DE2439697A1 - Druckschalter - Google Patents

Description

MANITZ, FiNSTERWALD & G.RÄMKÖW

N 2021

I9_t AUg, 1974

Northern Electric Company, Limited 1600 Dorchester Blvd. West Montreals Quebec ~, Canada

" PatentänmeIdüng

Drucks chalter

Die Erfindung betrifft Druckschalter, insbesondere von der Art, wie sie in Tastensätzen für Fernsprechnummernschalter, Rechenmaschinen, Computereingabeeinrichtungen und dergleichen verwendet werden.

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DR. G. MANITZ · DIPU-INO. M. FINSTERWALD D I P L. - 1 N G . W. G R A M K O V/ ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE 1 7 STUTTGART 50 18AD CANNSTATTt MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TEL. (089) 22 42 II. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 61 POSTSCHECK: MÜNCHEN 77062-805

Für Tastaturen besteht ein sehr weites Anwendungsgebiet und einer der wichtigsten Teile eines Tastenfeldes ist der Tastendruck- oder Druckknopfschalter. Die gegenwärtig verwendeten Tastendruckschalter bzw. Druckknopfschalter haben viele Nachteile, wie einen hohen Kontaktwiderstand, verhältnismäßig kurze Lebensdauer, Kontaktprellen, eine oft sperrige Form bezogen auf die Anlagen oder Geräte, in die sie eingebaut werden sollen, und sind insofern gefährdet, als Schmutz und Feuchtigkeit eindringen kann.

Obwohl zumindest einige dieser Nachteile durch eine besondere Gestaltung des Druckknopfschalters vermieden werden können, wird durch diese der Schalter komplizierter und teurer, gegebenenfalls noch sperriger und sie kann außerdem eine schädliche Wirkung auf die Gebrauchsdauer eines Schalters haben»

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Druckknopfschalters bzw. eines Tastendruckschalters, der einen geringen Kontaktwiderstand ergibt, einfach und wirtschaftlich in der Herstellung ist, gut abgedichtet gebaut werden kann, eine lange Lebensdauer hat und von niedriger Bauart sein kann. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Ein erfindungsgemäßer Druckknopfschalter bzw. Tastendruckschalter besitzt im wesentlichen eine Federkontaktplatte mit mindestens einem Kontaktfinger, die zwischen einer Leiterschicht und einem Plattenauslenkglied angeordnet und von der Leiterschicht elektrisch isoliert ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielsweiser Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden schematischen Zeichnungen näher beschrieben und zwar:

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Figur 1: Eine Draufsicht auf einen Teil einer Federkontaktplatte, welche eine Form der Kontaktfinger darstellt;

Figur 2: eine Ansicht im Schnitt nach der Linie H-II in Figur 1;

Figur 3 : eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters, welche ferner eine Abänderungsform zeigt;

Figur H: eine Ansicht im Schnitt nach der Linie IV-IV in Figur 3, welche Leitungszüge für eine Mehrfach-Schaltvorrichtung zeigt;

Figur 5: eine der Figur 3 ähnliche Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters; ·

Figur 6: eine schaltbildliche Ansicht einer Federkontaktplatte mit mehreren Schaltstellungen;

Figur 7: eine auseinandergezogene Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters und

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Figur 8: eine den Figuren 3 und 5 ähnliche Schnittansicht des in Figur 7 dargestellten Schalters.

Wie erwähnt, bestehen bei den gegenwärtig verwendeten Druckknopfschaltern verschiedene Nachteile, die bei den erfindungsgemäßen Schaltern entweder vermieden oder so stark vermindert sind, daß sie ohne Bedeutung sind. Das Hauptmerkmal

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der Erfindung, welches die Vorteile eines einfachen wirtschaftlichen und wirksamen Schalters ergibt, ist die Federkontaktplatte mit der Kontaktfingerausbildung. Figur 1 und 2 zeigen eine besonders nützliche Form einer Kontaktplatten- und Kontaktfingeranordnung. In Figur 1 ist ein Teil einer Federkontaktplatte 10 gezeigt. Die Platte ist mit vier Kontaktfingern 11 geformt, die sich radial erstrecken. Ein geeignetes Material für die Kontaktplatte ist ein Beryllium-Kupfer-Blech mit einer Dicke von etwa 0,075 mm (0,003"). Es können jedoch noch andere Materialien verwendet werden, beispielsweise Phosphorbronze. Die Finger 11 können durch Pressen, Stanzen oder chemisches Ätzen geformt werden.

Wie sich am besten aus Figur 2 ergibt, ist jeder Kontaktfinger 11 mit zwei Windungen 12 geformt, von denen die eine in der Nähe der Übergangsstelle des Fingers in dem Hauptkörper der Platte 10 vorgesehen ist und die andere im Endteil 13 jedes Fingers. Wie sich aus dem in Figur 1 dargestellten Beispiel ergibt, weist jeder Finger einen äußeren Teil 14 auf, der sich von der Verbindungsstelle mit dem Hauptkörper der Platte nach innen verjüngt, und den Endteil 13, der sich ebenfalls verjüngt. An der Übergangsstelle des Endteils 13 in dem äußeren Teil 14 ist der Endteil breiter als der äußere Teil 14 und verjüngt sich nach innen. Jeder Finger hat ein Aussehen, das dem eines Pfeilkopfes etwas ähnlich ist. Eine solche Form ergibt eine gute Flexibilität mit einer breiten Kontaktfläche, im inneren Endteil 13. Die in Figur 1 und 2 dargestellte Kontaktfingerform ist nur beispielsweise gegeben und es können auch andere Formen verwendet werden. Die gezeigte Form ergibt jedoch gewisse Vorteile, wie die vorerwähnte Flexibilität und breite Kontaktfläche .

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Für den Gebrauch ist die Federkontaktplatte 10 auf einem Abstandsstück 15 angeordnet. Die Finger werden durch eine Öffnung im Abstandsstück für den Kontakt mit einem oder mehreren Leitern oder anderen elektrischen Positionen nach unten ausgelenkt.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters mit einer Abänderung, die gegebenenfalls vorgesehen werden kann. Wie sich aus Figur 3 ergibt, sind auf einer Basis bzw. auf einem Träger 20 Leitungszüge 21 vorgesehen. Ein typisches Beispiel für einen Leitungszug ist in Figur 4 dargestellt, bei welchem besonderen Beispiel die Leitungszüge für einen Drucktastenschalter eines Fernsprechapparats vorgesehen sind. Die Leitungszüge 21 kann eine auf dem Träger 20 aufgebrachte gedruckte Schaltung sein.

Auf der Basis bzw. auf dem Träger 20 ist das Abstandsstück 15 angeordnet, der gegen die Leitungszüge 21 anliegt. Das Abstandsstück ist als Isoliermaterial oder kann durch eine dünne Isolierschicht gebildet werden. Auf der Oberseite des Abstandsstückes 15 ist die Federkontaktplatte 10 angeordnet. Auf die Federkontaktplatte 10 ist ein kombiniertes Abdeckplatten- und Betätigungsglied 22 aufgelegt. Be.i dem vorliegenden Beispiel ist das Abdeckglied 22 aus einem elastischen oder flexiblen Material und mit einem Ansatz ausgebildet, der sich über den Kontaktfingern 11 befindet. Ein Ansatz 23 ist an jeder Stelle eines Schalters vorgesehen und bei einem Fernsprechnummernschalter, dessen Leitungszüge in Figur U dargestellt sind, ist beispielsweise eine Anordnung von Ansätzen 2 3 in an sich bekannter Weise in Form von Spalten und Reihen vorgesehen. Die- Lage der

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Ansätze ist in Figur 4- durch punktierte Kreise 24 angegeben.

Zum Schließen eines Schalters wird ein Ansatz 23 gedrückt. Hierdurch werden die Kontaktfinger 11 in Kontakt mit den Leitungszügen 21 ausgelenkt. Beim Aufhören des Druckes auf dem Ansatz kehrt dieser wieder in seine Normalstellung zurück, was auch für die Kontaktfinger gilt.

In Abänderung hiervon kann ein gesonderter Druckknopf 25 vorgesehen werden. Der Knopf 25 weist einen Kopfteil 26 und einen Schaft 27 auf, der in eine Öffnung 28 im Deckel 22 eingesetzt werden kann. Ein Flansch 29, der sich um den Umfang des Kopfteils 26 herum erstreckt, umgibt den Ansatz 23. Der Druckknopf 25 kann am Deckel 22 festgemacht werden, so daß durch einen auf dem Knopf ausgeübten Druck der Deckel durchgebogen wird und damit die Kontaktfinger 11 durchgebogen werden, wie vorangehend beschrieben. Gegebenenfalls kann der Druckknopf so vorgesehen werden, daß er unmittelbar auf die Enden der Kontaktfinger 11 wirkt. In diesem letzteren Falle kann der Deckel 22 aus einem starren Material sein. Das Federungsvermögen bzw. die Elastizität der Kontaktfinger ist so ausreichend bemessen, daß der Druckknopf in seine normale oder "Aus"-Stellung zurückgeführt wird, oder es kann eine zusätzliche schwache Feder vorgesehen werden, die zwischen dem Deckel 22 und dem Knopf 25 wirkt.

Figur 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Druckknopfes. Bei der Anordnung nach Figur 5 ist die Basis bzw. der Träger 20 mit Leitungszügen 21 wie in Figur 3 versehen. Ferner ist auch ein Abstandsstück 15 vorgesehen, das auf der Oberseite der Federkontaktplatte 10 angeordnet ist. Soweit ist die Anordnung wie in Figur 3. Auf die Federkontaktplatte ist

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eine elastische bzw. flexible Platte 30 aufgelegt, die aus einem Isoliermaterial ist. Auf der Platte· 30 ist eine Abdeckung 31 angeordnet, die Öffnungen· 32 an Stellen aufweist, die mit den Stellen der Kontaktfinger 11 zusammenfallen. Jede Öffnung 32 ist von einem sich nach oben erstreckenden Flansch bzw. von einer Hülse 33 umgeben. In jeder öffnung ist ein Plunger 31 angeordnet. Über jedem Flansch bzw. über jeder Hülse 33 befindet sich ein Knopf 35, zwischen welchem und dem Plunger 34 eine Druckfeder 36 angeordnet ist. Durch den Plunger 34 kann die Platte 30 durchgebogen werden, welche ihrerseits die Kontaktfinger in Kontakt mit den Leitungszügen 21 auslenkt. Die Leitungszüge 21 können von der gleichen Form wie für die Ausführungsform nach Figur- 3, d.h. wie in Figur 4 dargestellt, sein.

Bei den in Figur 3 und 5 dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schalters sind für jede Schalterstellung mehrere Kontaktfinger, beispielsweise vier, vorgesehen und werden alle Kontaktfinger gemeinsam betätigt und gewöhnlich wirken alle Finger zusammen und stellen eine Verbindung her. Daher befinden sich beispielsweise, wie in Figur 4 gezeigt, an jeder Stellung 24 zwei Leiter 21a und 21b in unmittelbarer Nähe. Wenn ein Schalter betätigt wird, werden zwei Kontaktfinger in Kontakt mit dem Leiter 21a bewegt und zwei in Kontakt mit dem Leiter 21b. Wenn alle Kontaktfinger dadurch miteinander verbunden sind, daß sie aus einem gemeinsamen Stück Blech geformt sind, wird eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Leitern hergestellt. Figur 6 zeigt eine typische Form einer Federkontaktplatte 10, wie sie beispielsweise für einen Drucktasten-Nummern scha It er für einen Fernsprechapparat zusammen mit Leitungszügen, ähnlich wie in Figur 4 dargestellt, verwendet wird.

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Wie erwähnt, sind bei den in Figur 3 und 5 dargestellten Schalterausführungsformen alle Kontaktfinger 11 aus einem gemeinsamen flächenhaften Stück elektrisch leitenden Materials geformt und jede Schalterstellung ergibt normalerweise eine einzige Verbindung. Selbst wenn mehr als eine Verbindung an einer Schalterstellung hergestellt wird, sind die miteinander verbundenen Stromkreise vereinbar, da sie die gleiche Spannung haben, so daß keine Schwierigkeiten entstehen, wenn sie in einer gemeinsamen Stellung verbunden werden.

Es ist jedoch manchmal wünschenswert, daß mehr als ein Stromkreis gleichzeitig geschlossen werden, jedoch die Stromkreise ihrerseits nicht vereinbar sind und nicht durch gemeinsame Schaltglieder geschlossen werden können. Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalters ist in Figur 7 und 8 dargestellt.

In Figur 7 sind in auseinandergezogener Darstellung die verschiedenen Lagenelemente eines Schalters gezeigt, mit dem drei gesonderte Kontaktverbindungen hergestellt werden können. In Figur 7 sind nur die Federkontaktplatten, die zwischenliegenden Isolierlagern, die die Leitungszüge tragende Basis und eine elastische obere Abdeckung gezeigt. Der Reihenfolge nach ist die Anordnung in Figur 7 von oben nach unten wie folgt: eine elastische oder flexible Platte bzw. obere Abdeckung 40; eine erste Federkontaktplatte41 mit einem einzigen Kontaktfinger 42; eine erste dielektrische Lage 43; eine zweite Federkontaktplatte 44 mit einem einzigen Kontaktfinger 45; eine zweite dielektrische Lage 46; eine dritte Federkontaktplatte 47 mit einem einzigen Kontaktfinger 48, ein Abstandsstück 49 und Leitungszüge, welche

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drei Stromkreise 50, 51 und 5 2 bilden, die auf einer Basis bzw. einem Träger 53 angeordnet sind.

Jeder Stromkreis weist einen. Schalt- oder Kontaktbildungsteil 50a, 51a bzw. 52a auf, die zwischenliegende Leitungszüge bilden. Die Teile 50a, 51a und 52a befinden sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Abstand von 120 voneinander und in ähnlicher Weise haben die gesonderten Kontaktfinger 42, 45 und 48 einen Abstand von 120° voneinander derart, daß sie sich mit den Kontaktbildungsteilen 50a, 51a und 5 2a in Ausluchtung befinden. Wie ersichtlich; sind in den dielektrischen Lagen 43 und 46 sowie im Abstandsstück 49 Öffnungen 5 3 vorgesehen,- damit die Kontaktfinger 42, 45 und 48 in die Stromkreise 50, 51 und 52 durchgebogen werden können. Der Kontakt der Finger mit den Kontaktteilen der Stromkreise an ihren Kontaktbildungsteilen verbindet die zwischenliegenden Leitungszüge an jedem Teil. Es werden daher drei gesonderte Stromkreise gleichzeitig geschlossen bzw. geschaltet.

Figur 8 zeigt die verschiedenen Lagenelemente zusammen mit dem Druckknopf zusammengebaut. Der Druckknopf ist dem in Figur 5 dargestellten ähnlich und besitzt eine Abdeckung- 31, eine Öffnung 32, einen sich nach oben erstreckenden Flansch 33, einen Plunger 34, einen Knopf· 35 und eine Druckfeder Die Wirkungsweise des Schalters nach Figur 7 und 8 ist die gleiche wie beim Schalter nach Figur 5. Wenn der Knopf· 35 nach unten gedrückt wird, wird die Feder 36 zusammengedrückt und der Plunger 34 nach unten bewegt, wodurch die elastische bzw. flexible Platte 40 (31 in Figur 5) nach unten durchgebogen wird, welche ihrerseits die Kontäktfingef 42, 45 und 4 8 (11 in Figur 5) in Kontakt mit den Leitungszügen

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auf der Basis bzw. auf dem Träger bringen. Nach der Freigabe des Druckknopfes können die Kontaktfinger wieder in ihre Normalstellung zurückkehren.

Die Federkontaktplatten und die dielektrischen Lagen sind in ihrer Dicke, besonders in Figur 8, aus Gründen der zeichnerischen Darstellung dicker dargestellt. Eine Dicke von 0,07 6 mm (0,03") bei Verwendung eines Beryllium-Kupfer-Bleches , hat sich für Federkontaktplatten als geeignet er. wiesen und die dielektrischen Lagen können ebenfalls sehr dünn sein und beispielsweise eine Dicke von 0,025 mm (0,01") haben. Die dielektrischen Lagen können unmittelbar auf den Federkontaktplatten geformt werden und aus einem Lack oder irgendeinem anderen geeigneten dielektrischen Material bestehen. Wenn die Federkontaktplatten und die zwischenliegenden dielektrischen Lagen so dünn sind, wird durch das Stapeln mehrerer Platten die Arbeitsweise des Schalters nicht in unerwünschtem Maße beeinträchtigt.

Durch die Erfindung wird ein sehr einfacher, wirtschaftlicher und wirksamer Schalter geschaffen. Es kann eine völlig abgedichtete Bauform erhalten und eine ständig gleichbleibende Arbeitsweise erzielt werden. Die Kontaktfinger können in ihrer Form verändert werden, jedoch hat sich die dargestellte Form, annähernd die Form eines Pfeilkopfes, als sehr günstig erwiesen. Es wird eine breite Kontaktfläche erzielt, während die Finger gleichzeitig sehr flexibel sind. Beim anfänglichen Durchbiegen bzw. Durchfedern wird Kontakt mit den Leitüngszügen erhalten und wenn dann ein leichter zusätzlicher Druck zur weiteren Durchbiegung der Finger ausgeübt wird, bewegt sich die Kontaktfläche der Finger radial, wodurch eine Schleifwirkung erhalten wird. Auf diese Weise werden geringe Kontaktwider-

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stände erhalten. Die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Schalter ist sehr lang und die Beanspruchungen der beweglichen Teile sehr gering. Ein Kontaktprellen ist vermieden oder wird schlimmstenfalls auf ein Ausmaß zurückgeführt, das vernachlässigt werden kann. Die Größe eines einzigen Schalters oder mehrerer Schalter ist außerordentlich gering, so daß ein sehr gedrängt gebauter Schalter erhalten wird.

An sprüche

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Claims (7)

1. An sprüche

   ■1. J Druckschalter mit einer Basis, gekennzeichnet durch Leitungszüge (21, 50, 51, 52) auf der Basis (20, 53), ein Abstandsstück (15, 4 3, 46, 49) über den Leitungszügen, und eine Öffnung im Abstandsstück.(15, 43, 46, 49), eine Federkontaktplatte (10, 41 44, 47) am Abstandsstück (15, 43, 46, 49), und mindestens ein Kontaktfinger (11, 42 45, 48) an der Platte (10, 41, 44, 47), welcher Finger (11, 42, 45, 48) sich über der Öffnung im Abstandsstück (15, 43, 46, 49) und der elektrisch leitenden Platte (10, 41, 44, 47) befindet, und eine flexible elastomere Lage (22, 30, 40) über der Platte (10, 41, 44, 47), wobei durch eine Auslenkung der flexiblen Lage (22, 30, 40) der Finger (11, 42, 45, 48) in Kontakt mit den Leitungszügen (21, 50) ausgelenkt wird.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere radiale Kontaktfinger (11) in der Platte (10).
3. 3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckknopf (25, 34, 35) auf der flexiblen Lage (22, 30, 40) angeordnet ist.
4. 4. Schalter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Abdeckelement (31) über der flexiblen Lage (30, 40) und einen Druckknopf (34, 35), der auf dem Abdeckelement (31) angeordnet ist und dazu dient, die flexible Lage (30, 40) durchzubiegen.

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5. 5. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Federkontaktplatten (4-1, 44, 47) in Übereinander-Anordnung, eine Isolierlage (4.3, 46) zwischen zwei benachbarten Federkontaktplatten (41, 44, 47), und einen Kontaktfinger (42, 45, 4 8) an jeder Platte (41, 44, 47), welche Finger (42, 45, 48) sich in der Umfangsrichtung voneinander in Abstand befinden, wobei bei der Durchbiegung der flexiblen Lage (40) jeder Finger (42, 45, 48) in Kontakt mit den Leitungszügen (50, 51, 52) durchgebogen wird.
6. 6. Druckknopfschalter mit einer Basis, gekennzeichnet durch Leitungszüge (21) auf der Basis (20), welche Leitungszüge (21) mehrere Stromkreise bilden, und eine Schaltstellung für jeden Stromkreis, ein Abstandsstück (15) auf der Basis (20) über den Leitungszügen (21), und mehrere Öffnungen im Abstandsstück (15), eine Öffnung über jeder Schaltstellung (24) in den Leitungszügen (21), eine Federkontaktplatte (10) auf dem Abstandsstück (15), welche Kontaktplatte (10) radiale Kontaktfinger (11) für jede Schaltstellung (24) aufweist, eine flexible elastomere Lage (30) über der Federkontaktplatte (10), und eine Anzahl Druckknöpfe (34, 35) auf der flexiblen Lage (30), ein Druckknopf (34, 35) an jeder Schaltstellung (24).
7. 7. Schalter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Abdeckelement (31) über der flexiblen Lage (30), welche-Druckknöpfe (34,· 35) auf dem Abdeckelement (31) angeordnet sind.

   Der Patentanwalt

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