EP0405079B1 - Contact membrane for key switches - Google Patents
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- EP0405079B1 EP0405079B1 EP90107215A EP90107215A EP0405079B1 EP 0405079 B1 EP0405079 B1 EP 0405079B1 EP 90107215 A EP90107215 A EP 90107215A EP 90107215 A EP90107215 A EP 90107215A EP 0405079 B1 EP0405079 B1 EP 0405079B1
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- longitudinal web
- central longitudinal
- contact
- switching element
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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
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- 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
- H01H13/26—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members
- H01H13/36—Snap-action arrangements depending upon deformation of elastic members using flexing of blade springs
- H01H13/38—Single blade moved across dead-centre position
Definitions
- the present invention relates to a contact membrane for a switching element of a push-button switch according to the preamble of claim 1 and to a switching element according to the preamble of claim 10.
- the contact membrane for the switching element of a push button switch is known.
- the contact membrane consists of a rectangular frame, which is connected to a central, diametrical longitudinal web or made in one piece.
- the longitudinal parts are provided with two folded edges.
- the curved intermediate piece lying in between is shaped into a cone shell so that they form two support points. With these, they are in the installed state on contacts fixed to the housing. This deformation shortens the longitudinal parts compared to the central longitudinal web, so that it is under compressive stress and bulges upwards; the longitudinal parts in turn are under appropriate tension.
- each longitudinal part of the rectangular frame is shortened in its longitudinal center by a V- or ⁇ -shaped upwardly curved bead, whereby the central longitudinal web is arched upwards with elastic deformation.
- each outer corner of the rectangular frame is provided with a mandrel which is bent downwards at right angles to the frame parts and is intended to be anchored in the bottom of the switching element and thereby to hold the contact membrane with its four corners on the bottom of the switching element.
- This gives the contact membrane which is firmly connected to a connection contact tab, the pretension which enables it to spring back into the rest position.
- a flat or slightly curved contact element is also arranged below the central longitudinal web of the rectangular frame, which serves as the second electrical connection element of the switching element.
- the contact membrane is attached to the bottom of the switching element in such a way that the central longitudinal web concavely bulges the bottom of the switching element and completely assumes its rest or first jumping position and is therefore stable.
- the central longitudinal web By exerting pressure on the central longitudinal web of the frame by means of a displaceably mounted button housed in a switch housing fastened to the switching element, the central longitudinal web can be pressed in the direction of the bottom of the switching element via its dead center, so that the longitudinal web strives, its other, the floor take the neighboring jump position.
- this second jump position of the longitudinal web is not fully reached, that is, it is not stable because the longitudinal web comes to lie on the contact element of the floor before it reaches its end position, as a result of which a conductive connection is established between the connection elements.
- the button When the button is released, the longitudinal web therefore jumps back to its first, upper jump position, in which the central longitudinal web of the frame is distanced from the contact element on the bottom of the switching element and is therefore electrically isolated.
- the object of the present invention is to provide a contact membrane of the type mentioned, which is mechanically little stressed when it is actuated and conveys a pronounced switching sensation, that is to say in which, for reliable contact, a greater force is only applied over a short distance of the entire switching path central longitudinal web of the frame of the contact membrane must be exercised.
- the contact membrane according to the invention has the features stated in the characterizing part of patent claim 1.
- the invention also relates to a switching element with a contact membrane according to claim 1.
- the switching element according to the invention is defined in claim 10.
- a switch housing with a switch button can be placed on the switching element according to the invention in a simple manner, the arrangement of the switch button in the switch housing not being able to influence the switching characteristic of the switching element, and in particular not disadvantageously, since the actuating mechanism of the contact membrane is included in the switching element.
- the present contact membrane consists of a stamped sheet metal, one-piece frame 1, 1 ', which has two longitudinal parts 2, two transverse parts 3 and a central longitudinal web 4. Furthermore, the two longitudinal parts 2 are provided in the longitudinal direction in the center, each with a laterally outer, with the frame 1, 1 'connected and integrally manufactured fastening tab 5 in the form of an eyelet. Adjacent to the fastening tab 5, the longitudinal parts 2 are provided with beads 6 and 6 '(FIGS. 1 to 3), which are explained in more detail in FIGS. 2 and 3. From Fig.
- the frame 1, 1 ' is rounded in its inner and outer corner regions, and that the central longitudinal web 4 is stiffened in its central region by a greater width (or a greater thickness) than in its end regions, in which the longitudinal web 4 merges into the transverse parts 3 .
- the forces resulting therefrom by pressing down the central longitudinal web 4 are kept within narrow limits in terms of size and direction and are introduced into the transverse parts 3.
- the two to the flat bottom of the beads 6, 6 'coplanar mounting tab 5 of the frame 1, 1' form a support point 8 on a wall part, for example a floor, a switching element. They can also be used for attachment to the wall part by riveting, soldering or the like. 2 and 3, this wall part is indicated and designated 7. At least one of the fastening tabs 5 also serves as a fixed electrical connection element of the frame 1, 1 '.
- the beads 6 and 6 'of the longitudinal parts 2 indicated on both sides of the fastening tabs 5 in FIG. 1 are formed according to FIGS. 2 and 3 as bends with two rounded bending edges.
- the convex shape of the frame 1, 1 '(including the beads 6, 6') with respect to the support point 8 or the straight or concave shape of the central longitudinal web 4 can preferably be achieved by a predominantly plastic shaping such as punching, rolling, pressing, deep-drawing , Injection molding or die casting can be achieved.
- the preferred goal is for the contact membrane to have as little internal stress as possible in its rest position.
- the frame 1 is designed with the beads 6 in such a way that the longitudinal parts 2 lie in a plane approximately parallel to the support point 8 or the fastening tabs 5 and have an approximately flat and convex (upward) curve at the ends to have.
- the central longitudinal web 4 between the transverse parts 3 is bulged relatively strongly upwards relative to the longitudinal parts 2.
- the frame 1 'with the beads 6' is designed such that the central longitudinal web 4 is only slightly curved upwards, that is, approximately flat or parallel to the mounting tab 5.
- the longitudinal webs 2 are relatively strongly bent away from the beads 6 upward toward the ends of the central longitudinal web 4.
- the central longitudinal web 4 can now be exerted by exerting a force P acting vertically on it in its longitudinal center, with elastic deformation of all frame parts be pressed over a dead center, after overcoming the central longitudinal web 4 assumes a second jumping position.
- the second jump position is unstable if the shape of the frame 1, 1 'and the central longitudinal web 4 in the first jump position is caused by a largely permanent shape.
- the central longitudinal web 4 thus performs a tactile movement.
- this tactile movement is used to effect an electrical tactile contact in such a way that a fixed contact element, not shown in FIGS. 2 and 3, is arranged on the wall part 7 of the switching element below the central region of the longitudinal web 4 which momentarily closes and keeps the circuit with the connecting elements of the eyelets 5 while the force P is being applied (tapping).
- the contact membrane according to the invention described with reference to FIGS. 1 to 3 has the advantages that it lies loosely on a wall part of the switching element or can also be attached at only one or two points (fastening tab 5) and that when pushing through the central longitudinal web 4, the mechanical stress on all frame parts is considerably smaller, because the outer frame regions, including the transverse parts 3 of the frame 1, 1 ', can yield to the stress in the direction of all three spatial axes. Above all, however, the contact membrane according to the invention becomes a cheaper one Switching or keying characteristics achieved, which is explained below with reference to FIG. 4.
- the force P required to actuate the contact membrane built into a switching element housing is given in approximate curves as a function of the path length L of the central longitudinal web, specifically by curve I for the known one fastened in all four corners of the frame Contact membrane, through curve II for the inventive contact membrane according to FIGS. 1 and 2, and through curve III for the inventive contact membrane according to FIGS. 1 and 3. From this, the following can be seen:
- the force P to be initially applied from the starting position A is low and only increases with an increasing path length L to an approximately equally large maximum value in the dead center position B.
- the force P then drops steeply to a low value up to the contact position C.
- This contact membrane can thus be operated reliably by tapping it much more easily, that is, it conveys a much more favorable tactile sensation.
- FIGS. 5 to 10 An embodiment of a circuit element according to the invention containing the contact membrane according to FIGS. 1 to 3 is shown in FIGS. 5 to 10.
- the switching element 11 shown is composed of a pot-shaped base part 12 with a base 13 and a collar 14, from the contact membrane attached to the base 12 in the form of the frame 1 of FIGS. 1 to 3, from a movable in the base part 12 and on the central longitudinal web 4 of the frame 1 adjacent plate 15, which is provided with projecting retaining cams 16 for an actuating element, not shown, and from a retaining flange 17 connected to the collar 14 of the base part 12 for the movable plate 15.
- the frame 1 On the inside of the bottom 13 of the base part 12, the frame 1 is held on its fastening tabs 5 (FIG.
- buttons 18 and the contact member 19 are connected to band-shaped conductors 20 and 21 embedded in the base 13, which are guided to the outside of the base part 12. 7 and 10, the conductors 20, 21 can be bent at right angles on the outside of the base part 12, for example, to be dashed when the switching element 11 is mounted on one in FIG. 7 shown carrier plate 22, for example a printed circuit board, to penetrate holes 23 of the carrier plate 22.
- each corner of the base 13 and the collar 14 of the base part 12 there is also a channel 24 which is perpendicular to the base 13 and which carries out the connecting conductors 25 of a display device 26 or 27 (FIGS. 8 to 10) inserted between the holding cams 16, for example a light emitting diode.
- a display device 26 or 27 FIGS. 8 to 10
- FIGS. 9 and 10 a first embodiment of such a display device 26 and in FIGS. 9 and 10
- a second embodiment of a display device 27 of different shape and dimensions are indicated or shown in broken lines.
- Diametrical projections 28 of the displaceable plate 15 serve to guide the plate 15 in the base part 12, for which purpose the collar 14 is provided with corresponding diametrical grooves 29 (FIG. 10). Furthermore, the holding cams 16 are provided with radially extending end plates 30 (FIGS. 7 and 10) in order to fix the position of the actuating element to be attached.
- the switching element 11 shown with the contact membrane 1 according to the invention is compact and versatile. It only has to be supplemented by an actuating element of any configuration that can be placed on the holding cams 16.
- the contact element can consist of spring steel or another electrically conductive and resilient material.
Landscapes
- Push-Button Switches (AREA)
- Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktmembrane für ein Schaltelement eines Tastschalters gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Schaltelement gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The present invention relates to a contact membrane for a switching element of a push-button switch according to the preamble of claim 1 and to a switching element according to the preamble of claim 10.
Aus der US-A-4 484 042 ist eine Kontaktmembrane für das Schaltelement eines Tastschalters bekannt. Die Kontaktmembrane besteht aus einem rechteckigen Rahmen, der mit einem mittigen, diametralen Längssteg verbunden bzw. einstückig gefertigt ist. Die Längsteile sind mit zwei Knickkanten versehen. Das dazwischen liegende, gebogene Zwischenstück ist einem Kegelmantel nachgeformt, so dass sie zwei Auflagepunkte bilden. Mit diesen liegen sie in eingebautem Zustand auf gehäusefesten Kontakten. Diese Verformung verkürzt die Längsteile gegenüber dem mittigen Längssteg, so dass dieser unter Druckspannung steht und sich nach oben wölbt; die Längsteile ihrerseits stehen unter entsprechender Zugspannung.From US-A-4 484 042 a contact membrane for the switching element of a push button switch is known. The contact membrane consists of a rectangular frame, which is connected to a central, diametrical longitudinal web or made in one piece. The longitudinal parts are provided with two folded edges. The curved intermediate piece lying in between is shaped into a cone shell so that they form two support points. With these, they are in the installed state on contacts fixed to the housing. This deformation shortens the longitudinal parts compared to the central longitudinal web, so that it is under compressive stress and bulges upwards; the longitudinal parts in turn are under appropriate tension.
Drückt eine Kraft vertikal von oben auf den Längssteg, steigt die Zugspannung in den Längsteilen. Deren Dehnung ist dabei so gering, dass der Längssteg nach unten wegknickt und dabei den offenen Kontakt schliesst. Bei jedem Schaltvorgang bewegen sich folglich die Auflagestellen der Kontaktmembrane auf den gehäusefesten Kontaktflächen nach aussen und zurück und bewirken einen mechanischen Verschleiss. Dieser führt an den Kontaktflächen zu einer Funkenerosion, die zusätzlich die Standzeit der Schalter verkürzt. Der notwendigen Vorspannung in der Kontaktmembrane für das Aufwölben des Längssteges überlagert sich während des Schaltvorganges die Betätigungskraft, was die mechanische Belastung der Kontaktmembrane erhöht und die Zahl der zulässigen Lastwechsel weiter verringert.If a force presses vertically from above onto the longitudinal web, the tensile stress in the longitudinal parts increases. Their elongation is so slight that the longitudinal web bends down and closes the open contact. With each switching operation, the contact points of the contact membrane on the contact surfaces fixed to the housing move outwards and backwards and cause mechanical wear. This leads to spark erosion at the contact surfaces, which also shortens the service life of the switches. The necessary pre-tension in the contact membrane for the arching of the longitudinal web the actuation force overlaps during the switching process, which increases the mechanical load on the contact membrane and further reduces the number of permissible load changes.
Zudem besteht bei dieser bekannten Kontaktmembrane keine Möglichkeit, an den Auflagestellen eine feste Verbindung zu den gehäusefesten Kontakten herzustellen. Sie muss auch, um wirksam sein zu können, mit ihren Rändern von der Schaltergehäusewand beabstandet und demzufolge fliegend im Schaltergehäuse gelagert sein. In einer bestimmten Lage kann sie nur durch eine vom Tastmechanismus ausgeübte Kraft festgehalten werden, was die Vorspannung weiter heraufsetzt und die Zahl der möglichen Lastwechsel bzw. Schaltvorgänge weiter verringert.In addition, with this known contact membrane there is no possibility of establishing a fixed connection to the contacts fixed to the housing at the support points. In order to be effective, it must also be spaced with its edges from the wall of the switch housing and consequently must be mounted on the fly in the switch housing. In a certain position, it can only be held by a force exerted by the feeler mechanism, which further increases the preload and further reduces the number of possible load changes or switching operations.
Heute sind von solchen Schaltern mindestens 10⁶ Schaltvorgänge verlangt, was diesen älteren Schalter überfordert. Überfordert ist er auch hinsichtlich seines Verlaufs der Betätigungskraft während eines Schaltvorganges.Today such switches require at least 10⁶ switching operations, which overwhelms this older switch. He is also overwhelmed with regard to the course of the actuating force during a switching operation.
Bei einer weiteren handelsüblichen rechteckförmigen Kontaktmembrane ist jedes Längsteil des rechteckförmigen Rahmens in seiner Längsmitte durch eine V- oder Ω-förmige nach oben gewölbten Sicke verkürzt, wodurch der mittige Längssteg unter elastischer Verformung nach oben gewölbt wird. Ferner ist jede äussere Ecke des rechteckförmigen Rahmens mit einem gegenüber den Rahmenteilen rechtwinklig nach unten abgebogenen Dorn versehen, der dazu bestimmt ist, im Boden des Schaltelements verankert zu werden und dadurch die Kontaktmembrane mit ihren vier Ecken auf dem Boden des Schaltelements festzuhalten. Dadurch erhält die mit einer Anschlusskontaktfahne fest verbundene Kontaktmembrane jene Vorspannung, die ihr ein Rückspringen in die Ruhelage ermöglicht. Auf der Innenseite des Bodens ist zudem unterhalb des mittigen Längsstegs des rechteckförmigen Rahmens ein flaches bzw. leicht gewölbtes Kontaktorgan angeordnet, das als das zweite elektrische Anschlusselement des Schaltelements dient.In a further commercially available rectangular contact membrane, each longitudinal part of the rectangular frame is shortened in its longitudinal center by a V- or Ω-shaped upwardly curved bead, whereby the central longitudinal web is arched upwards with elastic deformation. Furthermore, each outer corner of the rectangular frame is provided with a mandrel which is bent downwards at right angles to the frame parts and is intended to be anchored in the bottom of the switching element and thereby to hold the contact membrane with its four corners on the bottom of the switching element. This gives the contact membrane, which is firmly connected to a connection contact tab, the pretension which enables it to spring back into the rest position. On the inside of the floor, a flat or slightly curved contact element is also arranged below the central longitudinal web of the rectangular frame, which serves as the second electrical connection element of the switching element.
Die Kontaktmembrane ist am Boden des Schaltelements derart befestigt, dass der mittige Längssteg den Boden des Schaltelements konkav überwölbt und seine Ruhe- bzw. erste Sprunglage vollständig einnimmt und damit stabil ist. Durch Druckausübung auf den mittigen Längssteg des Rahmens mittels einer in einem auf dem Schaltelement befestigten Schaltergehäuse untergebrachten, verschiebbar gelagerten Taste kann der mittige Längssteg in Richtung zum Boden des Schaltelements über seinen Totpunkt gedrückt werden, so dass der Längssteg bestrebt ist, seine andere, dem Boden benachbarte Sprunglage einzunehmen. Diese zweite Sprunglage des Längsstegs wird aber nicht ganz erreicht, das heisst, sie ist nicht stabil, weil der Längssteg vor Erreichen seiner Endlage auf das Kontaktorgan des Bodens zu liegen kommt, wodurch eine leitende Verbindung zwischen den Anschlusselementen hergestellt wird. Beim Loslassen der Taste springt deshalb der Längssteg sofort in seine erstgenannte, obere Sprunglage zurück, in welcher der mittige Längssteg des Rahmens vom Kontaktorgan auf dem Boden des Schaltelements distanziert und somit elektrisch getrennt ist.The contact membrane is attached to the bottom of the switching element in such a way that the central longitudinal web concavely bulges the bottom of the switching element and completely assumes its rest or first jumping position and is therefore stable. By exerting pressure on the central longitudinal web of the frame by means of a displaceably mounted button housed in a switch housing fastened to the switching element, the central longitudinal web can be pressed in the direction of the bottom of the switching element via its dead center, so that the longitudinal web strives, its other, the floor take the neighboring jump position. However, this second jump position of the longitudinal web is not fully reached, that is, it is not stable because the longitudinal web comes to lie on the contact element of the floor before it reaches its end position, as a result of which a conductive connection is established between the connection elements. When the button is released, the longitudinal web therefore jumps back to its first, upper jump position, in which the central longitudinal web of the frame is distanced from the contact element on the bottom of the switching element and is therefore electrically isolated.
Die bekannte Kontaktmembrane und ihre Art der Befestigung am Boden eines Schaltelementes zeigen vorallem zwei Nachteile.The known contact membrane and its type of attachment to the bottom of a switching element show two disadvantages.
Erstens erfolgt beim Durchdrücken des mittigen Längssteges, eine starke Materialbeanspruchung des ganzen Rahmens mit entsprechender Bruchgefahr, weil alle vier Ecken des rechteckförmigen Rahmens am Boden des Schaltelements fest verankert sind und deshalb den beim Durchdrücken wirksamen Kräften nicht nachgeben können. Dies kann teilweise durch eine elastische Lagerung von zwei diagonalen Ecken behoben werden. Zweitens ergibt sich wegen der Verankerung der vier Ecken des Rahmens im Boden des Schaltelements eine nachteilige Schaltcharakteristik, indem praktisch über den ganzen Schaltweg eine nur wenig varierende Kraft auf den mittigen Längssteg des Rahmens ausgeübt werden muss.First, when the central longitudinal web is pushed through, the entire frame is subjected to heavy material stress with a corresponding risk of breakage, because all four corners of the rectangular frame are firmly anchored to the bottom of the switching element and therefore cannot give in to the forces which are effective when pressing through. This can be partially remedied by elastic storage of two diagonal corners. Secondly, because of the anchoring of the four corners of the frame in the bottom of the switching element, there is a disadvantageous switching characteristic in that a force which varies only slightly over the entire switching path has to be exerted on the central longitudinal web of the frame.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Kontaktmembrane der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei ihrer Betätigung mechanisch wenig beansprucht ist und ein ausgeprägtes Schaltgefühl vermittelt, das heisst, bei welcher zur sicheren Kontaktgabe eine grössere Kraft nur über eine kurze Wegstrecke des gesamten Schaltweges auf den mittigen Längssteg des Rahmens der Kontaktmembrane ausgeübt werden muss.The object of the present invention is to provide a contact membrane of the type mentioned, which is mechanically little stressed when it is actuated and conveys a pronounced switching sensation, that is to say in which, for reliable contact, a greater force is only applied over a short distance of the entire switching path central longitudinal web of the frame of the contact membrane must be exercised.
Die erfindungsgemässe Kontaktmembrane weist die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale auf.The contact membrane according to the invention has the features stated in the characterizing part of patent claim 1.
Die Erfindung bezieht sich zudem auf ein Schaltelement mit einer Kontaktmembrane gemäss Patentanspruch 1, Das erfindungsgemässe Schaltelement ist im Patentanspruch 10 definiert.The invention also relates to a switching element with a contact membrane according to claim 1. The switching element according to the invention is defined in claim 10.
Auf das erfindungsgemässe Schaltelement kann ein Schaltergehäuse mit einer Schalttaste in einfacher Weise aufgesetzt werden, wobei die Anordnung der Schalttaste im Schaltergehäuse die Schaltcharakteristik des Schaltelements nicht, und insbesondere nicht nachteilig beeinflussen kann, da der Betätigungsmechanismus der Kontaktmembrane im Schaltelement eingeschlossen ist.A switch housing with a switch button can be placed on the switching element according to the invention in a simple manner, the arrangement of the switch button in the switch housing not being able to influence the switching characteristic of the switching element, and in particular not disadvantageously, since the actuating mechanism of the contact membrane is included in the switching element.
Beim Niederdrücken der Schalttaste entsteht eine gut wahrnehmbare Kraftspitze, so dass auch bei einem blossen Antippen des Schalters eine sichere, mit dem Tastfinger fühlbare Kontaktgabe erzielt oder mit anderen Worten ein erhöhtes Tastgefühl erreicht wird.When the switch button is depressed, an easily perceptible peak of force is created, so that even when the switch is simply tapped, reliable contact can be felt with the touch finger or, in other words, an increased tactile sensation is achieved.
Ausführungsbeispiele der Erfindungsgegenstände werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Draufsicht auf zwei Ausführungsformen der erfindungsgemässen Kontaktmembrane;
- Fig. 2
- eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Kontaktmembrane gemäss Fig. 1;
- Fig. 3
- eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Kontaktmembrane gemäss Fig. 1;
- Fig. 4
- ein Diagramm der auf den mittigen Längssteg des Rahmens auszuübenden Kräfte in Abhängigkeit von der Betätigungsweglänge für die eingangs erwähnte bekannte Kontaktmembrane und die beiden erfindungsgemässen Kontaktmembranen gemäss Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 1 und 3;
- Fig. 5
- eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Schaltelements;
- Fig. 6
- eine Draufsicht auf den Innenraum des Schaltelements der Fig. 5;
- Fig. 7
- eine Seitenansicht des Schaltelements der Fig. 5;
- Fig. 8
- einen Schnitt durch das Schaltelement längs der Linie VIII-VIII in Fig. 5;
- Fig. 9
- einen Schnitt durch das Schaltelement längs der Linie IX-IX in Fig. 5; und
- Fig. 10
- eine perspektivische Explosionsdarstellung des Schaltelements gemäss Fig. 5 bis 9.
- Fig. 1
- a plan view of two embodiments of the contact membrane according to the invention;
- Fig. 2
- a side view of a first embodiment of the inventive contact membrane according to FIG. 1;
- Fig. 3
- a side view of a second embodiment of the inventive contact membrane according to FIG. 1;
- Fig. 4
- a diagram of the forces to be exerted on the central longitudinal web of the frame as a function of the actuation path length for the known contact membrane mentioned at the outset and the two contact membranes according to the invention according to FIGS. 1 and 2 or FIGS. 1 and 3;
- Fig. 5
- a plan view of an embodiment of the switching element according to the invention;
- Fig. 6
- a plan view of the interior of the switching element of FIG. 5;
- Fig. 7
- a side view of the switching element of Fig. 5;
- Fig. 8
- a section through the switching element along the line VIII-VIII in Fig. 5;
- Fig. 9
- a section through the switching element along the line IX-IX in Fig. 5; and
- Fig. 10
- a perspective exploded view of the switching element according to FIGS. 5 to 9.
Gemäss Fig. 1 besteht die vorliegende Kontaktmembrane aus einem aus Blech gestanzten, einstückigen Rahmen 1, 1′, der zwei Längsteile 2, zwei Querteile 3 und einen mittigen Längssteg 4 aufweist. Ferner sind die beiden Längsteile 2 in Längsrichtung mittig mit je einem seitlich äusseren, mit dem Rahmen 1, 1′ zusammenhängenden und einstückig gefertigten Befestigungslappen 5 in Form einer Öse versehen. Angrenzend an den Befestigungslappen 5 sind die Längsteile 2 mit Sicken 6 bzw. 6′ (Fig. 1 bis 3) versehen, die in den Fig. 2 bzw. 3 näher erläutert sind. Aus Fig. 1 ist zudem ersichtlich, dass der Rahmen 1, 1′ in seinen inneren und äusseren Eckbereichen abgerundet ist, und dass der mittige Längssteg 4 in seinem mittleren Bereich durch eine grössere Breite (oder eine grössere Dicke) versteift ist als in seinen Endbereichen, in welchen der Längssteg 4 in die Querteile 3 übergeht. Die durch ein Niederdrücken des mittigen Längssteges 4 daraus resultierenden Kräfte werden hinsichtlich Grösse und Richtung innerhalb enger Grenzen gehalten und in die Querteile 3 eingeleitet.1, the present contact membrane consists of a stamped sheet metal, one-piece frame 1, 1 ', which has two
Die beiden zum ebenen Grund der Sicken 6, 6′ koplanaren Befestigungslappen 5 des Rahmens 1, 1′ bilden eine Auflagestelle 8 an einem Wandteil, zum Beispiel einem Boden, eines Schaltelements. Sie können zusätzlich auch der Befestigung am Wandteil durch Nieten, Löten oder dgl. dienen. In den Fig. 2 und 3 ist dieses Wandteil angedeutet und mit 7 bezeichnet. Mindestens einer der Befestigungslappen 5 dient gleichzeitig als festes elektrisches Anschlusselement des Rahmens 1, 1′.The two to the flat bottom of the
Die beidseitig der Befestigungslappen 5 in Fig. 1 angedeuteten Sicken 6 bzw. 6′ der Längsteile 2 sind gemäss den Fig. 2 bzw. 3 als Ausbiegungen mit zwei gerundeten Biegekanten ausgebildet. Die mit Bezug auf die Auflagestelle 8 konvexe Form des Rahmens 1, 1′ (einschliesslich der Sicken 6, 6′) bzw. die gerade oder konkave Form des mittigen Längssteges 4 können vorzugsweise durch eine vorwiegend plastische Formgebung wie Stanzen, Rollen, Pressen, Tiefziehen, Spritz- oder Druckgiessen erreicht werden. Bevorzugtes Ziel ist, dass die Kontaktmembrane in ihrer Ruhelage möglichst wenig innere Spannungen aufweist.The
Im Zustand abwesender äusserer Krafteinwirkung nehmen die Längsteile 2 und der mittige Längssteg 4 relativ zueinander ausgebauchte Lagen an. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Rahmen 1 mit den Sicken 6 derart ausgeführt, dass die Längsteile 2 in einer zur Auflagestelle 8 bzw. den Befestigungslappen 5 näherungsweise parallelen Ebene liegen und einen angenähert ebenen und an den Enden konvex (nach oben) gebogenen Verlauf haben. Entsprechend ist der mittige Längssteg 4 zwischen den Querteilen 3 gegenüber den Längsteilen 2 relativ stark nach oben ausgebaucht. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Rahmen 1′ mit den Sicken 6′ derart gestaltet, dass der mittige Längssteg 4 nur wenig nach oben gewölbt ist, das heisst, angenähert eben bzw. parallel zu den Befestigungslappen 5 verläuft. Demgegenüber sind die Längsstege 2 von den Sicken 6 weg relativ stark nach oben gegen die Enden des mittigen Längssteges 4 gebogen.When there is no external force, the
Bei beiden Beispielen gehen im Bereich der Querteile 3 der Rahmen 1, 1′ einerseits und der mittige Längssteg 4 anderseits tangentenartig ineinander über. Zwischen den Sprunglagen und in diesen selbst werden durch diese schleifenden Übergänge örtliche Spannungsspitzen vermieden.In both examples, in the area of the transverse parts 3 of the frame 1, 1 'on the one hand and the central
In an sich bekannter Weise kann nun der mittige Längssteg 4 durch Ausübung einer senkrecht auf ihn in seiner Längsmitte einwirkenden Kraft P unter elastischer Verformung aller Rahmenteile über einen Totpunkt gedrückt werden, nach dessen Überwindung der mittige Längssteg 4 eine zweite Sprunglage einnimmt. Die zweite Sprunglage ist instabil, wenn die Form des Rahmens 1, 1′ und des mittigen Längssteges 4 in der ersten Sprunglage durch eine weitgehend bleibende Formgebung verursacht ist. Bei Ausübung und nachfolgender Aufhebung der Kraft P vollzieht der mittige Längssteg 4 somit eine Tastbewegung. Diese Tastbewegung wird, wie bekannt ist, zur Bewirkung eines elektrischen Tastkontaktes in der Weise ausgenutzt, dass auf dem Wandteil 7 des Schaltelements unterhalb des Mittenbereichs des Längsstegs 4 ein in den Fig. 2 und 3 nicht dargestelltes, festes und mit Anschlusselementen versehenes Kontaktorgan angeordnet wird, das während der Dauer der Ausübung der Kraft P (Antippen) den Stromkreis mit den Anschlusselementen der Ösen 5 momentan schliesst und geschlossen hält.In a manner known per se, the central
Gegenüber der eingangs erwähnten, bekannten Kontaktmembrane weist die anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebene, erfindungsgemässe Kontaktmembrane einmal die Vorteile auf, dass sie auf einem Wandteil des Schaltelements lose aufliegen oder auch an nur einer oder zwei Stellen (Befestigungslappen 5) befestigt werden kann und dass beim Durchdrücken des mittigen Längssteges 4 die mechanische Beanspruchung aller Rahmenteile wesentlich kleiner ist, weil die äusseren Rahmenbereiche einschliesslich der Querteile 3 des Rahmens 1, 1′ in Richtung aller drei Raumachsen auf die Beanspruchung ausweichen können. Vorallem aber wird bei der erfindungsgemässen Kontaktmembrane eine günstigere Schalt- oder Tastcharakteristik erzielt, was nachfolgend anhand der Fig. 4 erläutert wird.Compared to the known contact membrane mentioned at the outset, the contact membrane according to the invention described with reference to FIGS. 1 to 3 has the advantages that it lies loosely on a wall part of the switching element or can also be attached at only one or two points (fastening tab 5) and that when pushing through the central
Im Diagramm der Fig. 4 ist die zur Betätigung der in ein Schaltelementgehäuse eingebauten Kontaktmembrane erforderliche Kraft P in Abhängigkeit von der Weglänge L des mittigen Längsstegs in angenäherten Kurvenverläufen angegeben, und zwar durch die Kurve I für die bekannte, in allen vier Ecken des Rahmens befestigte Kontaktmembrane, durch die Kurve II für die erfindungsgemässe Kontaktmembrane gemäss Fig. 1 und 2, und durch die Kurve III für die erfindungsgemässe Kontaktmembrane gemäss Fig. 1 und 3. Hieraus ist folgendes ersichtlich:In the diagram of FIG. 4, the force P required to actuate the contact membrane built into a switching element housing is given in approximate curves as a function of the path length L of the central longitudinal web, specifically by curve I for the known one fastened in all four corners of the frame Contact membrane, through curve II for the inventive contact membrane according to FIGS. 1 and 2, and through curve III for the inventive contact membrane according to FIGS. 1 and 3. From this, the following can be seen:
Bei der bekannten Kontaktmembrane (Kurve I) ist aus der Ausgangslage A bis zum Erreichen der Totpunktlage B des mittigen Längssteges eine erst steil ansteigende, dann sich abflachende Kraft P erforderlich, worauf die Kraft P bis zum Erreichen der Kontaktlage C relativ wenig abnimmt.In the known contact membrane (curve I), from the starting position A to the dead center position B of the central longitudinal web, a steeply increasing, then flattening force P is required, whereupon the force P decreases relatively little until the contact position C is reached.
Bei der erfindungsgemässen Kontaktmembrane gemäss Fig. 1 und 2 (Kurve II) ist die aus der Ausgangslage A vorerst aufzubringende Kraft P gering und steigt erst bei zunehmender Weglänge L auf einen etwa gleich grossen Maximalwert in der Totpunktlage B an. Hierauf fällt die Kraft P bis zur Kontaktlage C steil auf einen geringen Wert ab. Somit lässt sich diese Kontaktmembrane durch ein wesentlich leichteres Antippen zuverlässig betätigen, das heisst, sie vermittelt ein wesentlich günstigeres Tastgefühl.1 and 2 (curve II), the force P to be initially applied from the starting position A is low and only increases with an increasing path length L to an approximately equally large maximum value in the dead center position B. The force P then drops steeply to a low value up to the contact position C. This contact membrane can thus be operated reliably by tapping it much more easily, that is, it conveys a much more favorable tactile sensation.
Noch günstiger ist diese Sprungcharakteristik bei der erfindungsgemässen Kontaktmembrane gemäss Fig. 1 und 3 (Kurve III), weil bei dieser Ausführungsform der Verlauf der Kraft P im Bereich der Totpunktlage B eine ausgesprochene Spitze aufweist.This jump characteristic is even more favorable in the case of the contact membrane according to the invention according to FIGS. 1 and 3 (curve III), because in this embodiment the course of the force P in the region of the dead center position B has a pronounced peak.
Eine Ausführungsform eines die Kontaktmembrane gemäss den Fig. 1 bis 3 enthaltenden Schaltungselements gemäss der Erfindung ist in den Fig. 5 bis 10 dargestellt. Das dargestellte Schaltelement 11 setzt sich zusammen aus einem topfförmigen Sockelteil 12 mit einem Boden 13 und einem Kragen 14, aus der auf dem Boden 12 befestigten Kontaktmembrane in Form des Rahmens 1 der Fig. 1 bis 3, aus einem im Sockelteil 12 verschiebbaren und auf dem mittigen Längssteg 4 des Rahmens 1 anliegenden Platte 15, die mit vorstehenden Haltenocken 16 für ein nicht dargestelltes Betätigungselement versehen ist, und aus einem mit dem Kragen 14 des Sockelteils 12 verbundenen Rückhalteflansch 17 für die bewegliche Platte 15. Auf der Innenseite des Bodens 13 des Sockelteils 12 ist der Rahmen 1 an seinen Befestigungslappen 5 (Fig. 1) seiner Längsteile 2 durch beispielsweise zwei nietartige Knöpfe 18 festgehalten. In der Mitte des Bodens 13 ist ein knopfartiges Kontaktorgan 19 für den mittigen Längssteg 4 des Rahmens 1 angeordnet. Sowohl die Knöpfe 18 als auch das Kontaktorgan 19 sind mit bandförmigen, in den Boden 13 eingebetteten Leitern 20 bzw. 21 verbunden, die an die Aussenseite des Sockelteils 12 geführt sind. Gemäss Fig. 7 und 10 können die Leiter 20, 21 an der Aussenseite des Sockelteils 12 beispielsweise rechtwinklig abgebogen sein, um bei der Montage des Schaltelements 11 auf einer in Fig. 7 gestrichelt dargestellten Trägerplatte 22, zum Beispiel einer Printplatte, Löcher 23 der Trägerplatte 22 zu durchdringen.An embodiment of a circuit element according to the invention containing the contact membrane according to FIGS. 1 to 3 is shown in FIGS. 5 to 10. The switching
In jeder Ecke des Bodens 13 und des Kragens 14 des Sockelteils 12 ist zudem ein zum Boden 13 senkrechter Kanal 24 ausgebildet, welcher die Durchführung der Anschlussleiter 25 einer zwischen die Haltenocken 16 eingesetzten Anzeigevorrichtung 26 bzw. 27 (Fig. 8 bis 10), beispielsweise einer Leuchtdiode, erlaubt. In der Fig. 8 ist eine erste Ausführungsform einer solchen Anzeigevorrichtung 26 und in den Fig. 9 und 10 eine zweite Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung 27 anderer Form und Abmessungen gestrichelt angedeutet bzw. dargestellt.In each corner of the
Diametrale Vorsprünge 28 der verschiebbaren Platte 15 (Fig. 8 und 10) dienen der Führung der Platte 15 im Sockelteil 12, wozu dessen Kragen 14 mit entsprechenden diametralen Nuten 29 (Fig. 10) versehen ist. Ferner sind die Haltenocken 16 mit radial verlaufenden Abschlussplättchen 30 (Fig. 7 und 10) versehen, um die Lage des aufzusetzenden Betätigungselementes zu fixieren.
Es ist ersichtlich, dass das dargestellte Schaltelement 11 mit der erfindungsgemässen Kontaktmembrane 1 kompakt und vielseitig einsetzbar ist. Es muss einzig durch ein auf die Haltenocken 16 aufsetzbares Betätigungselement beliebiger Konfiguration ergänzt werden.It can be seen that the switching
Die Form des Rahmens 1, 1′ braucht nicht notwendigerweise rechteckig zu sein. Es sind auch kreisrunde oder elliptische Formen möglich. In jedem Fall aber sollte die relative Ausbauchung des Rahmens 1, 10 und des mittigen Längssteges 4 durch eine vorwiegend plastische Formgebung aller Teile der Kontaktmembrane gegeben sein. Das Kontaktelement kann aus Federstahl oder einem anderen, elektrisch leitenden und federnden Werkstoff bestehen.The shape of the frame 1, 1 'need not necessarily be rectangular. They are also circular or elliptical Shapes possible. In any case, however, the relative bulge of the frame 1, 10 and the central
Claims (14)
- Contact diaphragm for a switching element of a push-button switch, consisting of a frame (1, 1′) and a diametrical central longitudinal web (4), the frame (1, 1′) having two longitudinal parts (2) on opposite sides of the longitudinal web (4) as well as two transverse sides (3) connecting the ends of the longitudinal parts (2) to the ends of the longitudinal web (4) and the frame (1, 1′) and the central longitudinal web (4) being domed relative to one another in such a manner that by means of the exertion (P) of pressure the central longitudinal web (4) can be brought in each case into one of two snap positions, one of which is provided as quiescent position and the other as contact position for making contact with a fixed contact member of the switching element, and the longitudinal parts (2) of the frame (1, 1′) having in their longitudinal centre two support points (8) on opposite sides of the longitudinal web (4), characterized in that the longitudinal parts (2) are each provided in their longitudinal centre with a bead (6, 6′), which beads (6, 6′) form with their bottom one flat support point (8) each.
- Contact diaphragm according to Claim 1, characterized in that the frame (1, 1′) is convexly curved with respect to the support points (8) at least in those regions where the central longitudinal web (4) merges with the frame (1, 1′).
- Contact diaphragm according to Claim 2, characterized in that the central region of the central longitudinal web (4) is straight or slightly concavely curved with respect to the support points (8).
- Contact diaphragm according to Claim 2, characterized in that the central region of the central longitudinal web (4) is concavely curved with respect to the support points (8).
- Contact diaphragm according to Claim 3 or 4, characterized in that the central longitudinal web (4) merges tangentially on its ends with the frame (1, 1′).
- Contact diaphragm according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the form of the frame (1, 1′) and of the central longitudinal web (4) is caused in the quiescent position by a largely plastic forming in such a manner that when the central longitudinal web is cut through the form is essentially maintained.
- Contact diaphragm according to Claim 1, characterized in that the support points (8) have fastening lugs (5) which are integrally constructed with the frame (1, 1′) and project laterally in the region of the beads (6).
- Contact diaphragm according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the corner regions of the frame (1, 1′) are rounded on the inside and the outside.
- Contact diaphragm according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the central longitudinal web (4) has in its central region a larger cross-sectional area than in its end regions.
- Switching element having a contact diaphragm according to one of Claims 1 to 9, characterized by a pot-shaped base part (12) having a bottom (13) and, formed thereon, a collar (14), the support points (8) of the frame (1, 1′) being connected to electrically conducting connection members (18) in the bottom (13), and the bottom (13) being provided with a contact member (19) for the central longitudinal web (4) of the frame (1, 1′), and by a plate (15), arranged in the collar (14) of the base part (12) so as to be axially displaceable, which bears on the central longitudinal web (4) of the frame (1, 1′) and whose displacement path is limited, on the one side, by a retaining flange (17) fastened to the collar (14) of the base part (12) and, on the other side, by the contact member (19).
- Switching element according to Claim 10, characterized in that the electrical connection members (18) and the contact member (19) are connected to strip-shaped conductors (20, 21), embedded in the bottom (13) of the base part (12), which project outwardly over the base part (12) on the side.
- Switching element according to Claim 10 or 11, characterized in that the contact diaphragm is firmly connected to the connection members (18).
- Switching element according to Claim 10 or 11, characterized in that the displaceable plate (15) is provided with means (16), for example with protruding cams, for the purpose of interacting with the movable actuating member of a switch housing which has been fitted thereon.
- Switching element according to one of Claims 10 to 13, characterized in that the base part (12) is provided with means (24) for bushing connecting conductors (25) of a display device (26, 27), for example a light-emitting diode, which display device can be accommodated on that side of the displaceable plate (15) which faces away from the bottom (13) of the base part (12).
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