DE2747425A1

DE2747425A1 - Flacher schalterfeldaufbau

Info

Publication number: DE2747425A1
Application number: DE19772747425
Authority: DE
Inventors: Phillip Leroy Harden
Original assignee: Bowmar Instrument Corp
Current assignee: Mercury Systems Inc
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1978-04-27
Also published as: GB1536079A; FR2368363B1; US4071718A; FR2368363A1; DE2747425C2; JPS5353785A; JPS588816U; CA1078901A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. H. FINCKE DIPU.-ING. H. BOHR DIPU.-ING. S. STAEGER DR. rer. net. R. KNEISSL

PA Or. Find» · Bohr ■ Staeger ■ Dr. Kneiul · MOHcrstr. 31 ■ 8000 München J

21. Oktober 1977

8 MÖNCHEN 5, Müllerjtroß« 31 Farnruf: (OW)*26 60 60 Telegramme: Claims München Telex: S 239 03 claim d

Mopp. No. A824 - B/vS/hö Bitte in der Antwort angeben

BOWMAR INSTRUMENT CORPORATION Fort Wayne, Indiana - USA

"Flacher Schalterfeldaufbau"

PRIORITÄT: 22. Oktober 1976 - USA -

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Boy*·. Vereintbonk München, Konto 470404 . fotHchackkonlo: MOiKhm 27044101

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalterfeldaufbau. Sie betrifft insbesondere einen flachen Schalterfeldaufbau, der keine Einzeldrucktasten zu Schaltzwecken aufweist.

Schalterfeldanordnungen bzw. -aufbauten für elektronische Rechner und digitale Steueranlagen für Geräte, beispielsweise Mikrowellenöfen und Fernsehgeräte, haben gewöhnlich eine bedruckte Schaltplatine mit darauf angeordneten, federnden, kalottenartigen Deckelschaltern, welche durch Einzeldrucktasten betätigt werden. Aus der US-PS 3 796 843 ist ein Drucktastenschalterfeldaufbau bekannt, bei dem alle Leiter auf einer Seite einer bedruckten Schaltplatine in Form einer X-Y-Schaltmatrix angeordnet und die Schaltelemente derart dreieckförmig ausgestaltet sind, daß bestimmte Leiter unter die Schaltelemente geführt werden können. Es ist auch ein flacher Schalterfeldaufbau vorgeschlagen worden, bei welchem die Drucktasten durch ein dünnes flexibles Schalterfeldaufbauteil bzw. Schaltmanual ersetzt worden sind. Dabei liegt die eine Seite des Schaltmanuals den Schaltelementen gegenüber, während die andere Seite mit Markierungen bzw. Manualaufdrucken versehen ist. Wird nun auf die markierte bzw. bedruckte Schaltmanualseite ein Druck ausgeübt, so biegt sich das Schaltmanual durch und betätigt das der Druckstelle zugeordnete Schaltelement. Dieser Schalterfeldaufbau hat jedoch den Nachteil, daß eine auf das flache Schaltmanual im Bereich eines Manualaufdruckes ausgeübte Kraft nicht nur auf das diesem Manualaufdruck zugeordnete Schaltelement, sondern auch auf andere Schaltelemente teilweise übertragen wird, so daß ungewollt auch andere Schaltelemente betätigt werden.

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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Schalterfeldaufbau zu verbessern, ihn insbesondere so weiterzuentwickeln, daß ein ungewolltes Betätigen von Schaltelementen ausgeschlossen wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schalterfeldaufbau mit einem platten- bzw. flächenartigen Träger auf dem mehrere Schalter im Abstand voneinander angeordnet sind. Die Schalter weisen jeweils Schaltelemente auf, die aufgrund einer auf sie ausgeübten Betätigungskraft bzw. auf Druck von einer ersten in eine zweite bzw. von einer aktiven in eine inaktive Stellung gebracht werden können. Ein aus relativ dünnem, flexiblem Material hergestellter Schalterbetätigungsteil ist so angeordnet, daß er mit seiner einen Seite dem Träger gegenüberliegt und die Schaltelemente überdeckt. Der Schalterbetätigungsteil ist mit Schaltervorsprüngen, die auf die Schaltelemente ausgerichtet sind, bestückt. Weiterhin ist ein aus relativ dünnem flexiblem Material aufgebautes flaches Schaltmanual vorgesehen, welches zwei gegenüberliegende Seiten hat, das heißt platten- bzw. flächenartig ist. Das Schaltmanual ist im Schalterfeldaufbau so angeordnet, daß dessen eine Seite der dem Träger abgewandten Seite des Schalterbetätigungsteils gegenüberliegt. Die andere Seite des Schaltmanuals ist mit Markierungen bzw. Manualaufdrucken ausgestattet. Dabei fluchten die Manualaufdrucke mit den Schaltvorsprüngen und -elementen. Schließlich sind noch Mittel vorgesehen, welche den Schalterfeldaufbau , das heißt insbesondere den Träger, das Schaltmanual und dazwischenliegend den Schalterbetätigungsteil, derart in Wirkstellung halten, daß sich bei von Hand ausgeübter Betätigungskraft bzw. Druckausübung auf das Schaltmanual, und zwar im Bereich eines einzelnen Manualaufdruckes, dieses an der Druckstelle durchbiegt und den Druck auf den entsprechenden Schaltvorsprung und von diesem weiter

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auf das Schaltelement überträgt.

Vorzugsweise ist der Schalterbetätigungsteil mit Isolier- bzw. TrennvorSprüngen bestückt. Diese Trennvorsprünge fluchten jeweils mit den zwischen den Schaltelementen liegenden Bereichen und erstrecken sich gegen die Seite des Trägers, welche die Schaltelemente haltern. Die Trennvorsprünge sind so ausgebildet und ragen so weit gegen die Schaltelementseite des Trägers vor, daß eine auf einen einzelnen Manualaufdruck des Schaltmanuals ausgeübte Kraft nicht auf Schaltelemente übertragen wird, welche anderen Manualaufdrucken zugeordnet sind.

Demgemäß wird mit der Erfindung ein verbesserter flacher Schalterfeldaufbau geschaffen.

Aufgrund der Erfindung steht nunmehr ein verbesserter flacher Schalterfeldaufbau zur Verfügung, bei dem ein ungewolltes Betätigen von Schaltelementen verhindert wird.

Bei dem von Hand betätigbaren erfinderischen Schalterfeldaufbau wird bei Druckausübung auf das Schaltmanual nur das Schaltelement betätigt, welches der Druckstelle zugeordnet ist, da eine Druckübertragung auf andere Schaltelemente unterbunden wird.

Insgesamt wird demnach ein flacher Schalterfeldaufbau mit einer auf einer Seite mit Leitern bedruckten und dort federnde, kalottenartige Deckelschaltelemente im Abstand voneinander halternden Schaltungsplatine geschaffen. Dabei haben die kalottenartigen Schaltelemente entlang ihres Umfangs Kontakt mit bestimmten Leitern und sind so ausgebildet, daß sie mit anderen Leitern aufgrund einer auf sie ausgeübten Betätigungskraft einen übermitte-Kontakt herstellen. Der Schalterfeldaufbau weist auch eine relativ'dünne Folie aus einem isolierenden

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Material auf, welche die eine Seite des Trägers bzw. der Schaltungsplatine, die kalottenartigen Schaltelemente und die auf dem Träger angeordneten Leiter überdeckt. Der Isolationsfolie gegenüberliegend ist ein Schalterbetätigungsteil aus relativ dünnem, nachgiebigem, isolierendem Material angeordnet. Der Schalterbetätigungsteil weist Schaltvorsprünge auf, die jeweils auf einzelne Schaltelemente ausgerichtet sind und bis zur Isolationsfolie, diese berührend, vorstehen. Außerdem ist der Schalterbeätigungsteil mit Isolations- bzw. Trennvorsprüngen bestückt, die zwischen den Schaltvorsprüngen angeordnet, jeweils auf die zwischen den Schaltelementen liegenden Bereiche ausgerichtet sind und gegen die Isolationsfolie vorstehen. Außerdem ist ein Schaltmanual vorgesehen, das aus relativ dünnem, nachgiebigem Material besteht, mit einer Seite dem Schalterbetätigungsteil gegenüberliegt und auf der anderen Seite Manualaufdrucke aufweist, die jeweils mit den SchaltvorSprüngen und -elementen fluchten. Die Schaltungsplatine, die Isolationsfolie, der Schalterbetätigungsteil und das Schaltmanual sind so zueinander angeordnet, daß die Isolationsfolie und der Schalterbetätigungsteil zwischen der Schaltungsplatine und dem Schaltmanual liegen und ein Eindrücken bzw. Einbiegen des Schaltmanuals im Bereich eines einzelnen Manualaufdruckes dazu führt, daß der diesem Manualaufdruck zugeordnete Schaltvorsprung das diesem Manualaufdruck ebenfalls zugeordnete Schaltelement durch die Isolationsfolie hindurch betätigt und außerdem eine Druckübertragung auf andere, dem fraglichen Manualaufdruck nicht zugeordnete Schaltelemente verhindert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beigefügten schematischen Darstellungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

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Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel in auseinandergezogener Anordnung;

Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise im Aufriß, auf das in Fig. dargestellte Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Teil - nämlich dem Schalterbetätigungsteil - eines anderen Ausführungsbeispiels;

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels;

Fig. 5 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt eines weiter abgeänderten Ausführungsbeispiels; und

Fig. 6 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schalterfeldaufbau 10 weist eine bedruckte Schaltplatine 12 aus einem Isolator auf, welche als Träger für Leiter 14 und 16 dient, die auf der Oberseite bzw. der Schaltelementseite 18 der Schaltplatine aufgedruckt sind. Die Schaltplatine 12 haltert auf ihrer Schaltelementseite 18 federnde, kalottenartige Deckelschalter 20 aus Metall. Die Deckelschalter 20 stehen an ihrer Peripherie in leitendem Kontakt mit bestimmten der Leiter 14 und sind mit mittig angeformten Kontaktnasen 22 bestückt. Durch Druckausübung auf die Deckelschalter 20 können die Kontaktnasen 22 an die Leiter 1 6 gedrückt werden. Als Schaltplatine 1 2 und Deckelschalter 20 können die in der US-PS 3 7 96 843 dargestellten oder andere geeignete Typen verwendet werden.

Streifen 24 aus relativ dünnem, isolierendem Material, bei spielsweise Mylar, sind auf der Schaltelementseite 18 der

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Schaltplatine 12 angeordnet und überdecken jeweils einen Teil jedes Deckelschalters 20. Eine ebenfalls dünne, aus einem Isolator bestehende Isolationsfolie 26, die an ihrer Unterseite 28 mit einem auf Druck ansprechbarem Klebemittel versehen ist, haftet an der Schaltelementseite 18 der Schaltplatine 12 und überdeckt die Leiter 14, 16, die Deckelschalter 20 und die Streifen 24. Die Streifen 24 schaffen einen gewissen Ausgleich zur Haftverbindung mit der Unterseite 28 der Isolationsfolie 26, um einen Luftweg zwischen den in derselben Reihe angeordneten Deckelschaltern 20 zum Zwecke eines Druckausgleichs zu schaffen.

Ein Schalterbetätigungsteil bzw. eine Schaltplatte 30 aus relativ dünnem", isolierendem Material ist mit ihrer Unterseite der Oberseite 32 der Isolationsfolie mittels Abstandshalter 34 im Abstand gegenüber angeordnet. An der Schaltplatte 30 sind Schaltwarzen bzw. -vorsprünge 36 ausgeformt. Die Schaltvorsprünge 36 fluchten mit den Kontaktnasen 22 der Deckelschalter 20 und ragen, in diesem Ausführungsbeispiel, gegen die Isolationsfolie 26. Außerdem sind an der Schaltplatte 30 Isolier- bzw. Trennwarzen bzw. -vorsprünge 38 ausgeformt. Die Trennvorsprünge sind zwischen den Schaltvorsprüngen 3 6 angeordnet und fluchten mit den zwischen den Deckelschaltern 20 liegenden Bereichen. Die Schaltplatte 30 kann aus einem geeigneten Isolator oder einem Metall bestehen; die Vorsprünge 36, 38 können gezogen, gegossen oder geprägt sein. Vorzugsweise besteht die Schaltplatte 30 aus Acrylnitril-butadien-styrol, das von der Firma "Marbon Chemical Corporation" unter dem Namen "CYCOLAC" verkauft wird, da dieses Material den von den "Underwriters Laboratory" gestellten Anforderungen bezüglich der Flammbeständigkeit entspricht. Die Schalt- und Trennvorsprünge 36, 38 sind vorzugsweise aus der Schaltplatte 30 vakuumgeformt.

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Ein Schaltmanual 4O liegt mit seiner Unterseite 42 der Schaltplatte 30 gegenüber und hat auf seiner Oberseite 4 6 Manualaufdrucke 44. Der Schalteraufbau 10 kann mittels Schrauben in Wirkstellung gehalten werden, wobei die Schaltplatte 30 zwischen der Isolationsfolie 26 und dem Schaltoanual 40 angeordnet ist. Das Schaltmanual 40 kann aus einem geeigneten dünnen, flexiblen Stoff, beispielsweise Aluminium, korrosionsbeständigem Stahl, Leder, Vinyl, Karton oder Kunststoff, beispielsweise dem unter dem Handelsnamen "Formica" vertriebenen, bestehen.

Wird nun mit der Hand ein Druck auf einen mittels eines Manualaufdrucks gekennzeichneten Bereich des Schaltmanuals ausgeübt, so wird dieser Druck über den entsprechenden Schaltvorsprung 3 6 der Schaltplatte 30 und die Isolationsfolie 26 auf das dem Manualaufdruck 44 zugeordnete Schaltelement 20 übertragen. Dieses Schaltelement wird dann von der inaktiven in die aktive Stellung, in welcher die Kontaktnase 22 den Leiter 16 berührt, gebracht (Fig. 1). Wegen der zwischen den Schaltvorsprüngen 36 an der Schaltplatte 30 ausgeformten TrennvorSprünge 38 kann dieser Druck nicht auf ein anderes, dem fraglichen Manualaufdruck nicht zugeordnetem Deckelschalter 20 betätigt werden; dadurch wird eine ungewollte Betätigung anderer Schalter verhindert.

In den Fig. 1 und 2 sind die Schalt- und Isolatorvorsprünge 3 6 und 38 als runde Warzen ausgebildet; die Vorsprünge können auch andere Ausgestaltungen haben, beispielsweise können sie zahn-, X-, würfel- oder rhanbusförmig ausgebildet sein.

In Fig. 3 sind die Elemente, die denen in Fig. 1 und 2 gleich sind mit gleichen Bezugszahlen und die dazu ähnlichen mit gestrichenen Bezugszahlen gekennzeichnet. In dieser Figur

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sind die Isolatorvorsprünge 38' als langgestreckte Rippen ausgebildet.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine Trägerplatte 112 aus einem Isolator oder Metall auf. An der Unterseite 190 der Trägerplatte 112 sind Schaltor 121 gehaltert. Jeder Schalter hat einen Druckschalterstift 120, welcher durch entsprechende Öffnungen 113 in der Trägerplatte 112 ragt und frei auf der Ober- bzw. Schaltelementseite 180 der Trägerplatte 112 liegt. Auch hierbei kann die Schaltplatte 130 aus einem geeigneten Kunststoff oder einem Metall bestehen und mit einstückig daran ausgeformten Schaltvorsprüngen 136 und Isoliervorsprüngen 138 bestückt sein, wobei die Schältvorsprünge 136 vorstehen und gewöhnlich bis an die Druckschalterstifte 120 reichen. Als Schaltmanual 40 ist das in den Fig. 1 und 2 dargestellte vorgesehen. Das Schaltmanual 40 liegt auf der Schaltplatte 130 auf.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind wieder die Elemente, die den bereits dargestellten gleichen mit gleichen Bezugszahlen und diejenigen die ihnen ähneln mit gestrichenen Bezugszahlen gekennzeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel ragen die an der Schaltplatte 30 angeformten Schaltvorsprünge 36' gegen das Schaltmanual 40 und nicht gegen die Deckelschalter 20, wie bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Außerdem ist die Schaltplatte 30 mit Schutzvorsprüngen 39 bestückt, die jeweils unmittelbar neben den Trennvorsprüngen 38 ausgeformt sind und bis an das Schaltmanual 4O vorstehen. In diesem Ausführungsbeispiel kann die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Isolationsfolie weggelassen und der Rand der Schaltplatte 30 an einem dafür vorgesehenen Randbereich 33 der Schaltplatine 12 angeheftet werden.

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Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem in Fig. 4 dargestellten. Hierbei sind jedoch die Abstandshalter 134 einstückig an der Schaltplatte 130 (wie dargestellt) oder an der Tragplatte 112 ausgeformt.

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Claims

274742b

PATENTANSPRÜCHE

Λ Flacher Schalterfeldaufbau mit einem dünnen, plattenartigen Träger, der auf einer Seite mehrere Schalter mit jeweils einem kalottenartigen, metallischen, federnden, durch Druck zwischen einer inaktiven und einer aktiven Stellung bewegbaren Schaltelement mit Schnappwirkung im Abstand voneinander haltert,
gekennzeichnet durch

einen dünnen, nachgiebigen, plattenartigen Schalterbetätigungsteil (30; 130), welcher mit einer seiner Seiten der Schaltelementenseite (18; 180) des Trägers (12; 112) gegenüberliegt, die Schaltelemente (20; 120) überdeckt und mit dünnwandigen, an einer seiner Seiten angeformten und an der anderen Seite entsprechende Ausbuchtungen bildenden, auf die Schaltelemente (20; 120) ausgerichteten Schaltvorsprüngen (3 6; 36'; 13 6) bestückt ist,

ein dünnes, nachgiebiges flächiges Schaltmanual (40), dessen eine Seite (42) der der Schaltelementseite (18; 180) des Trägers (12; 112) abgewandten Seite des Schalterbetätigungsteils (30; 130) gegenüberliegt und dessen andere Seite (46) jeweils auf die Schaltvorprünge (36; 36'; 136) und -elemente (20; 120) ausgerichtete Manualaufdrucke (44) aufweist, und

Mittel (33; 34, 48; 134), welche in Wirkstellung den Träger (12; 112), das Schaltmanual (40) und den zwischen beiden angeordneten Schalterbetätigungsteil (30; 130) derart haltern, daß ein Eindrücken des Schaltmanuals (40) in einem einzelnen Manualaufdruckbereich (44) zu einer Druckübertragung auf den zugeordneten Schaltvorsprung (36; 36'; 136) und von dort weiter auf das zugeordnete Schaltelement (20; 120) führt.

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2. Schalterfeldaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seite des Schalterbetätigungsteils (30; 130) dünnwandige Trennvorsprünge (38; 38¹, 138) angeformt sind, welche auf der gegenüberliegenden Seite des Schalterbetätigungsteils (30; 130) entsprechende Ausbuchtungen bilden, gegen die Schaltelementseite (18; 180) des Trägers (12; 112) vorstehen und derart auf die Zwischenräume zwischen den Schaltelementen (2O; 120) ausgerichtet sind, daß ein auf das Schaltmanual (40) im Bereich eines Manualaufdruckes

(44) ausgeübter Druck nicht auf anderen Manualaufdrucken (44) zugeordnete Schaltelemente (20; 120) übertragbar ist.
3. Schalterfeldaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorsprunge (38*) langgestreckte Rippen sind.
4. Schalterfeldaufbau nach Anspruch 1 oder folgende, gekennzeichnet durch mehrere, zumindest teilweise jeden Schaltvorsprung (36; 36'; 136) umgebende Trennvorsprünge (38; 38'; 138)
5. Schalterfeldaufbau nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterbetätigungsteil (30; 130) und der Träger (12; 112) aus einem Isolator bestehen, eine zwischen beiden angeordnete, die Schaltelemente überdeckende dünne Isolationsfolie (26) an der Schaltelementseite (18; 180) des Trägers (12; 112) haftet und die Schaltvorsprünge (36; 36'; 136) sowie die zwischen diesen am Schalterbetätigungsteil (30; 130) angeformten Trennvorsprünge (38; 38'; 138) gegen die Isolationsfolie (26) vorstehen.·
6. Schalterfeldaufbau nach einem der Ansprüche 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seite des Schalterbetätigungsteils (30), neben den Trennvorsprüngen (38), dünnwandige SchutzvorSprünge. (39) angeformt sind, welche auf der gegenüberliegenden Seite des Schalterbetätigungsteils

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(30) entsprechende Ausbuchtungen bilden und derart gegen das Schaltmanual (40) vorstehen, daß ein auf das Schaltmanual (40) im Bereich eines Manualaufdruckes (44) ausgeübter Druck nicht auf anderen Manualaufdrucken (44) zugeordnete Schaltelemente (20; 120) übertragbar ist.
7. Schalterfeldaufbau nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorsprünge (36') gegen das Schaltmanual (40) vorstehen.
8. Schalterfeldaufbau nach einem der Ansprüche 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmanual (40) eine Folie aus einem Isolator ist.
9. Schalterfeldaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmanual (40) eine Metallfolie ist.
10. Schalterfeldaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterbetätigungsteil (30; 130) aus einem Isolator besteht.
11. Schalterfeldaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalterbetätigungsteil (30; 130) aus Metall besteht.

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