DE2614119C2

DE2614119C2 - Druckknopfschalter

Info

Publication number: DE2614119C2
Application number: DE19762614119
Authority: DE
Inventors: Pak-Jong Ottawa Ontario Chu
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1975-04-16
Filing date: 1976-04-01
Publication date: 1984-08-09
Also published as: JPS5858771B2; ES447070A1; BE840893A; SE423289B; IT1059630B; FR2308184B1; GB1535810A; SE7604344L; CA1034175A; FR2308184A1; NL7603453A; JPS51127384A; DE2614119A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckknopfschalter mit einem Druckknopf, der aus einer Ruhestellung in eine Schalterbetätigungsstellung betätigbar ist und mit einer federnden Kontaktplatte, die eine mit einem flachen Plattenabschnitt umfangsmäßig verbundene, kontakttragende Schnappwirkungskuppe umfaßt, die vom Druckknopf in die durchgebogene Schnappsicllung betätigt werden kann und die mit Abstand über einer einen Schaltkreis enthaltenden Isolierplatte angeordnet isl und im durchgebogenen Zustand Kontakte des Schaltkreises schließt.

Ein derartiger Druckknopfschalter ist aus der DE-OS 65 083 bekannt. Dieser bekannte Druckknopfschalter ermöglicht jedoch einen Kontaktschluß frühestens mit Erreichen des Druckpunktes, so daß ein ausreichend guter Kontakt nicht immer gewährleistet ist Außerdem ist zur Betätigung dieses Druckknopfschalters eine relativ große Druckkraft erforderlich, da die Schnappwirkungskuppe als kompaktes Teil ausgeführt ist

Aus der DE-OS 20 46 612 ist eine Mehrfachschalteranordnung bekannt, welche Schaltbereiche mit einem eindrückbaren, in Ruhestellung flachen Bauteil um-

!0 faßt das im eingedrückten Zustand einen Kovrtaktschluß auf einem unterhalb des flachen Bauteils angeordneten Schaltkreis ermöglicht Da mit dieser Mehrfachschalteranordnung keine Schnappwirkung erzielbar ist und auch kein Druckpunkt überwunden wercen muß, ist ein zuverlässiger Kontaktschluß nicht gewährleistet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Druckknopfschalter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er mit extrem geringem Kraftaufwand betätigbar ist, aber dennoch ein Schaltgefühl mit einem Druckpunkt vermittelt und einen zuverlässigen Kontaktschiuß ermöglicht Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schnappwirkungskuppe aus voneinander beabstandeten, am Mittelteil der Schnappwirkungskuppe vereinigten, radialen Segmenten gebildet ist, daß die Segmente im Verbindungsbereich mit dem flachen Kontaktplattenabschnitt einen verminderten Biegeradius aufweisen, und daß am Mittelteil zwischen den Segmenten jeweils mindestens ein federnder Kontakt sich radial nach unten erstreckend angeordnet ist.

Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht daß der segmentartige Aufbau der Schnappwirkungskuppe eine praktisch kraftfreie Betätigung des beschriebenen Druckknopfschalters erlaubt, der zwar leicht auf jeden Fingerdruck anspricht, aufgrund der im Biegeradius verminderten Kuppenbasis jedoch sehr wohl den Eindruck vermittelt, daß ein Druckpunkt überwunden werden muß, um den erwünschten Kontakt herzustellen.

Vorteilhaft auf einen zuverlässig-;n Kontaktschluß wirkt sich auch aus. daß die federnden Kontakte mit den entsprechenden Kontaktflächen uul der Isolierplatte schon vor dem Erreichen des Druckpunktes in Kontakt treten und in zunehmendem Maße gegen diese Kontaktflächen gedrückt werden, bis die Schnappwirkungskuppe über den Druckpunkt hinaus in die durchgebogene Schnappstellung gelangt. Hieraus folgt auch, daß bei dem beschriebenen Druckknopfschalter die Überwindung eines Druckpunktes eine zuverlässige Rückmeldung darstellt daß der Kontakt tatsächlich betätigt worden ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die sich in Ruhestellung befindende federnde Kontaktplatte;

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Kontaktplatte nach Fig. 1 -.
Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 der Kontaktplatte nach Fig. 1;

Fig,4 die federnde Kontaktplatte im betätigten Zustand in der Qucrschniltsdarstellung nach F i g. 3;

F i g. 5 einen Querschnitt durch die Ausführungsform eines Druckknopfschalter der beschriebenen Art;

ö5 F i g. 6 eine teilweise perspektivische, teils geschnittene Drastellung eines schwenkbar gelagerten Druckknopfes entsprechend der Ausführungsform des Druckknopfschalters nach F i g. 5;

F i g. 7 eine Draufsicht des Druckknopfes nach F i g. 6;

F i g. 8 eine elastische Membrane, die bei der Ausführungsform nach F i g. 4 zum Einsatz gelangt, in perspektivischer, teilweise geschnittener Darstellung;

F i g. 9 die Membrane der F i g. 8 in Draufsicht;

Fig. 10 eine Abstandsscheibe, wie sie im Druckknopfschalter nach F i g. 5 benutzt wird, in perspektivischer Darstellung;

Fig. Π die Abstandsscheibe von Fig. 10 im Querschnitt;

Fig. 12 eine andere bevorzugte Ausführungsform des Druckknopfschalters mit der in F i g. 1 bis 4 gezeigten Kontaktplatte im Querschnitt;

Fig. 13 eine Grundplatte mit gedruckter Schaltung, aufweiche eine Vielzahl von Druckknopfschaltern montiert werden kann.

Die in den F i g. 1,2 und 3 gezeigte federnde Kontaktplatte 10 besitzt die Form eines Stanz- und Prägeteils, z. B. aus nichtrostendem Stahl, wobei ein flacher Blatteil oder Kontaktplattenabschnitt il vier federnde Kontakte 12, 13, 14 und 15 umfaßt Die federnden Kontakte erstrecken sich radial von einem Mittelteil 16 nach außen, das durch radiale Verbindungsstege ode-Segmente 17 mit dem flachen Kontaktplattenabschnitt 11 verbunden ist. Die federnden Kontakte 12, 13, 14 und 15, der Mittelteil 16 und die Segmente 17 sind aus dem Abschnitt 11 gebildet worden und haben die in den Fig. 2 und 3 dargestellte vorgespannte, gewölbte Form erhalten. Die äußeren Enden der federnden Kontakte 12 bis

15 sind mit sich nach unten erstreckenden Rippen 12a bis 15a ausgebildet, welche die tatsächlichen Kontaktzonen darstellen.

Wenn auf den Mittelteil 16 eine nach unten gerichtete Druckkraft, wie in F i g. 4 zu sehen, ausgeübt wird, bewegt sich dieser Mittelteil unter Abbiegung der radialen Segmente 17 nach unten. Bei einer bestimmten Lage schnappt der Mittelteil 16 nach unten, hat dabei aber noch wegen der verbleibenden Spannung das Bestreben, in die in F i g. 2 dargestellte Normallage zurückzukehren. Die radialen Segmente 17 biegen sich oder knikken bei einer Stelle 20, die gerade innerhalb ihres Verbindungsabschnittes 21 mit dem Kontaktplattenabschnitt 11 liegt Wie zu erkennen ist, haben diese Verbindungsteile eine ursprüngliche Biegung nach oben, und die radialen Segmente biegen sich genau innerhalb der Abschnitte 21 wieder nach unten, wie in Fig.4 dargestellt.

In F i g. 4 ist ein Schaltkreisträger bzw. eine Kontaktplatte 25 sowie eine Abstandsscheibe 27 zu erkennen. Die Kraft, welche die Kontaktplatte herunterschnappen und wieder zurückkehren läßt, kann, abhängig von der jeweiligen Gestaltung, variieren. So kann eine gewölbte Platte so gestaltet werden, daß sie einen bistabilen Zustand besitzt, in dem sie in nicht ausgelenkter Lage, wie z. B. in den F i g. 2 und 3, und ebenso in einer voll durchgedrückten Lage stabil ist. Eine solche Platte würde dann keine Rückkehrkraft aufweisen, welche die Platte in ihre nicht ausgelenkte Lage zurückführen könnte. Bei einer solchen Anordnung ist die Kontaktplatte 25 durch die Abstandsscheibe 27 in einer solchen Lage gegenüber der federnden Kontaktplatte 10 angebracht, daß der Mittelteil 16 sich genügend weit nach unten ausbiegen kann, um seinen zweiten stabilen Zustand zu erreichen. Bei einer solchen Anordnung wird der Mittelteil

16 immer zurückschnappen, wenn die Betätigungskraft, wie L. B. durch de;: Pfeil A in F i g. 4 dargestellt, weggenommen wird. Wenn die Rippen 12a bis 15a der federnden Kontakte 12, 15 Πι«; den zugehörigen Kontaktflächen auf der Kontaktplatte 25 in Kontakt t?eten, ergibt sich eine radiale Wischbewegung der Rippen über diese Kontaktflächen. Diese Wischbewegung stellt zur Erreichung eines guten elektrischen Kontaktes eine wichtige ^r, Eigenschaft dar.

Die federnde Kontaktplatte kann auch so gestaltet sein, daß der Mittelteil nur eine einzige stabile Lage, die unabgebogene Lage der F i g. 2 und 3 besitzt Der einzig stabile Zustand wird dabei durch die spezielle Ausbildung der nach oben gebogenen Verbindungsabschnitte 21 erzeugt, was eine positive, jederzeit auf den Mittelteil einwirkende Rückkehrkraft ergibt, obwohl der Mittelteil unter auf den Mittelpunkt aufgebrachter Druckkraft nach unten schnappt Eine weitere Wirkung auf die Schnappbetätigung und die Rückkehrkraft wird durch die Art der Befestigung des Kontaktplattenabschnittes 11 erzielt, der den gewölbten Teil umgibt. Der durch die Pfeile B in F i g. 4 angedeutete Kiemmdruck beeinflußt die Rückkehrkraft und kann eine bistabile Kontaktplatte in eine stabile Form umwandeln, wenn sie aufgespannt wird.

!n F i g. 5 ist eine Ausführtingsform des beschriebenen Druckkopfschaltcrs mit der federnden Kontaktplatte nach Fig. 1 bis 4 dargestellt, der eine als Grundplatte dienenden Schaltkrcisträger 25 mit einer gedruckten Schaltung 26 umfaßt. Zwischen der Grundplatte 25 und dem flachen Kontaktplattenabschnitl 11 ist eine isolierende Abstandsscheibe 27 eingesetzt. Aus den Fig. 10 und 11 ist ersichtlich, daß diese Abstandsscheibe 27 aus einem flachen Material besteht, das ein kreisförmiges Loch 28 aufweist, welches mit der federnden Kontaktplatte 10 zusammen ausgerichtet ist

Über die auf der Abstandsscheibe 27 ruhende federnde Kontaktplatte JO ist eine elastische Membrane 29 gelegt Diese in den F i g. 8 und 9 dargestellte Membrane umfaßt eine flache Scheibe eines elastischen Materials mit einer kreisförmigen Aussparung 30 in seiner unteren Oberfläche, weiche über dem gewölbten Abschnitt der Kontaktplatte 10 angebracht ist.

Auf der Membran 29 ist ein Druckknopf 31 angeordnet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel schwenkod-.r klappbar angebracht und in den F i g. 6 und 7 im Detail dargestellt ist. Dieser Druckknopf ist als Teil einer flachen Trägerplatte 33 ausgebildet, voi dem er auf den größten Teil seines Umfanges abgetrennt und nur auf einem relativ kurzen Abschnitt 34 mit der Trägerplatte verbunden ist. Ein sich an den Abschnitt 34 anschließender flacher Teil des Druckknopfes weist einen Abschnitt verringerter Stärke 35 auf, der als Gelenk dient. Ein sich hieran anschließender verstärkter Abschnitt 36 bildet den eigentlichen Knopf, welcher sich durch den als obere Deckplatte dienenden Tastenraum 37 erstreckt.

Druckknopfschalter werden im allgemeinen in größerer Anzahl zu einem Schaltfeld zusammengesetzt, wie z. B. bei einem Wphlfeld für ein Telefon oder bei einem Tastenfeld für den Eingabeterminal eines Computers. Zu diesem Zweck umfaßt die federnde Kontaktplatte eine Vielzahl von Schnappwirkungskuppen, nämlich für jeden Druckknopfschalter eine. Derartige Schaltfelder sind in ähnlicher Weise aufgebaut wie der in Fig. 5 gezeigte Druckknopfschalter. Im zusammengebauten Zustand befindet sich der Druckknopf in Kontakt mit dem ausgesparten Abschnitt der Membrane 29, weiche wiederum mit dem Mittelteil 16 und den radialen Segmcnicn 17 der federnden Kontaktplatte 10 in Berührung steht Eine auf den Druckknopf 36 ausgeübte Druckkraft läßt den Druckknopf bei 35 abschwenken

und dadurch die Membrane und auch den Mittelteil 16 nach unten stoßen. Nach einer kurzen Bewegung des Mittelteils 16 ergibt sich eine Schnappbetätigung, bei der sich die Kontaktrippen 12a bis ISa rasch bewegen und damit sicher in Kontakt mit der gedruckten Schaltung 26 gelangen, wobei der Druckknopf unter Einwirkung der Druckkraft, die durch den Finger des Benutzers ausgeübt wird, folgt. Damit ergibt sich eine deutliche »Rückmeldung« zum Benutzer, der die Schnappbetätigung und den Stoß fühlt. Bei (^;rcigabc der Druck- m kraft auf den Knopf schnappt der Mittelteil 16 als Ergebnis von Spannungen an den Bicgestellen 20 und den Verbindungsteilcn 21 in seine ursprüngliche Stellung zurück.

Während der Druckknopfschalter des in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiels eine relativ kurze Betätigungsbewegung erfordert, weist der in Fig. 12 dargestellte Druckknopfschalter einen längeren Hub auf. Der Grundteil 25, sowie der gedruckte Schaltkreis 26, die AusiäiiussCiiciue 27 und die federnde Kontaktpiaitc iO sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 die gleichen wie in F i g. 5.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 ist eine Deckplatte bzw. ein Abdeckteil 40 über der federnden Kontaktplatte 10 und der Abstandsscheibe 27 mit einer zylindrischen Bohrung 41 angeordnet. In der Bohrung 41 befindet sich ein unterer Druckknopfteil 42, der auf dem Mittelteil 16 der federnden Kontaktplatte 10 ruht. Das obere Druckknopfteil 43 ist ebenfalls innerhalb der Bohrung 41 angeordnet und weist einen sich nach außen jo erstreckenden Flansch 44 auf, der von einem im Abdeckteil vorgesehenen Anschlag 45 in der Bohrung 41 zurückgehalten wird. Zwischen dem unteren und dem oberen Druckknopfteil ist eine relativ schwache Druckfeder 46 angeordnet, die sich auf Anschlägen der beiden Knopfteile abstützt. Der untere Druckknopfteil ist in einer Bohrung 47 des oberen Druckknopfteils entgegen der Federkraft axial bewe^ich. Wird die Feder 46 durch eine Druckkraft auf das obere Druckknopfteil 43 zusammengedrückt, so gleitet das obere Knopfteil 43 über das untere Knopfteil 42 nach unten. Die Feder wiederum drückt das untere Druckknopfteil 42 nach unten, welches das Mittelteil 16 der federnden Kontaktplatte 10 nach unten mitnimmt. Nach einer kleinen Auslenkung des Mittelteils 16 ergibt sich eine Schnappbewegung, wobei das untere Druckknopfteil der Abwärtsbewegung der federnden Kontaktplatte unter dem Druck der Feder 46 folgt. Wird das obere Druckknopfteil 43 wieder losgelassen, so entfällt die Federkraft auf das untere Druckknopfteil und die federnde Kontaktplattc kehrt zu ihrer in Fig. 12 dargestellten Normalstellung zurück, wobei sie Auch das untere Druckknopfteil 42 nach oben stößt.

F i g. 13 zeigt eine Ausbildung der Grundplatte 25 mit einer Vielzahl sich darauf befindlicher Schaltkreise 50. Die Lage der einzelnen Druckknopfschalter ist durch die gestrichelten Kreise 51 angezeigt In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verbindet jeder Schalter vier Kontaktpaare. Die Anzahl der hergestellten Kontakte kann hier durch Variation der Kontaktanordnungen und eo durch Variation von Form und Anzahl der federnden Kontakte 12 bis 15 beliebig gewählt werden. In F i g. 13 sind auch die Kontaktzuleitungen 50 auf der Grundplatte dargestellt

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Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckknopfschalter mit einem Druckknopf, der aus einer Ruhestellung in eine Schaiterbetätigungsstellung betätigbar ist und mit einer federnden Kontaktplatte, die eine mit einem flachen Plattenabschnitt umfangsmäßig verbundene, kontakttragende Schnappwirkungskuppe umfaßt, die vom Druckknopf in die durchgebogene Schnappstellung betätigt werden kann und die mit Abstand über einer einen Schaltkreis enthaltenden Isolierplatte angeordnet ist und im durchgebogenen Zustand Kontakte des Schaltkreises schließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappwirkungskuppe aus voneinander beabstandeten, am Mittelteil (16) der Schnappwirkungskuppe vereinigten, radialen Segmenten (17) gebildet ist, daß die Segmente (17) im Verbindungsbercich (21) mit dem flachen Kontaktplattenabschnitt (U) einen verminderten Biegeradius aufweiset, und daß am Mittelteil (16) zwischen den Segmenten (17) jeweils mindestens ein ledernder Kontakt (12, 13, 14, 15) sich radial nach unten erstreckend angeordnet ist.

2. Druckknopfschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Kontaktplatte (10) eine Vielzahl von Schnappwirkungskuppen umfaßt, daß eine entsprechende Vielzahl von Kontaktflächen (26) auf einem Schaltkreisträger (25) vorgesehen ist, und daß jeder Schnappwirkungskuppe eine Vielzahl von Druckknöpfen (36,43) zugeordnet ist.

3. Druckknopfschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dia Drudknöpfe (36) in eine gemeinsame Druckknopfrrägerplatte (33) integriert sind.

4. Druckknopfschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckknopf (42,43) einen unteren Druckknopfteil (42) umfaßt, der auf den Mittelteil (16) der Schnappwirkungskuppe einwirkt, sowie einen oberen Druckknopficil (43), der im wesentlichen axial mit dem uniercn Druckknopfteil (42) ausgerichtet ist, und daß eine Feder (46) /wischen dem oberen und dem unteren Druckknopfteil angeordnet ist.

5. Druckknopfschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abdeckteil (40) über der federnden Kontaktplatte (10) angebracht ist, welches in einer Vielzahl von öffnungen (41) jeweils den oberen Druckknopfteil (43) des Druckknopfes (42, 43) aufnimmt, und daß der obere Druckknopfteil (43) einen Flansch (44) aufweist, der in Ruhestellung des Druckknopfschalters an einem im Abdeckteil (40) ausgebildeten Anschlag (45) anliegt.