DE2337904A1

DE2337904A1 - Eingabe-taste

Info

Publication number: DE2337904A1
Application number: DE19732337904
Authority: DE
Inventors: Michael Muller
Original assignee: Datanetics Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1973-07-26
Publication date: 1974-02-07
Also published as: GB1400341A; JPS49124573A; JPS5331540B2; DE2337904C2; US3777090A; FR2194156A5

Description

DATANETICS CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Kalifornien, 18065 Euclid Street, Fountain Valley, Kalifornien 92708, V.St.A.

Eingabe-Taste

Eingabentasten werden für die manuelle Eingabe von Information oder Befehlen in Büromaschinen und/oder Rechenmaschinen benutzt, beispielsweise für Schreibmaschinen, Fernschreiber, Rechenmaschinen, und Dateneingabestellen für datenverarbeitende Maschinen· Mehrere Eingabetasten werden gewöhnlich zu einer Gruppe zusammengefaßt und bilden ein Schaltpult zur Eingabe von alphanumerischer Information und Funktionsbefehlen.

Ältere Ausführungsformen von Schaltpulten benutzten üblicherweise Reed-Schalter oder einfache, offene Kontakte, die mechanisch mit einem auslösenden Schalter verbunden waren. In letzter Zeit sind Membran-Schalter in Schaltpulten oder Schalttafeln entwickelt worden und dieser Schaltertyp ist bemerkenswert wegen seiner Preisgünstigkeit und gleichwohl hohen Betriebseicherheit.

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Ein Membran-Schalter weist zwei Kontakte auf, die normalerweise durch ein dielektrisches Distanzelement auf Abstand gehalten werden, wobei das Distanzelement eine auf die Kontakte ausgerichtete Öffnung besitzt. Mindestens einer der Kontakte wird von einem elastischen oder flexiblem Diaphragma (Membran) getragen, das zum Zusammenführen der Kontakte und Schließen eines elektrischen Strompfades entsprechend eingebeult oder ausgelenkt wird. Diese Schalterart zeichnet sich durch einen normalerweise sehr kleinen Schaltweg aus und kann sehr leicht zum Schutz der Kontakte vor dem Eindringen von Staubteilchen, Wasserdampf oder korrodierenden Gasen abgedichtet werden, so daß diese Stoffe den ordnungsgemäßen Betrieb des Schalters stören können.

Obgleich Schaltpult-Membranschalter direkt durch die Fingerspitzen einer Bedienungsperson bedient werden können, bevorzugen viele Benutzer einen Schalter mit relativ großem Schaltweg, wobei die Bedienungsperson bei Schließen des Schalters ein Signal erfühlen kann. Membranschalter werden daher mit Betätigungsschaltern oder —Knöpfen kombiniert, die mit dem kurzen Schaltweg des Schalters kompatibel sind und trotzdem die gewünschte langhubige Auslösung bieten, die der Benutzer als charakteristisch empfindet.

Die Eingabetaste gemäß der Erfindung ist ein Einheitsgebilde mit einem Gehäuse, in dem im Inneren ein Membranschalter untergebracht ist, sowie mit einem beweglichen Schieber, der eine gewöhnliche Tastenkappe aufnehmen kann. Zwei Leitungen oder Anschlüsse erstrecken sich aus dem Boden des Gehäuses. Das einheitliche Gebildet ist für direkte Befestigung auf einer Schaltungsplatte ausgelegt, auf welcher Leitungen vorhanden sind, mit denen die

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Anschlüsse in elektrischen Kontakt bringbar sind; Mehrere einheitliche Gebilde können sehr leicht zu Gruppen zusammengefaßt werden und bilden auf diese Weise ein Schaltpult beliebigen Ausmaßes. Einzelne Einheiten können außerdem leicht entfernt oder ersetzt werden, wenn das Schaltpultformat verändert werden soll, oder wenn eine besondere Tastenstation fehlerhaft wird und ausgetauscht werden muß.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in dem Vorteil der Betriebssicherheit und geringen Kosten, die ein Membranschalter bietet, während gleichwohl eine Eingabetaste vorhanden ist, die bequem und mühelos bedient werden kann und die leicht und ohne großen Aufwand in einem größeren Schaltpult eingebaut werden kann.

Die Eingabetaste nach der Erfindung weist, kurz gesagt, ein Gehäuse auf, das vorzugsweise aus zwei gleichen Gehäusehälften besteht, die während des Zusammenbaus der Vorrichtung miteinander verbunden werden. Ein langgestreckter Tastenschieber ist an dem Gehäuse beweglich befestigt und kann durch einen linearen Hub zwischen einer normalerweise angehobenen Stellung und einer niedergedrückten Stellung betätigt werden. Ein Membranschalter ist in dem Gehäuse befestigt und besitzt eine ebene Schaltfläche, die parallel zur Hubrichtgung des·Tastenschiebers orientiert ist.

Eine elastische Schaltfeder wird von dem Tastenschieber mitgenommen und kontaktiert die Schaltfläche des Schalters, wenn der Tastenschieber von der angehobenen Stellung nach einem Abwärtshub in die niedergedrückte Stellung überführt wird. Eine elastische Rückstelleinrichtung, beispielsweise in Form einer Spiralfeder, ist zwischen dem Tastenschieber und dem Gehäuse angehordnet und drückt den Schieber in die normalerweise angehobene Stellung.

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Vorzugsweise sind der Tastenschieber und das Schaltelement, das, wie erwähnt, beispielsweise eine Schaltfeder sein kann, durch eine Totgangverbindung miteinander verbunden, die es ermöglicht, daß das Schaltelement in begrenztem Umfang bezüglich des Tastenschiebers parallel zum Tastenschieber-Hub beweglich ist. Die Totgangvorrichtung ist vorzugsweise eine kanalförmige Ausnehmung, die an der Seite des Tastenschiebers ausgebildet ist und in der das Schaltelement gleiten Jcann. Die Totgangverbindung ergibt eine Art Einstellungs-Hysterese, die ein Wackeln oder Zittern des Schalters verhindert, wenn der Benutzer den Tastenschieber zufällig an einer Stellung halt, die nahe der ersten Kontaktgabe liegt.

Vorzugsweise ist das Schaltelement eine V-förmige Feder, die an der Stelle ihrer größten Krümmung eine Spitze oder einen Knopf besitzt, wobei die Spitze längs einer Schaltelement-Spur reitet, die im Inneren des Gehäuses ausgebildet ist. Wenn der Tastenschieber einen Abwärtshub ausführt, verläßt die Schaltelementspitze die Spur und schnappt gegen die Schaltfläche des Schalters. Ein weiterfortschreitender Abwärtshub des Tastenschiebers treibt die Schaltelementspitze über die Schaltfläche, so daß ein abrollender Kontakt zwischen den flexiblen Elektroden des Schalters aufrecht erhalten wird. Verbindungsanschlüsse aus dem Membranschalter werden durch die Basis des Gehäuses nach außen geführt, wobei sie entweder an die darunter befindlichen Leitungswege angelötet oder auch lotfrei mit diesen verbunden werden können, wobei dann die Anschlüsse um integral angeformte Blattfedern in der Gehäusebasis gewickelt sind.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Im einzelnen zeigen:

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Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Eingabetaste, bei der der Tastenschieber sich in angehobener Stellung befindet;

Fig. 2 eine Teilansicht der Taste aus Fig.l, wobei der Tastenschieber sich noch in einem Anfangsstadium seines Abwärtshubes befindet;

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung, wobei der Tastenschieber in voll niedergedrückter Stellung zu erkennen ist;

Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung,bei der der Tastenschieber in einer Zwischenstellung seines Hubes erläutert ist;

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Gehäusehälfte; Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 aus Fig.5; Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Gehäusehälfte;

Fig. 8 eine Ansicht von unten zweier zusammengesetzter Gehäusehälften, wobei die untere Hälfte der Figur längs der Linie 8-8 aus Fig. 5 geschnitten ist;

Fig. 9 eine Längsansicht des Tastenschiebers; Fig. 10 eine Draufsicht auf den Tastenschieber; Fig. 11 eine Ansicht von unten des Tastenschiebers; Fig. 12 eine Seitenansicht des Schaltelements; Fig. 13 eine Vorderansicht des Schaltelementes; Fig. 14 eine Draufsicht auf einen Membranschalter; Fig. 15 eine Seitenansicht des Membranechalters;

Fig. 16 eine Explosionsdarstellung des Membranschalters ;

Fig. 17 eine teilweise Stirnansicht einer anderen Ausführungsform einer Gehäusehälfte;

Fig. 18 eine Ansicht von unten zweier zusammengesetzter Gehäusehälften gemäß Fig. 17; und

Fig. 19 eine Ansicht längs der Linie 19-19 aus Fig.17.

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Fig. 1 zeigt eine Eingabetaste 10, die mit den Merkmalen der Erfindung ausgestattet ist. Die einzelnen • Komponenten der Taste sind an einem Gehäuse 11 befestigt, das aus zwei gleichen Gehäusehälften 12 besteht, welche während der Herstellung der Taste zusammengefügt werden.

Wie die Fig. 5-8 zeigen, ist jede Gehäusehälfte 12 ein integral gespritztes oder geformtes Bauteil in Form eines aufrechtstehenden Körperteiles 13 mit einer Basis 14. Das Körperteil 13 besitzt äußere Seitenflächen 15, eine rückwärtige Fläche 16 und eine ebene, konplanare Vorderfläche 17, die gegen entsprechende Flächen an der anderen Gehäusehälfte passen.

Das Körperteil 13 ist in der inneren Mitte in Höhenrichtung abgestuft, so daß sich eine periphere Schulter ergibt, an der eine nicht dargestellte Klammer o.dgl. zur Festlegung der Eingabetaste an einer Schaltungsplatte oder einem Schaltpult anliegen kann. Die rückwärtige Fläche 16 ist einwärts unter der Schulter 18 ebenfalls gestuft, so daß sich ein Flansch 19 (Fig.6 und 8) ergibt, der in einen nicht dargestellten Verstexfungsbügel passen kann und der insbesondere dann verwendet wird, wenn mehrere Eingabetasten zu Gruppen in einem Schaltpult zusammengefaßt werden.

Ein erster Fuhrungsschlitz 22 erstreckt sich von der Basis 14 zum oberen Ende des Körperteiles 13 der Gehäusehälfte in vertikaler Richtung. Ein zweiter teilweiser Führungsschlitz 2 3 (dv- zu einem vollen Führungsschlitz wird, wenn die beiden Gehäusehälften zusammengesetzt sind), wird durch eine Innenwand IA gebildet, die sich in vertikaler Richtung von der Basis 14 zur Spitze des Körperteiles i3 erstreckt, und springt von den Stirn-

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flächen ι7 zurück. Ein unterer Mittelabschnitt der Innenwand 24 über der Basis 14 ist gegen die rückwärtige Fläche 16 ausgenommen und bildet den Arbeitsraum 2 5 für eine Rückstellfeder, wobei eine obere Fläche einen Anschlag 26 für den Tastenschieber bildet und sich parallel zur Basis 14 erstreckt.

Zwei schmale und tiefe Schalterschlitze 29 erstrecken sich an gegenüberliegenden Seiten des ersten Führungsschlitzes 22 in vertikaler Richtung. Außerdem reichen sie fast bis zur rückwärtigen Fläche 16 von den inneren Kanten der Stirnflächen 17 und den äußeren Kanten der Innenwand 24 aus. Eine nach außen geneigte Schräge 30 erstreckt sich rückwärts von jeder Stirnfläche 17 gegen die Innenwand 24 zu unterhalb jedes Schalterschlitzes 29, so daß hinreichend viel Raum für die elektrischen Anscnlußstücke veroleibt, wenn der Membranschalter eingebaut ist. Ein kurzer Pfosten 31 erstreckt sich von der Innenwand 24 in der Nähe der unteren Kante jedes Schalterschlitzes 29 nach vorne.

Die schmalen Stirnwände des Führungs-Teilschlitzes 23 sind nach außen abgestuft, und zwar etwas unterhalb des oberen Endes des Körperteils 13 und definieren eine Schaltelementspur 33 in der Nähe des oberen Abschnittes jedes Schalterschlitzes 29. Das heißt, jede Spur 33 erstreckt sich nach vorne (auf den Betrachter der Fig.5 · zu) aus der Innenwand 24 und die Stirnkante jeder Spur liegt konplanar mit den Stirnflächen 17. Eine Schaltelement-Einraststelle 34 ist in der Nähe des unteren Randes jeder Schaltelementspur ausgebildet.

Ein abgeschrägter Stift 36 erstreckt sich aus einer der Stirnseiten 17 unter der Schulter 18 nach vorne und eine entsprechend abgeschrägte Buchse 37 ist an entsprechender Stelle in der anderen Stirnseite 17 ausgebildet.

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Wenn die beiden Gehäusehälften 12 zu dem Gehäuse 11 zusammengefügt werden, rasten die Stifte 36 in die Buchsen 37 ein und werden darin durch beispielsweise Ultraschallschweißen dauerhaft befestigt. Um eine sichere Verbindung der beiden Hälften sicherzustellen, ist am Ende des Stiftes 36 ein e"nergie-leitender Knopf 38 ausgebildet.

Eine Befestigungsöffnung 39 erstreckt sich in der Mitte in dem Körperteil 13 nach oben von der Basis 14 aus. Wie man am besten aus den Fig. 7 und 8 erkennt, ist ein Teil der den Arbeitsraum 25 bildenden Vertikalwand etwas abgebogen, um für die Befestigungsöffnung Platz zu schaffen.

Drei Füße 40 erstrecken sich aus der Basis 14 nach unten und ihre Unterflächen können gegen die nicht dargestellte Schaltungsplatte oder Platte des Schaltpultes anliegen. Einer der Füße besitzt einen Raststift 41, der sich aus diesem nach unten erstreckt und der mit einer entsprechenden Öffnung in der Schalungsplatte oder der Befestigungsplatte der Konsole paßt, so daß eine richtige Orientierung der Eingabetaste sichergestellt bleibt.

Zwei flache Schlitze 42 sind durch die Basis 14 von der Vorderseite 17 nach rückwärts zur Innenwand 24 unter jedem Schalterschlitz 29 geschnitten. Diese Schlitze stellen Öffnungen dar, durch die die elektrischen Anschlüsse aus dem Membranschalter sich nach unten erstrecken können und dann mit den einzelnen Komponenten auf der Schaltungsplatte oder der Befestigungsplatte verbunden werden können.

Ein integral geformter Tastenschieber 46 (Fig.9-11) besitzt einen sich seitlich erstreckenden oberen Flansch 47. Ein Pfosten 48 von Kreuzform erstreckt sich von dem Flansch 47 nach oben, wobei der Pfosten so gestaltet ist, daß er in eine Ausnehmung 51 einer gewöhnlichen Tastenkappe 52

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(Fig.l) paßt. Der Hauptkörper des Tastenschiebers unter dem Flansch 47 besitzt ebenfalls kreuzförmigen Querschnitt und definiert zwei senkrechte Führungsrippen 55 und 56.

Eine sich nach oben erstreckende Feder-Ausnehmung 57 ist an der Unterseite des Tastenschiebers in Form von V-förmigen Ausschnitten an der Unterseite jeder Führungsrippe ausgebildet. Ein sich seitlich erstreckender Rückhalteflansch 58 für den Tastenschieber ist integral zwischen den Führungsrippen 55 und 56 am unteren Ende des Tastenschiebers ausgebildet, und zwar gerade oberhalb der Federausnehmung 57. Wie man aus Fig. 11 erkennt, sind zwei Ecken des Rückhalteflansches 58 konkav geformt und passen auf zwei konvexe Flächen der Innenwand 24 (Fig.8) der Gehäusehälfte 12.

Zwei Schaltelement-Rückhaltekanäle 61 (Fig. 1 und 9) sind in den gegenüberliegenden Längskanten der Führungsrippe 55 ausgebildet. Jedes Ende jedes Rückhaltekanales wird teilweise von einem kurzen longitudinal sich erstreckenden Arm 62 abgedeckt.

Eine V-förmige Schalterelement-Feder 65 (Fig.12-13) ist von einem im wesentlichen rechtwinkligen Federmetallstreifen gebogen und weist eine mittlere Krümmung 66 und zwei zwischenliegende Krümmungen 67 an gegenüberliegenden Seiten der mittleren Krümmung auf. Die Feder ist an gegenüberliegenden Enden bei 68 hochgebogen. Im Querschnitt ist die Feder im wesentlichen flach und eben mit Ausnahme des mittleren Bereichs der Feder an der mittleren Biegung 66, wo sie zu einer nach außen weisenden Schalt-Spitze oder Schaltknopf 70 aufgebogen ist.

Ein für die Verwendung in der Eingabetaste 10 geeigneter Membranschalter 75 ist in den Fig. 14-16 erläutert. Der

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Schalter 75 ist ein dünnes, quadratisches Laminat aus zwei plastischen äußeren Lamellen 76, die von einem dielektrischen Distanzstück 77 auseinandergehalten werden. Ein metallischer leitender Streifen 78 ist an der Innenfläche jeder Lamelle 76 befestigt und jeder Streifen erstreckt sich im wesentlichen über die Kante der zugehörigen Lamelle hinaus in ein Anschlußstück 79. Das dielektrische Distanzstück 77 von Lamellenform besitzt eine mittlere Öffnung 80 sowie eine seitlich sich erstreckende Isolierzunge 81, die zwischen den Anschlußstücken 79 positioniert ist.

Die Leiterstreifen 78 sind mit einem wärme—abbindenden Kleber an den äußeren Lamellen 76 festgelegt. Die dielektrische Distanzlamellen und die beiden äußeren Lamellen werden dann ebenfalls mit einem wärme-abbindenden Kleber aneinander befestigt, der längs des Randes der Lamellen aufgebracht wird, was durch die punktierte Fläche 82 in Fig. 14 angedeutet ist. Die beiden Leiterstreifen werden dann in gegenseitiger Ausrichtung, jedoch durch die Dicke der dielektrischen Distanzlamelle 77 auseinandergehalten, eingebaut. Ein Niederdrücken einer der äußeren Lamellen 76 senkrecht zur Lamellenfläche schließt den Schalter, indem der zugehörige Leiterstreifen 78 durch die Mittelöffnung 80 in elektrischen Kontakt mit dem anderen Leiterstreifen gebracht wird. Der Schalter 75 kann sehr schmal gehalten sein und seine seitliche Längserstreckung kann weniger als halber Zoll (12,2 mm) betragen.

Die äußeren Lamellen 76 bestehen vorzugsweise aus einem Blatt von Polyimid-Plastik, etwa von der Art, wie es unter der Bezeichnung "Kapton" erhältlich ist. Ein Blatt der Dicke von etwa 0,002-0,003 Zoll (0,0508-0,0762 rtm) liefert die geeignete Flexibilität, die eine geeignete Schaltfunktion ermöalicht. Die dielektrische Distanzlamelle 77

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besteht vorzugsweise aus einem Blatt aus Polyester-Plastik (erhältich unter der Bezeichnung "Mylar*) von etwa 0,003 Zoll (0,0762 mm) Dicke. Die Leiterstreifen 78 sind vorzugsweise Kupferbänder von etwa 0,002 Zoll (0,0 508 mm) Dicke, wobei die aufeinander zuweisenden Oberflächen der Leiterstreifen vernickelt und anschließend vergoldet sind, um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen.

Die Gehäusehälften 12 bestehen vorzugsweise aus gespritztem oder gegossenem Polysulfon-Plastik und der Tastenschieber 46 besteht vorzugsweise aus einem Acetyl-Harz-Plastik, das unter der Bezeichnung "Delrin" bekannt ist. Ein ABS-Plastik ist ein für die Tastenkappe 52 geeignetes Material, während die Schaltelementfeder 65 aus Federmaterial etwa heiß behandeltem Beryllium Kupfer, bestehen kann.

Die Eingabetaste 10 wird mit den vorstehend beschriebenen Teilen in derWeise zusammengesetzt, daß zunächst der Membranschalter 75 voll in den abschließenden Schalterschlitz 29 in einer Gehäusehälfte 12 eingesetzt wird. Die Verbindun gsanschlüsse 79 des Schalters werden voneinander weggebogen unterhalb des Haltepfostens 31, wie das Fig. 1 erläutert, und werden dann durch die Schlitze 42 in der Basis 14 hindurchgeführt. Die Enden der Anschlußstücke, die sich unter die Basis erstrecken, können mehrfach gefaltet sein (Fig.l), um sie zu versteifen und zum Einführen und Hindurchstecken durch eine Schaltplatte geeignet zu machen, auf der die Eingabetaste befestigt werden soll.

Nach Einbau des Membranschalters wird der Tastenschieber 46 in die Gehäusehälfte 12 in der Weise eingesetzt, daß die Führungsrippe 55 in dem Führungsschlitz 23 und eine

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der Führungsrippen 56 in dem Führungsschlitz 22 gleitet. Eine Tastenschieber-Rückholfeder 85 (vorzugsweise eine übliche Spiralfeder) ist zwischen der Oberseite der Basis 14 und der Unterseite des Tastenschiebers 46 in der Federausnehmung 57 (Fig.l) angeordnet.

Dann wird die Schaltelementfeder 65 leicht niedergedrückt und in die Federausnehmung 57 des Tastenschiebers eingesetzt. Eine zweite Gehäusehälfte 12 wird dann sorgfältig auf die hervorstehenden Teile des Membranschalters, der Anschlußstücke und der Tastenschieberführungsrippen geschoben und die beiden Gehäusehälften werden durch Einführen der Justierstifte 36 in die Buchsen 37 zusammengesetzt. Die Gehäusehälften werden dann beispielsweise durch Ultra-Schall-Verschweißen miteinander verbunden. Der Zusammenbau der Einheit wird abgeschlossen durch Aufdrücken der Tastenicappe i>^ über den Pfosten 48 des Tastenscniebers.

Die Darentaste kann in zahlreichen Anwendungen mit Erfolg verwendet werden, unter denen die Benutzung an einer mit Öffnungen ausgerüsteten Schaltungsplatte, die zu den Positionierstiften 41 passen, besondere Vorteile bringt. Ferner sollte die Schaltungsplatte Durchgangslöcher zur Aufnahme der Anschlüsse 79 haben, die dann mit den metallischen Leiterpfaden auf der Platte verbunden werden können. Die Eingabetaste kann an der Schaltungsplatte durch eine auf der Schulter 18 aufliegende Klammer festgelegt werden; alternativ kann sie durch selbst-arretierende Schrauben festgelegt werden, die durch die Platte hindurchgeführt werden und in die Befestigungslöcher 39 eingeschraubt werden.

Im Betrieb wird der Tastenschieber 46 normalerweise in einer voll angehobenen Stellung gehalten, und zwar

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aufgrund der Rückstellkraft der Rückhaltefeder 85 (Fig.l). Die Aufwärtsbewegung des Tastenschiebers wird durch den Rückhalteflansch 58 begrenzt, der gegen das Widerlager 26 auf den Gehäusehälften anliegt. In der voll angehobenen Stellung liegt der Knopf 17 der Schalterelementfeder 65 gegen die Schaltelementspur 33 über der Rastvertiefung 34.

Wie man den Fig. 1-4 entnimmt, ist die eingebaute Schalterelementfeder kürzer als der Rückhaltekanal 61, in welchem die Feder sitzt. Der Rückhaltekanal ist vorzugsweise etwa 0,060 Zoll (1,524mm) langer als die eingebaute Feder, so daß der Rückhaltekanal somit eine Totgangverbindung zwischen der Feder und dem Tastenschieber bildet. Das bedeutet, daß dann, wenn die Feder voll an einem Ende des Kanals sitzt, der Tastenschieber 0,060 Zoll sich bewegen kann, über welcher Strecke er neben der Schalterelementfeder gleitet, ehe das entgegengesetzte Ende der Feder gegen das andere Ende des Kanals anliegt und die Feder dadurch mit dem Tastenschieber mitgenommen wird. Das Gehäuse und der Tastenschieber bestehen aus Material, deren Reibungskoeffizient so gewählt ist, daß die Schalterelementfeder leichter auf dem Tastenschieber-Rückhaltekanal gleitet als auf der Schaltelementspur oder dem Membranschalter.

Die Rastvertiefung in der Spur 33 soll sicherstellen, daß die Schalterelementfeder in der obersten Stellung in dem Kanal 61 sich befindet, ehe der Knopf 70 der Feder von der Spur 33 abfällt und den Membranschalter kontaktiert. Diese Wirkung verdeutlich Fig. 2, bei der die Teile so dargestellt sind, wenn der Tastenschieber zwei Drittel seines gesamten Abwärtshubes zurückge legt hat. Der Knopf 70 sitzt in der Rastvertiefung 34 und die Schalterelementfeder wird dadurch zeitweise an einer wei-

teren Abwärtsbewegung mit dem Tastenschieber gehindert, bis das obere Ende der Feder gegen das obere Ende des Rückhaltekanales 61 (Fig.2) anliegt.

Eine weitere Abwärtsbewegung des Tastenschiebers läßt die Schalterelementfeder 65 nach unten von dem unteren Ende der Spur 33 wegschnappen und der Knopf 70 der Feder wird gegen die Außenfläche des Membranschalters 75 geringfügig über dem Boden der Spur gedrückt, so daß die Leiterstreifen 78 zusammengedrückt werden und der Schalter schließt. Der Tastenschieber kann weiter niedergedrückt werden, und zwar um etwa 0,060 bis 0,070 Zoll (1,524-1,778 mm), bis das untere Ende der Unterseite des Tastenschiebers gegen die Oberfläche der Basis 14 (Fig.3) anliegt.Während dieser weiterraren Bewegung des Tastenschiebers reitet der Knopf 70 der Schalterelementfeder 65 entlang der Schalterfläche des Membranschalters 75 und hält die Leiterstreifen 78 in abrollendem Kontakt, so daß der Schalter geschlossen bleibt.

Wenn der Fingerdruck der Benutzerin nachläßt, beginnt der Tastenschieber 46 seine Aufwärtsbewegung bzw. seinen Rückwärtshub unter der Wirkung der Rückstellkraft der Rückholfeder 85. Der Schalter bleibt geschlossen über einen wesentlichen Abschnitt des gesamten Rück-Hubes, bestehend aus 0,060 bis 0,070 Zoll (1,524 - 1,778 mm) Überhub des Tastenschiebers plus etwa zwei Drittel des 0,060 Zoll-Freiheitsgrades, den die Schalterelementfeder an Bewegungsfreiheit in dem Rückhaltekanal 61 besitzt. Der Schaltknopf verläßt die Schaltfläche an einer Stelle etwa 0,020 Zoll (0,508 mm) unter dem unteren Ende der Spur, und zwar aufgrund der Feder-Form, so daß die gesamte Totgangverschiebung nicht unterbrochen wird, bis der Schalter während des Aufwärtshubes öffnet.

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"¹⁵~ 2 3 37 S O 4'

Selbst wenn die Schalterelementfeder dazu neigt, mit dem Tastenschieber während des Anfangstexles seines Aufwärtshubes mitzugehen, bleibt der Knopf 70 auf dem Schalter, wenn ein Federabschnitt über dem Knopf gegen die Unterkante der Spur 33 (Fig.4) anliegt und die SchalteisLementfeder wird stationär bezüglich des Gehäuses bleiben, bis der Aufwärtshub des Tastenschiebers die Feder nahezu an das untere Ende ihres Kanales gebracht hat. An dieser Stelle kontaktiert die Innenkante des unteren Armes 62 die unterste der Zwischen-Knicke 67 in der Schalterelementfeder, und die Feder wird dadurch geringfügig gegen die Basis des Kanals 61 niedergedrückt, so daß diejenige Federkraft aus der Rückholfeder 85 verringert wird, die zum Hochdrücken des Knopfes 70 über die Unterkante der Spur benötigt wird.

Wenn die Feder nach innen niedergedrückt wird, um den Knopf über die Xlnterkante der Spur anzuheben, liegt die Feder gegen den Boden des Kanals 61 an und wird gezwungen, mit dem Tastenschieber längs der Spur nach oben sich mit zu bewegen. Der Aufwärtshub des Tastenschiebers wird beendet, wenn der Rückhalteflansch 58 gegen den Tastenschieber-Anschlag 26 anliegt, und der Schalter befindet sich dann in der in Fig. 1 dargestellten Stellung.

Der Abstand von der Ruhestellung des Knopfes 70 (Fig.l) zu dem.Boden der Spür 33 beträgt etwa 0,060 Zoll (1,524 mm), Wie bereits erwähnt, besitzt die Schalterelementfeder ebenfalls einen Freiheitsgrad von 0,060 Zoll innerhalb des Kanales 61. Ein Abwärtshub von 0,120 Zoll (3,05 mm) wird demzufolge nötig sein, die Schalterelementfeder in dem Kanal 61 durch ihren Totgang zu verschieben, und dann die Feder von dem unteren Ende der Spur 33 gegen den Membranschalter weg zu bewegen und damit den Schalter zu schließen.

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— ίο-

Ein leicht ausruhendes Nachgeben des Fingerdruckes auf der Taste unmittelbar nach Schließen des Schalters wird nicht dazu führen, daß die Schalterelementfeder sich von dem Membranschalter löst, weil eine Aufwärtsbewegung des Tastenschiebers um etwa zwei Drittel des Totgangs des Kanals 61 oder um etwa 0,040 Zoll (1,016 mm) benötigt wird, ehe die Feder positiv nach oben über den Schalter von dem Tastenschieber mitgenommen wird. Die Schaltwirkung charakterisiert sich daher durch eine Stellungs-Hysterese, die verhindert, daß der Tastenschieber an einer Stellung von dem Benutzer gehalten werden kann, an der kein definierter Schaltkontakt besteht, der Schalter vielmehr auf und zu "zittert*.· Das bedeutet, daß dann wenn der Schalter einmal geschlossen ist, eine wesentliche, nach oben gerichtete Bewegung des Tastenschiebers nötig ist, um die geschlossenen Kontakte zu öffnen· Ein überfahren von 0,060 bis 0,070 Zoll ist erwünscht, so daß die Benutzerin einen vollen Tasten-Abwärtshub ausführen kann, der durch die Stelle des Schalter-Schließens führt. Eine gefühlsmäßige Empfindung bei Schließen des Schalters wird von der Schalterelementfeder vermittelt, wenn sie nämlich über die unterste Kante der Spur springt und den Membranschalter kontaktiert· Die Größe dieses das Schließen anzeigenden Gefühles kann dadurch verändert werden, daß die Rückstellkraft der Schalterelementfeder eingestellt wird. Wenn ein starkes, das Gefühl ansprechendes Signal gewünscht wird, können in beiden Kanälen 61 Schalterelementenfedern verwendet werden, um die Schnappwirkung zu vergrößern, wenn die Knöpfe 70 über die Enden der Spuren springen.

Die Rückholfeder 85 wird so ausgewählt, daß sich eine Fingerbelastung von etwa 80 g während des Taetschieber-Abwärtshubes ergibt, ehe das Schließen des Schalters erreicht wird. Die Schalterelementfeder wird so gewählt,

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daß ihre Schließkraft, die gegen den Membranschalter wirkt, etwa 20 bis 30 g beträgt, wobei 10 g normalerweise zum Schließen der Kontakte dieser Schalterart ausreichen.

Ein weiterer Umstand, der die Zuverlässigkeit der Eingabetaste erhöht, ist der sich über eine lange Strecke erstrekkende Linien-Rollkontakt zwischen den Leiterstreifen 78, wenn die Schalterelementfeder sich längs der Schaltfläche abwärts bewegt. Selbst wenn die Leiterstreifen an ihrer Trennstelle unmittelbar unter der Spur 33 erodieren sollten (aufgrund beispielsweise zu hoher Stromstärke oder zu langer Benutzung), wird trotzdem eine zuverlässige elektrische Verbindung unterhalb der Trennstelle aufrechterhalten, wenn die Schalterelementfeder sich mit dem Tastenschieber während des Überfahr-Abschnittes des gesamten Hubes nach unten bewegt.

Die Eingabetaste wurde vorstehend als ein einpoliger Schalter beschrieben; jedoch kann ein zweiter Membranschalter in die Einheit in einen zweiten Schalterschlitz 29 an der rechten Seite (Fig.l) eingesetzt werden. Das Hinzufügen einer zweiten Schalterelementfeder zur Betätigung des zusätzlichen Schalters setzt die Taste instand, zwei völlig unabhängige Schaltvorgänge mit einer einzigen Eingabetaste ausführen zu können. Die Leitungen des zweiten Schalters werden durch Schlitze 42 in der Basis des Gehäuses unter dem Schalter herausgeführt. Die Fig. 17-19 zeigen eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen Eingabetaste. Die Abwandlung betrifft die Verwendung von Blattfederkontakten auf der Basis des Eingabetasten-Gehäuses, wobei die Notwendigkeit für eine Lötverbindung mit einer gedruckten Schaltungskarte oder -Tafel eliminiert wird. Nur der unterste Abschnitt der Eingabetaste mit ihrem Gehäuse ist in den Fig. 17-19 dargestellt, wobei die übrigen Komponenten der Anordnung den oben beschriebenen

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entsprechen.

Die modifizierte Anordnung weist ein Gehäuse lla auf, das zwei gleiche Gehäusehälften 12a umfaßt, die während des Zusammenbaus der im übrigen oben beschriebenen Eingabtaste miteinander verbunden werden. Wie Fig. 17 zeigt, weist jede Gehäusehälfte 12a eine Basis 14a, Stirnflächen 17a, einen ersten Führungsschlitz 22a, eine innenwand 24a, einen Arbeitsraum 25a und Schalterschlitze 29a auf. Vier tiefe Ausnehmungen 90 sind in der Basis 14a ausgebildet und definieren vier abgeschrägte Blattfedern 91, die paarweise unter jedem Schalterschlitz 29a angeordnet sind. Ein sich nach unten erstreckender Knopf 92 ist an dem freien Ende jeder Blattfeder 91 ausgebildet und diese Knöpfe erstrecken sich nach unten unter die flache Unterseite der Gehäusehälfte 12a.

Die Anschlußzungen 79 aus dem Membranschalter 75 werden durch die schmalen Schlitze an gegenüberliegenden Seiten der Blattfedern 91 (Fig.17 und 18) geführt. Die Verbindungszungen laufen über die Knöpfe 92 und werden danach zurück in die Basis gebogen, wie das am besten aus Fig.17 zu erkennen ist.

Diese abgewandelte Eingabetaste wird gegen eine nicht dargestellte gedruckte Schaltungsplatine so mit einer Klammer gedrückt, daß die Anschlußzunge 79 auf die Leiterpfade auf der Platine ausgerichtet sind. Wenn das Gehäuse lla gegen die Platine verklammert wird, biegen sich die Blattfedern 91 nach oben in die Ausnehmungen 90, so daß die Unterseite des Gehäuses satt an der Platine anliegt. Die Blattfedern üben jedoch eine wesentliche Kraft aus, die die Anschlußzungen 79 in elektrischen Kontakt mit den

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Leiderpfaden auf der Platine gerückt. Der Kontakt wird auf diese Weise automatisch hergestellt, wenn die Eingabetaste auf der Platine installiert wird, so daß gesonderte Lötverbindungen nicht mehr nötig sind.

Die beschriebene Eingabetaste kann bei sehr vielen Dateneingabe-Prozessen mit wirtschaftlichem Nutzen eingesetzt werden· Die Taste ist zuverlässig und langlebig und besitzt abgeschlossene Membranschalter· Gleichzeitig hat die Eingabetaste nur ein niedriges Profil und ist ferner mit Überhub sowie mit Einrichtungen ausgerüstet, die ein Erlahmen der menschlichen Betätigungskraft unschädlich machen und ein hinreichendes Schaltgefühl bei Überfahren des Schaltpunktes vermitteln. Der Schließpunkt des Schalter liegt stets an der gleichen Stelle während des Abwärtshubes des Tastenschiebers und ist festgelegt durch die Abmessungen der gegossenen Einzelteile, so daß er nahezu unbegrenzt oft mit absoluter Genauigkeit wiederholbar ist. Die Verwendung gleicher Gehäusehälften und eines modularen Kembranschalters vereinfacht die Herstellung und den Zusammenbau der Taste und ermöglicht qleichwohl die Herstellung eines zuverlässigen preiswerten Schalters, der bei sehr vielen Schalttafelanwendungen mit Nutzen einsetzbar ist.

Insgesamt wurde eine Eingabetaste mit einem Tastenschieber beschrieben, der in einem Gehäuse beweglich befestigt is"t. Das Gehäuse beherbergt ferner mindestens einen ebenen Membranschalter, dessen ,Schaltfläche parallel zur Bewegungsrichtung des Tastenschiebers orientiert ist. Die Schalterelementfeder ist mit einer Seite des Tastenschiebers verbunden, und zwar über eine Totgangverbindung, die eine Art Hysterese des Schaltvorgangs bewirkt, wobei die Feder Über die Schaltfläche verschieblich ist und den Schalter schließt, wenn der Tastenschieber niedergedrückt wird.

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Claims

Ansprüche

Insbesondere zum Schalten elektrischer Stromkreise , dadurch gekennzeichnet, daß ein Tastenschieber 14d,:.:. ; in einem Gehäuse (11) zwischen einer normalerweise angehobenen Stellung (Fig.l) und einer niedergedrückten Stellung (Fig.3) linear verschiebbar befestigt ist; daß mindestens ein Membranschalter (75) in dem Gehäuse befestigt ist, dessen Schaltfläche parallel zur Richtung der Linearbewegung des Tastenschiebers orientiert ist; daß ein federndes Schalterelement (65) von dem Tastenschieber mitnehmbar ist und über die Schalterfläche des Schalters fährt, wenn der Tastenschieber aus der angehobenen Stellung in die niedergedrückte Stellung verfahren wird; und daß eine elastische Rückstelleinrichtung (85) zur Rückstellung des Tastenschiebers in seine normalerweise angehobene Stellung vorgesehen ist.

2. Taste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranschalter in dem Gehäuse abgedichtet befestigt ist.

3. Taste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (75) von den stromführenden Teilen des Membranschalters elektrisch isoliert ist.

4. Taste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (65) und der Tastenschieber (46,52) über eine Totgangvorrichtung (61) gekuppelt sind, wobei das Schalterelement in beschränktem Umfang bezüglich des Tastenschiebers parallel zur Richtung der Linearbewegung des Tastenschiebers beweglich ist, der-

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art, daß der Membranschalter an einer ersten Tastenschieber-Stellung geschlossen und an einer zweiten Tastenschiebersteilung geöffnet wird und die beiden Stellungen Abstand aufweisen und die erste Stellung näher an der Stellung des niedergedrückten Tastenschiebers liegt als die zweite Stellung.

5. Taste nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Totgangeinrichtung einen Kanal (61) aufweist, der in einer Seitenfläche des Tastenschiebers ausgebildet ist, wobei das Schalterelement kurzer als der Kanal ist und in dem Kanal zwischen Gehäuse und Tastenschieber zurückgehalten wird.

6. Taste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement eine Feder mit einer Schalt-Spitze (66,70) ist; daß das Gehäuse eine Schalterelement-Spur (33) aufweist, längs der die Spitze während eines Teiles der Tastenschieberbewegung reitet; daß die Schalterfläche des Schalters in der Nähe eines Endes der Spur angeordnet ist, derart, daß die Schalterelementspitze von der Spur weg gegen die Schaltfläche springt, wenn der Tastenschieber in die niedergedrückte Stellung verschoben wird.

7. Taste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spur in der Nähe ihres Endes Rast-Vertiefungen aufweist, die die Schalterelementspitze zeitweise aufnehmen kann.

8. Taste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Basis (14) mit Öffnungen aufweist, durch die Anschlußzungen (79) des im wesentlichen ebenen Membranschalters herausführbar sind.

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9. Taste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenfläche des Gehäuses eine schmale Tasche (Schalterschlitz 29) ausgebildet ist, in welcher der im wesentlichen ebene Membranschalter einsetzbar ist, derart, daß seine Schalterfläche parallel zum Hub des Tastenschiebers orientiert ist.

10. Taste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterelementspur (33) in der Nähe ihres unteren Endes eine Rastvertiefung (34) aufweist, in der das Schalterel ement zurückhaltbar ist, bis bei einer Abwärtsbewegung des Tastenschiebers ein Ende des Kanals (61) gegen das Schalterelementenende anliegt.

11. Taste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch

Gekennzeichnet, daß die Schaltereleraent-Feder V-förmig gebogen ist und an ihrer stärksten Krümmung eine Spitze (66) aufweist; aag, der Tastenccnleber einen sich von der Basis weg erstreckenden Arm f62} aufweist, der das untere Ende da? Kanals bildet und gegen der die Schalterelement-Feder beim Rückhub des Tastenschiebers anliegt.

Taste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei gleiche:, Gehäusehälften (12) besteht, die beim Zusammenbau der Taste zusammengefügt werden; daß das Gehäuse eine zweite Tasche (zweiten Schalterschlitz) zur Aufnahme eines zweiten Membranschalters aufweist, wobei die beiden Membranschalter an gegenüberliegenden Seiten des Tastenschie bers angeordnet sind und der Tastenschieber einen zweiten Kanal zur Aufnehme eines zweiten Schalterelementes zur Betätigung des zweiten Schalters aufweist·

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13. Taste nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Membranschalter ist, dessen Anschlußzungen sich durch die Gehäusebasis erstrecken, wobei die Gehäusebasis Federelemente (90,92) aufweist, mit denen die Anschlußzungen an äußere Kontaktstücke andrückbar sind.

14. Taste nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente an die Basis integral angeformte Blattfedern sind.

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