EP0252449B1

EP0252449B1 - Drucktastenschalter, insbesondere Tastschalter

Info

Publication number: EP0252449B1
Application number: EP87109591A
Authority: EP
Inventors: Klaus Bernd Wisskirchen; Klaus Hinze; Reinhard Ludwig Fricke; Alfred Heeb; Dieter Michalski; Wolfgang Schulze
Original assignee: Rudolf Schadow GmbH
Current assignee: Rudolf Schadow GmbH
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1992-09-30
Anticipated expiration: 2007-07-03
Also published as: JPH0628124B2; EP0252449A2; ES2034994T3; CA1312896C; JPS6366808A; DE3622962A1; EP0252449A3; DE3781954D1; US4751355A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drucktastenschalter, insbesondere einen Tastschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Drucktastenschalter ist durch die US-A-4 525 613 bekannt geworden.
Generell gilt bei Drucktastenschaltern, daß die Federkraft der Rückholfeder mit zunehmenden Einschalthub kontinuierlich größer wird. Bei relativ großem Schalthub kann aufgrund der Zunahme der Betätigungskraft der Schaltvorgang noch verhältnismäßig leicht ertastet werden. Wenn jedoch der Schalthub gering ist, bspw. ein bis zwei Millimeter beträgt, so geht dieses Gefühl verloren, insbesondere wenn zwischen der Bedienungsperson und dem Schalter Relativbewegungen stattfinden, z.B. in einem Kraftfahrzeug wie einem PKW, oder auch z.B. bei Betätigung mit einem Handschuh.
Dieses Problem tritt auch bei modernen Instrumenten wie bspw. einem Computer-Keybord auf. Aus diesem Grunde wird in der US-A-4 525 613 ein Schalter vorgeschlagen, der bevorzugterweise in Verbindung mit einem Computer-Keyboard verwendet werden soll, und der zusätzlich zur Rückholfeder auch noch eine haarnadelförmige Feder aufweist. Am Betätigungsglied dieses Schalters sind gegenüberliegend zwei nockenartige Vorsprünge vorgesehen, wobei jeder einem Schenkel der haarnadelförmigen Feder zugeordnet ist. In der Ausgangslage befinden sich die nockenartigen Vorsprünge oberhalb der haarnadelförmigen Feder. Beim Betätigen des Schalters müssen sie an den beiden Schenkeln der haarnadelförmigen Feder vorbeibewegt werden, wobei diese Schenkel federelastisch nach entgegengesetzten Richtungen ausweichen. Letzteres ist vom Benutzer in Form einer erhöhten Betätigungskraft feststellbar. Zu einem Schaltvorgang kommt es indessen erst dann, wenn die nockenartigen Vorsprünge oder zumindest ihr höchster Punkt an den beiden Federschenkeln der haarnadelförmigen Feder vorbeibewegt worden sind. Dies geht aber mit einem fühlbaren Rückgang der Betätigungskraft einher. Das Betätigungsglied kann noch weiter eingedrückt werden, um den Schaltvorgang zu bewirken oder zu vollenden, was einen leichten Wiederanstieg der Betätigungskraft zur Folge hat, der aber geringer ist als die maximale Betätigungskraft.
Dieser vorbekannte Drucktastenschalter ist durch die Verwendung einer zusätzlichen, aufwendig herzustellenden und eine besondere Ausbildung des Schalterdeckels erfordernden Feder aufwendiger als ein Drucktastenschalter ohne diesen speziellen Druckpunkt bei der Betätigung.
Es liegt die Aufgabe vor, einen Drucktastenschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß er zwar die Vorteile des gattungsgemäßen Drucktastenschalters bietet, andererseits aber mit geringerem Aufwand hergestellt und montiert werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Drucktastenschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs ausgebildet ist. Dieser Drucktastenschalter kommt mit einer einzigen Feder aus, und er bietet trotzdem den Komfort eines besonderen, leicht erfühlbaren Druckpunkts auch bei relativ kurzem Betätigungsweg. Die Kontaktgabe erfolgt erst nach Überwindung des Widerstands, den die Abschnitte der Endwindung der Schraubendruckfeder der Verschiebung des Kontaktbetätigungsglieds entgegensetzen. Andererseits ist die Rückholfeder aber stark genug, um nach dem Loslassen des Kontaktbetätigungsglieds die Rastkante oder -kanten an den Abschnitten der Endwindung wieder vorbeizubewegen und das Kontaktbetätigungsglied in die Ausgangslage zurückzustellen. In bekannter Weise ist der Druckpunkt deutlich zu erfühlen; auch bei Betätigung in der Dunkelheit und/oder mit Handschuhen.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der in den Figuren der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Figur 1: eine mögliche Einschaltkennlinie eines erfindungsgemäßen Schalters;
Figur 2: einen Schaltstößel mit Rastfederstäben und umlaufender Rastkante,
Figuren 3 und 4: je eine Rastkante mit voneinander verschiedener Steigung;
Figuren 5, 6 und 7: drei Ansichten einer Ausführung einer Ausführung einer Rückholfeder als Rastfeder;
Figur 8: einen Taster, mit Rückholfeder als Rastfeder in einer Explosionsdarstellung;
Figuren 9-11: mögliche Ausbildungen der Rückholfederendwindung.

In Fig. 1 ist mit s der Hub, also der Weg des Tastenbetätigungsgliedes bezeichnet, der etwa 1 bis 4 mm insbesondere 1 bis 2 mm beträgt. Im ersten Viertel des Hubes ist der Anstieg der Kraft p steil, und nach Auslösung der Rastung im Punkt E fällt die Kraft steil ab, um dann entsprechend der Federkonstante der Rückholfeder und ggf. der Reibung der Rastfeder am Betätigungsglied stetig zuzunehmen. Der Schaltpunkt P liegt zweckmäßig nach dem Entrastpunkt E auf dem abfallenden Ast der Kurve.
Der Weg e bis zum Entrastpunkt E beträgt etwa 3 bis 30% des Hubes s des Betätigungsgliedes.
In Fig. 2 ist ein als Schaltstößel ausgebildetes Betätigungsglied 1 mit einer umlaufenden Vertiefung 2, z.B. in Form einer Nut, versehen, deren der Betätigungsseite 3 zugewandter Rand als schräge Rastkante 4 ausgebildet ist. In die Nut 2 greift in Ruhestellung des Schalters wenigstens ein als Rastglied wirkender Federdrahtabschnitt 5 ein. Die Länge 6 der Rastkante 4 entspricht dem Weg e bis zum Entrastpunkt E der Fig. 1. Beim Druck auf das Betätigungsglied 1 in Richtung des Pfeiles 7 gleitet dieses in einer geeigneten Führung im Drucktasten- oder Tastschalter nach unten. Dabei gleiten der oder die Federdrahtabschnitte 5 auf der Rastkante 4 und werden seitlich ausgelenkt. Die hierzu erforderliche Kraft hängt vom Winkel b der Rastkante 4 ab, wie in Fig. 3 und 4 für zwei Kräfte p1, p2 dargestellt, und von der Kraft, die erforderlich ist, um die Federdrahtabschnitt 5 seitlich auslenken zu können.
Nach Überwindung der Rastkante 4 ist das Betätigungsglied 1 entrastet, und der Federdrahtabschnitt 5 liegt an der glatten Außenwand 8 des Betätigungsgliedes 1 an. Dadurch ist der hohe Anfangsdruck überwunden, und es wirkt nur noch die Rückstellkraft einer hier nicht dargestellten Rückholfeder und die Reibung zwischen der bzw. den Federdrahtabschnitten 5 und der glatten Außenwand 8.
Die Rastkante 4 muß nicht durch eine umlaufende Nut 2 gebildet sein. Sie kann auch durch eine entsprechende Vertiefung der Außenwand 8 oder einen verminderten Querschnitt des Betätigungsgliedes 1 gebildet sein, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt.
Eine besonders einfache Konstruktion zur Erzielung des Druckpunktes bildet gemäß den Fig. 5 bis 7 die Verwendung der Rückholfeder 9 als Rastglied, indem deren Enwindung 10 an zwei einander gegenüberliegenden Abschnitten 11, 12 oder auch nur an einem Abschnitt 11 oder 12 nach innen verformt ist bzw. sind und an der Rastkante 4 anliegen können. Bei Betätigung des Betätigungsgliedes 1 werden die Abschnitte 11, 12 durch die schräge Rastkante 4 nach außen gedrückt und schließlich die Entrastung herbeigeführt wie oben beschrieben. Der nicht verformte Teil bzw. die Teile 13 liegen auf einem Festlager 14 des Schalters auf.
Der oder die nach innen verformten Teile 11 oder/und 12 können leicht nach außen gewölbt, geradlinig oder nach innen gewölbt ausgebildet sein.
Die Anwendung einer solchen Rückholteder 9 in einem Tastschalter ist in Fig. 8 veranschaulicht. Innerhalb des buchsenartigen Gehäuse 15 sind in der Aussparung 17 des Bodens 16 zwei gegeneinanderliegende Kontaktfedern 18, 19 mit Auflaufschrägen 20 angebracht und an den Anschlußelementen 21 von außen kontaktierbar.
Der obere Rand der Aussparung 17 dient als Festlager 14 für die Endwindungsteile 13 der Endwindung 10 der Rückholfeder 9. Diese umgibt ein hier als hohlzylindrischer Gleitschaft ausgebildetes Betätigungsglied 1 mit geringem Spiel. Dieses ist mit einer Nut 2 versehen, durch die die Rastkante 4 gebildet wird und in die die nach innen verformten Abschnitte 11, 12 der Rückholfeder 9 einrasten.
Die Innenwand 22 der Aussparung 17 dient zur verschiebbaren Lagerung des Betätigungsgliedes 1, das oben mit einem als Scheibe ausgebildeten Druckknopf 23 versehen ist. Daran sind seitlich zwei Rastlaschen 24 angebracht, die in entsprechende Gleitschlitze 25 der Innenwand 26 des Gehäuses 25 einrasten können.
Das hohlzylindrische Betätigungsglied 1 ist von einem isolierenden Trennsteg 27 durchsetzt, der nach Überwindung der Rast auf die Auflaufschrägen 20 der Kontaktfedern 18, 19 trifft und diese beim Weiterdrücken des Betätigungsgliedes auseinanderdrückt und damit den Kontakt trennt. Auf ähnliche Weise kann auch ein Kontaktfedersatz geöffnet werden.
Wie bereits angedeutet, braucht keine umlaufende Nut 2 vorgesehen zu sein, sondern es genügen zwei Vertiefungen 28, 29, wie in Fig. 9 dargestellt. Der verbleibende Querschnitt des Betätigungsgliedes 1 ist dann etwa elliptisch ausgebildet. Ist nur ein Abschnitt 11 oder 12 der Endwindung nach innen verformt, so ist auch nur eine Vertiefung 30 erforderlich. Diese kann gemäß Fig. 10 durch einen geraden oder gemäß Fig. 11 durch einen gebogenen Wandteil 31 gebildet sein.

Claims

Drucktastenschalter, insbesondere Tastschalter, mit einem in Druckrichtung bewegbaren Glied (1), insbesondere einem Kontakt-Betätigungsglied, sowie mit einer Rückholfeder (9), die beim Drücken des bewegbaren Gliedes (1) gespannt wird und beim Loslassen des bewegbaren Gliedes (1) dieses in Ruhelage bewegt, wobei zumindest ein fest angeordnetes, seitlich federnd auslenkbares Rastglied und wenigstens eine mit dem Rastglied in Wirkverbindung stehende oder bringbare, an der Oberfläche (8) des schaftartig ausgebildeten bewegbaren Gliedes (1) angebrachte Rastkante (4,31) derart vorgesehen ist, daß beim Druck auf den Tastenknopf (23) zunächst das Rastglied an der Rastkante (4,31) anschlägt und durch die Rastkante (4,31) seitlich auslenkbar ist, bis die Rastverbindung entrastet, und wobei anschließend das bewegbare Glied (1) gegen die Kraft der Rückholfeder (9) weiterbewegbar ist, und daß erst nach oder kurz vor der Entrastung wenigstens ein Kontakt (18,19) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Rastglieder einstückig mit der als Schraubendruckfeder ausgebildeten Rückholfeder (9) gefertigt und an deren vom Tastenknopf (23) entfernter Endwindung (10) angeordnet ist bzw. sind, wobei das oder die Rastglieder durch wenigstens einen Abschnitt (11 und/oder 12) der Endwindung (10) gebildet ist bzw. sind, der bzw. die mit der oder den Rastkanten (4,31) in Wirkverbindung kommen kann bzw. können, und daß der oder ein nicht verformter Teil (13) der Endwindung (10) auf einem Festlager (14) aufliegt.
Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Abschnitt (11,12) der Endwindung (10) der Rückholfeder (9) nach innen verformt ist und wenigstens annähernd geradlinig verläuft.
Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende Abschnitte (11,12) der Endwindung (10) der Rückholfeder (9) nach innen verformt sind.
Schalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am bewegbaren Glied (1) für jeden Abschnitt (11,12) der Endwindung (10) eine schräge Rastkante (31) einer Vertiefung (28,29,30) oder eine umlaufende, die schräge Rastkante (4) bildende Nut (2) angebracht ist.