CH656018A5 - Tastschalter. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tastschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein solcher Tastschalter, dessen Betätigungsknopf eine auf einem Schnappelement aufliegende konzentrische hülsenförmige Wand aufweist, ist aus der DE-OS 30 41 859 bekannt. Seine durch das Schnappelement und eine Isolierfolie umschlossene Kontaktkammer ist fest verschlossen und von der Aussenwelt abgedichtet. Damit wird verhindert, dass verunreinigte Luft und Feuchtigkeit in den Bereich der Kontakte eindringen und diese verschmutzen können. Derartig hermetisch abgeschlossene Tastschalter weisen jedoch auch Nachteile auf. Ein Nachteil besteht in der nicht in allen Anwendungsfällen gewährleisteten Zuverlässigkeit, indem bei extremen Unterschieden zwischen dem Druck in der Kontaktkammer und dem atmosphärischen Druck die einwandfreie Funktion der Taste in Frage gestellt ist. Ein anderer Nachteil ist ein für solche Tasten typischer Abpol-sterungseffekt, der für die Bedienperson das eindeutige Wahrnehmen einer einwandfreien Schalterbetätigung erschwert.

Es sind schon verschiedene Massnahmen zur Behebung dieser Nachteile vorgeschlagen worden. Eine aus dem DE-GM 66 07 099 bekannte Massnahme ist der Verzicht auf die hermetisch dichte Kontaktkammer, indem diese beispielsweise mittels einer kleinen Bohrung mit der Aussenwelt verbunden und dadurch ein Druckausgleich ermöglicht wird. Der Gefahr des Eindringens von Verunreinigungen in die Kontaktkammer wird durch Einsatz eines Filters begegnet.

Bei einer im DE-GM 19 38 695 beschriebenen Taste wird das Eindringen von Staub weitgehend dadurch vermieden, dass der Tastenkopf und die Führung eines auf die Kontaktzone wirkenden Schaftes übereinanderg'reifen. In der DE-AS II 80 444 schliesslich ist das Eindringen von Verunreinigungen in einen elektrischen Schalter mit einer elastischen Dichtung vermieden, welche zwischen dem Druckknopf und dem Gehäuseoberteil an-gegracht ist. Diese weicht beim Niederdrücken des Schalters seitlich aus und gestattet den Austritt von komprimierter Luft aus dem Schalterinnern.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Tastschalter der eingangs genannten Art die Kontaktkammer zu belüften und den Schalter dabei so zu vervollkommnen, dass ein Vordringen von Verunreinigungen bis in den Bereich der Kontakte praktisch ausgeschlossen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, statt einer einfachen geradlinigen Verbindung zwischen Aussenwelt und Kontaktkammer durch eine entsprechende geometrische Anordnung und Ausbildung von Elementen des Tastschalters eine Verbindung zu schaffen, die einen Labyrinth-Effekt bewirkt und demzufolge das Eindringen von Verunreinigungen bis in die Kontaktkammer erschwert und weitgehend verunmöglicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführung des Tastschalters und

Fig.2 eine zweite erweitere Ausführung des Tastschalters sowie Einzelheiten zu dessen Wirkungsweise.

Das Schnittbild in Fig. la zeigt die wesentlichen Teile eines erfindungsgemäss aufgebauten, auf einer Leiterplatte 10 angeordneten Tastschalters. Abstandselemente 21 gewährleisten einen im Hinblick auf das Verlöten des Tastschalters zweckmässigen Zwischenraum zwischen der Leiterplatte 10 und dem Tastschalter. Der Tastschalter weist äusserlich eine an sich bekannte Form auf. Er besteht aus einem glockenförmig ausgebildeten Schnappteil 2, der an seinem offenen Ende rundum mit einem Trägerteil 1 verbunden ist und gemeinsam mit diesem eine Kon-taktkammer 3 umschliesst. Der Schnappteil 2 und der Trägerteil 1 bestehen aus einem nichtleitenden Material. Das für den Schnappteil 2 gewählte Material ist elastisch, wie beispielsweise Silikonkautschuk. Am Schnappteil 2 ist im Innern der Kontaktkammer 3 ein elektrisch leitender Schaltkontakt 5 angebracht. Diesem Schaltkontakt 5 gegenüberliegend sind am Trägerteil 1 zwei elektrisch leitende Kontakte 6, 16 angeordnet, die mit je einem aus dem Tastschalter herausgeführten Konstaktstift 7, 17 verbunden sind. Die Kontaktstifte 7, 17 dienen zur Verbindung s

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der Kontakte 6,16 mit Anschlusspunkten auf der Leiterplatte 10. Dies kann gleichzeitig mit dem Verlöten anderer elektrischer Bauelemente auf der Leiterplatte 10 nach einem der üblichen Verfahren, z.B. mittels Schwallöten, geschehen.

Der Trägerteil 1 weist an seinem Rand eine rundum verlaufende nach oben gerichtete Führung 8 auf. Trägerteil 1 und Führung 8 bilden somit eine Art Behälter, in den der Schnappteil 2 eingelassen ist. Über die Führung 8 ist ein Betätigungsknopf 11 gestülpt, derart, dass dessen Wand in vertikaler Richtung entlang der Führung 8 gleiten kann. Ein nicht gezeichneter Ansatz am Betätigungsknopf 11 liegt im Ruhezustand des Tastschalters am Trägerteil 1 an und verhindert in bekannter Weise, dass der einmal aufgesetzte Betätigungsknopf 11 herausfallen kann. Die Betätigungsfläche des im Schnitt im wesentlichen U-förmig ausgebildeten Betätigungsknopfes 11 ist in an sich bekannter Weise leicht nach unten gewölbt.

Der Betätigungsknopf 11 weist an seiner Wölbung auf der Innenseite zwei konzentrisch angeordnete hülsenförmige Wände 13a, 13b auf, die auf dem Schnappteil 2 aufliegen. Im Innern des Tastschalters besteht ein grösserer Hohlraum 12, der durch den Schnappteil 2, den Betätigungsknopf 11 und die Führung 8 des Trägerteils 1 gebildet wird.

Solche membranartig aufgebaute Schnappteile 2 für Tastschalter sind bekannt. Sie sind so ausgestaltet und dimensioniert, dass bei Einwirkung einer senkrecht nach unten wirkenden Kraft ihr nach oben verjüngter Mittelteil sich derart verformt, dass er nach Erreichen einer bestimmten Kraft einknickt und der Schaltkontakt 5 nach unten «durchfällt», wodurch der Bedienperson ein eindeutiges Tastempfinden vermittelt wird. Das federelastische Verhalten des Schnappteils 2 gewährleistet dessen Rückkehr in seine Ausgangslage, sobald die genannte Kraft aufgehoben wird. Die in Fig. la gezeigte Ausführung des Schnappteils ist eine von verschiedenen möglichen Ausführungen zur Erzielung dieses Schnappverhaltens.

Zwischen dem Hohlraum 12 und der Aussenwelt besteht ein Luftspalt 22, da die Gleitführung zwischen dem Betätigungsknopf 11 und der Führung 8 keine absolute Abdichtung darstellt. Im Zentrum des den Schaltkontakt 5 tragenden Teils des Schnappteils 2 ist eine einen durchgehenden vertikalen Kanal 14 bildende Bohrung vorhanden. Der Kanal 14 führt von der Kontaktkammer 3 bis in den Hohlraum 15 der inneren Wand 13a. Zwecks Verbindung des Hohlraumes 15 mit dem Hohlraum 18 der äusseren Wand 13b sind in der inneren Wand 13a zwei einander gegenüberliegende Schlitze 19a, b vorhanden. Der Hohlraum 18 ist ebenfalls über zwei einander gegenüberliegende Schlitze 20a, b (Fig. lb) mit dem grossen Hohlraum 12 verbunden. Die Schlitzpaare 19 und 20 stehen im vorliegenden Beispiel senkrecht zueinander, wie aus Ansicht A von Fig. 1 ersichtlich. Bei dieser Anordnung besteht also eine luftdurchlässige Verbindung zwischen der Kontaktkammer 3 und der Aussenwelt, welche Verbindung über den Kanal 14, die Schlitze 19a, 19b, den Hohlraum 18, die Schlitze 20a, 20b, den grossen Hohlraum 12 und den Luftspalt 22 verläuft. Diese Verbindung ist jedoch nicht einfach gerade und direkt. Die Anordnung ist vielmehr bewusst so gewählt, dass die Verbindung «auf Umwegen» verläuft und einem Labyrinth ähnlich ist. Insbesondere beim Loslassen des Betätigungsknopfes 11 nach dessen Niederdrücken besteht die Gefahr des Eindringens von Verunreinigungen über den Luftspalt 22 infolge einer Sogwirkung von der Aussenwelt in Richtung Kontaktkammer 3. Dem Eindringen bis in die Kontaktkammer 3 wirkt nun der mit der vorgeschlagenen Anordnung erzielte Labyrintheffekt entgegen, indem den Verunreinigungen auf ihrem Weg in das Innere des Tastschalters verschiedene Hindernisse entgegenstehen. Je höher die Führung 8 gewählt wird, desto länger wird der vertikale Luftspalt 22, washalb bereits hier ein Eindringen von Staubpartikeln oder dgl. erschwert wird. Da der rundumlaufende Luftspalt 22 einen viel grösseren Querschnitt aufweist als der vom Hohlraum 12

über die Schlitze 19, 20 und den Kanal 14 in die Kontaktkammer 3 führende Verbindungsweg, ist die Geschwindigkeit der beim Loslassen des Betätigungsknopfes 11 im Luftspalt 22 angesogenen Luft viel geringer als im Bereich des Kanals 14, was 5 ein Fernhalten von Staubpartikeln zusätzlich unterstützt. Allfällige trotzdem durch den Luftspalt 22 bis über den oberen Rand der Führung 8 nach oben gesogene Staubpartikel gelangen zunächst in den grossen Hohlraum 12, wo sie unter dem Einfluss der Schwerkraft nach unten fallen und sich in der durch die io Führung 8 und den gewölbten Teil des Schnappteils 2 gebildeten Mulde 4 ansammeln. In der Mulde 4 aufgefangene und abgelagerte Verunreinigungen vermögen die Funktionsfähigkeit des Tastschalters nicht zu beeinflussen. Partikel, die nicht gleich nach unten fallen, können nur schwerlich weiter in Riehls tung Kontaktkammer 3 vordringen, da die Anordnung der Schlitzpaare 19 und 20 senkrecht zueinander wiederum ein fast unüberwindbares Hindernis darstellt. Praktisch bedarf es eines grossen Zufalls, wenn Partikel vom grossen Hohlraum 12 durch die Schlitze 20a, b in den Hohlraum 18 gelangen. Noch un-20 wahrscheinlicher ist dann ein weiteres Vordringen durch die Schlitze 19a, b in den Hohlraum 15 und durch den Kanal 14 in die Kontaktkammer 3.

Das Niederdrücken des Betätigungsknopfes 11 hat bekanntlich eine Verkleinerung des Volumens der Kontaktkammer 3 25 zur Folge, wobei die von dort ausströmende Luft den in Fig. la und lc mit Pfeilen angedeuteten Weg vorfindet. Die infolge der kleinen Querschnitte im Bereich des Kanals 14 und der Schlitze 19, 20 sich einstellende grosse Geschwindigkeit der ausgestosse-nen Luft begünstigt den Ausstoss von Staubpartikeln. Dabei ist 30 es möglich, dass im Hohlraum 18 und evtl. im Hohlraum 15 abgelagerte Partikel ausgeblasen und in der Mulde 4 angesammelte Partikel aufgewirbelt werden. Einige dieser Partikel können infolgedessen durch den Luftspalt 22 ausgestossen werden, was an sich erwünscht ist; der Rest fällt wiederum in die Mulde 35 4 zurück, was jedoch nicht weiter von Nachteil ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des beschriebenen Tastschalters ist in Fig. 2 gezeigt, wobei nur noch die im Zusammenhang mit dieser Weiterbildung wesentlichen Einzelheiten dargestellt sind. Im übrigen kann der hier zugrundegelegte Tast-40 Schalter gleich aufgebaut sein wie der in Fig. 1 gezeigte. Bereits in Fig.l vorhandene und beschriebene Teile sind in Fig. 2 mit gleichen Hinweiszeichen versehen. Fig. 2a und 2b zeigen zwei gegeneinander um 90 Grad gedrehte vertikale zentral geführte Schnitte durch den Tastschalter, wobei ferner Fig.2a den Ver-45 lauf der Luftströmung beim Niederdrücken und Fig. 2b beim Loslassen des Betätigungsknopfes 11 aufzeigt. Die zugehörige Ansicht B bzw. C dieses Tastschalters im Ruhezustand ist in Fig. 2c bzw. 2d dargestellt. Gegenüber dem Tastschalter nach Fig.l, dessen äussere hülsenförmige Wand 13b nur zwei einan-50 der gegenüberliegende Schlitze 20a, b aufweist, sind hier nun vier jeweils um 90 Grad gegeneinander versetzte Schlitze 20a, 20b, 20c und 20d vorhanden (Fig. 2c; 2d). Jedem dieser Schlitze ist eine vorzugsweise mit dem Schnappteil 2 einstückig verbundene Klappe 30a... 30d vorgelagert. Diese ist derart elastisch 55 ausgebildet, dass sie bei Einwirkung eines bestimmten Druckes in Richtung dieses Druckes ausgelenkt wird. In der Ruhelage, d.h. bei fehlender äusserer Druckeinwirkung, liegt die Klappe mit geringem Druck auf dem zugehörigen Schlitz auf. Die den zwei einander gegenüberliegenden Schlitzen 20a und 20b zuge-60 ordneten Klappen 30a und 30b sind auf der Innenseite der äusseren Wand 13b angeordnet; die den beiden anderen einander ebenfalls gegenüberliegenden Schlitzen 20c und 20d zugeordneten Klappen 30c und 30d hingegen sind auf der Aussenseite der Wand 13b angeordnet. Im übrigen weist die innere hülsenför-65 mige Wand 13a wiederum zwei einander gegenüberliegende Schlitze 19a und 19b auf, die eine Verbindung zwischen dem Hohlraum 18 und dem in die Kontaktkammer 3 führenden Kanal 14 herstellen.

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Die Wirkungsweise des Luftausgleiches eines derart aufgebauten Tastschalters wird anhand der verschiedenen Ansichten in Fig. 2 näher erläutert. Fig. 2c und 2d zeigen die Ausgangslage. Alle vier Klappen 30a...30d liegen dabei mit einem geringen Druck auf den zugehörigen Schlitzen 20a...20d. Dadurch ist die Kontaktkammer 3 von der Aussenwelt abgeschlossen. Sobald nun der Betätigungsknopf 11 niedergedrückt wird, wird infolge Verringerung des Kontaktkammervolumens Luft durch den Kanal 14 ausgestossen (Fig. 2a, 2e). Diese Luft strömt durch die Schlitze 19 in den Hohlraum 18 und übt letztlich einen Druck auf sämtliche vier Klappen 30a...30d aus. Dabei werden die Klappen 30a und 30b stärker gegen die Schlitze 20a und 20b gedrückt, was ein hermetisches Verschliessen dieser Schlitze zur Folge hat. In bezug auf die Schlitze 20c und 20d tritt hingegen eine gegenteilige Wirkung ein, indem die Klappen 30c und 30d nach aussen gedrückt und die zugehörigen Schlitze 20c und 20d dabei geöffnet werden. Die aus der Kontaktkammer 3 kommende Luft kann daher in den grossen Hohlraum 12 gelangen und der Druckausgleich mit der Aussenwelt ist gewährleistet, wobei die ausströmende Luft auf direktestem Weg praktisch ungehindert entweichen kann. In Fig. 2a und 2e ist der Weg der aus der Kontaktkammer 3 ausströmenden Luft mit Pfeilen gekennzeichnet, auf eine Wiederholung der in Fig. 2c angegebenen Hinweiszeichen wurde in den Fig. 2d bis 2f der Übersichtlichkeit halber verzichtet. Wenn der Betätigungsknopf 11 beim Loslassen wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt, entsteht die bereits erwähnte Sogwirkung von aussen in Richtung Innenräume des Tastschalters (Fig. 2b, 2f). Dadurch wird wiederum 5 ein Druck auf sämtliche Klappen 30a...30d ausgeübt. Die Schlitze 20c und 20d werden dabei verschlossen und die Schlitze 20a und 20b geöffnet, indem die zugehörigen Klappen 30a und 30b nach innen gedrückt werden. Die Luft kann daher durch die Schlitze 20a und 20b einströmen und über den in Fig. 2b io und 2f ebenfalls mit Pfeilen gekennzeichneten Weg zum Kanal 14 und von dort in die Kontaktkammer 3 gelangen, womit der Druckausgleich wiederum gewährleistet ist. Wie die Fig. 2e und 2f deutlich zeigen, ist der Luftweg in den den beiden Figuren zugrundeliegenden Fällen verschieden. Während bei Fig. 2e der i5 Weg der ausströmenden Luft ein ziemlich direkter ist, verläuft bei Fig. 2f der Weg der einströmenden Luft verschlungen. Dies bedeutet, dass allenfalls in der ausströmenden Luft vorhandene Partikel von Verunreinigungen in erwünschter Weise mehr oder weniger ungehindert bis in den grossen Hohlraum 12 ge-20 langen können, wogegen in der einströmenden Luft vorhandene Partikel einen relativ langen labyrinthartigen Weg vorfinden, weshalb die Wahrscheinlichkeit, dass Verunreinigungen bis in die Kontaktkammer 3 vordringen können, ziemlich gering ist.

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1 Blatt Zeichnungen

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Tastschalter mit einem Trägerteil und einem auf diesem angeordneten elastisch verformbaren Schnappteil (2), der mit dem Trägerteil (1) eine Kontaktkammer (3) umschliesst, in der mindestens ein Kontaktpaar (6,16) derart angeordnet ist, dass bei Ausübung eines bestimmten Druckes auf einen auf dem Schnappteil (2) aufliegenden und entlang einer am Träger (1) angebrachten Führung (8) verschiebbaren Betätigungsknopf (11) ein ebenfalls in der Kontaktkammer (3) angeordneter Schaltkontakt (5) die beiden Kontakte miteinander elektrisch verbindet, und mit einem durch den Betätigungsknopf (11) den Schnappteil (2) und die Führung (8) begrenzten Hohlraum (12), der über einen zwischen der Führung (8) und dem Betätigungsknopf (11) verlaufenden Luftspalt (22) mit der Aussen-welt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsknopf (11) mindestens zwei konzentrisch angeordnete auf dem Schnappteil (2) aufliegende hülsenförmige Wände (13a, 13b) aufweist, die einen inneren Hohlraum (15) bzw. einen äusseren Hohlraum (18) umschliessen, dass ein Kanal (14) vorgesehen ist, der die Kontaktkammer (3) mit dem inneren Hohlraum (15) verbindet, dass in der inneren Wand (13a) mindestens ein Schlitz (19) vorhanden ist, der den inneren Hohlraum (15) mit dem äusseren Hohlraum (18) verbindet und dass die äussere Wand (13b) ebenfalls mindestens einen Schlitz (20) aufweist, der den äusseren Hohlraum (18) mit dem Hohlraum (12) verbindet.
2. 2. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in der inneren Wand (13a) als auch in der äusseren Wand (13b) zwei einander gegenüberliegende Schlitze (19a, 19b bzw. 20a, 20b) vorgesehen sind.
3. 3.. Tastschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzpaare in den beiden Wänden (13a, 13b) gegeneinander versetzt sind.
4. 4. Tastschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung der Schlitzpaare 90 Grad beträgt.
5. 5. Tastschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der äusseren Wand (13b) mindestens zwei Schlitze (20) vorgesehen sind, denen je eine auslenkbare Klappe (30) zugeordnet ist, die in der Ruhelage mit geringem Druck auf dem Schlitz aufliegt, wobei die Klappe des einen Schlitzes auf der Aussenseite der Wand (13b) und die Klappe des anderen Schlitzes auf der Innenseite der Wand (13b) angebracht ist.
6. 6. Tastschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wand (13a) mit zwei Schlitzen (19a, 19b) und die äussere Wand (13b) mit vier Schlitzen (20a...20d) versehen ist, wobei die vier Schlitze (20a...20d) der äusseren Wand (13b) je eine Klappe (30a...30d) aufweisen.
7. 7. Tastschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Schlitze (19a, 19b) der inneren Wand (13a) in einer Linie mit zwei Schlitzen (20c, 20d) der äusseren Wand (13b) liegen, deren Klappen (30c, 30d) auf der Aussenseite der äusseren Wand (I3b) angeordnet sind, und dass die zwei anderen Schlitze (20a, 20b), deren Klappen (30a, 30b) auf der Innenseite der äusseren Wand (13b) angeordnet sind, um 90 Grad gegenüber der genannten Linie versetzt sind.
8. 8. Tastschalter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (30) einstückig mit dem Schnappteil (2) verbunden sind.