DE2730763A1 - Flacher leuchtdrucktastenschalter - Google Patents

Description

PATtNTANWXlTI

OR.-ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR OIPL.-ING. S. STAEGER OR. rmr. nat. R. KNEISSL β MÖNCHEN β, MOHwtfroe·»

7. JuIi 1977

PA Dr. Fmk· ■ lot» ■ Or. RmM- MMantr.» . MM MOndwn S

μ^,ν.. Α761 - B/vS/K

KN* in (tor Aal«

BOVfMAR INSTRUMENT CORP. Fort Wayne, Indiana, U.S.A.

"Flacher Leuchtdrucktästenschalter"

PRIORITÄT» 8. Juli 1976 - U.S.A.

.ν«

η, Konto (31404 ■ Mtackm 27044-MI

Die Erfindung bezieht sich auf beleuchtete Drucktastenschalter, insbesondere eine Leuchtdrucktastenschalteranordnung mit nicht stark ausgeprägtem Profil.

Es besteht ein Bedarf an einem Leuchtdrucktastenschalter mit flachem Profil, der gegen ein Eindringen von Staub und andere Kontaminationen abgedichtet ist. Weiterhin soll bei einer GruPDe von Drucktastenschaltern Jedem Drucktastenschalter eine Lichtquelle zuordenbar sein, wobei Jede Lichtquelle einzelnadressierbar, d.h. derart ansteuerbar ist, daß sie bei Betätigung des Jeweiligen oder eines anderen Drucktastenschalters oder aber beim Eintreten eines äußeren Ereignisses otler Zustandes oder aber ständig aufleuchtet.

Aus der US-PS 3 766 350 ist eine flache Leuchtdrucktastenschalteranordnung bekannt, bei der lichtemittierende Dioden von der Drucktaste selbst getragen werden und daher über flexible Leiter gespeist werden müssen. Es sind auch andere Leuchtdrucktastenschalter vorgeschlagen worden; soweit Jedoch dem Anmelder bekannt 1st haben derartige Leuchtdruckta*ten«chalter weder ein flaches Profil noch abgedichtete Kontakt·. Man hat auch Leuchtdrucktastenschalteranordnuneen mit einem flachen Profil versehen und die Drucktasten indirekt beleuchtet; hierbei war Jedoch nicht Jede einzelne Drucktaste mit einer Jeweils einsein ansteuerbaren Lichtquelle bestückt.

Die Erfindung sieht im weiteren Sinne eine flache Leuchtdrucktastenschalteranordnung vor, welche einen ersten Isolatorteil ■it ebenen gegenüberliegenden Oberflächen und einer in der •inen Oberfläch· ausgeformten Ausnehmung aufweist. In diese Ausnehmung ist ein Schalter mit einem federnden Schaltelement angeordnet. Das Pederechaltelement kann durch eine äußere Kraft in «in· erste und in eine xwelte Stellung gebracht werden. Bin· relativ dünne, aus biegbarem Material bestehende

Isolatorschicht ließt auf der einen Fläche des ersten Isolatorteils auf und deckt die Ausnehmung .und das Schaltelement ab. Weiterhin ist ein zweiter Isolatorteil mit ebenen gegenüberliegenden Oberflächen vorgesehen, wobei dessen eine Oberfläche auf der dünnen Isolierschicht auflieft, so daß die dünne Isolierschicht zwischen dem ersten und zweiten Isolatorteil sendwichartig angeordnet ist. Der zweite Isolatorteil hat wenigstens eine durchgehende öffnung, welche eine Verbindung zur dünnen Isolierschicht herstellt und zu einem Abschnitt der Ausnehmung im ersten Isolatorteil ausgerichtet ist. Auf der anderen Oberfläche des zweiten Isolatorteils ist eine Lichtquelle vorgesehen, um den Drucktastenschalter elektrisch beleuchten zu können.-Eine Drucktaste weist wenigstens einen ersten Teil aus einem lichtdurchlässigen Material auf und ist nahe der anderen Oberfläche des zweiten Isolatorteils so angeordnet, daft er das von der Lichtquelle ausgesandte Licht empfSngt. Die Drucktaste weist außerdem noch einen zweiten Teil auf, welcher sich durch die öffnung im zweiten Isolatorteil erstreckt und darin bewegbar ist, wobei der zweite Drucktastenteil ein mit der Ausnehmung im ersten Isolatorteil ausgerichtetes Element aufweist, das bei Tastendruck an der dünnen Isolierschicht angreift und dadurch eine Kraftübertragung auf das Schaltelement bewirkt und dieses zwischen den beiden Stellungen hin und her bewegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Leuchtdrucktastenschalter mit flachem Profil zu schaffen.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Leuchtdrucktastenschalter mit flachem Profil, dessen Schaltelement gegen Kontaminationen abgedichtet ist, zu schaffen.

709882/1098

/Io

Aufgabe der Erfindung 1st auch ein verbesserter Leuchtdrucktastenschalter, dem eine gesondert ansteuerbare Lichtquelle zugeordnet 1st, ohne daft hierbei flexible Leiter verwendet werden müßten.

Ein Ausführunpsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beigefügten schematischen Darstellungen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt: Flg. 1 einen Längsschnitt durch das Ausführunpsbeispiel;

PIg. 2 eine Ansicht der In Flg. 1 dargestellten Drucktaste von unten;

Flg. 3 eine Ansicht des In Flg. 1 dargestellten Schalterbetätlgunpiselementes von unten;

Flg. Ί eine perspektivische Ansicht eines Teiles der In Fig. dargestellten Schalteranordnung in auseinandergezogener Anordnung; und

Fig. 5 eine Schaltskizze für die in Fig. 1 dargestellte Verbindung von Lichtquelle und Schaltelement.

den Fig. 1 bis 1 umfaßt der verbesserte flache Leuchtdrucktastenschalter 10 eine gedruckte Schaltplattlne 12 mit gegenüberliegenden ebenen Oberflächen Ii und 16. Auf der Oberfläche 14 der Schaltplattlne 12 sind Leiter l8 und Schalterkontakte in üblicher Weise aufgedruckt oder aufgebracht.

Der Isolator 22 mit gegenüberliegenden ebenen Oberflächen 21 und 26 1st mit seiner Oberfläche 26 so angeordnet, daß er auf der

709882/1098

-yi. /λα

Oberfläche 14 der Schaltplatine 12 aufliegt. Durch den Isolator 22 führt ein Durchbruch 28, der die Schaltkontakte auf der Oberfläche 11 der Schaltplattfne 12 freilegt. Eine Schaltfeder 30, derart wie ele beispielsweise In der ÜS-PS 3 796 843 beschrieben 1st, 1st Im Durchbruch 28 für Schaltoperationen mit den Schaltkontakten 20 angeordnet. Die Schaltfeder 30 kann In eine erste und eine zweite Stellung gebracht werden.

Die Schaltplattlne 12 und der Isolator 22 können auch aus einem einzigen Teil bestehen, wobei dann die Öffnung; 28 als Ausnehmung ausgebildet 1st und die mit den SchaItkontakten 20 verbundenen Leiter 18 durch diese eine Einheit bildende Isolatorstruktur hindurchführen.

Auf der Oberfläche 24 des Isolators 22 1st eine dünne Isolierschicht 32 aufgebracht, welche die Öffnung 28 und die darin angeordnete Schaltfeder abdeckt und damit die Schaltfeder gegen Staub und andere Kontaminationen abdichtet.

Weiterhin 1st ein Isolator 31 mit gegenüberliegenden ebenen Oberflächen 36 und 38 so angeordnet, daft dessen Oberfläche 36 auf der dünnen Isolierschicht 32 aufliegt. Durch den Isolator 34 führt ein alt der Öffnung 28 im Isolator 22 ausgerichteter Durchbruch 10. Im Durchbruch 40 ist ein Sehalterbetätlgunpseleaent 42 angeordnet. Das Schalterbetätlgungseleraent 42 weist einen mit der dünnen Isolierschicht in Eingriff stehenden ,mittig angeordneten Ansäte 44 auf.

Eine ewelte gedruckte Schaltplattlne 46 mit gegenüberliegenden ebenen Oberflächen 48 und 50 liegt mit ihrer Oberflache 50 auf der Oberfläche 38 des Isolators 34 auf. Die Sohaltplatlne 46 erstreckt sich quer über den Durchbrach 40 in Isolator 34

709182/1011

'und hat mehrere öffnungen 42, welche in den Durchbruch 40 hineinführen. Eine Lichtquelle 54, beispielsweise eine Leuchtdiode (LED) oder eine ßlühlamne, ist auf der Oberfläche 48 der Schaltplattine 46 befestigt. Die Lichtquelle 54 wird über gedruckte oder anderweitig auf der Oberfläche 48 der Schaltplatine 46 aufgebrachte Leiter 56 gespeist. Natürlich kann der Isolator 34 und die Schaltplattine 46 als eine Einheit ausgebildet sein, wobei der Durchbruch 40 dann als Ausnehmung ausgebildet' ist.

Ein weiterer Isolator 58 mit ebenen gegenüberliegenden Oberflachen 60, 62 liegt mit seiner Oberflache 62 auf der Oberfläche 48 der Schaltplattine 46 auf und deckt die darin angeordneten Leiter 56 ab· Durch den Isolator 58 führt ein Durchbruch 64 mit rundum laufender Schulter 66, wobei der Durchbruch 64 zu den Durchbrüchen 28 und 40 ausgerichtet 1st.

Im Durchbruch 64 des Isolators 58 1st eine Drucktaste 68 aus lichtdurchlässigem Material angeordnet. Die Drucktaste 68 1st mit einem rundum laufenden Flansch 70 versehen, der mit der Schulter 66 so zusammenwirkt, daß die Drucktaste 68 im Durchbruch 64 verbleibt. In der Drucktaste 68 1st eine Aus« nehmung 72, in welche die Lichtquelle 54 hineinragt, ausgeformt. An der Drucktaste 66 sind mehrere durch die Offnungen 52 In der Schaltplattine 46 ragende und mit dem Schalterbetat lgungselement 42 In Eingriff stehende Zapfen 74 angeformt. Offensichtlich wird durch einen von Hand ausgeübten Druck auf die Drucktaste 68 das SchalterbetItlgungselement 42 nach unten bewegt, so daß der daran angebrachte Ansäte 44 an der dünnen Isolierschicht 32 angreift und dadurch die Kraft auf die Schaltfeder 30 übertragt, um letztere In eine andere Stellung su* bringen. Sobald kein Druck mehr auf die Drucktaste ausgeübt wird, kehrt die Schaltfeder 30 In Ihre Noreal- bzw.

701112/1011

Ausgangsstellung zurück und drückt dabei das Schalterbetätlgunfrselement 42 sowie die Drucktaste 68 in ihre in Pig. I dargestellte Normalstellung.

Die Schaltplattine 12, der Isolator 22, die Isolierschicht 32, der Isolator 34, die Schaltplattine 46 und der Isolator 5R werden mittels verschraubbarer Befestigungsmittel 78 in Wirkstellung gehalten.

Pirt. 5 zeigt, daß die der einzelnen Lichtquelle 54 zugeordneten Leiter 56 mit den der Schaltfeder 30 zugeordneten Leitern desselben Drucktastenschalters verbunden sind, so daft die Lichtquelle 54 immer dann mit einer Batterie 76 leitend verbunden ist, wenn sich die Schaltfeder 30 in Schließstellung befindet. Es ist auch ersichtlich, daß Jede einer einzelnen Drucktaste 68 zugeordnete Lichtquelle 54 über ihre Zuleitungen 56 getrennt ansteuerbar ist und bei Betätigung einer einem anderen Schalter zugeordneten Schaltfeder 30 gespeist werden kann. Die Lichtquelle 54 kann auch über einen externen Schaltkreis, beispielsweise einem Computerschaltkreis, gesteuert werden, um dem Bedienungspersonal anzuzeigen, in welcher Reihenfolge die Drucktasten in einer Serie konrolexer Anordnungen betätigt werden müssen. Statt dessen können auch alle Lichtquellen 54 einer ein Tastenfeld aufweisenden Gruppe von Drucktasten gleichzeitig gespeist werden. Es ist auch möglich, daß jeder Drucktaste 68 zwei oder mehr Lichtquellen zugeordnet sind.

Aus dem Voranstehenden ergibt sich, daß dem erfindungsgemäßen Leuchtdrucktastenschalter ein sehr flaches Profil gegeben werden kann. Ein flacher Leuchtdrucktastenschalter ist überall dort von besonderem Nutzen, wo möglichst viel Raum eingespart werden soll, beispielsweise im Plugzeugcockpit und bei den in Autos anstelle eines Telefons verwendeten Kurzwellen-

709882/1098

Radios (citizen band radios). Der erfinderische Drucktastenschalter 10 1st nach seinem Zusammenbau nur 1,016*1 cm (0,1 ine) hoch. Aus der Beschreibunr ergibt sich auch, daft der Drucktastenschalter 10 einfach und relativ billig herstellbar ist. Außerdem können mehrere Leuchtdrucktastenschalter in sehr engen Gruppen angeordnet werden; nach dem Zusammenbau des 1,0161 cm hohen Drucktastenschalters weisen die Zentren der zu einer Oruppe zusammengeordneten Drucktasten 68 einen Abstand von 1,27 cm (0,5 inch) auf. Die Drucktasten können natürlich auch In üblicher Weise, beispielsweise durch Ätzen, Drucken etc. beschriftet werden. Anschließend wird noch darauf hingewiesen, daß die zur Beleuchtung der Drucktasten dienenden LEDs oder Lampen auf der Schaltplattine 46 starr befestigt sind und die Verwendung flexibler Leiter überflüssig machen und damit die Lebensdauer vergrößern.

709882/1098

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE :

1.1 Drucktastenschalteranordnung mit einer ersten starren xsolatorstruktur zur Halterung eines Schalterteils, wobei die Isolatorstruktur ebene sich gegenüberliegende Flächen und eine erste in der einen Oberfläche ausgeformte öffnung aufweist, wobei der Schalterteil ein in der ersten öffnung angeordnetes federndes Schaltelement umfaßt, welches bei Krafteinwirkung in eine erste und eine zweite Stellung bringbar ist, mit einer relativ dünnen Isolierschicht aus einem nachgiebigen Material, welche auf der einen Oberfläche der ersten Isolatorstruktur aufliegt und die erste öffnung und das Schaltelement abdeckt, und mit einer Drucktastenstruktur zur Betätigung des Schaltelementes,
gekennzeichnet durch

eine zweite starre Isolatorstruktur (34, 36) zur Halterung der Drucktastenstruktur (40, 6B_t 7¹O mit ebenen sich gegenüberliegenden Oberflächen (36, 48), wobei die eine Oberfläche (36) auf der dünnen Isolierschicht (32) aufliegt, so daß die dünne Isolierschicht (32) sandwichartig zwischen der ersten (12, 22) und der zweiten (34, 36) Isolatorstruktur angeordnet ist, wobei ferner die zweite Isolatorstruktur (34) mit wenigstens einer zweiten durch sie hindurchgehenden öffnung (52), die eine Ver-

709882/1098

ma.1

. V

n, Konto OHM ■ PoMKlwddtontoiMBndMn 27044-BBI

bindung zur dünnen Isolierschicht (32) herstellt und mit einem Teil der ersten öffnung (28) ausgerichtet ist, versehen ist;

eine Lichtquelle (5¹O auf der anderen Oberfläche (48) der zweiten Isolatorstruktur (3¹I, 40) zur Beleuchtung bei Zufuhr elektrischer Energie;

wobei die Drucktastenstruktur (¹IO, 6P, 7¹O ein erstes aus lichtdurchlässigem Material hergestelltes Element (68) umfaßt, welches nahe der anderen Oberfläche (48) der zweiten Isolatorstruktur (3¹U 46) so angeordnet 1st, daft es das von der Lichtquelle (5¹O ausgestrahlte Licht empfängt, ferner ein zweites Element (7¹O, welches sich durch die zweite öffnung (52) hindurchstreckt und darin bewegbar ist, und schließlich ein drittes Element (42) umfaßt, welches bezüglich der ersten öffnung (28) für einen Eingriff an der dünnen Isolierschicht (32) ausgerichtet ist, um bei Druck auf die Drucktastenstruktur (40, 68, 7¹O eine entsprechende Kraft auf das federnde Schaltelement (30) zu übertragen und dieses in eine der beiden Stellungen zu bringen.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolatorstruktur (12, 22) erste (12) und zweite (22) Isolatorelemente mit Jeweils ebenen sich gegenüberliegenden Oberflächen (14, 16, 24, 26) umfaßt, wobei die Jeweiligen ersten Oberflächen (IM, 26) aneinanderliegen, die erste öffnung (28) Im zweiten Isolatorelement (22) derart vorgesehen ist, daß sie einen Teil der ersten Oberfläche (I¹I) des ersten Isolatorelementes (12) sowie die an den Schaltkontakten (20) endend Leiter (18) auf der ersten Oberfläche (I¹I) des ersten Isolatorelementes (12) freigibt, wobei sich die Schaltkontakte (20) in dem von der öffnung (28) freigegebenen Teil befinden.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Isolatorstruktur (34, 4-6) erste (3¹O und zweite

709882/1098

(46) Isolatorelemente mit Jeweils ebenen sich gegenüberliegenden Oberflächen (36, 38, 48, 50) umfaßt, wobei die entsprechenden ersten Oberflächen (38, 50) aneinanderliegen, das erste Isolatorelement (3¹O mit einer dritten öffnung (40), die eine Verbindung zur dünnen Isolierschicht (32) herstellt und mit der ersten öffnung (28) ausgerichtet ist, umfaßt, die zweite öffnung (52) im zweiten Isolatorelement (46) derart angeordnet ist, daß sie eine Verbindung zur dritten öffnung (40) herstellt, und daß dritte Drucktastenelement (42) in der dritten öffnung (40) angeordnet 1st.

4. Schalter nach Ansoruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Drucktastenelement (74) im wesentlichen aus einer einstükkig am ersten Drucktastenelement (68) angeformten Stange bzw. einem Zapfen besteht, dessen basisfernes Ende sich in der zweiten öffnung (52) befindet und mit dem dritten Drucktastenelement (42) in Eingriff bringbar ist.

5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drucktastenelement (68) eine sich zur anderen Oberfläche (4P) des zweiten Isolatorelementes (46) der zweiten Isolatorstruktur (34; 46) hin öffnende Ausnehmung (72) aufweist, wobei die Lichtquelle (54) auf der letztgenannten anderen Oberfläche (48) derart angeordnet ist, daft sie In die Ausnehmung (72) des ersten Drucktastenelements (68) hineinragt.

6. Schalter nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die andere Oberfläche (48) des zweiten Isolatorelementee (46) der zweiten Isolatorstruktur (34, 46) Leiter (56) aufweist, welche mit der Lichtquelle (5¹I) verbunden sind.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (54) wenigstens eine lichtemittierende Diode aufweist.

7Q9t*2/10i8

8. Schalter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mehrere zweite öffnungen (52) in dem zweiten Isolatorelement (46) der zweiten Isolatorstruktur (3¹I, 46), sowie durch mehrere als Standen bzw. Zapfen ausgebildete zweite Drucktastenelemente (7*0, welche die Lichtquelle (54) umgeben und Jeweils durch eine entsprechende zweite öffnung (52) hindurchragen.

9. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dritte Isolatorstruktur (58) zur Aufnahme und Halterung des ersten Drucktastenelementes (6R) mit ebenen sich gegenüberstehenden Oberflächen (60, 62), wobei die eine Oberfläche (62) auf der anderen Oberfläche (48) der zweiten Isolatorstruktur (34,, 46) aufliegt und die dritte Isolatorstruktur (48) eine darin ausgeformte Öffnung (64) zur Aufnahme des ersten Drucktastenelementes (68) aufweist.

10. Schalter nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Befestigungsmittel (78) zum Zusammenhalten der Isolatorstrukturen (12, 22, 3¹», 46, 58) und der dünnen Isolierschicht (32) in Wirkstellung.

11. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Drucktaetenelement (68) einen rundum laufenden Flansch (70), die dritte Isolatorstruktur (58) eine rund um die Öffnung (64) laufende Schulter (66) in der Nähe ihrer anderen Oberfläche (60) aufweist, wobei die Schulter (66) mit dem Flansch (70) gemeinsam das erste Drucktastenelement (68) in der öffnung (64) der dritten Ieolatorstruktur (58) haltern.

12. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

70»ai2/10ll

die erste Isolatorstruktur (12, 22) umfaßt erste (12) und zweite (22) Isolatorelemente mit Jeweils ebenen sich gegenüberliegenden Oberflächen (I¹J, 16, 24, 26), wobei die entsnrechenden ersten Oberflächen (14, 26) anelnanderllegen und die erste öffnung (28) In dem zweiten Isolatorelement (22) vorgesehen 1st und dabei einen Teil der ersten Oberfläche (I¹J) des ersten Isolatorelements (12) sowie in diesem Teil angeordnete, an Schaltkontakten (20) endende Leiter (18) freigibt; die zweite Isolatorstruktur (34, 46) umfaßt erste (34) und zweite (46) Isolatorelemente mit Jeweils ebenen sich gegenüberliegenden Oberflachen (36, 3*, 48, 50), wobei die entsprechenden ersten Oberflächen (3B, 50) anelnanderliegen, das erste Isolatorelement (34) mlt einer dritten öffnung (UO) versehen ist, welche eine Verbindung zur dünnen Isolierschicht (32) herstellt und bezüglich der ersten öffnung (2P) ausgerichtet ist, die zweite öffnung (52) im zweiten Isolatorelement (46) vorgesehen ist und eine Verbindung zur dritten öffnung (40) herstellt; das dritte Drucktastenelement (42) ist in der dritten öffnung (40) angeordnet und mit einer Ausnehmung (72) versehen, welche sich zur anderen Oberfläche (48) des zweiten Isolatorelementes (46) der zweiten Isolatorstruktur (34, 46) hin öffnet; die Lichtquelle (54) ist auf der anderen Oberfläche (48) des zweiten Isolatorelementes (46) der zweiten Isolatorstruktur (34, 46) so angeordnet, daß sie sich in der Ausnehmung (72) des ersten Drucktastenelementes (68) befindet;

auf der anderen Oberfläche (48) des zweiten Isolatorelementes (46) der zweiten Isolatorstruktur (34, 46) sind Leiter (56) mit der Lichtquelle (54) verbunden;

das zweite Drucktastenelement (74) besteht im wesentlichen aus einstückig am ersten Drucktastenelement (68) angeordneten Zapfen bzw. Stangen, wobei deren basisfernes Ende in der zweiten öffnung (52) vorgesehen und mit dem dritten Drucktastenelement (42) in Eingriff bringbar ist;

708882/1098

eine dritte Isolatorstruktur (58) ist zur Aufnahme des ersten Drucktastenelementes (68) vorgesehen, die ebene, sich gegenüberliegende Oberflächen (60, 62) _f von denen die Oberfläche (62) auf der anderen Oberfläche (48) der zweiten Isolatorstruktur (34, 46) aufliegt, und eine öffnung (64) zur Aufnahme des ersten Drucktastenelementes (68) aufweist; und

eine Halterung (78) ist vorgesehen, um die Isolatorstruktur (12, 22, 34, 46, 58) sowie die dünne Isolierschicht (32) in Wirkstellung zu haltern.

709882/1098