DE2230784A1

DE2230784A1 - Druckbetaetigbare elektrische schalteranordnung

Info

Publication number: DE2230784A1
Application number: DE2230784A
Authority: DE
Inventors: Richard Hunter Harris; Louis Harry Sedaris
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1971-06-29
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1973-01-18
Also published as: GB1335652A; JPS4815072A; JPS535017B1; IT953763B; US3694606A; DE2230784B2; FR2143707A1; DE2230784C3; CA960737A; FR2143707B1

Description

Böblingen, 20. Juni 19 72 ar-fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Zusatz zu DBP 1 640 444

Aktenzeichen der Anmelderin: RA 9 71 008

Druckbetätigbare elektrische Schalteranordnung

Diese Erfindung betrifft eine druckbetätigbare elektrische Schalteranordnung nach Hauptpatent 1 640 444, bei der auf einer Unterlage aus Isoliermaterial mindestens ein Kontaktelement angeordnet ist, über dem mit Abstand je ein zweites Kontaktelement an der Unterseite einer Membran befestigt ist, die auf einer auf der Unterlage befindlichen, im Bereich der Kontaktelemente pro Kontaktstelle ein Loch aufweisenden isolierenden Zwischenschicht aufliegt und mit einer Deckschicht aus einem Elastomer bedeckt ist, wobei die Zwischenschicht eine vorgegebene konstante Dicke aufweist und aus einem formbeständigen den Ruhezustand jeweils zweier zusammengehöriger Kontaktelemente mit Sicherheit aufrechterhaltendem Werkstoff besteht.

Druckbetätigbare elektrische Schalter, auch Membranschalter genannt, wie sie durch das Hauptpatent DBP 1 640 444, Patentanmeldung P 16 40 444.7-34, und durch das US-Patent 3 302 253 bekannt wurden, haben einen einfachen Aufbau. Infolge ihrer aus wenigen Bauteilen bestehenden Konstruktion sind sie preisgünstig herstellbar und sie sind im allgemeinen bei Anwendungen in der Schwachstromtechnik geeignet, wo geringe elektrische Leistungen zu schalten sind, bevorzugt Spannungen oder kleine Ströme. Derartige Membranschalter werden vorzugsweise in Eingabetastaturen, z.B. bei Datenverarbeitungsanlagen, verwendet, bei denen die einzelnen Schaltstellen in integrierter Form durch eine gemein-

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same Membran, eine gelochte Zwischenplatte und eine Grundplatte gebildet werden, wobei die Membran an ihrer Unterseite und die Grundplatte an ihrer Oberseite mit elektrischen Leiterbahnen versehen sind, welche im Bereich der Löcher in der Zwischenplatte als Kontakt- bzw. Schaltstellen dienen. Jede Schaltstelle kann dabei eine oder mehrere Kontaktstellen aufweisen, die einem oder mehreren Stromkreisen gugeordnet. sein önnen. Im allgemeinen enthält in der Praxis jede Schaltstelle meistens eine Kon taktstelle.

Auf der Membran kann je nach den vorliegenden Verhältnissen, bei denen derartige Schalter verwendet werden, eine dickere oder dünnere elastomere Schutzschicht gegen das Eindringen von Schmutz, oder als mechanische Verstärkung gegen unzulässig große Druckbetätigungskräfte angeordnet werden. Diese elastomere Schutzschicht wird in der Praxis meistens sehr düan, beispielsweise als Folie ausgeführt, um die Empfindlichkeit des Schalters nicht zu beeinträchtigen und um eins gedrängte, kompakte Ausführung zu bekommen. Wie r>&eh.s Gehend erläutert wird, sind auch Membranschalter bekannt, i^i -'-anen über der Membran eine mechanische Betätigungseinrichtung «!"-.geordnet ist. die verhindert, daß die Membran und die Kontakteleiäfc vce durcL ^i-zvilessic vxoBe Kräfte beansprucht werden, so daß gegebenenfalls die slastoraere Schutzschicht entfallen kann. Auch der erfinclungsgsmäße Meitsbranschalter ist mit einer den gleichen Zweck erfüllenden Bstätigungseinrichtung versehen. In der weiteren Beschreibung dieser Erfindung wird unter der Bezeichnung Membran eine elastische Schicht verstanden, die nur aus der Membran, oder aus der Membran Ld.ΐ einer sehr dünnen aufliegenden elastometer; Schlehe be^teh^n kann.

Bei den Mernhreiischaltern mit einer Betätigungseinrichtung ist allgemein ein Tastenwerk angeordnet, das für ]·.;α^ρ "aste einen Oruakstößel anthält „ der beim Tsstesiäiiser i.ag die iiss.abran an der Schal¹;.sis?Ils in das angeordnete Loch de.:: Swir-chenplat ce so weit aus leak'; bzw. die Membran so verformt, daß'sich die einander gecranüberliegsndsn Leiterbahnen berühren und eine alektrische

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Kontaktstelle bilden. Membranschalter werden jedoch auch in anderen Anordnungen in Tastaturen oder anderen Eingabeeinrichtungen verwendet, bei denen jeweils speziell das Tastenwerk an die vorliegenden Erfordernisse angepaßt ist. Bei allen diesen Tastaturen oder sonstigen Eingabevorrichtungen mit Membranschaltern wird in einem meistens sehr einfachen Tastenwerk, das als Betätigungsvorrichtung dient, die beim Tastenanschlag aufgewendete Energie als Druckkraft ganz oder teilweise auf die Membran an der Schaltstelle übertragen. Bei den verschiedenen Konstruktionen ist dabei allgemein darauf zu achten, um eine lange Lebensdauer der Membran zu erhalten, daß die auf die Membran an der Schaltstelle einwirkende Druckraft und die Auslenkung der Membran so begrenzt werden, daß die Elastizitätsgrenze des Membranmaterials mit Sicherheit nicht überschritten wird, d.h., daß keine überbeanspruchung der Membran erfolgen sollte. Eine weitere Forderung bei Eingabetastaturen mit Membranschaltern besteht darin, daß der Bedienungsperson beim Tastenanschlag das sogenannte "Tasten-Anschlaggefühl" durch das Tastenwerk bzw. die Betätigungseinrichtung übermittelt wird, so daß die Bedienungsperson den Eindruck beim Tastenanschlag erhält, daß nach einem kleinen Leerhub bei ansteigender Betätigungskraft ein Punkt erreicht wird, bei dem die Kontaktstelle schließt, und der der Bedienungsperson das Gefühl übermittelt, daß der Schaltvorgang durchgeführt wurde. Im Anschluß an diesen Schaltpunkt soll noch ein gewisser Überhub der angeschlagenen Taste erfolgen, bei dem die Kontaktstelle weiterhin geschlossen ist, aber die dabei weiter ansteigende Anschlagkraft sich nicht als unzulässig große Druckkraft auf die Membran und die Kontaktstelle auswirkt.

Eine Betätigungseinrichtung mit einem Mechnismus, der die erstgenannte Forderung zum Schutz der Membran vor überbeanspruchung ermöglicht, ist in der Offenlegungsschrift 1 949 485 und dem US-Patent 3 517 149 beschrieben. Diese bekannte Betätigungseinrichtung für Membranschalter, welche ebenfalls den Zweck hat, eine möglichst lange Lebensdauer für Membranschalter zu ermöglichen, hat die Nachteile, daß ihre Herstellung in der Fabrikation

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relativ hohe Kosten verursacht und daß es erforderlich ist, bei der Montage und in gewissen Zeitabständen während der Wartung eine individuelle Einstellung bzw. Justage der Federn für die einzelnen Schaltstellen im Tastenwerk vorzunehmen. Diese bekannte Betätigungseinrichtung für Membranschalter arbeitet, wenn sie einjustiert ist, gut und ihre Funktion ist zuverlässig, jedoch erfordert diese Justage kostspielige Arbeitszeit.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Membranschalter zu schaffen, der verbesserte Betriebseigenschaften aufweist und der eine einfachere billigere herstellbare Betätigungseinrichtung enthält, bei der keine Einstellungen oder Justagen zur Erzielung einer zuverlässigen Funktion erforderlich sind. Der mit der Betätigungseinrichtung komplettierte Membranschalter soll in seiner Konstruktion so ausgelegt sein, daß auf die Membran bei der Betätigung jeweils eine genau geregelte Druckkraft einwirkt, durch welche die Membran nicht überbeansprucht wird, ohne daß während der Montage oder bei dem kompletten Schalter eine spezielle Einstellung oder Justage zur Erreichung dieses Zweckes erforderlich ist. Eine weitere Forderung besteht darin, daß beim Anschlag einer Taste durch die Betätigungseinrichtung der Bedienungsperson das sogenannte "Tastengefühl" übermittelt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine auf die Kontaktstelle der Membranschicht einwirkende, die Druckkraft auf einen zulässigen Wert begrenzende Betätigungseinrichtung, bestehend aus einer Begrenzungsplatte und einem Betätigungsglied, vorgesehen ist, daß die auf der Membranschicht aufliegende aus festem Material bestehende Begrenzungsplatte ein mit der Kontaktstelle ausgerichtetes kleineres Loch als die Zwischenschicht enthält, daß das durch die Einwirkung der Druckkraft auf die Membranschicht zu bewegbare Betätigungsglied auf der zur Kontaktstelle zeigenden Seite einen das Loch in der Begrenzungsplatte durchdringenden und die Membranschicht auslenkenden Druckstößel aufweist sowie ein bei geschlossener

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Kontaktstelle auf der Begrenzungsplatte aufliegendes Anschlagschulterteil und daß der Druckstößel das Anschlagschulterteil in axialer Richtung in einer Länge überragt, die so gewählt ist, daß bei aufliegender Anschlagschulter der Druckstößel auf die geschlossene Kontaktstelle nur den zulässigen Druck ausübt. Die neue Betätigungseinrichtung des erfindungsgemäßen Membranschalters enthält somit eine ein- oder beidseitig eingespannte Blattfeder, die ein*angeformtes gummiähnliches Teil als Betätigungsglied für den Membranschalter trägt. Die Gestalt dieses Betätigungsgliedes ist so gewählt, daß dieses eine doppelte Funktion bei der Schalterbetätigung erfüllt. Dieses elastische Betätigungsglied enthält einen zentral angeordneten Druckstößel, dessen freies Ende gerundet ist und das bei einer Schalterbetätigung an der Stelle auf die Oberfläche der Membran drückt, die über der Kontaktstelle liegt. Das Betätigungsglied ist an seiner Peripherie noch mit einer Anschlagschulter versehen, die den zentralen Druckstößel umgibt; dieser überragt in axialer Richtung gesehen die Anschlagschulter so weit, daß im Schaltzustand, d.h. bei geschlossener Kontaktstelle, die Membran nur so weit ausgelenkt wird, daß sich an der Kontaktstelle der gewünschte Kontaktdruck ergibt, wobei die Anschlagschulter des Betätigungsgliedes auf einem Begrenzungsglied aufliegt, welches die überschüssige Betätigungskraft aufnimmt. Das Betätigungsglied ist in seiner Gestalt in einem Stück billig herstellbar, so daß durch die einheitliche Fertigung auch die Gewähr gegeben ist, daß der notwendige Abstand von dem freien Ende des Druckstößels bis zur Auflageschulter genau eingehalten wird und daß er bei allen Betätigungsgliedern der gleiche ist und genau eingehalben wird. Da das Betätigungsglied aus einem Stück und einem Material besteht, ergibt sich der Vorzug, daß sich eine evtl. Variation in uer Zusammensetzung oder der Änderung des Materials odor eine iichrumpfuruj des Material.; nach der Elers teilung nicht naeht-ei L ί >j auf das AbJtandsmaß .-:wisuhuti d-r Spitze des Druckstoß^ 1 > nn.i in Anüchlayschuiter auswirkt, Bei einer evtl. Mate rialschi .impfu i'j ändert sich außer der Län-jt» des Drucks tüiiels auch <j Leichzei t ig

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die Höhe der Anschlageschulter, wodurch die beiden Änderungen sich gegenseitig kompensieren und das axiale Abstandsmaß erhalten bleibt«

Die Verwendung eines derartigen Betätigungsgliedes mit Druckstößel und Anschlagschulter, die aueinaMer einen vorbestimmten Abstand aufweisen, erbringt den weiteren Vorteil_t .aß bei einer Erschütterung oder einem auf den Membranschalter oder die Tastatur einwirkenden Stoß nicht in unerwünschter Weise die Kontaktstelle geschlossen wird und es besteht der weitere Vorzug, daß Kontaktprellungen auf ein Minimum reduziert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung wird nachstehend ausführlich anhand von Zeichnungen, Fign. 1 bis 4, beschrieben« Es stellen dar:

Fig. 1 eine Seitenansicht von einer Tastatur mit der

Betätigungseinrichtung für einen Membranschalter, wobei Details separat und vergrößert abgebildet sind,

Fig. 2 die c;leiche BetätiguiK-seinrichtung nach Fig. 1,

wobei diese sich jedoch in der Stellung befindet, bei der die Taste angeschlagen und der

Membransulvilter geschlossen ist,

Fig. 3 einen Teil cles sur Membran zeigenden Betäti-

gungaglisdes mit Druckstößei und Anschlagschulter in einer Schnittansieht,

Fiq. ■! -3."Ln Vektordiagramm, das den BewegungsverLauf

der Klinkenspitze einas Zwischennebels zeigt.

Lie Fign. 1 und 2 zeigen lieitenansichfcen von Betätigungseinrichtuncjen, wie sie in Tastaturen verwendbar sind. Bei diesem Tasten-

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werk ist ein um einen Drehpunkt 12 begrenzt beweglicher Tastenhebel 11 mit einem Tastenknopf 10 bestückt. Das Drehlager 12, ein vorderer Führungskamm 13 und eine Anschlagstange 14 ermöglichen beim Tastenanschlag eine begrenzte Abwärtsbewegung des Tastenhebels 11 gegen eine Kraft der sich dabei spannenden vorderen Rückstellfeder 16. Der Tastenhebel 11 ist mit einer gefederten Drehklinke 16 bestückt, die, wenn das Tastenwerk sich in der Ruhe- oder Bereitstellung befindet, mit einer starren Stützklinke 20 eines Zwischenhebels 21 so ausgerichtet ist, daß die Vorderkanten beider Klinken 20, 21 zueinander parallel verlaufen. Der Zwischenhebel 21 weist auf der Tastaturfrontseite ein verschiebbares Drehlager 22 auf und er liegt auf der Hinterseite der Tastatur in einem Spalt eines hinteren Führungskammes 23. Durch diese Lageranordnung ist es möglich, daß die zur· Rückseite der Tastatur zeigende Klinkenspitze 24 des Zwischenhebels 21 eine Bewegung in zwei Richtungen ausführen kann, wie dies durch die Pfeile 25a, 25b und 25c im Vektordiagramm der Fig. 4 dargestellt ist. Eine mit dem Zwischenhebel 21 und dem hinteren Führungskamm 23 verbundene Zugfeder 26 zieht den Zwischenhebel 21 bzw. dessen Klinkenspitze 24 nach hinten und nach oben. Die Aufwärtsbewegung des Zwischenhebels 21 ist durch den hinteren Führungskamm 22 begrenzt, während die Längsverschiebung zur Hinterseite der Tastatur durch das drehbare Gleitlager 22 begrenzt wird.

Auf der Rückseite der Tastatur ist für jede Tastenstelle ein Membranschalter 30 als kompakte Baueinheit am Tastaturrahmen durch nicht dargestellte Befestigungsmittel angeordnet. Diese Schalterbaueinheit ist in der Fig. 1 als Detailskizze besonders dargestellt und sie enthält als Schalter einen bekannten Membranschalter in der Ausführung nach dem bereits eingangs erwähnten DBP 16 40 444. Ein derartiger Membranschalter besteht, wie aus der vergrößerten Detailskizze der Fig. 2 zu ersehen ist, aus einer isolierenden Grundplatte 31, die auf ihrer Oberfläche eine Anzahl Leiterbahnen trägt. Diesen fest angeordneten Leiterbahnen

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liegt in einem vorbestimmten Abstand eine Membran 32 gegenüber, die auf der zur Grundplatte 31 zeigenden Fläche ebenfalls ein Muster von elektrischen Leiterbahnen aufweist, welche mit der Membran 32 verbunden und auslenkbar sind. Der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Leiterbahnen entspricht somit dem offenen Schalter, und dieser Abstand wird durch die Dicke einer isolierenden Zwischenplatte 33 bestimmt, welche an der einer Taste zugeordneten Schaltstelle eine Öffnung aufweist.

Eine elektrische Kontaktverbindung zwischen den einander gegenüberliegenden Leiterbahnen auf der Grundplatte 31 und der Membran 32 wird durch eine Auslenkung der Membran 32 an der gewünschten Schaltstelle erreicht, weil sich die Membran 32 an dieser Schaltstelle elastisch verformt. Diese Auslenkung bzw. die Verformung der Membran 32 wird durch eine Betätigungseinrichtung erreicht, welche ein Betätigungsglied 34 enthält, das auf einer Betätigungsfeder 35 befestigt ist. Diese Betätigungsfeder 35 befindet sich, wie die Fig. 1 zeigt, in der Ruhestellung der Tastatur, also bei nicht angeschlagener Schalttaste 10, in einem gespannten Zustand und sie bewegt sich während des Tastenanschlages in einen Zustand, bei dem sie eine geringere Spannkraft aufweist wie die Fig. 2 zeigt. Wie aus der vergrößerten Detailskizze der Fig. 2 zu ersehen ist, liegt auf der Membran 32 des Schalters 30 eine Begrenzungsplatte 36 auf, die aus einem festen Material, beispielsweise Metall oder Kunststoff, bestehen kann. Diese Begrenzungsplatte 36 ist wie die isolierende Zwischenplatte 33 im Membranschalter 30 an jeder Schaltstelle mit einem etwas kleineren Loch versehen, dabei ist die Lochgröße so gewählt, daß der vorstehende Teil des Druckstößels 50 vom Betätigungsglied 34 das Loch durchdringen kann und bei einem Tastenanschlag die darunter befindliche Membran 32 an diese Stelle so weit auslenkt bzw. verformen kann, daß die auf der Unterseite der Membran 32 befindliche Leiterbahn auf die gegenüberliegende stationäre Leiterbahn gedrückt wird und sich so die gewünschte Kontaktverbindung an dieser Schaltstelle ergibt.

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Das Betätigungsglied 34 besteht aus einem gummiähnlichen Material oder einem synthetischen Kautschuk, beispielsweise Chloropren-Polymerisat bestimmter Härte. Bei diesem Betätigungsglied 34 ist der Durchmesser des zentral angeordneten Druckstößels 50 in bezug auf den Durchmesser und die Wandstärke des peripneren Anschlagschulterteiles 51, welche in einem geringen Abstand den Druckstößel 50 umgibt, so gewählt, daß die Federsteife des Anschlagschulterteiles 51 härter ist als die Federsteife des elastisch weicheren Druckstößels 50. Durch diese verschiedenen Federungseigenschaften, die das Betätigungsglied 34 aufweist, wird erreicht, daß die auf die Membran 32 einwirkende und diese auslenkende bzw. verformende Druckkraft beim Tastenanschlag auf einen zulässigen Wert begrenzt wird. Wenn beim Tastenanschlag die Betätigungsfeder 35, welche als einseitig eingespannte Blattfeder ausgeführt ist, freigegeben wird und diese als Antrieb das bewegliche Betätigungsglied in Richtung zum Membranschalter 30 treibt, dann bewirkt der über das Anschlagschulterteil 51 vorstehende Druckstößel 50, daß zuerst die elektrische Kontaktstelle geschlossen wird und daß sofort anschließend das Anschlagschulterteil 51 auf der Begrenzungsplatte 36 aufliegt, so daß die überschüssige Energie der Betätigungsfeder 35 von der Begrenzungsplatte 36 aufgenommen wird. Die Druckkraft, welche beim Tastenanschlag an der Schaltstelle auf die Mitte der Auswölbung von der Membran 32 einwirkt, ist abhängig von dem Vorsprung bzw. dem axialen Abstand, den der Druckstößel 50 zum Anschlagschulterteil 51 des Betätigungsgliedes 34 aufweist. Durch eine Vergrößerung dieses Abstandes kann die auf die Membran 32 bzw. die Kontaktstelle einwirkende Druckkraft erhöht werden. Eine Erhöhung dieser Druckkraft ist außerdem dadurch möglich, daß eine geringere Federsteifigkeit für das Anschlagschulterteil 51 gewählt wird. Da diese bbeiden veränderlichen Größen, Vorsprung des Druckstößels 50 und relative Federsteife durch die Abmessungen des Betätigungsgliedes 34 bestimmbar sind, kann die auf eine Schaltstelle einer Membran 32 einwirkende Druckkraft schon im voraus, also noch vor der Montage des Tastenwerkes festgelegt werden. Durch eine entsprechende Gestaltung des Betätigungsgliedes 34 ist es somit möglich,

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die gewünschte Druckkraft für die Membran 32 zu erhalten, ohne daß eine besondere Einstellung oder Justage während oder nach der Montage des Tastenwerkes erforderlich ist.

Die Dicke der Begrenzungsplatte 36 und die Charakteristik der Betätigungsfeder 35 sind Faktoren in dem System der Betätigungseinrichtung, welche die Kraft zur Auslenkung der 'embran 32 erzeugt. Wenn diese die Druck- oder Auslenkkraft bestimmenden Faktoren einmal ermittelt wurden, sind sie mit größter Genauigkeit reproduzierbar. Als Endergebnis der Analyse ergibt sich, daß die Druckkraft zur Auslenkung der Membran 32 letztlich durch die Abmessungen und die Materialeigenschaften des Betätigungsgliedes 34 bestimmt wird, und da die Betätigungsglieder 34 in einer Gießform durch ein Druck- oder Spritzgußverfahren hergestellt werden, ist eine genaue und geregelte Anpassung an die gewünschten Eigenschaften möglich und es ergibt sich letztlich, daß alle erzeugten Betätigungsglieder 34 die gleichen Abmessungen und die gewünschten Eigenschaften aufweisen. Es besteht die Möglichkeit, daß der Werkstoff, aus dem die Betätigungsglieder 34 gefertigt werden, in seiner Zusammensetzung bzw. seiner Eigenschaft geringfügig differiert und daß sich dadurch unterschiedliche kleine Änderungen in dar Schrumpfung der fertigen Betätigungsglieder 34 ergeben; jedoch sind diese Schrumpfungsänderungen ohne Belang, da durch die Struktur des Betätigungsgliedes 34 die Schrumpfungen im wesentlichen sich selbst kompensieren, wie aus der Fig. 3 zu erkennen ist. Schrumpft im Betätigungsglied 34 deren Anschlagschulterteil 51, dann tut dies auch der zentrale Druckstößel 50. Wenn man annimmt, daß von einer Fertigungscharge zu einer anderen die Variation der Schrumpfung etwa 5 % beträgt, dann ergibt sich lediglich in dem Vorsprung, d.h. dem axialen Abstandsmaß vom Druckstößel 50 bis zum Anschlagschulterteil 51 eine Verringerung der Länge'um 5 % und keine Schrumpfung von 5 %, die sich auf die Gesamtabmessungen bezieht.

dem Anschlag einer Taste 10, bei dem die gespannte Betäti-

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gungsfeder 35 durch den Zwischenhebel 21 freigegeben wurde, ist es erforderlich, das Tastenwerk und die Betätigungseinrichtung in die Ruhestellung wieder zurückzustellen bzw. zurückzuführen, damit der nächste Tastenanschlag erfolgen kann. Die Rückstellung wird bewerkstelligt durch einen Bügel 40, welcher mit dem freien Ende eines Ankerhebels 41 des Elektromagneten 42 verbunden ist. Wenn der Rückstell-Elektromagnet 42 nicht erregt ist, bewirkt eine Feder 43, daß der Zwischenhebel 21 vorwärts bewegt wird in eine Stellung wie dies die Fig. 2 zeigt. Hat sich der Zwischenhebel 21 so weit verschoben, daß seine Stützklinke 20 nicht mehr an der gefederten Drehklinke 15 anliegt, dann zieht die Zugfeder 26 den Zwischenhebel 21 nach oben in die Ausgangs- oder Ruhestellung.

Der Bewegungsverlauf der Klinkenspitze 24 des Zwischenhebels 21 ist in der Fig. 4 durch die drei Vektoren 25a bis c dargestellt. Die Abwärtsbewegung der Klinkenspitze 24 beim Anschlag der Taste 10 wird durch den Vektor 25a repräsentiert. Wenn die Klinkenspitze 24 bei ihrer Abwärtsbewegung den Punkt 25a¹ im Vektordiagramm erreicht hat, erfolgt die Freigabe der Betatigungsfeder 35, welche an ihrer Spitze das Betätigungsglied 34 trägt. Die aus der Betatigungsfeder 35 und dem Betatigungsglied 34 gebildete Betätigungseinrichtung schi-sllt dann in Richtung zum Membranschalter 30 und sie bewirkt die Schließung der Kontakte der Schaltstelle, welche der Taste 10 zugeordnet ist.

Ein elektrisches Signal, das beim Schließen einer Schaltstelle des Membranschalters 30 im Tastenwerk erzeugt wird, bewirkt eine Abschaltung bzw. Enterregung des Rückstell-Elektromagneten 42. Dadurch wird während der Zeit, in der die Taste 10 noch gedrückt wird, der Zwischenhebel 21 durch die Zugfeder 26 in einer seitlichen Richtung verschoben, die in der Fig. 4 durch den Vektor 25b dargestellt ist. Bei der Position, die durch den Vektorpunkt 25b dargestellt ist, berührt die Stützklinke 20 des Zwischenhebels 21 die federnde Drehklinke 15, aber durch den Schwung

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des Zwischenhebels 21 bewegt sich dieser weiter in seitlicher Richtung 25b so lange, bis durch das verschiebbare Lager 22 die seitliche Bewegung begrenzt wird. Ab diesem Begrenzungspunkt wird dann durch die Zugfeder 26 die Klinkenspitze 24 des Zwischenhebels 21 nach oben gezogen entsprechend der Bewegungskurve 25c. Bei Erreichung des Stellungspunktes 25c¹ kommt die Stützklinke 20 des Zwischenhebels 21 mit der gefederten Drehklinke 15 in Eingriff und sie bewirkt, daß dadurch auch der Tastenhebel 11 angehoben wird sobald eine Freigabe der Taste 10 erfolgt. Nach der Freigabe der Taste durch die Bedienungsperson wird durch die Rückstellfeder 16 der Tastenhebel 11 vollständig in seine Ruhestellung bzw. Ausgangsposition zurückgeführt und der gefederte Drehhebel nimmt eine Stellung ein, wie sie in der Fig. 1 abgebildet ist.

Die Fig. 2 zeigt das Tastenwerk in einem Stellungszustand, der dem Schnittpunkt der beiden Bewegungsvektoren 25a und 25b entspricht.

Die Fig. 3 zeigt die generelle Gestalt des Betätigungsgliedes 34 in einer Schnittansicht, aus der zu ersehen ist, daß die Querschnittsfläche des zentralen Druckstößels 50 kleiner ist als die Querschnittsfläche des Anschlagschulterteiles 51. Da das Betätigungsglied 34 nur aus einem Material besteht und in einem Gießvorgang in einem Stück hergestellt wurde, weist das Anschlagschulterteil 51 eine steifere Federeigenschaft auf als der zentrale Druckstößel 50. Aus dieser Schnittansicht ist auch gut zu erkennen, daß der zentrale Druckstößel 50 über den Anschlagschulterteil 51 herausragt und daß, wie die Detailskizze der Fig. 2 zeigt, die Spitze des Druckstößels 50 eine Rundung aufweist, die so gestaltet ist, daß sie möglichst die gleiche Form hat wie die Wölbung der Membran 32 bei geschlossener Schaltstelle. Durch die Anpassung der Rundung der Spitze des Schaltstößels 5O an die Form der ausgelenkten Membran 32 wird erreicht, daß sich dadurch eine größere Auflagefläche mit der Membran 32 ergibt und dadurch eine kleinere spezifische Druckkraft, so daß die Membran weniger

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- 13 beansprucht wird und eine längere Lebensdauer zu erwarten ist.

Der Vorteil des erfihdungsgemäßen Betätigungsgliedes 34, daß die Erzeugung von Kontaktprellungen in einer Schaltstelle des Membranschalters 30 praktisch unterbunden wird, ist darauf zurückzuführen, daß die wirksame Masse der Betätigungseinrichtung sehr nahe bei der Kontaktstelle liegt, daß außerdem durch die Auflagestellen des Druckstößels 50 auf der Membran 32 und des Anschlagschulterteiles 51 auf der Begrenzungsplatte-36 und die verschiedenen Federsteifigkeiten des Betätigungsgliedes 34 ein sehr stark gedämpftes Gebilde sich ergibt, das auch bei Stößen und Vibrationen nicht oder nur geringfügig schwingt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

l.\ Druckbetätigbare elektrische Schalteranordnung nach — Hauptpatent 1 640 444, bei der auf einer Unterlage aus Isoliermaterial mindestens ein Kontaktelement angeordnet ist, über dem mit Abstand je ein zweites Kontaktelement an der Unterseite einer Membran befestigt ist, die auf einer auf der Unterlage befindlichen, im Bereich der Kontaktelemente pro Kontaktstelle ein Loch aufweisenden isolierenden Zwischenschicht aufliegt und mit einer Deckschicht aus einem Elastomer bedeckt ist, wobei die Zwischenschicht eine vorgegebene konstante Dicke aufweist und aus einem formbeständigen den Ruhezustand jeweils zweier zusammengehöriger Kontaktelemente mit Sicherheit aufrechterhaltendem Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Kontaktstelle der Membranschicht einwirkende, die Druckkraft auf einen zulässigen Wert begrenzende Betätigungseinrichtung, bestehend aus einer Begrei?zungsplatte (36) und einem Betätigungsglied (34) , vorgesehen ist, daß die auf der Membranschicht (32) liegende aus festem Material bestehende Begrenzungsplatte (36) ein mit der Kontaktstelle ausgerichtetes kleineres Loch als die Zwischenschicht (33) enthält, daß das durch die Einwirkung der Druckkraft auf die Membranschicht (32) zu bewegbare Betätigungsglied (34) auf der zur Kontaktstelle zeigenden Seite einen das Loch in der Begrenzungsplatte (36) durchdringenden und die Membranschicht (32) auslenkenden Druckstößel (50) aufweist sowie ein bei geschlossener Kontaktstelle auf der Begrenzungsplatte (36) aufliegendes Anschlagschulterteil (51) und daß der Druckstößel (50) das Anschlagschulterteil (51) in axialer Richtung in einer Länge überragt, die so gewählt ist, daß bei aufliegender Anschlagschulter der Druckstößel (50) auf die geschlossene Kontaktstelle nur den zulässigen Druck ausübt.

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2. Schalteranordnung nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß im Betätigungsglied (34) der Druckstößel (50) zentral angeordnet ist/ daß dessen freies Ende eine Rundung aufweist, die an die Form der ausgelenkten Membranschicht (32) bei geschlossener Kontaktstelle angepaßt ist und daß das Anschlagschulterteil (52) mit Abstand den Druckstößel (50) umgibt (Fig. 3).
3. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (34) aus einem gummiähnliehen Material besteht und daß das Anschlagschulterteil (51) eine größere Federsteife als der Druckstößel (50) aufweist.
4. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (34) aus einem Chloropren-Polymerisat besteht.
5. Schalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (34) auf dem freien Endbereich einer einseitig eingespannten, auslenkbaren und die Druckkraft erzeugenden Blattfeder (35) befestigt ist, daß diese Blattfeder (35) im Ruhezustand eines Tastenwerkes gespannt ist, und daß bei Betätigung einer der Kontaktstelle zugeordneten Taste (10) nach einem bestimmten Leerhub die Klinke (24) eines Zwischenhebels (21) die Blattfeder (35) freigibt.

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