brought into contact with one of the flat electrodes 11. A plastic laminate 13 is provided as the covering, into which a fine-meshed protective grille 14 made of metal is laminated.

Claims (11)

1. Druckempfindliche, mattenförmige elektrische Schalt­einrichtung mit wenigstens einer Flachelektrode und einer flexiblen, aus einem Gitter leitender Drähte gebildeten beweg­lichen Elektrode, die durch Druckeinwirkung entgegen elastisch wirkender Rückstellkräfte mit der Flachelektrode in Kontakt bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Elek­trode aus einem an der Flachelektrode (4) anliegenden, zusam­mendrückbaren Kontaktgewebe (1) mit leitenden und nichtleiten­den Drähten (2, 3) besteht, wobei die in der einen Webrichtung sich erstreckenden leitenden Drähte (2) wenigstens annähernd in einer Ebene verlaufen, während die in der anderen Webrichtung sich erstreckenden nichtleitenden Drähte (3) um die leitenden Drähte (2) gebogen sind und letztere im Abstand zur Flachelek­trode (4) halten, und dass durch Zusammendrücken des Kontaktge­webes (1) die leitenden Drähte (2) biegeelastisch verformt wer­den, wobei die an diesen entstehenden Wellenrücken an die Gewe­beoberfläche gelangen und dadurch mit der Flachelektrode (4) in Kontakt kommen.1. Pressure-sensitive, mat-shaped electrical switching device with at least one flat electrode and a flexible, formed from a grid of conductive wires movable electrode which can be brought into contact with the flat electrode by the action of pressure against resilient restoring forces, characterized in that the movable electrode from one to the Flat electrode (4) adjacent, compressible contact fabric (1) with conductive and non-conductive wires (2, 3), wherein the conductive wires (2) extending in one weaving direction run at least approximately in one plane, while those in the other weaving direction extending non-conductive wires (3) are bent around the conductive wires (2) and keep the latter at a distance from the flat electrode (4), and that by compressing the contact fabric (1) the conductive wires (2) are elastically deformed, the resulting on these Wave back at d he tissue surface reach and thereby come into contact with the flat electrode (4). 2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, dass das Kontaktgewebe (1) auf einer stabilen Unter­lage (6) ruht und dass auf dem Kontaktgewebe ein flexibler Deckbelag (5, 8) angeordnet ist, der den zur Kontaktgabe ange­wandten äusseren Druck auf das Kontaktgewebe überträgt und letzteres gegen störende äussere Einflüsse schützt.2. Switching device according to claim 1, characterized in that the contact fabric (1) rests on a stable base (6) and that on the contact fabric a more flexible Covering (5, 8) is arranged, which transmits the external pressure applied to the contact to the contact tissue and protects the latter against disturbing external influences. 3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass der flexible Deckbelag durch eine Folie (8) aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff gebildet ist.3. Switching device according to claim 2, characterized in that the flexible cover is formed by a film (8) made of an electrically non-conductive plastic. 4. Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass in die Kunststoffolie (8) ein feinmaschiges, elektrisch leitendes Schutzgewebe (9) einlaminiert ist, das un­ter dem Deckbelag befindliche Schaltungselemente und_-anordnun­gen gegen den Einfluss elektrischer und elektromagnetischer Störfelder schützt.4. Switching device according to claim 3, characterized in that a fine-meshed, electrically conductive protective fabric (9) is laminated into the plastic film (8), which protects circuit elements and arrangements located under the cover layer against the influence of electrical and electromagnetic interference fields. 5. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass die stabile Unterlage (6) und/oder der Deckbelag (8) wenigstens eine Flachelektrode (7, 9) bilden bzw. aufweisen.5. Switching device according to claim 2, characterized in that the stable base (6) and / or the cover layer (8) form or have at least one flat electrode (7, 9). 6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, dass die leitenden Drähte (2) des Kontaktgewebes (1) aus Metall, z.B. Kupfer, und die nichtleitenden Drähte (3) aus Kunststoff, z.B. Polyester, bestehen.6. Switching device according to claim 1, characterized in that the conductive wires (2) of the contact fabric (1) made of metal, e.g. Copper, and the non-conductive wires (3) made of plastic, e.g. Polyester. 7. Schalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­zeichent, dass das Verhältnis der Maschenweite (m) des Kontakt­gewebes (1) zu den im Mittel etwa gleichen Durchmessern (d, D) der leitenden und nichtleitenden Drähte (2, 3) so gewählt ist, dass die Biegebeanspruchung der leitenden Drähte (2) im elasti­schen Bereich bleibt.7. Switching device according to claim 6, characterized in that the ratio of the mesh size (m) of the contact fabric (1) to the on average approximately the same diameter (d, D) the conductive and non-conductive wires (2, 3) is selected so that the bending stress of the conductive wires (2) remains in the elastic range. 8. Schalteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, dass das genannte Verhältnis etwa 3:1 bis 8:1 beträgt.8. Switching device according to claim 7, characterized in that the said ratio is approximately 3: 1 to 8: 1. 9. Verfahren zur Herstellung der Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktgewebe zur Erzielung eines stabilen Schaltverhaltens künstlich gealtert wird.9. The method for producing the switching device according to claim 1, characterized in that the contact fabric is artificially aged to achieve a stable switching behavior. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontakgewebe einem Walzprozess unterzogen wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the contact fabric is subjected to a rolling process. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktgewebe einem Wärmeprozess unterzogen wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the contact fabric is subjected to a heating process.
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