NL1022408C2 - Druktoets met inwendige lichtgever. - Google Patents

Description

τ-y II 1'—| I || I .g"v *_-"·' ' J · -*«* » ·· rg -^1! -/I:-'" . ~

Korte aanduiding: Druktoets met inwendige lichtgever.

De uitvinding heeft betrekking op een druktoets volgens de aanhef van conclusie 1.

5 Een druktoets van deze soort is bekend uit EP-A-1143468. De bekende druktoets heeft een langwerpig basisdeel waarvan een eerste gedeelte binnen het huis van de druktoets aangebracht is en waarvan een tweede gedeelte zich buiten het huis bevindt. Het binnenste gedeelte van het basisdeel omvat een lamphouder waarin een lamp 10 gestoken kan worden. Het buitenste gedeelte van het basisdeel heeft evenwijdig aan de langsas van het basisdeel een vlak langwerpig kanaal waarin een printplaat met daarop een microschakelaar geschoven is. De printplaat met de microschakelaar wordt vastgehouden door wanden van het kanaal en door benen die van een onderkant van de 15 lamphouder uitgaan. Het basisdeel heeft in en bij de lamphouder een eerste paar en een tweede paar aansluitingen die geschikt zijn om door eenvoudige aanraking of aandrukking contact te maken met respectievelijk aansluitingen van een ingestoken lamp en aansluitingen van geleiders van de printplaat. Een in het huis 20 aangebracht schuifstuk heeft langs een binnenwand van het huis uitgaande van een uiteinde bij een bedieningstoets een axiaal been dat tussen de lamphouder en de microschakelaar eindigt in een radiaal buiten het huis stekende arm die op een bedieningsorgaan van de microschakelaar rust. Op de printplaat kan een connector aangebracht 25 zijn waarvan aansluitingen met geleiders van de printplaat verbonden zijn en die geschikt is voor elektrische verbinding met andere elektrische eenheden.

De bekende druktoets heeft als bezwaar dat de microschakelaar van een algemeen toegepast type is die voorafgaand aan montage op de 30 printplaat constructief gewijzigd moet worden. In het bijzonder moeten aansluitlippen van de microschakelaar geschikt afgeknipt of gebogen worden om op geleiders van de printplaat gesoldeerd te kunnen worden. Een ander bezwaar van de bekende druktoets is dat de afmetingen, zowel gezien over de langsas van de druktoets (de 35 inbouwdiepte van de druktoets) en gezien in een radiaal vlak (inbouwbreedte) groot zijn. Verder, omdat de printplaat met de 1n 224 08 - 2 - microschakelaar en met eventueel andere elektrische componenten zoals dioden buiten het huis aangebracht is, is de druktoets gevoelig voor beschadiging van deze componenten, in het bijzonder tijdens montage van de druktoets in een inrichting of bij vervanging van de lamp.

5 Verder verhinderen de oriëntatie en de locatie van de printplaat dat een andere externe printplaat met een aan een radiaal vlak van het huis evenwijdig hoofdvlak direct met een connector van de printplaat van de druktoets verbonden wordt. Dit maakt het aansluiten van de druktoets relatief lastig en duur. De druktoets omvat geen andere 10 veermiddelen dan die welke binnen de microschakelaar aanwezig zijn. Hierdoor is de afstand waarover de toets ingedrukt kan worden klein, te weten gelijk aan de afstand waarover het bedieningsorgaan van de microschakelaar ingedrukt kan worden. Daarnaast vereist het ontbreken van verdere veermiddelen voor een aantal toepassingen, zoals voor 15 gebruik in speelinrichtingen, dat de microschakelaar een robuuste component is, wat de toch al relatief hoge kosten van een microschakelaar nog hoger maakt. Verder heeft het basisdeel een ingewikkelde configuratie, wat nadelig voor de kostprijs van de druktoets is. Bovendien heeft het gebruik van een lamp als lichtgever 20 bezwaren met betrekking tot energieverbruik, ontwikkeling en afvoer van warmte en beperkte levensduur en daardoor hoge onderhoudskosten. Het bezwaar van een beperkte levensduur en hoge onderhoudskosten geldt tevens voor de microschakelaar.

Uit US-A-4.683.359 is een druktoets bekend die binnen het huis 25 een substraat heeft waarvan een hoofdvlak evenwijdig aan een radiaal vlak van het huis loopt. Op de printplaat is een schakelaar met een H centraal bedieningsorgaan aangebracht. Tussen een toets en de I schakelaar is een eerste lichtgever in de vorm van een elektro- I luminescerend paneel aangebracht en onbeweegbaar met het substraat I 30 verbonden. Naast de schakelaar is op het substraat en tegenover een I hoekgedeelte van de toets een tweede lichtgever in de vorm van een I lichtgevende diode aangebracht. Afschermmiddelen gaan tegen dat door de tweede lichtgever uitgestraald licht buiten het hoekgedeelte van de toets via de toets naar buiten treedt. De toets heeft in hoofdzaak 35 een U-vorm waarvan de benen zich naar het substraat uitstrekken. In I tegenoverliggende uitsparingen van de benen is evenwijdig aan het substraat een bedieningsbalk aangebracht waarmee het bedieningsorgaan H van de schakelaar bediend wordt. De schakelaar is geen zelfstandige I 22408 - 3 - component maar bestaat uit een aantal apart op het substraat aangebrachte componenten. Rekening houdend met een gewenste bepaalde mate van uniformiteit en betrouwbaarheid van de werking van de schakelaar maakt de niet-eenheids uitvoeringsvorm van de schakelaar 5 het vervaardigen van de druktoets ingewikkeld en duur. Verder is het elektro-luminescerende paneel ongeschikt voor het uitstralen van relatief veel licht, waardoor de druktoets ongeschikt is voor een aantal toepassingen, zoals voor speelinrichtingen. Verder omvatten de veermiddelen slechts een kleine centrale drukveer die een van de 10 componenten van de schakelaar is en die tussen de bedieningsbalk en een indrukbare elektrisch geleidende lamel van de schakelaar aangebracht is. Een dergelijke constructie is ongeschikt om met relatief grote kracht door een gebruiker bediend te worden, bijvoorbeeld wanneer de druktoets in een speelinrichting aangebracht 15 is.

Uit US-A-5.343.377 is een druktoets bekend die op afstand van een toets een printplaat omvat waarvan een hoofdvlak evenwijdig aan een radiaal vlak van een indrukrichting van de druktoets loopt. Centraal onder de toets zijn op de printplaat op de hoekpunten van 20 een vierkant lichtgevers, in het bijzonder LED's aangebracht. Op relatief grote radiale afstand van de lichtgevers, zelfs voorbij een projectie van de toets op de printplaat, zijn met een zodanige oriëntatie microschakelaars aangebracht dat verplaatsingsrichtingen van bedieningsorganen van de microschakelaars evenwijdig aan de 25 printplaat zijn. Een in de druktoets aangebracht schuifstuk heeft geschikte schuine oploopvlakken voor het bedienen van de bedieningsorganen van de microschakelaars. De bekende druktoets is relatief breed, ingewikkeld en duur. Verder is deze bekende druktoets ongeschikt om met grote kracht door een gebruiker bediend te worden, 30 bijvoorbeeld wanneer de druktoets in een speelinrichting aangebracht is. Bovendien is de indrukafstand ongewenst klein.

Uit US-A-5.373.132 is een druktoets met een langwerpig huis bekend dat aan een uiteinde een toets heeft en dat aan een ander uiteinde buiten het huis een printplaat met een aan een radiaal vlak 35 van het huis evenwijdig hoofdvlak heeft. Centraal op de printplaat is een microschakelaar aangebracht. Een aan de toets gekoppeld schuifstuk heeft een centraal gedeelte dat zich over een relatief grote afstand tot tegen een bedieningsorgaan van de microschakelaar λ n v v Ank Η uitstrekt. Het schuifstuk draagt een substraat waarvan een hoofdvlak loodrecht op een indrukrichting van de druktoets loopt en waarop langs een buitenrand een cirkelvormige lichtgever, in het bijzonder bestaande uit een aantal lichtgevende dioden, aangebracht is. Deze 5 bekende schakelaar omvat eveneens slechts veermiddelen die van de microschakelaar zijn, zodat alle hiervoor genoemde bezwaren van het gebruik van een microschakelaar ook voor deze bekende druktoets gelden. De buiten het huis aangebrachte printplaat maakt de druktoets gevoelig voor beschadiging. Het toepassen van twee substraten, een 10 uitwendig substraat met de microschakelaar en een inwendig substraat met de lichtgever, maakt de druktoets ingewikkeld en duur. De ringvormige lichtgever is voor een aantal toepassingen, zoals voor gebruik in speelinrichtingen, ongeschikt.

De uitvinding beoogt een druktoets te verschaffen die de 15 hiervoor genoemde bezwaren niet heeft.

Voor het bereiken van dit doel verschaft de uitvinding een druktoets als beschreven in conclusie 1.

Opgemerkt wordt dat een moderne goede microschakelaar doorgaans tot 1 miljoen schakelingen gegarandeerd wordt, terwijl een moderne 20 goede membraanschakelaar tot ruim 50 miljoen schakelingen I gegarandeerd wordt. Membraanschakelaars zijn compact, zeer uniform te vervaardigen en ongevoelig voor binnendringen van vervuilende stoffen. Een als lichtgever gebruikt halfgeleiderelement, zoals een lichtgevende diode (LED) heeft een zeer lange levensduur, is geschikt 25 om zelfs voor gebruik in speelinrichtingen voldoende licht af te I geven, verbruikt zeer weinig energie, ontwikkelt nauwelijks warmte en I heeft kleine afmetingen. De aansluitgeleiders of benen van de I lichtgever kunnen zelf voldoende stijf zijn om zonder verdere ondersteuning, zoals van een houder, een stabiele positie aan de H 30 lichtgever binnen de druktoets te geven. De tussen het huis en het I schuifstuk aangebrachte veermiddelen beschermen de schakelaar tegen I grote krachten. Hierdoor is de druktoets niet alleen eenvoudig en I goedkoop te vervaardigen maar is zo ook met een lange levensduur zeer betrouwbaar en robuust en bijvoorbeeld geschikt voor gebruik in 35 speelinrichtingen. Bovendien verschaffen deze veermiddelen een relatief grote indrukafstand, of slaglengte, waardoor het bedienen I van de druktoets en dus het schakelen van de schakelaar weinig I kritisch is en een groter bedieningsgemak verschaft wordt.

I 1 n o v .? : q - 5 -

Andere eigenschappen en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de hierna volgende toelichting van voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding in combinatie met de bijgevoegde tekeningen, waarin: 5 fig. 1 in perspectief een aanzicht toont van een druktoets waarin de uitvinding is toegepast; fig. 2 in perspectief de druktoets van fig. 1 met weggelaten huis toont; en fig. 3 een perspectivisch explosie-aanzicht van de in fig. 1 en 10 2 getoonde druktoets toont.

Fig. 1 toont een druktoets 1 waarin de uitvinding is toegepast.

De druktoets 1 omvat een langwerpig huis 2 met een uitwendige schroefdraad 3 en bij een eerste of bovenste uiteinde een kraag 4 die in een radiaal vlak van het huis 2 grotere afmetingen dan de 15 buitendiameter van de schroefdraad 3 heeft. Binnen de kraag 4 bevindt zich een ten minste gedeeltelijk lichtdoorlatende toets 5 die door een gebruiker in een indrukrichting 6, die evenwijdig aan een langsas van het huis 2 is, ingedrukt kan worden. Het indrukken van de toets 5 ondervindt een tegenkracht van hierna toegelichte veermiddelen. Aan 20 het tweede of onderste uiteinde heeft de druktoets 1 een connector 8 met aansluitpennen 9.

Nu met verwijzing naar de fig. 2 en 3 bevat het huis 2, dat in fig. 2 weggelaten is, een langwerpig schuifstuk 12 dat evenwijdig aan de indrukrichting 6 binnen het huis 2 verschuifbaar is. Het 25 schuifstuk 12 heeft aanslagorganen, zoals radiaal naar buiten stekende haakvormige organen 14 die in samenwerking met op of in de binnenwand van het huis 2 aangebrachte aanslagorganen (niet getoond) een beweging van het schuifstuk 12 en daardoor van de toets 5 tegengesteld aan de indrukrichting 6 begrenzen.

30 Aan het onderste uiteinde van de druktoets 1 is binnen het huis 2 een printplaat 15 aangebracht waarvan een hoofdvlak evenwijdig aan een radiaal vlak van het huis 2 loopt.

Op de printplaat 15, bij voorkeur in het midden en aan de kant van de toets 5 ervan, is een membraanschakelaar 16 aangebracht. De 35 membraanschakelaar 16 heeft een bedieningsorgaan 17 dat tegen een werking van inwendige veermiddelen van de membraanschakelaar 16 indrukbaar is om de schakelaar 16 in een eerste of tweede schakelpositie te brengen.

I Een membraanschakelaar kan compact, zeer nauwkeurig en uniform vervaardigd worden, is relatief goedkoop en zeer betrouwbaar, te weten gegarandeerd storingsvrij voor meer dan 50 miljoen schakelingen.

5 Tussen de toets 5 en de schakelaar 16 is een lichtgever 18 aangebracht die bij voorkeur een halfgeleider element, zoals een lichtgevende diode (LED), is. Geleiders 19 van de lichtgever 18, waarvan in de fig. 2 en 3 slechts één geleider te zien is, zijn aan de printplaat 15, in het bijzonder aan geleiders van de printplaat 10 15, bevestigd. Voor de duidelijkheid zijn op de printplaat 15 aangebrachte geleiders of geleiderbanen of -sporen niet getoond. De geleiders van de printplaat 15 zijn met de aansluitingen, in het bijzonder de pennen 9, van de connector 8, de aansluitingen van de schakelaar 16 en de geleiders 19 van de lichtgever 18 verbonden.

15 Het schuifstuk 12 heeft op een afstand van de toets 5 een arm 22, die tussen de schakelaar 16 en de lichtgever 18 zover radiaal naar binnen steekt dat, gezien in de indrukrichting 6, de arm 22 zich op enige afstand tegenover het bedieningsorgaan 17 van de schakelaar 16 bevindt.

20 Bij voorkeur zijn de aansluitgeleiders 19 van de lichtgever 18 aan weerszijden van de schakelaar 16 aan de printplaat 15 bevestigd en steekt de arm 22 tussen tegenoverliggende aansluitgeleiders 19 van de lichtgever 18. Hierdoor wordt een compacte constructie verkregen waarbij de arm 22 geen belemmering vormt voor door de lichtgever 18 25 naar de toets 5 uitgestraald licht. Binnen het huis 2 zijn veermiddelen, in het bijzonder een om het schuifstuk 12 aangebrachte drukveer 24 aangebracht. De veer 24 wordt in een richting evenwijdig aan de indrukrichting 6 bij een uiteinde ervan tegengehouden door aanslagorganen van het schuifstuk 12, zoals door de aan het 30 schuifstuk 12 gekoppelde toets 5, en aan het andere uiteinde door op een binnenwand van het huis 2 aangebrachte aanslagorganen, zoals uitsteeksel 25. De aanslagorganen en de daartussen aangebrachte veer 24 begrenzen een afstand waarover de toets 5 in de richting 6 ingedrukt kan worden, zodanig dat bij volledige indrukking de arm 22 35 van het schuifstuk 12 het bedieningsorgaan 17 van de schakelaar 16 indrukt en daarbij de schakelaar 16 vanuit een eerste schakelpositie in een tweede schakelpositie ervan brengt. Door toepassing van de veer 24 wordt een relatief grote indrukafstand voor de toets 5 Λ Λ Λ 1 .A.

- 7 - verschaft en is de druktoets 1 beter bestand tegen grote krachten die op de toets 5 uitgeoefend worden, zoals bij toepassing van de druktoets 1 in een speelinrichting kan gebeuren.

Bij het ondereinde van de druktoets 1 kan de binnenwand van het 5 huis 2 verdere aanslagorganen en/of uitsparingen (niet getoond) hebben die geschikt zijn om daartussen of daarin de printplaat 15 te klikken. Bij voorkeur wordt het huis 2 aan de onderzijde echter afgesloten door een deksel 26 dat op soortgelijke wijze in het huis 2 geklikt kan worden.

10 Membraanschakelaars bestaan in tactiele en niet-tactiele uitvoeringsvorm. Daarmee wordt bedoeld dat een gebruiker bij het indrukken van de toets 5 respectievelijk wel en geen sprong in de door hem/haar uitgeoefende drukkracht, of klik, voelt. Wanneer bijvoorbeeld uit oogpunt van kosten een niet-tactiele 15 membraanschakelaar voor de membraanschakelaar 16 gebruikt wordt, kan de werking van een tactiele membraanschakelaar volgens de uitvinding gesimuleerd worden door tussen het bedieningsorgaan 17 van de schakelaar 16 en het schuifstuk 12, in het bijzonder de arm 22 ervan, veermiddelen, in het bijzonder een drukveer 27, aan te brengen. Voor 20 elke tactiele en niet-tactiele membraanschakelaar moet een minimale kracht op het bedieningsorgaan 17 ervan uitgeoefend worden alvorens het bedieningsorgaan 17 ingedrukt wordt. Wanneer de veer 27 toegepast wordt en de toets 5 ingedrukt wordt, zal de veer 27 ingedrukt worden zodat daarin een spanning opgebouwd wordt. Nadat een met de genoemde 25 minimale kracht overeenstemmende spanning in de veer 27 opgebouwd is, wordt het bedieningsorgaan 17 van de schakelaar 16 ingedrukt, waardoor de spanning in de veer 27 vermindert, zodat de gebruiker een plotselinge drukvariatie voelt.

Er bestaan lichtgevende halfgeleiderelementen, in het bijzonder 30 LED's, die een uittredehoek van erdoor uitgezonden licht hebben van 110°. Enerzijds is een grotere uittredehoek gewenst, zodat de verlichte toets 5 op grotere afstand duidelijk waarneembaar is, en anderzijds is een gelijkmatiger bestraling van de toets 5 door een dergelijke lichtgever gewenst dan bekende lichtgevers thans bieden.

35 Om aan deze wensen te voldoen kan de druktoets 1 voorzien zijn van inwendige diffuse reflectiemiddelen, zoals een integraal met het schuifstuk 12 gevormde diffuse reflector 31. Met dezelfde functie kan in plaats van de reflector 31 of als ondersteuning daarvan volgens de i η. n · I - 8 - H uitvinding een diffusor 32, bijvoorbeeld een Fresnel-lens, gebruikt worden. Tussen de toets 5 en het schuifstuk 12 kan een paneel 35, zoals van mylar, aangebracht zijn waarop, zoals op zich bekend, een gekleurde lichtdoorlatende afbeelding aangebracht is. Uiteraard kan H 5 een dergelijke afbeelding ook op een hoofdvlak van de toets 5 aangebracht zijn.

Bij voorkeur is de lichtgever 18 een halfgeleiderelement dat geschikt is voor het selectief uitzenden van meer kleuren licht. De lichtgever 18 kan dan meer dan twee, bijvoorbeeld zes, 10 aansluitgeleiders hebben. Volgens de uitvinding kunnen deze aansluitgeleiders, onder vrijlating van een tussenruimte voor het doorlaten van de arm 22, geschikt rond de membraanschakelaar 16 aan de printplaat 15 bevestigd zijn.

De uitvinding verschaft derhalve een druktoets die compact is, 15 in het bijzonder een relatief kleine inbouwdiepte heeft, robuust is, te weten bestand tegen door bijvoorbeeld gebruikers van speelautomaten uitgeoefende krachten, en die een zeer lange onderhoudsvrije levensduur met betrouwbare werking heeft. Bovendien verschaft de druktoets volgens de uitvinding een beter 20 bedieningsgemak en is goedkoop te vervaardigen.

I \ 09 9ΔPft

Claims (9)

1. Druktoets (1), omvattende een langwerpig huis (2), een binnen het huis (2) aangebracht langwerpig schuifstuk (12), dat aan een 5 uiteinde een tenminste gedeeltelijk lichtdoorlatende toets (5) heeft en dat aan het andere uiteinde een basisdeel heeft, waarbij het huis (2) en het schuifstuk (12) geconfigureerd zijn om verschuiving van het schuifstuk (12) in een indrukrichting (6) van de toets (5) over langsassen van het huis (2) en het schuifstuk (12) toe te laten 10 tussen eerste en tweede posities van het schuifstuk (12) ten opzichte van het huis (2) en waarbij veermiddelen het schuifstuk (12) tegengesteld aan de indrukrichting (6) naar de eerste positie dwingen, het basisdeel een printplaat (15), een schakelaar (16) en een lichtgever (18) omvat, waarbij de schakelaar (16) een 15 zelfstandige, in hoofdzaak gesloten, op de printplaat (15) gemonteerde component met een naar de toets (5) van het schuifstuk (12) gewend indrukbaar bedieningsorgaan (17) is, de lichtgever (18) tussen de schakelaar (16) en de toets (5) aangebracht is, het schuifstuk (12) gezien over de langsassen tussen de schakelaar (16) 20 en de lichtgever (18) een radiaal uitstekende arm (22) heeft die in de eerste en tweede posities van het schuifstuk (12) het bedieningsorgaan (17) van de schakelaar (16) respectievelijk niet en wel indrukt, en elektrische geleiders van de printplaat (15) verbonden zijn met aansluitingen van de schakelaar (16), de 25 lichtgever (18) en aansluitmiddelen (8, 9) voor externe aansluiting, met het kenmerk, dat de veermiddelen (24) tussen het huis (2) en het schuifstuk (12) aangebrachte veermiddelen omvatten, de schakelaar (16) een membraanschakelaar is, de printplaat (15) zodanig binnen het huis (2) aangebracht is, dat een hoofdvlak van de printplaat (15) in 30 een radiaal vlak van het huis (2) ligt, de lichtgever (18) een halfgeleiderelement is, aansluitgeleiders (19) van de lichtgever (18) zich in hoofdzaak centraal, en aan weerszijden van de schakelaar (16) uitstrekken, en de arm (22) van het schuifstuk (12) radiaal naar binnen, tussen de aansluitgeleiders (19) van de lichtgever (18) 35 steekt en de arm (22) in de eerste positie ervan zich op enige afstand van het bedieningsorgaan (17) van de schakelaar (16) bevindt. Η

2. Druktoets volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bedieningsorgaan (17) van de schakelaar (16) gezien In de verplaatsingsrichting van het schuifstuk (12) in hoofdzaak op één lijn met de lichtgever (18) ligt.

3. Druktoets volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat de printplaat (15) door middel van houdmiddelen ten opzichte van het huis (2) gefixeerd is.

4. Druktoets volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de houdmiddelen inwendige aanslagorganen van het huis (2) omvatten.

5. Druktoets volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat bij de printplaat (15) een buitenste blokkeerorgaan (26) aan het 15 huis (2) bevestigd is dat verplaatsing van de printplaat (15) tegengaat.

6. Druktoets volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat tussen het schuifstuk (12) en het bedieningsorgaan (17) van de 20 schakelaar (16) verdere veermiddelen aangebracht zijn.

7. Druktoets volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de verdere veermiddelen een drukveer (27) omvatten die tussen de arm (22) van het schuifstuk (12) en het bedieningsorgaan (17) van de schakelaar 25 (16) aangebracht is.

8. Druktoets volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat tussen de lichtgever (18) en de toets (5) lichtdiffusiemiddelen aangebracht zijn.

9. Druktoets volgens een voorgaande conclusie, met het kenmerk, dat het halfgeleiderelement geschikt is voor het selectief uitzenden van een of meer kleuren licht. I λ no o a no