DE3418931A1

DE3418931A1 - Drucktastenschalter

Info

Publication number: DE3418931A1
Application number: DE19843418931
Authority: DE
Inventors: Koichi Iwaki Fukushima Kato
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1983-05-21
Filing date: 1984-05-21
Publication date: 1984-11-22
Also published as: KR840006411U; KR890001962Y1; GB2140213A; GB8412936D0; JPS59181527U

Description

3418931 KADOR- KLUNKER· SCHMITT-NILSON · HIRSi JI Ιίϊ1ΈΝΤ\ΙΝ\ίΆΙΤΚ

Drucktastenschalter

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucktastenschalter der Art, bei dem ein Druckelement in federnd nachgiebiger Weise zwischen einem Schalterelement und einem zur Betätigung des Schalters beweglichen Schaft angeordnet ist.

Wie im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch im einzelnen erläutert wird, besteht bei dem Drucktastenschalter des vorstehend erwähnten Typs ein Problem darin, daß der Zeitpunkt der Betätigung des Schalterelements mit' der Zeit zu schwanken beginnt, da die Federkraft des Druckelements nach längerem Gebrauch abnimmt;

Somit besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Drucktastenschalters, der das vorstehend beschriebene Problem des Standes der Technik überwindet.

Zu diesem Zweck bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen-Drucktastenschalter, der ein an einem unteren Bereich eines Gehäuses angebrachtes Schalterelement sowie einen Schaft aufweist, der von dem Gehäuse getragen ist und in . Richtung auf das Schalterelement zu sowie in Richtung von dem Schalterelement weg bewegbar ist. Ein Druckelement mit einem zwischen dem Schaft und dem Schalterelement angeordneten Druckbereich ist einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet, und zwar derart, daß der Druckbereich in derselben

Richtung bewegbar ist, in der auch der Schaft bewegbar ist* Eine Druckfeder ist zwischen dem Schaft und dem Druchbereich angeordnet, und wenn die Druckfeder durch die Bewegung des Schafts zusammengedrückt wird und ihre Federkraft dadurch zunimmt, dann biegt die-Druckfeder das Druckelement, um das Schalterelement zu betätigen. Zur Verbesserung derartiger Schalter ist eine SchaftrückfUhrfeder außerhalb der Druckfeder angeordnet, und die Schaftrückführfeder wirkt zwischen dem Schaft und dem Druckelement. Die SchaftrückfUhrfeder besitzt eine Anfangsvorspannung, die größer ist als die der Druckfeder, so daß bei nicht gedrücktem Schaft bzw. bei nicht druckbeaufschlagtem Schaft der Druckbereich von der Kraft der Druckfeder entlastet ist.

Wenn bei einem derartigen Drucktastenschalter der Schaft nicht von Hand gedrückt wird, dann ist der Druckbereich des Druckelements von der Kraft der Druckfeder entlastet, da die außerhalb dieser Druckfeder angeordnete SchaftrückfUhrfeder eine Anfangsvorspannung besitzt, die größer als die der Druckfeder ist.

Die Erfindung schafft also einen Drucktastenschalter, der ein Gehäuse, ein an einem unteren Bereich des Gehäuses angebrachtes Schalterelement sowie einen Schaft aufweist, der von dem Gehäuse getragen ist und in Richtung auf den zwischen dem Schaft und dem Schalterelement angeordneten Druckbereich des Schalter zu sowie in Richtung von diesem weg bewegbar ist. Eine Druckfeder ist zwischen dem Schaft und dem Druckbereich angeordnet, und wenn die Druckfeder durch die Bewegung des Schafts zusammengedrückt wird und ihre Federkraft dadurch zunimmt, dann biegt die Druckfeder das Druckelement, um das Schalterelement zu betätigen.

Weiterhin besitzt der erfindungsgemäße Drucktastenschalter eine SchaftrückfUhrfeder, die um die Druckfeder herum angeordnet ist und zwischen dem Schaft und dem Druckelement wirkt. Die SchaftrückfUhrfeder besitzt eine Anfangsvorspannung, die größer ist als die der Druckfeder, so daß bei nicht gedrücktem bzw. nicht druckbeaufschlagtem Schaft ■der Druckbereich von der Kraft der
Druckfeder entlastet wird. '

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. ·

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Darstellungen eines bevorzμgten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer bereits existierenden Lösung für einen Drucktastenschalter;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Drucktastenschalters;

Fig. 3 eine Draufsicht, die die Beziehung zwischen dem Gehäuse und dem Druckelement des Schalters zeigt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist; und

Fig. 4 eine Schnittansicht des Drucktastenschalters in einer anderen Position als in Fig. 2.

Bevor mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungs- . beispiels begonnen wird, wird nun eine typische Ausführungsform der bereits existierenden Lösung für einen Drucktastenschalter ■ beschrieben, wobei speziell auf die Fig. 1 Bezug genommen wird.

Bei dieser bereits existierenden Lösung besitzt der in Fig. gezeigte Drucktastenschalter ein Gehäuse 2, da,s einen Schaft 3 derart trägt, daß dieser in Richtung auf das Schalterelement 1 zu und in Richtung von dem Schalterelement 1 weg bewegbar ist, wobei das Schalterelement 1 durch einen Membranschalter dargestellt wird. Ein flexibles Druckelement 4 ist z.B. aus Polyacetalharz gebildet und zwischen dem Schaft 3 und. dem Schalterelement 1 angeordnet. Das Druckelement 4 ist als eine Einheit mit dem Gehäuse 2 ausgebildet und trägt einen Druckbereich.5, der einstückig mit dem Druckelement 4

ausgebildet ist und in dieselbe Richtung bewegbar ist, in die auch der Schaft 3 bewegbar ist. Eine Druckfeder 6 ist zwischen dem Schaft 3 und dem Druckbereich 5 angeordnet, um den Druckbereich in Richtung auf den Schalter zu drücken.

Beim Betrieb dieses Drucktastenschalters verursacht die auf den Schaft 3 ausgeübte Druckkraft ein Zusammendrücken der Druckfeder 6, und wenn die Energie der Federkraft der Druckfeder 6 erhöht wird, dann wird das Druckelement 4 gebogen, um den Druckbereich 5 zur Betätigung des Schalterelements zu veranlassen. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein unerwünschtes Klappern des Schalters auszuschalten.

Bei diesem bekannten Druckkastenschalter verliert die zwischen dem Schaft 3 und dem Druckbereich 5 des Druckelements 4 des Schalters zusammengedrückte Feder 6 nach längerem Gebrauch ihre Federkraft. Als Folge davon verliert das Druckelement bei längerem Gebrauch an Steifigkeit, wodurch eine Schwankung bezüglich ' der Zeit entsteht, die nach dem in Bewegungsetzen des Schafts 3 bis zur Betätigung des Schalterelements 1 vergeht. . " ■" .

Dieses Problem wird jedoch von der vorliegenden Erfindung überwunden. Bei dem· erfindungsgemäßen Drucktastenschalter' wird nämlich eine Schaftrückführfeder zusätzlich zu der Druckfeder verwendet, die zwischen dem Druckbereich des Druckelements und dem Schaft angeordnet ist. Die Schaftrückführfeder ist außerhalb der Druckfeder derart angeordnet, daß sie zwischen dem Schaft und dem Druckelement wirkt. Die Änfangsvorspannung der Schaftrückführfeder ist größer gewählt als die .Anfangsvorspannung der Druckfeder, so daß der Druckbereich des Druckelements bei nicht niedergedrücktem Schaft von der Kraft der Druckfeder entlastet ist. . ' '

4 - ■

Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Begleitzeichnungen erläutert.

Wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, umfaßt der erfindungsgemäße Drucktastenschalter einen Membranschalter 11 als Schalterelement. Der Membranschalter 11 ist gebildet aus einem ortsfesten Kontaktelement 13 in Form einer dünnen Bahn, einem aus einem Isoliermaterial bestehenden Abstandshalter 14 sowie aus einem beweglichen Kontaktelement 15, das aus einer flachstückartigen, flexiblen Bahn gebildet ist. Diese Schalterelemente sind nacheinander auf einer Bakelitplatte 12 ausgebildet, die als Träger dient. Der Abstandshalter 14 besitzt eine geringe Dicke von ca. 1 mm und ist mit einer Öffnung 14a ausgestattet. Die Anordnung ist derart ausgebildet, daß dann, wenn das bewegliche Kontaktelement 15 in einem Ausmaß von z.B. ca. 0,1 mm gebogen bzw. ausgelenkt wird, indem es von der Oberseite der Öffnung 14a her in Richtung auf das ortsfeste Kontaktelement 13 gedrückt wird, das bewegliche Kontaktelement 15 das ortsfeste Kontaktelement 13 kontäktiert, wodurch der Schalter betätigt wird. Eine Platte 16 ist mittels nicht gezeigten Bolzen bzw. Schrauben sowie mittels eines nicht gezeigten Abstandselements an der Bakelitplatte 12 befestigt. Die Platte 16 ist mit einer Öffnung 16a ausgestattet, in.der ein Kunststoffgehäuse 17 aufnehmbar ist.

Um das Kunststoffgehäuse 17 an der Platte 16 zu befestigen/ sind die Seitenwände 17a und 17b des Gehäuses jeweils mit Klemmelementen 18 und 19 ausgebildet. Die Klemmelemente 18 sind durch flexible Laschen gebildet, die sich von unteren, zentralen Bereichen der Seitenwände 17a und 17b einstückig wegerstrecken, und die Klemmelemente 18 sind jeweils von

entsprechenden Klemmelementen 19 flankiert, die ebenfalls durch flexible Laschen gebildet sind; dies ist in Fig. 3 deutlich zu sehen. Ein Verriegelungsvorsprung 18a ist jeweils an dem oberen Ende jeder flexiblen, ein Klemmelement 18 bildenden Lasche ausgebildet. Die flexiblen Laschen 19 erstrecken sich in einem vorbestimmten Abstand von der Seitenwand 17a nach oben und sind geringfügig nach außen geneigt, während sich die Laschen 18 im wesentlichen parallel zu den jeweiligen Seitenwänden 17a oder 17b erstrecken. An der äußeren, unteren Seite der flexiblen Laschen 19, 19 sind nach unten abgeschrägte Führungsflächen 19a, 19a ausgebildet.

Die Platte 16 wird zwischen dem Verriegelungsvorsprung 18a und stufenartigen Festhalteflächen 19b und 19b der Klemmelemente 18 und 19 festgeklemmt, so daß das Gehäuse 17. an der Platte 16 lösbar befestigt ist.

Das Gehäuse 17 ist an seinen oberen und unteren Seiten offen und nimmt einen Schaft 20 derart auf, daß dieser in Richtung auf den Membranschalter 11 zu sowie in Richtung von dem Membranschalter 11 weg bewegbar ist. In den Seitenwänden 17a und 17b des Gehäuses 17 sind in Längsrichtung, verlaufende Schlitze 21 und 22 ausgebildet, die offene untere Enden aufweisen. Diese Schlitze 21 und 22 sind derart ausgebildet,■ daß sie an dem Schaft 20 ausgebildete AnschlagvorSprünge 20a und 20b aufnehmen können. Ein Druckelement 23 ist derart ah dem unteren Ende des Gehäuses 17 angebracht, daß es den Membranschalter 11 kontaktieren kann. Das Druckelement 23 ist aus einem Material hergestellt, das eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung, Reibung und Verschleiß aufweist.

Das Druckelement 23 ist teilweise derart weg- bzw. ausgeschnitten, daß ein kreisförmiger Schlitz bzw. Kanal 24.um einen Druckansatz 25 herum freigelassen ist, wie dies in

iö .

Fig. 3 gezeigt ist. Der flexible Druckansatz 25 besitzt einen dünnwandigen, flexiblen Verbindungsbereich 25a, der mit einem dickwandigen Bereich 23a des Druckelements 23 einstückig verbunden ist, sowie einen Druckbereich 25b/ der an dem Ende des Verbindungsbereichs 25a einstückig ausgebildet ist. Der Druckbereich 25b ist zwischen dem Membranschalter 11 und dem Schaft 20 angeordnet und durch Biegen bzw. Auslenken des Verbindungsbereichs 25 a in derselben Richtung bewegbar, in der der Schaft 20 bewegbar ist.

Die untere Oberfläche 26 des Druckbereichs 25b besitzt eine im wesentlichen Kugel- bzw. kuppenartige Gestalt, um eine punktweise Berührung mit dem beweglichen Kontaktelement 15 herzustellen, so daß ein leichtes Biegen des beweglichen Kontaktelements 15 ermöglicht ist.

Ein zylindrischer Bereich 27 ist an der Oberseite des Drückbereichs 25b einstückig mit diesem ausgebildet. Das untere Ende einer zwischen dem Druckbereich 25b und dem Schaft 20 angeordneten Druckfeder 28 ist lose um den Zylinder 27 herum aufgenommen. Die Druckfeder 28 wird zusammengedrückt, wenn der Schaft 20 gedrückt und nach unten verschoben wird. Wenn die Federkraft aufgrund eines derartigen Zusaromendrückens allmählich erhöht wird, dann wird der Druckbereich 25b nach unten verschoben, während der flexible Druckbereich 25 des Druckelements 23 an dem Verbindungsbereich 25a desselben gebogen wird. Als Ergebnis hiervon biegt der Druckbereich 25b das bewegliche Kontaktelement 15. und bringt dieses in Berührung mit dem stationären Kontaktelement 13, wodurch der Membranschalter betätigt wird..

Eine SchaftrückfUhrfeder 29 ist außerhalb der Druckfeder 28 derart angeordnet, daß sie zwischen dem Schaft 20 und einer

in dem dickwandigen Bereich 23a des Druckelements 23 ausgebildeten Ausnehmung 23b wirkt. Selbst wenn die SchaftrückfUhrfeder durch ein nach unten Drücken des Schafts 20 zusammengedrückt wird, wird der dickwandige Bereich 23a des Druckelements 23 des Schalters nicht gebogen, so daß die in dieser Rückführfeder gespeicherte Kraft ausschließlich für die Rückführung des Schafts 20 verwendet wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Anfangsvorspannung und die Endvorspannung der Schaftrückfuhrfeder 29 auf Werte von 20 ρ bzw. 30 ρ eingestellt. Andererseits sind die Anfangsvorspannung und die Endvorspannung der Druckfeder 28 so gewählt, daß diese Op bzw. 40 ρ betragen. Somit bildet die Summe der Endvorspannungen der Druckfeder 28 und der SchaftrückfUhrfeder 29 die Kraft zum Betätigen des Schalters. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kommt man somit bei der Berechnung der Schalterbetätigungskraft auf 70 p. Dabei liegt die "Ein"- Vorspannung zwischen 30 und . .

40 p. In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 30 ein an dem Schaft 20 angebrachtes Tastenoberteil.

Da die Anfangsvorspannungen der Druckfeder 28 und der SchaftrückfUhrfeder 29 als 0 ρ bzw. 20 ρ gewählt sind, werden der Schaft' 20 und das Tastenoberteil 30 bei nicht niedergedrückter .Taste 30 in der angehobenen Position gehalten, und zwar aufgrund der Kraft, die durch die Anfangsvorspannung der SchaftrückfUhrfeder 29 erzeugt wird. Somit ist in diesem Fall der Druckbereich 25b von der Kraft der Feder 28 befreit, und auf diese Weise ist verhindert, daß das flexible .'Druckglied 25 an Steifigkeit verliert.

Wenn das Tastenoberteil 30 gedrückt wird, dann werden die Druckfeder 28 und die SchaftrückfUhrfeder 29 allmählich zusammengedrückt und zunehmend vorgespannt belastet, vjodurch die Reaktions-Federkraft erhöht wird. Trotz der erhöhten Vorspannung verbiegt die

-Vd-

SchaftrückfUhrfeder 29 den dickwandigen Bereich 23a des Druckelements 23 des Schalters nicht. Da außerdem die Endvorspannung der Schaftrückf Uhrfeder als 30 ρ gewählt ist, was ein geringerer Wert als die Endvorspannung der Druckfeder 28 von 40 ρ ist, wird das flexible Druckglied 25 des Drucke lements 2 3 des Schalters durch die Endvorspannung der Druckfeder 28 an dem .Verbindungsbereich 25a gebogen, so daß der Druckbereich 25b nach unten verschoben wird. Der Druckbereich 25b biegt dann das bewegliche. Kontaktelement 15 um einen Betrag von ca. 0,1 mm in Richtung auf das stationäre bzw. ortsfeste Kontaktelement 13, um das bewegliche Kontaktelement 15 zum Kontaktieren des stationären Kontaktelements 13 zu veranlassen, wodurch der Membranschalter 11 betätigt wird. Somit efölgt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Betätigung des Membranschalters 11 durch das Verbiegen des flexiblen Druckglieds 25, wobei

dieses Verbiegen durch den Enddruck der Feder 28 verursacht wird. Somit wird die Zeitdauer bis zur Entstehung ■der Endvorspannung bzw. Eridkraft, bei der der Membranschalter 11 betätigt wird, definitiver, und dadurch wird eine Schwankung bezüglich der Zeitdauer bis zur Schalterbetätigung reduziert, da die Differenz zwischen der Anfangsvorspannung und der Endvorspannung der Feder 28 erhöht wird.

Wie beschrieben, wird bei dem erfindungsgemäßen Drucktastenschalter eine Schaftrückführfeder zusätzlich zu der Druckfeder verwendet, die zwischen dem Druckbereich des Druckelements und dem Schaft wirkt. Die Schaftrückführf eder ist außerhalb der Druckfeder derart angeordnet, daß sie zwischen dem Schaft und dem Druckelement wirkt. Die Anfangsvorspannung der Schaftrückf Uhrfeder ist größer

gewählt als die Anfangsvorspannung der Druckfeder, so daß die Kraft der Druckfeder nicht auf den Druckbereich ausgeübt wird, wenn der Schaft nicht niedergedrückt wird. Somit ist dann, wenn keine manuelle Kraft auf die Tastenoberseite ausgeübt wird, d.h., wenn der Schaft nicht niedergedrückt wird, der Schaft ausschließlich aufgrund der Anfangsvorspannung bzw, Anfangskraft der SchaftrückfUhrfeder in seine obere Position gedrängt, während die Druckfeder keinerlei Kraft auf den Druckbereich des Druckelements ausübt. Als Konsequenz hiervon ist verhindert, daß der flexilbe Druckansatz des Druckelements selbst bei längerem Gebrauch an Steifigkeit verliert, und die unerwünschte Schwankung bezüglich der Zeitdauer bis zur Betätigung des Schalterelements ist in vorteilhafter Weise vermieden.

Wenn andererseits eine Druckkraft von Hand auf das Tastenoberteil ausgeübt wird, um den Schaft niederzudrücken, wirkt die Kraft der SchaftrückfUhrfeder nicht auf den Druckbereich des Druckelements ein, während jedoch die Druckfeder durch ihre Endvorspannung ein Biegen des flexiblen Druckansatzes bewirkt, wodurch der Druckbereich nach unten verlagert und das Schalterelement dadurch'betätigt wird. Das Schalterelement wird nur dann betätigt, wenn die Endvorspannung auf die Druckfeder.' ausgeübt wird. Eine Schwankung bezüglich der Zeitdauer bis zur Betätigung des Schalterelements wird somit ebenfalls vermieden.

Claims

KADOR · KLUNKER · SCHMITT -NILSON · HIRSCH _o , _{1 0} α ο 1 MTElTONMlJK

04 lOJO I KtHKH¹KANmTENTATTOKNEYh

ALPS Electric Co., Ltd.
Tokyo, Japan

u.Z.: K 21 407S/6eb 21. Mai 1984

Drucktastenschalter

Priorität: 21. Mai 1983, No. 75336/83 - Japan

Patentansprüche

Drucktastenschalter,
gekennzeichnet durch
ein Gehäuse (17),

ein Schalterelement (11), das an einem unteren Bereich des Gehäuses (17) angebracht ist,

einen Schaft (20) , der derart von dem Gehäuse (17) getragen ist, daß er in Richtung auf das Schalterelement (11) zu sowie in Richtung von dem Schalterelement (11) weg bewegbar ist,

ein Druckelement (23) mit einem zwischen dem Schaft (20) und dem Schalterelement (11) angeordneten Druckbereich (25), eine Einrichtung mit einer Druckfeder (28) , die zwischen

dem Schaft (20) und dem Druckbereich (25) angeordnet ist, mittels welcher das Druckelement (2j) zur Betätigung ues Schalterelements (11) verbiegbar ist, nachdem der Schaft (20) innerhalb des Gehäuses (17) niedergedrückt-worden ist, und durch eine Schaftrückführfeder (29), die um die Druckfeder (28) herum angeordnet ist und zwischen dem Schaft (2.0) und dem Druckelement (23) wirkt, wobei die Schaftrückführfeder (29) eineAnfangsvorspanhung aufweist, die größer ist als die der Druckfeder (28), so daß bei nicht gedrücktem Schaft (20) der Druckbereich (25) von der
Kraft der Druckfeder (28) entlastet ist.
2. Drucktastenschalter nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Schalterelement um einen Membranschalter (11) handelt.
3. Drucktastenschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (23) des Schalters aus Polyacetalharz hergestellt ist.

.4 . Drucktastenschalter nach einem der vorausgehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (28) eine Anfangsvorspannung von 0 ρ und eine Endvorspannung von 40 ρ aufweist, während die SchaftrückfUhrfeder (29) eine Anfangsvorspannung von 20 ρ und eine Endvorspannung von 30 ρ aufweist.