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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen verbesserten Aufbau
eines Drucktastenschalters zur Verwendung in elektronischen Geräten, der eine
lange Lebensdauer erreicht und mit hohen Zuverlässigkeits- und Vertrauenswerten
arbeitet.
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2. Hintergrund
des Standes der Technik
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Die 9 und 10 zeigen
einen herkömmlichen
Drucktastenschalter, der allgemein ein kastenartiges Gehäuse 1 aus
Harz, einen feststehenden Kontakt 2, einen Halter 3,
einen Deckel 4, eine/n Taste oder Knopf 5 und
eine Federplatte 6 umfasst.
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Der
feststehende Kontakt 2 und der Halter 3 sind an
einer inneren unteren Wand des Gehäuses 1 befestigt.
Der Deckel 4 ist mit dem Gehäuse 1 in einem Schnappsitz
einer Klaue 1A des Gehäuses 1 in eine Öffnung 4B des
Deckels 4 hinein verbunden und weist eine obere Öffnung 4A auf,
durch die der Knopf 5 vertikal gleitet, wie in der Zeichnung
dargestellt, wenn ein Knopf-Kopf 5A nach unten niedergedrückt wird.
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Die
Federplatte 6 umfasst einen beweglichen Kontakt 6A,
einen unterstützenden
Abschnitt 6B und einen biegsamen Streifen 6C.
Der Unterstützungsabschnitt 6B ist
in einer Ausnehmung 3A des Halters 3 befestigt.
Der biegsame Streifen 6C ist an seinem Ende in einer Ausnehmung 3B des
Halters 3 gehalten, um den beweglichen Kontakt 6A in
dauerhaften Eingriff mit der Unterseite des Knopfes 5 zu drängen.
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Wenn
der Knopf-Kopf 5A in Betrieb wie in 10 gezeigt
durch einen Fingerdruck eines Bedieners nach unten gedrückt wird,
wird dies bewirken, dass die Federplatte 6 um eine Verbindungsstelle
der Ausnehmung 3A und den Unterstützungsabschnitt 6B herum
in Eingriff eines Endes des beweglichen Kontaktes 6A mit
einem Ende des feststehenden Kontaktes 2 gedreht wird,
wodurch eine elektrische Verbindung des Halters 3 und des
feststehenden Kontaktes 2 hergestellt wird.
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Wenn
der Fingerdruck von dem Knopf-Kopf 5A gelöst wird,
wird dies bewirken, dass der biegsame Streifen 6C der Federplatte 6 elastisch
aufwärts gedrängt wird,
um den Knopf 5 in seine Anfangsposition zu heben, wodurch
der bewegliche Kontakt 6A außer Eingriff mit dem feststehenden
Kontakt 2 bewegt wird, um die elektrische Verbindung des
Halters 3 und des feststehenden Kontaktes 2 zu
sperren.
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Der
oben stehende herkömmliche
Drucktastenschalter besitzt jedoch den folgenden Nachteil.
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Während Ein-
und Ausschaltbetätigungen des
Drucktastenschalters konzentriert sich die Spannung an einer Basis
des biegsamen Streifens 6C der Federplatte 6,
was zu einem größeren Bedenken
hinsichtlich des Brechens des biegsamen Streifens 6C führt. Eine
Zunahme in der Steifigkeit des biegsamen Streifens 6C der
Federplatte 6, um solch ein Problem zu vermeiden, führt auch
zu einer Zunahme in der Größe der Federplatte 6 und
resultiert somit in einer Zunahme in der/dem Gesamtgröße und -gewicht
des Drucktastenschalters.
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Das
Dokument
FR 2 346 936 offenbart
eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein vordringliches Ziel der vorliegenden Erfindung, die
Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen kompakten
und kostengünstigen Drucktastenschalter
bereitzustellen, der eine lange Lebensdauer erreicht und mit hohen
Zuverlässigkeits-
und Vertrauenswerten arbeitet.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drucktastenschalter in Übereinstimmung
mit Anspruch 1 bereitgestellt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung drängt
der Knopf, wenn der Kopf des Knopfes niedergedrückt wird, das bewegliche Element
dazu, das bewegliche Element in elektrischen Eingriff mit den feststehenden
Kontakten zu bringen, während
der zweite Endabschnitt des Halters in die Nähe des ersten Endabschnittes
des Halters bewegt wird.
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Die
beweglichen Kontakte des Kontaktelementes stehen in Kontakt mit
schrägen
Flächen,
die an der unteren Wand des Gehäuses
gebildet sind, so dass bei niedergedrücktem Kopf des Knopfes die
beweglichen Kontakte des Kontaktelementes entlang der schrägen Flächen gleiten
und mit den feststehenden Kontakten in Eingriff gelangen, um eine
elektrische Verbindung zwischen den feststehenden Kontakten herzustellen.
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In
dem Knopf ist eine Kammer ausgebildet, in der der Halter angeordnet
ist.
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Der
erste Endabschnitt des Halters kann sich von einem Ende von einem
der feststehenden Kontakte aus fortsetzen.
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An
dem Gehäuse
an einer inneren Endfläche der
Seitenwand des Gehäuses
kann ein Vorsprung gebildet sein. An einer Außenfläche des Knopfes kann ein Vorsprung
gebildet sein, der mit dem Vorsprung des Gehäuses innerhalb der Kammer des Gehäuses in
Eingriff steht. Der Vorsprung des Knopfes gelangt mit dem Vorsprung
des Gehäuses
gegen einen Federdruck in Eingriff, der durch das bewegliche Element
und das Kontaktelement erzeugt wird.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen
eines Druckschalters nach Anspruch 8 bereitgestellt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der nachstehend angegebenen detaillierten
Beschreibung sowie aus den beiliegenden Zeichnungen der bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung besser verständlich.
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In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
Querschnittsansicht, die einen Drucktastenschalter gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 eine
Draufsicht, die feststehende Kontakte zeigt, die an einer Unterseite
eines Gehäuses angebracht
sind;
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3 eine
perspektivische Ansicht, die ein bewegliches Element zeigt;
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4 eine
perspektivische Ansicht, die ein Kontaktelement zeigt;
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5 eine
Querschnittsansicht, die einen eingeschalteten Drucktastenschalter
zeigt;
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6 eine
Querschnittsansicht, die einen Drucktastenschalter gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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7 eine
Querschnittsansicht, die einen Drucktastenschalter gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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8(a) eine Querschnittsansicht, die ein Verfahren
zum Einbau eines Halters an einer einzigen doppelt gebogenen Platte
zeigt, die ein bewegliches Element und ein Kontaktelement gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung bildet;
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8(b) eine Querschnittsansicht, die eine Kontaktanordnung
zeigt, welche aus dem Halter und der einzigen Platte, wie in 8(a) gezeigt, besteht;
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9 eine
Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Drucktastenschalter
zeigt; und
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10 eine
Querschnittsansicht, die den eingeschalteten herkömmlichen
Drucktastenschalter in 9 zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern
gleiche Teile in allen Ansichten bezeichnen, insbesondere auf 1,
ist ein Drucktastenschalter gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Der
Drucktastenschalter umfasst allgemein ein kastenartiges Gehäuse 21,
einen Deckel 22, einen Knopf 7 und ein Paar feststehender
Kontakte 8 und 9. Das Gehäuse 21 besteht aus
einem Harz und weist eine obere Öffnung
auf. Der Deckel 22 weist eine mittlere Öffnung 27A auf und
ist an einem oberen Ende des Gehäuses 21 angeordnet.
In einer Innenwand des Deckels 22 sind Vorsprünge (nicht
gezeigt) gebildet. Der Knopf 7 ist in dem Gehäuse 21 in einer
vertikalen Richtung verschiebbar angeordnet, wie in der Zeichnung
dargestellt, durch die Öffnung 22A des
Deckels 22 in Eingriff von vertikalen Nuten (nicht gezeigt),
die an einer umlaufenden Wand davon gebildet sind, mit den Vorsprüngen des
Deckels 22, um ein Entfernen von dem Gehäuse 21 zu
vermeiden. Die feststehenden Kontakte 8 und 9 bestehen
wie in 2 gezeigt aus Streifenelementen und sind in einer
inneren unteren Wand des Gehäuses 21 angebracht.
Der Knopf 7 weist einen Knopf-Kopf 7A auf, der
von der Öffnung 22A des
Deckels 22 hervorsteht.
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Der
Drucktastenschalter umfasst auch einen Halter 10, ein bewegliches
Element 11 und ein Kontaktelement 12. Der Halter 10 ist
aus einer C-förmigen Metallplatte
ohne scharfe Ecken zum Vermeiden einer Spannungskonzentration hergestellt
und an einem Ende davon an der inneren unteren Wand des Gehäuses 21 befestigt.
An den Enden des Halters 10 sind gekrümmte Abschnitte (d. h. Nuten) 10A und 10B ausgebildet.
Der an dem freien Ende des Halters 10 ausgebildete gekrümmte Abschnitt 10A ist über dem
gekrümmten
Abschnitt 10B in der Zeichnung angeordnet. Das bewegliche
Element 11 ist, wie in 3 deutlich
gezeigt, aus einem Plattenelement hergestellt und weist eine darin
ausgebildete Öffnung 11C auf.
Das bewegliche Element 11 besitzt auch einen L-förmigen Endabschnitt 11B,
der nach unten gebogen ist. Das Kontaktelement 12 ist,
wie in 4 gezeigt, aus einer Metallplatte hergestellt
und weist ein Paar nach unten gebogener biegsamer Seitenarme 12D auf,
wie in der Zeichnung gezeigt, welche C-förmige Enden aufweisen, die
bewegliche Kontakte 12A bilden. Das Kontaktelement 12 weist
ausgeschnittene Enden 12B und 12C auf. Das ausgeschnittene
Ende 12C, wie in 1 gezeigt,
steht mit dem L-förmigen
Endabschnitt 11B des beweglichen Elementes 11 verschwenkbar
in Eingriff, und der ausgeschnittene Abschnitt 12B steht
mit dem gekrümmten
Abschnitt 10B des Halters 10 in Eingriff, um so
die beweglichen Kontakte 12A elastisch in dauerhaften Eingriff
mit den schrägen
Flächen
von Vorsprüngen 30,
die an der inneren unteren Wand des Gehäuses 21 ausgebildet
sind, zu drängen.
Das bewegliche Element 11 wird von dem Halter 10 in
Eingriff einer inneren Kante 11A davon mit dem gekrümmten Abschnitt 10A des
Halters 10 zurückgehalten.
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Wenn
der Drucktastenschalter in Betrieb eingeschaltet wird, wird der
von der Öffnung 22A des Deckels 22 hervorstehende
Knopf-Kopf 7A nach unten niedergedrückt, wie in 5 gezeigt.
Dies bewirkt, dass die rechten Enden 11D des beweglichen Elementes 11 und
die rechten Enden 12E des Kontaktelementes 12 durch
einen Vorsprung 7B, der an einer unteren Fläche des
Knopfes 7 ausgebildet ist, elastisch nach unten gedrängt werden,
so dass sie im Uhrzeigersinn um einen Unterstützungspunkt, wo der ausgeschnittene
Abschnitt 12B des Kontaktelementes 12 in Kontakt
mit dem gekrümmten
Abschnitt 10B des Halters 10 steht, herum gedreht
werden, während
das freie Ende des Halters 10 durch die innere Kante 11A des
beweglichen Elementes 11 nach innen gezogen wird. Dies
bewirkt, dass die beweglichen Kontakte 12A nach links entlang
der schrägen Flächen der
Vorsprünge 30 an
der inneren unteren Wand des Gehäuses 21 in
elektrischen Eingriff mit den feststehenden Kontakten 8 bzw. 9 gleiten.
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Wenn
der Drucktastenschalter ausgeschaltet wird, wird der niederdrückende Druck,
der auf den Knopf-Kopf 7A wirkt, gelöst. Dies bewirkt, dass der bewegliche
Kontakt 11 und das Kontaktelement 12 durch eine
elastische Rückstellkraft
des Halters 10 in ihre Ausgangspositionen zurückgebracht
werden, so dass die beweglichen Kontakte 12A außer elastischen
Eingriff mit den feststehenden Kontakten 8 bzw. 9 bewegt
werden.
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Wie
aus der vorstehenden Erläuterung
einzusehen, wird bei ein- oder ausgeschaltetem Drucktastenschalter
der C-förmige
Halter 10 nur elastisch nach innen oder außen verformt,
ohne eine Spannungskonzentration, womit das Problem, dass Teile brechen,
welchem man mit dem herkömmlichen Drucktastenschalter
wie in dem einleitenden Teil dieser Anmeldung erläutert, begegnet,
vermieden wird.
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In
dem Knopf 7 ist eine Unterbringungskammer 7C ausgebildet,
in der der Halter 10 untergebracht ist, ohne die vertikale
Bewegung des Knopfes 7 zu stören, wenn der Drucktastenschalter
ein- oder ausgeschaltet wird. Dies erlaubt eine Verringerung der
Gesamthöhe
des Drucktastenschalters um die vertikale Bewegung des Knopfes 7 im
Vergleich mit dem herkömmlichen
Drucktastenschalter.
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Wenn
der Drucktastenschalter ein- oder ausgeschaltet wird, gleiten die
beweglichen Kontakte 12A, wie oben stehend beschrieben,
an den feststehenden Kontakten 8 und 9 und reinigen
dadurch die Flächen
der beweglichen Kontakte 12A und der feststehenden Kontakte 8 und 9.
Dies sichert die Stabilität
des elektrischen Eingriffes zwischen den beweglichen Kontakten 12A und
den feststehenden Kontakten 8 und 9.
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Die
beweglichen Kontakte 12A sind, wie in 4 deutlich
gezeigt, an den biegsamen Seitenarmen 12D des Kontaktelementes 12 vorgesehen.
Der Grad des Federdruckes, der durch das Kontaktelement 12 erzeugt
wird, um den elektrischen Eingriff der beweglichen Kontakte 12A mit
den feststehenden Kontakten 8 und 9 herzustellen,
kann somit unabhängig
von der Biegsamkeit des Halters 10 bestimmt werden. Im
Speziellen kann der durch das Kontaktelement 12 erzeugte
Federdruck einfach auf Basis der Spannung oder des Stroms, die/der
wie in dem Drucktastenschalter verwendet wird, oder beliebiger anderer
Schaltungsspezifikationen festgelegt werden.
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6 zeigt
einen Drucktastenschalter gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform im Aufbau eines
Kontaktelementes 13 eines Halters 14, eines Paares
feststehender Kontakte 15 und eines Gehäuses 23 unterscheidet.
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Der
Halter 14 ist aus einem C-förmigen Streifenelement hergestellt,
das mit einem der feststehenden Kontakte 15, die in die
Unterseite des Gehäuses 23 eingesetzt
sind, einteilig in Verbindung steht. Die Seitenarme 12D des
Kontaktelementes 13 erstrecken sich in einer Richtung entgegengesetzt
zu der Richtung, in der sich die Seitenarme 12D des Kontaktelementes 12 der
ersten Ausführungsform
erstrecken, wie in 4 gezeigt, so dass die beweglichen Kontakte 12A gerade über Abschnitten
der feststehenden Kontakte 15 mit einem vorgegebenen Kontaktabstand
angeordnet sind. Das Gehäuse 23 weist an
einer inneren unteren Fläche
davon keine Vorsprünge
auf, wie den in 1 gezeigten Vorsprung 30.
Weitere Anordnungen sind identisch mit jenen der ersten Ausführungsformen
und eine Erklärung dieser
im Detail wird an dieser Stelle weggelassen.
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Wenn
der Drucktastenschalter in Betrieb eingeschaltet wird, wird der
Knopf-Kopf nach unten niedergedrückt,
um die rechten Enden des beweglichen Elementes 11 und das
Kontaktelement 13 elastisch nach unten zu drängen, ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform.
Dies bewirkt, dass das bewegliche Element 11 und das Kontaktelement 13 im
Uhrzeigersinn um einen Unterstützungspunkt,
wo der ausgeschnittene Abschnitt 12B des Kontaktelementes 13 in
Eingriff mit dem gekrümmten
Abschnitt 10B des Halters 14 steht, herum gedreht
werden, um die beweglichen Kontakte 12A elastisch in elektrischen Eingriff
mit oberen Flächen
der feststehenden Kontakte 15 zu drängen.
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Das
Ausschalten des Drucktastenschalters wird durch Lösen des
Niederdrückens
des Knopf-Kopfes 7A erreicht und eine Erklärung davon im
Detail wird an dieser Stelle weggelassen.
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Der
Halter 14 ist, wie oben stehend beschrieben, einteilig
mit einem der feststehenden Kontakte 15 ausgebildet, was
in einer Abnahme an Teilen, die den Drucktastenschalter ausmachen,
resultiert und auch zulässt,
dass der Halter 14 an der inneren unteren Fläche des
Gehäuses 23 gleichzeitig
mit dem Einbau des feststehenden Kontaktes 15 angebracht wird.
Dies ermöglicht
eine Erleichterung von Zusammenbauarbeitsschritten des Drucktastenschalters.
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7 zeigt
einen Drucktastenschalter gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform im Aufbau eines
Gehäuses 16 und
eines Knopfes 24 unterscheidet.
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Das
Gehäuse 16 besteht
aus einem kastenartigen Element aus Harz und weist ein Paar vertikaler
Nuten 16C auf, die in inneren Seitenwänden einander gegenüberliegend
ausgebildet sind. An einem oberen Ende von jeder der vertikalen
Nuten 16C ist ein fahnenartiger Vorsprung 16A ausgebildet.
An einem äußeren Endabschnitt
des Knopfes 24 ist ein Paar fahnenartiger Vorsprünge 24B ausgebildet,
das verschiebbar in den vertikalen Nuten 16C des Gehäuses 16 angeordnet
ist, und das durch einen Federdruck des Kontaktelementes 12 in
dauerhaften Eingriff mit den unteren Wänden der fahnenartigen Vorsprünge 16A gedrängt wird.
Weitere Anordnungen sind identisch mit jenen der ersten Ausführungsform
und eine Erklärung
dieser im Detail wird an dieser Stelle weggelassen.
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Beim
Zusammenbauen des Drucktastenschalters werden zuerst die feststehenden
Kontakte 8, 9 in der inneren unteren Wand des
Gehäuses 16 angebracht.
Der Halter 10, das bewegliche Element 11 und das
Kontaktelement 12 werden zusammengebaut. Der Halter 10 wird
an einem Ende davon in die innere untere Wand des Gehäuses 16 eingesetzt. Der
Knopf 24 wird elastisch durch die obere Öffnung 22A in
das Gehäuse 16 gezwungen,
so dass die fahnenartigen Vorsprünge 24B des
Knopfes 24 jeweils in die vertikalen Nuten 16C eingepasst
werden. Wenn die fahnenartigen Vorsprünge 24B in die vertikalen
Nuten 16C eintreten, werden sie durch den Federdruck des
Kontaktelementes 12 nach oben in dauerhaften Eingriff mit
den fahnenartigen Vorsprüngen 16A des
Gehäuses 16 gedrängt.
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Der
Aufbau dieser Ausführungsform
beseitigt die Verwendung des Deckels 22 der oben stehenden
Ausführungsformen
und verringert somit die Teile, die den Drucktastenschalter ausmachen.
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Die 8(a) und 8(b) zeigen
einen Drucktastenschalter gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform nur in einem Verfahren
zum Bilden des beweglichen Elementes 11 und des Kontaktelementes 12 unterscheidet.
Weitere Anordnungen sind identisch und eine Erklärung dieser im Detail wird
an dieser Stelle weggelassen.
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In
Zusammenverfahren des Drucktastenschalters sind das bewegliche Element 17 und
das Kontaktelement 18, wie in 8(a) gezeigt,
aus einer einzigen Platte gebildet, die an gebogenen Abschnitten 19 aufgedoppelt
ist. Der Halter 10 wird an beiden Enden davon nach innen
verformt und in die Öffnung 11C des
beweglichen Elementes 11 eingesetzt, so dass die innere
Kante 11A des beweglichen Elementes 11 und der
ausgeschnittene Abschnitt 12B des Kontaktelementes elastisch
in die gekrümmten
Abschnitte 10A bzw. 10B eingepasst sind. Danach
werden die gebogenen Abschnitte 19 an Linien A - A geschnitten,
wie in 8(b) gezeigt, und in die Enden 11D des
beweglichen Elementes 11 und die Enden 12E des
Kontaktelementes 12, wie in den 3 und 4 gezeigt,
geteilt. Das bewegliche Element 11 und das Kontaktelement 12 werden ähnlich wie
bei den oben stehenden Ausführungsformen
miteinander in Eingriff des ausgeschnittenen Abschnittes 12C mit
dem L-förmigen
Endabschnitt 11D verbunden. Auf diese Art und Weise wird
eine Kontaktanordnung 20 gebildet. Die Kontaktanordnung 20 wird
in das Gehäuse 21 gesetzt,
um den Drucktastenschalter fertigzustellen.
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Das
bewegliche Element 11 und das Kontaktelement 12 werden,
wie oben stehend beschrieben, fertiggestellt, nachdem der Halter 10 in
die einzige aufgedoppelte Platte eingepasst ist, womit eine Arbeitszeit,
die zum Zusammenbauen des Drucktastenschalters benötigt wird,
im Vergleich zu den oben stehenden Ausführungsformen verkürzt wird.
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Während die
vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugte Ausführungsform
offenbart wurde, um ein besseres Verständnis davon zu ermöglichen,
sollte einzusehen sein, dass die Erfindung auf vielerlei Arten realisiert
werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Die
Erfindung soll daher alle möglichen
Ausführungsformen und
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen
umfassen, die realisiert werden können, ohne von dem Prinzip
der Erfindung, wie es in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.