DE2448587B2 - Drucktastenschalter - Google Patents

Drucktastenschalter

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DE2448587B2 DE19742448587 DE2448587A DE2448587B2 DE 2448587 B2 DE2448587 B2 DE 2448587B2 DE 19742448587 DE19742448587 DE 19742448587 DE 2448587 A DE2448587 A DE 2448587A DE 2448587 B2 DE2448587 B2 DE 2448587B2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Drucktastenschalter mit einem unten liegenden Träger für ein elektrisch leitendes Element, mit einem mit Abstand über dem elektrisch leitenden Element angeordneten Kontaktelement und mit einer isolierenden, elastisch eindrückbaren Kunststoffschicht oberhalb dem Kontaktelement, die nach Betätigung selbsttätig in ihre Ausgangslage zurückkehrt.
Es ist ein Drucktastenschalter der genannten Art bekannt (DT-AS 22 56 992), bei welchem eine mit Durchbrechungen versehene Zwischenlage aus isoliertem Material auf beiden Seiten von elastischen, Leiterbahnen tragenden Trägerfolien abgedeckt ist, so daß die Innenräume hermetisch gegen die Außenatmosphäre abgeschlossen sind. Durch Aufbringen einer Kraft auf eine der Trägerfolien kann eine der Leiterbahnen durch eine Durchbrechung hindurch mit einer Leiterbahn der gegenüberliegenden Trägerfolie in Kontakt gebracht werden. Nachteilig ist hierbei, daß schwer feststellbar ist, ob bei einem Druck auf eine Trägerfolie ein Kontakt mit der gegenüberliegenden Leiterbahn zustande gekommen ist. Die Trägerfolien tragen im übrigen nur einfache gerade Leiterbahnen, die an eine getrennte Schaltung angeschlossen werden müssen.
Es ist auch ein Druckknopf-Tastenfeldsystem bekannt (DT-OS 21 32 329), bei welchem auf einer Trägerschicht Leiterbahnen angeordnet sind, die von einer mit Durchbrechungen versehenen Isolierschicht abgedeckt sind. Über der Isolierschicht befindet sich eine Schicht aus leitendem Material, die ebenfalls mit Durchbrechungen versehen ist, und es ist diese leitende Schicht wiederum von einer mit Durchbrechungen V2rsehenen Isolierschicht abgedeckt, wobei die Durchbrechungen zur Aufnahme von Metallscheiben dienen, die eine
lu doppelt gekrümmte Außenfläche aufweisen, die eine überzentrierte Stellung aufweist, wenn der gekrümmte Teil einer Axialkraft ausgesetzt wird, wobei die Oberfläche selbsttätig in ihre Ursprungsstellung zurückkehrt, wenn die Kraft weggenommen wird. Hierdurch wird eine fühlbare Schnappwirkung erreicht. Das bekannte System ist in der Herstellung außerordentlich aufwendig, und es sind die einzelnen, die Kontakte herstellenden Metallscheiben alle mit einer einzigen Leiterschicht verbunden, so daß die Anwendungsmög-
lichkeiten des Systems beschränkt sind.
Es ist ferner ein Drucktastenschalter vorgeschlagen worden (P 23 41521.6), der mit einer elektrisch leitenden Platte aus einem elastischen Material versehen ist, die eine Erhebung aufweist, deren Innen- und Außenfläche rotationssymmetrisch ist, wobei die Innenfläche im zentralen Bereich der Erhebung die Form eine Kugelkalotte hat, und der mit mindestens einem Kontakt versehen ist, die in einem vorgegebenen Abstand von der elektrisch leitenden Platte auf der
jo Erhebung gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Erhebung durch Aufbringung einer von einer Drucktaste ausgeübten Kraft mit einer Schnappbewegung von der konvexen Ruhestellung in einer Arbeitsstellung verformbar und mit dem Kontakt in Berührung bringbar ist, wobei sich an den zentralen Bereich der Innenfläche eine Randzone anschließt und wobei am Übergang vom zentralen Bereich zur Randzone der Winkel der Tangente mit der Rotationsachse der Erhebung sprunghaft zunimmt.
Es ist auch eine flexible gedruckte Schalteinrichtung mit einer flexiblen gedruckten Schaltung mit voneinander mit Abstand angeordneten, untereinander verbindbaren Kontaktbereichen vorgeschlagen worden (P 24 30 944.2), bei welcher auf einer Oberfläche einer flexiblen Isolierschicht die Kontaktbereiche gebildet sind, wobei die Schicht um ein Löcher aufweisendes Abstandsglied gefaltet ist und die Kontaktbereiche durch die Öffnungen einander zugewandt und bei Durchbiegen der flexiblen gedruckten Schaltung durch die Löcher in und außer Kontakt miteinander bewegbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drucktastenschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine sichere Kontaktgabe ermöglicht und der viele Anwendungsmöglichkeiten hat. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die Schicht schnappfähige Auswölbungen eingeformt sind, die von dem Träger abgewandt sind, und daß jedes Kontaktelement im Bereich der
ho Wölbung angeordnet und Teil eines auf die Unterseite der Schicht aufgebrachten Leitermusters ist.
Die Einformung der schnappfähigen Auswölbungen ist in einfacher Weise möglich. Hierdurch wird eine fühlbare Schnappwirkung erreicht. Die Anordnung des
b5 Kontaktelementes im Bereich der Wölbung läßt sich ebenfalls in sehr einfacher Weise durchführen, wodurch ein zusätzliches Kontaktelement nicht erforderlich wird. Durch die Aufbringung eines Leitermusters auf die
Unterseite der Schicht ist der erfindungsgemäße Drucktastenschalter sehr vielseitig anwendbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Drucktastenschalter kann jede Auswölbung aus einem Ringsockel und einer eindrückbaren, den Ringsockel überdeckenden Kuppel bestehen.
Zweckmäßig ist zwischen die Schicht und den Träger eine Zwischenschicht eingefügt, die mit einer Vielzahl von mit den Auswölbungen korrespondierenden Löchern versehen ist.
Jede Wölbung kann durch eine Druckknopfanordnung niederdrückbar sein.
Der Wölbungskeil jeder Auswölbung kann Kugelkalottenform haben.
Auf dem Wölbungsteil können Zeichen oder Symbole vorgesehen sein.
Die Erfindungist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Drucktastenfeld, wobei einzelne Teile weggebrochen sind,
Fig.2 eine Draufsicht auf die mit Auswölbungen versehene Schicht,
F i g. 3 eine Draufsicht auf die Zwischenschicht gemäß Fig. 1.
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 3,
Fig.5 eine Ansicht der mit schnappfähigen Auswölbungen versehenen Schicht von unten,
F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie 12-12 in F i g. 5,
F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in F i g. 1,
Fig.8 eine Ansicht auf die mit Auswölbungen versehen Schicht,
F i g. 9 einen Schnitt nach der Linie 15-15 in F i g. 8,
Fig. 10 einen Schnitt, ähnlich demjenigen nach F i g. 7, aus dem die Kontaktbeschichtung ersichtlich ist,
Fig. 11 eine Ansicht einer anderen Ausführungsart der mit Auswölbungen versehenen Schicht,
Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 18-18 in Fig. 11,
Fig. 13 einen Schnitt durch einen abgewandelten Drucktaster.ochalter, bei dem die Auswölbungen durch eine Druckknopfanordnung niederdrückbar ist, und
F i g. 14 einen Schnitt ähnlich demjenigen nach F i g. 7, jedoch durch einen Drucktastenschalter, bei dem die Auswölbungen keinen Ringrand besitzen.
Der Drucktastenschalter nach den F i g. 1 bis 4 weist einen Rahmen 30 auf, der aus einem Kunststoff, wie z. B. Polystyren, Polypropylen oder einem anderen schlagfesten Material, besteht.
Der Rahmen ist am Boden offen und hat eine Anzahl Fensteraussrhnitte 31 und zahlreiche, von der Deckfläche nach unten ragende Streben 32. An diese Streben können durch Wärmeeinwirkung Köpfe 32a angeformt werden, um die einzelnen Schichten zusammenzuhalten. Die Streben können auch als Gewindestangen ausgebildet sein, auf die dann Muttern aufgeschraubt werden.
Unmittelbar unterhalb der Rahmendeckfläche befindet sich eine Schicht 35, die aus einem flexiblen und elastischen Kunststoff besteht und in die eine Anzahl Auswölbungen eingeformt ist, die einen gekrümmten, schnappfähigen Teil 35a aufweisen, der vorzugsweise einen Ringrand 35 von vorzugsweise zylindrischer Gestalt überspannt. Der Ringrand kann auch anders gestaltet sein, sofern seine Wände nur in der Lage sind, sich geringfügig nach außen aufzuweiten, wenn der umschnappende Teil durch seine Mitte hindurchgeht.
Die Kunststoffschicht 35 kann aus einem thermoplastischen oder thermisch aushärtbaren, flexiblen und elastischen Kunststoff bestehen, wie etwa Polyester, Polypropylen, Polyäthylen, Silikongummi, Polyurethan und dergleichen.
Unterhalb der schnappfähigen. Schicht ist vorzugsweise eine Schicht 36 angeordnet, durch die die Kuppen der Auswölbungen hindurchschnappen und die z. B. aus einem Isoliermaterial besteht, das eine große Anzahl von Durchtrittsfenstern oder Löchern 36a von etwa derselben Größe wie die Ringränder 35b aufweist.
Die Schicht 36 dient dazu, das vollkommene Gefühl des Durchschnappens zu vermitteln, indem durch sie den Kuppen 35a genügend Platz gegeben wird, sich völlig nach der Gegenseite durchwölben zu können. Es sei bemerkt, daß diese Zwischenschicht 36 nicht unbedingt erforderlich ist aber bevorzugt verwendet wird, um das Schnappgefühl zu verbessern.
Unterhalb der Durchschnappschicht ist eine elastomere, leitfähige Kunststoffschicht angeordnet, die etwa aus Silikongummi bestehen kann, das mit leitenden Teilchen, wie etwa Silber, durchsetzt ist (vergleiche US-PS 37 21 778). Es können auch andere leitfähige Teilchen, etwa aus Kunststoff, Gold oder Verbindungen mit diesen, verwendet werden.
Unter dieser leitfähigen Kunststoffschicht 37 befindet sich eine Trennschicht aus Isoliermaterial 38, beispielsweise aus Poläthylen, welche die gleiche Gestalt hat wie die Durchschnappschicht 36 (F i g. 3), das heißt, sie weist ebenfalls eine Vielzahl von Löchern oder Durchtrittsfenstern 38a auf. Diese Isolationsschicht unterstützt die elastomere Leiterschicht 37.
Bei 40 ist eine typische Schaltkreistafelanordnung,
z. B. aus Bakelit, dargestellt, die mit einem Muster 39 aus leitfähigen Flächen versehen ist. Die leitfähigen Flächen können z. B. geätzte Kupferflächen sein oder aus leitfähiger Farbe bestehen.
Wie aus den F i g. 5 bis 7 hervorgeht, trägt die Schicht
i'i 35 Schichtten aus flexiblem, elektrisch leitendem Kunststoffmaterial 70 auf der Unterseite der schnappfähigen Auswölbungen 35a. Die Schichten 70 kleben daran, so daß sie sich mit den Auswölbungen 35a zusammen bewegen. Das flexible, leitfähige Kunststoff-
■in material wird von einem dünnen, folienartigen Kunststoff gebildet, wie etwa von Epoxiden. Außerdem können Kleber verwendet werden, um die Schicht 70 an der Schicht 35 zu befestigen.
Die Schicht 70 ist mit elektrisch leitenden Teilchen,
4) wie etwa Silber, Gold, Kohlenstoff usw., durchsetzt, wobei diese Teilchen einen Raumanteil zwischen 10 und 80% und vorzugsweise zwischen 20 und 40% einnehmen. Die Dicke dieser Schicht 70 beträgt vorzugsweise 5μπι bis 25μΐη, wobei den Werten zwischen 5 und 12μηι der Vorzug gegeben wird. Die Schicht 70 hat etwa eine Leitfähigkeit unter lOßcm, besser unter Ißcm und noch besser unter 0,05ß cm. Die Silberteilchen können Silflake 135 sein, ein Stoff, der dem Fachmann bekannt ist.
Die flexible, leitfähige Kunststoffschicht 17 kann auch aus einem anderen Werkstoff bestehen, wie etwas aus Polykarbonaten, Epoxiden, Polyacetaten oder Polystyrol, das auch mit einem Plastifizierungsmittel modifiziert sein kann, um die gewünschte Flexibilität zu erzeugen,
Mi die erforderlich ist, damit die Schicht mit den schnappfähigen Auswölbungen 35a bzw. 356 durchschnappen kann.
Eine geeignete Substanz für die leitfähige Schicht 70 kann aus einer Mischung von 20 Gewichtsteüen eines
tj", BE-170 Epoxids der Firma Nazdar Company und 80 Gewichtsteüen Silflake 135 bestehen. Diese Substanz wird dann vor dem Ausformen der Kuppen auf die Schicht 35 aufgetragen. Die Schicht 70 kann auf die
Schicht 35 mit einem Streichmesser aber auch durch Siebdruck oder Aufsprühen durch ein Maschengewebe oder eine Schablone aufgebracht werden. Danach wird die Schicht 70 in einem Ofen üblicher Art verfestigt.
Nun werden vorzugsweise die Auswölbungen 35a erzeugt. Die Schicht 70 kann aber auch nach der Bildung der Gewölbekuppen aufgebracht werden. Es können dann organische Lösungsmittel zugesetzt werden, um die Anbringung der Schicht 70 zu erleichtern.
Wie F i g. 7 zeigt, ist die Trennschicht 38 weggelassen, und es ist das Leitermuster 39 in voneinander isolierte Elemente 39a und 396 aufgeteilt, an die Kontaktstifte 42a und 42b angeschlossen sind. Zwischen den Schichten 39a und 396 wird durch die Schicht 70 eine elektrische Verbindung hergestellt, wenn die Druckknopfwölbung niedergedrückt wird.
Bei der Ausführung nach den Fig.8 bis 10 ist eine Schicht aus flexiblem, leitendem Kunststoffmaterial derselben Zusammensetzung und Dicke wie die Schicht 70 auf die Schicht 35 aufgeklebt. Auch hier wird durch Niederdrücken der schnappfähigen Auswölbungen 35a eine Verbindung zwischen den auf der Unterlage 70 ruhenden leitenden Bereichen des Schaltungsmusters 39 hergestellt.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 11 und 12, ist eine flexible, leitende Kunststoffschicht in einer bestimmten Musterform 85 auf die Kunststoffschicht 35 aufgeklebt oder sonst in irgendeiner Weise befestigt. Ein Stift ist bei
81 vorgesehen und dient als elektrischer Anschluß für das Leitermuster 85. Die Ausbildung nach den F i g. 11 und 12 hat den weiteren Vorteil, daß Material eingespart wird. Das Material des Leitermusters 85 ist wiederum dasselbe flexible Material, wie es bereits im Zusammenhang mit der Schicht 70 beschrieben worden ist. Es hat auch die gleiche Zusammensetzung und die gleiche Dicke.
Fig. 13 zeigt eine Drucktastenanordnung gemäß Fig. 1, bei welcher ein Knopf verschiebbar in einem abgewandelten Rahmen 90 geführt ist, der zum Niederdrücken der schnappfähigen Auswölbungen 35a verwendet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt der Knopf lediglich eine Verlängerung des Fingers des Benutzers dar. Die Funktionsweise ist dieselbe, wie sie vorher beschrieben ist. Auch die Ausführungen nach den Fig.5 bis 12 können in der in Fig. 13 dargestellten Weise ausgestaltet sein.
In F i g. 14 ist ein Schnitt durch eine Tastatur gezeigt Hier ist die Schicht 35 mit Auswölbungen 35a ohne Ringsockel versehen. Dabei muß die Durchschnappschicht 36 vorzugsweise etwas dicker gewählt werden um das Fehlen des Ringsockels auszugleichen. Obgleich auch eine solche Ausbildung verwendet wird, sind doch die Auswölbungen mit einem Ringsockel 35b bevorzugt da sie beim Niederdrücken besser das Gefühl dei Betätigung einer Drucktaste vermitteln.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. ürucktastenschalter mit einem unten liegenden Träger für ein elektrisch leitendes Element, mit einem mit Abstand über dem elektrisch leitenden Element angeordneten Kontaktelement und mit einer isolierenden, elastisch eindrückbaren Kunststoffschicht oberhalb dem Kontaktelement, die nach Betätigung selbsttätig in ihre Ausgangslage zurückkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schicht (35) schnappfähige Auswölbungen {35a) eingeformt sind, die von dem Träger (40) abgewandt sind, und daß jedes Kontaktelement (70, 80) im Bereich der Wölbung (35a) angeordnet und Teil eines auf die Unterseite der Schicht aufgebrachten Leiterniusters ist.
2. Drucktastenschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Auswölbung aus einem Ringsockel (356,) und einer eindrückbaren, den Ringsockel überdeckenden Kuppel (35a) besteht.
3. Drucktastenschafter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Schicht (35) und den Träger (40) eine Zwischenschicht (36) eingefügt ist, die mit einer Vielzahl von mit den Auswölbungen (35a) korrespondierenden Löchern (36a) versehen ist.
4. Drucktastenschalter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wölbung (35a) durch eine Druckknopfanordnung niederdrückbar ist.
5. Drucktastenschalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wölbungsteil (35a) Kugelkalottenform hat.
6. Drucktastenschalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Wölbungsteil (35a,) Zeichen oder Symbole vorgesehen sind.
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