DE2854096C2

DE2854096C2 - Tastenschalter, insbesondere für Tastaturen in Schreibmaschinen und ähnlichen Einrichtungen

Info

Publication number: DE2854096C2
Application number: DE2854096A
Authority: DE
Inventors: Horst 8190 Weidach Stahl; Walter 8033 Krailling Wachs
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1978-12-14
Publication date: 1982-04-08
Also published as: US4313685A; ZA796767B; JPS5583109A; DE2854096A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Tastenschalter, insbesondere für Tastaturen in Schreibmaschinen und ähnlichen Einrichtungen, beispielsweise Fernschreibmaschinen und Datenstationen, mit einem Tastenstößel, der bei der Tastenbetätigung gegen die Federkraft einer zwischen dem Tastengehäuse und einer Auflagefläche des Tastenstößels angebrachten schraubenförmigen Feder aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung bewegbar ist, wobei die Feder das bewegliche Kontaktstück bildet, das bei der Kontaktgabe mit einem ortsfesten Gegenkontakt in Verbindung gebracht wird, und dessen Tastenstößel nach der Kontaktgabe noch weiter bewegbar ist.

Solche Tastenschalter sind bereits bekannt (DE-OS 22 47 905), wobei dort der Schaltpunkt der Kontakte mit dem Endanschlag des Tastenstößels zusammenfällt. Dies bedeutet, daß die Kontaktgabe erst erreicht wird, wenn die Taste auf der unteren Begrenzung aufschlägt.

Es ist auch bereits ein Drucktastenschalter mit einem in einem Schaltkörper angebrachten Druckknopf bekannt, der zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung betätigbar angeordnet ist, sowie mit einer Druckfeder, durch welche der Druckknopf von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung zurückgestellt wird (DE-OS 26 57 783). Bei diesem bekannten Drucktastenschalter ist die Druckfeder mit einem langgestreckten Fortsatz versehen, der bei der Betätigung mit einem Gegenkontaktstück zur Zusammenwirkung gebracht wird. Bei der Kontaktgabe trifft dort der langgestreckte Fortsatz starr auf den Gegenkontakt auf, wodurch Kontaktprellungen entstehen können. Der Gegenkontakt muß daher federnd ausgebildet sein. Der Drucktastenschalter ist in der Höhe durch den langgestreckten Fortsatz begrenzt, so daß keine besonders niedrige Taste realisierbar ist. Es ist eine größere Anzahl von Bauteilen erforderlich.

Beim Tastenschalter für Tastaturen ist ein bestimmter Nachlauf der Taste bzw. des Tastenstößels erforderlich, weil die Bedienungsperson einen Spielraum für den Nachlauf des Tastenstößels benötigt. Da die Finger der Bedienungsperson unterschiedlich lang sind, ist beim Bedienen einer Tastatur, beispielsweise einer Schreib-

maschinentastatur, die Bewegungstiefe der einzelnen Finger unterschiedlich. Ein fester Anschlag wäre der Bedienungsperson nicht zuzumuten und würde zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. Weiters können durch den unterschiedlichen Finjjerdruck der Bedienungsperson Kontaktprellungen und eine schleifende Kontaktgabe auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tastenschalter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er trotz geringem Aufwand für die Bedienungsperson ergonomisch besonders günstig ist und eine besonders sichere Kontaktgabe gewährleistet Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die schraubenförmige Feder zwei Abschnitte aufweist, von denen der erste Abschnitt in an sich bekannter Weise als Druckfeder für die Rückführung des Tastenstößels von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung ausgebildet ist, daß der zweite Federabscnnitt auf der vom ersten Federabschnitt abgewandten Seite der Auflagefläche mit einer bestimmten Vorspannung aufliegt, und daß der Gegenkontakt im Bewegungsbereich des über die Auflagefläche des Tastenstößels weitergeführten schraubenförmigen zweiten Abschnittes der Feder angeordnet ist.

Dadurch ergeben sich vorteilhafterweise besonders kleine räumliche Abmessungen, wobei insbesondere die Tastenhöhe klein ist. Die geringe Höhe der Taste ist aus ergonomischen Gründen besonders wichtig, weil dadurch bei der Tastenbetätigung eine die Bedienungsperson geringer belastende Körperhaltung erreicht wird. Dies macht sich besonders stark bemerkbar, wenn von der Bedienungsperson Eingabetastaturen, die auf unterschiedlich hohen Bedienungsflächen angebracht sind, betätigt werden. Die neue Taste ermöglicht eine Reduzierung der Höhe auf über die Hälfte der bisher im praktischen Betrieb benutzten Tasten. Trotz der geringen Höhe ist der Tastenschalter funktionssicher und kostengünstig herstellbar. Der Tastenschalter besteht aus wenigen Einzelteilen, die auf einfache Weise zusammengefügt werden. Die Herstellung und der Zusammenbau in einem Fertigungsautomaten ist möglich. Die mechanische Kontaktgabe ist besonders sicher und es besteht ein geringer Übergangswiderstand zwischen den geschlossenen Kontakteiementen. Durch die Verwendung der schraubenförmigen Rückführfeder wird ein gleichmäßiges Druckverhalten bei Betätigung der Taste erzielt. Dadurch, daß der zweite Abschnitt der Feder auf der vom ersten Abschnitt der Feder abgewandten Seite der Auflagefläche und der Vorspannung aufliegt, wird bei der Betätigung der Drucktaste Kontaktprellungen oder eine schleifende Kontaktgabe vermieden.

Vorteile ergeben sich auch, wenn die beiden Abschnitte der schraubenförmigen Feder unterschiedliche Windungsdurchmesser aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß die Federkennlinien für die beiden Federabschnitte unterschiedlich gewählt werden können. Zweckmäßigerweise besitzt der erste Abschnitt einen kleineren und der zweite Abschnit' der Feder einen größeren Windungsdurchmesser. Dies hat den Vorteil, daß durch den Federabschnitt mit dem größeren Durchmesser ein besonders weiches Ansprechen des Kontaktes erreicht wird, obwohl bei der Kontaktgabe der erforderliche Mindestkontaktdruck gegeben ist. Der Federabschnitt mit dem größeren Durchmesser ist auch zur Dämpfung des Rückschlages für den Tastenstößel bei der Rückkehr aus der Arbeitsstellung in die Ruhestellung verwendbar.

Im folgenden sind Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 in einer Prinzipdarstellung den grundsätzlichen Aufbau und die Wirkungsweise des neuen Tastenschalters anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels und

F i g. 2 und F i g. 3 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des neuen Tastenschalters.

Anhand der F i g. 1 wird das neue Tastenprinzip erläutert Der neue Tastenschalter besteht aus einem Tastenstößel 1, der in einem Tastengehäuse 6 in einer Führung 7 bei der Betätigung der Taste bewegbar ist Im oberen Bereich des Tastenstößels 1 ist ein Bund 2 fest angebracht, der in der Ruhestellung der Taste die Bewegung des Stößels 1 nach oben begrenzt Gleichzeitig wird die Auflagefläche 2a des Bundes 2 zum Abstützen der Rückführfeder 4 verwendet. Die schraubenförmige Feder 4 besteht aus zwei Abschnitten As und 4b, die unterschiedliche Windungsdurchmesser aufweisen. Der erste Federabschnitt 4a mit dem kleineren Windungsdurchmesser wird als Druckfeder verwendet, während der zweite Abschnitt 4b mit dem größeren Windungsdurchmesser zur Kontaktgabe verwendet wird. Der zweite Federabschnitt 4b, der aus mindestens einer Windung besteht, liegt mit einer Vorspannung an der Mitnehmernase 5 auf, die fest mit dem Bund 2 des Tastenstößels verbunden ist. Die Vorspannung wird so gewählt, daß der erforderliche Kontaktdruck bei der Kontaktgabe auftritt. Mit Hilfe des Windungsdurchmessers kann die Charakteristik der Feder eingestellt werden. Durch den gegenüber dem Abschnitt 4a gewählten größeren Windungsdurchmesser wird eine weiche Federwirkung erreicht, so daß für die Bedienungsperson kein harter Druckpunkt bei der Kontaktgabe entsteht. Die Feder 4 wird als bewegliches Kontaktelement verwendet, wobei das Fnde als Kontaktanschluß 9 ausgebildet ist. Der Gegenkontakt 3 mit seinem Kontaktanschluß 8 ist im Gehäuse 6 ortsfest als starres Konlaktelement im Bewegungsbereich des zweiten Federabschnittes 4b angeordnet. Der Gegenkontakt 3 ist vorteilhaft als einfaches Blechplättchen ausgeführt. Das Tastengehäuse 6 und der Tastenstößel 1 mit dem fest angebrachten Bund 2 und der Auflagefläche 2a sowie der Mitnehmernase 5 sind auf einfache Weise als Kunststoffteile herstellbar.

Die bei der Kontaktgabe des Tastenschalters aufeinanderliegenden Kontaktflächen des Gegenkontaktes 3 und des Windungsteiles 10 des zweiten Federabschnittes 4b werden zur besseren Kontaktgabe mit einer die Leitfähigkeit erhöhenden Schicht, beispielsweise Gold oder Palladium überzogen.

In dem in Fig. 1 gezeichneten Zustand befindet sich der Tastenschalter in der Ruhestellung, d. h. vor der Betätigung der Taste. Bei der Tastenbetätigung wird der Tastenstößel 1 mittels des angebrachten Tastenknopfes durch einen Fingerdruck der Bedienungsperson in die Pfeilrichtung A bewegt. Der Tastenstößel gleitet in der Führung 7 im Gehäuse 6 entlang. Dabei wird der Federabschnitt 4a zusammengedrückt. Mit dem Tastenstößel 1 bewegt sich der Bund 2 mit der fest angebrachten Mitnehmernase 5 in Richtung zum Gegenkontakt 3. Die Mitnehmernase 5 wird an der Kontaktfläche des Gegenkontaktes vorbeibewegt und der Windungsteil 10 des Federabschnittes 4b kommt mit der Kontaktfläche des Kontaktes 3 in Berührung. In diesem Zeitpunkt ist der Kontakt geschlossen und es besteht über den Kontaktanschluß 9, die Federabschnitte 4a und 4b, den Gegenkontakt 3 und der

Kontaktanschluß 8 eine elektrisch leitende Verbindung. Aufgrund der Vorspannung des Federabschnittes 46 liegt der Windungsteil 10 bei der Kontaktgabe mit dem erforderlichen Kontaktdruck auf dem Gegenkontakt auf. Dadurch wird prellfrei der Kontakt des Tastenschalters geschlossen. Der Tastenstößel 1 wird noch weiter bewegt, so daß die Mitnehmernase 5 unterhalb der Kontaktfläche des Gegenkontaktes 3 zu liegen kommt. Dadurch liegt der Windungsteil 10 frei auf der Kontaktfläche des Gegenkontaktes auf. Dadurch werden Störungen bei der Bedienung durch ungleichmäßiges Drücken, ein Nachlassen des Fingerdruckes oder ein Zittern beim Betätigen der Taste vermieden. Der Tastenstößel hat dann seine Endstellung, die Arbeitsstellung erreicht, wobei die Bewegung entweder durch die Bodenfläche der Führung 7 oder durch den nicht mehr weiter zusammendriickbaren Federabschnitt 4a begrenzt wird.

Beim Loslassen des Tastenknopfes durch die Bedienungsperson kehrt der Tastenstößel 1 aus der Arbeitsstellung in die Ruhestellung zurück. Der zusammengedrückte Federabschnitt 4a, der einerseits durch das Gehäuse 6 und andererseits durch die Auflagefläche 2a am Bund 2 begrenzt wird, drückt den Tastenstößel über den Bund 2 in die Pfeilrichtung R. Die Kontaktgabe wird sicher unterbrochen, wenn die Mitnehmernase 5 an der Kontaktfläche des Gegenkontaktes 3 sich vorbeibewegt. Der Federabschnitt 4b liegt dann wieder mit der festgelegten Vorspannung an der Mitnehmernase 5 auf. Die Rückkehrbewegung des Tastenstößels wird entweder durch den Federweg des Federabschnittes 4a oder durch das Gehäuse, an dem der Bund 2 anstößt, begrenzt. Der Aufprall des Tastenstößels 1 am Gehäusedeckel bei der Rückkehrbewegung wird vorteilhaft durch den Federabschnitt 4b gedämpft.

Während in F i g. 1 der Aufbau und die Wirkungsweise des Tastenschalters für einen Arbeitskontakt dargestellt im. zeigen die Fig. 2 und 3 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Tastenschalters als Umschaltkontakt. der zwischen einem Ruhekontakt und einem Arbeitskontakt umschaltbar ist.

Die F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht des Tastenschalters im Schnitt. Die Fig. 3 zeigt die Anordnung nach F i g. 2 im Schnitt in der Ansicht von oben.

Die Drucktaste besteht aus dem Tastenknopf 11. der am Tastenstößel 1 befestigt ist. Der Tastenstößel 1 wird im Tastengehäuse 6 bewegt. Die für die Schaltfunktion des Umschaltkontaktes erforderlichen Bauteile sind im Tastengehäuse 6 enthalten, das durch den Tastendeckel 14 abgeschlossen ist. Der Tastendeckel 14 wird beim Aufsetzen auf das Gehäuse 6 über die am Gehäuse angebrachten Rastnasen 14a und 14£> durch Einrasten formschlüssig verbunden. Das Gehäuse 6 ist in einer Ausnehmung einer Trägerplatte 13 über die Rastfedern 19 und 20 eingerastet, die die Montage- und Eintastkräfte aufnimmt. An der Unterseite des Tastengehäuses 6 ist eine Leiterplatte 12 angeordnet, an der die Kontaktanschlüsse 8 und 9 verlötet sind. Die durch das Tastengehäuse 6 und einen Tastendeckel 14 gebildete Kammer schützt die Kontakte und die damit in Verbindung stehenden beweglichen Teile vor Fremdeinwirkungen wie Staub oder Dämpfen, die beispielsweise beim automatischen Lötvorgang der Leiterplatten entstehen.

Der Tastenstößel 1 wird bei der Betätigung in der Führung 7 im Gehäuse und einer Führung 15 im Tastendeckel 14 geführt. Am Tastenstößel 1 ist fest ein Bund 2 angebracht. An der Auflagefläche 2a an der Unterseite des Bundes 2 ist der erste Federabschnitt 4a abgestützt. Der zweite Federabschnitt 4b der schraubenförmigen Feder 4 weist einen größeren Durchmesser als der Federabschnitt 4a auf und ist über die Auflagefläche 2a hinaus weitergeführt. Das andere Ende des ersten Federabschnittes 4a stützt sich an der Bodenfläche des Taslengehäuses 6 ab. Am Bund 2 sind die Mitnehmernasen 5 und 17 angebracht. Im Tastengehäuse 6 sind ortsfest die Kontakte 3 und 16 angeordnet, deren Kontaktanschlüsse mit der Leiterplatte 12 verbunden sind.

Im Ruhezustand ist der Ruhekontakt geschlossen, so daß über den Kontaktanschluß 9 und die Federabschnitte 4a und 4b eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Kontakt 16 und dessen nicht dargestellten Kontaktanschluß an der Leiterplatte 12 besteht. In diesem Zustand liegt die oberste Windung 18 des zweiten Federabschnittes 4b mit dem erforderlichen Kontaktdruck an der Kontaktfläche des Gegenkontaktes 16 auf. Dazu ist es erforderlich, daß die Kontaktfläche des Gegenkontaktes 16 unterhalb der Unterseite der Mitnehmernase 17 zu liegen kommt und die Federspannung so gewählt ist, daß die oberste Windung mit dem für eine einwandfreie Kontaktgabe erforderlichen Kontaktdruck an der Kontaktfläche aufliegt. Im Ruhezustand des Tastenschalters liegt die unterste Windung 10 des zweiten Federabschnittes 4b an der Oberseite der Mitnehmernase 5 unter Vorspannung auf. Die Vorspannung ist so gewählt, daß sie dem erforderlichen Kontaktdruck bei der Kontaktgabe im Arbeitszustand entspricht.

Bei der Betätigung der Taste in der Pfeilrichtung A wird der Tastenslößel 1 nach unten bewegt und dadurch der erste Federabschnitt 4a zusammengedrückt. Bei der Abwärtsbewegung des Tastenstößels wird der zweite Federabschnitt 4b mitbewegt. Dabei hebt die Mitnehmernase 17 die oberste Windung 18 des zweiten Federabschnittes 4b von der Kontaktfläche des Gegenkontaktes 16 ab. Die oberste Windung 18 liegt ab diesem Zeitpunkt mit einer dem Kontaktdruck bei der Kontaktgabe entsprechenden Vorspannung an der Unterseite der Mitnehmernase 17 an.

Beim Erreichen der Arbeitsstellung kommt die unterste Windung 10 des zweiten Federabschnittes 4b auf der Kontaktfläche des Gegenkontaktes 3 zu liegen. Der Kontaktdruck mit dem die unterste Windung auf der Kontaktfläche aufliegt, entspricht dabei der Vorspannung, mit der die unterste Windung 10 auf der Mitnehmernase 5 aufgelegen hat Damit dies erreicht wird, ist es jedoch erforderlich, daß die Oberseite der Mitnehmernase 5 in der Arbeitsstellung der Drucktaste unterhalb der Kontaktfläche des Gegenkontaktes 3 zu liegen kommt In der Arbeitsstellung ergibt sich zwischen den Kontaktanschlüssen 8 und 9 über den ersten Federabschnitt 4a, die unterste Windung 10 des zweiten Federabschnittes 4b und den Gegenkontakt 3 eine elektrisch leitende Verbindung.

Beim Loslassen des Tastenknopfes 11 kehrt die Drucktaste durch die Federkraft des ersten Federabschnittes 4a in die Ruhestellung zurück. Bei der Bewegung des Tastenstößels in Pfeilrichtung R hebt die Mitnehmernase 5 die unterste Windung 10 des Federabschnittes 46 von der Kontaktfläche des Gegenkontaktes 3 ab. Die unterste Windung 10 des Federabschnittes 4b liegt dann mit einer dem Kontaktdruck bei der Kontaktgabe entsprechenden Vorspannung auf der Mitnehmernase 5 auf. Beim Erreichen der

Ruhestellung kommt die oberste Windung 18 des zweiten Federabschnittes 4b mit dem erforderlichen Kontaktdruck der der Vorspannung an der Mitnehmerhase 17 entspricht, auf der Kontaktfläche des Gegenkontaktes 16 zu liegen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Unterseite der Mitnehmernase 17 oberhalb der

Kontaktfläche des Gegenkontaktes 16 zu liegen kommt. Die Bewegung nach oben wird durch die Oberseite des Bundes 2, die am Tastendeckel 14 anstößt, begrenzt. Im Ruhezustand besteht die leitende Verbindung über die Kontaktelemente 16,4b, 4a und 9.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

»0214/477

Claims

Patentansprüche:

1. Tastenschalter, insbesondere für Tastaturen in Schreibmaschinen und ähnlichen Einrichtungen, beispielsweise Fernschreibmaschini.n und Datenstationen, mit einem Tastenstößel, der bei der Tastenbetätigung gegen die Federkraft einer zwischen dem Tastengehäuse und einer Auflagefläche des Tastenstößels angebrachten schraubenförmigen Feder aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung bewegbar ist, wobei die Feder das bewegliche Kontaktstück bildet, das bei der Kontaktgabe mit einem ortsfesten Gegenkontakt in Verbindung gebracht wird, und dessen Tastenstößel nach der Kontaktgabe noch weiter bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Feder (4) zwei Abschnitte (4a, 4b) aufweist, von denen der erste Abschnitt (4a) in an sich bekannter Weise als Druckfeder für die Rückführung des Tastenstößels (1) aus der Arbeitstellung in die Ruhestellung ausgebildet ist, daß der zweite Federabschnitt (4b) auf der vom ersten Federabschnitt (4a) abgewandten Seite der Auflagefläche (2a) mit einer bestimmten Vorspannung aufliegt, und daß der Gegenkontakt (3) im Bewegungsbereich des über die Auflagefläche (2a) des Tastenstößels (1) weitergeführten schraubenförmigen zweiten Abschnittes (4ö;der Feder angeordnet ist.

2. Tastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federabschnitte (4a, 4b) der schraubenförmigen Feder (4) unterschiedliche Windungsdurchmesser aufweisen.

3. Tastenschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Federabschnitt (4a) einen kleineren und der zweite Federabschnitt (4b) einen größeren Windungsdurchmesser aufweist.

4. Tastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Federabschnitt (4b) aus mindestens einer Windung besteht.

5. Tastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Windung (10) des zweiten Federabschnittes (4b) auf einer am Tastenstößel (1) fest angebrachten Mitnehmernase (5) unter Vorspannung aufliegt.

6. Tastenschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Milnehmernase (5) bei der Kontaktgabe den zweiten Federabschnitt (4b) freigibt.

7. Tastenschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Tastenstößel (1) eine erste und eine zweite Mitnehmernase (5, 17) angebracht sind, zwischen denen der zweite Federabschnitt (4b) angeordnet ist, daß im Ruhezustand die unterste Windung (10) des zweiten Federabschnittes (4b) an der ersten Mitnehmernase (5) unter Vorspannung aufliegt, daß die oberste Windung (18) unter Vorspannung am ersten Gegenkontakt (16) aufliegt und daß in der Arbeitsstellung die oberste Windung (18) des zweiten Federabschnittes (4b) unter Vorspannung an der zweiten Mitnehmernase (17) aufliegt und die unterste Windung (10) des zweiten Federabschnittes unter Vorspannung am zweiten Gegenkontakt (3) aufliegt.

8. Tastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfiäche des zweiten Federabschnittes (4b) und die Kontaktfläche des Gegenkontaktes (3) mit einer die Leitfähigkeit der Kontaktstellen erhöhenden Schicht überzogen sind.

9. Tastenschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastenstößel (1) nach der Kontaktgabe noch einen Nachlauf aufweist.

10. Tastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung dem erforderlichen Kontaktdruck bei der Kontaktgabe entspricht.

11. Tastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federabschnitte (4a, 4b), der Gegenkontakt (3) und der die Auflagefläche (2a) aufweisende Teil des Tastenstößels (1) in einer allseitig geschlossenen Kammer (6, 14) angeordnet sind.

12. Tastenschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer durch einen einrastbaren Tastendeckel (14) abgeschlossen ist

13. Tastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Auflagefläche (2a) abgewendete Ende des zweiten Federabschnittes (4b) den Anstoß des Tastenstößels bei der Rückkehrbewegung aus der Arbeitsstellung in die Ruhestellung am Tastendeckel (14) dämpft.